CN113745703A - 动力电池的加热方法和装置、车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例涉及车辆的动力电池的加热方法、动力电池的加热装置、以及车辆。所述方法包括：在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度；如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；动力电池加热流程包括循环执行的第一过程和第二过程，第一过程是动力电池向储能元件放电的过程，第二过程是储能元件给动力电池充电的过程；在动力电池加热流程中，控制外部电源只在第二过程中给动力电池充电；在动力电池的温度提高到第二温度阈值时，结束动力电池加热流程。
Description
技术领域
本公开涉及车辆技术，更具体地，涉及车辆的动力电池的加热方法、动力电池的加热装置以及车辆。
背景技术
随着车辆技术的发展，使用动力电池作为动力源的车辆越来越普及。但是，动力电池的特性受环境温度的影响比较显著，特别是在低温环境中，锂离子动力电池的能量和功率特性会出现严重衰减，其充放电性能都不能达到理想状态，充放电过程甚至可能会对动力电池造成不可逆的损伤，引起安全问题。因此，有必要提供一种对动力电池的加热方法，以保护动力电池，降低安全风险。
发明内容
本公开提供对动力电池的加热方案，以保护动力电池。
根据本公开的第一方面，提供了车辆的动力电池的加热方法，包括：
在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度；
如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；所述动力电池加热流程包括循环执行的第一过程和第二过程，所述第一过程是动力电池向储能元件放电的过程，所述第二过程是储能元件给动力电池充电的过程；在所述动力电池加热流程中，控制外部电源只在所述第二过程中给动力电池充电；
在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，结束所述动力电池加热流程。
根据本公开的第二方面，提供了动力电池的加热装置，包括电压变换器、储能元件以及控制器：
所述电压变换器连接在动力电池和储能元件之间；
所述控制器，用于在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度；如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；所述动力电池加热流程包括：调整所述电压变换器的状态以循环执行第一过程和第二过程，所述第一过程是动力电池向储能元件放电的过程，所述第二过程是储能元件给动力电池充电的过程；在所述动力电池加热流程中，控制外部电源只在所述第二过程中给动力电池充电；
所述控制器，还用于在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，调整所述电压变换器的状态以结束所述动力电池加热流程。
根据本公开的第三方面，提供了车辆，包括充电口、车载充电系统、动力电池、动力电池管理系统、电控系统、驱动电机、低压负载系统；
所述电控系统包括电压变换器和母线电容；所述电压变换器连接在动力电池和母线电容之间，用于在车辆的行驶过程中，将动力电池的电压升高后提供给驱动电机；
所述车载充电系统的输入端与充电口连接，输出端分别与动力电池和低压负载系统连接；
所述动力电池管理系统分别与电控系统和车载充电系统连接；
所述动力电池管理系统，用于：
在接收到车载充电系统发送的通知后，获取动力电池的初始温度；所述通知表明充电口接入外部电源；
如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；所述动力电池加热流程包括：以预设的报文发送时间间隔，向电控系统和车载充电系统循环发送第一报文和第二报文；
在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，向电控系统和车载充电系统发送第三报文；
所述电控系统，用于在接收到第一报文时，调整电压变换器的状态以使得动力电池向母线电容放电；在接收到第二报文时，调整电压变换器的状态以使得母线电容给动力电池充电；在接收到第三报文时，调整电压变换器的状态以停止动力电池和母线电容之间的能量交换；
所述车载充电系统，用于在接收到第一报文时，调整为以低压负载系统需要的功率输出电能，在接收到第二报文和第三报文时，调整为以额定功率输出电能。
本公开实施例的动力电池的加热方法，可以在动力电池的充电过程中对动力电池进行加热，在低温环境下无需等待动力电池加热升温后再进行充电，能够保护动力电池、降低安全风险。
