CN111355001B - 一种动力电池加热装置与方法、车辆及终端设备 - Google Patents

一种动力电池加热装置与方法、车辆及终端设备 Download PDF

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Abstract

本公开提出了一种动力电池加热装置、方法、车辆及终端设备，该动力电池加热方法通过在确定动力电池满足预设加热条件时，与终端设备进行交互，进而可根据终端设备反馈的指令控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对导热回路中流经动力电池的冷却液进行加热，实现动力电池的同时智能化程度高。

Description

一种动力电池加热装置与方法、车辆及终端设备
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种动力电池加热装置与方法、车辆及终端设备。
背景技术
近几年来，新能源汽车蓬勃发展使得基于锂离子的动力电池得到大量应用，而由于电池的固有特性，在低温时动力电池的充放电能力会大幅降低，这将影响车辆在寒冷地区的使用。
为解决这一问题，现有技术主要通过在远程终端上提前预设动力电池加热的控制加热指令，然后发送控制加热指令，对动力电池提前加热，从而在开动车辆前，动力电池已经达到使用的条件，进而提高车辆的使用效率。然而，虽然该方法可以对动力电池进行加热，但是动力电池加热控制指令为提前预设好的，如此将导致智能化程度低。
综上所述，现有技术的动力电池加热方法存在智能化程度低的问题。
公开内容
本公开的目的在于提供一种动力电池加热装置与方法、车辆及终端设备，以解决现有技术的动力电池加热方法存在智能化程度低的问题。
本公开是这样实现的，本公开第一方面提供一种动力电池加热方法，用于向所述车辆的动力电池进行加热，所述动力电池的导热通路与所述车辆的电机导热回路连接互通形成导热回路，所述动力电池加热方法包括：
在所述动力电池的温度低于预设温度值时，若确定动力电池的加热条件满足预设条件，则向终端设备发送是否进行电池加热的确认指令，并接收所述终端设备根据所述确认指令生成的第一反馈指令；
若所述第一反馈指令为向所述动力电池加热，则控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
本公开第二方面提供一种动力电池加热方法，所述动力电池加热方法包括：
接收所述动力电池加热装置发送的是否进行电池加热的确认指令，并根据所述确认指令生成第一反馈指令；
发送所述第一反馈指令至所述动力电池加热装置。
本公开第三方面提供一种动力电池加热装置，所述动力电池加热装置包括：
三相逆变器、三相交流电机以及控制模块，所述三相交流电机的三相线圈与所述三相逆变器的三相桥臂连接，所述控制模块分别与所述三相逆变器、所述三相交流电机以及动力电池连接；
所述控制模块用于在所述动力电池的温度低于预设温度值时，若确定动力电池的加热条件满足预设条件，则向终端设备发送是否进行电池加热的确认指令，并接收所述终端设备根据所述确认指令生成的第一反馈指令；
若所述第一反馈指令为向所述动力电池加热，所述控制模块控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
本公开第四方面提供一种车辆，所述车辆包括第三方面所述动力电池加热装置，所述车辆还包括动力电池、冷却液箱、水泵以及水管线，所述水泵根据控制信号将所述冷却液箱中的冷却液输入至所述水管线，所述水管线穿过所述动力电池和所述动力电池加热装置。
本公开第五方面提供一种终端设备，所述终端设备包括：
第一生成模块，用于接收所述动力电池加热装置发送的是否进行电池加热的确认指令，并根据所述确认指令生成第一反馈指令；
发送模块，用于发送所述第一反馈指令至所述动力电池加热装置。
本公开提出了一种动力电池加热装置与方法、车辆及终端设备，该动力电池加热方法通过在确定动力电池满足预设加热条件时，与终端设备进行交互，进而可根据终端设备反馈的指令控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对导热回路中流经动力电池的冷却液进行加热，实现动力电池的同时智能化程度高。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热方法的流程示意图；
图2是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热方法的性能模式和经济模式中动力电池温度示意图；
图3是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热方法中预设直轴电流和预设交轴电流的波形示意图；
图4是本公开另一种实施例提供的一种动力电池加热方法的流程示意图；
图5是本公开一种实施例提供的一种车辆的动力电池加热装置的结构图；
图6是本公开一种实施例提供的一种车辆的动力电池加热装置的电路图；
图7是本公开一种实施例提供的一种车辆的动力电池加热装置的另一结构图；
图8是本公开一种实施例提供的一种车辆的动力电池加热装置的控制模块的结构图；
图9是本公开一种实施例提供的一种车辆的动力电池加热装置中的坐标变换示意图；
图10是本公开一种实施例提供的一种车辆的动力电池加热装置的三相交流电机温度检测器件设置分布图；
图11是本公开一种实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
为了说明本公开的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本公开实施例提供一种动力电池加热方法，该动力电池加热方法用于向车辆的动力电池进行加热，并且在加热过程中动力电池的导热通路与车辆的电机导热回路连接互通形成导热回路，如图1所示，动力电池加热方法包括：
步骤S11：在所述动力电池的温度低于预设温度值时，若确定动力电池的加热条件满足预设条件，则向终端设备发送是否进行电池加热的确认指令，并接收所述终端设备根据所述确认指令生成的第一反馈指令。
其中，在本公开实施例中，由于在寒冷环境下，当车辆长时间未被使用时，动力电池的温度将会趋近环境温度，而随着温度的降低，动力电池性能会进一步下降，使得充放电能力均受限，进而影响车辆的性能与使用，因此需要对动力电池进行加热，而在对动力电池加热之前，必须获取动力电池的当前温度值，并在动力电池的当前温度值低于预设温度值时，确定动力电池的加热条件是否满足预设条件，若满足，则向终端设备进行确认是否对电池进行加热，即向终端设备发送是否进行电池加热的确认指令，避免用户不使用车辆且动力电池无需加热时，对动力电池进行加热造成浪费的弊端；需要说明的是，在本公开实施例中，终端设备根据确认指令生成的第一反馈指令可以是终端设备根据用户的确认操作生成的反馈指令，该确认操作包括但不限于触摸、点击等方式。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
在所述动力电池的温度低于预设温度值时，向所述终端设备发送加热请求通知，并接收所述终端设备响应所述加热请求通知的加热指令，且根据所述加热指令确定所述动力电池的加热条件是否满足预设条件。
其中，在本公开实施例中，当确定动力电池的温度低于预设值时，此时用户可能需要使用车辆，也可能不需要使用车辆，因此为了不造成资源浪费，使得用户不使用车辆时对动力电池进行加热，此时需要向终端设备发送加热请求通知，若终端设备响应该加热请求通知，则可进一步确定动力电池的加热条件是否满足预设条件。
进一步地，作为本公开一种实施方式，加热条件为车辆的电机的当前工作状态、动力电池故障状态、三相交流电机故障状态、电机控制器故障状态以及导热回路故障状态；所述根据所述加热指令确定所述动力电池的加热条件是否满足预设条件包括：
若根据所述加热指令确定所述电机的当前工作状态为非驱动状态，以及确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态均为无故障时，则识别为所述动力电池的加热条件满足预设条件；
若根据所述加热指令确定所述电机的当前工作状态为驱动状态，或者确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则识别为所述动力电池的加热条件不满足预设条件。
