CN112186308B - 电池加热系统、及其控制方法和装置 - Google Patents

电池加热系统、及其控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了电池加热系统、及其控制方法和装置，涉及电池领域。该控制方法包括：确定电池的荷电状态SOC；若SOC大于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用交流电在电机绕组产生的热量为电池加热；若SOC小于或等于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第二电流调制为直流电，以利用直流电在电机绕组产生的热量为电池加热。本申请实施例提供的方案，能够兼顾加热效率和能量消耗，提高电池加热系统的灵活性。

Description

电池加热系统、及其控制方法和装置
技术领域
本申请涉及电池领域，尤其涉及电池加热系统、及其控制方法和装置。
背景技术
随着新能源的发展，越来越多的领域采用新能源作为动力。由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能系统等领域中。
但是低温环境下电池的使用会受到一定限制。具体的，电池在低温环境下的放电容量会严重衰退，以及电池在低温环境下无法充电。因此，为了能够正常使用电池，需要在低温环境下为电池进行加热。
然而，现有加热方案中利用外部加热装置对电池进行加热，整个加热过程中加热方式单一，加热灵活性较低。
发明内容
本申请实施例提供的电池加热系统、及其控制方法和装置，能够兼顾加热效率和能量消耗，提高了电池加热系统的灵活性。
第一方面，本申请实施例提供了一种电池加热系统的控制方法，电池加热系统包括电机绕组，包括：确定电池的荷电状态SOC；若SOC大于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用交流电在电机绕组产生的热量为电池加热；若SOC小于或等于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第二电流调制为直流电，以利用直流电在电机绕组产生的热量为电池加热。
第二方面，本申请实施例提供一种电池加热系统的控制装置，电池加热系统包括电机绕组，包括：参数获取模块，用于确定电池的荷电状态SOC；电流调制模块，用于若SOC大于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用交流电在电机绕组产生的热量为电池加热；以及，若SOC小于或等于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第二电流调制为直流电，以利用直流电在电机绕组产生的热量为电池加热。
第三方面，提供一种电池加热系统，包括：电机绕组；第一方面以及第一方面任一实施例提供的控制装置。
根据本申请实施例中的电池加热系统、及其控制方法和装置，由于相较于利用直流电在绕组产生热量对电池加热的方式而言，利用交流电在绕组产生热量对电池加热的方式加热效率较高且能耗较高，在电池SOC小于等于第一SOC阈值时，即在电池电量不足时，利用直流电在绕组产生热量对电池加热，能够降低电量消耗；在电池SOC大于第一SOC阈值时，即在电池电量较为充足时，利用交流电在绕组产生热量对电池加热，能够提高加热效率，整体上兼顾了加热效率和能量消耗，提高了电池加热系统的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种示例性的电池动力系统的系统架构图；
图2为本申请实施例提供的一种电池加热系统的系统架构图；
图3是本申请实施例提供的一种能量传输模块的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种示例性的能量传输模块的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种电池加热系统的控制方法的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的一种示例性的电池加热系统的控制方法的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的一种计算目标导通开关的调制信号的逻辑流程图；
图8是本申请实施例提供的又一种电池加热系统的控制方法的流程示意图；
