CN113602149A - 一种电动汽车动力电池加热方法和电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种电动汽车动力电池加热方法和电动汽车，其中，电动汽车动力电池加热方法包括：控制模块在电池加热模式下产生加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号，其中，加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种；电机驱动模块根据驱动控制信号驱动电机，并对动力电池进行充放电形式的加热。本发明实施例提供的电动汽车动力电池加热方法和电动汽车，能够基于整车现有的动力系统驱动汽车电机，进而实现对动力电池的均匀加热。本申请实施例在不增加汽车制造成本的前提下，显著减少了整车的低温充电时间，提升了动力电池的充电速度。

Description

一种电动汽车动力电池加热方法和电动汽车
技术领域
本发明实施例涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车动力电池加热方法和电动汽车。
背景技术
相较于燃油汽车，纯电和混动汽车兼具污染排放少、运行噪声小和燃油经济性高等诸多优势。近年来，纯电动汽车与混合动力汽车得到了广泛的推广与应用。
在纯电和混动汽车系统中，汽车的主要动力来源是动力电池，电池能量需要通过充电进行补充。但是，当温度较低时，由于电池本身特性的限制，无法实现电池的大功率充电。因此，在低温工况下，首先需要对电池进行预先加热，当电池温度达到适宜温度时才能开始进行大功率充电。目前，电池系统的加热方式主要有两种，即内部加热和外部加热。其中，内部加热方式是通过电池电阻或电池内部的化学反应等直接对电池内部进行加热，例如高低频交流电加热、电池内部放电加热等；外部加热方式是通过外部加热组件产生热量，从外部对电池进行加热，例如热风加热、液体加热、相变材料加热、加热膜加热、汽车加热器(Positive Temperature Coefficient，PTC)加热等。
针对内部加热方式，该方式温升一致性差，且需要相应配备外控电路或控制设备，增加了系统硬件成本；另外，该方式还会对电池组件的性能和寿命产生负面影响，存在安全风险。针对外部加热方式，该方式也需要配备加热组件，硬件成本高；同时，与内部加热方式相比，该方式加热时间长，加热效率偏低。
发明内容
本发明实施例提供一种电动汽车动力电池加热方法和电动汽车，以实现在不增加汽车制造成本的前提下，对动力电池进行均匀加热，减少整车低温充电时间，提升整车充电速度和效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种电动汽车动力电池加热方法，其中，所述电动汽车包括电驱系统和动力电池，所述电驱系统包括控制模块、电机驱动模块和电机，所述动力电池连接所述电机驱动模块；
所述方法包括：
所述控制模块在电池加热模式下产生加热指令，并根据所述加热指令输出驱动控制信号，其中，所述加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种；
所述电机驱动模块根据所述驱动控制信号驱动所述电机，并对所述动力电池进行充放电形式的加热。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括电驱系统和动力电池，所述电驱系统包括控制模块、电机驱动模块和电机，所述动力电池连接所述电机驱动模块；
所述控制模块用于在电池加热模式下产生加热指令，并根据所述加热指令输出驱动控制信号，其中，所述加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种；
所述电机驱动模块用于根据所述驱动控制信号驱动所述电机，并对所述动力电池进行充放电形式的加热。
本发明实施例所提供的技术方案，在电池加热模式下，通过电动汽车已有的控制模块输出驱动控制信号，电机驱动模块根据驱动控制信号驱动汽车电机，用以对动力电池进行充放电形式加热的手段，克服了现有电池加热方式加热均匀性差，硬件成本高，加热效率低的弊端，实现了在不增加汽车制造成本的前提下，基于整车现有的动力系统对动力电池进行均匀加热，显著减少整车低温充电时间，提升动力电池充电速度的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种电动汽车动力电池加热方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种电动汽车的动力系统结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种电动汽车的动力系统功能框图；
图4是本发明实施例三提供的一种电动汽车的控制模块的结构示意图；
图5是本发明实施例三提供的一种电动汽车的电流指令产生模块的功能框图；