其中，在本公开实施例中，当接到终端设备反馈的需要对动力电池进行加热的反馈指令后，此时需要确认是否满足动力电池加热条件，即确认车辆的电机的当前工作状态、动力电池是否发生故障、三相交流电机是否发生故障、电机控制器是否发生故障以及导热回路是否发生故障，若电机的当前工作状态为非驱动状态，且动力电池、三相交流电机、电机控制器以及导热回路均没发生故障，则表明此时可以对动力电池进行加热；若电机的当前工作状态为驱动状态，或者动力电池、三相交流电机、电机控制器以及导热回路任意一个发生故障，则表明此时可以不对动力电池进行加热；需要说明的是，在本公开实施例中，导热回路发生故障包括但不限于互通阀损坏、加热回路中介质不足等问题。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
获取档位信息和车速信息，并根据所述档位信息和所述车速信息获取所述电机的当前工作状态。
具体的，当判定当前档位为P档且车速为0时，则表明电机的当前工作状态为非驱动状态；当判定当前档位不为P档或者是车速不为零时，则表明电机的当前工作状态为驱动状态。
本实施方式中，通过获取档位信息和车速信息，并根据档位信息和车速信息获取电机的当前工作状态，使得在之后根据电机的工作状态判断动力电池是否满足加热条件时，可根据档位信息和车速信息进行判断，在任意一个条件不满足时便无法对动力电池加热，防止车辆在正常行驶状态下对动力电池加热，进而影响车辆性能。
步骤S12：若所述第一反馈指令为向所述动力电池加热，则控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
其中，在本公开实施例中，步骤S12中的控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热具体为：
向所述终端设备发送加热信息询问指令，并接收所述终端设备根据所述加热信息询问指令生成的第二反馈指令；其中，所述第二反馈指令包括加热方式信息、加热时间信息以及加热模式信息；
确定所述加热方式信息中的加热方式是否有效，若有效，则根据所述加热时间信息或者所述加热模式信息，控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
其中，在本公开实施例中，若终端设备根据用户操作确认向动力电池加热时，此时需要向终端设备发送加热信息询问指令，即向用户询问如何向动力电池加热，进而接收终端设备在接收到该加热信息询问指令后、根据用户的选择操作生成的反馈指令，以便根据反馈指令中的信息对动力电池加热。
进一步地，由于在对动力电池加热时，需要确认相应的加热方式是否可以工作，因此在接收到终端设备反馈的加热方式信息后，需要对该加热方式信息的有效性进行判断，即该加热方式信息中的加热方式是否可以工作，并在加热方式信息中的加热方式可以工作时，则根据加热时间信息或者加热模式信息控制三相逆变器中功率开关器件的通断状态，即控制三相逆变器中功率开关器件的通断时间和通断频率，使得三相交流电机对导热回路中流经动力电池的冷却液进行加热。
进一步地，作为本公开一种实施方式，加热方式信息包括外部供电电源加热方式和动力电池放电加热方式，本公开中动力电池加热方法中确定加热方式信息中的加热方式是否有效具体为：
若所述加热方式信息为外部供电电源加热方式，则确认是否连接加热能量源，若连接有加热能量源，则识别为所述外部供电电源加热方式有效，否则识别为所述外部供电电源加热方式无效；
若所述加热方式信息为动力电池放电加热方式，则确认所述动力电池的电池状态是否允许放电加热，若所述动力电池的电池状态为允许放电加热，则识别为所述动力电池放电加热方式有效，否则识别为所述动力电池放电加热方式无效。
其中，在本公开实施例中，具体实施时，当用户选择的加热方式为外部供电电源加热方式，此时需要确认是否连接加热能量源，若没有连接加热能量源，则表明外部供电电源加热方式无效，若连接有加热能量源，则表明外部供电电源加热方式有效。
此外，若用户选择的加热方式为动力电池放电加热方式，此时需要判断动力电池的电池状态是否允许动力电池自身进行放电加热，即动力电池自身的电量、温度、可提供的输出功率等是否允许动力电池放电加热自身，若允许，则表明动力电池放电加热方式有效，否则表明动力电池放电加热方式无效。
在本实施方式中，通过确认终端设备根据用户操作选择的加热方式有效与否，以在加热方式有效时对动力电池进行加热，在实现对动力电池加热的同时，可提供多种加热方式供用户选择，使得动力电池加热方法可靠性提高，并且智能化程度高。
进一步地，作为本公开一种实施方式，加热时间信息包括用户自定加热时长、预约加热周期以及用户设定的用车时间，所述根据加热时间信息控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热具体为：
根据所述用户自定加热时长、预约加热周期或者用户设定的用车时间对控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
其中，在本公开实施例中，用户自定加热时长指的是用户自行定义的加热时长，例如用户设置的每天晚上九点至十一点动力电池进入加热状态，当该加热时间来临时，便会对动力电池进行加热，即控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对导热回路中流经动力电池的冷却液进行加热；预约加热周期指的是在根据用户使用车辆的大数据得到的用户使用车辆的频率后，根据该频率设置的动力电池加热周期，在该加热周期内便对动力电池进行加热，即控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对导热回路中流经动力电池的冷却液进行加热；用户设定的用车时间指的是用户根据自身的用车需求设定的时间，例如当用户设定的用车时间为早上七点钟，则可接收到该消息后对动力电池进行加热，即控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对导热回路中流经动力电池的冷却液进行加热，以确保用户在七点钟后可以正常用车。
在本实施方式中，通过用户设置时间、定时开启加热等操作，使得可根据用户的具体需求对动力电池的加热过程进行具体控制，进一步提高了动力电池加热过程中的智能化程度。
进一步地，作为本公开一种实施方式，加热模式信息包括性能模式与经济模式，并且性能模式包括第一加热周期，经济模式包括第二加热周期；所述根据加热模式信息控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热具体为：
根据所述性能模式的第一加热周期或者所述经济模式的第二加热周期控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述动力电池的温度及电荷状态，并根据所述动力电池的温度和电荷状态对所述第一加热周期和所述第二加热周期进行调节。
其中，在本公开实施例中，性能模式下车辆的耗电量多于经济模式下，并且性能模式下和经济模式下动力电池被控制的温度范围不同。例如，如图2所示，若用户选择性能模式，此时电池温度将会维持在电池最佳温度与最低性能温度(指能保证电池正常发挥其性能)之间，此时的加热工作频率较为频繁，耗电量高，但是能确保车辆性能的全部发挥；若如用户选择经济模式，则电池温度将会维持在车辆可运行最低温度(可行驶，但不能发挥全部性能)与电池允许最低温度之间(指能保证电池不会进入休眠)，此时的加热工作频率减少，耗电量少于性能模式，但是只能保证车辆行驶，不能发挥车辆全部性能，如峰值扭矩输出等，但是随着车辆的行驶，电池包温度将会继续上升。
具体的，当车辆进入性能模式的电池加热状态，此时电池温度已不处于电池最佳温度，并开始以一定速率降低，当监测到电池温度下降至最低性能温度时将会开始加热，电池温度将在最低性能温度附近波动并持续一段时间，之后开始以一定速率升高，当系统监测到电池温度达到电池最佳温度时停止加热，此时电池温度将在电池最佳温度附近波动并持续一段时间，这段时间为T1，是性能模式下的一个加热周期，该加热周期可根据实时监测到的动力电池温度和电荷状态进行调节，之后电池温度又会开始以一定速率降低，在用户用车高峰期这个周期周而复始。在T2的起点，若此时检测到当前时间为用户用车低峰期，即用车概率很小，则会停止将电池温度继续加热至电池最佳温度，此时电池温度处于最佳温度与最低性能温度之间的一个温度，维持一段时间后，开始以一定的速率降低，当监测到电池温度降低至最低性能温度时，此时动力电池加热方法不会像T1周期中用较大加热功率对电池进行加热，而是维持较小的加热功率，使得电池温度维持在最低性能温度附近波动，直到用户用车高峰期将要到来或用户发出准备用车指令，即用车概率很大时将会加大加热功率，将电池温度加热至电池最佳温度。
