CN117656945A - 电池自加热系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池自加热系统及车辆，以在电池自加热过程中，避免电驱模块在驱动车辆时出现异常。该系统包括：动力电池包、第一电驱模块、第二电驱模块、第三电驱模块和控制器，其中，控制器被配置为：控制所述动力电池包供电给所述第一电机控制器，以驱动所述第一电机，并在第一预设状态下，控制所述第二电驱模块，以存储所述第一电池组释放的电能，且控制所述第三电驱模块，以将存储的能量释放至所述第二电池组，在第二预设状态下，控制所述第二电驱模块，以将存储的能量释放至所述第一电池组，且控制所述第三电驱模块，以存储所述第二电池组释放的电能，所述第一预设状态和所述第二预设状态交替执行。

Description

电池自加热系统及车辆

技术领域

本公开涉及电动汽车技术，具体地，涉及一种电池自加热系统及车辆。

背景技术

为响应节能减排，越来越多的电动汽车步入大众视野。当电动汽车在处于低温环境下时，低温使得电池正负极材料和电池中电解液活性降低，其充放电性能将会大幅下降。为保证电动汽车在低温环境下的动力，可以对电动汽车的电池进行加热，使其电池本体温度上升，以确保电池充放电性能。相关技术中，通过电池包与储能元件之间的交替充放电实现电池加热，但在目前的充放电过程中，电池包的端电压波动较大，若电池包连接电机控制器以及电机驱动车辆时，该波动将可能导致电机控制器的控制出现延时或者异常。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池自加热系统及车辆，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本公开的第一方面提供一种电池自加热系统，应用于车辆，所述系统包括：

动力电池包，所述动力电池包括串联的第一电池组与第二电池组；

第一电驱模块，所述第一电驱模块包括第一电机与第一电机控制器，所述第一电机控制器用于驱动所述第一电机，以驱动所述车辆；

第二电驱模块，所述第二电驱模块与所述第一电池组连接；

第三电驱模块，所述第三电驱模块与所述第二电池组连接；

控制器，与所述第一电机控制器、所述第二电驱模块和所述第三电驱模块连接，所述控制器被配置为：控制所述动力电池包供电给所述第一电机控制器，以驱动所述第一电机，并在第一预设状态下，控制所述第二电驱模块，以存储所述第一电池组释放的电能，且控制所述第三电驱模块，以将存储的能量释放至所述第二电池组，在第二预设状态下，控制所述第二电驱模块，以将存储的能量释放至所述第一电池组，且控制所述第三电驱模块，以存储所述第二电池组释放的电能，所述第一预设状态和所述第二预设状态交替执行。

可选地，所述第二电驱模块包括第二电机控制器和第二电机，所述第二电机控制器与所述第一电池组连接，所述第二电机与所述第二电机控制器连接；

所述第三电驱模块包括第三电机控制器和第三电机，所述第三电机控制器与所述第二电池组连接，所述第三电机与所述第三电机控制器连接。

可选地，所述第二电机控制器包括多相第一桥臂，所述多相第一桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述多相第一桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第一汇流端与所述第一电池组的正极连接，所述第二汇流端与所述第一电池组的负极连接，所述第二电机包括多相第一绕组，每一相第一绕组的第一端与所述多相第一桥臂中对应的桥臂的中点连接，所述多相第一绕组的第二端共接并引出第一N线；

所述第二电驱模块还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一N线连接，所述第一电容的第二端与所述第二汇流端连接；

所述第三电机控制器包括多相第二桥臂，所述多相第二桥臂的第一端共接形成第三汇流端，所述多相第二桥臂的第二端共接形成第四汇流端，所述第三汇流端与所述第二电池组的正极连接，所述第四汇流端与所述第二电池组的负极连接，所述第三电机包括多相第二绕组，每一相第二绕组的第一端与所述多相第二桥臂中对应的桥臂的中点连接，所述多相第二绕组的第二端共接并引出第二N线；

所述第三电驱模块还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二N线连接，所述第二电容的第二端与所述第四汇流端连接。

可选地，所述控制器被配置为：

在所述第一预设状态的第一时间段内，控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂关闭，控制所述第一电池组放电，以为所述第一电容充电，且控制所述第二电容放电，以储能至所述多相第二绕组；

在所述第一预设状态的第二时间段内，控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂关闭，控制所述多相第一绕组放电，以为所述第一电容充电，且控制所述第二电容和所述多相第二绕组放电，以为所述第二电池组充电。