图9是本申请实施例提供的一种电池加热系统的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本申请，并不被配置为限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请实施例提供了一种电池加热系统及其控制方法和装置，可应用于对温度较低的电池进行加热的场景中。比如，可以应用于通过对电池加热，使电池的温度上升，达到电池组可正常使用的温度的具体场景中。具体地，在本申请实施例中，当电池荷电状态（State Of Charge，SOC）大于第一SOC阈值时，可以将绕组的电流调制为交流电，利用交流电在绕组产生热量对电池加热，能够提高加热效率；当电池SOC小于等于第一SOC阈值时，即在电池电量不足时，利用直流电在绕组产生热量对电池加热，能够降低电量消耗，提高了电池加热系统的灵活性。
首先，为了更好的理解本申请，本申请实施例对SOC、电池、电池动力系统等概念作具体解释说明。
（1）SOC，即电池在一定的放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。
SOC是电池管理系统的重要参数之一，也是整个汽车的充放电控制策略和电池均衡工作的依据。但是由于锂电池本身结构的复杂性，其荷电状态不能通过直接测量得到，仅能根据电池的某些外部特性，如电池的内阻、温度、电流等相关参数，利用相关的特性曲线或计算公式完成对SOC的估算工作。
（2）电池，本申请实施例中的电池可以为锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池等，在此不做限定。从规模而言，本申请实施例中的电池可以为电芯单体，也可以是电池模组或电池包，在此不做限定。从应用场景而言，电池可应用于汽车、轮船等动力装置内。比如，可以应用于电动汽车内，为电动汽车的电机供电，作为电动汽车的动力源。电池还可为电动汽车中的其他用电器件供电，比如为车内空调、车载播放器等供电。
（3）电池动力系统，当电池作为动力装置的动力源时，需要通过电池动力系统将电池提供的电能转换为机械能。
图1为本申请实施例提供的一种示例性的电池动力系统的系统架构图。
如图1所示，该电池动力系统可以包括：与电池P1连接的逆变器P2，以及与逆变器P2连接的电机P3。
对于逆变器P2，具体说明如下。
逆变器P2包括三相桥臂：U相桥臂、V相桥臂和W相桥臂。其中，上述三相桥臂中的每一相桥臂均具有上桥臂和下桥臂，且上桥臂和下桥臂均各自设置有开关模块。
比如，如图1所示，U相桥臂的上桥臂的开关模块为第一开关模块P21，U相桥臂的下桥臂的开关模块为第二开关模块P22。V相桥臂的上桥臂的开关模块为第三开关模块P23，V相桥臂的下桥臂的开关模块为第四开关模块P24。W相桥臂的上桥臂的开关模块为第五开关模块P25，W相桥臂的下桥臂的开关模块为第六开关模块P26。
对于电机P3，具体说明如下。
如图1所示，将电机P3的绕组可以具体包括：U相绕组L1、V相绕组L2和W相绕组L3。
其中，U相绕组L1的一端与U相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接。V相绕组L2的一端与V相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接。W相绕组L3的一端与W相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接。
U相绕组L1的另一端、V相绕组L2的另一端和W相绕组L3的另一端连接。
其次，在介绍完上述概念之后，本申请实施例下述部分将对电池加热系统进行具体说明。需要说明的是，本申请实施例提供的电池加热系统是在电池原有的动力系统以及各管理系统的基础上实现的，无需另行设置单独的加热装置。
图2为本申请实施例提供的一种电池加热系统的系统架构图。
如图2所示，电池加热系统10可以包括：控制装置11和电机绕组12。
首先，对于电机绕组12，电机绕组12可以包括：如图1示出的U相绕组L1、V相绕组L2和W相绕组L3。
其次，对于控制装置11，控制装置11可以包括参数获取模块111和电流调制模块112。在一个实施例中，参数获取模块111与电流调制模块112之间建立有通信连接，具体可以为有线连接，也可为无线连接，在此并不限定。
对于参数获取模块111，其可以确定电池的SOC。在一些实施例中，可以利用放电实验法、安时积分法、卡尔曼滤波法、神经网络法等方法估算得到电池的实时SOC。在一个示例中，参数获取模块111可以具体实现为电池管理系统（Battery Management System，BMS）等具有SOC计算功能的模块。
此外，BMS还可以判断电池SOC与第一SOC阈值的大小关系，在确定电池SOC大于第一SOC阈值的情况下，向电流调制模块112发送第一调制信号，以控制电流调制模块112响应第一调制信号，将流入电机绕组12的电流调制为直流电。以及，在确定电池SOC小于或等于第一SOC阈值的情况下，向电流调制模块112发送第二调制信号，以控制电流调制模块112响应第二调制信号，将流入电机绕组12的电流调制为交流电。
