CN117656947A - 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，涉及电动汽车技术领域，包括第一电池组和第二电池组中的与所述第二电池组的其中之一处于放电状态时，所述第一电池组与所述第二电池组的另外之一处于充电状态，这样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，从而避免充电失败。

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领域，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，电池包在连接充电桩进行充电时，该波动将可能导致充电失败。

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，所述动力电池包包括串联的第一电池组与第二电池组；第一自加热模块，所述第一自加热模块与所述第一电池组连接；第二自加热模块，所述第二自加热模块与所述第二电池组连接；控制器，与所述第一自加热模块和所述第二自加热模块连接，所述控制器控制所述第一自加热模块与所述第一电池组之间交替充放电，所述控制器控制所述第二自加热模块与所述第二电池组交替充放电，并且所述第一电池组与所述第二电池组的其中之一处于放电状态时，所述第一电池组与所述第二电池组的另外之一处于充电状态。

可选地，电池自加热系统还包括：控制器，所述第一多相逆变桥和所述第二多相逆变桥均与所述控制器连接；所述控制器用于，在第一预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第一电池组放电为所述第一多相电机充电，且控制所述第二多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第二电容放电为所述第二电池组和所述第二多相电机充电；所述控制器还用于，在第二预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第一电池包和所述第一多相电机放电为所述第一电容充电，且控制所述第二多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第二多相电机放电为所述第二电池组充电；所述控制器还用于，在第三预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第一电容放电为所述第一多相电机和所述第一电池包充电，且控制所述第二多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第二电池组放电为所述第二多相电机充电；所述控制器还用于，在第四预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第一多相电机放电为所述第一电池组充电，且控制所述第二多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第二电池组和所述第二多相电机放电为所述第二电容充电。

可选地，电池自加热系统还包括：第一开关、第二开关和第三开关，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均为双位开关；所述第一电池组的负极端和所述第一开关的静触头连接，所述第一开关的第一动触头和所述第一多相电机的三相绕组的中点连接，所述第一开关的第二动触头分别与所述第一电容的正极端、所述第一多相逆变桥的正极端、所述第二电容的正极端和所述第二多相逆变桥的正极端连接；所述第一电池组的负极端和所述第二电池组的正极端均与所述第二开关的第一动触头连接，所述第二开关的第二动触头分别与所述第二电池组的负极端和所述第二多相逆变桥的负极端连接，所述第二开关的静触头分别与所述第一电容的负极端和所述第一多相逆变桥的负极端连接；所述第三开关的第一动触头分别所述第一开关的第二动触头和所述第一多相电机的中点连接，所述第三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，所述第三开关的静触头与所述第二多相电机的三相绕组的中点连接，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均与所述控制器连接。

可选地，所述控制器还用于，控制所述第一开关的静触头与所述第一开关的第二动触头连接、所述第二开关的静触头与所述第二开关的第二动触头连接、以及所述第三开关断开，以控制所述第一电池组和所述第二电池组为所述第一多相电机和所述第二多相电机供电以驱动车辆。

可选地，电池自加热系统还包括：第四开关；所述第四开关一端分别与所述第一开关的第二动触头、所述第二电容的正极端和所述第一多相逆变桥的正极端连接，所述第四开关的另一端用于与直流充电桩的正极连接，所述控制器与所述第四开关连接，所述直流充电桩的负极端分别与所述第二电容的负极端和所述第二多相逆变桥的负极端连接；所述控制器还用于，控制第一开关的静触头和所述第一开关的第一动触头连接、所述第二开关的静触头和所述第二开关的第二动触头连接、所述第三开关的静触头和所述第三开关的第一动触头连接、以及所述第四开关闭合，以控制所述直流充电桩通过所述第一多相逆变桥、所述第一多相电机、所述第二多相逆变桥和所述第二多相电机为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

可选地，所述控制器还用于，在第五预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的上桥臂和所述第二多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述直流充电桩的电流通过所述第一多相逆变桥的上桥臂和所述第一多相电机为所述第一电池组和所述第二电池组充电，通过所述第二多相逆变桥的上桥臂和所述第二多相电机为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

可选地，所述控制器还用于，在第六预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的下桥臂和所述第二多相逆变桥的下桥臂导通，通过所述第一多相电机和所述第二多相电机的放电为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

可选地，所述第五预设状态持续时长为第一时长T1，所述第六预设状态持续时长为第二时长T2，所直流充电桩的放电电压为第一电压U1，所述第一多相电机和所述第二多相电机的放电电压为第二电压U2，其中，所述第一时长T1、所述第二时长T2、所述第一电压U1和所述第二电压U2存在如下关系：U1*T1＝U2*(T1+T2)。

可选地，所述控制器还用于，控制所述第一开关的静触头和所述第一开关的第二动触头连接、所述第二开关的静触头和所述第二开关的第二动触头连接、所述第三开关断开、以及所述第四开关闭合，以控制所述直流充电桩为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