可选地，所述控制器被配置为：

在所述第二预设状态的第一时间段内，控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂关闭，控制所述第二电池组放电，以为所述第二电容充电，且控制所述第一电容放电，以储能至所述多相第一绕组；

在所述第二预设状态的第二时间段内，控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂关闭，控制所述多相第二绕组放电，以为所述第二电容充电，且控制所述第一电容和所述多相第一绕组放电，以为所述第一电池组充电。

可选地，所述控制器还被配置为：

在所述第一预设状态下，控制所述第一电池组放电的第一电压变化量与所述第二电池组充电的第二电压变化量相同；

在所述第二预设状态下，控制所述第二电池组放电的第三电压变化量与所述第一电池组充电的第四电压变化量相同。

可选地，所述控制器还被配置为：

在所述第一预设状态下，控制流过所述第一电池组的电流值与流过所述第二电池组的电流值之间的比值等于所述第二电池组的电阻值与所述第一电池组的电阻值之间的比值；

在所述第二预设状态下，控制流过所述第一电池组的电流值与流过所述第二电池组的电流值之间的比值等于所述第二电池组的电阻值与所述第一电池组的电阻值之间的比值。

可选地，所述系统还包括开关模块，所述开关模块与所述控制器连接，所述控制器还被配置为：

控制所述开关模块的导通或断开，且控制所述第二电驱模块和/或所述第三电驱模块进入驱动模式，或者控制所述第二电驱模块和所述第三电驱模块进入自加热模式。

可选地，所述开关模块包括：第一转换开关、第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关，其中，所述第三转换开关和所述第四转换开关均为双位开关；

所述第一转换开关设置在所述第一N线和所述第一电容的连接线路上；

所述第二转换开关设置在所述第二N线和所述第二电容的连接线路上；

所述第三转换开关的静触头分别与所述第一电容和所述第一汇流端连接，所述第三转换开关的第一动触头分别与所述第一电池组的负极端和所述第二电池组的正极端连接，所述第三转换开关的第二动触头与所述第二电池组的负极端连接；

所述第四转换开关的静触头与所述第三汇流端连接，所述第四转换开关的第一动触头与所述第一电池组的正极端连接，所述第四转换开关的第二动触头分别与所述第一电池组的负极端和所述第二电池组的正极端连接；

所述控制器被配置为：控制第一转换开关和所述第二转换开关闭合，控制所述第三转换开关的静触点和所述第三转换开关的第一动触头连接，以及控制所述第四转换开关的静触点和所述第四转换开关的第二动触头连接，且控制所述第二电驱模块和所述第三电驱模块，以进入自加热模式。

可选地，所述控制器还被配置为：

控制所述第一转换开关和所述第二转换开关断开，控制所述第三转换开关的静触头和所述第三转换开关的第二动触头连接，以及控制所述第四转换开关的静触头和所述第四转换开关的第一动触头连接，控制所述第二电驱模块进入驱动模式，和控制所述第三电驱模块进入驱动模式。

可选地，所述系统还包括第四电驱模块；

所述第四电驱模块包括第四电机控制器、第四电机和第三电容，所述第二电池组与所述第四电机控制器连接，所述第四电机的第一端与所述第四电机控制器连接，所述第四电机第二端与所述第三电容串联后与所述第二电池组的负极连接。

可选地，所述系统还包括第五电驱模块；

所述第五电驱模块包括第五电机控制器和第五电机，所述第二电池组与所述第五电机控制器连接，所述第五电机的第一端与所述第五电机控制器连接，所述第五电机的第二端与所述第二电机连接。

本公开的第二方面还提供一种车辆，包括上述第一方面中任意一项所述的电池自加热系统。

本公开提供的电池自加热系统，应用于车辆，所述系统包括动力电池包、第一电驱模块、第二电驱模块、第三电驱模块以及控制器，控制动力电池包供电给第一电机控制器，以驱动第一电机，并在第一预设状态下控制第二电驱模块以存储第一电池组释放的电能，且控制第三电驱模块，以将存储的能量释放至第二电池组，在第二预设状态下控制第二电驱模块，以将存储的能量释放至第一电池组，且控制第三电驱模块，以存储第二电池组释放的电能，第一预设状态和第二预设状态交替执行。这样第一电池组和第二电池组在自加热过程中的电压波动相互抵消，使得动力电池包的端电压波动较小，从而避免第一电驱模块在驱动车辆时出现异常。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是相关技术的一种电池自加热电路的示意图；

