CN112448640A - 利用电机驱动系统升高电池温度的系统和方法 - Google Patents

利用电机驱动系统升高电池温度的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用电机驱动系统升高电池温度的系统和方法，用于升高电池温度的系统包括：逆变器，其包括多个支路，每个支路包括在电池的两端之间相互串联的一对开关装置，所述多个支路分别对应于多个相；电机，其包括分别对应于所述多个相的多个绕组，所述多个绕组的每一绕组的一端连接到相应支路中包括的一对开关装置之间的连接节点，所述多个绕组的另一端相互连接；以及控制器，其配置为选择所述多个相中的两个相，并且以预设切换频率交替地控制与所选择的两个相相对应的逆变器中的两个支路中包括的开关装置的通/断状态，以产生供应给电池的交流电(AC)。

Description

利用电机驱动系统升高电池温度的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于升高车辆的电机驱动系统中使用的电池的温度的系统和方法。
背景技术
本部分中的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。
一般来说，由电能驱动的环保型车辆包括用于储存电能的电池、用于将储存在电池中的电能转换为具有多个相的交流电(AC)的逆变器，以及利用由逆变器转换的AC来生成旋转的动能的电机。
近年来，锂离子电池已主要用于环保型车辆。锂离子电池凭借出色的能量密度和室温下的充放电循环而具有良好的性能。然而，由于锂离子电池中包含的电解液的性质，具有在低温下容量降低、电阻增加以及效率降低的缺点。特别地，当在低温下对锂离子电池充电或过充时，锂离子会不规则地沉积在负极的表面上，从而缩短电池的寿命。由于这一问题，锂离子电池需要一种将温度从低温状态快速升高到高效的高温状态的升温装置。
常规地，存在一种在电池中另外安装加热器(例如，正温度系数(positivetemperature coefficient，PTC)加热器)并直接加热电池或者加热供应给电池的冷却液并使冷却液循环的方法。然而，在常规的电池升温方法中，申请人发现，需要在电池中另外安装单独的加热器，而在电池中添加的单独的加热器会增加电池的额外成本和体积。
作为另一种常规的电池升温方法，已经对一种以电的方式在电池中产生热量的方法进行了研究。在这种方法中，利用电池的内阻使电流在电池中流动，并且利用与流过电流量成正比产生的损耗作为热量。这种方法的优点是电流在电池中均匀地流动以在电池中均匀地产生热量，但是申请人发现，这种方法需要使用单独的专用电路以使电流能够在电池中流动，因此电池的体积和成本会额外增加，并且对于专用电路(其用于产生使电池的温度升高的电流并使电流能够在电池中流动)，会导致额外的管理点，从而使车辆的维护复杂化。
在背景技术部分中所公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明背景的理解，因此可以包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统。所述系统包括：逆变器，其包括多个支路，每个支路包括在电池的两端之间相互串联的一对开关装置，所述多个支路分别对应于多个相；电机，其包括分别对应于所述多个相的多个绕组，所述多个绕组的每一绕组的一端连接到相应支路中包括的一对开关装置之间的连接节点，所述多个绕组的另一端相互连接；以及控制器，其配置为选择所述多个相中的两个相，并且通过以预设切换频率交替地控制与所选择的两个相相对应的逆变器中两个支路的每个支路中包括的一对开关装置的通/断状态来产生供应给电池的交流电(AC)。
所述控制器可以以所述切换频率控制与所选择的两个相的其中一个相相对应的第一支路中包括的第一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系，并且以所述切换频率控制与所选择的两个相中的其余相相对应的第二支路中包括的第二对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系，并且所述控制器可以控制所述第一支路中连接到电池的正极端子的所述第一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及所述第二支路中连接到电池的正极端子的所述第二对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
所述控制器可以关断与除了所选择的两个相之外的相相对应的第三支路中包括的第三对开关装置。
所述系统可以进一步包括转子位置传感器，所述转子位置传感器配置为检测电机的转子角度，其中，所述控制器可以根据转子角度选择所述多个相中的两个相。
