CN115378064B - 动力电池充放电电路、系统及其控制方法和控制装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种动力电池充放电电路、系统及其控制方法和控制装置，动力电池充放电电路，包括动力模块、加热模块和调节开关组件；加热模块包括储能元件以及开关模块；动力模块至少包括第一动力电池和第二动力电池；调节开关组件包括多个开关，调节开关组件连接动力模块以及加热模块；调节开关组件，用于响应于调节信号，使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；开关模块，用于响应于调节控制信号，调节动力模块与储能元件之间的充放电，实现了在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热模式。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种动力电池充放电电路、系统及其控制方法和控制装置。
背景技术
由于充电电池等动力模块具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，动力模块被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能系统等领域中。随着电池技术的发展，动力模块的各种性能都在不断提高，尤其电池自加热方面。
然而，目前使用的电池自加热方案单一，适用场景单一，如何在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方案是一项亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种动力电池充放电系统及其控制方法和控制装置，能够灵活调整动力模块的充放电电压，以满足不同场景下灵活调整电池自加热方案的需求。
第一方面，本申请提供了一种动力电池充放电电路，包括动力模块、加热模块和调节开关组件；加热模块包括储能元件以及开关模块；动力模块至少包括第一动力电池和第二动力电池；调节开关组件包括多个开关，调节开关组件连接动力模块以及加热模块；调节开关组件，用于响应于调节信号，使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；开关模块，用于响应于调节控制信号，调节动力模块与储能元件之间的充放电。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，通过控制调节开关组件使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块与储能元件之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方法，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
在一些实施例中，调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；第一开关设置于第二动力电池的正极侧与加热模块的第一端之间；第二开关设置于第一动力电池的正极侧与加热模块的第一端之间；第三开关设置于第一动力电池的负极侧与加热模块的第二端之间；第四开关设置于第一动力电池的负极侧与第二动力电池正极侧之间；第二动力电池正极侧还连接加热模块的第二端。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路充分考虑了不同情况动力模块时充放电时的需求，在动力模块的充放电回路中不同位置设置开关，通过控制调节开关组件不同开关的导通与断开，使动力模块的两组动力电池在同一个电路结构中分别形成串联或者并联，根据不同的自加热方案需求灵活调节动力电池与储能元件之间的充放电，以满足在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整动力电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热。
在一些实施例中，开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，充放电切换模块以及桥臂组并联连接；第一开关的一端连接第二动力电池的正极侧，第一开关的另一端连接充放电切换模块的第一端；第二开关的一端、第一动力电池的正极侧以及桥臂组的第一端共线连接，第二开关的另一端连接充放电切换模块的第一端；第三开关的一端连接第一动力电池的负极侧，第三开关的另一端连接充放电切换模块的第二端、桥臂组的第二端以及第二动力电池的负极侧；第四开关的一端连接第一动力电池负极侧，第四开关的另一端连接第二动力电池正极侧。
本申请提供的实施例在动力模块的充放电回路中不同位置设置开关，通过控制调节开关组件不同开关的导通与断开，使动力模块的两组动力电池在同一个电路结构中分别形成串联或者并联，可以在不改变电路结构的情况下，根据不同的自加热方案需求灵活调节动力电池与储能元件之间的充放电，灵活调整动力电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热。
在一些实施例中，开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，充放电切换模块以及桥臂组并联连接；储能元件的第一端连接桥臂组，储能元件的第二端连接充放电切换模块。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，在不同的自加热方案以及充放电需求下，通过开关模块的充放电切换模块以及桥臂组进行充放电过程中储能和提供能量，保证了动力模块与动力模块之间的充放电，实现动力模块的自加热。
在一些实施例中，储能元件包括M相电机；桥臂组包括M相桥臂，M为正整数；M相电机的M相绕组分别与M相桥臂中每相桥臂的上下桥臂连接点一一对应连接；充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路，第一切换电路和第二切换电路串联连接；第一切换电路和第二切换电路的连接点与M相电机的中性点连接。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，在不同的自加热方案以及充放电需求下，通过开关模块的充放电切换模块以及桥臂组进行充放电过程中储能和提供能量，保证了动力模块与动力模块之间的充放电，实现动力模块的自加热。
在一些实施例中，第一切换电路和第二切换电路均包括三极管和续流二极管，三极管和续流二极管并联连接。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，通过并联的三极管和续流二极管提高了充放电切换模块在电池与电机之间充放电自由切换的效率。
在一些实施例中，第一切换电路和第二切换电路均包括三极管或继电器开关。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，通过三极管或继电器开关提高了充放电切换模块在电池与电机之间充放电的自由切换的效率。
在一些实施例中，充放电切换模块两端并联有第一稳压电容。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，通过第一稳压电容保证了充放电切换模块两端在充放电过程中电压的稳定和持续。
在一些实施例中，桥臂组两端并联有第二稳压电容。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，通过第二稳压电容保证了桥臂组两端在充放电过程中电压的稳定和持续。
在一些实施例中，电机为三相电机，流经电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同，保证了桥臂组中桥臂开关的控制同步性和灵活性。
第二方面，本申请提供了一种用电设备，包括控制模块及上述第一方面中任一项的动力电池充放电电路；控制模块与开关模块及调节开关组件连接，用于控制调节开关组件，用于响应于调节信号，使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；以及控制开关模块，用于响应于调节控制信号，调节动力模块与储能元件之间的充放电。