图6是本发明实施例三提供的一种电动汽车的电压指令产生模块的功能框图；
图7是本发明实施例三提供的一种电动汽车的电流指令分解模块的功能框图；
图8是本发明实施例三提供的一种电动汽车的电压指令分解模块的功能框图；
图9是本发明实施例三提供的一种电动汽车在某种停车工况下基于交变的电流指令进行电池加热的电机转子位置示意图；
图10是本发明实施例三提供的一种电动汽车在某种停车工况下基于交变的电压指令进行电池加热的电机转子位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种电动汽车动力电池加热方法的流程图，本实施例可适用于具备电驱系统的任意设备的动力电池加热场景，该方法可以但不限于由本发明实施例中的电动汽车作为执行主体来执行，该执行主体可以采用软件和/或硬件的方式实现。其中，电动汽车包括电驱系统和动力电池，电驱系统包括控制模块、电机驱动模块和电机，动力电池连接电机驱动模块。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤110，控制模块在电池加热模式下产生加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号。其中，加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种。
动力电池可以是任意一种可充电电池，本发明实施例对此不进行限制，例如可以是锂电池，或者可以是镍氢电池，或者可以是钠硫蓄电池，或者可以是铅酸蓄电池。
动力电池与电机驱动模块的连接链路可以为电气链路。
电机的类型可以为永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)，或者可以为交流异步电机(AC Asynchronous Motor，ACMC)，或者可以为直流无刷电机(Brushless DC Motor，BLDC)，或者可以为励磁电机(Excitation Motor，EEM)。
控制模块可以包括电机控制器(Motor Control Unit，MCU)，电机驱动模块可以包括逆变器。在另一个实施例中，当整车高压系统的主正继电器和主负继电器均处于闭合状态，完成高压上电后，整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)控制MCU进入电池加热模式生成加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号。
加热指令用于为加热模式下的控制模块输出驱动控制信号提供指令参考。加热指令的信号类型可以是模拟信号，或者可以是数字信号；当加热指令的信号类型为数字信号时，加热指令的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制。加热指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
步骤120，电机驱动模块根据驱动控制信号驱动电机，并对动力电池进行充放电形式的加热。
其中，驱动控制信号用于为电机驱动模块驱动电机提供信号参考。驱动控制信号的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制。
在另一个实施例中，当整车高压系统的主正继电器和主负继电器均处于闭合状态，完成高压上电后，VCU控制MCU进入电池加热模式生成加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号。MCU完成电驱系统和动力电池的故障检测动作后，当电驱系统和动力电池均不存在故障时，MCU输出驱动控制信号驱动电机，并对动力电池进行充放电形式的加热。当动力电池的温度达到设定阈值，或者电驱系统和/或电池系统出现故障时，整车退出电池加热模式。
可选的，电动汽车动力电池加热方法还包括：
步骤130，控制模块在电池处于低温状态下识别整车有充电枪插入或者接收到用户远程充电预约请求时，开启所述电池加热模式。
其中，低温状态的具体阈值设定可以是整车系统的初始参数设定，或者可以是用户自主设定。
在又一个实施例中，首先，当电池处于低温状态，并且控制模块识别到整车有充电枪插入或者接收到用户远程充电预约请求时，整车高压系统的主正继电器和主负继电器闭合，整车完成高压上电；其次，VCU控制MCU进入电池加热模式生成加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号；再次，MCU完成电驱系统和动力电池的故障检测动作；然后，当电驱系统和动力电池均不存在故障时，MCU输出驱动控制信号驱动电机，并对动力电池进行充放电形式的加热；最后，当动力电池的温度达到设定阈值，或者电驱系统和/或电池系统出现故障时，整车退出电池加热模式。