类似的，在经济模式中亦是如此，经济模式的加热周期为t1，在t2的起点，车辆检测到进入用户用车低峰期，则降低加热功率，维持电池温度在电池允许最低温度附近波动，而不会加热至车辆运行最低温度，直到用户用车高峰期即将到来或用户发出用车需求；需要说明的是，用户用车低峰期和高峰期会根据用户的用车习惯来自动调整，若用户若提前设置了用车时间，则以用户的设置为准，否则遵循用户的用车习惯。
在本实施方式中，通过将动力电池加热过程设置为性能模式与经济模式，并根据用户选择的性能模式或者经济模式对动力电池加热，使得可根据用户的具体需求对动力电池的加热过程进行具体控制，提高了动力电池加热方法的智能化程度的同时，可有效控制动力电池加热过程中的能耗。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
在加热时，获取所述动力电池的加热功率和三相交流电机的预设交轴电流，并根据所述加热功率获取所述三相交流电机的预设直轴电流；
在加热过程中根据所述预设直轴电流和预设交轴电流控制所述三相逆变器对所述三相交流电机的相电流进行调节。
其中，在本公开实施例中，当根据加热时间信息或者加热模式信息控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热时，在加热过程开启后，可获取动力电池的加热功率和三相交流电机的预设交轴电流iq，并根据加热功率获取三相交流电机的预设直轴电流id。
具体的，该加热功率指的是动力电池所需要加热的功率。当获取了动力电池所需要加热的功率后，此时还需要获取预设直轴电流id以及预设交轴电流iq，而在获取预设直轴电流id时，可根据之前获取的动力电池的加热功率进行查找，即动力电池的加热功率与预设直轴电流id呈映射关系，当获取了动力电池的加热功率后，便可根据该加热功率查找到对应的预设直轴电流id，而在获取预设交轴电流iq时，则可以通过多次实验得到的一个幅值恒定的交轴电流(如图3所示)，且该幅值是经过大量实验得到的、可使得电机轴输出转矩值较小的电磁转矩，并且该电磁转矩无法使得车辆移动，也不会对车辆传动机构零部件造成损伤，其仅提供一个较小的输出力矩以完成车辆传动机构的齿轮间隙啮合或预紧力即可。
进一步地，当获取到预设直轴电流id和预设交轴电流iq后，此时便可根据预设直轴电流id和预设交轴电流iq控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节。
具体的，在本公开实施例中，在根据预设直轴电流id以及预设交轴电流iq控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节时，需要在对动力电池加热前，获取三相交流电机的当前三相电流值与电机转子位置角度信息，并根据电机转子位置角度信息将当前三相电流值变换为直轴电流与交轴电流，进而在加热过程中根据直轴电流、交轴电流、预设直轴电流以及预设交轴电流控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节。
在本实施方式中，通过获取三相交流电机在加热前的三相电流值与电机转子位置角度信息等参数，进而根据获取的参数得到直轴电流与交轴电流，以便于在加热过程中根据该直轴电流、交轴电流、预设直轴电流以及预设交轴电流控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，使得三相交流电机绕组发热量恒定。
进一步地，作为本公开一种实施方式，根据电机转子位置角度信息和当前三相电流值获取直轴交流与交轴电流的具体过程为：
在对动力电池加热前，获取到三相交流电机的当前三相电流值与电机转子位置角度信息后，将当前三相电流值由自然坐标系变换到静止坐标系，并根据电机转子位置角度信息将静止坐标系下的当前三相交流值变换为同步旋转坐标系下的直轴电流与交轴电流。
在本实施方式中，通过将当前三相电流值由自然坐标系变换到静止坐标系，并根据电机转子位置角度信息将将当前三相相电流值变换到静止坐标系下的三相交流值继续变换为同步旋转坐标系下的直轴电流与交轴电流，使得在根据获取的直轴电流与交轴电流控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节时，可基于同一坐标系下的标准，提高了调节过程中的准确性。
进一步地，作为本公开一种实施方式，在获取到直轴电流与交轴电流后，将直轴电流和交轴电流分别与预设直轴电流id和预设交轴电流iq进行比较，即根据预设直轴电流id和预设交轴电流iq对直轴电流和交轴电流进行调整，使得直轴电流和交轴电流分别与预设直轴电流id和预设交轴电流iq相同或相近，并对比较结果进行解耦后获取直轴电压Ud与交轴电压Uq。在获取到直轴电压Ud与交轴电压Uq后，便对直轴电压Ud与交轴电压Uq进行坐标变换以获取第一电压Uα和第二电压Uβ，进而根据第一电压Uα与第二电压Uβ获取开关信号，从而根据开关信号控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节。
在本实施方式中，通过将直轴电流和交轴电流分别与所述预设直轴电流和所述预设交轴电流进行比较，以获取相应的比较结果，并将该比较结果进行一系列变化后得到三相逆变器的开关信号，使得根据该开关信号控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，实现了三相交流电机闭环控制的控制，进而实现了加热功率的调节，增强了动力电池加热过程中的有效性。
步骤S13：在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述三相逆变器和所述三相交流电机的温度，若所述三相逆变器和所述三相交流电机中任意一个的温度超过温度限值，则减小所述预设直轴电流，或者将所述预设直轴电流置零。
其中，在本公开实施例中，在动力电池的加热过程中，由于任何一个器件在温度过高的情况下均会发生损坏，因此需要实时监测三相交流电机和三相逆变器中功率开关器件的温度，若检测到三相逆变器或者三相交流电机中任何一个的温度超过温度阈值，则将预设直轴电流id的电流幅值减小或者将预设直轴电流id置零。
在本实施方式中，通过在动力电池加热过程中，实时监测三相逆变器和三相交流电机的温度，使得三相逆变器和三相交流电机中任一个的温度超过温度阈值时，将预设交轴电流iq减小，或者是将预设交轴电流iq和预设直轴电流id同时置零，进而使得流经三相交流电机三相绕组的相电流值也会减小或为0，如此使得电机的发热功率降低，进而使得三相逆变器中的功率开关单元温度与三相交流电机三相绕组温度降低，从而在保证加热效果的同时也不会对整车零部件造成损坏。
步骤S14：在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述动力电池的温度，若所述动力电池的温度达到指定加热温度，则减小所述预设直轴电流。
其中，在本公开实施例中，当动力电池的温度达到指定加热温度时，则表明动力电池无需再加热，此时需要减小所述预设直轴电流，或者控制三相逆变器中所有功率开关器件断开。
在本实施方式中，通过在加热过程中实时监测动力电池的温度，并且在动力电池的温度达到指定加热温度时，停止向动力电池加热，以此有效防止动力电池过热，防止动力电池发生损坏，提高了动力电池的使用寿命。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
在所述动力电池的加热过程中，实时获取所述动力电池的需求加热功率，并根据所述需求加热功率对所述预设直轴电流的大小进行调节。
其中，在本公开实施例中，根据需求加热功率对预设直轴电流的大小进行调节指的是根据动力电池预设加热目标温度与当前温度的差值来调节加热功率，差值越大加热功率越大，功率越大预设直轴电流越大。具体的，当需求功率比较大，即动力电池的当前电池温度为较低温度时，例如距离需要加热到的目标温度超过10℃，则使用较大功率加热，此时将预设直轴电流id的幅值调大，当需求功率比较小，即动力电池的当前电池温度比较大，例如距离需要加热到的目标温度小于10℃，则使用较小功率加热，此时将预设直轴电流id的幅值调小。
在本实施方式中，通过在加热过程中实时获取动力电池的需求加热功率，并根据该需求加热功率对预设直轴电流id进行调节，以此有效防止动力电池过热，防止动力电池发生损坏，提高了动力电池的使用寿命。
