CN116061765B - 电池加热系统和电动卡车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池加热系统和电动卡车。电池加热系统包括:第一和第二电池单元，第一和第二电机，第一和第二电机控制器，用于将第一和第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给第一和第二电机，第一开关设备，用于通断第一电池单元与第二电池单元的并联连接，第二开关设备，用于通断第一电机的绕组与第二电机的绕组之间的连接，在第一开关设备断开并且第二开关设备接通的情况下，第一电机控制器和第二电机控制器被控制为，使得第一电池单元和第二电池单元、第一电机控制器和第二电机控制器以及第一电机和第二电机的绕组构成第一升压斩波电路，使得第一电池单元向第二电池单元充电。本发明还涉及具有这种电池加热系统的电动卡车。

Description

电池加热系统和电动卡车

技术领域

本发明涉及电池加热系统和电动卡车。

背景技术

电动车辆通过动力电池来提供驱动车辆行驶的能量。在环境温度较低的情况下，低温状态的动力电池的性能会下降，例如动力电池的充电时间延长、充放电量减少、电池容量变小、掉电速度变快。这些影响进而使电动车辆的续驶里程减少。为了避免这种影响，在温度较低时需要对动力电池进行加热。在传统的动力电池加热方式中，通常利用加热膜贴在电池侧壁或底部进行加热，或者利用冷却液进行动力电池加热。这种传统的加热方式不仅需要安装附加的部件而且加热速率相对较低。此外，还存在动力电池脉冲加热技术。在该技术中，通过给动力电池施加高频脉冲电流，由动力电池的内阻来产生热量。这种加热方式需要很高的开关频率，因此对开关设备的性能有很高的要求，并且需要大的电感，从而对作为电感起作用的电机有特别的要求。此外，这种加热方式可能引起同步电机中转子的退磁。

在电动车辆、尤其是电动卡车中可能存在多个动力电池支路和多个驱动电机。因此，可以针对这种情况开发一种新型的电池加热系统，该电池加热系统除了电池支路和驱动电机之外仅需要很少的附加部件，并且可以更高效地对电池进行加热。

发明内容

本发明提出了一种电池加热系统和一种电动卡车。该电池加热系统和电动卡车基于动力系统本身形成，因此相对于现有技术仅对本身的动力系统进行较小的改动，并且还具有更高的热效率和热速率。

本发明提出了一种电池加热系统，该电池加热系统包括:第一电池单元，第二电池单元，第一电机，第二电机，第一电机控制器，用于将所述第一电池单元和所述第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第一电机，第二电机控制器，用于将所述第一电池单元和所述第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第二电机，第一开关设备，用于通断所述第一电池单元与所述第二电池单元的并联连接，第二开关设备，用于通断所述第一电机的绕组与所述第二电机的绕组之间的连接，在所述电池加热系统中，在所述第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通的情况下，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器被控制为，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元、所述第一电机控制器和所述第二电机控制器以及所述第一电机和所述第二电机的绕组构成第一升压斩波电路，使得所述第一电池单元向所述第二电池单元充电。

在本发明的范畴中，升压斩波电路应理解为boost电路。因此本发明利用boost电路的原理利用两个电池单元相互充电而实现了电池单元的加热。根据本发明的实施例的电池加热系统基于电动车辆、例如电动卡车中的动力系统被构建。通过设置附加的第一和第二开关设备，电动车辆中的两个动力系统，即两套电池单元、电机和电机控制器可以被构造为升压斩波电路。这种基于升压斩波电路的对电池进行加热的方式仅对动力系统进行较小的改动。相对于现有技术中的脉冲电池加热方案，根据本发明的电池加热系统具有更高的充电电压，因此可以更高效地对电池进行加热。此外，在现有技术的脉冲电池加热方案中，电池单元以很高的频率，例如几千赫兹进行充电和放电，而在根据本发明的电池加热系统中，两个电池单元相互仅以很低的频率，例如几十至几百赫兹进行充电和放电。由于在充放电频率较低的情况下，电池具有相对较高的内阻，因此根据本发明的电池加热系统可以更高效地使电池自发热。此外，在现有技术的脉冲电池加热方案中，需要较大的电感，以便能够更高效地利用电感对电池进行充电。但是，在根据本发明的电池加热系统中，电感的大小并不影响升压斩波电路的功能，无论选择什么样的电感，根据本发明的电池加热系统都可以以升高的电压对电池进行充电并加热电池。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器分别被设计为桥式全控变换器，所述桥式全控变换器包括至少两个桥臂，每个桥臂包括至少两个开关元件，所述开关元件具有反并联连接的二极管，并且，所述第一电池单元的负极与所述第二电池单元的负极连接，所述第一电机控制器的阳极与所述第一电池单元的正极连接，所述第二电机控制器的阳极与所述第二电池单元的正极连接，所述第一电机控制器和第二电机控制器的阴极与所述负极连接。