图2是本公开实施例提供的一种电池自加热系统的示意图；

图3是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统的示意图；

图4是本公开实施例提供的一种电池自加热系统的电路图；

图5是本公开实施例提供的一种电池自加热系统工作时的电流方向的示意图；

图6是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统工作时的电流方向的示意图；

图7是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统工作时的电流方向的示意图；

图8是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统工作时的电流方向的示意图；

图9是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统的电路图；

图10是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统的电路图。

附图标记说明

11-电池；12-母线电容；13-储能电容；14-逆变器；15-电机绕组；E1-第一电池组；E2-第二电池组；K1-第一转换开关；K2-第二转换开关；K3-第三转换开关；K4-第四转换开关；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；1-第一电机；2-第一电机控制器；3-第二电机；4-第二电机控制器；5-第三电机；6-第三电机控制器。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

为了响应节能减排，越来越多的电动汽车被更多用户选择。为了提升电动汽车驱动性能，以强劲动力著称的多电机电动汽车逐渐步入大众视野。强劲的动力需要电池良好的充放电性能，但是当电动汽车在处于低温环境下时，尤其是在-10℃以下，低温使得电池正负极材料和电池中电解液活性降低，其充放电性能将会大幅下降。为保证电动汽车在低温环境下的动力，可以对电动汽车的电池进行加热，使其电池本体温度上升，以确保电池充放电性能。

目前，对电池加热可以采用外部加热和内部加热两种方式。其中，外部加热通过增加额外的加热设备对电池进行加热，该种加热方式额外增加加热设备导致成本高，并且由于外部散热较快且外部温度距离内部电池之间有一定距离，导致加热效率低。而另一种内部加热方式的原理主要利用电池循环充放电，依靠电池自身的内阻发热。例如，如图1所示，电池自加热电路包括电池11、母线电容12、储能电容13、逆变器14以及电机绕组15，其中，电池11、母线电容12和逆变器14并联，通过逆变器14、电机绕组15和储能电容13对电池11进行震荡加热，并且在震荡加热的过程中，电池11处于交替充放电状态，因此电池电压波动较大，而该波动可能会对电池造成损伤，降低电池的使用寿命。

此外，若在电池自加热时通过电机和电机控制器驱动车辆，受限于电池自加热的发热原理，即大电流流经电池的时候，电池的内阻发热，进而加热电池。换句话说，为了产生更大的加热量，在电池内阻以及加热时间不变的情况下，需要更大的自加热电流。而电池电压波动ΔU＝I*Rcell，在电池总内阻Rcell不变的情况下，电池电流I越大，电池电压的波动ΔU越大，该波动将可能导致电机控制器的控制出现延时或者异常，同时，电机的扭矩控制也会出现异常。

有鉴于此，本公开提供一种电池自加热系统及车辆，以解决上述问题。

下面对本公开的技术方案进行详细的实施例说明。

本公开实施例提供一种电池自加热系统，应用于车辆，参照图2，电池自加热系统包括：动力电池包21、第一电驱模块22、第二电驱模块23、第三电驱模块24以及控制器25。

其中，动力电池包21包括串联的第一电池组E1与第二电池组E2，第一电驱模块22包括第一电机221与第一电机控制器222，第一电机控制器用于驱动第一电机，以驱动车辆，第二电驱模块23与第一电池组E1连接，第三电驱模块24与第二电池组E2连接。控制器25与第一电机控制器222、第二电驱模块23和第三电驱模块24连接，控制器25被配置为：控制动力电池包21供电给第一电机控制器222，以驱动第一电机221，并在第一预设状态下，控制第二电驱模块23，以存储第一电池组E1释放的电能，且控制第三电驱模块24，以将存储的能量释放至第二电池组E2，在第二预设状态下，控制第二电驱模块23，以将存储的能量释放至第一电池组E1，且控制第三电驱模块24，以存储第二电池组E2释放的电能，第一预设状态和第二预设状态交替执行。