本实施例的技术方案，在电池加热模式下，通过电动汽车已有的控制模块输出驱动控制信号，电机驱动模块根据驱动控制信号驱动汽车电机，用以对动力电池进行充放电形式加热的手段，克服了现有电池加热方式加热均匀性差，硬件成本高，加热效率低的弊端，实现了在不增加汽车制造成本的前提下，基于整车现有的动力系统对动力电池进行均匀加热，显著减少整车低温充电时间，提升动力电池充电速度的效果。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种电动汽车的动力系统结构示意图。如图2所示，电动汽车的动力系统包括：电驱系统2100和动力电池2200，电驱系统2100包括控制模块2110、电机驱动模块2120和电机2130，动力电池2200连接电机驱动模块2120。
控制模块2110用于在电池加热模式下产生加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号，其中，加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种。电机驱动模块2120用于根据驱动控制信号驱动电机2130，并对动力电池2200进行充放电形式的加热。
可选的，所述控制模块2110包括：电流指令产生模块2111和/或电压指令产生模块2112。
电流指令产生模块2111用于产生交变的d轴电流指令和/或q轴电流指令；电压指令产生模块2112用于产生交变的d轴电压指令和/或q轴电压指令。
可选的，电流指令产生模块2111用于产生交变的d轴电流指令，并给定q轴电流指令为0；电压指令产生模块2112用于产生交变的d轴电压指令，并给定q轴电压指令为0。
其中，电流指令产生模块2111也可以用于产生交变的q轴电流指令，并给定d轴电流指令为0；电流指令产生模块2111还可以同时产生交变的d轴电流指令和交变的q轴电流指令。
相应的，电压指令产生模块2112也可以用于产生交变的q轴电压指令，并给定d轴电压指令为0；电压指令产生模块2112还可以同时产生交变的d轴电压指令和交变的q轴电压指令。
交变的d轴电流指令、交变的q轴电流指令、交变的d轴电压指令和交变的q轴电压指令的信号类型可以是模拟信号；上述四种交变的指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输；上述四种交变的指令的交变幅值、频率和相位等参数可以根据具体应用工况进行适应性调节，本发明实施例对此不进行限制。
可选的，d轴电流指令包括方波形式的电流指令和正弦波形式的电流指令中的至少一种；d轴电压指令包括方波形式的电压指令和正弦波形式的电压指令中的至少一种。
其中，除方波形式的电流指令和正弦波形式的电流指令以外，交变的d轴电流指令可以是其他任意形式的交变电流指令，本发明实施例对此不进行限制，例如可以是三角波形式的电流指令，或者可以是梯形波形式的电流指令，或者可以是阶梯波形式的电流指令。
相应的，除方波形式的电压指令和正弦波形式的电压指令以外，交变的d轴电压指令可以是其他任意形式的交变电压指令，本发明实施例对此不进行限制，例如可以是三角波形式的电压指令，或者可以是梯形波形式的电压指令，或者可以是阶梯波形式的电压指令。
适应性的，交变的q轴电流指令可以是任意形式的交变电流指令，本发明实施例对此不进行限制，例如可以是方波形式的电流指令，或者可以是正弦波形式的电流指令，或者可以是三角波形式的电流指令，或者可以是梯形波形式的电流指令，或者可以是阶梯波形式的电流指令。
适应性的，交变的q轴电压指令可以是任意形式的交变电压指令，本发明实施例对此不进行限制，例如可以是方波形式的电压指令，或者可以是正弦波形式的电压指令，或者可以是三角波形式的电压指令，或者可以是梯形波形式的电压指令，或者可以是阶梯波形式的电压指令。
可选的，控制模块2110还包括转矩-电流指令计算模块2113、反向变换模块2114、比例积分(Proportional Integral，PI)控制模块2115、前向变换模块2116和空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)模块2117。
转矩-电流指令计算模块2113用于将转矩指令值转换为d轴电流指令及q轴电流指令。反向变换模块2114用于将电机三相电流由静止坐标系变换为旋转坐标系得到d轴电流值和q轴电流值。PI控制模块2115用于接收d轴电流指令的值与d轴电流值的差值、以及q轴电流指令的值与q轴电流值的差值，输出d轴电压指令和q轴电压指令。前向变换模块2116用于将d轴电压指令变换为Alfa轴电压指令，将q轴电压指令变换为Beta轴电压指令。SVPWM模块2117用于基于Alfa轴电压指令和Beta轴电压指令计算输出脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)占空比指令，控制逆变器的功率器件开通与关断，以驱动电机。
