CN117616618A - 动力电池加热系统及其控制方法和控制电路 - Google Patents

动力电池加热系统及其控制方法和控制电路 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种动力电池加热系统的控制方法以及动力电池加热系统，该控制方法包括：向开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号用于控制第一桥臂组的所有上桥臂以及第二桥臂组的所有下桥臂导通、第一桥臂组的所有下桥臂和第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成第一回路；向开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号用于控制第一桥臂组的所有下桥臂和第二桥臂组的所有上桥臂导通、第一桥臂组的所有上桥臂和第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成第二回路；第一回路与第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为所述动力电池加热，三个第一绕组之间和三个第二绕组之间的空间相位差均为120°。

Description

动力电池加热系统及其控制方法和控制电路 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加热系统及其控制方法和控制电路。
背景技术
由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，动力电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能系统等领域中。
但是低温环境下动力电池的使用会受到一定限制。具体地，动力电池在低温环境下的放电容量会严重衰退，以及电池在低温环境下无法充电。因此，为了能够正常使用动力电池，需要在低温环境下为动力电池进行加热。
传统的动力电池加热技术可能会导致在利用电机回路加热动力电池的过程中，电机振动噪声过大的问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种动力电池加热系统及其控制方法和控制电路，能够有效抑制利用电机回路加热电池时电机的振动噪声。
第一方面，提供了一种动力电池加热系统的控制方法，该动力电池加热系统包括六相电机、开关模块和供电模块；其中，该六相电机包括三个第一绕组和三个第二绕组，该开关模块包括第一桥臂组和第二桥臂组，该第一桥臂组和该第二桥臂组中的每个桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，该第一桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与该三个第一绕组相连，该第二桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与该三个第二绕组相连，该第一桥臂组和该第二桥臂组均并联于该供电模块；该控制方法包括：向该开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号用于控制该第一桥臂组的所有上桥臂导通、该第一桥臂组的所有下桥臂断开、该第二桥臂组的所有下桥臂导通以及该第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成该第一桥臂组的所有上桥臂、该三个第一绕组、该三个第二绕组、该第二桥臂组的所有下桥臂以及该供电模块之间的第一回路；向该开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号用于控制该第一桥臂组的所有下桥臂导通、该第一桥臂组的所有上桥臂断开、该第二桥臂组的所有上桥臂导通以及该第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成该第一桥臂组的 所有下桥臂、该三个第一绕组、该三个第二绕组、该第二桥臂组的所有上桥臂以及该供电模块之间的第二回路；其中，该第一回路与该第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为该动力电池加热，该三个第一绕组的空间相位差为120°，该三个第二绕组的空间相位差为120°。
通过控制电流流入六相电机中的三个第一绕组之间的空间相位差为120°以及控制电流流出六相电机中的另外三个第二绕组之间的空间相位差为120°，使得在利用该六相电机的回路为动力电池加热时，能够有效抑制电机的振动噪声。另外，本申请提供的动力电池加热系统不会使得电机发生运转，可以解决电机中转子发热的问题，从而延长了电池自加热使用时间。
在一种可能的实现方式中，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：在预设频率下，交替向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。
在一种可能的实现方式中，该供电模块为动力电池，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：确定该动力电池的荷电状态SOC；若该SOC大于第一阈值，向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。