所述控制器可以选择使转子角度和通过控制与所述多个相中的两个相相对应的支路的每个支路中包括的一对开关装置而产生的AC的角度之间的差减小的两个相，AC的角度在dq静止坐标系上指示。
根据本发明的另一方面，一种用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统包括：逆变器，其包括a相支路、b相支路以及c相支路，每个支路包括在电池的两端之间相互串联的一对开关装置；电机，其包括a相绕组、b相绕组以及c相绕组，a相绕组的一端连接到a相支路中包括的第一对开关装置之间的连接节点，b相绕组的一端连接到b相支路中包括的第二对开关装置之间的连接节点，c相绕组的一端连接到c相支路中包括的第三对开关装置之间的连接节点，a相绕组的另一端、b相绕组的另一端以及c相绕组的另一端相互连接；以及控制器，其配置为选择a相支路、b相支路以及c相支路中的两个支路，并且通过以预设切换频率交替地控制所选择的支路中包括的一对开关装置的通/断状态来产生供应给电池的AC。
所述控制器可以以所述切换频率控制所选择的支路的一个支路中包括的一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系，并且以所述切换频率控制所选择的支路的其余支路中包括的一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系，并且所述控制器可以控制所选择的两个支路的每一支路中连接到电池的正极端子的一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
所述控制器可以关断未选择的一个支路中包括的一对开关装置。
所述系统可以进一步包括转子位置传感器，所述转子位置传感器配置为检测电机的转子角度，其中，所述控制器可以根据转子角度选择两个支路。
所述控制器可以选择使转子角度与通过控制a相支路和b相支路的每一相支路中包括的第一对开关装置和第二对开关装置而产生的AC、通过控制b相支路和c相支路的每一相支路中包括的第二对开关装置和第三对开关装置而产生的AC以及通过控制c相支路和a相支路的每一相支路中包括的第三对开关装置和第一对开关装置而产生的AC的角度之间的差减小的两个相支路，AC的角度在dq静止坐标系上指示。
当转子角度为0°至60°和180°至240°时，所述控制器可以选择c相支路和a相支路，可以以预设切换频率交替地控制c相支路和a相支路的每一相支路中包括的第三对开关装置和第一对开关装置的通/断状态并且可以关断b相支路中包括的第二对开关装置，以产生AC。
当转子角度为60°至120°和240°至300°时，所述控制器可以选择b相支路和c相支路，可以以预设切换频率交替地控制b相支路和c相支路的每一相支路中包括的第二对开关装置和第三对开关装置的通/断状态并且可以关断a相支路中包括的第一对开关装置，以产生AC。
当转子角度为120°至180°和300°至360°时，所述控制器可以选择a相支路和b相支路，可以以预设切换频率交替地控制a相支路和b相支路的每一相支路中包括的第一对开关装置和第二对开关装置的通/断状态并且可以关断c相支路中包括的第三对开关装置，以产生AC。
根据本发明的另一方面，一种利用上述系统来升高电池温度的方法包括以下步骤：确定转子角度所属的区间；根据转子角度所属的区间确定一个保持在关断状态的支路；通过以切换频率交替地控制除了保持在关断状态的支路之外的两个支路中包括的一对开关装置的通/断状态来产生AC。
当转子角度为0°至60°和180°至240°时，可以执行确定一个保持在关断状态的支路的步骤。确定一个保持在关断状态的支路的步骤可以包括关断b相支路中包括的第二对开关装置的步骤，并且产生AC的步骤可以包括通过以预设切换频率交替地控制c相支路和a相支路的每一相支路中包括的第三对开关装置和第一对开关装置的通/断状态来产生AC的步骤。
产生AC的步骤可以包括以下步骤：以所述切换频率控制c相支路中包括的第三对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；以所述切换频率控制a相支路中包括的第一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；以所述切换频率控制c相支路中连接到电池的正极端子的第三对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及a相支路中连接到电池的正极端子的第一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
当转子角度为60°至120°和240°至300°时，可以执行确定一个保持在关断状态的支路的步骤。确定一个保持在关断状态的支路的步骤可以包括关断a相支路中包括的第一对开关装置的步骤，并且产生AC的步骤可以包括通过以预设切换频率交替地控制b相支路和c相支路的每一相支路中包括的第二对开关装置和第三对开关装置的通/断状态来产生AC的步骤。