对于电流调制模块112，其可以对电机绕组12的电流进行调制，从而使电流在电机绕组12产生的热量传递值电池P1。具体地，可以在电池SOC低于第一SOC阈值的情况下，将流入电机绕组12的电流调制为直流电。以及，在电池SOC大于第一SOC阈值的情况下，将流入电机绕组12的电流调制为交流电。其中，第一SOC阈值可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作限定。
在一个示例中，电流调制模块112可以具体实现为电机控制器。具体地，电机控制器可以向上桥臂开关模块和下桥臂开关模块输出驱动信号，以控制上桥臂开关模块和下桥臂开关模块周期性地导通和断开。
其中，驱动信号具体可为脉冲信号。进一步地，驱动信号可为脉冲宽度调制（PulseWidth Modulation，PWM）信号。比如，驱动信号中的高电平可驱动开关模块导通，驱动信号中的低电平信号可驱动开关模块断开。驱动信号可控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性的导通和断开。需要说明的是，没有收到驱动信号驱动的开关模块均断开。
在一些实施例中，在满足预设加热条件的情况下，BMS确定进入电池加热模式。并在确定进入电池加热模式之后，确定电池SOC，并根据电池SOC与第一SOC阈值的大小关系，确定调制信号。
在一个示例中，预设加热条件可以包括：电池P1的温度参数小于预设加热温度阈值。预设加热温度阈值，即电池加热系统进入加热模式的温度门限，具体表示为电池P1能够正常工作的最低要求温度。加热温度阈值可根据工作场景和工作需求设定，在此并不限定。
在另一个示例中，对于安装于动力装置内的电池，其对应的预设加热条件还可以包括：该动力装置处于停止状态。具体地，可以在逆变器P2和电机P3均处于非工作状态时，确定该动力装置处于停止状态。
在一些实施例中，电池加热系统10还可以包括能量传输模块（图中未示出）。能量传输模块可以吸收电机绕组12产生的热量，并将热量传输至电池P1。
图3是本申请实施例提供的一种能量传输模块的结构示意图。如图3所示，能量传输模块可以包括开关阀S1、第一水泵131以及水冷管道132。
其中，开关阀S1用于控制水冷管道132的通断。当开关阀S1打开时，水冷管道132中的冷却液可以从开关阀流过。当开关阀S1关断时，开关阀S1可以将水冷管道132中的冷却液截断。
第一水泵131可以控制冷却液的流动方向。当第一水泵131工作时，冷却液可以沿着图1箭头所代表的方向流动。
相应地，在本申请实施例中，可以控制第一水泵131开启，并控制开关阀S1打开，此处通路中的冷却液可以依次流经电机绕组12和电池P1。当冷却液流经电机绕组12时，可以从电机绕组12吸收热量。然后，冷却液经过电池P1，可以将其从电机绕组12处吸收的热量释放给电池P1，从而实现对电池P1的加热。
在一个示例中，图4是本申请实施例提供的一种示例性的能量传输模块的结构示意图。
如图4所示，能量传输模块可以包括：开关阀S1-S4、第一水泵131以及水冷管道132、第二水泵133、水冷系统换热器134、水冷系统蒸发器135、座椅换热器136、客舱换热器137、客舱换热风扇138、散热器139、客舱加热器140、客舱制冷蒸发器141、客舱换热风扇142、散热器143和压缩机144。
该能量传输模块具体包括下述三种工作状态。
（1）在车辆处于驻车工况、且对电池进行加热时，打开开关阀S1，关断开关阀S2至S4，开启水第一水泵131，关闭第二水泵133，关闭散热器139。冷却液吸收的热量用于加热电池P1，此时母线电流很小，冷却液的热量主要来源于电机绕组产生的热量。
（2）在车辆处于驻车工况、且同时对电池和客舱进行加热时，电机绕组L1-L3的热量优先加热电池，然后再视实际情况加热客舱和/或座椅。具体地，在第一阶段，先打开开关阀S1，关断开关阀S2至S4，开启水第一水泵131，关闭水第二水泵133，关闭散热器139。此时，利用冷却液在电机P3吸收的热量为加热电池P1。在第二阶段，即在电池达到指定温度后，开启第二水泵133，调整开关阀S1和开关阀S3的开度，在保持电池温度的前提下加热客舱和/或座椅。
（3）在车辆处于行车工况、且电机已经处于常规运行模式下，利用电机绕组L1-L3的热量对客舱进行加热。此时，打开开关阀S2，关断或调整开关阀S2的开度，关断开关阀S3，关闭水第一水泵131，开启第二水泵133，冷却液从电机P3吸取的热量用于加热客舱和/或座椅。具体地，可以视加热需求决定客舱换热器137的工作状态。
（4）在车辆处于行车工况、电机已经处于常规运行模式下，利用电机绕组L1-L3的热量维持对电池的加热。此时关断开关阀S2至S4，打开开关阀S1，启动水第一水泵131，关闭第二水泵133，关闭散热器。此时，利用冷却液在电机P3吸收的热量为加热电池P1。
需要说明的是，为了提高加热效率，本申请实施例的冷却液能够从电机P3吸收热量之外，还可以从电控单元P4处吸收能量。