在动力电池的SOC大于第一阈值时，即动力电池的电量较为充足，通过交替向开关模块发送第一加热信号和第二加热信号以形成电流方向不同的交流电流，并且利用动力电池内阻发热，从而对动力电池进行加热，能够提高加热效率。
在一种可能的实现方式中，向该开关模块发送第一加热信号和该第二加热信号，包括：电机控制器接收车辆控制器发送的控制信号，该控制信号用于指示为该动力电池加热；该电机控制器根据该控制信号，向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。
在一种可能的实现方式中，该控制方法还包括：在该动力电池的温度达到预设温度和/或该动力电池的温升异常的情况下，向该开关模块发送加热停止信号，该加热停止信号用于指示停止为该动力电池加热。
在一种可能的实现方式中，该控制模块具体用于：获取该六相电机的工作状态；在该六相电机处于非工作状态时，向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。
通过判断电机的工作状态，防止在电机处于驱动状态时对动力电池进行加热，进而影响车辆等动力装置的性能。
在一种可能的实现方式中，该控制模块还用于：接收电池管理系统(Battery Management System，BMS)发送的加热请求，该加热请求用于指示该动力电池满足加热条件。
通过接收BMS发送的加热请求，使得控制模块能够及时为动力电池进行加 热，避免影响车辆等动力装置的使用。
第二方面，提供了一种动力电池加热系统，该动力电池加热系统包括六相电机、开关模块、控制模块和供电模块；其中，该六相电机包括三个第一绕组和三个第二绕组，该开关模块包括第一桥臂组和第二桥臂组，该第一桥臂组和该第二桥臂组中的每个桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，该第一桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与该三个第一绕组相连，该第二桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与该三个第二绕组相连，该第一桥臂组和该第二桥臂组均并联于该供电模块；该控制模块用于：向该开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号用于控制该第一桥臂组的所有上桥臂导通、该第一桥臂组的所有下桥臂断开、该第二桥臂组的所有下桥臂导通以及该第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成该第一桥臂组的所有上桥臂、该三个第一绕组、该三个第二绕组、该第二桥臂组的所有下桥臂以及该供电模块之间的第一回路；向该开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号用于控制该第一桥臂组的所有下桥臂导通、该第一桥臂组的所有上桥臂断开、该第二桥臂组的所有上桥臂导通以及该第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成该第一桥臂组的所有下桥臂、该三个第一绕组、该三个第二绕组、该第二桥臂组的所有上桥臂以及该供电模块之间的第二回路；其中，该第一回路与该第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为该动力电池加热，该三个第一绕组的空间相位差为120°，该三个第二绕组的空间相位差为120°。
第三方面，提供了一种动力电池加热系统的控制电路，包括处理器，该处理器用于执行如第一方面以及其任一可能的实现方式中的控制方法。
第四方面，提供了一种动力装置，包括动力电池和第二方面中的动力电池加热系统。
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是传统动力电池加热系统的一种电路图。
图2是本申请实施例提供的动力电池加热系统的示意性框图。
图3和图4是本申请实施例提供的动力电池加热系统的放电回路示意图和充电回路示意图。
图5是本申请实施例提供的动力电池加热系统的控制方法的示意性框图。
图6是本申请实施例提供的动力电池加热系统的控制方法的示意性流程 图。
图7是本申请实施例提供的动力电池加热系统的控制电路的示意性结构图。
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。
随着时代的发展，新能源汽车由于其环保性、低嗓音、使用成本低等优点，具有巨大的市场前景且能够有效促进节能减排，有利于社会的发展和进步。
由于动力电池的电化学特性，在低温环境下，动力电池的充放电能力被大大限制，严重影响客户冬季用车体验。因此，为了能够正常使用动力电池，需要在低温环境下为动力电池进行加热。
本申请实施例中的动力电池可以为锂离子电池、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，以下将以动力电池应用于新能源汽车(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。
为了避免在对动力电池加热时增加不必要的成本，可以利用电机回路对动力电池进行加热。