本申请实施例提供的用电设备，通过控制模块以及动力电池充放电电路，实现了通过控制调节开关组件使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块与储能元件之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热，高频电流加热安全性高，低频电流加热时电池内阻高、温升速率大。
第三方面，本申请提供了一种动力电池充放电方法，应用于第二方面的用电设备，包括：获取电池加热调节信号；根据电池加热调节信号，控制调节开关组件，使第一动力电池和第二动力电池串联或并联；控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，通过控制调节开关组件使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块与储能元件之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热，高频电流加热安全性高，低频电流加热时电池内阻高、温升速率大。
在一些实施例中，电池加热调节信号包括第一电池加热调节信号以及第二电池加热调节信号；动力电池充放电方法还包括：获取第一动力电池的第一温度、第一动力电池的第一电量、第二动力电池的第二温度或第二动力电池的第二电量；当第一温度或第二温度小于温度阈值时，或第一电量或第二电量大于电量阈值时，发出第一电池加热调节信号；当第一温度或第二温度大于或等于温度阈值时，或第一电量或第二电量小于或等于电量阈值时，发出第二电池加热调节信号。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，根据第一动力电池和第二动力电池的温度和剩余电量对应的不同场景，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
在一些实施例中，根据电池加热调节信号，控制调节开关组件，使第一动力电池和第二动力电池串联或并联；控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电，具体包括：根据第一电池加热调节信号，控制调节开关组件，使第一动力电池和第二动力电池串联；控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电；或，根据第二电池加热调节信号，控制调节开关组件，使第一动力电池和第二动力电池并联；控制开关模块，调节第一动力电池、储能元件以及第二动力电池之间的充放电。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，在采用高频电流加热模式时，使第一动力电池和第二动力电池串联；控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电；在采用低频电流加热模式时，使第一动力电池和第二动力电池并联；控制开关模块，调节第一动力电池、储能元件以及第二动力电池之间的充放电。
在一些实施例中，控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电，具体包括；在第一时段，控制动力模块给储能元件进行充电；在第二时段，控制储能元件给动力模块进行充电；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请提供的实施例具体在采用高频电流加热模式时，首先控制第一动力电池和第二动力电池串联，然后通过开关模块的开关切换，交替变换动力模块与储能元件之间的充放电，实现高频下对动力模块的自加热。
在动力模块的自加热过程中，通过第一时段和第二时段交替控制实现持续自加热进行。
在一些实施例中，调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；控制调节开关组件，使第一动力电池和第二动力电池串联，具体包括：控制第二开关和第四开关闭合，第一开关和第三开关断开，使第一动力电池和第二动力电池串联。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，通过控制第二开关和第四开关闭合，控制第一动力电池和第二动力电池串联。
在一些实施例中，开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路；控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电，具体包括：在第一时段，控制桥臂组的所有上桥臂以及第二切换电路导通，桥臂组的所有下桥臂以及第一切换电路断开；在第二时段，控制桥臂组的所有下桥臂以及第一切换电路导通，桥臂组的所有上桥臂以及第二切换电路断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，采用高频电流加热模式时，具体通过开关模块的充放电切换模块以及桥臂组的不同桥臂的打开和关闭，交替变换动力模块与储能元件之间的充放电，实现高频下对动力模块的自加热。在动力模块的自加热过程中，通过第一时段和第二时段交替控制实现持续自加热进行。
在一些实施例中，控制开关模块，调节第一动力电池、储能元件以及第二动力电池之间的充放电，具体包括：控制第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电；和/或，控制第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电。
本申请实施例提供的动力电池充放电系统的控制方法，在采用低频电流加热模式时，根据第一动力电池和第二动力电池不同的温度或者电池电量，控制第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电；或者控制第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电。
在一些实施例中，控制第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电，具体包括：在第一时段，控制第一动力电池向储能元件进行充电；在第二时段，控制第一动力电池以及储能元件向第二动力电池进行充电；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请实施例在第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电时，通过控制开关模块，使第一动力电池向储能元件进行充电和第一动力电池以及储能元件向第二动力电池进行充电交替进行，实现持续电池自加热。
在一些实施例中，开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路；控制第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电，具体包括：在第一时段，控制桥臂组的所有上桥臂以及第二切换电路导通，桥臂组的所有下桥臂以及第一切换电路断开；在第二时段，控制桥臂组的所有上桥臂以及第一切换电路导通，桥臂组的所有下桥臂以及第二切换电路断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电时，通过控制开关模块的充放电切换模块以及桥臂组的不同桥臂的打开和关闭，使第一动力电池向储能元件进行充电和第一动力电池以及储能元件向第二动力电池进行充电交替进行，实现持续电池自加热。
在一些实施例中，控制第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电，具体包括：在第一时段，控制第二动力电池向储能元件进行充电；在第二时段，控制第二动力电池以及储能元件向第一动力电池进行充电；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请实施例在第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电时，通过控制开关模块，使第二动力电池向储能元件进行充电和第二动力电池以及储能元件向第一动力电池进行充电交替进行，实现持续电池自加热。