此外，需要说明的是，如图3所示，预设直轴电流id在第一个预设加热时长t1内方向为正且幅值不变，预设直轴电流id在第二个预设加热时长t2内方向为负且幅值不变，预设直轴电流id在第一个预设切换时长t3内方向由正变化为负，且幅值线性变化，预设直轴电流id在第二个预设切换时长t4内方向由负变化为正，且幅值线性变化；其中，第一预设加热时长t1与第二预设加热时长t2相等，第一预设切换时长t3与第二预设切换时长t4相等，且预设加热时长大于预设切换时长，优选的在本公开实施例中，预设加热时长远远大于预设切换时长，并且预设切换时长最小需保证车辆无明显抖动；需要说明的是，预设加热时长是根据电池需要加热的功率提前进行预先设定的，而预设切换时长是根据电池在加热过程中保证车辆无明显抖动进行预先设定的，此处对两者不做具体限制。
在本公开实施例中，如图3所示，在控制三相逆变对三相交流电机12电流调节过程中，控制预设直轴电流在预设加热时长内，电流幅值不变，而方向呈正向与反向交替变化，如此将使得三相逆变器中同一相的功率开关器件上下桥臂开关次数均匀，器件寿命均衡，并且设定预设加热时长远远大于预设切换时长，可有效缩减电流方向变化时的切换时间，保证加热效果的同时可有效防止车辆抖动。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
若确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则将所述预设直轴电流置零。
其中，在本公开实施例中，当确定动力电池故障状态、三相交流电机故障状态、电机控制器故障状态和导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则表明此时动力电池不能进行加热，应停止向动力电池加热，即将预设直轴电流置零。
在本实施方式中，在确定动力电池故障状态、三相交流电机故障状态、电机控制器故障状态和导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，停止向动力电池加热，可有效防止动力电池发生损坏，延长动力电池的使用寿命。
进一步地，图2示出了本公开另一实施例提供的动力电池加热方法的实现流程，如图2所示，该动力电池加热方法包括：
步骤S21：接收所述动力电池加热装置发送的是否进行电池加热的确认指令，并根据所述确认指令生成第一反馈指令。
其中，在本公开实施例中，在动力电池的温度低于预设温度值，且确定了动力电池的加热条件满足预设条件时，动力电池加热装置便会向终端设备发送确认指令，以确认用户是否允许对动力电池加热，此时终端设备将接收动力电池加热装置发送的是否进行电池加热的确认指令，并根据该确认指令生成第一反馈指令。需要说明的是，在本公开实施例中，终端设备根据确认指令生成的第一反馈指令可以是终端设备根据用户的确认操作生成的反馈指令，该确认操作包括但不限于触摸、点击等方式。
步骤S22：发送所述第一反馈指令至所述动力电池加热装置。
其中，在本公开实施例中，第一反馈指令为向动力电池加热或不向动力电池加热。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
接收所述动力电池加热装置发送的加热信息询问指令，并根据所述加热信息询问指令生成第二反馈指令，并将所述第二反馈指令发送至所述动力电池加热装置；其中，所述第二反馈指令包括加热方式信息、加热时间信息以及加热模式信息。
其中，在本公开实施例中，当终端设备向动力电池反馈的第一反馈指令为向动力电池加热，动力电池加热装置将向终端设备发送加热信息询问指令，以获取用户期望的动力电池加热方式，此时终端设备接收该加热信息询问指令，并根据用户操作生成第二反馈指令，并将该第二反馈指令发送给动力电池加热装置，以便于动力电池加热装置根据第二反馈指令进行动力电池加热。
进一步地，作为本公开一种实施方式，该动力电池加热方法还包括：
接收动力电池加热装置发送的加热请求通知，并根据所述加热请求通知生成加热指令，并将该加热指令发送至所述动力电池加热装置。
其中，在本公开实施例中，当动力电池加热装置确定动力电池的温度低于预设温度值时，此时动力电池加热装置则会向终端设备发动加热请求通知，以使得终端设备根据该加热请求通知寻求用户是否加热，若加热则终端设备根据用户操作响应该加热请求通知，并发送加热指令至动力电池加热装置，以通知动力电池加热装置向动力电池加热。
在本实施方式中，通过接收发送各种指令，以实现动力电池加热装置与用户之间的交互，使得在动力电池加热过程中，智能化程度提高。
本公开实施例提供一种动力电池加热装置，该动力电池加热装置在具体实施时的各个器件的工作原理可参考图1所示的动力电池加热方法。如图5所示，该动力电池加热装置包括：三相逆变器11、三相交流电机12以及控制模块13。其中，三相交流电机12的三相线圈与三相逆变器11的三相桥臂连接，控制模块13分别与三相逆变器11、三相交流电机12以及动力电池20连接。
具体的，控制模块13用于在动力电池20的温度低于预设温度值时，若确定动力电池20的加热条件满足预设条件，则向终端设备(图中未示出)发送是否进行电池加热20的确认指令，并接收终端设备根据确认指令生成的第一反馈指令；
若第一反馈指令为向动力电池加热，控制模块13则控制三相逆变器11中功率器件的通断状态，使得三相交流电机12对导热回路中流经动力电池20的冷却液进行加热。
进一步地，控制模块12具体用于向终端设备发送加热信息询问指令，并接收终端设备根据加热信息询问指令生成的第二反馈指令；其中，第二反馈指令包括加热方式信息、加热时间信息以及加热模式信息；确定加热方式信息中的加热方式是否有效，若有效，则根据加热时间信息或者加热模式信息，控制三相逆变器中11功率器件的通断状态，使得三相交流电机12对导热回路中流经动力电池20的冷却液进行加热。
其中，具体实施时，三相逆变器11具有四种工作模式，由控制模块13来决定，当需要用于车辆驱动时，三相逆变器11工作于逆变器模式，当用于升压充电时，三相逆变器11工作于升压模式，当用于加热电池时，三相逆变器11工作于加热模式，当需要给外界供电时，三相逆变器11工作于降压模式，本公开实施例中仅对三相逆变器11工作于加热模式进行详细说明；其中，三相逆变器11包括六个功率开关单元，功率开关可以是晶体管、IGBT、MOS管等器件类型，两个功率开关单元构成一相桥臂，共形成三相桥臂，每相桥臂中两个功率开关单元的连接点连接三相交流电机12中的一相线圈，三相交流电机12包括三相线圈，三相线圈连接于一个中点，三相交流电机12可以是永磁同步电机或异步电机。
具体的，作为本公开一种实施方式，如图6所示(为了便于理解电路工作原理，图6中省略了控制模块13部分)，三相逆变器11包括第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元、第五功率开关以及第六功率开关单元。其中，每个功率开关单元的控制端连接控制模块13(图中未示出)，第一功率开关单元、第三功率开关单元以及第五功率开关单元的第一端共接，第二功率开关单元、第四功率开关单元以及第六功率开关单元的第二端共接，三相交流电机12的第一相线圈连接第一功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第一端，三相交流电机12的第二相线圈连接第三功率开关单元的第二端和第四功率开关单元的第一端，三相交流电机12的第三相线圈连接第五功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端。
进一步地，三相逆变器11中第一功率开关单元和第二功率开关单元构成第一相桥臂(A相桥臂)，第三功率开关单元和第四功率开关单元构成第二相桥臂(B相桥臂)，第五功率开关单元的输入端和第六功率开关单元构成第三相桥臂(C相桥臂)。第一功率开关单元包括第一上桥臂VT1和第一上桥二极管VD1，第二功率开关单元包括第二下桥臂VT2和第二下桥二极管VD2，第三功率开关单元包括第三上桥臂VT3和第三上桥二极管VD3，第四功率开关单元包括第四下桥臂VT4和第四下桥二极管VD4，第五功率开关单元包括第五上桥臂VT5和第五上桥二极管VD5，第六功率开关单元包括第六下桥臂VT6和第六下桥二极管VD6，三相交流电机12可以是永磁同步电机或异步电机，电机三相线圈分别和三相逆变器中的U、V、W上下桥臂之间连接。
进一步地，作为本公开一种实施方式，控制模块13可以包括整车控制器、电机控制器的控制电路和BMS电池管理器电路，三者通过CAN线连接，控制模块13中的不同模块根据所获取的信息控制三相逆变器11中开关的导通和关断以实现不同电流回路的导通，此外，在动力电池20、三相逆变器11以及三相交流电机12上设有冷却液管，该冷却液管内流动冷却液，可以通过对冷却液管内的冷却液进行温度调节，以调节动力电池20的温度。