图1示出了传统动力电池加热系统的一种电路图。如图1所示，该动力电池加热系统100可以包括供电模块110，与供电模块110连接的开关模块120以及与开关模块120连接的电机绕组130。
对于供电模块110，不仅可以采用动力电池本身实现，也可以采用外部供电模块例如充电桩实现。该外部供电模块提供的加热能量例如可以是外接直流充电器输出的，或者是外接交流充电器经过整流后输出的，此处不作具体限制。
对于开关模块120，可以采用各种类型的开关实现。例如，该开关模块120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。具体地，该逆变器的桥臂数量与电机绕组230中的绕组数量相同。例如，该电机绕组130包括三相绕组，则该逆变器包括三相桥臂，即包括U相桥臂、V相桥臂和W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，即开关模块120分别包括U相桥臂中的上桥臂开关121和下桥臂开关122，V相桥臂中的上桥臂开关123和下桥臂开关124，以及W相桥臂中的上桥臂开关125和下桥臂开关126。
对于电机绕组130，可以具体包括：与U相桥臂相连的绕组131，与V相桥臂相连的绕组132以及与W相桥臂相连的绕组133。其中，绕组131的一端与U相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点相连，绕组132的一端与V相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点相连，绕组133的一端与W相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点相连。绕组131的另一端、绕组132的另一端和绕组133另一端连接在一起。
需要说明的是，该电机绕组130不限于是三相电机，还可以是六相电机等，对应地，该开关模块120可以包括六相桥臂。
在一些实施例中，可以通过控制开关模块120中的开关周期性通断来调制电流。例如，通过控制逆变器中的目标上桥臂开关和目标下桥臂开关周期性通断来调制电流。在一个示例中，若目标上桥臂开关为上桥臂开关121，则目标下桥臂开关为下桥臂开关124和/或下桥臂开关126。在另一示例中，若目标上桥臂开关为上桥臂开关123，则目标下桥臂开关为下桥臂开关122和/或下桥臂开关126。在另一示例中，若目标上桥臂开关为上桥臂开关125，则目标下桥臂开关为122和/或下桥臂开关124。
需要说明的是，周期性地导通和断开每一周期中的目标上桥臂开关和目标下桥臂开关可以相同，也可以不同，在此并不限定。比如，每个周期中均控制上桥臂 开关121和下桥臂开关124的导通和断开。又比如，在第一个周期中，控制上桥臂开关121和下桥臂开关124的导通和断开；在第二个周期中，控制上桥臂开关123和下桥臂开关122的导通和断开；在第三个周期中，控制上桥臂开关121、下桥臂开关124和下桥臂开关126的导通和断开，即在不同的周期中，控制的目标上桥臂开关和下桥臂开关可以不同。
通过控制目标上桥臂开关和目标下桥臂开关周期性地导通和断开，从而在供电模块、目标上桥臂开关、目标下桥臂开关以及电机绕组之间所形成的不同回路中的电流方向不同，从而产生了交流电流，即供电模块进行交替充电和放电。
其中，目标导通开关包括至少一个上桥臂开关和至少一个下桥臂开关，至少一个上桥臂开关和至少一个下桥臂开关位于不同的桥臂上。
采用图1所示的动力电池加热系统，由于流过电机绕组的电流三相不对称，且电流频率高，从而存在在利用电机回路加热动力电池的过程中，电机振动噪声过大的问题。
本申请实施例提供了一种动力电池加热系统的控制方法，通过控制开关模块使得供电模块、开关模块以及电机绕组之间形成回路，并且控制流入电机绕组的电流的合成磁场为0～0.5T，从而可以有效降低在利用电机回路加热动力电池的过程中，电机振动噪声过大的问题。
图2示出了本申请实施例提供的动力电池加热系统200的示意性框图。如图2所示，该动力电池加热系统200包括：多个第一绕组210、多个第二绕组220、第一开关组230、第二开关组240、供电模块250以及控制模块260。
该第一开关组230与该多个第一绕组210，该第二开关组240与该多个第二绕组220相连。应理解，该“相连”可以是物理关系上的直接连接，也可以是指通过其他器件相连。
该多个第一绕组210和该多个第二绕组220的数量均为3的倍数，并且该多个第一绕组210和该多个第二绕组220可以均为第一电机中的绕组。例如，该第一电机为六相电机，该多个第一绕组210为该六相电机中的三个绕组，该多个第二绕组220为该六相电机中的另外三个绕组。再例如，该第一电机为十二相电机，该多个第一绕组210为十二相电机中的六个绕组，该多个第二绕组220为十二相电机中的另外六个绕组。
该第一开关组230和该第二开关组240可以统称为开关模块，也就是说，开关模块包括该第一开关组230和该第二开关组240。
该控制模块260用于：控制该第一开关组230和该第二开关组240的开关状态，形成该第一开关组230、该多个第一绕组210、该多个第二绕组220、该第二开关组240以及该供电模块250之间的回路，使得电流在动力电池内产生热量，为该动力电池加热。
其中，流经该多个第一绕组210和该多个第二绕组220的电流的合成磁场均为0～0.5T。