采用上述电池自加热系统进行电池自加热时，第一电池组和第二电池组的电压波动相互抵消，使得动力电池包的端电压波动较小，从而避免第一电驱模块在驱动车辆时出现异常。

为了使得本领域技术人员更加理解本公开提供的电池自加热系统，下面对上述各步骤进行详细举例说明。

值得说明的是，针对多电机的车辆，可以利用车辆上多个电机控制器和多个电机对动力电池包进行自加热。参照图3，以多个三相电机的车辆为例，将动力电池包划分为两个电池组(E1和E2)，并将一组电机控制器和电机作为第二电驱模块，另一组电机控制器和电机作为第三电驱模块。因此，在可能的方式中，第二电驱模块包括第二电机控制器和第二电机，第二电机控制器与第一电池组连接，第二电机与第二电机控制器连接，第三电驱模块包括第三电机控制器和第三电机，第三电机控制器与第二电池组连接，第三电机与第三电机控制器连接。

在可能的方式中，参照图4，第二电机控制器包括多相第一桥臂4，多相第一桥臂4的第一端共接形成第一汇流端，多相第一桥臂4的第二端共接形成第二汇流端，第一汇流端与第一电池组E1的正极连接，第二汇流端与第一电池组E2的负极连接，第二电机包括多相第一绕组3，每一相第一绕组的第一端与多相第一桥臂4中对应的桥臂的中点连接，多相第一绕组3的第二端共接并引出第一N线。第二电驱模块还包括第一电容C1，第一电容C1的第一端与第一N线连接，第一电容C1的第二端与所述第二汇流端连接。第三电机控制器包括多相第二桥臂6，多相第二桥臂6的第一端共接形成第三汇流端，多相第二桥臂6的第二端共接形成第四汇流端，第三汇流端与第二电池组E2的正极连接，第四汇流端与第二电池组E2的负极连接，第三电机包括多相第二绕组5，每一相第二绕组的第一端与多相第二桥臂6中对应的桥臂的中点连接，多相第二绕组5的第二端共接并引出第二N线。第三电驱模块还包括第二电容C2，第二电容C2的第一端与第二N线连接，第二电容C2的第二端与第四汇流端连接。

在可能的方式中，控制器被配置为：在第一预设状态的第一时间段内，控制多相第一桥臂的上桥臂和多相第二桥臂的下桥臂导通，且控制多相第一桥臂的下桥臂和多相第二桥臂的上桥臂关闭，控制第一电池组放电，以为第一电容充电，且控制第二电容放电，以储能至多相第二绕组。在第一预设状态的第二时间段内，控制多相第一桥臂的下桥臂和多相第二桥臂的上桥臂导通，且控制多相第一桥臂的上桥臂和多相第二桥臂的下桥臂关闭，控制多相第一绕组放电，以为第一电容充电，且控制第二电容和多相第二绕组放电，以为第二电池组充电。

进一步地，控制器被配置为：在第二预设状态的第一时间段内，控制多相第一桥臂的下桥臂和多相第二桥臂的上桥臂导通，且控制多相第一桥臂的上桥臂和多相第二桥臂的下桥臂关闭，控制第二电池组放电，以为第二电容充电，且控制第一电容放电，以储能至多相第一绕组。在第二预设状态的第二时间段内，控制多相第一桥臂的上桥臂和多相第二桥臂的下桥臂导通，且控制多相第一桥臂的下桥臂和多相第二桥臂的上桥臂关闭，控制多相第二绕组放电，以为第二电容充电，且控制第一电容和多相第一绕组放电，以为第一电池组充电。

示例地，在第一预设状态的第一时间段内，参照图5，多相第一桥臂4的上桥臂和多相第二桥臂6的下桥臂导通，且多相第一桥臂4的下桥臂和多相第二桥臂6的上桥臂关闭，第一电池组E1放电，第一电容C1充电，第二电容C2放电，电能储存至多相第二绕组5，在该过程中第一电池组E1的电压下降。

示例地，在第一预设状态的第二时间段内，参照图6，多相第一桥臂4的下桥臂和多相第二桥臂6的上桥臂导通，且多相第一桥臂4的上桥臂和多相第二桥臂6的下桥臂关闭，多相第一绕组3放电，第一电容C1充电，第二电容C2和多相第二绕组5放电，第二电池组E2充电，在该过程中第二电池组E2的电压上升。其中，根据二极管单向导通的特性，桥臂关闭时电流可以从桥臂的寄生二极管通过，因此，在第一预设状态的第二时间段内多相第一桥臂4的下桥臂和多相第二桥臂6的上桥臂可以导通也可以关闭。