在初步了解了本申请实施例提供的电池加热系统之后，本申请实施例将结合图5对本申请实施例提供的电池加热系统的控制方法进行详细说明。图5是本申请实施例提供的一种电池加热系统的控制方法的流程示意图。如图5所示，电池加热系统的控制方法500可以具体包括S510至S530。
S510，确定电池的SOC。
其中，电池的SOC的具体内容可参见本申请实施例上述部分的相关描述，在此不再赘述。
在一些实施例中，S510的执行主体可以是BMS，BMS的具体内容可参见本申请上述实施例的相关说明，在此不再赘述。
S520，若SOC大于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用交流电在电机绕组产生的热量为电池加热。
在一些实施例中，可以通过空间矢量控制法（Space Vector Pulse WidthModulation，SVPWM）生成逆变器中各桥臂开关的控制信息，并通过该控制信号控制各桥臂开关的通断状态，来使得流入电机绕组的电流调制为交流电。示例性地，可以控制绕组电流的直轴电流分量为交变电流，以及控制绕组电流的交轴电流分量为0，来将电机绕组的电流调制为交流电。
此外，第一SOC阈值的具体内容可参见本申请上述实施例的相关说明，在此不再赘述。第一SOC阈值可以根据具体场景和实际需求设置，对此不作限定。在一个示例中，第一SOC阈值的取值范围可以是15%~30%。
在一些实施例中，可以通过控制逆变器中的目标上桥臂开关和目标下桥臂开关周期性通断来调制交流电。在一个示例中，关于交流电的具体调制方式可继续参见图1。若目标上桥臂开关模块为第一开关模块P21，则目标下桥臂开关模块可以为第四开关模块P24和/或第六开关模块P26。若目标上桥臂开关模块为第三开关模块P23，则目标下桥臂开关模块为第二开关模块P22和/或第六开关模块P26。若目标上桥臂开关模块为第五开关模块P25，则目标下桥臂开关模块为第二开关模块P22和/或第四开关模块P24。
需要说明的是，周期性的导通和断开的每一周期中的目标上桥臂开关模块、目标下桥臂开关模块可以相同，也可以不同，在此并不限定。比如，每个周期中驱动信号均驱动的均为第一开关模块P21和第四开关模块P24的导通和断开。又比如，在第一个周期中，驱动信号驱动第一开关模块P21和第四开关模块P24的导通和断开；在第二个周期中，驱动信号驱动第三开关模块P23和第二开关模块P22的导通和断开；在第三个周期中，驱动信号驱动第一开关模块P21、第四开关模块P24和第六开关模块P26的导通和断开；即不同的周期中，驱动信号驱动的目标上桥臂开关模块、目标下桥臂开关模块可以不同。
驱动信号驱动目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开，从而在电池P1、主正开关K1、目标上桥臂开关模块、电机P3、目标下桥臂开关模块、主负开关K2所形成的回路中产生了交流电流。具体的，可产生交变正弦波电流。即电池P1交替进行充电和放电。
其中，目标导通开关包括至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元，至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元位于不同的桥臂上。
S530，若SOC小于或等于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第二电流调制为直流电，以利用直流电在电机绕组产生的热量为电池加热。
在一些实施例中，可以利用SVPWM算法将电机绕组中的电流调制为直流电。具体地，可以通过SVPWM算法生成对应的控制信号，来控制逆变器中的目标导通开关持续导通，以将电机绕组电流调制为直流电流。
需要说明的是，当电机绕组中通以直流电时，会使电机的径向电磁力的减小。由于随着径向电磁力的降低会使电机转子的涡流损耗降低，从而导致转子发热量降低。以及，随着径向电磁力的降低会使电机转子的涡流损耗降低，也会使得电磁振动噪声降低。因此，在电机绕组通以直流电时，会降低电机转子发热量和电磁振动噪声。
根据本申请实施例中的电池加热系统的控制方法，由于相较于利用直流电在绕组产生热量对电池加热的方式而言，利用交流电在绕组产生热量对电池加热的方式加热效率较高且能耗较高，在电池SOC小于等于第一SOC阈值时，即在电池电量不足时，利用直流电在绕组产生热量对电池加热，能够降低电量消耗；在电池SOC大于第一SOC阈值时，即在电池电量较为充足时，利用交流电在绕组产生热量对电池加热，能够提高加热效率，整体上兼顾了加热效率和能量消耗，提高了电池加热系统的灵活性。
针对利用绕组电流进行加热的可行性，申请人具体说明如下。
申请人通过研究发现，整个电池加热系统中电池侧的直流输出功率等于交流侧的发热功率。具体地，符合下述公式：
Figure 374617DEST_PATH_IMAGE001
（1）
公式（1）中，
Figure 307938DEST_PATH_IMAGE002