为了高效地将电池单元提供的直流电转变为交流电，利用能够控制其通断的电力电子开关来构造电机控制器，并且将其构造为桥式全控变换器。桥式全控变换器可以用于驱动各种电机，例如单相电机、三相电机，尤其是同步电机、异步电机和无刷直流电机等。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，所述第一电机和所述第二电机分别被构造为三相电机，并且所述第一电机控制器和所述第二电机控制器分别被构造为三相桥式全控变换器。

在该实施例中，通过第二开关设备将被构造为三相电机的第一电机和第二电机各自的定子绕组的中性线连接在一起。在电动车辆中，作为电机通常使用同步电机，例如永磁同步电机和异步电机。相应地，针对三相电机将第一和第二电机控制器分别构造为三相桥式电路。通过这种实施例，实现本发明的电池加热系统的设备可以是常用设备或标准设备，由此不需要单独设计额外的器件，而仅通过现有设备就能简单改造出本发明的电池加热系统。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，所述第一电机控制器中的共阳极的开关元件中的至少一个保持接通，并且所述第二电机控制器中共阴极的开关元件中的至少一个以预定的占空比接通和断开。

在第一电机控制器中的共阳极的开关元件中的一个保持接通情况下，在第一电机中只有一个绕组作为电感起作用。在两个开关元件接通的情况下，在第一电机中有两个绕组并联地起作用。因此，在第一电机控制器中，可以通过选择共阳极的开关元件中保持接通的开关元件的数量来改变升压斩波电路中电感的大小。从而可以根据升压斩波电路的导通时间以及占空比来选择合适的电感的大小。

类似地，通过选择共阴极的开关元件中进行接通和断开的开关元件的数量也可以改变升压斩波电路中电感的大小。从而也可以根据导通时间和占空比来选择合适的电感的大小。因此，根据本发明的技术方案可以非常灵活地选择合适的电感。这相较于现有技术而言，能够适应更多的使用场景或者说工况。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，所述第一电机控制器中的共阳极的开关元件中的至少一个保持接通，并且所述第二电机控制器中共阴极的开关元件中的至少两个以预定的占空比交错接通和断开。

在该实施例中，第二电机控制器中共阴极的开关元件中的至少两个以预定的占空比交错接通和断开，由此构建了多重交错并联的升压斩波电路，其减小了第二电池单元的充电电流和充电电压的纹波幅度，从而降低了对电感的要求。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，在所述第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通的情况下，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器被控制为，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元、所述第一电机控制器和所述第二电机控制器以及所述第一电机和所述第二电机的绕组构成第二的升压斩波电路，使得所述第二电池单元向所述第一电池单元充电，在所述电池加热系统中，所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路交替运行，使得所述第二电池单元和所述第一电池单元被交替充电。

为了能够使电动车辆的电池包被均匀地加热，优选交替地对电池包中的第一电池单元和第二电池单元进行加热，从而使得在它们之间仅有很小的温差。在对第一电池单元充电后为第二电池单元充电，两个电池单元都充电一次即为一个充电周期。充电周期例如可以在20毫秒至100毫秒的范围内优选在40至80毫秒的范围内，更优选为50毫秒。由此充放电频率可以保持得很低。由于在充放电频率较低的情况下，电池具有相对较高的内阻，因此根据本发明的电池加热系统可以更高效地使电池自发热。而且相较于现有技术中的脉冲加入方式，本发明中的绕组可以更低频率地运行，由此还避免了现有技术中绕组高频充放电时的噪音问题。在该实施例中还优选的是，第一电池单元和第二电池单元包含相同数量的电池支路，其中每个电池支路中相同数量的电池串联。由此第一电池单元和第二电池单元具有理论上相同的电压和内阻，在此“理论上相同”的含义在于，电池由于个体差异而导致在公差容许范围内的电压差和电阻差。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，在所述第一电池单元或第二电池单元的温度低于预定的第一温度阈值的情况下，所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路交替运行，并且在所述第一电池单元或第二电池单元的温度高于预定的第二温度阈值的情况下，所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路停止运行。