其中，转矩指令值作为转矩-电流指令计算模块2113的转换对象，可以用于被转矩-电流指令计算模块2113转换为d轴电流指令及q轴电流指令；转矩指令值的信号类型可以是数字信号，转矩指令值的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制；转矩指令值的生成来源可以是VCU，本发明实施例对此均不进行限制；转矩指令值的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
d轴电流指令用于与d轴电流值进行比较；d轴电流指令与d轴电流值的比较方式可以是减法或除法，例如可以通过减法器、除法器或比较器进行判断，本发明实施例对此不进行限制；d轴电流指令的信号类型可以是模拟信号；d轴电流指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
相应的，q轴电流指令用于与q轴电流值进行比较；q轴电流指令与q轴电流值的比较方式可以是减法或除法，例如可以通过减法器、除法器或比较器进行判断，本发明实施例对此不进行限制；q轴电流指令的信号类型可以是模拟信号；q轴电流指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
d轴电流指令的值、d轴电流值、q轴电流指令的值和q轴电流值的信号类型可以是数字信号，上述四个数值信号的数制可以是二进制，本发明实施例对此不进行限制；上述四个数值信号的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
d轴电压指令和q轴电压指令作为前向变换模块2116的转换对象，可以用于被前向变换模块2116分别转换为Alfa轴电压指令和Beta轴电压指令；d轴电压指令、q轴电压指令、Alfa轴电压指令和Beta轴电压指令的信号类型可以是模拟信号；上述四个电压指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
PWM占空比指令可以是数字信号，PWM占空比指令的数制可以是二进制，本发明实施例对此均不进行限制；PWM占空比指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
逆变器的功率器件可以是任意型号或类别的绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，IGBT)或金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，本发明实施例对此不进行限制。
在另一个实施例中，图3是本发明实施例提供的一种电动汽车的动力系统功能框图。参见图3，在上述技术方案的基础上，可选地，电动汽车还包括转矩指令接收模块310、电机位置传感器320、电机位置信息传递模块330和逆变器340。电机位置传感器320可以为旋转变压器，或者可以为增量编码器，或者可以为任意一种可检测电机转子位置信息的传感器。本发明实施例以三相永磁同步电机2130a为例进行说明，但不对本发明实施例构成限定。
在电动汽车中，电机位置传感器320完成对三相永磁同步电机2130a的电机转子位置θ和电机转速信息ω的检测动作后，电机位置信息传递模块320将电机转子位置θ和电机转速信息ω传递给前向变换模块2116和反向变换模块2114。反向变换模块2114基于三相永磁同步电机2130a的三相电流Iu_value、Iv_value和Iw_value完成坐标系变换，并得到d轴电流Id_value和q轴电流Iq_value。在电机输出转矩的模式下，转矩指令接收模块310接收VCU发送的转矩指令Tecmd，并发送至转矩-电流指令计算模块2113。转矩-电流指令计算模块2113将转矩指令Tecmd值转换为d轴电流指令id_cmd，和q轴电流指令iq_cmd。d轴电流指令id_cmd和q轴电流指令iq_cmd分别与d轴电流值Id_value和q轴电流值Iq_value做差后，将差值输入至PI控制模块2115。PI控制模块2115计算并输出d轴电压指令ud和q轴电压指令uq。d轴电压指令ud和q轴电压指令uq经过前向变换模块2116的坐标变换动作后，将d轴电压指令ud变换为Alfa轴电压指令uα，q轴电压指令uq变换为Beta轴电压指令uβ。Alfa轴电压指令uα和Beta轴电压指令uβ输入至SVPWM模块2117后，经过SVPWM模块2117的计算，输出6路PWM占空比指令，基于6路PWM占空比指令控制逆变器340的6个功率器件UT、VT、WT、UB、VB和WB的开通与关断，进而控制三相永磁同步电机2130a输出指定的转矩。