产生AC的步骤可以包括以下步骤：以所述切换频率控制b相支路中包括的第二对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；以所述切换频率控制c相支路中包括的第三对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；以所述切换频率控制b相支路中连接到电池的正极端子的第二对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及c相支路中连接到电池的正极端子的第三对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
当转子角度为120°至180°和300°至360°时，可以执行确定一个保持在关断状态的支路的步骤。确定一个保持在关断状态的支路的步骤可以包括关断c相支路中包括的第三对开关装置的步骤，并且产生AC的步骤可以包括通过以预设切换频率交替地控制a相支路和b相支路的每一相支路中包括的第一对开关装置和第二对开关装置的通/断状态来产生AC的步骤。
产生AC的步骤可以包括以下步骤：以所述切换频率控制a相支路中包括的第一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；以所述切换频率控制b相支路中包括的第二对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；以所述切换频率控制a相支路中连接到电池的正极端子的第一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及b相支路中连接到电池的正极端子的第二对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
通过本文提供的描述，更多的应用领域将变得明显。应当理解的是，本说明书和具体示例仅旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可以更好地理解本发明，将参照所附附图来描述以示例的方式给出的本发明的各种实施方案，附图中：
图1是根据本发明实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统的电路图；
图2是说明在图1的电机驱动系统中产生电池电流的方法的波形图；
图3是说明在图1的电机驱动系统中减小扭矩波动的方法的矢量图；以及
图4是升高图1的电机驱动系统中使用的电池的温度的方法的流程图。
本文中描述的附图仅仅用于说明的目的，并非旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
下面的描述在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
下文中，将参照附图来描述根据本发明示例性实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统。
图1是根据本发明实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统的电路图。
如图1所示，用于驱动电机30的通用系统可以包括电池10和逆变器20，所述电池10是储存用于驱动电机30的电力的能量储存装置，所述逆变器20用于将电池10中储存的直流电(DC)转换为具有多个相的交流电(AC)并将转换后的AC提供给电机30。逆变器20可以包括在电池10的两端相互并联的多个支路21、23和25，支路21、23和25中的每一个支路可以具有相互串联的两个开关装置(S1至S6中的两个)，两个开关装置的连接节点可以向电机30供应一个相的驱动电力。为了驱动电机，可以对逆变器20中的开关装置S1至S6执行脉冲宽度调制控制，以向电机30供应与电机30的扭矩相对应的电流基准所对应的量的电流，该扭矩将通过驱动电机30来获得。
根据本发明实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统可以控制逆变器20的开关装置S1至S6的状态，以向电池10供应AC(脉动电流)，同时利用这种通用电机驱动系统抑制由电机30产生的扭矩。
具体来说，根据本发明实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统可以包括电池10、逆变器20、电机30以及控制器100；所述逆变器20具有多个支路21、23和25，每个支路包括开关装置S1至S6中的一对开关装置，所述一对开关装置在电池10的两端相互串联；所述电机30具有多个绕组L1、L2和L3，所述多个绕组L1、L2和L3分别连接到逆变器20中的支路21、23和25中包括的开关装置的连接节点；所述控制器100用于控制连接的逆变器20的状态以及逆变器20中的多个支路的两个支路中包括的开关装置的状态，并且产生将供应给电池10的AC。