具体实施时，如图7所示，控制模块13包括电池管理器131与电机控制器132。其中，电池管理器131与动力电池20连接，电机控制器132与动力电池20以及三相交流电机12连接。电池管理器131来获取动力电池20的温度，将动力电池20的温度与预设温度值进行比较来判断动力电池20是否处于低温状态，当检测到动力电池20的温度低于预设温度值时，向电机控制器132进行反馈，电机控制器132向终端设备发送加热请求通知，并在接收终端设备响应加热请求通知的加热指令后，根据加热指令确定动力电池的加热条件是否满足预设条件，在满足预设条件时，电机控制器132通过提升流经动力电池20的冷却液的温度方式提高动力电池20的温度。
具体的，由于三相逆变器11和三相交流电机12在工作的过程中均产生热量，因此电机控制器132获取车辆的电机的当前工作状态、动力电池20故障状态、三相交流电机12故障状态、电机控制器132故障状态以及导热回路故障状态，并根据上述故障状态和电机的当前工作状态确定动力电池的加热条件是否满足。
其中，若根据加热指令确定电机的当前工作状态为非驱动状态，以及确定动力电池故障状态、三相交流电机故障状态、电机控制器故障状态和导热回路故障状态均为无故障时，则识别为动力电池的加热条件满足预设条件；若根据加热指令确定电机的当前工作状态为驱动状态，或者确定动力电池故障状态、三相交流电机故障状态、电机控制器故障状态和导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则识别为动力电池的加热条件不满足预设条件。
进一步地，作为本公开一种实施方式，电机控制器132还用于确定动力电池故障状态、三相交流电机故障状态、电机控制器故障状态和导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则将预设直轴电流id置零。
进一步地，在获取电机的当前工作状态时，电机控制器132可先获取档位信息和车速信息，并根据档位信息和车速信息获取电机的当前工作状态。
具体的，当电机控制器132判定当前档位为P档且车速为0时，则表明电机的当前工作状态为非驱动状态；当电机控制器132判定当前档位不为P档或者是车速不为零时，则表明电机的当前工作状态为驱动状态；需要说明的是，在本公开实施例中，电机的工作状态与动力电池的温度两个判断条件不分先后顺序。
进一步地，作为公开一种实施方式，加热方式信息为外部供电电源加热方式和动力电池放电加热方式，电机控制器132具体用于：
若加热方式信息为外部供电电源加热方式，则确认是否连接加热能量源10，若连接有加热能量源10，则识别为外部供电电源加热方式有效，否则识别为外部供电电源加热方式无效；若加热方式信息为动力电池放电加热方式，则确认动力电池的电池状态是否允许放电加热，若动力电池的电池状态为允许放电加热，则识别为动力电池放电加热方式有效，否则识别为动力电池放电加热方式无效；需要说明的是，在本公开实施例中，该部分的具体方法可参考图1相关描述，此处不再赘述。
进一步地，作为本公开一种实施方式，加热时间信息包括用户自定加热时长、预约加热周期以及用户设定的用车时间，电机控制器132具体用于：
根据用户自定加热时长、预约加热周期或者用户设定的用车时间控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
需要说明的是，在本公开实施例中，该部分的具体方法可参考图1相关描述，此处不再赘述。
进一步地，作为本公开一种实施方式，加热模式信息包括性能模式与经济模式，并且性能模式包括第一加热周期，经济模式包括第二加热周期；电机控制器132具体用于：
根据性能模式的第一加热周期或者经济模式的第二加热周期控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
此外，在动力电池的加热过程中，电机控制器132实时监测动力电池的温度和电荷状态，并根据动力电池的温度和电荷状态对第一加热周期和第二加热周期进行调节。
需要说明的是，在本公开实施例中，该部分的具体方法可参考图1相关描述，此处不再赘述。
进一步地，作为本公开一实施方式，控制模块13还用于在加热时获取动力电池20的加热功率和三相交流电机12的预设交轴电流iq，并根据加热功率获取三相交流电机12的预设直轴电流id，在加热过程中根据预设直轴电流id和预设交轴电流iq控制三相逆变器11对三相交流电机12的相电流进行调节。
其中，控制模块13在根据预设直轴电流id以及预设交轴电流iq控制三相逆变器11对三相交流电机12的相电流进行调节时，需要在对动力电池20加热前，控制模块13获取三相交流电机12的当前三相电流值与电机转子位置角度信息，并根据电机转子位置角度信息将当前三相电流值变换为直轴电流与交轴电流，进而在加热过程中根据直轴电流、交轴电流、预设直轴电流以及预设交轴电流控制三相逆变器11对三相交流电机12的相电流进行调节。
在本实施方式中，通过获取三相交流电机在加热前的三相电流值与电机转子位置角度信息等参数，进而根据获取的参数得到直轴电流与交轴电流，以便于在加热过程中根据该直轴电流、交轴电流、预设直轴电流以及预设交轴电流控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，使得三相交流电机绕组发热量恒定。
进一步地，作为本公开一种实施方式，如图8所示，控制模块13还包括前馈解耦单元133、坐标变换单元134、开关信号获取单元135，前馈解耦单元133与坐标变换单元134连接，坐标变换单元134与开关信号获取单元135以及三相交流电机12连接，开关信号获取单元135与电机控制器132连接，电机控制器132与三相交流电机12连接。
具体的，控制模块13在获取到直轴电流与交轴电流后，将直轴电流和交轴电流分别与预设直轴电流id和预设交轴电流iq进行比较，并将比较结果输出至前馈解耦单元133，前馈解耦单元133对比较结果进行解耦后获取直轴电压Ud与交轴电压Uq，坐标变换单元134对直轴电压Ud与交轴电压Uq进行坐标变换以获取第一电压Uα和第二电压Uβ，开关信号获取单元135根据第一电压Uα与第二电压Uβ获取开关信号，电机控制器132根据开关信号控制三相逆变器11对三相交流电机12的相电流进行调节。
在本实施方式中，通过将直轴电流和交轴电流分别与所述预设直轴电流和所述预设交轴电流进行比较，以获取相应的比较结果，并将该比较结果进行一系列变化后得到三相逆变器的开关信号，使得电机控制器根据该开关信号控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，实现了三相交流电机闭环控制的控制，增强了动力电池加热过程中的有效性。
进一步地，作为本公开一种实施方式，控制模块13根据电机转子位置角度信息和前馈解耦单元当前三相电流值获取直轴交流与交轴电流的具体过程为：
在对动力电池加热前，控制模块13获取到三相交流电机的当前三相电流值与电机转子位置角度信息后，坐标变换单元134将当前三相电流值由自然坐标系变换到静止坐标系，并根据电机转子位置角度信息将静止坐标系下的当前三相交流值变换为同步旋转坐标系下的直轴电流与交轴电流(如图9所示)。
在本实施方式中，通过将当前三相电流值由自然坐标系变换到静止坐标系，并根据电机转子位置角度信息将静止坐标系下的当前三相交流值变换为同步旋转坐标系下的直轴电流与交轴电流，使得控制模块在根据获取的直轴电流与交轴电流控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节时，可基于同一坐标系下的标准，提高了调节过程中的准确性。
进一步地，作如为本公开一种实施方式，如图7所示，电池加热装置中还设置有温度检测单元，该温度检测单元与控制模块中的电机控制器132以及三相交流电机12连接，该温度检测单元用于在动力电池20的加热过程中，实时监测三相逆变器11和三相交流电机12的温度，并将监测结果反馈给控制模块13的电机控制器132，控制模块13的电机控制器132在三相逆变器11和三相交流电机12中任意一个的温度超过温度限值时，则减小预设直轴电流id，或将预设直轴电流id置零。
具体实施时，温度检测单元采用温度传感器实现，该温度传感器可以为负温度系数的热敏电阻实现，也可以采用正温度系数的热敏电阻实现或其它形式的温度传感器，此处不做具体限制，并且该温度传感器可以单独设置在三相交流电机或者三相逆变器中，也可以在三相逆变器和三相交流电机中分别设置温度传感器。
其中，在本公开实施例中，在动力电池的加热过程中，由于任何一个器件在温度过高的情况下均会发生损坏，因此需要实时监测三相交流电机和三相逆变器中功率开关器件的温度，若检测到三相逆变器或者三相交流电机中任何一个的温度超过温度阈值，则减小预设直轴电流id，或将预设直轴电流id置零。