本公开另一方面提供一种车辆，包括上述电池自加热系统。

本公开提供的一种电池自加热系统及车辆，第一电池组和第二电池组中的与所述第二电池组的其中之一处于放电状态时，所述第一电池组与所述第二电池组的另外之一处于充电状态，这样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，从而避免充电失败。

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是现有技术的一种电池自加热电路的示意图。

图2是现有技术的另一种电池自加热电路的示意图。

图3是本公开实施例提供的一种电池自加热系统的电路图。

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另一种电池自加热系统的电路图。

图6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7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8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。

图11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12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13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14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15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16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

E1 第一电池组 E2 第二电池组

K1 第一开关 K2 第二开关

K3 第三开关 K4 第四开关

C1 第一电容 C2 第二电容

C3 第三电容 C4 第四电容

1 第一自加热模块 2 第二自加热模块

10 第一多相逆变桥 20 第二多相逆变桥

30 第一多相电机 40 第二多相电机

50 直流充电桩 60 第三多相逆变桥

70 第三多相电机 80 第四多相逆变桥

90 第四多相电机

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。

需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。

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。目前另一种加热方式，内部加热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或2所示的自加热系统。在图1或2所示的自加热系统中，电池包与电机绕组和电容之间进行交替的充放电，在电池包向电机绕组和电容放电时，电池包电压下降，在电机绕组和电容给电池包充电时，电池包电压回升，上述的降压和升压方式，电池电压波动较大，该波动可能会对电池造成损伤，降低电池的使用寿命。并且，电池电压波动ΔU＝I*Rcell，在电池总内阻Rcell不变的情况下，电池电流越大，电池电压的波动越大，较大的电压波动导致在直连充电时，充电桩无法实时跟踪电池电压，导致跳枪或充电失败。

为解决上述问题，本申请提供了一种电池自加热系统，应用于车辆，请参阅图3，电池自加热系统包括：动力电池包、第一自加热模块1、第二自加热模块2和控制器(图中未示出)。

所述动力电池包包括串联的第一电池组E1与第二电池组E2。

所述第一自加热模块1与所述第一电池组E1连接。

所述第二自加热模块与所述第二电池组E2连接。

控制器与所述第一自加热模块1和所述第二自加热模块2连接。所述控制器控制所述第一自加热模块1与所述第一电池组E1之间交替充放电，所述控制器控制所述第二自加热模2块与所述第二电池组E2交替充放电，并且所述第一电池组E1与所述第二电池组E2的其中之一处于放电状态时，所述第一电池组E1与所述第二电池组E2的另外之一处于充电状态。

本实施例提供的电池自加热系统，第一电池组和第二电池组中的与所述第二电池组的其中之一处于放电状态时，所述第一电池组与所述第二电池组的另外之一处于充电状态，这样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，从而避免充电失败。

可选地，请参阅图4，第一自加热模块1包括第一多相电机30、第一电容C1和所述第一多相逆变桥10。第二自加热模块2包括第二多相电机40、第二电容C2和第二多相逆变桥20。

所述第一电池组E1的负极端与所述第二电池组E2的正极端连接，所述第一电容C1和所述第一多相逆变桥10并联，所述第二电容C2和所述第二多相逆变桥20并联，所述第一多相逆变桥10与所述第一多相电机30串联后与所述第一电池组E1并联，所述第二多相逆变桥20与所述第二多相电机40串联后与所述第二电池组E2并联，其中，所述第一多相电机30的每一相电机绕组和所述第一多相逆变桥10的每一相一一连接，所述第二多相电机40的每一相电机绕组和所述第二多相逆变桥20的每一相一一连接。

其中，第一多相逆变桥和第一电容可以为同一多相逆变器中的器件，第二多相逆变桥和第二电容可以为同一多相逆变器中的器件。可选地，第一多相逆变桥10和第二多相逆变桥20可以为三相逆变桥、六相逆变桥等。对应的，第一多相电机30和第二多相电机40可以为三相电机、六相电机等。

所述第一多相逆变桥10和所述第二多相逆变20器用于，通过通断状态控制在所述第一电池组E1放电为所述第一电容C1或所述第一多相电机30充电时，所述第二电容C2或第二多相电机40放电为所述第二电池组E2充电，在所述第一电容C1或所述第一多相电机30放电为所述第一电池组E1充电时，所述第二电池组E2放电为所述第二电容C2或所述第二多相电机40充电，以使所述第一电池组E1和所述第二电池组E2在充放电过程中升温，实现多电机震荡加热。

其中，通断状态指的是多相逆变桥中上桥臂或者下桥臂开关管的关闭或断开状态，同一多相逆变桥的上桥臂和下桥臂最多只有一个导通，例如，第一多相逆变桥10的上桥臂的开关管关闭，则第一多相逆变桥10下桥臂的开关管断开。通过第一多相逆变桥10的通断状态第一电池组E1和第二电池组E2交错放电，使得总电压波动较小，减少对电池组电芯的损害。