根据本发明的实施方案，控制器100可以关断逆变器20中的支路21、23和25的其中一个支路中包括的开关装置并且可以控制其余两个支路中包括的开关装置的通/断状态，以将施加到与电机30中包括的多个相相对应的绕组L1至L3中的两个绕组的电压的极性进行转换，因此可以向电池10供应AC。
当利用由于电池10的内阻而产生的热量来升高电池10的温度时，需要考虑所产生的热量的大小和热产生效率。
首先，所产生的热量的大小可以与流过电池10的电流量成正比。也就是说，无论方向如何，当大量电流流过电池10的内阻时，可以产生大量的热量。考虑到这一点，可以通过改变用于向电池10供应DC的充电或用于从电池10输出DC的放电来增加充电量或放电量，从而可以增加电池10中的热量的大小。
然后，为了提高效率，可以交替地进行电池10的充电和放电，而不是仅进行电池10的充电或放电之一。这样，当交替地进行电池10的充电和放电时，电池10中消耗的能量很低，但流过电池10的电流量很大，因此可以提高能量效率，同时可以大大增加热量。也就是说，当向电池10供应AC而不是DC时，可以重复地进行从电池10输出电流和向电池10输入电流，从而可以以较高的能量效率来引起电池10的发热。
在这种情况下，当AC的频率足够高时，可以从电池10产生热量，同时抑制电池10内的锂沉淀和电池老化。
考虑到这一点，根据本发明的各种实施方案，可以控制逆变器20中的开关装置S1至S6，以向电池10供应具有高频率的AC。
为了向电池10供应AC，可能需要从电池10接收能量并储存能量，并且将储存的能量重新供应给电池10。此处，根据本发明的各种实施方案，与电机30中包括的多个相相对应的绕组L1至L3可以用于储存所需的能量。也就是说，对于电机30的绕组L1至L3，可以储存能量和放电，并且可以向电池10供应AC。
为了利用逆变器20和电机30向电池10供应具有高频率的AC，并且为了升高电池10的温度，如上所述，需要提供电池电流并且需要抑制电机30的扭矩的产生。
图2是说明根据本发明实施方案的在电机驱动系统和方法中产生电池电流的方法的波形图。图3是说明根据本发明实施方案的在电机驱动系统和方法中减小扭矩波动的方法的矢量图。
参照图2和图3，将更详细地描述产生供应至电池10的AC的方法以及在产生供应至电池10的AC的过程中抑制电机30的扭矩产生的方法。
首先，参照图1和图2，在根据本发明实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统中，控制器100可以控制逆变器20中包括的三个支路中的两个支路中包括的开关装置的通/断状态，并且可以关断其余一个支路中包括的开关装置。图2示出了一个示例，其中，控制器100控制连接到电机30的a相绕组L1和c相绕组L3的支路21和支路25中包括的开关装置S1、S2、S5和S6的通/断状态，并且关断连接到b相绕组L2的支路23的开关装置S3和S4。
在图2所示的区间‘D1’中，控制器100可以控制开关装置S1、S2、S5和S6，以使施加到电机30的a相绕组L1的a相电压Va为高电平状态，并且使施加到c相绕组L3的c相电压Vc为低电平状态。也就是说，控制器100可以接通支路21的开关装置S1，关断开关装置S2，可以关断支路25的开关装置S5，并且接通开关装置S6。
通过这一控制，在区间D1中，电机30的a相绕组L1可以连接到电池10的正极(+)端子，因此流过电机30的a相绕组L1的电流Ias可以增大，并且流过c相绕组L3的电流Ics可以减小。此处，各个相的电流Ias和Ics可以从逆变器20以正向(+)流至电机30。由于用于储存能量的绕组(电感器)的电特性，即使通过开关装置的切换形成了电路径，流过各绕组的电流Ias和Ics也可以逐渐地增大或减小。因此，在前一区间中流动的电流的方向可以在保持预定时间之后才改变。此处，电机30的各个相的绕组L1、L2和L3可以具有连接到逆变器20的支路21、23和25的每一支路中包括的一对开关装置的连接节点的一端以及共同连接以形成中性点的另一端。
当区间‘D1’根据预设切换频率改变为区间‘D5’时，控制器100可以控制开关装置S1、S2、S5和S6，以使施加到电机30的c相绕组L3的c相电压Vc为高电平状态，并且使施加到a相绕组L1的a相电压Va为低电平状态。也就是说，控制器100可以关断支路21的开关装置S1，接通开关装置S2，可以接通支路25的开关装置S5，并且关断开关装置S6。
通过这一控制，在区间D5中，电机30的c相绕组L3可以连接到电池10的正极(+)端子，因此流过电机30的c相绕组L3的电流Ics可以增大并且流过a相绕组L1的电流Ias可以减小。如上所述，根据电感器的特性，即使在区间D5中改变了开关装置的通/断状态，在前一区间D1中流动的电流的幅度也可以在电流的方向保持预定时间的同时逐渐地减小，并且电流的方向可以在经过预定时间之后才改变。
