本发明属于电池热管理，具体涉及一种低温工况下动力电池快速加热电路及控制方法。
背景技术：
1、随着电动汽车的普及，锂离子电池正面临着复杂环境的考验。恶劣的低温环境下，锂离子电池的容量降低、内阻增大，导致其放电性能、充电速度和使用寿命等受到较大影响，这些问题给电池在低温环境下的运行带来了很大的困难。因此，性能优良的电池低温预热装置对电池在低温环境下的正常工作具有重要作用。
2、目前电动汽车电池热管理系统对电池进行预热主要包括两种方式：一种是电池外部加热，即利用发热物体直接给电池传热，使其温度升高；另外一种是内部加热，即通过将电池正、负极短接或在电池正、负极加入不同频率或幅值电流来实现电池加热，该方法可使用直流、交流电对电池进行加热。
3、申请号为202310359354.4的专利涉及的汽车电池外部加热方法通过流入加热回路的气体或液体对电池进行外部加热，该方法虽然加热效率高，但能耗过高，而且无法保证动力电池的温度均匀性和安全性；申请号为202210883138.5的专利涉及的一种动力电池及低温自加热电路采用包含复合集流体结构的电芯，可以在高内阻和低内阻模式下提升电池包的低温自加热能力和低温续航能力，且能抑制电池包热失控，但该动力电池及自加热电路结构复杂，实现成本高，不利于商业化生产应用。
技术实现思路
1、为了解决现有电池低温加热装置存在的电池温度均匀性差、加热效率和能量利用率较低、系统复杂性和成本较高的缺点。本发明提出一种耦合电池内部加热和外部加热的电池快速加热电路及控制方法。
2、实现本发明目的之一的一种低温工况下动力电池快速加热电路，包括自加热电路、第一外部加热电路和第二外部加热电路；所述自加热电路用于在动力电池启动时对动力电池本身进行预热；所述第一外部加热电路和第二外部加热电路用于在动力电池外部对所述动力电池进行加热。
3、进一步地，所述自加热电路包括热敏电阻r1和mos管s1；动力电池b1的正极通过热敏电阻r1与mos管s1的漏极连接，mos管s1的源极接入动力电池的负极；所述mos管s1的源极和漏极之间连接有二极管d1。
4、进一步地，所述第一外部加热电路包括电感l1、mos管s2、mos管s3、加热元件r2和电容c1；所述第二外部加热电路包括电感l2、mos管s4、mos管s5、加热元件r3和电容c2。
5、进一步地，动力电池b1的正极通过电感l1与mos管s2的漏极连接，mos管s2的源极分别与电容c1的一端以及mos管s3的漏极相连，mos管s3的源极通过加热元件r2与动力电池b1的负极连接，电容c1的另一端与动力电池b1的负极连接；所述mos管s2的源极和漏极之间连接有二极管d2；所述mos管s3的源极和漏极之间连接有二极管d3。
6、进一步地，动力电池b1的正极通过电感l2与mos管s4的漏极连接，mos管s4的源极分别与电容c2以及mos管s5的漏极相连，mos管s5的源极通过加热元件r3与动力电池b1的负极连接；电容c2的另一端与动力电池b1的负极连接；所述mos管s4的源极和漏极之间连接有二极管d4，所述mos管s5的源极和漏极之间连接有二极管d5。
7、实现本发明目的之二的一种采用所述低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，包括：
8、微型脉宽调制信号控制器控制mos管s1导通，mos管s2、mos管s3、mos管s4、mos管s5均关断；动力电池b1产生的工作电流对动力电池进行预热；随着动力电池b1和热敏电阻r1的工作温度升高，热敏电阻r1的阻值随工作温度升高而增大，动力电池b1放电电流逐渐减小。
9、此控制方法在动力电池启动初期通过动力电池产生的较大的放电电流实现动力电池内部自加热，提高了能量利用率和加热效率。
10、进一步地，所述方法还包括：
11、微型脉宽调制信号控制器控制mos管s1、mos管s3和mos管s4关断，mos管s2和mos管s5导通；动力电池b1放电，产生的放电电流i1流经电容c1使电容c1充电；动力电池b1在放电过程中产生可逆热和不可逆热实现内部自加热；电容c2放电，产生的放电电流i2流经加热元件r3，使得加热元件r3被加热，从而对动力电池b1实现外部加热。
12、更进一步地，mos管s1的导通周期t1等于mos管s2、s5的导通周期t2的多倍，优选地，t1＝2×t2。
13、更进一步地，所述方法还包括：
14、微型脉宽调制信号控制器控制mos管s3和mos管s4导通，mos管s1、mos管s2和mos管s5关断；动力电池b1放电，产生的放电电流i1流经电容c2实现电容c2充电；动力电池b1在放电过程中产生可逆热和不可逆热实现内部自加热；电容c1放电，放电电流i3流经加热元件r2，使得加热元件r2被加热，从而对动力电池b1实现外部加热。
15、更进一步地，mos管s1的导通周期t1等于mos管s3、mos管s4的导通周期t3的多倍，优选地，t1＝2×t3。
16、更进一步地，mos管s1的导通周期t1等于mos管s2、mos管s5的导通周期t2的多倍，mos管s2、mos管s5的导通周期t2等于mos管s3、mos管s4的导通周期t3；优选地，t1＝2×t2＝2×t3。