车辆的电池包可以划分为第一电池组E1和第二电池组E2，同时也将电池包的内阻Rcell分为第一电池组E1的内阻Rcell1和第二电池组E2的内阻Rcell2。在本实施例中，第二电池组充电升压且第一电池组放电降压，或者第一电池组放电升压且第二电池组放电降压，使得电池包总电压波动较小。可选地，第一电池组E1放电电压下降ΔU1＝I1*Rcell1，则第二电池组E2充电电压上升ΔU2＝I2*Rcell2，使得电池包的总电压波动ΔU＝ΔU1+ΔU2＝0，其中，I1为第一电池组的电流，I2为第二电池组的电流。或者第一电池组E1充电电压上升，则第二电池组E2放电电压下降，使得电池包的总电压波动为0。

可选地，当电池包的电芯均分即两个电池组均分时，也即第一电池组E1的内阻Rcell1和第二电池组E2的内阻Rcell2相同，即Rcell1＝Rcell2，只要保证I1＝I2，即可实现电池包总电压波动为0。

当电池包的电芯不均分时，即第一电池组E1的内阻Rcell1和第二电池组E2的内阻Rcell2不相同，只要保证第一电池组的降压和第二电池组的升压相同，或者第一电池组的升压和第二电池组的降压相同即可，即I1*Rcell1＝I2*Rcell2。

也即控制第一电池组E1和第二电池组E2的自加热电流之比为I1/I2＝Rcell2/Rcell1即可。假设所有电芯的内阻相同，则I1/I2＝Rcell2/Rcell1＝N2/N1。其中，N1为第一电池组E1所包含的电芯数量，为第二电池组E2所包含的电芯数量N2，Rcell1为第一电池组E1的总内阻，Rcell2为第二电池组E2的总内阻。

可选地，当电池包的电芯除了被分成上述两组外，还可以是分成了三组、四组甚至更多组(n组)，相应的，有n个多相电机和与每个多相电机匹配的多相逆变桥与n组电池组匹配。为了保证电池包总压稳定，通过控制多相逆变桥中桥臂的动作，假设n组电池组包含的电芯数量分别为N1,N2,N3……Nn，则n组电池组的自加热电流应满足如下关系：I1/I2/I3/……/In＝Nn/……/N3/N2/N1。

可选地，当有m个多相电机和m个电机中每个电机匹配的多相逆变桥并联在同一个电池组上时，控制流过m个多相逆变桥中每个多相逆变桥的电流之和等于该电池组的电流，其中，该电池组的每个电控的电流均不相等。

本实施例提供的电池自加热系统，该系统包括第一电池组、第二电池组、第一多相逆变桥、第二多相逆变桥、第一电容、第二电容、第一多相电机和第二多相电机，通过控制第一多相逆变桥和第二多相逆变桥的通断状态来控制在第一电池组放电为第一电容或第一多相电机充电时，第二电容或第二多相电机放电为第二电池组充电，即第二电池组充电升压且第一电池组放电降压，在第一电容或第一多相电机放电为第一电池组充电时，第二电池组放电为第二电容或第二多相电机充电，即第一电池组放电升压且第二电池组放电降压，一个电池组升压另一个电池组降压最终的总电压波动小，第一电池组和第二电池组在充放电升温的过程中，较小的电压波动可以减少对电池组的损伤。

可选地，电池自加热系统还包括：控制器(图中未示出)，所述第一多相逆变桥10和所述第二多相逆变桥20均与所述控制器连接。

所述控制器用于，在第一预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的下桥臂导通，以控制所述第一电池组E1放电为所述第一多相电机30充电，且控制所述第二多相逆变桥20的上桥臂导通，以控制所述第二电容C2放电为所述第二电池组E2和所述第二多相电机40充电。

请参阅图5，在第一预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的下桥臂导通，电流从第一电池组E1的正极端流出，电流依次流经第一多相电机30和第一多相逆变桥10的下桥臂回到第一电池组E1的负极端，形成第一电池组E1的放电回路，在该回路中第一电池组E1放电为第一多相电机30的多相绕组充电。同时，控制器控制第二多相逆变桥20的上桥臂导通，电流从第二电容C2的正极端流出，依次流经第二多相逆变桥20的上桥臂、第二多相电机40流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，再从第二电池组E2的负极端流回第二电容C2的负极端，形成第二电容C2的放电回路，在该回路中，第二电容C2放电为第二电池组E2和第二多相电机40充电。

所述控制器还用于，在第二预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的上桥臂导通，以控制所述第一电池包E1和所述第一多相电机30放电为所述第一电容C1充电，且控制所述第二多相逆变桥20的下桥臂导通，以控制所述第二多相电机40放电为所述第二电池组E2充电。