通过设置第一温度阈值，可以确保电池包或第一和第二电池单元仅在需要的情况下，例如温度非常低的情况下才进行电池加热。此外，通过设置第二温度阈值，可以确保电池包或第一和第二电池单元在被加热到理想使用温度后，终止加热，从而能够快速启动车辆，也能对电池和车辆进行过热保护。

根据本发明的实施例，在该电池加热系统中，在所述第一电池单元和所述第二电池单元被充电后，所述第一电池单元和所述第二电池单元互相补偿以实现电压平衡。

在第一电池单元和第二电池单元互相充电后，它们之间可能会存在电压差。为了确保第一和第二电池单元随后作为一个整体进行供电，需要在将它们连接为一个整体之前，对其进行电压平衡，即具有较高电压的电池单元对具有较低电压的电池单元进行充电，最终使两个电池单元的电压相等或近似相等。由此能够实现的是，整个电池包快速地就位，并可以快速进入提供动力的状态。

根据本发明的实施例，所述第一开关设备和所述第二开关设备分别被构造为继电器或电力电子开关。继电器或电力电子开关都是相对廉价的器件，因此本发明的电池加热系统能够在现有车型的基础上低成本地改装而成。

本发明还提出了一种电动卡车，其包括上面所描述的电池加热系统。按照本发明的电池加热系统的优点在电动卡车上尤其明显。

根据本发明的实施例的电池加热系统尤其能够有利地基于电动车辆、例如电动卡车中的动力系统被构建。通过设置附加的第一和第二开关设备，电动车辆中的两个动力系统，即两套电池单元、电机和电机控制器可以被构造为升压斩波电路。这种基于升压斩波电路的对电池进行加热的方式相对于现有技术省去了附加的加热元件，而且提高了加热效率。

相对于现有技术中的脉冲电池加热方案，根据本发明的电池加热系统具有更高的充电电压，因此可以更高效地对电池进行加热。此外，在现有技术的脉冲电池加热方案中，电池单元以很高的频率，例如几千赫兹进行充电和放电，而在根据本发明的电池加热系统中，两个电池单元相互仅以很低的频率，例如几十赫兹进行充电和放电。由于在充放电频率较低的情况下，电池具有相对较高的内阻，因此根据本发明的电池加热系统可以更高效地使电池自发热。同时，根据本发明的电池加热系统还解决了现有技术中的脉冲加热时电机的噪音问题。此外，在现有技术的脉冲电池加热方案中，需要较大的电感，以便能够更高效地利用电感对电池进行充电。但是，在根据本发明的电池加热系统中，电感的大小并不影响升压斩波电路的功能，无论选择什么样的电感，根据本发明的电池加热系统都可以以升高的电压对电池进行充电并加热电池。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例性实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的电池加热系统的方框图，

图2示出了根据本发明实施例的基于三相桥式电路的电池加热系统的电路图，

图3示出了根据本发明实施例的基于三相桥式电路的电池加热系统的第一状态图，

图4示出了根据本发明实施例的基于三相桥式电路的电池加热系统的第二状态图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参考附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。

在本说明书和附图中，基本上相同或相似的方法步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，并且对这些方法步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。在本发明的实施例中，除非另有明确说明，“连接”并不意味着必须“直接连接”或“直接接触”，而仅需要电学上连通即可。