表示电池电压，
Figure 304713DEST_PATH_IMAGE003
表示直流母线电流，
Figure 32498DEST_PATH_IMAGE004
表示电池内阻，m表示 电机的相数（如三相永磁同步电机，m=3），
Figure 521248DEST_PATH_IMAGE005
表示电机交流测电流，
Figure 602467DEST_PATH_IMAGE006
表示定子绕组电 阻。
由于定子绕组电阻可以在几至几十毫欧级别，电池电压可以在数百伏左右，此时即使直流母线电流输出一个很小的值，电机绕组的电流也会很大，相应地，绕组发热将会很大。因此，利用绕组产生的热量可以实现对电池的加热。
在一些实施例中，S530的具体实施方式可以包括：控制逆变器中的目标导通开关持续导通，以将第二电流调制为直流电。
其中，目标导通开关包括至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元，至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元位于不同的桥臂上。
针对该调制方式的一种可行的实施方式，本申请实施例将结合图6对其进行具体说明。
在一个具体的实施例中，图6是本申请实施例提供的一种示例性的电池加热系统的控制方法的流程示意图。
如图6所示，S530可以具体实现为S531至S533。
S531，获取第二电流。比如，可以是从逆变器至电机之间的三相连接线路上采集的 任意两相电流
Figure 860273DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 883593DEST_PATH_IMAGE008
，该任意两相电流由逆变器流向电机。
S532，提取第二电流的交轴分量
Figure 328481DEST_PATH_IMAGE009
和第二电流的直轴分量
Figure 603604DEST_PATH_IMAGE010
。
具体地，可以通过将第二电流由abc坐标系转换至dq坐标系，然后在dq坐标系分解 得到第二电流的直轴分量
Figure 89818DEST_PATH_IMAGE010
和第二电流的交轴分量
Figure 893826DEST_PATH_IMAGE009
。
S533，利用交轴分量
Figure 481802DEST_PATH_IMAGE009
、直轴分量
Figure 29458DEST_PATH_IMAGE010
、交轴信号给定值
Figure 261856DEST_PATH_IMAGE011
以及直轴信号给定值
Figure 112132DEST_PATH_IMAGE012
，得到目标导通开关的调制信号。
其中，交轴信号给定值
Figure 797191DEST_PATH_IMAGE011
等于0。在一个实施例中，直轴信号给定值
Figure 273172DEST_PATH_IMAGE012
可以根据 具体场景和实际需求设置，在此不再赘述。示例性的，直轴信号给定值
Figure 94497DEST_PATH_IMAGE012
可以根据预设安 全电流确定。
在一些实施例中，在S533中可以利用下述方法得到目标导通开关的调制信号。
为了便于理解该调制过程，图7是本申请实施例提供的一种计算目标导通开关的调制信号的逻辑流程图。
如图7所示，针对第二电流，可以获取两相电流
Figure 614209DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 645619DEST_PATH_IMAGE014
，然后将其由三相静置坐标 系，即abc坐标系，转换至两相静置坐标系，即αβ坐标系。再由两相静置坐标系转换至两相旋 转坐标系，即dq坐标系，从而可以得到第二电流的直轴分量
Figure 535078DEST_PATH_IMAGE015
和交轴分量
Figure 351855DEST_PATH_IMAGE016
。
针对交轴分量
Figure 668567DEST_PATH_IMAGE016
以及交轴信号给定值
Figure 187273DEST_PATH_IMAGE011
，可以利用减法器计算得到交轴信号差 值，然后再利用比例积分控制器（Proportional Integral，PI）确定交轴电压调制信号
Figure 880423DEST_PATH_IMAGE017
。
针对直轴分量
Figure 50242DEST_PATH_IMAGE010
以及直轴信号给定值
Figure 803434DEST_PATH_IMAGE012
，可以利用减法器计算得到直轴信号差 值，然后再利用比例积分控制器（Proportional Integral，PI）确定直轴电压调制信号
Figure 75015DEST_PATH_IMAGE018
。
然后，对于交轴电压调制信号
Figure 754214DEST_PATH_IMAGE017