请参阅图6，在第二预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的上桥臂导通(可以闭合上桥臂中的功率开关器件VT，或者可以断开上桥臂中的功率开关器件VT，电流通过二极管VD流通)，电流从第一电池组E1的正极端流出，依次流经第一多相电机30、第一多相逆变桥10的上桥臂和第一电容C1后，流回第一电池组E1的负极端，形成回路，在第一预设状态时，第一多相电机30充电后存储有电能，因此在该回路中，第一电池组E1和第一多相电机30放电为第一电容C1充电。同时，控制器控制第二多相逆变桥的下桥臂导通，在第一预设状态下，第二多相电机40充电存储有电能，由于第二多相电机40的续流特性，第二多相电机40放电，电流通过第二多相电机40的中点n2流出，流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，再从第二电池组E2的负极端流出，流入第二多相逆变桥20的下桥臂后回到第二多相电机40，在该回路中，第二多相电机40放电为第二电池组E2充电。

所述控制器还用于，在第三预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的上桥臂导通，以控制所述第一电容C1放电为所述第一多相电机30和所述第一电池包E1充电，且控制所述第二多相逆变桥20的下桥臂导通，以控制所述第二电池组E2放电为所述第二多相电机40充电。

请参阅图7，在第三预设状态下，控制第一多相逆变桥10的上桥臂导通，电流从第一电容C1的正极端流出，依次流经第一多相逆变桥10的上桥臂和第一多相电机30，再流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电后，再从第一电池组E1的负极端流出，流回第一电容C1的负极端，形成回路，由于在第二预设状态是第一电容C1充电存储由电能，因此在该回路中，第一电容C1放电为第一电池组E1和第一多相电机30充电。同时，控制器控制第二多相逆变桥20的下桥臂导通，电流从第二电池组E2的正极流出，依次流经第二多相电机40和第二多相逆变桥20的下桥臂，再流回第二电池组E2的负极，形成回路，在该回路中，第二电池组E2放电为第二多相电机40充电。

所述控制器还用于，在第四预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的下桥臂导通，以控制所述第一多相电机30放电为所述第一电池组E1充电，且控制所述第二多相逆变桥20的上桥臂导通，以控制所述第二电池组E2和所述第二多相电机40放电为所述第二电容充电。

请参阅图8，在第四预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的下桥臂导通，在第三预设状态下，第一多相电机30充电存储有电能，由于第一多相电机30的电机绕组的续流性能，电流从第一多相电机30流出，流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再由第一电池组E1的负极端流出，流经第一多相逆变桥10的下桥臂流回第一多相电机30，形成回路，在该回路中，第一多相电机30放电为第一电池组E1充电。同时，控制第二多相逆变桥20的下桥臂导通，电流通过第二电池组E2流出，依次流经第二多相电机40、第二多相逆变桥20的上桥臂和第二电容C2后，流回第二电池组E2的负极端，由于第二多相电机40在第三预设状态下已充电存储有电能，因此在该回路中，第二电池组E2和第二多相电机40放电为第二电容C2充电。

从图5-图8所示的自加热过程可以看出，在第一至第四预设状态下，第一电池E1和第二电池E2的充放电状态总是相反的，当第一电池E1放电时，第二电池E2充电，当第二电池E2放电时，第一电池E1充电，因此在本实施例公开的自加热系统中，第一电池E1和第二电池E2的电压变化总是相互抵消的，从而实现动力电池包端电压的总体稳定。

图5-图8可以用于车辆在驱动前，电池的自加热，震荡加热后的电池包具有良好的放电性能，便于车辆启动，在车辆启动后，车辆中的其他电气元件工作产生的可以用于为电池组加热，保证电池组在形式过程中的性能。图5-图8也可以用于车辆在充电前或充电过程中的加热，震荡加热后的电池包具有良好的充电性能，便于为电池组充电，在充电过程中电池组自发热，保证充电过程良好进行。

可选地，以第一多相逆变桥和第二多相逆变桥均为三相逆变桥，第一多相电机和第二多相电机均为三相电机为例，请参阅图9，电池自加热系统还包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3，其中，所述第一开关K1、所述第二开关K2和所述第三开关K3均为双位开关。

所述第一电池组E1的负极端和所述第一开关K1的静触头a连接，所述第一开关K1的第一动触头b和所述第一多相电机30的三相绕组的中点n1连接，所述第一开关K1的第二动触头c分别与所述第一电容C1的正极端、所述第一多相逆变桥10的正极端、所述第二电容C2的正极端和所述第二多相逆变桥20的正极端连接；

所述第一电池组E1的负极端和所述第二电池组E2的正极端均与所述第二开关K2的第一动触头b连接，所述第二开关K2的第二动触头c分别与所述第二电池组E1的负极端、第二电容C2的负极端和所述第二多相逆变桥20的负极端连接，所述第二开关K2的静触头a分别与所述第一电容C1的负极端和所述第一多相逆变桥10的负极端连接；

所述第三开关K3的第一动触头b分别所述第一开关K1的第二动触头b和所述第一多相电机30的中点n1连接，所述第三开关K3的第二动触头c分别与所述第一电池组E1的负极端和所述第二电池组E2的正极端连接，所述第三开关K3的静触头a与所述第二多相电机的三相绕组的中点n2连接。