也就是说，当改变了切换区间时，即使开关装置的连接状态被改变，在前一区间中流动的电流也保持预定时间，因此电池10可以变为接收电流的充电状态，并且在经过预定时间之后，电池10可以变为从电池10输出电流的放电状态，直到下一次改变开关装置为止。以这种方式改变的电池的电流在图2中表示为‘Ibat’。如图2所示，电池电流Ibat可以是以切换周期(D1+D5)的半周期脉动的AC，即，脉动频率是切换频率的两倍。
总之，如以上描述和定义的，根据本发明实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统可以以如下方式配置：连接到与多个相中的两个相相对应的绕组的支路中所包括的一对开关装置的通/断状态以预设切换频率控制为具有互补关系，连接到与两个相相对应的绕组的两个支路中的连接到电池10的正极端子的两个开关装置的通/断状态以预设切换频率控制为具有互补关系，并且连接到与其余相相对应的绕组的支路中的开关装置被关断，因此可以产生AC并且AC被供应至电池10。
根据本发明的实施方案，在控制开关装置S1至S6以升高电池10的温度的过程中，需要抑制在电机30中产生扭矩。如上所述，在不向与一个相相对应的绕组供应电流并且向与其余两个相相对应的绕组供应电流的方法中，可以产生图3中所示的箭头51、52和53所表示的电流。
也就是说，当关断与b相相对应的支路23的所有开关装置以避免使用与b相相对应的绕组L2并且使用与a相和c相相对应的电机30的绕组L1和L3时，可以产生如附图标记‘51’所表示的电流，其对应于b轴值为0(垂直于b轴)。类似地，当关断与a相相对应的支路21的所有开关装置以避免使用与a相相对应的绕组L1并且使用与b相和c相相对应的电机30的绕组L2和L3时，可以产生如附图标记‘52’所表示的电流，其对应于a轴值为0(垂直于a轴)。类似地，当关断与c相相对应的支路25的所有开关装置以避免使用与c相相对应的绕组L3并且使用与a相和b相相对应的电机30的绕组L1和L2时，可以产生如附图标记‘53’所表示的电流，其对应于c轴值为0(垂直于c轴)。此处，由附图标记‘51’表示的箭头可以对应于以a轴为基准的30°和210°，由附图标记‘52’表示的箭头可以对应于以a轴为基准的90°和270°，由附图标记‘53’表示的箭头可以对应于以a轴为基准的150°和330°。
在具有凸极性的永磁同步电机的情况下，电机中根据电机的电流产生的扭矩可以通过下面的等式1来表示。
[等式1]
Figure BDA0002387075550000101
在上面的等式1中，Te是电机的扭矩，λf是电机的电动势，Ld和Lq是电机的d轴和q轴电感，id和iq是从电机供应的d轴和q轴电流。
从上面的等式1可以看出，当q轴电流为0(iq＝0)时，电机不会产生扭矩。也就是说，当电机中产生的AC不指向同步参考坐标系的q轴并且仅存在于d轴时，电机中不会产生扭矩。
因此，当对应于连接电机30的转子的n极和s极的轴的d轴与图3所示的dq静止坐标系中的箭头对准时，即，当转子的角度对应于30°、90°、150°、210°、270°和330°(这是图3所示的箭头的角度)时，电机30的扭矩可以为0。
电机30的转子的位置可以任意确定，因此，根据本发明的实施方案，可以选择使由电机30中包括的转子位置传感器40所检测的转子角度和通过与两个相相对应的支路的开关装置的通/断控制所产生的AC所对应的角度之间的差减小的两个相，并且可以控制与所选择的两个相相对应的支路的开关装置的通/断状态，从而减少扭矩的产生。
参照图3，当转子角度为0°至60°和180°至240°时，可以选择对应于箭头51的c相支路和a相支路，可以以预设切换频率交替地控制c相支路和a相支路中包括的开关装置的通断状态，并且可以关断b相支路中包括的开关装置以产生AC。
当转子角度为60°至120°和240°至300°时，可以选择b相支路和c相支路，可以以预设切换频率交替地控制b相支路和c相支路中包括的开关装置的通断状态，并且可以关断a相支路中包括的开关装置以产生AC。
当转子角度为120°至180°和300°至360°时，可以选择a相支路和b相支路，可以以预设切换频率交替地控制a相支路和b相支路中包括的开关装置的通断状态，并且可以关断c相支路中包括的开关装置以产生AC。
本发明提供一种通过使用利用上述电机驱动系统升高电池温度的系统来升高电池温度的方法。
图4是根据本发明实施方案的升高电机驱动系统中使用的电池的温度的方法的流程图。
参照图4，根据本发明实施方案的升高电机驱动系统中使用的电池的温度的方法可以包括：通过控制器100接收由转子位置传感器40所检测的电机30的转子角度并且确定转子角度所属的区间(S11)；通过控制器100基于转子角度所属的区间来确定保持关断状态的支路(S21、S31、S41)；通过控制器100交替地控制除了保持在关断状态的支路之外的支路中包括的开关装置的通断状态，以产生AC(S22、S32、S42)。可以重复执行上述步骤，直到电池的温度Tbat升高到预设目标温度为止(S51)。