以及直轴电压调制信号
Figure 732534DEST_PATH_IMAGE018
，将其由αβ坐标系转 换至abc坐标系，将转换得到的电压调制信号输入SVPWM单元，得到逆变器中的开关单元的 调制信号。示例性地，逆变器中的开关单元可以具体实现为绝缘栅双极型晶体管 （Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）。需要说明的是，逆变器中的开关单元还可 以是其他开关单元，比如还可以实现为三极管、金属氧化物半场效晶体管（Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）等中的至少一种，对开关单元的具体 类型不作限制。
在一些实施例中，S530的具体实施方式除了需要控制目标导通开关持续导通之外，还可以包括：
将电机的定子磁场和电机的转子磁场的夹角调为零。
通过本实施例，可以进一步减小径向电磁力，从而降低电机转子发热量和电磁振动噪声。
具体地，针对该方法的可行性，申请人进行如下论述。
当母线电流通以直流电时，定子绕组中通过的也是直流电，相应定子绕组产生一个稳定的磁场。此时控制定子磁场与转子磁场的夹角为0，电机不会产生转矩。此时定子磁场在转子上产生的涡流损耗可以用下述公式（2）表示：
Figure 531994DEST_PATH_IMAGE019
（2）
其中，
Figure 900658DEST_PATH_IMAGE020
表示转子涡流损耗，
Figure 60244DEST_PATH_IMAGE021
为经典涡流损耗系数，
Figure 565175DEST_PATH_IMAGE022
为电源频率，
Figure 925749DEST_PATH_IMAGE023
为定 子磁通密度幅值。由于定子绕组通过的是直流电，此时转子上的涡流损耗将不再产生，考虑 其他因素的影响，转子的发热量将会很小，相应地，减小了电机转子发热量。
此外，当定子通三相交流电时，径向电磁力
Figure 890032DEST_PATH_IMAGE024
满足下述公式（3）：
Figure 587729DEST_PATH_IMAGE025
（3）
公式（3）中，
Figure 212746DEST_PATH_IMAGE026
表示空气磁导率，定子磁密
Figure 354008DEST_PATH_IMAGE027
和转子磁密
Figure 697265DEST_PATH_IMAGE028
分别可以表示为下 述公式（4）和公式（5）：
Figure 339599DEST_PATH_IMAGE029
（4）
Figure 943755DEST_PATH_IMAGE030
（5）
公式（4）和公式（5）中，
Figure 488875DEST_PATH_IMAGE031
表示等效气隙磁导，
Figure 788269DEST_PATH_IMAGE032
表示三相对称定子绕组产生的 磁动势，
Figure 827770DEST_PATH_IMAGE033
表示转子永磁体产生的磁动势。具体地，
Figure 427378DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 379285DEST_PATH_IMAGE033
分别表示为下述公式（6）和 （7）：
Figure 556188DEST_PATH_IMAGE034
（6）
Figure 540325DEST_PATH_IMAGE035
（7）
公式（6）和公式（7）中，
Figure 368341DEST_PATH_IMAGE036
表示定子谐波次数，
Figure 146941DEST_PATH_IMAGE037
表示绕组通电频率（当绕组通以 直流电时，
Figure 952086DEST_PATH_IMAGE037
为0），
Figure 598968DEST_PATH_IMAGE038
表示转子谐波次数，
Figure 907590DEST_PATH_IMAGE039
为定子
Figure 732458DEST_PATH_IMAGE036
次谐波磁动势幅值，
Figure 759319DEST_PATH_IMAGE040
为转 子
Figure 209892DEST_PATH_IMAGE038
次谐波磁动势幅值，
Figure 373020DEST_PATH_IMAGE041
为转子
Figure 867324DEST_PATH_IMAGE038
次谐波磁动势的电角频率（电池加热控制策略下，
Figure 381482DEST_PATH_IMAGE038
为0），
Figure 370167DEST_PATH_IMAGE042
为转子
Figure 387802DEST_PATH_IMAGE038
次谐波磁动势与初始位置的夹角。