通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的实施例的特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书实施例的原理。
图1是本公开实施例提供的动力电池的加热方法的流程图；
图2(a)是本公开实施例提供的动力电池放电给母线电容的示意图；
图2(b)是本公开实施例提供的母线电容给动力电池充电的示意图；
图3是本公开实施例提供的动力电池和车载充电系统的状态的示意图；
图4是本公开实施例提供的动力电池的加热方法的流程图；
图5是本公开实施例提供的动力电池的直流充电系统的示意图；
图6是本公开实施例提供的动力电池的加热装置的示意图；
图7是本公开实施例提供的车辆的电路结构的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本说明书的各种示例性实施例。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本说明书实施例及其应用或使用的任何限制。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参见图1所示，说明本公开的实施例提供的车辆的动力电池的加热方法。车辆的动力电池的加热方法，包括步骤S202-S206。
S202、在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度。
当车辆的充电口中插入充电枪时，车辆可以检测到其充电口接入了外部电源，随即获取动力电池的温度，将动力电池此时的温度作为初始温度。
S204、如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程。
动力电池加热流程包括循环执行的第一过程和第二过程。第一过程是动力电池向储能元件放电的过程，第二过程是储能元件给动力电池充电的过程。交替循环执行第一过程和第二过程，在动力电池和储能元件之间进行反复的能量交换，就可以实现动力电池的反复的充放电，从而利用动力电池自身阻抗产生的能量对动力电池进行内部加热。
在动力电池加热流程中，控制外部电源只在第二过程(储能元件给动力电池充电的过程)中给动力电池充电，外部电源在第一过程(动力电池向储能元件放电的过程)中不给动力电池充电。通过这种方式，在低温环境下，可以在外部电源给动力电池的充电过程中对动力电池进行加热，外部电源无需等待动力电池加热升温后再进行充电。
在一个具体的例子中，控制外部电源在第一过程中不给动力电池充电，可以通过在第一过程中将外部电源的输出功率调整为零实现。
在一个具体的例子中，在动力电池加热流程中，控制外部电源向车辆的低压负载系统供电。也即，外部电源可以在动力电池加热流程中，持续向车辆的低压负载系统供电。车辆的低压负载系统可以包括低压电池和多媒体等低压负载设备。也就是说，在动力电池加热流程中，外部电源可以给低压电池充电，可以给低压负载设备提供电能以维持低压负载设备的正常运行。
在动力电池加热流程中，控制外部电源向车辆的低压负载系统供电，可以包括：控制外部电源在第一过程中按照低压负载系统需求的功率输出电能。在这种情况下，由于外部电源输出的功率正好满足低压负载系统的用电需求，外部电源不会给动力电池充电。在第一过程中，如果低压负载系统当前没有用电需求，将外部电源的输出功率调整为零。
在动力电池加热流程中，控制外部电源向车辆的低压负载系统供电，可以包括：控制外部电源在第二过程中以额定功率输出电能。用电器的额定功率是指用电器正常工作时的功率，若用电器的实际功率大于额定功率，用电器可能会损坏。在本实施例中，控制外部电源在第二过程中以额定功率输出电能，是指控制充电桩以充电桩的额定功率输出电能。
在一个具体的例子中，动力电池加热流程基于连接在动力电池和储能元件之间的电压变换器实现。
电压变换器可以包括电感、第一开关电路以及第二开关电路。电感的一端和动力电池的正极连接。第一开关电路连接在电感的另一端和动力电池的负极之间。第二开关电路连接在电感的另一端和储能元件的一端之间，储能元件的另一端连接动力电池的负极。通过控制第一开关电路和第二开关电路交替导通，实现动力电池加热流程。
具体的，动力电池加热流程可以通过以下步骤实现：
S2042、先控制第一开关电路导通并且控制第二开关电路断开，以使得动力电池放电给电感，也就是给电感充电，流经电感的电流会逐渐增大。当流经电感的电流增大到预设电流值时，控制第一开关电路断开并且控制第二开关电路导通，电感开始放电给储能元件，也就是给储能元件充电，流经电感的电流会逐渐减小。
S2044、当流经电感的电流降为零时，储能元件开始放电给电感，也就是给电感充电，流经电感的电流会逐渐增大。当流经电感的电流增大到预设电流值时，控制第一开关电路导通并且控制第二开关电路断开，电感开始放电给动力电池，也就是给动力电池充电，流经电感的电流会逐渐减小。