在步骤S11中，当转子角度为0°到60°和180°到240°时，控制器100可以关断b相支路23中包括的开关装置S3和S4(S21)，并且可以以预设切换频率交替地控制c相支路25和a相支路21中包括的开关装置S1、S2、S5和S6的通/断状态，以产生AC(S22)。
在步骤S22中，控制器100可以以预设切换频率控制c相支路25中包括的一对开关装置S5和S6的状态，使其具有互补关系，并且可以以预设切换频率控制a相支路21中包括的一对开关装置S1和S2的状态，使其具有互补关系。控制器100可以以切换频率控制c相支路25包括的开关装置中连接到电池10的正极(+)端子的开关装置S5的状态以及a相支路21包括的开关装置中连接到电池10的正极端子的开关装置S1的状态，使其具有互补关系，从而产生将供应给电池10的AC。
在步骤S11中，当转子角度为60°到120°和240°到300°时，控制器100可以关断a相支路21中包括的开关装置S1和S2(S31)，并且可以以预设切换频率交替地控制b相支路23和c相支路25中包括的开关装置S3、S4、S5和S6的通/断状态，以产生AC(S32)。
在步骤S32中，控制器100可以以切换频率控制b相支路23中包括的一对开关装置S3和S4的状态，使其具有互补关系，并且可以以切换频率控制c相支路25中包括的一对开关装置S5和S6的状态，使其具有互补关系。此外，控制器100可以以切换频率控制b相支路23包括的开关装置中连接到电池10的正极(+)端子的开关装置S3的状态以及c相支路25包括的开关装置中连接到电池10的正极端子的开关装置S5的状态，使其具有互补关系，从而产生供应给电池10的AC。
在步骤S11中，当转子角度为120°到180°和300°到360°时，控制器100可以关断c相支路25中包括的开关装置S5和S6(S41)，并且可以以预设切换频率交替地控制a相支路21和b相支路23中包括的开关装置S1、S2、S3和S4的通/断状态，以产生AC(S42)。
在步骤S42中，控制器100可以以切换频率控制a相支路21中包括的一对开关装置S1和S2的状态，使其具有互补关系，并且可以以切换频率控制b相支路23中包括的一对开关装置S3和S4的状态，使其具有互补关系。控制器100可以以切换频率控制a相支路21包括的开关装置中连接到电池10的正极(+)端子的开关装置S1的状态以及b相支路23包括的开关装置中连接到电池10的正极端子的开关装置S3的状态，使其具有互补关系，从而产生供应给电池10的AC。
如上所述，根据本发明各种实施方案的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统和方法可以利用连接到电池、配置为驱动环保型车辆而不具有单独的升温装置的逆变器和电机而向电池供应AC，因此可以在没有额外成本的情况下有效地升高电池的温度。
特别地，当在用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统和方法中利用逆变器和电机产生AC时，可以尽可能地抑制电机中产生的扭矩脉动，从而提供车辆稳定性。
用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统和方法可以通过利用逆变器和电机而向电池供应AC，所述逆变器和电机必须配置为驱动环保型车辆而无需诸如加热器的单独的升温装置，因此可以在没有额外成本的情况下有效地升高电池的温度。
尽管结合了目前被视为实际的示例性实施方案来描述本发明，但是应该理解的是，本发明并不局限于公开的实施方案，而是相反，本发明意图涵盖本发明的精神和范围内所包括的各种修改和等效设置。

Claims (20)

1.一种用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，所述系统包括：
逆变器，其包括多个支路，每个支路包括在电池的两端之间相互串联的一对开关装置，所述多个支路分别对应于多个相；
电机，其包括分别对应于所述多个相的多个绕组，所述多个绕组的每一绕组的一端连接到相应支路中包括的一对开关装置之间的连接节点，所述多个绕组的另一端相互连接；以及
控制器，其配置为选择所述多个相中的两个相，并且通过以预设切换频率交替地控制与选择的两个相相对应的逆变器中两个支路的每个支路中包括的一对开关装置的通/断状态来产生供应给电池的交流电。