图1示出了根据本发明实施例的电池加热系统100的方框图。电池加热系统100例如可以是应用在电动车辆、例如电动乘用车、电动客车、电动卡车上的电池加热系统。电池加热系统100包括第一电池单元110，第二电池单元140，第一电机130和第二电机160，第一电机控制器120和第二电机控制器150。在电动车辆正常行驶时，第一电机控制器120用于将所述第一电池单元110和第二电池单元140提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第一电机130，第二电机控制器150用于将所述第一电池单元110和第二电池单元140提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第二电机160。此外，电池加热系统100还包括第一开关设备170和第二开关设备180。第一开关设备170用于将所述第一电池单元110与所述第二电池单元140并联连接，也就是说在第一开关设备170断开的时候，所述第一电池单元110与所述第二电池单元140并联连接。第二开关设备180用于通断所述第一电机130的绕组与所述第二电机160的绕组之间的连接。根据本发明的实施例，所述第一开关设备170和所述第二开关设备180可以分别被构造为继电器或电力电子开关。

在电动车辆的正常行驶中，第一开关设备170保持接通。第一电池单元110和第二电池单元140并联连接并且因此共同地向第一电机控制器120和第二电机控制器150提供直流电。此外，第二开关设备180保持断开。第一电机控制器120将直流电逆变为交流电，并将其馈送给第一电机130。第二电机控制器150将直流电逆变为交流电，并将其馈送给第二电机160。第一电机130和第二电机160的定子利用交流电产生旋转的磁场使得转子旋转。

若需要对第一和第二电池单元加热，则电池加热系统100进入电池加热模式。在电池加热模式中，所述第一开关设备170断开并且所述第二开关设备180接通，第一电机控制器120和第二电机控制器150被控制为，使得所述第一电池单元110和第二电池单元140、所述第一电机控制器120和第二电机控制器150以及所述第一电机130和第二电机160的绕组构成第一升压斩波电路，使得所述第一电池单元110向所述第二电池单元140充电。

根据本发明的实施例，所述第一电机控制器120和所述第二电机控制器150分别被设计为桥式全控变换器，所述桥式全控变换器包括至少两个桥臂，每个桥臂包括至少两个开关元件，所述开关元件具有反并联连接的二极管。所述第一电池单元110的负极与所述第二电池单元140的负极连接，所述第一电机控制器120的阳极与所述第一电池单元110的正极连接，所述第二电机控制器150的阳极与所述第二电池单元140的正极连接，所述第一电机控制器120和第二电机控制器150的阴极与所述负极连接。

从第一电池单元110的正极出发，在第一开关设备170断开的情况下，第一电池单元110的正极连接到第一电机控制器120的阳极。在加热模式中，第一电机控制器120的共阳极的开关元件始终保持接通，并且共阴极的开关元件保持断开。因此，第一电池单元110的正极直接连接到第一电机130的绕组。由于第二开关设备180保持接通，因此第一电机130的绕组与第二电机160的绕组连接，它们共同形成第一升压斩波电路中的电感L。第二电机160的绕组连接到第二电机控制器150。第二电机控制器150的共阳极的开关元件在加热模式中保持断开，但是电感通过共阳极的开关元件中的二极管D连接到第二电池单元140的正极。另一方面，第二电机控制器150的共阴极的开关元件以预定的占空比进行接通和断开，从而形成第一升压斩波电路中的开关S。第二电机控制器150的阴极与第二电池单元140的负极连接，并且也与第一电池单元110的负极连接。

在第一升压斩波电路中，当开关S接通时，开关S将第二电池单元140短路，第一电池单元110在接通时间内直接给电感L充电。当开关S断开时，电感L中存储的能量会在断开时间内通过二极管D释放并且因此向第二电池单元140施加电压，并且第一电池单元110也会通过二极管D给第二电池单元140施加电压。

接通时间和断开时间为开关周期。接通时间除以开关周期即为占空比。由于占空比大于0小于1，所以施加在第二电池单元140上的电压大于第一电池单元110提供的电压，并且因此第一升压斩波电路可以以升高的电压为第二电池单元140充电。开关S以预定的占空比不断进行接通和断开，第二电池单元140可以被持续充电，并且由于其内阻可以实现自发热。