S2046、当流经电感的电流降为零时，动力电池开始放电给电感，也就是给电感充电，流经电感的电流会逐渐增大。当流经电感的电流增大到预设电流值时，控制第一开关电路断开并且控制第二开关电路导通，电感开始放电给储能元件，也就是给储能元件充电，流经电感的电流会逐渐减小。
S2048、当流经电感的电流降为零时，储能元件开始放电给电感，也就是给电感充电，流经电感的电流会逐渐增大。当流经电感的电流增大到预设电流值时，控制第一开关电路导通且控制第二开关电路断开，电感开始放电给动力电池，也就是给动力电池充电，流经电感的电流会逐渐减小。
S2042和S2046对应于第一过程(动力电池向储能元件放电的过程)，S2044和S2048对应于第二过程(储能元件给动力电池充电的过程)，循环执行步骤S2046-S2048，就可以交替循环执行第一过程和第二过程。
S206、在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，结束动力电池加热流程。
动力电池的温度提高到第二温度阈值时，也就是动力电池的温度大于等于第二温度阈值时，说明动力电池的温度已经提升到可以正常充电的状态，结束动力电池加热流程，控制外部电源正常给动力电池充电。在一个具体的例子中，第一温度阈值和第二温度阈值为同一个值。在另一个具体的例子中，第二温度阈值高于第一温度阈值。本领域技术人员可以根据动力电池的种类、参数、性能，设置第一温度阈值和第二温度阈值，
本公开实施例的动力电池的加热方法，可以适用于电动车或者混合动力车。本公开实施例的动力电池的加热方法，可以在动力电池的充电过程中对动力电池进行加热，在低温环境下无需等待动力电池加热升温后再进行充电，在保护动力电池、降低安全风险的同时，还可以节约时间，方便用户使用。
前述实施例中提及的储能元件可以是母线电容。下面参见图2(a)-2(b)、图3和图4所示，对本公开的实施例提供的车辆的动力电池的加热系统和加热过程进行进一步说明。
在图2(a)-2(b)示出的实施例中，车辆是混合动力车，设置有双电控系统。动力电池加热系统直接借用双电控系统中的电压变换器和车载充电系统(On Board Charge，OBC)的电路拓扑实现。
双电控系统包括电压变换器、驱动电机控制电路以及发电机控制电路。电压变换器连接在动力电池和母线电容C2之间，驱动电机控制电路连接在母线电容C2的两端，发电机控制电路连接在母线电容C2的两端。电压变换器，用于在车辆的行驶过程中，将动力电池的电压升高后提供给发电机控制电路和驱动电机控制电路。驱动电机控制电路以及发电机控制电路分别由三相全桥逆变电路构成，通过控制三相全桥逆变电路中的IGBT开关管的导通/断开，可以控制发电机、驱动电机的工作。
电容C1连接在动力电池的正负极之间，以起到滤波稳压的作用。
电压变换器包括电感L1、电感L2以及四个开关模块。电感L1和电感L2用于储能和升压。四个开关模块中，第一开关模块包括IGBT开关管G1和与IGBT开关管G1反向并联的二极管D1，第二开关模块包括IGBT开关管G2和与IGBT开关管G2反向并联的二极管D2，第三开关模块包括IGBT开关管G3和与IGBT开关管G3反向并联的二极管D3，第四开关模块包括IGBT开关管G4和与IGBT开关管G4反向并联的二极管D4。
母线电容C2对应于前述实施例中的储能元件，第二开关模块和第四开关模块对应于前述实施例中的第一开关电路，第一开关模块和第三开关模块对应于前述实施例中的第二开关电路。电感L1的一端和动力电池的正极连接。IGBT开关管G1连接在电感L1的另一端和母线电容C2的一端之间，IGBT开关管G2连接在电感L1的另一端和动力电池的负极之间，IGBT开关管G1和IGBT开关管G2构成一个IGBT桥。电感L2的一端和动力电池的正极连接。IGBT开关管G3连接在电感L2的另一端和母线电容C2的一端之间，IGBT开关管G4连接在电感L2的另一端和动力电池的负极之间，IGBT开关管G3和IGBT开关管G4构成一个IGBT桥。母线电容C2的另一端连接动力电池的负极。
二极管D1-D4起保护、续流的作用，使得第一至第四开关模块具有反向导通能力。在一个具体的例子中，IGBT开关管和对应的二极管可以集成在同一块硅片上，以提高芯片的集成度。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT管(Bipolar Junction Transistor，双极型三极管)和MOS管(Meial-Oxide-Semiconductor，绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET场效应晶体管的高输入阻抗和GTR(Giant Transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。在另一个实施例中，IGBT开关管G1-G4也可以分别替换为MOS开关管。