在本实施方式中，通过在动力电池加热过程中，实时监测三相逆变器和三相交流电机的温度，使得三相逆变器和三相交流电机中任一个的温度超过温度阈值时，减小预设直轴电流id，或将预设直轴电流id置零，进而使得流经三相交流电机三相绕组的相电流值也会减小或为0，如此使得电机的发热功率降低，进而使得三相逆变器中的功率单元温度与三相交流电机三相绕组温度降低，从而在保证加热效果的同时也不会对整车零部件造成损坏。
进一步地，作为本公开一种实施方式，如图10所示，三相交流电机12中的温度检测单元包括三个温度检测器件，该三个温度检测器件以两两间隔120机械角度均匀设置在三相交流电机的电机轴向截面，如此使得在检测三相交流电机是否过温时，则将检测A、B以及C三相绕组的平均温度是否过温，可以消除一定的随机性，例如若当前电机加热时流过B相的电流最大，而C相电流较小，则单个温度传感器采集值偏小，此时若以该采集值来进行保护，则无法及时实现过温保护。
进一步地，作为本公开一种实施方式，如图5所示，控制模块13还用于在动力电池20的加热过程中，实时监测动力电池20的温度，若动力电池20的温度达到指定加热温度，则停止向动力电池20加热。
其中，在本公开实施例中，当动力电池的温度达到指定加热温度时，则表明动力电池无需再加热，此时需要停止向动力电池加热，即控制三相逆变器中所有功率开关器件断开。
在本实施方式中，通过在加热过程中实时监测动力电池的温度，并且在动力电池的温度达到指定加热温度时，停止向动力电池加热，以此有效防止动力电池过热，防止动力电池发生损坏，提高了动力电池的使用寿命。
进一步地，作为本公开一种实施方式，如图5所示，控制模块13还用于在动力电池20的加热过程中，实时获取动力电池20的需求加热功率，并根据需求加热功率对预设直轴电流的大小进行调节；需要说明的是，在本公开实施例中，根据需求加热功率对预设直轴电流的大小进行调节的具体过程以及预设直轴电流具体波形可参考图1的相关描述，此处不再赘述。
其中，在本公开实施例中，由于动力电池20随着加热过程的进行其自身温度会不断升高，而温度升高使得动力电池所需求的加热功率不断变化，因此在动力电池的加热过程中，需要实时获取动力电池的需求加热功率，并根据需求加热功率对预设直轴电流id的幅值进行调节。
在本实施方式中，通过在加热过程中实时获取动力电池的需求加热功率，并根据该需求加热功率对预设直轴电流id进行调节，以此有效防止动力电池过热，防止动力电池发生损坏，提高了动力电池的使用寿命。
下面通过具体的电路结构对本公开通过控制三相逆变器使得三相交流电机对动力电池进行加热的技术方案进行说明：
由于在寒冷环境下，当车辆长时间未被使用，车用动力电池温度将会趋近环境温度，而随着温度的降低，车用动力电池性能进一步下降，充放电能力均受限，进而影响新能源车的性能与使用，因此需要对动力电池进行加热。
请同时参考图6和图7，在对动力电池20加热时，当电池管理器131监测到动力电池20的温度过低时，将会进入三相交流电机12加热动力电池20的预备状态，此时控制模块13中的电机控制器132需要向终端设备发送加热请求通知，在终端设备响应了该加热请求通知后，对动力电池的加热条件是否满足预设条件进行判断，即判断车辆是否静止以及是否处于P挡，动力电池是否发生故障、三相交流电机是否发生故障、电机控制器是否发生故障以及导热回路是否发生故障，若上述加热条件的判断结果均为真，则可进入使用三相交流电机12生热给动力电池20加热的过程。
在对动力电池的加热条件进行判断后，即使该加热条件为可以对动力电池进行加热，此时电机控制器132还需向终端设备进一步确认是否加热电池，当终端设备反馈的信息为可加热动力电池，并选择了相应的加热方式后，电机控制器132需要对该加热方式进行判断，并在终端设备选择的加热方式有效时，根据终端设备反馈的加热时间信息或者加热模式信息对动力电池进行加热。
在加热时，首先传感器会对电机当前的各个变量进行信号采样，并将采样结果发送给控制模块13中的电机控制器132，其中采样的变量主要为当前流经三相交流电机12绕组的三相电流值和电机转子位置角度信息(电机当前转子位置)。如图8所示，在获取到该三相电流值和电机转子位置角度信息后，坐标变换单元134通过clark变换将自然坐标系ABC下的变量变换到静止坐标系α-β下的变量，之后再通过park变换将静止坐标系α-β下的变量变换到同步旋转坐标系d-q下的变量，并且在整个坐标变换中遵循幅值不变条件，变换矩阵前加入变换系数2/3。
具体的，在坐标变换单元134将自然坐标系ABC下的变量变换到静止坐标系α-β下的变量时，其根据变换矩阵
Figure BDA0001916532270000251
对自然坐标系ABC下的变量进行变换，而坐标变换单元134在将静止坐标系α-β下的变量变换到同步旋转坐标系d-q下的变量时，其根据变换矩阵
Figure BDA0001916532270000252
对静止坐标系α-β下的变量进行变换，然后将两个变换相乘，便可得到自然坐标系ABC到同步旋转坐标系d-q的变换矩阵
Figure BDA0001916532270000261
式中θ为三相交流电机12的转子直轴与三相交流电机12的A相绕组间夹角(电机转子位置角度信息)，经过变换矩阵T3s/2r后可以将自然坐标系ABC下的三相电流变换为交直轴电流，直轴电流为励磁电流，交轴电流为转矩电流，即交轴电流和转矩相关，因此在利用三相交流电机12给动力电池20加热过程中，只要控制交轴电流即可控制电机轴端转矩输出。
根据三相交流电机12的电机轴端输出转矩计算公式
Figure BDA0001916532270000262
可以看出，交轴电流iq等于零时无转矩输出，然而由于在实际使用中若要控制交轴电流为零，即不产生电机的电磁转矩，则必须准确获取电机的零位，而受限于电机零位标定方法准确性与信号采集精度等因素，若电机的零位不准确，则控制算法无法控制交轴电流恒为零，进而导致交轴电流值会在零附近波动，使得整车产生抖动，抖动的强度在不同工况下也会不同，如果此时车上有驾乘人员，则会产生不良的驾乘感受，为了消除该弊端，本公开实时控制预设直轴电流id的幅值为对应需求加热功率下的大小，同时控制直轴电流方向周期性改变，控制预设交轴电流iq的幅值为一恒定的合适值，该值无法使得车辆有移动或振动的趋势与感受，也不会对车辆传动机构造成潜在损伤，仅仅使得电机轴输出一个较小幅值的转矩，处于传动机构机械强度可接受的范围内，如此将产生一个类似预紧力的效果，可确保驾乘人员的良好感受，也可确保车辆正常完成动力电池加热；其中，Te表示电机轴端输出转矩，p表示电机极对数，
Figure BDA0001916532270000263
表示电机永磁体磁链，Ld表示直轴电感，Lq表示交轴电感，id表示直轴电流，iq表示交轴电流。
在对采集的变量进行坐标变换以获取到直轴电流和交轴电流后，便可将该直轴电流和交轴电流分别与预设直轴电流id和预设交轴电流iq进行比较，并将比较结果反馈给前馈解耦单元133，前馈解耦单元133通过前馈补偿的方式对变量进行完全解耦，解耦完成后获取到的直轴电压(Ud)和交轴电压(Uq)被再次传输至坐标变换单元134，通过反park变换矩阵
Figure BDA0001916532270000271
得到静止坐标系中电压变量Uα与Uβ，随后Uα与Uβ被传输至开关信号获取单元134，开关信号获取单元134通过空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)得到控制三相逆变器11的六路开关信号，电机控制器132通过该六路开关信号控制三相逆变器11中的功率开关器件进行开关动作，以此控制流经三相交流电机的三相电流值大小。
进一步地，整个加热过程中温度传感器会不断监测三相交流电机绕组与三相逆变器的功率开关温度，若有任一一项超过温度限值，则电机控制器会减小预设直轴电流id值或将预设直轴电流id置零，由此，流经三相交流电机三相绕组的相电流值也会减小或为0，电机的发热功率也会降低，进而使得三相逆变器的功率开关器件温度与三相交流电机绕组温度也会降低，从而在保证加热效果的同时也不会对整车零部件造成损坏，直到三相交流电机绕组或三相逆变器的功率开关器件温度不处于过温状态，此时若动力电池温度已经达到预定加热温度，则停止加热，否则继续进行加热；此外，在整个加热过程中，电池管理器实施同样实时监测动力电池的温度，若整个加热过程中三相交流电机绕组与IGBT温度均未过温，则电池管理器在监测到电池温度已经达到预定加热温度时会发出停止加热的指令，即减小预设直轴电流id或或者将三相逆变器中的所有功率开关断开，至此，三相交流电机生热给车用动力电池加热的过程结束。