在一些实施例中，开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路；控制第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电，具体包括：在第一时段，控制桥臂组的所有下桥臂以及第一切换电路导通，桥臂组的所有上桥臂以及第二切换电路断开；在第二时段，控制桥臂组的所有上桥臂以及第一切换电路导通，桥臂组的所有下桥臂以及第二切换电路断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电时，通过控制开关模块的充放电切换模块以及桥臂组的不同桥臂的打开和关闭，使第二动力电池向储能元件进行充电和第二动力电池以及储能元件向第一动力电池进行充电交替进行，实现持续电池自加热。
在一些实施例中，调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；控制第一动力电池和第二动力电池并联，具体包括：控制第一开关和第三开关闭合，第二开关和第四开关断开。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，通过控制第一开关和第三开关闭合，控制第一动力电池和第二动力电池并联。
第四方面，本申请一种动力模块电压调节设备，包括：存储器：用于存储可执行指令；以及处理器：用于与存储器连接以执行可执行指令从而完成如第三方面任一项的动力电池充放电方法。
本申请实施例提供的动力模块电压调节设备，通过控制调节开关组件使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块与储能元件之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方法，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
第五方面，本申请一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行以实现如第三方面任一项的动力电池充放电方法。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质，通过控制调节开关组件使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块与储能元件之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方法，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
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，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请的高频电流加热模式下的动力电池充放电电路图。
图2是本申请的低频电流加热模式下的动力电池充放电电路图。
图3是本申请实施例提供的一种动力电池充放电电路的模块化示意图。
图4是本申请实施例提供的一种动力电池充放电电路100的电路示意图。
图5是本申请实施例提供的用电设备200的示意性框图。
图6是本申请实施例提供的另一用电设备的示意性框图。
图7是本申请实施例提供的一种动力电池充放电系统的控制方法的示意性流程图。
图8是本申请实施例提供的控制方法中的获取电池加热调节信号的流程图。
图9是本申请另一实施例提供的动力电池充放电系统的控制方法的示意性流程图。
图10是本申请实施例提供的控制方法中调节动力模块与储能元件之间的充放电的示意流程图。
图11以及图12是本申请实施例调节动力模块与储能元件之间的充放电的不同充电回路的示意图。
图13是本申请实施例提供的控制方法中调节第一动力电池、储能元件以及第二动力电池之间的充放电的示意流程图。
图14是本申请实施例提供的控制方法中控制第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电的示意流程图。
图15以及图16是本申请实施例第一动力电池向储能元件以及第二动力电池进行充电的不同充电回路的示意图。
图17是本申请实施例提供的控制方法中控制第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电的示意流程图。
图18以及图19是本申请实施例第二动力电池向储能元件以及第一动力电池进行充电的不同充电回路的示意图。
图20是本申请实施例提供的动力模块电压调节设备的结构示意图。
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
随着电池技术的发展，动力模块的各种性能都在不断提高，尤其电池自加热方面，然而，目前使用的电池自加热方案单一，适用场景单一，如何在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方案是一项亟待解决的问题。
另外，现有的电池加热方案采用高频或低频电流加热中，高频电流加热安全性高，但电池内阻小，具有温升速率低的问题；低频电流加热时电池内阻高，温升速率大，但低温下使用低频电流加热时，回充电流作用时间太长，电池低温下回充电流作用时间太长可能析锂，安全性较低，因此，在不同场景下，针对不同的电池状态或者不同场景需求，选择不同的电池加热模式非常重要。
鉴于此，本申请实施例提供了一种动力电池充放电系统及其控制方法和控制装置，该动力电池充放电系统包括动力模块、加热模块和调节开关组件，通过调节开关组件，用于响应于调节信号，使第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；开关模块，用于响应于调节控制信号，调节动力模块与储能元件之间的充放电。进而实现在不同场景下灵活调整动力模块的充放电，灵活调整电池的自加热方法，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
本申请实施例中的动力模块可以为锂离子电池、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，可以应用于动力汽车内，为动力汽车的电机供电，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。
为了便于描述，以下将以动力模块应用于新能源汽车(动力汽车)作为实施例进行阐述。
驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标。新能源汽车的电机驱动系统主要由电动机(即电机)、功率转换器、电机控制器(例如，逆变器)、各种检测传感器以及电源等部分构成。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。
本申请中，从电池的种类而言，该动力模块可以是锂离子电池、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，在本申请实施例中不做具体限定。从电池规模而言，本申请实施例中的动力模块可以是电芯/电池单体，也可以是电池模组或电池包，在本申请实施例中不做具体限定。可选地，用电装置以及用电设备可以为车辆、船舶或航天器等，本申请实施例对此并不限定。
基于，发现当前电池系统由于结构限制，只能采用单一类型的自加热方案，例如一个动力电池支路时只能采用高频电流加热，两个动力电池支路时只能采用低频电流加热。但是两种加热方案各有利弊，高频电流加热安全性高，但电池内阻小，具有温升速率低的问题；低频电流加热时电池内阻高，温升速率大，但低温下使用低频电流加热时，回充电流作用时间太长，电池低温下回充电流作用时间太长可能析锂，安全性较低。因此，现在的电池自加热方案单一，不能灵活适用于多种场景下的加热需求。相比之下，本申请提出一种自加热模式切换的电路结构拓扑和其控制方法，能根据电池温度及电流状态，进行自加热方式的动态切换，以获得最佳的动力电池加热效果和保证电池安全性。
首先，分别对本申请的高频电流加热模式以及低频电流加热模式，进行原理说明，以便更好的理解本申请的电路结构拓扑和其控制方法。
图1是本申请的高频电流加热模式下的动力电池充放电电路图。