充电口可以是交流充电口，车载充电系统是将外部电源提供的交流电转换成直流电的装置。车载充电系统的输入端与充电口连接，输出端一方面和动力电池连接以给动力电池充电，另一方面通过DC/DC电路(直流电压变换电路)为低压负载系统供电。车载充电系统的输入端设有滤波电路，以滤除杂波，保证给提供给车辆的电源是稳定的。车载充电系统包含四个功率开关管G5、G6、G7和G8，与开关管G5、G6、G7和G8分别并联在一起的二极管D5、D6、D7和D8，以及一个变压器，变压器一边等效为一个电感L3。在一个具体的例子中，DC/DC电路可以集成在车载充电系统中。
本公开实施例中，在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度。如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程。具体地，通过控制IGBT开关管G1、G2、G3和G4的导通/断开，利用母线电容C2和电感L1、L2的储能特性，实现动力电池的反复的充放电，利用动力电池自身阻抗产生的能量对动力电池进行内部加热。
下面说明对动力电池的加热过程，包括步骤一至步骤四。
步骤一：控制IGBT开关管G1、G3断开，IGBT开关管G2、G4导通。动力电池放电给电感L1、L2，电感L1、L2开始储能，流经电感L1、L2的电流会逐渐增大。
在步骤一中，流经电感L1、L2的电流的方向为图2(a)中的从左至右的方向。在步骤一中，车载充电系统按照低压负载系统需求的功率输出电能，车载充电系统不会给动力电池充电。
步骤二：当流经电感L1、L2的电流达到预设电流值时，控制IGBT开关管G1、G3断开，IGBT开关管G2、G4断开，第一开关模块的二极管D1和第三开关模块的二极管D3会导通，由于电感L1、L2上的电流不能突变，电感L1通过二极管D1放电给母线电容C2，电感L2通过二极管D3放电给母线电容C2，母线电容C2开始储能，流经电感L1、L2的电流会逐渐减小。
在步骤二中，流经电感L1、L2的电流的方向、流经第一开关模块和第三开关模块的电流的方向、以及车载充电系统输出的电流的方向，可以参见图2(a)中的箭头所示。在步骤二中，车载充电系统按照低压负载系统需求的功率输出电能，车载充电系统不会给动力电池充电。
步骤三：当流经电感L1、L2的电流降为零时，控制IGBT开关管G1、G3导通，IGBT开关管G2、G4断开。母线电容C2经过IGBT桥的上桥臂给电感L1、L2反向充电，也就是通过IGBT开关管G1给电感L1反向充电，通过IGBT开关管G3给电感L2反向充电，流经电感L1、L2的电流会逐渐增大。
在步骤三中，流经电感L1、L2的电流的方向、流经第一开关模块和第三开关模块的电流的方向、以及车载充电系统输出的电流的方向，可以参见图2(b)中的箭头所示。在步骤三中，车载充电系统以车载充电系统的额定功率输出电能，可以同时给动力电池充电以及给低压负载系统供电。
步骤四：当流经电感L1、L2的电流达到预设电流值时，控制IGBT开关管G1、G3断开，IGBT开关管G2、G4断开，第二开关模块的二极管D2和第四开关模块的二极管D4会导通，由于电感L1、L2上的电流不能突变，电感L1给动力电池充电，电感L2给动力电池充电，流经电感L1、L2的电流会逐渐减小。当流经电感L1、L2的电流降为零时，返回执行步骤一。
在步骤四中，流经电感L1、电感L2的电流的方向为图2(b)中的从右至左的方向。在步骤四中，车载充电系统以车载充电系统的额定功率输出电能，可以同时给动力电池充电以及给低压负载系统供电。
第一过程，也就是动力电池向母线电容C2放电的过程，包括步骤一和步骤二。第二过程，也就是母线电容C2给动力电池充电的过程，包括步骤三和步骤四。通过循环执行步骤一至步骤四，就可以交替循环执行第一过程和第二过程。
本公开实施例提供的动力电池的加热方法，根据动力电池和储能元件之间的充放电状态对车载充电系统的工作状态进行调节，在储能元件给动力电池充电时，车载充电系统以额定功率输出电能，使动力电池能够有能量的补充。
参见图3所示，动力电池放电给母线电容的过程和母线电容给动力电池充电的过程交替循环执行。在一个加热周期T内，动力电池放电给母线电容的过程和母线电容给动力电池充电的过程各占T/2的时长。假设车辆的低压负载系统在动力电池加热过程中不需要用电，在动力电池放电给母线电容的过程中，车载充电系统的输出功率为零，在母线电容给动力电池充电的过程中，车载充电系统的输出功率为额定功率P2。
参见图4所示，说明本公开的实施例提供的车辆的动力电池的加热方法，包括步骤S101-S107。图4所示的加热方法可以由车载电源管理系统(Battery Management System，BMS)实施。
S101、在充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度。如果动力电池的初始温度小于第一温度阈值，执行步骤S102。如果动力电池的初始温度大于等于第一温度阈值，表示动力电池温度正常，无需启动动力电池加热流程，跳转至执行步骤S107。