17、实现本发明目的之三的一种采用所述低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，包括：微型脉宽调制信号控制器控制mos管s2和mos管s5导通，mos管s1、mos管s3和mos管s4关断，动力电池b1放电，产生的放电电流i1流经电容c1实现电容c1充电，放电过程中动力电池b1产生可逆热和不可逆热实现内部自加热；电容c2放电，产生的放电电流i2流经加热元件r3，使得加热元件r3被加热，从而对动力电池b1实现外部加热。
18、进一步地，所述方法还包括：微型脉宽调制信号控制器控制mos管s3和mos管s4导通，mos管s1、mos管s2和mos管s5关断，动力电池b1放电，产生的放电电流i1流经电容c2实现电容c2充电，放电过程中动力电池b1产生可逆热和不可逆热实现内部自加热；电容c1放电，放电电流i3流经加热元件r2，使得加热元件r2被加热，从而对动力电池b1实现外部加热；
19、更进一步地，mos管s2、mos管s5的导通周期t2与mos管s3、mos管s4的导通周期t3相同。
20、本发明的有益效果包括：
21、1、本发明提出的耦合内部加热和外部加热的动力电池快速加热电路不需要采用外部电源，电路构成简单，动力电池的周期性加热循环通过微型脉宽调制信号控制器控制mos管的导通与关断实现，工作成本低；
22、2、本发明提出的耦合内部加热和外部加热的动力电池快速加热电路在自加热阶段设置有保护电阻和保护二极管，大大降低了动力电池在低温环境下短路及过放电析锂的风险，提升了动力电池的安全性和mos管的工作可靠性；
23、3、本发明提出的动力电池快速加热电路控制方法，能够使动力电池在一个加热周期内先通过较大的放电电流实现内部自加热，再在内部自加热的基础之上通过外部加热元件交替进行外部加热，能量利用率高，加热效率高，可以在保证温度均匀性的前提下有效提高动力电池的工作性能，实现低温工况下电池的快速预热。
1.一种低温工况下动力电池快速加热电路，其特征在于，包括自加热电路、第一外部加热电路和第二外部加热电路；所述自加热电路用于在动力电池启动时对动力电池本身进行预热；所述第一外部加热电路和第二外部加热电路用于在动力电池外部对所述动力电池进行加热。
2.如权利要求1所述的低温工况下动力电池快速加热电路，其特征在于，所述自加热电路包括热敏电阻r1和mos管s1；动力电池b1的正极通过热敏电阻r1与mos管s1的漏极连接，mos管s1的源极接入动力电池的负极。
3.如权利要求2所述的低温工况下动力电池快速加热电路，其特征在于，所述第一外部加热电路包括电感l1、mos管s2、mos管s3、加热元件r2和电容c1；所述第二外部加热电路包括电感l2、mos管s4、mos管s5、加热元件r3和电容c2。
4.如权利要求3所述的低温工况下动力电池快速加热电路，其特征在于，动力电池b1的正极通过电感l1与mos管s2的漏极连接，mos管s2的源极分别与电容c1的一端以及mos管s3的漏极相连，mos管s3的源极通过加热元件r2与动力电池b1的负极连接，电容c1的另一端与动力电池b1的负极连接。
5.如权利要求4所述的低温工况下动力电池快速加热电路，其特征在于，动力电池b1的正极通过电感l2与mos管s4的漏极连接，mos管s4的源极分别与电容c2以及mos管s5的漏极相连，mos管s5的源极通过加热元件r3与动力电池b1的负极连接；电容c2的另一端与动力电池b1的负极连接。
6.一种采用权利要求3所述的低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，包括：
7.如权利要求6所述的低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，还包括：
8.如权利要求6或7所述的低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，还包括：
9.一种采用权利要求5所述的低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，包括：微型脉宽调制信号控制器控制mos管s2和mos管s5导通，mos管s1、mos管s3和mos管s4关断，动力电池b1放电，产生的放电电流i1流经电容c1实现电容c1充电，放电过程中动力电池b1产生可逆热和不可逆热实现内部自加热；电容c2放电，产生的放电电流i2流经加热元件r3，使得加热元件r3被加热，从而对动力电池b1实现外部加热。
10.如权利要求9所述的低温工况下动力电池快速加热电路的控制方法，还包括：微型脉宽调制信号控制器控制mos管s3和mos管s4导通，mos管s1、mos管s2和mos管s5关断，动力电池b1放电，产生的放电电流i1流经电容c2实现电容c2充电，放电过程中动力电池b1产生可逆热和不可逆热实现内部自加热；电容c1放电，放电电流i3流经加热元件r2，使得加热元件r2被加热，从而对动力电池b1实现外部加热。