需说明的是，在第一预设状态中，第一电池组E1的电压的下降幅度ΔU₁＝I₁*Rcell₁，第二电池组E2的电压的上升幅度ΔU₂＝I₂*Rcell₂，通过控制第一电池组的电流I₁和电阻Rcell₁以及第二电池组的电流I₂和电阻Rcell₂，可以使得动力电池包的电压的总波动在预设电压波动范围内，例如-0.5V至0.5V，具体预设电压波动范围可以根据需求确定，本公开对此不作限定。当然，在Rcell₁＝Rcell₂前提下，只要保证I₁＝I₂，动力电池包的电压的总波动可以为0。

示例地，在第二预设状态的第一时间段内，参照图7，多相第一桥臂4的下桥臂和多相第二桥臂6的上桥臂导通，且多相第一桥臂4的上桥臂和多相第二桥臂6的下桥臂关闭，第二电池组E2放电，第二电容C2充电，第一电容放电C1，电能储存至多相第一绕组3，在该过程中，第二电池组E2的电压下降。

示例地，在第二预设状态的第二时间段内，参照图8，多相第一桥臂4的上桥臂和多相第二桥臂6的下桥臂导通，且多相第一桥臂4的下桥臂和多相第二桥臂6的上桥臂关闭，多相第二绕组5放电，第二电容C2充电，第一电容C1和多相第一绕组3放电，第一电池组E1充电，在该过程中，第一电池组E1的电压上升。其中，根据二极管单向导通的特性，桥臂关闭时电流可以从桥臂的寄生二极管通过，因此，在第二预设状态的第二时间段内多相第一桥臂4的上桥臂和多相第二桥臂6的下桥臂可以导通也可以关闭。

需说明的是，在第二预设状态中，第一电池组E1的电压的上升幅度ΔU₁＝I₁*Rcell₁，第二电池组E2的电压的下降幅度ΔU₂＝I₂*Rcell₂，通过控制第一电池组的电流I₁和电阻Rcell₁以及第二电池组的电流I₂和电阻Rcell₂，可以使得动力电池包的电压的总波动在预设电压波动范围内。

进一步地，通过第一预设状态和第二预设状态的循环往复，完成能量在动力电池包与电容之间的循环充放，实现电池自加热。此外，第一电驱模块中的第一电机控制器2可以正常驱动第一电机1工作，实现自加热的同时驱动车辆。

在可能的方式中，控制器还被配置为：在第一预设状态下，控制第一电池组放电的第一电压变化量与第二电池组充电的第二电压变化量相同，在第二预设状态下，控制第二电池组放电的第三电压变化量与第一电池组充电的第四电压变化量相同。

进一步地，在可能的方式中，控制器还被配置为：在第一预设状态下，控制流过第一电池组的电流值与流过第二电池组的电流值之间的比值等于第二电池组的电阻值与第一电池组的电阻值之间的比值。在第二预设状态下，控制流过第一电池组的电流值与流过第二电池组的电流值之间的比值等于第二电池组的电阻值与第一电池组的电阻值之间的比值。

示例地，通过上述电池自加热过程中第一电池组和第二电池组之间的充放电过程可知，电压波动与电池的电流和电阻有关。由于电池组的电阻值在划分电池组的时候已经确定，因此，可以通过调节电池组的电流，将动力电池包的电压的总波动在预设电压波动范围内。例如，将动力电池包划分为两个电芯数量相等的电池组，即Rcell₁＝Rcell₂，则可以控制I₁＝I₂。再如，将动力电池包划分为两个电芯数量不相等的电池组，若需要将动力电池包的电压在单位时间内的总波动控制为0，则可以控制I₁/I₂＝Rcell₂/Rcell₁。也就是说，在第一电池组的电流值与流过第二电池组的电流值之间的比值等于第二电池组的电阻值与第一电池组的电阻值之间的比值的情况下，动力电池包的电压在单位时间内的总波动等于0。相应地，若只需要将动力电池包的电压在单位时间内的总波动控制在预设电压波动范围内，可以根据电池组的电阻越大，电流越小的控制关系，对动力电池包划分的电池组的电流进行控制，具体可以根据需求和试验确定，本公开对此不作限制。

此外，还可以将动力电池包划分为三个电池组、四个电池组等等，并且对每一电池组分配一个电驱模块，本公开对电池组的数量以及电池组内电芯的数量不作限定，只要保证动力电池包的电压的总波动在预设电压波动范围内即可。例如，动力电池包中每一电芯的电阻值相等为例，假设每个电池组包含的电芯数量分别为N1、N2、N3…Nn，则每个电池组的自加热电流应满足I₁/I₂/I₃/……/I_n＝Nn/……/N3/N2/N1。当然，每一电池组还可以并联多个电驱模块，只要控制每个电驱模块的电流之和等于该电池组的电流即可，并联在同一电池组的电驱模块的电流可以相等，也可以不相等，本公开对此不作限定。