本公开另一种实施例提供一种车辆，车辆还包括上述实施例提供的动力电池加热装置，车辆还包括动力电池、冷却液箱、水泵以及水管线，水泵根据控制信号将冷却液箱中的冷却液输入至水管线，水管线穿过动力电池和动力电池加热装置。
本公开提出的车辆，通过与终端设备进行交互，进而可根据终端设备反馈的信息对决定对动力电池进行何种方式的加热，在加热时控制三相逆变器使得三相交流电机对流经动力电池的冷却液进行加热，并在加热过程中根据获取预设直轴电流和预设交轴电流控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，以此实现加热功率的调节，并且智能化程度高。
进一步地，图11示出了一种终端设备的结构示意图，该终端设备包括但不限于手机、掌上电脑、笔记本电脑等电子设备，并且该终端设备中各个模块的功能与图2所示的动力电池方法中的各步骤相对应。具体的，该终端设备包括：第一生成模块110和发送模块111。
其中，第一生成模块110，用于接收动力电池加热装置发送的是否进行电池加热的确认指令，并根据确认指令生成第一反馈指令；
发送模块111，用于发送第一反馈指令至动力电池加热装置；
进一步地，该终端设备还包括第二生成模块，该第二生成模块用于接收动力电池加热装置发送的加热信息询问指令，并根据加热信息询问指令生成第二反馈指令，并将第二反馈指令发送至动力电池加热装置；其中，第二反馈指令包括加热方式信息、加热时间信息以及加热模式信息。
此外，该终端设备还包括第三生成模块，该第三生成模块用于接收动力电池加热装置发送的加热请求通知，并根据所述加热请求通知生成加热指令，并将该加热指令发送至所述动力电池加热装置。
在本实施方式中，终端设备通过接收发送各种指令，以实现动力电池加热装置与用户之间的交互，使得在动力电池加热过程中，智能化程度提高。
以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种动力电池加热方法，用于向车辆的动力电池进行加热，其特征在于，所述动力电池的导热通路与所述车辆的电机导热回路连接互通形成导热回路，所述动力电池加热方法包括：
在所述动力电池的温度低于预设温度值时，若确定动力电池的加热条件满足预设条件，则向终端设备发送是否进行电池加热的确认指令，并接收所述终端设备根据所述确认指令生成的第一反馈指令；
若所述第一反馈指令为向所述动力电池加热，则控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热；
所述控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热包括：
获取所述动力电池的加热功率，并根据所述加热功率与预设直轴电流的映射关系，获取所述预设直轴电流；
获取幅值恒定的预设交轴电流，所述预设交轴电流的大小使得电机轴的输出转矩完成车辆传动机构的齿轮间隙啮合或预紧力，且无法使得车辆移动；
基于所述预设直轴电流与所述幅值恒定的预设交轴电流，控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
2.如权利要求1所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热具体为：
向所述终端设备发送加热信息询问指令，并接收所述终端设备根据所述加热信息询问指令生成的第二反馈指令；其中，所述第二反馈指令包括加热方式信息、加热时间信息以及加热模式信息；
确定所述加热方式信息中的加热方式是否有效，若有效，则根据所述加热时间信息或者所述加热模式信息，控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
3.如权利要求2所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池方法还包括：
在加热时，获取所述动力电池的加热功率和三相交流电机的预设交轴电流，并根据所述加热功率获取所述三相交流电机的预设直轴电流；
在加热过程中根据所述预设直轴电流和预设交轴电流控制所述三相逆变器对所述三相交流电机的相电流进行调节。
4.如权利要求3所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池方法还包括：
在所述动力电池的温度低于预设温度值时，向所述终端设备发送加热请求通知，并接收所述终端设备响应所述加热请求通知的加热指令，且根据所述加热指令确定所述动力电池的加热条件是否满足预设条件。
5.如权利要求4所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述根据所述加热指令确定所述动力电池的加热条件是否满足预设条件具体包括：
若根据所述加热指令确定所述电机的当前工作状态为非驱动状态，以及确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态均为无故障时，则识别为所述动力电池的加热条件满足预设条件；
若根据所述加热指令确定所述电机的当前工作状态为驱动状态，或者确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则识别为所述动力电池的加热条件不满足预设条件。
6.如权利要求5所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池加热方法还包括：
获取档位信息和车速信息，并根据所述档位信息和所述车速信息获取所述电机的当前工作状态。
7.如权利要求5所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池加热方法还包括：
若确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则将所述预设直轴电流置零。
8.如权利要求2所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述加热方式信息为外部供电电源加热方式和动力电池放电加热方式，所述确定所述加热方式信息中的加热方式是否有效包括：
若所述加热方式信息为外部供电电源加热方式，则确认是否连接加热能量源，若连接有加热能量源，则识别为所述外部供电电源加热方式有效，否则识别为所述外部供电电源加热方式无效；
若所述加热方式信息为动力电池放电加热方式，则确认所述动力电池的电池状态是否允许放电加热，若所述动力电池的电池状态为允许放电加热，则识别为所述动力电池放电加热方式有效，否则识别为所述动力电池放电加热方式无效。
9.如权利要求8所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述加热时间信息包括用户自定加热时长、预约加热周期以及用户设定的用车时间，所述根据所述加热时间信息控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热包括：
根据所述用户自定加热时长、预约加热周期或者用户设定的用车时间控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
10.如权利要求8所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述加热模式信息包括性能模式与经济模式，并且所述性能模式包括第一加热周期，所述经济模式包括第二加热周期；所述根据所述加热模式信息控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热包括：
根据所述性能模式的第一加热周期或者所述经济模式的第二加热周期控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
11.如权利要求10所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池加热方法包括：
在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述动力电池的温度及电荷状态，并根据所述动力电池的温度和电荷状态对所述第一加热周期和所述第二加热周期进行调节。
12.如权利要求3所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池加热方法还包括：