可选地，在本实施例中，第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3是用于建立电路之间各个元件的连接，所以第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3不限于上述的双位开关，还可以是单位开关、三位开关等，只要能够建立上述连接即可。例如，第一开关K1可以包括两个单位开关，两个单位开关分别用于建立第一电池组E1的正极端和第一电容C1的正极端之间的连接、第一电池组E1的正极端和第一多相电机30之间的连接。同理，第二开关K2也可以包括两个单位开关，两个单位开关可以分别建立第一电池组E1的负极端和第一电容C1的负极端之间的连接、第二电池组E2的负极端和第一电容C1的负极端之间的连接。

在的震荡加热的场景中，如图9所示，控制器控制所述第一开关K1的静触头a和所述第一开关K1的第一动触头b连接，以建立第一电池组E1和第一多相电机30的中性点n1之间的连接，控制所述第二开关K2的静触头a和所述第二开关K2的第一动触头b连接，以及建立第一电池组E1和第一电容C1、第一多相逆变桥10之间的连接，以及控制所述第三开关K3的静触头a和所述第三开关K3的第二动触头c连接，以建立第二电池组E2、第一电池组E1和第二多相电机40之间的连接。

在第一预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的下桥臂导通，电流从第一电池组E1的正极端流出，电流通过第一开关K1的ab触点依次流经第一多相电机30、第一多相逆变桥10的下桥臂和第二开关K2的ab两个触点回到第一电池组E1的负极端，形成第一电池组E1的放电回路，在该回路中第一电池组E1放电为第一多相电机30的多相绕组充电。同时，控制器控制第二多相逆变桥20的上桥臂导通，电流从第二电容C2的正极端流出，依次流经第二多相逆变桥20的上桥臂、第二多相电机40和第三开关K3的ac触点流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，再从第二电池组E2的负极端流回第二电容C2的负极端，形成第二电容C2的放电回路，在该回路中，第二电容C2放电为第二电池组E2和第二多相电机40充电。

所述控制器还用于，在第二预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的上桥臂导通，以控制所述第一电池包E1和所述第一多相电机30放电为所述第一电容C1充电，且控制所述第二多相逆变桥20的下桥臂导通，以控制所述第二多相电机40放电为所述第二电池组E2充电。

在第二预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的上桥臂导通(可以闭合上桥臂中的功率开关器件VT，或者可以断开上桥臂中的功率开关器件VT，电流通过二极管VD流通)，电流从第一电池组E1的正极端流出，依次流经第一开关K1的ab触点、第一多相电机30、第一多相逆变桥10的上桥臂和第一电容C1后，经过第二开关K2的ab触点流回第一电池组E1的负极端，形成回路，在第一预设状态时，第一多相电机30充电后存储由电能，因此在该回路中，第一电池组E1和第一多相电机30放电为第一电容C1充电。同时，控制器控制第二多相逆变桥的下桥臂导通，在第一预设状态下，第二多相电机40充电存储有电能，由于第二多相电机40的续流特性，第二多相电机40放电，电流通过第二多相电机40的中点n2流出，经过第三开关K3的ac触点流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，再从第二电池组E2的负极端流出，流入第二多相逆变桥20的下桥臂后回到第二多相电机40，在该回路中，第二多相电机40放电为第二电池组E2充电。

所述控制器还用于，在第三预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的上桥臂导通，以控制所述第一电容C1放电为所述第一多相电机30和所述第一电池包E1充电，且控制所述第二多相逆变桥20的下桥臂导通，以控制所述第二电池组E2放电为所述第二多相电机40充电。

在第三预设状态下，控制第一多相逆变桥10的上桥臂导通，电流从第一电容C1的正极端流出，依次流经第一多相逆变桥10的上桥臂、第一多相电机30、第一开关K1的ab触点，再流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电后，再从第一电池组E1的负极端流出，经过第二开关K2的ab触点流回第一电容C1的负极端，形成回路，由于在第二预设状态是第一电容C1充电存储由电能，因此在该回路中，第一电容C1放电为第一电池组E1和第一多相电机30充电。同时，控制器控制第二多相逆变桥20的下桥臂导通，电流从第二电池组E2的正极流出，依次流经第三开关K3的ac触点、第二多相电机40和第二多相逆变桥20的下桥臂，再流回第二电池组E2的负极，形成回路，在该回路中，第二电池组E2放电为第二多相电机40充电。

所述控制器还用于，在第四预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的下桥臂导通，以控制所述第一多相电机30放电为所述第一电池组E1充电，且控制所述第二多相逆变桥20的上桥臂导通，以控制所述第二电池组E2和所述第二多相电机40放电为所述第二电容充电。