S102、启动动力电池加热流程。
车载电源管理系统可以分别向车载充电系统和双电控系统发送请求启动动力电池加热流程的报文，以启动动力电池加热流程。
S103、双电控系统接收到请求启动动力电池加热流程的报文后，通过调整电压变换器的状态，进入动力电池给母线电容充电的过程。车载充电系统接收到请求启动动力电池加热流程的报文后，获取低压负载系统需求的功率，也就是获取DC/DC电路的输出功率P1，控制车载充电系统以功率P1输出电能。
S104、经过加热周期T的1/2的时长后，也就是动力电池给母线电容充电的过程结束后，双电控系统通过调整电压变换器的状态，进入母线电容给动力电池充电的过程。车载充电系统以额定功率输出电能。
S105、经过加热周期T的1/2的时长后，也就是母线电容给动力电池充电的过程结束后，判断动力电池的温度是否达到第二温度阈值。如果动力电池的温度没有达到第二温度阈值，返回至步骤S103。如果动力电池的温度达到第二温度阈值，表示动力电池温度已经正常，可以执行步骤S106。
当动力电池、电压变换器中的电感、母线电容的参数以及预设电流值确定后，可以标定动力电池给母线电容一次充电所需的时间和母线电容给动力电池一次充电需要的时间。通常这两个时间是相同的，为一个加热周期T的1/2的时长，从而也就标定了加热周期T的时长。
S106、结束动力电池加热流程。
车载电源管理系统可以分别向车载充电系统和双电控系统发送请求结束动力电池加热流程的报文，以结束动力电池加热流程。双电控系统接收到请求结束动力电池加热流程的报文后，通过调整电压变换器的状态，停止动力电池和母线电容之间的能量交换。车载充电系统接收到请求结束动力电池加热流程的报文后，执行步骤S107。
S107、车载充电系统进入正常充电流程，正常给动力电池充电。
在另一实施中，车辆可以不具有发电机，在这种情况下，车辆的电控系统不包括发电机控制电路。动力电池加热系统直接借用电控系统中的电压变换器和车载充电系统的电路拓扑实现，具体实现方式和上述方案类似，这里不再赘述。
参见图5所示，充电口为直流充电口，和图2(a)-2(b)的不同之处在于，车辆设有直流充电系统，直流充电系统可以和外部电源进行通信，以控制外部电源在第一过程(动力电池向母线电容C2放电的过程)中以低压负载系统需要的功率输出电能，控制外部电源在第二过程(母线电容C2给动力电池充电的过程)中以额定功率输出电能。
在上述实施例中，动力电池加热系统可以直接借用电控系统中的电压变换器和车载充电系统的电路拓扑实现，从而节省硬件成本。
本公开实施例提供的动力电池的加热方法，利用动力电池与电控系统产生交变电流，交变电流通过有一定内阻的动力电池从而产生热量，最终使电池包能够通过自身提高温度，使动力电池处于较佳工作状态。
参见图6所示，本公开的实施例还提供了一种动力电池的加热装置300。该动力电池的加热装置300包括电压变换器302、储能元件303以及控制器301。
电压变换器302连接在动力电池100和储能元件303之间。
控制器301，用于在车辆的充电口200接入外部电源时，获取动力电池100的初始温度。如果动力电池100的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程。
控制器301执行动力电池加热流程，包括：调整电压变换器302的状态以循环执行第一过程和第二过程。第一过程是动力电池100向储能元件303放电的过程，第二过程是储能元件303给动力电池100充电的过程。在动力电池加热流程中，控制器301控制外部电源只在第二过程中给动力电池100充电。
控制器301，还用于在动力电池100的温度提高到预设的第二温度阈值时，调整电压变换器300的状态以结束动力电池加热流程。
在一个具体的例子中，储能元件303可以是母线电容。在一个具体的例子中，电压变换器302，还用于在车辆的行驶过程中，将动力电池100的电压升高后提供给车辆的驱动电机。
在一个具体的例子中，控制器301还用于在动力电池加热流程中，控制外部电源向车辆的低压负载系统供电。在一个具体的例子中，控制器301还用于控制外部电源在第一过程(动力电池100向储能元件303放电的过程)中按照低压负载系统需求的功率输出电能。在一个具体的例子中，控制器301控制外部电源在第二过程(储能元件303给动力电池100充电的过程)中以额定功率输出电能。
在一个具体的例子中，电压变换器302包括电感、第一开关电路以及第二开关电路。其中，电感的一端和动力电池的正极连接；第一开关电路连接在电感的另一端和动力电池的负极之间；第二开关电路连接在电感的另一端和储能元件的一端之间，储能元件的另一端连接动力电池的负极。控制器301通过控制第一开关电路和第二开关电路交替导通，实现动力电池加热流程。