与图1中的控制方式类似，控制模块260通过控制第一开关组230和第二开关组240中的开关周期性地导通和断开，从而在供电模块250、第一开关组230、第二开关组240、多个第一绕组210和多个第二绕组220之间所形成的回路中产生了交流电流。例如，在第一个周期内，控制模块260控制第一开关组230和第二开关组240中的开关使得电流方向从供电模块的正向流入负向，即形成第一回路，也可以称为放电回路；在第二个周期内，控制模块260控制第一开关组230和第二开关组240中的开关使得电流方向从供电模块的负向流入正向，即形成第二回路，也可以称为充电回路，该第一回路和该第二回路用于使得电流在动力电池内产生热量，从而为动力电池加热。
另外，周期性地导通和断开第一开关组230和第二开关组240中的开关，也就是指，以预设频率交替导通和断开第一开关组230和第二开关组240中的开关。
单向绕组的磁动势是空间呈阶梯型分布，随时间按电流的变化规律交变的脉振磁动势。将三相电机中的三个单相绕组的磁动势叠加，即为三相绕组的合成磁场。通常加热过程中流入三相电机的三相绕组中的电流，大小并不完全相等，流过其中两相绕组的电流，相位互差180°，不存在相位差的两相电流大小相等。其会导致流过电机绕组中的电流三相不相互对称，且电流频率高导致动力电池在加热过程中电机振动噪声大的问题。在本申请中，通过控制流入属于同一电机中的多个第一绕组210和多个第二绕组220的电流的合成磁场在一定范围之内，例如，0～0.5T，从而使得在利用电机回路加热动力电池时产生的振动噪声得到有效地抑制。同时通过控制流入属于同一电机中的多个第一绕组210和多个第二绕组220的电流的合成磁场均为0～0.5T，使得电机不发生运转，还可以解决电机中转子发热的问题，从而延长了电池自加热使用时间。
可选地，在本申请实施例中，该动力电池加热系统200包括六相电机、开关模块、控制模块260和供电模块250，该六相电机包括三个第一绕组210和三个第二绕组220，该开关模块中的第一开关组230为第一桥臂组，该开关模块中的第二开关组240为第二桥臂组，该第一桥臂组和该第二桥臂组中的每个桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，该第一桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与三个第一绕组相连，该第二桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与三个第二绕组相连，该第一桥臂组和该第二桥臂组均并联于供电模块。
该控制模块260用于：向该开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号用于控制该第一桥臂组的所有上桥臂导通、该第一桥臂组的所有下桥臂断开、该第二桥臂组的所有下桥臂导通以及该第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成该第一桥臂组的所有上桥臂、该三个第一绕组、该三个第二绕组、该第二桥臂组的所有下桥臂以及该供电模块之间的第一回路；向该开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号用于控 制该第一桥臂组的所有下桥臂导通、该第一桥臂组的所有上桥臂断开、该第二桥臂组的所有上桥臂导通以及该第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成该第一桥臂组的所有下桥臂、该三个第一绕组、该三个第二绕组、该第二桥臂组的所有上桥臂以及该供电模块之间的第二回路，该第一回路与该第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为该动力电池加热。
其中，该三个第一绕组210的空间相位差为120°，该三个第二绕组220的空间相位差为120°。
通过控制电流流入六相电机中的三个第一绕组之间的空间相位差为120°以及控制电流流出六相电机中的另外三个第二绕组之间的空间相位差为120°，使得在利用该六相电机的回路为动力电池加热时，能够有效抑制电机的振动噪声。另外，本申请提供的动力电池加热系统不会使得电机发生运转，可以解决电机中转子发热的问题，从而延长了电池自加热使用时间。
下面结合图3和图4，详细描述本申请实施例提供的动力电池加热系统400的电路图。
如图3和图4所示，第一电机为六相电机，该多个第一绕组分别为六相电机中的绕组311、绕组312以及绕组313，该多个第二绕组分别为六相电机中的绕组314、绕组315以及绕组316。该第一桥臂组为开关模块中的桥臂331、桥臂332以及桥臂333。该第二桥臂组为开关模块中的桥臂334、桥臂335以及桥臂336。
具体地，桥臂331的上桥臂3311与下桥臂3312的连接点与绕组311的一端相连，桥臂332的上桥臂3321与下桥臂3322的连接点与绕组312的一端相连，桥臂333的上桥臂3331与下桥臂3332的连接点与绕组313的一端相连，桥臂334的上桥臂3341和下桥臂3342的连接点与绕组314的一端相连，桥臂335的上桥臂3351与下桥臂3352的连接点与绕组315的一端相连，桥臂336的上桥臂3361与下桥臂3362的连接点与绕组316的一端相连。