如图1所示，从电机引出了中性线K，在原有逆变器的三个桥臂组以外，新增了第四个桥臂，与逆变器三个桥臂相连的电机三相电感通同方向的同步电流，电机三相电感通入同步电流后，电机内部噪音、电机转子永磁体过温退磁问题能够得到改善。电流再从电机中性点的中性线K流出电流到第四桥臂上，通过第四桥臂上下桥臂导通，形成了与电池正极或负极的回路，因此电池形成充电、放电快速切换的的电流，又因为锂电池低温下内阻较大，电流流过电池后，电池内部产热。
在图1的高频电流加热模式下，主要依靠电池与电机三相电感并联形成的储能器件进行相互能量交换，当三相并联电感值会变小，电感能量很快充满，然后需要更改桥臂导通方式，将能量返回到电池，再循环往复进行充放电切换，因而形成了电流是一种高频正负交变的电流。
锂电池由于其本身特性，在充放电电流频率较高时，电池内阻较小，充放电频率低时，电池内阻较大。因此在高频电流的加热方式下，电池内部发热的效果会低一些。但是，在低温下，锂离子电池在充电时容易析锂，电流在每一次回充时间较短，因此电池加热的安全性会高一些，因为锂电池低温下充电析锂风险高，但高频下析锂风险低。
图2是本申请的低频电流加热模式下的动力电池充放电电路图。
如图2所示，基于上述电池在高频下内阻小的特点，本着进一步提升温升速率的目的，提出了低频电流加热模式。
在低频电流加热模式下，将原本的电池包解耦成两组电池，电机引出中性线K，依旧新增了第四个桥臂，通三相同步电流。将电池解耦成两组的目的在于，在高频电流加热模式中提到了加热电流的产生是由于电池与电机电感充当的储能器件之间在进行能量交换，在电感能量充满后必须要返回电池包，因此电池处在充电、放电快速高频切换的状态中，此时电池内阻表现得较小。
有两组电池后，第一电池给带电感充能，电感能量储满后放入第二电池中，第一电池再给电感充能，电感再释放给第二电池。维持这种状态一定时间后，再将第一电池与第二电池反过来进行能量交换，切换时间可控。在这种方式下，切换时间越长，第一电池和第二电池放电与充电的时间更长，电流频率越低，根据锂离子电池的特性，此时电池内阻较大，因而加热效果很好。但是在低温下，锂离子电池在充电时容易析锂，如果切换充电的时间过长或充电的电流过大，都可能造成电池析锂，因此安全性稍低一些，更建议电芯在温度稍微高一些使用低温析锂。
因此，基于上述高频电流加热模式以及低频电流加热模式两种加热方案的特点，本申请对加热系统拓扑进行进一步发明，避免加热方案由于其系统电路的限制只能在一种方式下运行，让电池在加热过程中能够拥有两种方案优势，同时提升加热效果和安全性。
图3是本申请实施例提供的一种动力电池充放电电路的模块化示意图。图4是本申请实施例提供的一种动力电池充放电电路100的电路示意图。
如图3和图4所示，本申请提供了一种动力电池充放电电路100，包括动力模块10、加热模块20和调节开关组件30；动力模块10至少包括第一动力电池101和第二动力电池102；加热模块20包括储能元件21以及开关模块，如图4所示，开关模块包括充放电切换模块222以及逆变器的桥臂组221。调节开关组件30包括多个开关，调节开关组件30连接动力模块10以及加热模块20；调节开关组件30，用于响应于调节信号，使第一动力电池101和第二动力电池102串联或者并联；开关模块22，用于响应于调节控制信号，调节动力模块10中第一动力电池101和第二动力电池102与储能元件21之间的充放电。
本申请实施例提供的动力电池充放电电路，通过控制调节开关组件30使第一动力电池101和第二动力电池102串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块10与储能元件21之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块10的充放电，灵活调整电池的自加热方法，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
具体实施的，调节开关组件30包括第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4；第一开关K1设置于第二动力电池102的正极侧与加热模块20的第一端之间；第二开关K2设置于第一动力电池101的正极侧与加热模块20的第一端之间；第三开关K3设置于第一动力电池101的负极侧与加热模块20的第二端之间；第四开关K4设置于第一动力电池101的负极侧与第二动力电池102正极侧之间；第二动力电池102正极侧还连接加热模块20的第二端。
基于此，本申请实施例提供的动力电池充放电电路，充分考虑了不同情况动力模块10时充放电时的需求，在动力模块10的充放电回路中不同位置设置开关，通过控制调节开关组件30不同开关的导通与断开，使动力模块10的两组动力电池在同一个电路结构中分别形成串联或者并联，根据不同的自加热方案需求灵活调节动力电池与储能元件21之间的充放电，以满足在不同场景下灵活调整动力模块10的充放电，灵活调整动力电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热。
具体实施的，如图4所示，开关模块包括充放电切换模块222以及桥臂组221，充放电切换模块222以及桥臂组221并联连接；第一开关K1的一端连接第二动力电池102的正极侧，第一开关K1的另一端连接充放电切换模块222的第一端；第二开关K2的一端、第一动力电池101的正极侧以及桥臂组221的第一端共线连接，第二开关K2的另一端连接充放电切换模块222的第一端；第三开关K3的一端连接第一动力电池101的负极侧，第三开关K3的另一端连接充放电切换模块222的第二端、桥臂组221的第二端以及第二动力电池102的负极侧；第四开关K4的一端连接第一动力电池101负极侧，第四开关K4的另一端连接第二动力电池102正极侧。
进而，本申请提供的实施例在动力模块10的充放电回路中不同位置设置开关，通过控制调节开关组件30不同开关的导通与断开，使动力模块10的两组动力电池在同一个电路结构中分别形成串联或者并联，可以在不改变电路结构的情况下，根据不同的自加热方案需求灵活调节动力电池与储能元件21之间的充放电，灵活调整动力电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热。
具体的，开关模块包括充放电切换模块222以及桥臂组221，充放电切换模块222以及桥臂组221并联连接；储能元件21的第一端连接桥臂组221，储能元件21的第二端连接充放电切换模块222。
进而，本申请实施例提供的动力电池充放电电路，在不同的自加热方案以及充放电需求下，通过开关模块的充放电切换模块222以及桥臂组221进行充放电过程中储能和提供能量，保证了动力模块10与动力模块10之间的充放电，实现动力模块10的自加热。
在一些实施例中，储能元件21包括M相电机；桥臂组221包括M相桥臂，M为正整数；M相电机的M相绕组分别与M相桥臂中每相桥臂的上下桥臂连接点一一对应连接；充放电切换模块222包括第一切换电路2221和第二切换电路2222，第一切换电路2221和第二切换电路2222串联连接；第一切换电路2221和第二切换电路2222的连接点与M相电机的中性点连接。
基于此，本申请实施例提供的动力电池充放电电路，在不同的自加热方案以及充放电需求下，通过开关模块的充放电切换模块222以及桥臂组221进行充放电过程中储能和提供能量，保证了动力模块10与动力模块10之间的充放电，实现动力模块10的自加热。
如图4所示，第一切换电路2221和第二切换电路2222均包括三极管和续流二极管，三极管和续流二极管并联连接。
进而，通过并联的三极管和续流二极管提高了充放电切换模块222在电池与电机之间充放电自由切换的效率。
在其它实施例中，第一切换电路2221和第二切换电路2222均包括三极管或继电器开关。
进而，通过三极管或继电器开关提高了充放电切换模块222在电池与电机之间充放电的自由切换的效率。
如图4所示，充放电切换模块222两端并联有第一稳压电容C1，桥臂组221两端并联有第二稳压电容C2。
从而，通过第一稳压电容C1保证了充放电切换模块222两端在充放电过程中电压的稳定和持续。通过第二稳压电容C2保证了桥臂组221两端在充放电过程中电压的稳定和持续。同时，第一稳压电容C1和第二稳压电容C2均可以起到稳压和滤除杂波等作用。
具体的，如图4所示，电机为三相电机，流经电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。