在第四预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的下桥臂导通，在第三预设状态下，第一多相电机30充电存储有电能，由于第一多相电机30的电机绕组的续流性能，电流从第一多相电机30流出，经过第一开关K1的ab触点流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再由第一电池组E1的负极端流出，依次流经第二开关K2的ab触点、第一多相逆变桥10的下桥臂流回第一多相电机30，形成回路，在该回路中，第一多相电机30放电为第一电池组E1充电。同时，控制第二多相逆变桥20的下桥臂导通，电流通过第二电池组E2流出，通过第三开关K3的ac触点依次流经第二多相电机40、第二多相逆变桥20的上桥臂和第二电容C2后，流回第二电池组E2的负极端，由于第二多相电机40在第三预设状态下已充电存储有电能，因此在该回路中，第二电池组E2和第二多相电机40放电为第二电容C2充电。

请参阅图10，述控制器还用于，控制所述第一开关K1的静触头a与所述第一开关K1的第二动触头c连接、所述第二开关K2的静触头a与所述第二开关K2的第二动触头c连接、以及所述第三开关K3断开，以控制所述第一电池组E1和所述第二电池组E2为所述第一多相电机30和所述第二多相电机40供电以驱动车辆。

可选地，请参阅图11，电池自加热系统还包括：第四开关K4。

所述第四开关K4一端分别与所述第一开关K1的第二动触头c、所述第二电容C2的正极端、第二多相逆变桥20的正极端、第一电容C1的正极端和所述第一多相逆变桥10的正极端连接，所述第四开关K4的另一端用于与直流充电桩50的正极端连接，所述控制器与所述第四开关K4连接，所述直流充电桩50的负极端分别与所述第二电容C2的负极端和所述第二多相逆变桥20的负极端连接。

所述控制器还用于，控制第一开关K1的静触头a和所述第一开关K1的第一动触头b连接、所述第二开关K2的静触头a和所述第二开关K2的第二动触头c连接、所述第三开关K3的静触头a和所述第三开关K3的第一动触头b连接、以及所述第四开关K4闭合，以控制所述直流充电桩50通过所述第一多相逆变桥10、所述第一多相电机30、所述第二多相逆变桥20和所述第二多相电机40为所述第一电池组E1和所述第二电池组E2充电。

可选地，所述控制器还用于，在第五预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的上桥臂和所述第二多相逆变桥20的上桥臂导通，以控制所述直流充电桩50的电流通过所述第一多相逆变桥10的上桥臂和所述第一多相电机30为所述第一电池组E1和所述第二电池组E2充电，通过所述第二多相逆变桥20的上桥臂和所述第二多相电机40为所述第一电池组E1和所述第二电池组E2充电。

请参阅图12，在第五预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的上桥臂和第二多相逆变桥20的上桥臂导通，电流从直流充电桩50的正极端流出，经过第四开关K4，其中一路电流依次流经第一多相逆变桥10的上桥臂、第一多相电机30和第一开关K1的ab触点流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再从第一电池组E1的负极端流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，电流从第二电池组E2的负极端流回直流充电桩50的负极端。从直流充电桩50正极端经过第四开关K4的另一路电流依次流经第二多相逆变桥20的上桥臂、第二多相电机40、第三开关K3的ab触点和第一开关K1的ab触点后，流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再从第一电池组E1的负极端流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，电流从第二电池组E2的负极端流回直流充电桩50的负极端。在本实施例中，通过直流充电桩50直接为第一电池组E1和第二电池组E2充电。

可选地，在直流充电桩50的电压高于电池包的电压时，使用直流充电桩50给车辆充电，可以控制电池自加热系统中电气元件的通断来控制直流充电桩降压充电。在图12的基础上结合图13，在第五预设状态之后，所述控制器还用于，在第六预设状态下，控制所述第一多相逆变桥10的下桥臂和所述第二多相逆变桥20的下桥臂导通，通过所述第一多相电机30和所述第二多相电机40的放电为所述第一电池组E1和所述第二电池组E2充电。

请参阅图13，在第六预设状态下，控制器控制第一多相逆变桥10的下桥臂和第二多相逆变桥20的下桥臂导通，在第五预设状态下，第一多相电机30和第二多相电机40充电存储有电能，由于多相电机中多相电机绕组的续流特性，第一多相电机30放电，电流从第一多相电机30的中点流出，通过第一开关K1的ab触点流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再从第一电池组E1的负极端流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，电流从第二电池组E2的负极端流出，经过第二开关K2的ac触点，流经第一多相逆变桥10的下桥臂流回第一多相电机30。并且第二多相电机40放电，电流从第二多相电机40的中点流出，通过第三开关K3的ab触点和第一开关K1的ab触点，流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再从第一电池组E1的负极端流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，电流从第二电池组E2的负极端流出，经过第二多相逆变桥20的下桥臂流回第二多相电机40。实现第一多相电机30和第二多相电机40放电为第一电池组E1和第二电池组E2充电。在本实施例中，通过第五预设状态和第六预设状态交替为第一电池组E1和第二电池组E2充电，实现了直流充电桩的降压充电。