供电模块350、上桥臂3311～3331、绕组311～313、绕组314～316以及下桥臂3342～3362共同形成放电回路，如图3所示；同样地，供电模块350、下桥臂3312～3332、绕组311～313、绕组314～316以及上桥臂3341～3361共同形成充电回路，如图4所示。其中，在控制模块(图中未示出)的控制下，充电回路和放电回路周期性地交替导通。
在图3和图4所示的实施例中，通过控制电流流入绕组311～313的三个绕组之间的空间相位差为120°以及控制电流流出绕组314～316的三个绕组之间的空间相位差为120°，使得在利用该六相电机的回路为动力电池加热时，能够有效抑制电机的振动噪声。并且由于本申请实施例提供的动力电池加热系统不会使得电机发生运转，可以解决电机中转子发热的问题，从而延长了电池自加热使用时间。
绕组311～313可以作为输入绕组，绕组314～316可以作为输出绕组。可替 代地，绕组311～313可以作为输出绕组，绕组314～316可以作为输入绕组。只要保证相连于绕组311～313的三相桥臂的上桥臂与相连于绕组314～316的三相桥臂的下桥臂同时保持开关的导通或关断，相连于绕组311～313的三相桥臂的下桥臂与相连于绕组314～316的上桥臂同时保持开关的导通或关断即可实现图3所示的放电回路和图4所示的充电回路。
可选地，在本申请实施例中，多个第一绕组的空间相位差可以为360°与M的比值，多个第二绕组的空间相位差可以为360°与N的比值，其中，M为多个第一绕组的数量，N为多个第二绕组的数量，(M+N)则为第一电机的数量。例如，该第一电机为十二相电机，该多个第一绕组为十二相电机中的6个绕组，该多个第二绕组为十二相电机中的另外6个绕组，则该6个第一绕组的空间相位差为60°，6个第二绕组的空间相位差为60°。
可选地，控制模块用于：在预设频率下，交替向开关模块发送第一加热信号和第二加热信号。也就是说，控制模块在向开关模块发送第一加热信号时开始计时，在预定时间后向开关模块发送第二加热信号。接下来，控制模块在向开关模块发送第二加热信号时开始计时，在预定时间后向开关模块再次发送第一加热信号，如此反复依次向开关模块发送第一加热信号和第二加热信号。
可选地，在本申请实施例中，该供电模块为动力电池，该控制模块还用于：确定该动力电池的荷电状态SOC；若该SOC大于第一阈值，向开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，换句话说，将流经该回路的电流调制为交流电流；若该SOC小于或等于该第一阈值，向开关模块发送第三加热信号，该第三加热信号用于控制开关模块中的开关的关闭或断开，从而使得回路中的电流方向恒定，即将流经该回路的电流调制为直流电流，以使得该第一电机产生的热量通过车辆冷却系统传输到动力电池处，并为动力电池加热。
荷电状态(State Of Charge，SOC)是指电池在一定的放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。SOC是电池管理系统的重要参数之一，也是整个汽车的充放电控制策略和电池均衡工作的依据。但是由于锂电池本身结构的复杂性，其荷电状态不能通过直接测量得到，仅能根据电池的某些外部特性，如电池的内阻、温度、电流等相关参数，利用相关的特性曲线或计算公式完成对SOC的估算工作。
本申请实施例可应用于对温度较低的动力电池进行加热的场景中。比如，可以应用于通过对动力电池加热，使动力电池的温度上升，达到电池组可正常使用的温度的具体场景中。具体地，在本申请实施例中，当动力电池的SOC大于第一阈值时，可以将流经回路的电流调制为交流电流，利用交流电流通过动力电池内阻发热，从而对动力电池进行加热，能够提高加热效率；当电池SOC小于等于第一阈值时，即在电池电量不足时，利用直流电流在绕组产生热量对动力电池加热，能够降低电量消耗，提高了动力电池加热系统的灵活性。
可选地，控制模块可以在一开始控制第一开关组和第二开关组，使得流经 电机回路的电流为直流电流，并周期性地确定动力电池的SOC，一旦确定动力电池的SOC大于第一阈值，就控制第一开关组和第二开关组，使得流经电机回路的电流为交流电流，并利用交流电流通过动力电池内阻发热，从而对动力电池进行加热，从而能够提高加热效率。
在一些实施例中，可以利用空间矢量控制法Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)算法将电机绕组中的电流调制为直流电或交流电。
需要说明的是，当电机绕组中通以直流电流时，会使电机的径向电磁力减小，以及使电机转子的涡流损耗降低，从而导致转子发热量降低。因此，在电机绕组通以直流电流时，会降低电机转子发热量和电磁振动噪声。
可选地，在本申请实施例中，该控制模块具体用于：获取该第一电机的工作状态；在该第一电机处于非驱动状态时，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号。
通过判断电机的工作状态，防止在电机处于驱动状态时对动力电池进行加热，进而影响车辆等动力装置的性能。
进一步地，该控制模块具体用于：在第一电机处于非驱动状态并且动力电池加热系统无故障时，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号。
需要说明的是，在本申请实施例中，电池加热系统存在故障是指第一电机、电机控制器、开关模块以及导热回路等中的任一发生故障。而导热回路发生故障则包括但不限于互通阀损坏、导热回路中介质不足等问题。
