(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111466383.8 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 熊瑞　张梁　张奎　杨瑞鑫　 李正阳　 (74)专利代理 机构 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人 岳东升　杨帅峰 (51)Int.Cl. H01M 10/654(2014.01) H01M 10/657(2014.01) H01M 10/63(2014.01) H01M 10/615(2014.01)H01M 10/625(2014.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 基于双向LC谐振的动力电池复合加热系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于双向LC谐振的动力 电池复合加热系统， 相对于 现有技术使加热时开 关组的动作频率减半， 使开关控制和驱动更加容 易。 结合正弦交流电过零点所选择的开关切换时 刻， 能够有效避免回路中电流过大， 相对于现有 技术电容不会持续累积过高的能量， 且无需增设 额外的PTC元件来限制电流， 降低了器件成本并 且提供了较高的可靠性。 利用在加热系统各器件 之间循环的油 路和换热器， 从开关器件、 LC谐振 单元吸收热量并输送到电池组件处， 同时实现了 电池组件的外部加热， 进一步提升了电池组件的 生热速率。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114156570 A 2022.03.08 CN 114156570 A 1.基于双向LC谐振的动力电池复合加热系统， 包括： 电池组件、 LC谐振单 元以及LC方向切换 单元； 其中， 所述电池组件为单体电池或若干单体电池串联组成的电池组； 所述LC方向切换单元包括4个电力电子开关Q1～Q4， 所述LC谐振单元正极分别与Q1和 Q3的一端连接， 负极分别与Q2和Q4的一端 连接， Q1和Q2的另一端与电池组件的正极连接， Q3 和Q4的另一端与电池组件的负极连接； 加热时， 电池组件放电并在回路中产生正弦交流电， 所述LC方向切换单元通过所述电 力电子开关Q1～Q4的配合动作， 在回路中正弦电流的每周期最后一个过零点处， 将所述LC 谐振单元与电池组连接方向反向， 从而 使电池组件内阻产热。 2.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于： 所述系统中还 包括油路、 油泵以及换 热器； 其中， 所述换热器分别设置于所述电池组件、 LC谐振单元以及LC方向切换单元的附近， 分别用于向电池组件散热以及从LC谐振单元以及LC方向切换单元吸热； 所述油路连接各换 热器并构成导热油液的循环回路； 所述油泵用于将从所述LC谐振单元和LC方向切换单元 处 的换热器吸热后的导热油液输送至电池组件处的换 热器， 向电池组件加热。 3.如权利要求1所述的系统， 其特征在于： 所述LC方向切换单元中的电力电子开关选用 MOS管或者 IGBT或者晶闸管。 4.如权利要求1所述的系统， 其特 征在于： 所述 LC谐振单 元的谐振频率大于10 00Hz。 5.基于双 向LC谐振的动力电池复合加热方法， 其特征在于： 利用 如前述权利要求任一 项所述的系统， 在加热时， 电池组件放电并在回路中产生正弦交流电， 通过电力电子开关Q 1 ～Q4的配合动作， 在回路中正弦电流的每周期最后一个过零点处， 将LC谐振单元与电池组 连接方向反向， 从而 使电池组件内阻产热。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114156570 A 2基于双向L C谐振的动力电池复合加热系统 技术领域 [0001]本发明属于动力电池加热技术领域， 尤其涉及一种基于双向LC谐振的动力电池复 合加热电路。 背景技术 [0002]锂离子动力电池工作在低温环境时， 由于电解液粘度会变大， 传质性能降低， 离子 在电极中嵌入、 脱 出的速度变慢， 会造成外电路电子迁移速度不匹配， 表现为电池可用容量 减低、 阻抗增大及外特性 非线性增强， 导致电动汽 车的续航里程锐减。 锂离子动力电池在低 温下放电功 率受限， 会导致车辆的加速和爬坡性能降低， 管 理算法和模型失效。 在低温环 境 中充电时， 锂离子很容易在负极表面形成锂枝晶， 严重时可能刺穿正负电解液隔膜， 引发热 失控等安全事故。 另外， 低 温下循环使用锂离子电池， 会导致容量加速衰减， 严重影响新能 源汽车和储能系统的推广和 应用。 所以， 快速升高锂离子动力电池温度， 恢复其性能， 是当 前电池管理研究的重点和难点。 现有技术中， 利用LC谐振电路对动力电池加热是针对低 温 工作环境所较为常用的方式， 譬如公开号为CN112736327A的中国专利申请， 此加热方式中 首先利用多对与电池组件连接的开关管， 使电池组件进行脉冲放电并对LC谐振单元充电， 在电流为0、 LC谐振单元充满时开关管动作， 改变LC谐振单元在回路中的方向， 使其与电池 形成短路从而实现电池内阻产热。 由于脉冲放电电流常会过大， 这种加热方式对开关切换 控制的精确性具有较高要求， 且通常需要设置与LC谐振单元串 联的PTC电阻， 一方面起到适 当限制脉冲放电 电流的作用， 同时对电池组件实现外 部加热。 发明内容 [0003]针对本领域中存在的技术问题， 本发明提供了一种基于双向LC谐振的动力电池复 合加热系统， 包括： [0004]电池组件、 LC谐振单 元以及LC方向切换 单元； [0005]其中， 所述电池组件为单体电池或若干单体电池串联组成的电池组； [0006]所述LC方向切换单元包括4个电力电子开关Q1～Q4， 所述LC谐振单元正极分别与 Q1和Q3的一端连接， 负极分别与Q2和Q4的一端连接， Q1和Q2的另一端与电池组件的正极连 接， Q3和Q 4的另一端与电池组件的负极连接； [0007]加热时， 电池组件放电并在 回路中产生正弦交流电， 所述LC方向切换单元通过所 述电力电子开关Q1～Q4的配合动作， 在回路中正弦电流的每周期最后一个过零点处， 将所 述LC谐振单 元与电池组连接方向反向， 从而 使电池组件内阻产热。 [0008]进一步地， 所述系统中还 包括油路、 油泵以及换 热器； [0009]其中， 所述换热器分别设置于所述电池组件、 LC谐振单元以及LC方向切换单元的 附近， 分别用于向电池组件散热以及从LC谐振单元以及LC方向切换单元吸热； 所述油路连 接各换热器并构成导热油液的循环回路； 所述油泵用于将从所述LC谐振 单元和LC方向切换 单元处的换 热器吸热后的导热油液输送至电池组件处的换 热器， 向电池组件加热。说　明　书 1/3 页 3 CN 114156570 A 3