可选地，所述第五预设状态持续时长为第一时长T1，所述第六预设状态持续时长为第二时长T2，所直流充电桩的放电电压为第一电压U1，所述第一多相电机和所述第二多相电机的放电电压为第二电压U2，其中，由于电压守恒定律，所述第一时长T1、所述第二时长T2、所述第一电压U1和所述第二电压U2存在如下关系：U1*T1＝U2*(T1+T2)。即U2＝U1*T1/(T1+T2)，可以通过控制T1与T2的时间占比，来调整U1与U2的比值，以此来控制充电电压。

需要说明的是，上述桥臂的导通可以是多相逆变桥的多相桥臂全部导通，也可以是多相桥臂中部分桥臂导通，例如以多相逆变桥为三相逆变桥为例，部分导通可以是三相桥臂中的任意一相桥臂导通，也可以是三相桥臂中的任意两相桥臂导通。

可选地，除了上述图12和图13所示的充电方式外，还可以通过图14中所示的方式对第一电池组E1和第二电池组E2进行充电，请参阅图14，所述控制器还用于，控制所述第一开关K1的静触头a和所述第一开关K1的第二动触头c连接、所述第二开关K2的静触头a和所述第二开关K2的第二动触头c连接、所述第三开关K3断开、以及所述第四开关K4闭合，以控制所述直流充电桩50为所述第一电池组E1和所述第二电池组E2充电。请参阅图14，电流从直流充电桩50的正极端流出，通过第一开关K1的ac触点流入第一电池组E1的正极端，为第一电池组E1充电，再从第一电池组E1的负极端流入第二电池组E2的正极端，为第二电池组E2充电，电流从第二电池组E2的负极端流回直流充电桩50的负极端。实现直流充电桩50的电流不经过电容、多相逆变桥和多相电机，直接为电池组充电。在同一时刻多个电机用于自加热，加热电流大，提高自加热效率。

可选地，在电池自加热过程中，除了上述图4-图9中的两个电机参与震荡加热外，还可以是3电机、4个电机或者更多的电机。在图4的基础上，电池自加热系统还包括第三自加热模块，所述第三自加热模块分别与所述第二电池组和所述第二自加热模块连接。第三自加热模块和第二自加热模块同时进行放电或充电。如图15所示，第三自加热模块包括第三电容C3、第三多相逆变桥60和第三多相电机70，所述第三电容与所述第三多相逆变桥并联，所述第三多相逆变桥与所述第三多相电机串联后与所述第二电池组并联。在图4的基础上，结合第三电容C3、第三多相逆变桥60和第三多相电机70，共同参与到第一电池组E1和第二电池组E2的充放电升温过程中。

在图15的基础上，电池自加热系统还包括第四自加热模块，所述第四自加热模块分别与所述第一电池组和所述第一自加热模块连接。第四自加热模块和第一自加热模块同时进行充电或者放电。如图16所示，第四自加热模块包括第四电容(在图中未示出)、第四多相逆变桥80和第四多相电机90，所述第四电容与所述第四多相逆变桥并联，所述第四多相逆变桥与所述第四多相电机串联后与所述第一电池组并联。在图15的基础上，结合第四电容C4、第四多相逆变桥80和第四多相电机90，共同参与到第一电池组E1和第二电池组E2的充放电升温过程中。

可选地，图5中的电池自动加热系统还可以一边加热一边驱动，例如，由第一多相逆变桥10、第一多相电机30、第一电池组E1和第二电池组E2构成一个回路，第二多相逆变桥20、第二多相电机40、第一电池组E1和第二电池组E2构成另一个回路，在两个回路中，一个回路用于驱动车辆，另一个回路用于震荡加热，保证电池组在形成过程中的性能。

可选地，本公开还提供一种车辆，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。

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 (15)

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，所述动力电池包包括串联的第一电池组与第二电池组；

第一自加热模块，所述第一自加热模块与所述第一电池组连接；

第二自加热模块，所述第二自加热模块与所述第二电池组连接；

控制器，与所述第一自加热模块和所述第二自加热模块连接，所述控制器控制所述第一自加热模块与所述第一电池组之间交替充放电，所述控制器控制所述第二自加热模块与所述第二电池组交替充放电，并且所述第一电池组与所述第二电池组的其中之一处于放电状态时，所述第一电池组与所述第二电池组的另外之一处于充电状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一自加热模块包括第一多相电机、第一电容和所述第一多相逆变桥，其中，所述第一电容和所述第一多相逆变桥并联，所述第一多相逆变桥与所述第一多相电机串联后与所述第一电池组并联，所述第一多相电机的每一相电机绕组和所述第一多相逆变桥的每一相一一连接；

所述第二自加热模块包括第二多相电机、第二电容和第二多相逆变桥，其中，所述第二电容和所述第二多相逆变桥并联，所述第二多相逆变桥与所述第二多相电机串联后与所述第二电池组并联，所述第二多相电机的每一相电机绕组和所述第二多相逆变桥的每一相一一连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

所述控制器用于，在第一预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第一电池组放电为所述第一多相电机充电，且控制所述第二多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第二电容放电为所述第二电池组和所述第二多相电机充电；

