比亚迪电池全场景自加热和充电解耦技术解析

原创 ：天河小记

昨天在朋友圈看到一篇讲 比亚迪全新一代e平台3.0 Evo及首搭车型海狮07EV全球同步首发，里面提到的 全场景自加热 （ 充电 、 驻车 、 行车 ）十分有意思。

e平台3.0Evo的全场景智能脉冲自加热技术，是通过复用电驱系统，产生脉冲的交变的电流，直接作用于电池内部，利用电池的内阻快速产热，同时结合高效热泵与电气余热电池温升的速率提升230%。低温场景下充电时间缩短了40%以上。

初晓，公众号：NE时代智能车 比亚迪全新e平台3.0 Evo升级了什么？

通过查看比亚迪的 公开 专利 ，最终定位到了这篇于2020年6月提交，2021年4月20日获得授权的专利： CN111660875B， 车辆、能量转换装置及其控制方法， 主要包含：

• 电池包利用电机和逆变器进行自加热
• 电池包利用电机和逆变器进行自加热的同时，利用外接电源维持电池能量
• 电池包利用电机和逆变器进行外接电源充电，此方式可实现电池包和充电桩解耦，用逆变器降低充电桩的电压与电池包匹配

在进入正文之前，先简单介绍2个常见的功率器件以及它们的使用：

• 二极管：左边电压 > 右边电压 超过一定限值时，二极管导通；否则关闭。

• 三极管：基极与发射极构成回路并提供一个小电流I1后，可以让集电极到发射极的回路可以通过一个较大的电流，此电流将是电流I1的数倍。

车辆中的逆变器，其实就是以上数个二极管、三极管的组合，以实现交直流转变等功能。下图就是上述专利中提到的一种组合：

通过控制 VT4,6, 2 可以实现下面这样的通路（高亮）：

下面进入正文：

• 电池包利用电机和逆变器进行自加热

此技术主要包含以下4个 过程，依次进行：

• 1. 电池包放电，对电机绕组储能
  2. 电池包放电和绕组释能，对电容充电
  3. 电容放电，对电池包充电和绕组储能
  4. 绕组释能，对电池包充电

下面4张图详细说明了这4个过程，此过程是通过控制这些二极管和三极管的通断来实现的：

以上就是电池包利用电机实现自加热，整个过程，电池的温升的能量来源就是其本身的电能。

我们可以看到，在上述第3步里，电容 放电，对电池包充电 和 绕组 储能时，电容的电压会随之降低。另外，整个加热过程，电池包的电量也会下降。

由于整个过程只是电池、电机、逆变器、电容构成的系统，并不依靠外界环境，可以在停车状态下实现。

以下是从整车下电状态进入电池自加热状态的过程：

此方案有一个缺点：电池自加热的来源是电池自身能量，这不利于整车续航。

为了维持电池包的能量，有没有什么解决方案呢？

其实，答案就在上图中的 K7 和 D7。当K7闭合后，充电口与母线电容并联。通过控制整车控制器，可以请求充电桩与电池包的电压匹配，就可以实现对电容的充电，以达到维持电池包电能的目的。

由于外接了充电桩，比亚迪同时提出可以利用此电路进行充电。具体过程如下：

由于是通过PWM控制逆变器里面二极管、三极管的通断，来实现将充电桩的输出电压转变为与电池包匹配的充电电压，故而实现了充电桩与电池的解耦，可以最大化利用充电桩的能力。（此处需要考虑整个系统的耐压等级，应能耐受充电桩的高电压情形）

这也解释 了 桩端的输出电流与车端的充电电流解耦：

在去年的乘用车双枪快充技术基础上，比亚迪又通过e平台3.0Evo推出了单枪智能升流快充技术。该技术通过将桩端的输出电流与车端的充电电流解耦，充分利用公共充电桩最大充电的功率，将车端的充电电流从250A最大提升至400A，充电桩的利用率提升30%。