在可能的方式中，可以在电路中增加开关以控制电路的通断。该系统还包括开关模块，开关模块与控制器连接，控制器还被配置为：控制开关模块的导通或断开，且控制第二电驱模块和/或第三电驱模块进入驱动模式，或者控制第二电驱模块和第三电驱模块进入自加热模式。

在可能的方式中，参照图4,开关模块包括：第一转换开关K1、第二转换开关K2、第三转换开关K3和第四转换开关K4，其中，第三转换开关K3和第四转换开关K4均为双位开关。

其中，第一转换开关K1设置在第一N线和第一电容C1的连接线路上，第二转换开关K2设置在第二N线和第二电容C2的连接线路上。第三转换开关K3的静触头a分别与第一电容C1和第一汇流端连接，第三转换开关K3的第一动触头b分别与第一电池组E1的负极端和第二电池组E2的正极端连接，第三转换开关K3的第二动触头c与第二电池组E2的负极端连接。第四转换开关K4的静触头a与第三汇流端连接，第四转换开关K4的第一动触头a与第一电池组E1的正极端连接，第四转换开关K4的第二动触头c分别与第一电池组E1的负极端和第二电池组E2的正极端连接。控制器被配置为：控制第一转换开关K1和第二转换开关K2闭合，控制第三转换开关K3的静触点a和第三转换开关K3的第一动触头b连接，以及控制第四转换开关K4的静触点a和第四转换开关K4的第二动触头c连接，且控制第二电驱模块和第三电驱模块，以进入自加热模式。在自加热模式中，第二电驱模块和第三电驱模块的桥臂状态和电流方向可以参照图5-8，本公开在此不再赘述。

在可能的方式中，控制器还被配置为：控制第一转换开关K1和第二转换开关K2断开，控制第三转换开关K3的静触头a和第三转换开关K3的第二动触头c连接，以及控制第四转换开关K4的静触头a和第四转换开关K4的第一动触头b连接，控制第二电驱模块进入驱动模式，和控制第三电驱模块进入驱动模式。

示例地，将第一转换开关K1和第二转换开关K2断开，第三转换开关K3的静触头a和第三转换开关K3的第二动触头c连接，第四转换开关K4的静触头a和第四转换开关K4的第一动触头b连接。这时，第一电驱模块、第二电机和第二电机控制器构成的第二电驱模块以及第三电机和第三电机控制器构成的第三电驱模块均与动力电池包并联以驱动车辆，驱动模式下的电机和电机控制器的工作过程可以参考相关技术，本公开在此不再赘述。

在可能的方式中，该系统还包括第四电驱模块，参照图9，第四电驱模块包括第四电机控制器、第四电机和第三电容C3，第二电池组与第四电机控制器连接，第四电机的第一端与第四电机控制器连接，第四电机第二端与第三电容C3串联后与第二电池组的负极连接。

示例地，第四电驱模块与第三电驱模块均与第二电池组并联，并控制在同一预设状态下，第四电驱模块中的桥臂状态与第三电驱模块中的桥臂状态一致，则第四电驱模块和第三电驱模块共同与第二电池组进行交替充放电，并且在第二电池组处于充电状态时，第一电池组处于放电状态，或者在第二电池组处于放电状态时，第一电池组处于充电状态。

在可能的方式中，系统还包括第五电驱模块，参照图10，第五电驱模块包括第五电机控制器和第五电机，第二电池组与第五电机控制器连接，第五电机的第一端与第五电机控制器连接，第五电机的第二端与第二电机连接。

示例地，第五电驱模块与第三电驱模块均与第二电池组并联，且共用第二电容C2，进而控制在同一预设状态下，第五电驱模块中的桥臂状态与第三电驱模块中的桥臂状态一致，则第五电驱模块和第三电驱模块共同与第二电池组进行交替充放电，并且在第二电池组处于充电状态时，第一电池组处于放电状态，或者在第二电池组处于放电状态时，第一电池组处于充电状态。