基于上述电机控制方案，电流指令产生模块2111可以以电流指令的形式给定交变的d轴电流指令id*，并给定q轴电流指令为0，或者可以以电流指令的形式给定交变的q轴电流指令iq*，并给定d轴电流指令为0；电压指令产生模块2112可以以电压指令的形式给定交变的d轴电压指令ud*，并给定q轴电压指令为0，或者可以以电压指令的形式给定交变的q轴电压指令uq*，并给定d轴电压指令为0。因此，MCU的母线端能够形成交变的充放电电流，该交变的充放电电流能够实现低温工况下的动力电池2200加热功能。此外，给定d轴或q轴的电流或电压指令为0是为了保证在动力电池2200的加热过程中三相永磁同步电机2130a不持续输出转矩。因此，上述实施例方案也符合低温电池加热充电时，整车处于停车状态的工况。
本实施例的技术方案，通过设置电流指令产生模块给定交变的电流指令，电压指令产生模块给定交变的电压指令，进而在MCU的母线端形成交变的充放电电流，基于交变的充放电电流为低温工况下的动力电池进行加热的手段，填补了现有电池加热方式加热均匀性差，硬件成本高，加热效率低的缺陷，实现了基于整车现有的动力系统对动力电池进行均匀加热，降低汽车制造成本，显著减少整车低温充电时间，提升动力电池充电速度的效果。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种电动汽车的控制模块的结构示意图，本实施例以本发明实施例二为基础进行细化。如图4所示，可选的，电流指令产生模块2111包括第一三角波发生器模块2111a和电流指令分解模块2111b。第一三角波发生器模块2111a用于产生递增的旋转的电流角度。电流指令分解模块2111b用于根据所述电流角度产生交变的d轴电流指令和q轴电流指令。
电压指令产生模块2112包括第二三角波发生器模块2112a和电压指令分解模块2112b。第二三角波发生器模块2112a用于产生递增的旋转的电压角度。电压指令分解模块2112b用于根据所述电压角度产生交变的d轴电压指令和q轴电压指令。
其中，旋转的电流角度的递增控制指令可以是电流频率指令，本发明实施例对此不进行限制。旋转的电流角度的递增阈值可以为[0,360]区间内的任一电角度，例如可以是2°、5°或10°，本发明实施例对此不进行限制。
相应的，旋转的电压角度的递增控制指令可以是电压频率指令，本发明实施例对此不进行限制。旋转的电压角度的递增阈值可以为[0,360]区间内的任一电角度，例如可以是2°、5°或10°，本发明实施例对此不进行限制。
在另一个实施例中，图5是本发明实施例提供的一种电动汽车的电流指令产生模块的功能框图。参见图5，在上述技术方案的基础上，可选地，第一三角波发生器模块2111a产生递增的旋转的电流角度δ1，电流角度δ1的变化频率通过电流频率指令Ifreq进行控制。同时，通过对第一三角波发生器模块2111a的适应性调整还能够改变第一三角波发生器模块2111a输出的三角波频率。基于电流幅值指令Iamp，将电流角度δ1输入电流指令分解模块2111b就能够得到交变的d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*。
在又一个实施例中，图6是本发明实施例提供的一种电动汽车的电压指令产生模块的功能框图。参见图6，在上述技术方案的基础上，可选地，第二三角波发生器模块2112a产生递增的旋转的电压角度δ2，电压角度δ2的变化频率通过电压频率指令Ufreq进行控制。同时，通过对第二三角波发生器模块2112a的适应性调整还能够改变第二三角波发生器模块2112a输出的三角波频率。基于电压幅值指令Uamp，将电压角度δ2输入电压指令分解模块2112b就能够得到交变的d轴电压指令ud*和q轴电压指令uq*。
可选的，电流指令分解模块2111b包括第一单位余弦波函数生成模块2111b1、第一单位正弦波函数生成模块2111b2、第一余弦波函数生成模块2111b3和第一正弦波函数生成模块2111b4。
第一单位余弦波函数生成模块2111b1进行余弦函数计算得到单位d轴电流指令。第一单位正弦波函数生成模块2111b2进行正弦函数计算得到单位q轴电流指令。第一余弦波函数生成模块2111b3用于将根据单位d轴电流指令和电流幅值指令得到分解后的d轴电流指令。第一正弦波函数生成模块2111b4用于将根据单位q轴电流指令和电流幅值指令得到分解后的q轴电流指令。
其中，电流幅值指令、单位d轴电流指令和单位q轴电流指令的信号类型可以是模拟信号，本发明实施例对此不进行限制；上述三种指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
适应性的，第一单位余弦波函数生成模块2111b1可以进行余弦函数计算得到单位q轴电流指令。第一单位正弦波函数生成模块2111b2可以进行正弦函数计算得到单位d轴电流指令。第一余弦波函数生成模块2111b3可以用于将根据单位q轴电流指令和电流幅值指令得到分解后的q轴电流指令。第一正弦波函数生成模块2111b4可以用于将根据单位d轴电流指令和电流幅值指令得到分解后的d轴电流指令。
在又一个实施例中，图7是本发明实施例提供的一种电动汽车的电流指令分解模块的功能框图。