以同样地方式，还可以构建第二升压斩波电路，用于由第二电池单元140向第一电池单元110充电。

图2示出了根据本发明实施例的基于三相桥式电路的电池加热系统200的电路图。在电池加热系统200中，所述第一电机130和所述第二电机160分别可以被构造为三相电机。三相电机例如可以是同步电机、异步电机或无刷直流电机等。在第一电机和第二电机被构造为三相电机的情况下，第一电机和第二电机的定子绕组的中性线连接在一起。所述第一电机控制器120和所述第二电机控制器150分别可以被构造为三相桥式电路。如图2所示，第一电机控制器120和所述第二电机控制器150分别具有三个桥臂，每个桥臂上分别布置有两个开关元件，桥臂的中点，即两个开关元件之间与第一电机130或第二电机160中的其中一个绕组连接。如图2中所示，在第一电机控制器120中，三个桥臂中位于上方的第一开关元件121、第三开关元件123、第五开关元件125相互连接形成第一电机控制器120的阳极；三个桥臂中位于下方的第二开关元件122、第四开关元件124、第六开关元件126相互连接形成第一电机控制器120的阴极。在第二电机控制器150中，三个桥臂中位于上方的第七开关元件151、第九开关元件153、第十一开关元件155相互连接形成第二电机控制器150的阳极；三个桥臂中位于下方的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156相互连接形成第二电机控制器150的阴极。

如前面根据图1的描述，电池加热系统200在加热模式下，以升压斩波电路运行。例如在由第一电池单元110为第二电池单元140充电的情况下，第一电机控制器120中的共阳极的第一开关元件121、第三开关元件123、第五开关元件125可以同时保持接通，并且共阴极的第二开关元件122、第四开关元件124、第六开关元件126可以同时保持断开。因此，第一电池单元110经由第一电机控制器120与第一电机130的绕组连接，并且通过接通的第二开关设备180还与第二电机160的绕组连接。在第一电机控制器120中的共阳极的第一开关元件121、第三开关元件123、第五开关元件125同时保持接通的情况下，第一电机130的三个绕组并联连接。此外，根据本发明的实施例，还可以使共阳极的第一开关元件121、第三开关元件123、第五开关元件125中至少一个开关元件接通，例如，在只有第一开关元件121接通的情况下，在第一电机130中只有一个绕组作为电感起作用。在第一开关元件121和第三开关元件123接通的情况下，在第一电机130中有两个绕组并联地起作用。因此，在第一电机控制器120中，可以通过选择共阳极的第一开关元件121、第三开关元件123、第五开关元件125中保持接通的开关元件的数量来改变升压斩波电路中电感L的大小。从而可以根据升压斩波电路的导通时间以及占空比来选择合适的电感L的大小。

图3示出了根据本发明实施例的基于三相桥式电路的电池加热系统的第一状态图。在图3中，第二电机控制器150中的共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156相当于图1中所示的开关S。在第一状态中，第二电机控制器150中的共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156同时接通。因此，电流流经电感L后到达第一电池单元110和第二电池单元140的负极，因此第一电池单元110仅对电感L进行充电。图4示出了根据本发明实施例的基于三相桥式电路的电池加热系统的第二状态图。在第二状态中，第二电机控制器150中的共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156同时断开。因此，电感L中存储的能量会通过第二电机控制器150中的共阳极的第七开关元件151、第九开关元件153、第十一开关元件155中的二极管释放并且因此向第二电池单元140施加电压，同时第一电池单元110也会给第二电池单元140施加电压，并且因此电池加热系统200可以以较大的电压为第二电池单元140充电。第二电机控制器150中的共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156作为图1中所示的开关S以预定的占空比不断进行接通和断开，第二电池单元140因此可以被持续充电，并且由于其内阻可以实现自发热。

根据本发明的实施例，例如所述第二电机控制器150中共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156中的至少一个可以以预定的占空比接通和断开。例如，只有第八开关元件152以预定的占空比接通和断开，另外的第十开关元件154、第十二开关元件156保持断开。在这种情况下，在第八开关元件152接通时，只有与第八开关元件152连接的第二电机160中的绕组作为电感被充电。以类似的方式，可以只有第十开关元件154或第十二开关元件156以预定的占空比接通和断开，另外两个开关元件保持断开；或者第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156中的两个以预定的占空比接通和断开，另外一个开关元件保持断开。因此，在第二电机控制器150中，可以通过选择共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156中以预定的占空比接通和断开的开关元件的数量来改变升压斩波电路中电感L的大小。从而可以根据导通时间和占空比来选择合适的电感L的大小。