从而，通过电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同，保证了桥臂组221中桥臂开关的控制同步性和灵活性。
另外，请参照图4，进一步对电路拓扑图进行说明如下：
调节开关组件30中的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4可以为继电器开关，由控制模块来控制这些开关的导通或断开，以形成不同的回路。
桥臂组221和充放电切换模块222可以由电机驱动系统中的逆变器实现，其中该逆变器可以采用绝缘栅双极型功率管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)的桥臂开关实现。桥臂组221中的桥臂数量与电机中的电感数量相同。例如，该电机为三相电机，则该逆变器包括三相桥臂。其中，该三相桥臂中每相桥臂均具有上桥臂和下桥臂，其上桥臂和下桥臂各自设置有开关单元，如图4所示，每一个上下桥臂均包括三极管和续流二极管，三极管和续流二极管并联连接。即例如，桥臂组221中其中一个桥臂包括上桥臂开三极管V1和续流二极管D1和下桥臂开关三极管V4和续流二极管D4，其它两个桥臂同理，具体参见图4。
对于M电机，可以包括多个电感，流经M相电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。以三相电机为例，可以包括三个电感，一个电感对应桥臂组221中一个桥臂。其中，每一个电感的一端分别连接桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点，每一个电感的另一端连接在一起，连接在一起的连接点为电机的三相中心点。
需要说明的是，该电机不限于是三相电机，还可以是六相电机等，对应地，六相电机可以包括六相桥臂。
基于此，通过本申请提供的动力电池充放电电路，动力电池有第一动力电池101和第二动力电池102组成的两个电池组，两个电池组串联时向逆变器供电，用于行车。
在电路上，有第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4，用于调节两个电池组的串联或并联状态切换。第一开关K1的一端连接第二动力电池102的正极输出端，另一端连接充放电切换模块222的共有正极输入端。第二开关K2的一端连接在第一开关K1与充放电切换模块222正极之间的导线上，另一端连接在第一动力电池101正极与逆变器桥臂组221的正极之间的导线上。第三开关K3一端连接第一动力电池101的负极，另一端连接到第二动力电池102负极与逆变器桥臂组221共有负极导线上。第四开关K4一端连接第一动力电池101的负极，另一端连接第二动力电池102的正极。
通过第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4的开关组合，电池组的第一动力电池101和第二动力电池102形成串联或并联模式。
具体的，当第四开关K4闭合，第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3断开时，第一动力电池101和第二动力电池102串联，此时主要电池主要为逆变器桥臂组221供电，进行行车。
当第二开关K2、第四开关K4闭合，第一开关K1、第三开关K3断开时，电池组的第一动力电池101和第二动力电池102处于串联模式，电池为逆变器桥臂组221和充放电切换模块222的桥臂供电。此时形成了高频电流加热模式的电路，运行高频电流加热模式。此时，在电池低于一定温度时，采用高频电流加热模式，以确保电池安全性。
当第一开关K1、第三开关K3闭合，第二开关K2、第四开关K4断开时，电池组的第一动力电池101和第二动力电池102处于并联独立输出模式，第一动力电池101为逆变器桥臂组221供电，电池组2为加热桥臂供电。此时形成了低频电流加热模式的电路，运行低频电流加热模式。此时，采用低频电流加热模式以确保电池加热速率。
在电路中，还包括了逆变器的三个桥臂组，电机三相绕组，是电动汽车原本的部件。还包括电机中性连接线，第四加热桥臂，即充放电切换模块222，电机中性连接线从电机三相绕组的汇集点，连接到加热桥臂的中间位置作为输出端。
图5是本申请实施例提供的用电设备200的示意性框图。
如图5所示，用电设备200包括控制模块40及动力电池充放电电路100；控制模块40与开关模块及调节开关组件30连接，用于控制调节开关组件30，用于响应于调节信号，使第一动力电池101和第二动力电池102串联或者并联；以及控制开关模块，用于响应于调节控制信号，调节动力模块10与储能元件21之间的充放电。
图6是本申请实施例提供的另一用电设备的示意性框图。
如图6所示，可选地，由控制模块中的BMS对电池组第一动力电池101和第二动力电池102的温度、电量进行监控，以及对继电器第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3以及第四开关K4进行控制。
由控制模块中的电机控制器MCU对逆变器桥臂组221，以及加热桥臂，即充放电切换模块222进行控制。
本申请实施例提供的用电设备，通过控制模块以及动力电池充放电电路，实现了通过控制调节开关组件30使第一动力电池101和第二动力电池102串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块10与储能元件21之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块10的充放电，灵活调整电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热，高频电流加热安全性高，低频电流加热时电池内阻高、温升速率大。
图7是本申请实施例提供的一种动力电池充放电系统的控制方法的示意性流程图。
如图7所示，本申请提供了一种动力电池充放电方法，应用于图5所示的用电设备，具体包括以下步骤：
S1：获取电池加热调节信号。
S2：根据电池加热调节信号，控制调节开关组件30，使第一动力电池101和第二动力电池102串联或并联；并根据电池加热调节信号，控制开关模块，调节动力模块10与储能元件21之间的充放电。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，通过控制调节开关组件30使第一动力电池101和第二动力电池102串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块10与储能元件21之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块10的充放电，灵活调整电池的自加热方法，例如对动力电池的高频电流加热或者低频电流加热，高频电流加热安全性高，低频电流加热时电池内阻高、温升速率大。
图8是本申请实施例提供的控制方法中的获取电池加热调节信号的流程图。
如图8所示，在一些实施例中，S1中获取电池加热调节信号具体包括：
S11：获取第一动力电池101的第一温度、第一动力电池101的第一电量、第二动力电池102的第二温度或第二动力电池102的第二电量。
S12：当第一温度或第二温度小于温度阈值时，或第一电量或第二电量大于电量阈值时，发出第一电池加热调节信号。
S13：当第一温度或第二温度大于或等于温度阈值时，或第一电量或第二电量下于或等于电量阈值时，发出第二电池加热调节信号。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，根据第一动力电池101和第二动力电池102的温度和剩余电量对应的不同场景，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
图9是本申请另一实施例提供的动力电池充放电系统的控制方法的示意性流程图。
如图9所示，优选实施例中，S2根据电池加热调节信号，控制调节开关组件，使第一动力电池和第二动力电池串联或并联；并控制开关模块，调节动力模块与储能元件之间的充放电，具体包括：
S21：根据第一电池加热调节信号，控制调节开关组件30，使第一动力电池101和第二动力电池102串联；控制开关模块，调节动力模块10与储能元件21之间的充放电；