2.根据权利要求1所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，所述控制器以所述切换频率控制与选择的两个相的其中一个相相对应的第一支路中包括的第一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；并且以所述切换频率控制与选择的两个相中的其余相相对应的第二支路中包括的第二对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
所述控制器控制所述第一支路中连接到电池的正极端子的所述第一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及所述第二支路中连接到电池的正极端子的所述第二对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
3.根据权利要求2所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，所述控制器关断与除了选择的两个相之外的相相对应的第三支路中包括的第三对开关装置。
4.根据权利要求2所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其进一步包括转子位置传感器，所述转子位置传感器配置为检测电机的转子角度，
其中，所述控制器根据转子角度选择所述多个相中的两个相。
5.根据权利要求4所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，所述控制器选择使下述两个角度之间的差减小的两个相，所述两个角度为转子角度和通过控制与所述多个相中的两个相相对应的支路的每个支路中包括的一对开关装置而产生的交流电的角度，交流电的角度在dq静止坐标系上指示。
6.一种用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，所述系统包括：
逆变器，其包括a相支路、b相支路以及c相支路，每个支路包括在电池的两端之间相互串联的一对开关装置；
电机，其包括a相绕组、b相绕组以及c相绕组，所述a相绕组的一端连接到a相支路中包括的第一对开关装置之间的连接节点，所述b相绕组的一端连接到b相支路中包括的第二对开关装置之间的连接节点，所述c相绕组的一端连接到c相支路中包括的第三对开关装置之间的连接节点，所述a相绕组的另一端、所述b相绕组的另一端以及所述c相绕组的另一端相互连接；以及
控制器，其配置为选择a相支路、b相支路以及c相支路中的两个支路，并且通过以预设切换频率交替地控制所选择的支路中包括的一对开关装置的通/断状态来产生供应给电池的交流电。
7.根据权利要求6所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，所述控制器以所述切换频率控制所选择的支路的其中一个支路中包括的一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；并且以所述切换频率控制所选择的支路的其余支路中包括的一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
所述控制器控制所选择的两个支路的每一支路中连接到电池的正极端子的一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
8.根据权利要求6所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，所述控制器关断未选择的一个支路中包括的一对开关装置。
9.根据权利要求6所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其进一步转子位置传感器，所述转子位置传感器配置为检测电机的转子角度，
其中，所述控制器根据转子角度选择两个支路。
10.根据权利要求9所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，所述控制器选择使下述两个角度之间的差减小的两个相支路，所述两个角度为转子角度和通过控制a相支路和b相支路的每一相支路中包括的第一对开关装置和第二对开关装置而产生的交流电、通过控制b相支路和c相支路的每一相支路中包括的第二对开关装置和第三对开关装置而产生的交流电以及通过控制c相支路和a相支路的每一相支路中包括的第三对开关装置和第一对开关装置而产生的交流电的角度，交流电的角度在dq静止坐标系上指示。
11.根据权利要求9所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，当转子角度为0°至60°和180°至240°时，所述控制器选择c相支路和a相支路，以预设切换频率交替地控制c相支路和a相支路的每一相支路中包括的第三对开关装置和第一对开关装置的通/断状态并且关断b相支路中包括的第二对开关装置，以产生交流电。