根据本发明的实施例，所述第二电机控制器150中共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154、第十二开关元件156中的至少两个以预定的占空比交错接通和断开。例如，共阴极的第八开关元件152和第十开关元件154可以以预定的占空比交错接通断开，即在预定的占空比为1/2的情况下，在第八开关元件152接通时，第十开关元件154断开，并且在第八开关元件152断开时，第十开关元件154接通。替换地，例如，共阴极的第八开关元件152、第十开关元件154和第十二开关元件156可以以预定的占空比交错接通断开，即在预定的占空比为1/3的情况下，在第八开关元件152接通时，第十开关元件154和第十二开关元件156断开，在第十开关元件154接通时，第八开关元件152和第十二开关元件156断开，在第十二开关元件156接通时，第八开关元件152和第十开关元件154断开。通过开关元件中的至少两个以预定的占空比交错接通和断开，构建了多重交错并联的升压斩波电路，其减小了第二电池单元140的充电电流和充电电压的纹波幅度，从而降低了对电感L的要求。

根据本发明的实施例，在所述第一电池单元或第二电池单元的温度低于预定的第一温度阈值的情况下，所述第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通，并且所述第一电机控制器和所述第二电机控制器被控制为，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元、所述第一电机控制器和所述第二电机控制器以及所述第一电机和所述第二电机的绕组构成升压斩波电路，使得所述第一电池单元向所述第二电池单元充电，并且在所述第一电池单元或第二电池单元的温度高于预定的第二温度阈值的情况下，所述第一开关设备接通并且所述第二开关设备断开。第一温度阈值例如可以是非常低的温度，诸如0摄氏度、零下10摄氏度或更低的温度。在确定第一电池单元或第二电池单元的温度低于预定的第一温度阈值的情况下，电池加热系统可以启动对第一和第二电池单元的加热。在电池单元的温度升高并且超过第二温度阈值时，电池加热系统可以停止对第一和第二电池单元的加热。

根据本发明的实施例，在所述第二电池单元被充电后，所述第一电池单元和所述第二电池单元互相补偿以实现电压平衡。在所述第二电池单元被充电后，第一电池单元和第二电池单元之间会出现电压差。这不利于第一电池单元和第二电池单元后续共同为电机提供电能。因此，例如可以通过现有的电路，即在第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通情况下形成的电路使第二电池单元对第一电池单元进行电压补偿，从而实现两者的电压平衡。

本发明还提出了一种电动卡车，其包括两组或多组动力系统，例如该电动卡车包括第一动力系统：第一电池单元，第一电机和第一电机控制器，用于将所述第一电池单元和所述第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第一电机，和第二动力系统：第二电池单元，第二电机和第二电机控制器，用于将所述第一电池单元和所述第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第二电机。第一动力系统和第二动力系统能够支持电动卡车的正常行驶。此外，该电动卡车还包括：第一开关设备，用于通断所述第一电池单元与所述第二电池单元的并联连接，以及第二开关设备，用于通断所述第一电机的绕组与所述第二电机的绕组之间的连接。在需要加热第一电池单元或第二电池单元的情况下，所述第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通，并且所述第一电机控制器和所述第二电机控制器被控制为，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元、所述第一电机控制器和所述第二电机控制器以及所述第一电机和所述第二电机的绕组构成升压斩波电路，使得所述第一电池单元向所述第二电池单元充电。电动卡车通常在行驶之前检测电池单元的温度，当电池单元的温度低于第一阈值时通过本发明的技术方案对电池单元进行加热。

根据本发明的实施例的电动卡车通过设置附加的第一和第二开关设备将两组动力系统构造为升压斩波电路。这种基于升压斩波电路的对电池进行加热的方式相对于现有技术省去了附加的加热元件。相对于现有技术中的脉冲电池加热方案，根据本发明的电池加热系统具有更高的充电电压，因此可以更高效地对电池进行加热。此外，在现有技术的脉冲电池加热方案中，电池单元以很高的频率，例如几千赫兹进行充电和放电，而在根据本发明的电池加热系统中，两个电池单元相互仅以很低的频率，例如几十赫兹进行充电和放电。由于在充放电频率较低的情况下，电池具有相对较高的内阻，因此根据本发明的电池加热系统可以更高效地使电池自发热。此外，在现有技术的脉冲电池加热方案中，需要较大的电感，以便能够更高效地利用电感对电池进行充电。但是，在根据本发明的电池加热系统中，电感的大小并不影响升压斩波电路的功能，无论选择什么样的电感，根据本发明的电池加热系统都可以以升高的电压对电池进行充电并加热电池。