参见图7，在上述技术方案的基础上，可选地，首先，根据第一三角波发生器模块2111a输出的电流角度δ1，通过第一单位余弦波函数生成模块2111b1进行余弦函数计算能够得到单位d轴电流指令id_unit*，通过第一单位正弦波函数生成模块2111b2进行正弦函数计算能够得到单位q轴电流指令iq_unit*。其次，通过第一余弦波函数生成模块2111b3基于单位d轴电流指令id_unit*和电流幅值指令Iamp能够得到分解后的交变的d轴电流指令id*，通过第一正弦波函数生成模块2111b4基于单位q轴电流指令iq_unit*和电流幅值指令Iamp能够得到分解后的交变q轴电流指令iq*。最后，交变的d轴电流指令id*和交变q轴电流指令iq*传输至后端设备，就能够实现对待充电电池的充放电形式的加热。
可选的，电压指令分解模块2112b包括第二单位余弦波函数生成模块2112b1、第二单位正弦波函数生成模块2112b2、第二余弦波函数生成模块2112b3和第二正弦波函数生成模块2112b4。
第二单位余弦波函数生成模块2112b1进行余弦函数计算得到单位d轴电压指令。第二单位正弦波函数生成模块2112b2进行正弦函数计算得到单位q轴电压指令。第二余弦波函数生成模块2112b3用于将根据所述单位d轴电压指令和电压幅值指令得到分解后的d轴电压指令。第二正弦波函数生成模块2112b4用于将根据所述单位q轴电压指令和电压幅值指令得到分解后的q轴电压指令。
其中，单位d轴电压指令、单位q轴电压指令和电压幅值指令的信号类型可以是模拟信号，本发明实施例对此不进行限制；上述三种指令的传输方式可以是有线传输，或者可以是无线传输。
适应性的，第二单位余弦波函数生成模块2112b1可以进行余弦函数计算得到单位q轴电压指令。第二单位正弦波函数生成模块2112b2可以进行正弦函数计算得到单位d轴电压指令。第二余弦波函数生成模块2112b3可以用于将根据所述单位q轴电压指令和电压幅值指令得到分解后的q轴电压指令。第二正弦波函数生成模块2112b4可以用于将根据所述单位d轴电压指令和电压幅值指令得到分解后的d轴电压指令。
在又一个实施例中，图8是本发明实施例提供的一种电动汽车的电压指令分解模块的功能框图。
参见图8，在上述技术方案的基础上，可选地，首先，根据第二三角波发生器模块2112a输出的电压角度δ2，通过第二单位余弦波函数生成模块2112b1进行余弦函数计算能够得到单位d轴电压指令ud_unit*，通过第二单位正弦波函数生成模块2112b2进行正弦函数计算能够得到单位q轴电压指令uq_unit*。其次，通过第二余弦波函数生成模块2112b3基于单位d轴电压指令ud_unit*和电压幅值指令Uamp能够得到分解后的交变的d轴电压指令ud*，通过第二正弦波函数生成模块2112b4基于单位q轴电压指令uq_unit*和电压幅值指令Uamp能够得到分解后的交变的q轴电压指令uq*。最后，交变的d轴电压指令ud*和交变的q轴电压指令uq*传输至后端设备，就能够实现对待充电电池的充放电形式的加热。
在又一个实施例中，图9是本发明实施例提供的一种电动汽车在某种停车工况下基于交变的电流指令进行电池加热的电机转子位置示意图，图10是本发明实施例提供的一种电动汽车在某种停车工况下基于交变的电压指令进行电池加热的电机转子位置示意图。
参见图9和图10，在上述各技术方案的基础上，可选地，当交变的电流指令和/或交变的电压指令最终输入至SVPWM模块2117时，无论是交变的电流指令，还是交变的电压指令均会形成旋转变化的电流或电压矢量。由于上述两种矢量的变化频率较快，通常可以达到500～1500Hz，在该频率下由于电机本身转动阻力的存在，电机不会发生转动。因此，旋转变化的电流或电压矢量与静止的电机转子能够产生相互作用，进而形成规律的充放电现象，基于这种规律的充放电现象就可以对电池进行加热。
除此以外，电流频率指令Ifreq、电流幅值指令Iamp、电压频率指令Ufreq和电压幅值指令Uamp的数值选取可以根据电池加热的速度要求以及电机、电机控制器的硬件能力上限进行确定。激励波形的幅值越大，动力电池的加热速度越快，但是仍然需要满足电机控制器的电流值不超过最大允许电流值的要求。激励波形的频率越低，动力电池加热速度越快，但是也需要满足动力电池的安全特性要求。
本实施例的技术方案，通过设置第一三角波发生器模块、第一单位余弦波函数生成模块、第一单位正弦波函数生成模块、第一余弦波函数生成模块和第一正弦波函数生成模块能够产生交变的电流指令。此外，通过设置第二三角波发生器模块、第二单位余弦波函数生成模块、第二单位正弦波函数生成模块、第二余弦波函数生成模块和第二正弦波函数生成模块能够产生交变的电压指令。基于上述交变的指令，MCU的母线端形成交变的充放电电流，该交变的充放电电流为低温工况下的动力电池进行加热的手段，解决了现有电池加热方式加热均匀性差，硬件成本高，加热效率低的问题，实现了基于整车现有的动力系统对动力电池进行均匀加热，降低汽车制造成本，显著减少整车低温充电时间，提升动力电池充电速度的效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电动汽车动力电池加热方法，其特征在于，所述电动汽车包括电驱系统和动力电池，所述电驱系统包括控制模块、电机驱动模块和电机，所述动力电池连接所述电机驱动模块；