或，S22：根据第二电池加热调节信号，控制调节开关组件30，使第一动力电池101和第二动力电池102并联；控制开关模块，调节第一动力电池101、储能元件21以及第二动力电池102之间的充放电。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，在采用高频电流加热模式时，使第一动力电池101和第二动力电池102串联；控制开关模块，调节动力模块10与储能元件21之间的充放电；在采用低频电流加热模式时，使第一动力电池101和第二动力电池102并联；控制开关模块，调节第一动力电池101、储能元件21以及第二动力电池102之间的充放电。
具体实施时，控制调节开关组件30，使第一动力电池101和第二动力电池102串联，具体包括：控制第二开关K2和第四开关K4闭合，第一开关K1和第三开关K3断开，使第一动力电池101和第二动力电池102串联。
进而，通过控制第二开关K2和第四开关K4闭合，控制第一动力电池101和第二动力电池102串联。
图10是本申请实施例提供的控制方法中调节动力模块10与储能元件21之间的充放电的示意流程图。
优选地，如图10所示，S21中控制开关模块，调节动力模块10与储能元件21之间的充放电，具体包括：
S211，在第一时段，控制动力模块10给储能元件21进行充电。
S212，在第二时段，控制储能元件21给动力模块10进行充电。
其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
具体的，在第一时段，控制桥臂组221的所有上桥臂以及第二切换电路2222导通，桥臂组221的所有下桥臂以及第一切换电路2221断开。
图11是此时对应的动力电池充放电系统的充电回路的示意图。
具体的，在第二时段，控制桥臂组221的所有下桥臂以及第一切换电路2221导通，桥臂组221的所有上桥臂以及第二切换电路2222断开；其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
图12是此时对应的动力电池充放电系统的充电回路的示意图。
如图11和12所示，当BMS检测第一动力电池101或第二动力电池102中电池的温度小于设定温度阈值T1或电量大于设定电量阈值，设定为高频电流加热模式。此时，BMS闭合开关K2、K4，完成电池组串联，并通信告知MCU。MCU进行高频电流加热模式控制。具体控制为在第一阶段闭合VD1、VD2、VD3、VD8，实现如图11中电池组向电机三相电感放电；在第二阶段闭合VD4、VD5、VD6、VD7，以实现如图12中电机三相电感向电池组充电。第一阶段与第二阶段持续切换以实现电池充电放电电流，切换时间是通过MCU设定的预设参数。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，采用高频电流加热模式时，具体通过开关模块的充放电切换模块222以及桥臂组221的不同桥臂的打开和关闭，交替变换动力模块10与储能元件21之间的充放电，实现高频下对动力模块10的自加热。在动力模块10的自加热过程中，通过第一时段和第二时段交替控制实现持续自加热进行。
进一步的，S22中控制第一动力电池101和第二动力电池102并联，具体包括：控制第一开关K1和第三开关K3闭合，第二开关K2和第四开关K4断开。
图13是本申请实施例提供的控制方法中调节第一动力电池101、储能元件21以及第二动力电池102之间的充放电的示意流程图。
优选地，如图11所示，S22中控制开关模块，调节第一动力电池101、储能元件21以及第二动力电池102之间的充放电，具体包括：
S221：控制第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电。
和/或，S222：控制第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电。
本申请实施例提供的动力电池充放电系统的控制方法，在采用低频电流加热模式时，根据第一动力电池101和第二动力电池102不同的温度或者电池电量，控制第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电；或者控制第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电。
优选地，本实施例采用交替进行S221和S222，使第一动力电池101给带电感充能，电感能量储满后放入第二动力电池102中，第一动力电池101再给电感充能，电感再释放给第二动力电池102。维持这种状态一定时间后，再将第一动力电池101与第二动力电池102反过来进行能量交换，切换时间可控。在这种方式下，切换时间越长，两组电池充电的时间更长，电流频率越低，根据锂离子电池的特性，此时电池内阻较大，因而加热效果更好。
图14是本申请实施例提供的控制方法中控制第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电的示意流程图。
如图14所示，具体的，S221中控制第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电，具体包括：
S2211：在第一时段，控制第一动力电池101向储能元件21进行充电。
具体包括：在第一时段，控制桥臂组221的所有上桥臂以及第二切换电路2222导通，桥臂组221的所有下桥臂以及第一切换电路2221断开。
图15是此时对应的动力电池充放电系统的充电回路的示意图。
S2212：在第二时段，控制第一动力电池101以及储能元件21向第二动力电池102进行充电。
具体包括在第二时段，控制桥臂组221的所有上桥臂以及第一切换电路2221导通，桥臂组221的所有下桥臂以及第二切换电路2222断开。
图16是此时对应的动力电池充放电系统的充电回路的示意图。
其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电时，通过控制开关模块的充放电切换模块222以及桥臂组221的不同桥臂的打开和关闭，使第一动力电池101向储能元件21进行充电和第一动力电池101以及储能元件21向第二动力电池102进行充电交替进行，实现持续电池自加热。
图17是本申请实施例提供的控制方法中控制第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电的示意流程图。
如图17所示，具体的，S222控制第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电，具体包括：
S2221：在第一时段，控制第二动力电池102向储能元件21进行充电。
具体的：在第一时段，控制桥臂组221的所有下桥臂以及第一切换电路2221导通，桥臂组221的所有上桥臂以及第二切换电路2222断开。
图18是此时对应的动力电池充放电系统的充电回路的示意图。
S2222：在第二时段，控制第二动力电池102以及储能元件21向第一动力电池101进行充电。
具体的，在第二时段，控制桥臂组221的所有上桥臂以及第一切换电路2221导通，桥臂组221的所有下桥臂以及第二切换电路2222断开。
图19是此时对应的动力电池充放电系统的充电回路的示意图。
其中，持续交替进行第一时段的控制和第二时段的控制。
如图15、图16以及图18和图19所示，当BMS检测第一动力电池101或第二动力电池102中电池的温度大于设定温度阈值T或电池电量小于设定电量阈值，停止高频电流加热模式，告知MCU停止高频电流加热模式，设定为低频电流加热模式，BMS闭合开关K1、K3，完成电池组并联，并通信告知MCU。
交替进行控制第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电，以及控制第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电。
控制第一动力电池101向储能元件21以及第二动力电池102进行充电时，具体控制模式为在第一阶段闭合VD1、VD2、VD3、VD8，实现电池1向电机三相电感放电；在第二阶段闭合VD1、VD2、VD3、VD7，以实现电池1、电机三相电感向电池2充电，第一阶段与第二阶段持续切换，以实现电池1到电机三相绕组再到电池2的连续能量转移。