本发明中涉及的电路、单元、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、单元、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。本发明中涉及的电路、单元、器件、装置可以采用任何合适的方式实现，也可以采用通用处理器结合程序的方式实现。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本发明的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本发明所要保护的权利范围。

Claims (10)

1.一种电池加热系统，其特征在于，所述电池加热系统包括:

第一电池单元，

第二电池单元，

第一电机，

第二电机，

第一电机控制器，用于将所述第一电池单元和所述第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第一电机，

第二电机控制器，用于将所述第一电池单元和所述第二电池单元提供的直流电变换为交流电，并将其馈送给所述第二电机，

第一开关设备，用于通断所述第一电池单元与所述第二电池单元的并联连接，

第二开关设备，用于通断所述第一电机的绕组与所述第二电机的绕组之间的连接，

在所述电池加热系统中，在所述第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通的情况下，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器被控制为，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元、所述第一电机控制器和所述第二电机控制器以及所述第一电机的绕组和所述第二电机的绕组构成第一升压斩波电路，使得所述第一电池单元向所述第二电池单元充电。

2.根据权利要求1所述的电池加热系统，其特征在于，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器分别被设计为桥式全控变换器，所述桥式全控变换器包括至少两个桥臂，每个桥臂包括至少两个开关元件，每个开关元件具有反并联连接的二极管，并且，所述第一电池单元的负极与所述第二电池单元的负极连接，所述第一电机控制器的阳极与所述第一电池单元的正极连接，所述第二电机控制器的阳极与所述第二电池单元的正极连接，所述第一电机控制器的阴极和第二电机控制器的阴极都与所述第二电池单元的负极连接。

3.根据权利要求2所述的电池加热系统，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机分别被构造为三相电机，通过第二开关设备将第一电机和第二电机各自的定子绕组的中性线连接在一起，并且所述第一电机控制器和所述第二电机控制器分别被构造为三相桥式全控变换器。

4.根据权利要求2所述的电池加热系统，其特征在于，所述第一电机控制器中的共阳极的开关元件中的至少一个保持接通，并且所述第二电机控制器中共阴极的开关元件中的至少一个以预定的占空比接通和断开。

5.根据权利要求2所述的电池加热系统，其特征在于，所述第一电机控制器中的共阳极的开关元件中的至少一个保持接通，并且所述第二电机控制器中共阴极的开关元件中的至少两个以预定的占空比交错接通和断开。

6.根据权利要求1所述的电池加热系统，其特征在于，在所述电池加热系统中，在所述第一开关设备断开并且所述第二开关设备接通的情况下，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器被控制为，使得所述第一电池单元和所述第二电池单元、所述第一电机控制器和所述第二电机控制器以及所述第一电机和所述第二电机的绕组构成第二升压斩波电路，使得所述第二电池单元向所述第一电池单元充电，在所述电池加热系统中，所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路交替运行，使得所述第二电池单元和所述第一电池单元被交替充电，其中充电周期在20毫秒至100毫秒的范围内，并且其中第一电池单元和第二电池单元包含相同数量的电池支路，其中每个电池支路中相同数量的电池串联。

7.根据权利要求6所述的电池加热系统，其特征在于，在所述电池加热系统中，在所述第一电池单元或第二电池单元的温度低于预定的第一温度阈值的情况下，所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路交替运行，并且在所述第一电池单元或第二电池单元的温度高于预定的第二温度阈值的情况下，所述第一升压斩波电路和所述第二升压斩波电路停止运行。

8.根据权利要求6所述的电池加热系统，其特征在于，在所述电池加热系统中，在所述第一电池单元和所述第二电池单元被充电后，所述第一电池单元和所述第二电池单元互相补偿以实现电压平衡。

9.根据权利要求1所述的电池加热系统，其特征在于，在所述电池加热系统中，所述第一开关设备和所述第二开关设备分别被构造为继电器或电力电子开关。

10.一种电动卡车，其特征在于，所述电动卡车包括根据权利要求1至9中任一项所述的电池加热系统。

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