12.根据权利要求9所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，当转子角度为60°至120°和240°至300°时，所述控制器选择b相支路和c相支路，以预设切换频率交替地控制b相支路和c相支路的每一相支路中包括的第二对开关装置和第三对开关装置的通/断状态并且关断a相支路中包括的第一对开关装置，以产生交流电。
13.根据权利要求9所述的用于升高电机驱动系统中使用的电池的温度的系统，其中，当转子角度为120°至180°和300°至360°时，所述控制器选择a相支路和b相支路，以预设切换频率交替地控制a相支路和b相支路的每一相支路中包括的第一对开关装置和第二对开关装置的通/断状态并且关断c相支路中包括的第三对开关装置，以产生交流电。
14.一种利用权利要求9所述的系统来升高电池温度的方法，所述方法包括以下步骤：
确定转子角度所属的区间；
根据转子角度所属的区间确定一个保持在关断状态的支路；
通过以切换频率交替地控制除了保持在关断状态的支路之外的两个支路中包括的一对开关装置的通/断状态来产生交流电。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，当转子角度为0°至60°和180°至240°时，执行确定一个保持在关断状态的支路的步骤；
确定一个保持在关断状态的支路的步骤包括关断b相支路中包括的第二对开关装置的步骤；
产生交流电的步骤包括通过以预设切换频率交替地控制c相支路和a相支路的每一相支路中包括的第三对开关装置和第一对开关装置的通/断状态来产生交流电的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，产生交流电的步骤包括以下步骤：
以所述切换频率控制c相支路中包括的第三对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
以所述切换频率控制a相支路中包括的第一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
以所述切换频率控制c相支路中连接到电池的正极端子的第三对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及a相支路中连接到电池的正极端子的第一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，当转子角度为60°至120°和240°至300°时，执行确定一个保持在关断状态的支路的步骤；
确定一个保持在关断状态的支路的步骤包括关断a相支路中包括的第一对开关装置的步骤；
产生交流电的步骤包括通过以预设切换频率交替地控制b相支路和c相支路的每一相支路中包括的第二对开关装置和第三对开关装置的通/断状态来产生交流电的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，产生交流电的步骤包括以下步骤：
以所述切换频率控制b相支路中包括的第二对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
以所述切换频率控制c相支路中包括的第三对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
以所述切换频率控制b相支路中连接到电池的正极端子的第二对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及c相支路中连接到电池的正极端子的第三对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，当转子角度为120°至180°和300°至360°时，执行确定一个保持在关断状态的支路的步骤；
确定一个保持在关断状态的支路的步骤包括关断c相支路中包括的第三对开关装置的步骤；
产生交流电的步骤包括通过以预设切换频率交替地控制a相支路和b相支路的每一相支路中包括的第一对开关装置和第二对开关装置的通/断状态来产生交流电的步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，产生交流电的步骤包括以下步骤：
以所述切换频率控制a相支路中包括的第一对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
以所述切换频率控制b相支路中包括的第二对开关装置的通/断状态，使其具有互补关系；
以所述切换频率控制a相支路中连接到电池的正极端子的第一对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态以及b相支路中连接到电池的正极端子的第二对开关装置的其中一个开关装置的通/断状态，使其具有互补关系。
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