控制第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电时，第一阶段闭合VD4、VD5、VD6、VD7，实现电池2向电机三相电感放电；在第二阶段闭合VD1、VD2、VD3、VD7，以实现电机三相电感向电池1充电。第三阶段与第四阶段持续切换，以实现电池2到电机三相绕组再到电池1的连续能量转移，切换时间是通过MCU设定的预设参数。
本申请实施例提供的动力电池充放电方法，第二动力电池102向储能元件21以及第一动力电池101进行充电时，通过控制开关模块的充放电切换模块222以及桥臂组221的不同桥臂的打开和关闭，使第二动力电池102向储能元件21进行充电和第二动力电池102以及储能元件21向第一动力电池101进行充电交替进行，实现持续电池自加热。
图20中示出了根据本申请实施例的动力模块电压调节设备400的结构示意图。
如图15所示，动力模块电压调节设备400，包括：存储器402：用于存储可执行指令；以及处理器401:用于与存储器402连接以执行可执行指令从而完成运动矢量预测方法。
本领域技术人员可以理解，示意图15仅仅是动力模块电压调节设备400的示例，并不构成对动力模块电压调节设备400的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如动力模块电压调节设备400还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器401(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器401也可以是任何常规的处理器等，处理器401是动力模块电压调节设备400的控制中心，利用各种接口和线路连接整个动力模块电压调节设备400的各个部分。
存储器402可用于存储计算机可读指令，处理器401通过运行或执行存储在存储器402内的计算机可读指令或模块，以及调用存储在存储器402内的数据，实现动力模块电压调节设备400的各种功能。存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据动力模块电压调节设备400使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或其他非易失性/易失性存储器件。
动力模块电压调节设备400集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成，的计算机可读指令可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机可读指令在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。
本申请实施例提供的动力模块10电压调节设备，通过控制调节开关组件30使第一动力电池101和第二动力电池102串联或者并联；同时控制开关模块调节动力模块10与储能元件21之间的充放电，进而实现在不同场景下灵活调整动力模块10的充放电，灵活调整电池的自加热方法，当电池温度或者电池电量小于设定温度时，采用高频电流加热模式；当电池温度或者电池电量大于设定温度时，采用低频电流加热模式。
最后，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；计算机程序被处理器执行以实现动力电池充放电方法。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种动力电池充放电电路，其特征在于，包括动力模块、加热模块和调节开关组件；
所述加热模块包括储能元件以及开关模块；
所述动力模块至少包括第一动力电池和第二动力电池；
所述调节开关组件包括多个开关，所述调节开关组件连接所述动力模块以及加热模块；
所述调节开关组件，用于响应于调节信号，使所述第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；其中，所述调节信号包括第一电池加热调节信号和第二电池加热调节信号；所述调节开关组件响应于所述第一电池加热调节信号，使所述第一动力电池和第二动力电池串联；或者，响应于所述第二电池加热调节信号，使所述第一动力电池和第二动力电池并联；
所述开关模块，用于响应于调节控制信号，控制所述动力模块与所述储能元件之间的充放电；其中，所述开关模块响应于所述第一电池加热调节信号的情况下，控制串联的所述第一动力电池和所述第二动力电池共同与所述储能元件之间进行充放电；或者，开关模块响应于所述第二电池加热调节信号的情况下，控制并联的所述第一动力电池和所述第二动力电池分别与所述储能元件进行充放电。
2.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，所述调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；
所述第一开关设置于所述第二动力电池的正极侧与所述加热模块的第一端之间；
所述第二开关设置于所述第一动力电池的正极侧与所述加热模块的第一端之间；
所述第三开关设置于所述第一动力电池的负极侧与所述加热模块的第二端之间；
所述第四开关设置于所述第一动力电池的负极侧与所述第二动力电池正极侧之间；
所述第二动力电池正极侧还连接所述加热模块的第二端。
3.根据权利要求2所述的充放电电路，其特征在于，所述开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，所述充放电切换模块以及桥臂组并联连接；
所述第一开关的一端连接所述第二动力电池的正极侧，所述第一开关的另一端连接所述充放电切换模块的第一端；
所述第二开关的一端、所述第一动力电池的正极侧以及所述桥臂组的第一端共线连接，所述第二开关的另一端连接所述充放电切换模块的第一端；
所述第三开关的一端连接所述第一动力电池的负极侧，所述第三开关的另一端连接所述充放电切换模块的第二端、所述桥臂组的第二端以及所述第二动力电池的负极侧；
所述第四开关的一端连接所述第一动力电池负极侧，所述第四开关的另一端连接第二动力电池正极侧。
4.根据权利要求1所述的充放电电路，其特征在于，所述开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，所述充放电切换模块以及桥臂组并联连接；所述储能元件的第一端连接所述桥臂组，所述储能元件的第二端连接所述充放电切换模块。
5.根据权利要求4所述的充放电电路，其特征在于，所述储能元件包括M相电机；所述桥臂组包括M相桥臂，M为正整数；所述M相电机的M相绕组分别与所述M相桥臂中每相桥臂的上下桥臂连接点一一对应连接；
所述充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路，所述第一切换电路和第二切换电路串联连接；所述第一切换电路和第二切换电路的连接点与所述M相电机的中性点连接。
6.根据权利要求5中所述的充放电电路，其特征在于，所述第一切换电路和所述第二切换电路均包括三极管和续流二极管，所述三极管和续流二极管并联连接。
7.根据权利要求5中所述的充放电电路，其特征在于，所述第一切换电路和所述第二切换电路均包括三极管或继电器开关。
8.根据权利要求4所述的充放电电路，其特征在于，所述充放电切换模块两端并联有第一稳压电容。
9.根据权利要求4所述的充放电电路，其特征在于，所述桥臂组两端并联有第二稳压电容。
10.根据权利要求4所述的充放电电路，其特征在于，所述电机为三相电机，流经所述电机的全部绕组的电流的大小相等且相位相同。
11.一种用电设备，其特征在于，包括控制模块及如权利要求1-10任一项所述的动力电池充放电电路；
控制模块与所述开关模块及所述调节开关组件连接，用于控制所述调节开关组件，用于响应于调节信号，使所述第一动力电池和第二动力电池串联或者并联；以及控制所述开关模块，用于响应于调节控制信号，调节所述动力模块与所述储能元件之间的充放电；
其中，所述调节信号包括第一电池加热调节信号和第二电池加热调节信号；所述控制模块控制所述调节开关组件，响应于所述第一电池加热调节信号，使所述第一动力电池和第二动力电池串联；或者，响应于所述第二电池加热调节信号，使所述第一动力电池和第二动力电池并联；以及，