可选地，可以获取档位信息和电机转速信息，并以此判断第一电机处于驱动状态还是非驱动状态。具体地，当判定当前档位为P档且车速为0时，则表明第一电机处于非驱动状态；当判定当前档位不为P档或者是车速不为0时，则表明第一电机处于驱动状态。
通过档位信息和电机转速信息进行判断，在任一条件不满足时便不向第一电机发送加热信号，防止车辆在正常行驶状态下对动力电池加热，进而影响车辆性能。
可选地，在本申请实施例中，该控制模块还用于：接收电池管理系统BMS发送的加热请求，该加热请求用于指示该动力电池满足加热条件。
通过接收BMS发送的加热请求，使得控制模块能够及时为动力电池进行加热，避免影响车辆等动力装置的使用。
可选地，在本申请实施例中，该控制模块还用于：在该动力电池的温度达到预设温度或该动力电池的温升异常的情况下，向该开关模块发送加热停止信号，该加热停止信号可以控制开关模块，使得供电模块、开关模块、三个第一绕组和三个第二绕组之间不构成回路，从而停止为动力电池加热。
可选地，在本申请实施例中，控制模块可以包括车辆控制器(Vehicle control unit，VCU)和/或电机控制器。
可选地，当车辆控制器接收到BMS发送的加热请求时，车辆控制器可以向电机控制器发送控制信号，该控制信号用于指示对动力电池加热，即该控制信号用于指示电机控制器向开关模块发送加热信号。例如，电机控制器在接收到整成控制器发送的控制信号之后，可以向开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号用于控制开关模块，使得供电模块、开关模块以及三个第一绕组和三个第二绕组之间形成第一回路；在预定时间之后，电机控制器向开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号用于控制开关模块，使得使得供电模块、开关模块以及三个第一绕组和三个第二绕组之间形成第二回路，该第一回路和第二回路中的电流方向相反，电流依次从三个第一绕组流入，再从三个第二绕组流出。
可选地，图3和图4所示的动力电池加热系统还包括与供电模块并联的电容C，其主要起到稳压和滤除杂波等作用。
上文详细描述了本申请实施例的动力电池加热系统，下面将结合图5和图6详细描述本申请实施例的动力电池加热系统的控制方法。装置实施例所描述的技术特征适用于以下方法实施例。
图5示出了本申请实施例的动力电池加热系统的控制方法500的示意性框图，该动力电池加热系统为上文描述的任一动力电池加热系统。该控制方法500可以由动力电池加热系统中的控制模块，例如，车辆控制器和/或电机控制器执行，该控制方法500包括：
S510，向开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号用于控制第一桥臂组的所有上桥臂导通、第一桥臂组的所有下桥臂断开、第二桥臂组的所有下桥臂导通以及第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成第一桥臂组的所有上桥臂、三个第一绕组、三个第二绕组、第二桥臂组的所有下桥臂以及供电模块之间的第一回路；
S520，向开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号用于控制第一桥臂组的所有下桥臂导通、第一桥臂组的所有上桥臂断开、第二桥臂组的所有上桥臂导通以及第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成第一桥臂组的所有下桥臂、三个第一绕组、三个第二绕组、第二桥臂组的所有上桥臂以及供电模块之间的第二回路；
其中，该第一回路与该第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为该动力电池加热，该三个第一绕组的空间相位差为120°，该三个第二绕组的空间相位差为120°。
具体地，在本申请实施例中，车辆控制器在判断动力电池满足加热条件的情况下，可以向电机控制器发送控制信号，该控制信号用于指示为动力电池加热，进而电机控制器再向开关模块发送第一加热信号，该第一加热信号控制第一桥臂组的所有上桥臂、三个第一绕组、三个第二绕组、第二桥臂组的所有下桥臂以及供电模块之 间形成第一回路；电机控制器在发送第一加热信号之后的预定时间向开关模块发送第二加热信号，该第二加热信号控制第一桥臂组的所有下桥臂、三个第一绕组、三个第二绕组、第二桥臂组的所有上桥臂以及供电模块之间形成第二回路。
可选地，在本申请实施例中，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：在预设频率下，交替向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。即该第一回路和该第二回路交替形成。
可选地，在本申请实施例中，该供电模块为动力电池，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：确定该动力电池的荷电状态SOC；若该SOC大于第一阈值，向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。
可选地，在本申请实施例中，向该开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：获取六相电机的工作状态；在该六相电机处于非驱动状态的情况下，向该开关模块发送该第一加热信号和该第二加热信号。