值得说明的是，通过将多电机车辆中的部分电机控制器和电机作为电驱模块对动力电池包进行自加热，即电机控制器和电机可以用于驱动车辆，也可以用于对动力电池包进行自加热，无需额外增加其他元件或者加热装置，满足加热动力电池包的需求的同时，节约了成本。但是针对其他单电机车辆或双电机车辆，可以通过增加桥臂和绕组作为电驱模块，以实现动力电池包的自加热功能。当然，针对多电机车辆也可以通过增加桥臂和绕组作为电驱模块，本公开对此不作限定。

示例地，第一桥臂和第二桥臂可以由一相桥臂或多相桥臂构成。绕组可以是单独的一相绕组或多相绕组，也可以是一相电机或多相电机中的线圈，本公开对此不作限定。此外，针对不参与驱动车辆的电驱模块，可以使用六相桥臂和六相电机替换如图4所示的两个三相桥臂和两个三相电机。

需说明的是，控制器可以是电机控制器中的控制单元，也可以是安装在车辆的电子设备，本公开对此不作限定。还可以在动力电池包附近设置温度传感器，将采集的电池温度实时传输给控制器，当电池温度低于预设阈值时，控制器自动控制动力电池包进行自加热。也可以在车辆上设置加热按钮，例如在车载显示屏中提醒驾驶员动力电池包处于低温状态，驾驶员可以通过车载显示屏设置的加热按钮向控制器发送启动自加热的信号，控制器在接收到该信号后，控制动力电池包进行自加热，等等，本公开对此不作限定。

此外，在控制电池组进行交替充放电的过程中，可以控制多个桥臂或开关中的一个或多个导通，从而控制参与自加热的绕组的数量，例如图5中，可以选择多相第二桥臂4的三个上桥臂中的其中一个导通，则第一电池组E1放电给多相第二绕组3中与之连接的一个绕组和第一电容C1。通常来说，参与自加热的绕组数量越多，自加热的效率越高。在其他可能实现的方式中，可以根据电池温度控制参与自加热的绕组数量，例如电池温度越低，绕组数量越多，等等，本公开对此不作限定。

基于同一发明构思，本公开实施例还提供一种车辆，包括上述电池自加热系统，通过电池自加热系统实现对车辆中的电池进行加热升温，以保证在低温环境下电池的性能。并且在车辆行驶过程中，也可以对动力电池包进行自加热。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (13)

1.一种电池自加热系统，其特征在于，应用于车辆，所述系统包括：

动力电池包，所述动力电池包括串联的第一电池组与第二电池组；

第一电驱模块，所述第一电驱模块包括第一电机与第一电机控制器，所述第一电机控制器用于驱动所述第一电机，以驱动所述车辆；

第二电驱模块，所述第二电驱模块与所述第一电池组连接；

第三电驱模块，所述第三电驱模块与所述第二电池组连接；

控制器，与所述第一电机控制器、所述第二电驱模块和所述第三电驱模块连接，所述控制器被配置为：控制所述动力电池包供电给所述第一电机控制器，以驱动所述第一电机，并在第一预设状态下，控制所述第二电驱模块，以存储所述第一电池组释放的电能，且控制所述第三电驱模块，以将存储的能量释放至所述第二电池组，在第二预设状态下，控制所述第二电驱模块，以将存储的能量释放至所述第一电池组，且控制所述第三电驱模块，以存储所述第二电池组释放的电能，所述第一预设状态和所述第二预设状态交替执行。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第二电驱模块包括第二电机控制器和第二电机，所述第二电机控制器与所述第一电池组连接，所述第二电机与所述第二电机控制器连接；

所述第三电驱模块包括第三电机控制器和第三电机，所述第三电机控制器与所述第二电池组连接，所述第三电机与所述第三电机控制器连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二电机控制器包括多相第一桥臂，所述多相第一桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述多相第一桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第一汇流端与所述第一电池组的正极连接，所述第二汇流端与所述第一电池组的负极连接，所述第二电机包括多相第一绕组，每一相第一绕组的第一端与所述多相第一桥臂中对应的桥臂的中点连接，所述多相第一绕组的第二端共接并引出第一N线；

所述第二电驱模块还包括第一电容，所述第一电容的第一端与所述第一N线连接，所述第一电容的第二端与所述第二汇流端连接；

所述第三电机控制器包括多相第二桥臂，所述多相第二桥臂的第一端共接形成第三汇流端，所述多相第二桥臂的第二端共接形成第四汇流端，所述第三汇流端与所述第二电池组的正极连接，所述第四汇流端与所述第二电池组的负极连接，所述第三电机包括多相第二绕组，每一相第二绕组的第一端与所述多相第二桥臂中对应的桥臂的中点连接，所述多相第二绕组的第二端共接并引出第二N线；