控制所述开关模块，响应于所述第一电池加热调节信号的情况下，调节串联的所述第一动力电池和所述第二动力电池共同与所述储能元件之间进行充放电；或者，控制所述开关模块，响应于所述第二电池加热调节信号的情况下，调节并联的所述第一动力电池和所述第二动力电池分别与所述储能元件进行充放电。
12.一种动力电池充放电方法，其特征在于，应用于权利要求11所述的用电设备，包括：
获取电池加热调节信号；所述调节信号包括第一电池加热调节信号和第二电池加热调节信号；
根据所述电池加热调节信号，控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池串联或并联；控制所述开关模块，调节所述动力模块与所述储能元件之间的充放电；包括：
根据所述第一电池加热调节信号，控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池串联；以及，控制所述开关模块，调节串联的所述第一动力电池和所述第二动力电池共同与所述储能元件之间进行充放电；或者，
根据所述第二电池加热调节信号，控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池并联；以及，控制所述开关模块，调节并联的所述第一动力电池和所述第二动力电池分别与所述储能元件进行充放电。
13.根据权利要求12所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述获取电池加热调节信号，具体包括：
获取所述第一动力电池的第一温度、第一动力电池的第一电量、所述第二动力电池的第二温度或所述第二动力电池的第二电量；
当所述第一温度或第二温度小于温度阈值时，或所述第一电量或第二电量大于电量阈值时，发出第一电池加热调节信号；
当所述第一温度或第二温度大于或等于温度阈值时，或所述第一电量或第二电量小于或等于电量阈值时，发出第二电池加热调节信号。
14.根据权利要求12或13所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述电池加热调节信号包括第一电池加热调节信号以及第二电池加热调节信号；所述根据所述电池加热调节信号，控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池串联或并联；控制所述开关模块，调节所述动力模块与所述储能元件之间的充放电，具体包括：
根据第一电池加热调节信号，控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池串联；控制所述开关模块，调节所述动力模块与所述储能元件之间的充放电；或，
根据第二电池加热调节信号，控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池并联；控制所述开关模块，调节所述第一动力电池、所述储能元件以及所述第二动力电池之间的充放电。
15.根据权利要求14所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述控制所述开关模块，调节所述动力模块与所述储能元件之间的充放电，具体包括；
在第一时段，控制所述动力模块给所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述储能元件给所述动力模块进行充电；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
16.根据权利要求14所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；所述控制所述调节开关组件，使所述第一动力电池和第二动力电池串联，具体包括：
控制所述第二开关和所述第四开关闭合，所述第一开关和所述第三开关断开，使所述第一动力电池和第二动力电池串联。
17.根据权利要求14所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，所述充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路；
所述控制所述开关模块，调节所述动力模块与所述储能元件之间的充放电，具体包括：
在第一时段，控制所述桥臂组的所有上桥臂以及第二切换电路导通，所述桥臂组的所有下桥臂以及第一切换电路断开；
在第二时段，控制所述桥臂组的所有下桥臂以及第一切换电路导通，所述桥臂组的所有上桥臂以及第二切换电路断开；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
18.根据权利要求14所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述控制所述开关模块，调节所述第一动力电池、所述储能元件以及所述第二动力电池之间的充放电，具体包括：
控制所述第一动力电池向所述储能元件以及所述第二动力电池进行充电；和/或，
控制所述第二动力电池向所述储能元件以及所述第一动力电池进行充电。
19.根据权利要求18所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述控制所述第一动力电池向所述储能元件以及所述第二动力电池进行充电，具体包括：
在第一时段，控制所述第一动力电池向所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述第一动力电池以及所述储能元件向所述第二动力电池进行充电；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
20.根据权利要求18或19所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，所述充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路；
控制所述第一动力电池向所述储能元件以及所述第二动力电池进行充电，具体包括：
在第一时段，控制所述桥臂组的所有上桥臂以及所述第二切换电路导通，所述桥臂组的所有下桥臂以及所述第一切换电路断开；
在第二时段，控制所述桥臂组的所有上桥臂以及所述第一切换电路导通，所述桥臂组的所有下桥臂以及所述第二切换电路断开；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
21.根据权利要求18所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述控制所述第二动力电池向所述储能元件以及所述第一动力电池进行充电，具体包括：
在第一时段，控制所述第二动力电池向所述储能元件进行充电；
在第二时段，控制所述第二动力电池以及所述储能元件向所述第一动力电池进行充电；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
22.根据权利要求18或21所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述开关模块包括充放电切换模块以及桥臂组，所述充放电切换模块包括第一切换电路和第二切换电路；
控制所述第二动力电池向所述储能元件以及所述第一动力电池进行充电，具体包括：
在第一时段，控制所述桥臂组的所有下桥臂以及所述第一切换电路导通，所述桥臂组的所有上桥臂以及所述第二切换电路断开；
在第二时段，控制所述桥臂组的所有上桥臂以及所述第一切换电路导通，所述桥臂组的所有下桥臂以及所述第二切换电路断开；
其中，持续交替进行所述第一时段的控制和所述第二时段的控制。
23.根据权利要求14所述的动力电池充放电方法，其特征在于，所述调节开关组件包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关；所述控制所述第一动力电池和第二动力电池并联，具体包括：
控制所述第一开关和所述第三开关闭合，所述第二开关和所述第四开关断开。
24.一种动力电池充放电设备，其特征在于，包括：
存储器：用于存储可执行指令；以及
处理器：用于与存储器连接以执行可执行指令从而完成如权利要求12-23任一项所述的动力电池充放电方法。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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