具体地，将公式（4）至（7）代入到公式（3）中，申请人发现：由于定子磁场与转子磁场的旋转角速度都为0，此时径向电磁力产生的频率只与谐波次数有关，通电频率带来的径向电磁力将统统消掉，此时电机的振动噪声也将会得到显著的降低。
在验证了上述方案的可行性之后，申请人对电机的定子磁场和电机的转子磁场夹角的调制方案展开具体说明。
具体地，调制电机的定子磁场和电机的转子磁场夹角的方案可以具体包括为下述步骤A和步骤B。
步骤A，获取电机的转子磁场的角度。
在一个实施例中，可以通过转子位置传感器获取转子磁场的角度。比如，继续参见 图7，通过转子位置传感器获取电机的转子磁场的角度
Figure 210264DEST_PATH_IMAGE043
。
步骤B，根据直轴分量计算电机的定子磁场的角度，以及将电机的转子磁场的角度和电机的转子磁场的角度调整为同一角度。
具体地，可以通过调整直轴分量给定值的方式，使得电机的定子磁场的角度和电机的转子磁场的角度调整为同一角度。
在一些实施例中，为了进一步提高加热安全性，控制方法还包括：控制直流电不超过预设安全电流。
其中，预设安全电流为表征电池加热系统的各部件均不存在安全风险的电流。具体地，可以为表征电池加热系统的各部件均不存在热失控风险的电流。比如，当直流电等于预设安全电流时，目标导通开关的温度不大于预设温度上限阈值，且电机绕组的温度不大于预设绝缘温度。
在一个实施例中，可以通过调整直轴分量给定值的方式，来使得直流电不超过预设安全电流。
其中，电机绕组的温度
Figure 555926DEST_PATH_IMAGE044
的计算公式可以用下述公式（8）进行估算：
Figure 82722DEST_PATH_IMAGE045
（8）
公式（8）中，
Figure 486022DEST_PATH_IMAGE046
表示定子绕组比热容，
Figure 213806DEST_PATH_IMAGE047
表示一相绕组质量，
Figure 810879DEST_PATH_IMAGE048
表示绕组 通电时间，
Figure 282311DEST_PATH_IMAGE049
表示环境温度。
为了进一步提高电池加热系统的灵活性，本申请实施例提供了又一种电池加热系统的控制方法。图8是本申请实施例提供的又一种电池加热系统的控制方法的流程示意图。图8与图5的不同之处在于，图8中的控制方法还可以包括步骤S534和S535。
S534，若SOC大于第二SOC阈值且小于第一SOC阈值，将从电池流入电机绕组的第二电流调制为直流电。其中，第二SOC阈值可以根据具体场景和实际需求设置，比如，可以是10%，或者接近于10%的值，在此不做限定。
S535，若SOC小于或等于第二SOC阈值，将从外接充电装置流入电机绕组的第二电流调制为直流电。
在一些实施例中，外接充电装置可以是固定充电桩、车载充电装置等，在此不作限定。
在具体实施过程中，可以在外接充电装置的充电枪插入充电接口之后，判断SOC与第二SOC阈值的大小，并从电池和外接充电装置中选择合适的第二电流的输出源。
基于相同的申请构思，本申请实施例除了提供了电池加热系统的控制方法之外，还提供了与之对应的电池加热系统的控制装置。
下面结合附图，详细介绍根据本申请实施例的电池加热系统的控制装置。
图9是本申请实施例提供的一种电池加热系统的控制装置的结构示意图。如图9所示，电池加热系统的控制装置11包括参数获取模块111和电流调制模块112。
参数获取模块111用于确定电池的荷电状态SOC。
电流调制模块112用于若SOC大于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用交流电在电机绕组产生的热量为电池加热。
以及，电流调制模块112还用于若SOC小于或等于第一SOC阈值，将流入电机绕组的第二电流调制为其中，逆变器与电机绕组相连接，目标导通开关包括至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元，至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元位于不同的桥臂上。
直流电，以利用直流电在电机绕组产生的热量为电池加热。
在本申请的一些实施例中，电流调制模块112，具体用于：
若SOC大于第二SOC阈值且小于第一SOC阈值，将从电池流入电机绕组的第二电流调制为直流电。
若SOC小于或等于第二SOC阈值，将从外接充电装置流入电机绕组的第二电流调制为直流电。
在本申请的一些实施例中，电流调制模块112，具体用于：
控制逆变器中的目标导通开关持续导通，以将第二电流调制为直流电。
在本申请的一些实施例中，电流调制模块112，具体用于：
将电机的定子磁场和电机的转子磁场的夹角调为零。
在本申请的一些实施例中，电流调制模块112，还用于：
控制模块用于控制直流电不超过预设安全电流。
其中，当直流电等于预设安全电流时，目标导通开关的温度不大于预设温度上限阈值，且电机绕组的温度不大于预设绝缘温度。