所述方法包括：
所述控制模块在电池加热模式下产生加热指令，并根据所述加热指令输出驱动控制信号，其中，所述加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种；
所述电机驱动模块根据所述驱动控制信号驱动所述电机，并对所述动力电池进行充放电形式的加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
所述控制模块在电池处于低温状态下识别整车有充电枪插入或者接收到用户远程充电预约请求时开启所述电池加热模式。
3.一种电动汽车，其特征在于，包括电驱系统和动力电池，所述电驱系统包括控制模块、电机驱动模块和电机，所述动力电池连接所述电机驱动模块；
所述控制模块用于在电池加热模式下产生加热指令，并根据所述加热指令输出驱动控制信号，其中，所述加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种；
所述电机驱动模块用于根据所述驱动控制信号驱动所述电机，并对所述动力电池进行充放电形式的加热。
4.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，所述控制模块包括：电流指令产生模块和/或电压指令产生模块；
所述电流指令产生模块，用于产生交变的d轴电流指令和/或q轴电流指令；
所述电压指令产生模块，用于产生交变的d轴电压指令和/或q轴电压指令。
5.根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于，所述控制模块还包括：
转矩-电流指令计算模块，用于将转矩指令值转换为d轴电流指令及q轴电流指令；
反向变换模块，用于将电机三相电流由静止坐标系变换为旋转坐标系得到d轴电流值和q轴电流值；
PI控制模块，用于接收d轴电流指令的值与d轴电流值的差值、以及q轴电流指令的值与q轴电流值的差值，输出d轴电压指令和q轴电压指令；
前向变换模块，用于将d轴电压指令变换为Alfa轴电压指令，将q轴电压指令变换为Beta轴电压指令；
SVPWM模块，用于基于所述Alfa轴电压指令和Beta轴电压指令计算输出PWM占空比指令，控制逆变器的功率器件开通与关断，以驱动电机。
6.根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于，
所述电流指令产生模块用于产生交变的d轴电流指令，并给定q轴电流指令为0；
所述电压指令产生模块用于产生交变的d轴电压指令，并给定q轴电压指令为0。
7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述d轴电流指令包括方波形式的电流指令和正弦波形式的电流指令中的至少一种；
所述d轴电压指令包括方波形式的电压指令和正弦波形式的电压指令中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的电动汽车，其特征在于，所述电流指令产生模块包括：
第一三角波发生器模块，用于产生递增的旋转的电流角度；
电流指令分解模块，用于根据所述电流角度产生交变的d轴电流指令和q轴电流指令；
所述电压指令产生模块包括：
第二三角波发生器模块，用于产生递增的旋转的电压角度；
电压指令分解模块，用于根据所述电压角度产生交变的d轴电压指令和q轴电压指令。
9.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于，所述电流指令分解模块包括：
第一单位余弦波函数生成模块，进行余弦函数计算得到单位d轴电流指令，
第一单位正弦波函数生成模块，进行正弦函数计算得到单位q轴电流指令，
第一余弦波函数生成模块，用于将根据所述单位d轴电流指令和电流幅值指令得到分解后的d轴电流指令；
第一正弦波函数生成模块，用于将根据所述单位q轴电流指令和电流幅值指令得到分解后的q轴电流指令。
10.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于，所述电压指令分解模块包括：
第二单位余弦波函数生成模块，进行余弦函数计算得到单位d轴电压指令，
第二单位正弦波函数生成模块，进行正弦函数计算得到单位q轴电压指令，
第二余弦波函数生成模块，用于将根据所述单位d轴电压指令和电压幅值指令得到分解后的d轴电压指令；
第二正弦波函数生成模块，用于将根据所述单位q轴电压指令和电压幅值指令得到分解后的q轴电压指令。
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