可选地，在本申请实施例中，该控制方法还包括：在动力电池的温度达到预设温度或该动力电池的温升异常的情况下，向该开关模块发送加热停止信号。
下面将分别以图3和图4中所示的动力电池加热系统300为例详细描述本申请实施例的动力电池加热系统的控制方法，图6示出了控制方法600的示意性流程图，如图6所示，该控制方法600包括：
S601，BMS采集电池包的温度、SOC、电压信号以及电流信号等电池参数。
S602，BMS根据电池各项参数判断是否满足加热条件，若满足则根据SOC状态发送相应的加热请求至VCU，例如，向VCU发送加热到预设温度时的所需的电功率。
S603，BMS或VCU判断电池SOC是否大于第一阈值。
S604，若SOC大于第一阈值，则利用流经电机回路的交流电流所产生的热量为动力电池加热。
S605，若SOC小于或等于第一阈值，则利用流经电机回路的直流电流所产生的热量为动力电池加热。
在604之后，VCU读取第一电机的当前工作状态。
例如，若第一电机处于驱动状态(即工作状态)下，则VCU发送驱动信号)至电机控制器。此时，电机控制器向开关模块发送周期驱动信号控制桥臂331～336的上桥臂和下桥臂根据电机控制器发送的周期驱动信号进行开关导通的切换，实现电池电流的逆变控制。若第一电机处于非驱动状态，则VCU发送控制信号至电机控制器。此时，电机控制器向开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，交替控制桥臂331～333的上桥臂与桥臂334～336的下桥臂、桥臂331～333的下桥臂与桥臂334～336的 上桥臂同时保持开关的导通与关断。
具体地，当桥臂331～333的上桥臂3311、3321以及3331和桥臂334～336的下桥臂3342、3352、3362导通，桥臂331～333的下桥臂3312、3322以及3332和桥臂334～336的上桥臂3341、3351、3361关断时，此时电池350放电，放电回路为：350(+)→(3311/3321/3331)→(311/312/313)→(314/315/316)→(3342/3352/3362)→350(-)，电流状态如图3所示。当桥臂331～333的下桥臂3312、3322以及3332和桥臂334～336的上桥臂3341、3351、3361导通，桥臂331～333的上桥臂3311、3321以及3331和桥臂334～336的下桥臂3342、3352、3362关断时，此时电池350充电，充电回路为：350(-)→(3312/3322/3332)→(311/312/313)→(314/315/316)→(3341/3351/3361)→350(+)，电流状态如图4所示。
S606，BMS判断电池组温度有无异常，若有则发送温升异常信息至VCU，VCU转发温升异常信息至电机控制器，停止加热。
S607，若S606判断温升无异常，则BMS判断电池组温度是否达到要求，若达到要求，则VCU转发停止加热信息至电机控制器，停止加热；否则，重复S604/S605以及S606。
图7示出了本申请实施例的动力电池加热系统的控制电路700的示意性框图。如图7所示，控制电路700包括处理器720，可选地，该控制电路700还包括存储器710，其中，存储器710用于存储指令，处理器720用于读取该指令并基于该指令执行前述本申请各种实施例的方法。
可选地，该处理器720对应于上述任一动力电池加热系统中的控制模块。
可选地，本申请实施例还提供了一种动力装置，该动力装置包括动力电池以及如上任一该的动力电池加热系统，该动力电池加热系统用于为该动力电池加热，该动力电池为该动力装置提供电源。
可选地，该动力装置为动力汽车。
本申请实施例还提供了一种可读存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序用于执行前述本申请各种实施例的方法。
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 (10)

  1. 一种动力电池加热系统的控制方法，其特征在于，
    所述动力电池加热系统包括六相电机、开关模块和供电模块；
    其中，所述六相电机包括三个第一绕组和三个第二绕组，所述开关模块包括第一桥臂组和第二桥臂组，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组中的每个桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，所述第一桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与所述三个第一绕组相连，所述第二桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与所述三个第二绕组相连，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组均并联于所述供电模块；
    所述控制方法包括：
    向所述开关模块发送第一加热信号，所述第一加热信号用于控制所述第一桥臂组的所有上桥臂导通、所述第一桥臂组的所有下桥臂断开、所述第二桥臂组的所有下桥臂导通以及所述第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成所述第一桥臂组的所有上桥臂、所述三个第一绕组、所述三个第二绕组、所述第二桥臂组的所有下桥臂以及所述供电模块之间的第一回路；