在本申请的一些实施例中，电流调制模块112，还用于：
获取第二电流；提取第二电流的交轴分量和第二电流的直轴分量；利用交轴分量、直轴分量、交轴信号给定值以及直轴信号给定值，得到目标导通开关的调制信号。
其中，交轴信号给定值等于0，直轴信号给定值是根据预设安全电流确定的。
在本申请的一些实施例中，电流调制模块112，还用于：
获取电机的转子磁场的角度；根据直轴分量计算电机的定子磁场的角度，以及将电机的转子磁场的角度和电机的转子磁场的角度调整为同一角度。
根据本申请实施例的电池加热系统的控制装置的其他细节，与以上结合图5至图8所示实例描述的电池加热系统的控制方法类似，并能达到其相应的技术效果，为简洁描述，在此不再赘述。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。其中方法实施例描述得比较简单，相关之处请参见系统实施例的说明部分。本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
上述实施例中的功能模块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。

Claims (10)

1.一种电池加热系统的控制方法，其特征在于，所述电池加热系统包括电机绕组，所述控制方法包括：
确定电池的荷电状态SOC；
若所述SOC大于第一SOC阈值，将流入所述电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用所述交流电在所述电机绕组产生的热量为所述电池加热；
若所述SOC小于或等于所述第一SOC阈值，将流入所述电机绕组的第二电流调制为直流电，以利用所述直流电在所述电机绕组产生的热量为所述电池加热。
2.根据权利要求1所述的电池加热系统的控制方法，其特征在于，
所述若所述SOC小于或等于所述第一SOC阈值，将流入所述电机绕组的第二电流调制为直流电，具体包括：
若所述SOC大于第二SOC阈值且小于所述第一SOC阈值，将从所述电池流入所述电机绕组的第二电流调制为所述直流电；
若所述SOC小于或等于所述第二SOC阈值，将从外接充电装置流入所述电机绕组的第二电流调制为所述直流电。
3.根据权利要求1所述的电池加热系统的控制方法，其特征在于，
所述将流入所述电机绕组的第二电流调制为直流电，具体包括：
控制逆变器中的目标导通开关持续导通，以将所述第二电流调制为所述直流电；
其中，所述逆变器与所述电机绕组相连接，所述目标导通开关包括至少一个上桥臂开关单元和至少一个下桥臂开关单元，所述至少一个上桥臂开关单元和所述至少一个下桥臂开关单元位于不同的桥臂上。
4.根据权利要求3所述的电池加热系统的控制方法，其特征在于，所述将流入所述电机绕组的第二电流调制为直流电，还包括：
将电机的定子磁场和所述电机的转子磁场的夹角调为零。
5.根据权利要求3所述的电池加热系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
控制所述直流电不超过预设安全电流；
其中，当所述直流电等于所述预设安全电流时，所述目标导通开关的温度不大于预设温度上限阈值，且所述电机绕组的温度不大于预设绝缘温度。
6.根据权利要求3所述的电池加热系统的控制方法，其特征在于，
所述控制逆变器中的目标导通开关持续导通，具体包括：
获取所述第二电流；
提取所述第二电流的交轴分量和所述第二电流的直轴分量；
利用所述交轴分量、所述直轴分量、交轴信号给定值以及直轴信号给定值，得到所述目标导通开关的调制信号；
其中，所述交轴信号给定值等于0，所述直轴信号给定值是根据预设安全电流确定的。
7.根据权利要求6所述的电池加热系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
获取电机的转子磁场的角度；
根据所述直轴分量计算所述电机的定子磁场的角度，以及将所述电机的转子磁场的角度和所述电机的转子磁场的角度调整为同一角度。
8.一种电池加热系统的控制装置，其特征在于，所述电池加热系统包括电机绕组，所述控制装置包括：
参数获取模块，用于确定电池的荷电状态SOC；
电流调制模块，用于若所述SOC大于第一SOC阈值，将流入所述电机绕组的第一电流调制为交流电，以利用所述交流电在所述电机绕组产生的热量为所述电池加热；以及，
若所述SOC小于或等于所述第一SOC阈值，将流入所述电机绕组的第二电流调制为直流电，以利用所述直流电在所述电机绕组产生的热量为所述电池加热。
9.一种电池加热系统，其特征在于，所述电池加热系统包括：
电机绕组；
如权利要求8所述的控制装置。
10.根据权利要求9所述的电池加热系统，其特征在于，所述系统还包括：
能量传输模块，用于吸收所述电机绕组产生的热量，并将所述热量传输至所述电池。
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