所述控制器还用于，在第二预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第一电池包和所述第一多相电机放电为所述第一电容充电，且控制所述第二多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第二多相电机放电为所述第二电池组充电；

所述控制器还用于，在第三预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第一电容放电为所述第一多相电机和所述第一电池包充电，且控制所述第二多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第二电池组放电为所述第二多相电机充电；

所述控制器还用于，在第四预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的下桥臂导通，以控制所述第一多相电机放电为所述第一电池组充电，且控制所述第二多相逆变桥的上桥臂导通，以控制所述第二电池组和所述第二多相电机放电为所述第二电容充电。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：第一开关、第二开关和第三开关，其中，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均为双位开关；

所述第一电池组的负极端和所述第一开关的静触头连接，所述第一开关的第一动触头和所述第一多相电机的三相绕组的中点连接，所述第一开关的第二动触头分别与所述第一电容的正极端、所述第一多相逆变桥的正极端、所述第二电容的正极端和所述第二多相逆变桥的正极端连接；

所述第一电池组的负极端和所述第二电池组的正极端均与所述第二开关的第一动触头连接，所述第二开关的第二动触头分别与所述第二电池组的负极端和所述第二多相逆变桥的负极端连接，所述第二开关的静触头分别与所述第一电容的负极端和所述第一多相逆变桥的负极端连接；

所述第三开关的第一动触头分别所述第一开关的第二动触头和所述第一多相电机的中点连接，所述第三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，所述第三开关的静触头与所述第二多相电机的三相绕组的中点连接；

所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均与所述控制器连接，所述控制器用于控制第一开关的静触头和所述第一开关的第一动触头连接，以控制建立第一电池组和第一多相电机之间的连接，控制所述第二开关的静触头和所述第二开关的第一动触头连接，以及建立第一电池组和第一电容、第一多相逆变桥之间的连接，以及控制所述第三开关的静触头和所述第三开关的第二动触头连接，以建立第二电池组、第一电池组和第二多相电机之间的连接，以实现第一电池组和所述第二电池组的自加热。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述控制器还用于，控制所述第一开关的静触头与所述第一开关的第二动触头连接、所述第二开关的静触头与所述第二开关的第二动触头连接、以及所述第三开关断开，以控制所述第一电池组和所述第二电池组为所述第一多相电机和所述第二多相电机供电以驱动车辆。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：第四开关；

所述第四开关一端分别与所述第一开关的第二动触头、所述第二电容的正极端和所述第一多相逆变桥的正极端连接，所述第四开关的另一端用于与直流充电口的正极端连接，所述控制器与所述第四开关连接，所述直流充电口的负极端分别与所述第二电容的负极端和所述第二多相逆变桥的负极端连接；

所述控制器还用于，控制第一开关的静触头和所述第一开关的第一动触头连接、所述第二开关的静触头和所述第二开关的第二动触头连接、所述第三开关的静触头和所述第三开关的第一动触头连接、以及所述第四开关闭合，以通过所述第一多相逆变桥、所述第一多相电机、所述第二多相逆变桥和所述第二多相电机为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述控制器还用于，在第五预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的上桥臂和所述第二多相逆变桥的上桥臂导通，以控制直流充电桩的电流通过所述第一多相逆变桥的上桥臂和所述第一多相电机为所述第一电池组和所述第二电池组充电，通过所述第二多相逆变桥的上桥臂和所述第二多相电机为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述控制器还用于，在第六预设状态下，控制所述第一多相逆变桥的下桥臂和所述第二多相逆变桥的下桥臂导通，通过所述第一多相电机和所述第二多相电机的放电为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第五预设状态持续时长为第一时长T1，所述第六预设状态持续时长为第二时长T2，所直流充电桩的放电电压为第一电压U1，所述第一多相电机和所述第二多相电机的放电电压为第二电压U2，其中，所述第一时长T1、所述第二时长T2、所述第一电压U1和所述第二电压U2存在如下关系：U1*T1＝U2*(T1+T2)。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述控制器还用于，控制所述第一开关的静触头和所述第一开关的第二动触头连接、所述第二开关的静触头和所述第二开关的第二动触头连接、所述第三开关断开、以及所述第四开关闭合，以控制直流充电桩为所述第一电池组和所述第二电池组充电。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第三自加热模块，所述第三自加热模块分别与所述第二电池组和所述第二自加热模块连接。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第三自加热模块包括第三电容、第三多相逆变桥和第三多相电机；

所述第三电容与所述第三多相逆变桥并联，所述第三多相逆变桥与所述第三多相电机串联后与所述第二电池组并联。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第四自加热模块，所述第四自加热模块分别与所述第一电池组和所述第一自加热模块连接。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述第四自加热模块包括第四电容、第四多相逆变桥和第四多相电机；

所述第四电容与所述第四多相逆变桥并联，所述第四多相逆变桥与所述第四多相电机串联后与所述第一电池组并联。

15.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-14任意一项所述的电池自加热系统。