所述第三电驱模块还包括第二电容，所述第二电容的第一端与所述第二N线连接，所述第二电容的第二端与所述第四汇流端连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为：

在所述第一预设状态的第一时间段内，控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂关闭，控制所述第一电池组放电，以为所述第一电容充电，且控制所述第二电容放电，以储能至所述多相第二绕组；

在所述第一预设状态的第二时间段内，控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂关闭，控制所述多相第一绕组放电，以为所述第一电容充电，且控制所述第二电容和所述多相第二绕组放电，以为所述第二电池组充电。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为：

在所述第二预设状态的第一时间段内，控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂关闭，控制所述第二电池组放电，以为所述第二电容充电，且控制所述第一电容放电，以储能至所述多相第一绕组；

在所述第二预设状态的第二时间段内，控制所述多相第一桥臂的上桥臂和所述多相第二桥臂的下桥臂导通，且控制所述多相第一桥臂的下桥臂和所述多相第二桥臂的上桥臂关闭，控制所述多相第二绕组放电，以为所述第二电容充电，且控制所述第一电容和所述多相第一绕组放电，以为所述第一电池组充电。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在所述第一预设状态下，控制所述第一电池组放电的第一电压变化量与所述第二电池组充电的第二电压变化量相同；

在所述第二预设状态下，控制所述第二电池组放电的第三电压变化量与所述第一电池组充电的第四电压变化量相同。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在所述第一预设状态下，控制流过所述第一电池组的电流值与流过所述第二电池组的电流值之间的比值等于所述第二电池组的电阻值与所述第一电池组的电阻值之间的比值；

在所述第二预设状态下，控制流过所述第一电池组的电流值与流过所述第二电池组的电流值之间的比值等于所述第二电池组的电阻值与所述第一电池组的电阻值之间的比值。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括开关模块，所述开关模块与所述控制器连接，所述控制器还被配置为：

控制所述开关模块的导通或断开，且控制所述第二电驱模块和/或所述第三电驱模块进入驱动模式，或者控制所述第二电驱模块和所述第三电驱模块进入自加热模式。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述开关模块包括：第一转换开关、第二转换开关、第三转换开关和第四转换开关，其中，所述第三转换开关和所述第四转换开关均为双位开关；

所述第一转换开关设置在所述第一N线和所述第一电容的连接线路上；

所述第二转换开关设置在所述第二N线和所述第二电容的连接线路上；

所述第三转换开关的静触头分别与所述第一电容和所述第一汇流端连接，所述第三转换开关的第一动触头分别与所述第一电池组的负极端和所述第二电池组的正极端连接，所述第三转换开关的第二动触头与所述第二电池组的负极端连接；

所述第四转换开关的静触头与所述第三汇流端连接，所述第四转换开关的第一动触头与所述第一电池组的正极端连接，所述第四转换开关的第二动触头分别与所述第一电池组的负极端和所述第二电池组的正极端连接；

所述控制器被配置为：控制第一转换开关和所述第二转换开关闭合，控制所述第三转换开关的静触点和所述第三转换开关的第一动触头连接，以及控制所述第四转换开关的静触点和所述第四转换开关的第二动触头连接，且控制所述第二电驱模块和所述第三电驱模块，以进入自加热模式。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：

控制所述第一转换开关和所述第二转换开关断开，控制所述第三转换开关的静触头和所述第三转换开关的第二动触头连接，以及控制所述第四转换开关的静触头和所述第四转换开关的第一动触头连接，控制所述第二电驱模块进入驱动模式，和控制所述第三电驱模块进入驱动模式。

11.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第四电驱模块；

所述第四电驱模块包括第四电机控制器、第四电机和第三电容，所述第二电池组与所述第四电机控制器连接，所述第四电机的第一端与所述第四电机控制器连接，所述第四电机第二端与所述第三电容串联后与所述第二电池组的负极连接。

12.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第五电驱模块；

所述第五电驱模块包括第五电机控制器和第五电机，所述第二电池组与所述第五电机控制器连接，所述第五电机的第一端与所述第五电机控制器连接，所述第五电机的第二端与所述第二电机连接。

13.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1-12任意一项所述的电池自加热系统。