    向所述开关模块发送第二加热信号，所述第二加热信号用于控制所述第一桥臂组的所有下桥臂导通、所述第一桥臂组的所有上桥臂断开、所述第二桥臂组的所有上桥臂导通以及所述第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成所述第一桥臂组的所有下桥臂、所述三个第一绕组、所述三个第二绕组、所述第二桥臂组的所有上桥臂以及所述供电模块之间的第二回路；
    其中，所述第一回路与所述第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为所述动力电池加热，所述三个第一绕组的空间相位差为120°，所述三个第二绕组的空间相位差为120°。
  2. 根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述向所述开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：
    在预设频率下，交替向所述开关模块发送所述第一加热信号和所述第二加热信号。
  3. 根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，所述供电模块为所述动力电池，所述向所述开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：
    确定所述动力电池的荷电状态SOC；
    若所述SOC大于第一阈值，向所述六相电机发送所述第一加热信号和所述第二加热信号。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的控制方法，其特征在于，向所述开关模块发送第一加热信号和所述第二加热信号，包括：
    电机控制器接收车辆控制器发送的控制信号，所述控制信号用于指示为所述动力电池加热；
    所述电机控制器根据所述控制信号，向所述开关模块发送所述第一加热信号和所述第二加热信号。
  5. 根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
    在所述动力电池的温度达到预设温度和/或所述动力电池的温升异常的情况下，向所述开关模块发送加热停止信号，所述加热停止信号用于指示停止为所述动力电池加热。
  6. 根据权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述向所述开关模块发送第一加热信号和第二加热信号，包括：
    获取所述六相电机的工作状态；
    在所述六相电机处于非驱动状态的情况下，向所述开关模块发送所述第一加热信号和所述第二加热信号。
  7. 根据权利要求1至6中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
    接收电池管理系统BMS发送的加热请求，所述加热请求用于指示所述动力电池满足加热条件。
  8. 一种动力电池加热系统，其特征在于，所述动力电池加热系统包括六相电机、开关模块、控制模块和供电模块；
    其中，所述六相电机包括三个第一绕组和三个第二绕组，所述开关模块包括第一桥臂组和第二桥臂组，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组中的每个桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，所述第一桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与所述三个第一绕组相连，所述第二桥臂组中的每个桥臂的上桥臂和下桥臂的连接点一一对应地与所述三个第二绕组相连，所述第一桥臂组和所述第二桥臂组均并联于所述供电模块；
    所述控制模块用于：
    向所述开关模块发送第一加热信号，所述第一加热信号用于控制所述第一桥臂组的所有上桥臂导通、所述第一桥臂组的所有下桥臂断开、所述第二桥臂组的所有下桥臂导通以及所述第二桥臂组的所有上桥臂断开，形成所述第一桥臂组的所有上桥臂、所述三个第一绕组、所述三个第二绕组、所述第二桥臂组的所有下桥臂以及所述供电模块之间的第一回路；
    向所述开关模块发送第二加热信号，所述第二加热信号用于控制所述第一桥臂组的所有下桥臂导通、所述第一桥臂组的所有上桥臂断开、所述第二桥臂组的所有上桥臂导通以及所述第二桥臂组的所有下桥臂断开，形成所述第一桥臂组的所有下桥臂、所述三个第一绕组、所述三个第二绕组、所述第二桥臂组的所有上桥臂以及所述供电模块之间的第二回路；
    其中，所述第一回路与所述第二回路用于使电流在动力电池内产生热量，为所述动力电池加热，所述三个第一绕组的空间相位差为120°，所述三个第二绕组的空间相位差为120°。
  9. 一种动力电池加热系统的控制电路，其特征在于，处理器，所述处理器用于执行如权利要求1至7中任一项所述的控制方法。
  10. 一种动力装置，其特征在于，包括动力电池和如权利要求8所述的动力电池加热系统，所述动力电池加热系统用于为所述动力电池加热，所述动力电池用于为所述动力装置提供电源。
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