在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述三相逆变器和所述三相交流电机的温度，若所述三相逆变器和所述三相交流电机中任意一个的温度超过温度限值，则减小所述预设直轴电流，或者将所述预设直轴电流置零。
13.如权利要求3所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述动力电池加热方法还包括：
在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述动力电池的温度，若所述动力电池的温度达到指定加热温度，则减小所述预设直轴电流。
14.一种动力电池加热装置，其特征在于，所述动力电池加热装置包括：
三相逆变器、三相交流电机以及控制模块，所述三相交流电机的三相线圈与所述三相逆变器的三相桥臂连接，所述控制模块分别与所述三相逆变器、所述三相交流电机以及动力电池连接；
所述控制模块用于在所述动力电池的温度低于预设温度值时，若确定动力电池的加热条件满足预设条件，则向终端设备发送是否进行电池加热的确认指令，并接收所述终端设备根据所述确认指令生成的第一反馈指令；
若所述第一反馈指令为向所述动力电池加热，所述控制模块控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热；
所述控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热包括：
获取所述动力电池的加热功率，并根据所述加热功率与预设直轴电流的映射关系，获取所述预设直轴电流；
获取幅值恒定的预设交轴电流，所述预设交轴电流的大小使得电机轴的输出转矩完成车辆传动机构的齿轮间隙啮合或预紧力，且无法使得车辆移动；
基于所述预设直轴电流与所述幅值恒定的预设交轴电流，控制三相逆变器对三相交流电机的相电流进行调节，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
15.如权利要求14所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
向所述终端设备发送加热信息询问指令，并接收所述终端设备根据所述加热信息询问指令生成的第二反馈指令；其中，所述第二反馈指令包括加热方式信息、加热时间信息以及加热模式信息；
确定所述加热方式信息中的加热方式是否有效，若有效，则根据所述加热时间信息或者所述加热模式信息，控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
16.如权利要求15所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
在加热时，获取所述动力电池的加热功率和三相交流电机的预设交轴电流，并根据所述加热功率获取所述三相交流电机的预设直轴电流，且在加热过程中根据所述预设直轴电流和预设交轴电流控制所述三相逆变器对所述三相交流电机的相电流进行调节。
17.如权利要求16所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
在所述动力电池的温度低于预设温度值时，向所述终端设备发送加热请求通知，并接收所述终端设备响应所述加热请求通知的加热指令，且根据所述加热指令确定所述动力电池的加热条件是否满足预设条件。
18.如权利要求17所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：
若根据所述加热指令确定所述电机的当前工作状态为非驱动状态，以及确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态均为无故障时，则识别为所述动力电池的加热条件满足预设条件；
若根据所述加热指令确定所述电机的当前工作状态为驱动状态，或者确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则识别为所述动力电池的加热条件不满足预设条件。
19.如权利要求18所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
获取档位信息和车速信息，并根据所述档位信息和所述车速信息获取所述电机的当前工作状态。
20.如权利要求18所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
若确定所述动力电池故障状态、所述三相交流电机故障状态、所述电机控制器故障状态和所述导热回路故障状态中任一个故障状态为存在故障时，则将所述预设直轴电流置零。
21.如权利要求15所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述加热方式信息为外部供电电源加热方式和动力电池放电加热方式，所述控制模块具体用于：
若所述加热方式信息为外部供电电源加热方式，则确认是否连接加热能量源，若连接有加热能量源，则识别为所述外部供电电源加热方式有效，否则识别为所述外部供电电源加热方式无效；
若所述加热方式信息为动力电池放电加热方式，则确认所述动力电池的电池状态是否允许放电加热，若所述动力电池的电池状态为允许放电加热，则识别为所述动力电池放电加热方式有效，否则识别为所述动力电池放电加热方式无效。
22.如权利要求21所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述加热时间信息包括用户自定加热时长、预约加热周期以及用户设定的用车时间，所述控制模块具体用于：
根据所述用户自定加热时长、预约加热周期或者用户设定的用车时间控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
23.如权利要求21所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述加热模式信息包括性能模式与经济模式，并且所述性能模式包括第一加热周期，所述经济模式包括第二加热周期；所述控制模块具体用于：
根据所述性能模式的第一加热周期或者所述经济模式的第二加热周期控制三相逆变器中功率器件的通断状态，使得三相交流电机对所述导热回路中流经所述动力电池的冷却液进行加热。
24.如权利要求23所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述动力电池的温度和电荷状态，并根据所述动力电池的温度和电荷状态对所述第一加热周期和所述第二加热周期进行调节。
25.如权利要求16所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述动力电池加热装置还包括：
温度检测单元，所述温度检测单元设置在所述三相交流电机和所述三相逆变器中，在所述动力电池的加热过程中，所述温度检测单元用于实时监测所述三相逆变器和所述三相交流电机的温度，并将监测结果反馈给所述控制模块，所述控制模块在所述三相逆变器和所述三相交流电机中任意一个的温度超过温度限值，减小所述预设直轴电流，或者将所述预设直轴电流置零。
26.如权利要求25所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述温度检测单元包括三个温度检测器件，三个所述温度检测器件以两两间隔120机械角度均匀设置在所述三相交流电机的电机轴向截面。
27.如权利要求16所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块还用于：
在所述动力电池的加热过程中，实时监测所述动力电池的温度，若所述动力电池的温度达到指定加热温度，则减小所述预设直轴电流。
28.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求14至27任一项所述动力电池加热装置，所述车辆还包括动力电池、冷却液箱、水泵以及水管线，所述水泵根据控制信号将所述冷却液箱中的冷却液输入至所述水管线，所述水管线穿过所述动力电池和所述动力电池加热装置。
29.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备用于执行权利要求1至13任一项所述的动力电池加热方法，所述终端设备还包括：
第一生成模块，用于接收动力电池加热装置发送的是否进行电池加热的确认指令，并根据所述确认指令生成第一反馈指令；
发送模块，用于发送所述第一反馈指令至所述动力电池加热装置。
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