在一个具体的例子中，动力电池的加热装置300所属的车辆，还设有车载充电系统。车载充电系统的输入端与充电口200连接，输出端分别与动力电池100和车辆的低压负载系统连接，也就是说，外部电源可以通过车载充电系统向低压负载系统供电。在一个具体的例子中，控制器301用于控制车载充电系统在第一过程(动力电池100向储能元件303放电的过程)中以低压负载系统需要的功率输出电能。在一个具体的例子中，控制器301用于控制车载充电系统在第二过程(储能元件303给动力电池100充电的过程)中以额定功率输出电能。
本公开的实施例还提供了一种车辆。该车辆可以是电动车或者混合动力车。该车辆包括上述动力电池的加热装置300。
参见图7所示，本公开的实施例还提供了一种车辆。该车辆可以是电动车或者混合动力车。
该车辆包括动力电池10、动力电池管理系统20、电控系统30、驱动电机40、充电口50、车载充电系统60、低压负载系统70。
电控系统30包括电压变换器31、母线电容32、驱动电机控制电路33。电压变换器31连接在动力电池10和母线电容32之间。电压变换器31，用于在车辆的行驶过程中，将动力电池10的电压升高后，经由驱动电机控制电路33提供给驱动电机40。
车载充电系统60的输入端与充电口50连接，输出端分别与动力电池10和低压负载系统70连接。
车载充电系统60，用于在检测到充电口50接入外部电源时，向动力电路管理系统20发送通知，该通知表明充电口50接入了外部电源。
动力电池管理系统20分别与电控系统30和车载充电系统60连接。
动力电池管理系统20，用于：在接收到车载充电系统60发送的所述通知后，获取动力电池10的初始温度；如果动力电池10的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程。
动力电池管理系统20执行动力电池加热流程，包括：以预设的报文发送时间间隔，向电控系统30和车载充电系统60循环发送第一报文和第二报文。本公开实施例中，可以将一个加热周期T的1/2的时长设置成报文发送时间间隔。
动力电池管理系统20，还用于：在动力电池10的温度提高到第二温度阈值时，向电控系统30和车载充电系统60发送第三报文。
电控系统30，用于在接收到第一报文时，调整电压变换器31的状态以使得动力电池10向母线电容32放电；在接收到第二报文时，调整电压变换器31的状态以使得母线电容32给动力电池10充电；在接收到第三报文时，调整电压变换器31的状态以停止动力电池10和母线电容32之间的能量交换。
车载充电系统60，用于在接收到第一报文时，调整为以低压负载系统70需要的功率输出电能，在接收到第二报文和第三报文时，调整为以额定功率输出电能。
本公开实施例的动力电池的加热方案，可以在动力电池的充电过程中对动力电池进行加热，在低温环境下无需等待动力电池加热升温后再进行充电，在保护动力电池、降低安全风险的同时，还可以节约时间，方便用户使用。
本公开实施例中涉及的动力电池的加热装置、动力电池管理系统、双电控系统/电控系统、车载充电系统/直流充电系统，可以分别设置有控制器。控制器可以包括处理器和存储器，存储器中存储有指令，处理器可以执行指令以支持实现本公开的实施例提供的动力电池的加热方法。
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。尤其，对于加热装置、车辆实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书的实施例可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本说明书实施例的各个方面的计算机指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由计算机指令执行设备使用的计算机指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有计算机指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机指令，并转发该计算机指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
附图中的流程图和框图显示了根据本说明书的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或计算机指令的一部分，模块、程序段或计算机指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行计算机指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
以上已经描述了本说明书的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (10)
1.一种车辆的动力电池的加热方法，其特征在于，包括：
在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度；
如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；所述动力电池加热流程包括循环执行的第一过程和第二过程，所述第一过程是动力电池向储能元件放电的过程，所述第二过程是储能元件给动力电池充电的过程；在所述动力电池加热流程中，控制外部电源只在所述第二过程中给动力电池充电；
在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，结束所述动力电池加热流程。
2.根据权利要求1所述的方法，所述储能元件是母线电容。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述动力电池加热流程中，控制外部电源向车辆的低压负载系统供电。
4.根据权利要求3所述的方法，所述在所述动力电池加热流程中，控制外部电源向车辆的低压负载系统供电，包括：
控制外部电源在所述第一过程中按照低压负载系统需求的功率输出电能；或者，
控制外部电源在所述第二过程中以额定功率输出电能。
5.根据权利要求1所述的方法，所述动力电池加热流程基于连接在动力电池和储能元件之间的电压变换器实现；
所述电压变换器，还用于在车辆的行驶过程中，将动力电池的电压升高后提供给车辆的驱动电机。
6.根据权利要求5所述的方法，所述电压变换器包括电感、第一开关电路以及第二开关电路；
所述电感的一端和动力电池的正极连接；
所述第一开关电路连接在所述电感的另一端和动力电池的负极之间；
所述第二开关电路连接在所述电感的另一端和储能元件的一端之间，所述储能元件的另一端连接动力电池的负极；
通过控制第一开关电路和第二开关电路交替导通，实现所述动力电池加热流程。
7.根据权利要求1所述的方法，所述车辆设有车载充电系统；
所述车载充电系统的输入端与充电口连接，输出端分别与动力电池和车辆的低压负载系统连接；
所述方法包括：控制所述车载充电系统在所述第一过程中以低压负载系统需要的功率输出电能；或者，
控制所述车载充电系统在所述第二过程中以额定功率输出电能。
8.一种动力电池的加热装置，其特征在于，包括电压变换器、储能元件以及控制器：
所述电压变换器连接在动力电池和储能元件之间；
所述控制器，用于在车辆的充电口接入外部电源时，获取动力电池的初始温度；如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；所述动力电池加热流程包括：调整所述电压变换器的状态以循环执行第一过程和第二过程，所述第一过程是动力电池向储能元件放电的过程，所述第二过程是储能元件给动力电池充电的过程；在所述动力电池加热流程中，控制外部电源只在所述第二过程中给动力电池充电；
所述控制器，还用于在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，调整所述电压变换器的状态以结束所述动力电池加热流程。
9.根据权利要求8所述的装置，所述电压变换器包括电感、第一开关电路以及第二开关电路；
所述电感的一端和动力电池的正极连接；
所述第一开关电路连接在所述电感的另一端和动力电池的负极之间；
所述第二开关电路连接在所述电感的另一端和储能元件的一端之间，所述储能元件的另一端连接动力电池的负极。
10.一种车辆，其特征在于，包括充电口、车载充电系统、动力电池、动力电池管理系统、电控系统、驱动电机、低压负载系统；
所述电控系统包括电压变换器和母线电容；所述电压变换器连接在动力电池和母线电容之间，用于在车辆的行驶过程中，将动力电池的电压升高后提供给驱动电机；
所述车载充电系统的输入端与充电口连接，输出端分别与动力电池和低压负载系统连接；
所述动力电池管理系统分别与电控系统和车载充电系统连接；
所述动力电池管理系统，用于：
在接收到车载充电系统发送的通知后，获取动力电池的初始温度；所述通知表明充电口接入外部电源；
如果动力电池的初始温度小于预设的第一温度阈值，启动动力电池加热流程；所述动力电池加热流程包括：以预设的报文发送时间间隔，向电控系统和车载充电系统循环发送第一报文和第二报文；
在动力电池的温度提高到预设的第二温度阈值时，向电控系统和车载充电系统发送第三报文；
所述电控系统，用于在接收到第一报文时，调整电压变换器的状态以使得动力电池向母线电容放电；在接收到第二报文时，调整电压变换器的状态以使得母线电容给动力电池充电；在接收到第三报文时，调整电压变换器的状态以停止动力电池和母线电容之间的能量交换；
所述车载充电系统，用于在接收到第一报文时，调整为以低压负载系统需要的功率输出电能，在接收到第二报文和第三报文时，调整为以额定功率输出电能。
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