CN117656948A - 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提升动力电池包的自加热效率。该系统包括：动力电池包、第一加热模块、第二加热模块以及控制器，所述动力电池包包括串联的第一电池组与第二电池组；所述第一加热模块的第一连接端和第二连接端分别与所述动力电池包的正负极相连；所述第二加热模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第二电池组的正负极相连，且所述第二加热模块的第三连接端与所述第一加热模块的第三连接端相连；控制器与所述第一加热模块和所述第二加热模块连接，所述控制器被配置为：通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

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，通过电池包与储能电容之间的交替充放电实现电池加热，但是由于拓扑本身的限制，同一时刻流过电机绕组的电流必须有进有出，即加热电流只能为一相绕组的限流值，导致加热功率受限。另外，储能电容在低频下内阻较大，也会导致电池加热效率较低。

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，所述动力电池包包括串联的第一电池组与第二电池组；

第一加热模块，所述第一加热模块的第一连接端和第二连接端分别与所述动力电池包的正负极相连；

第二加热模块，所述第二加热模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第二电池组的正负极相连，且所述第二加热模块的第三连接端与所述第一加热模块的第三连接端相连；

控制器，与所述第一加热模块和所述第二加热模块连接，所述控制器被配置为：通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

可选地，所述第一加热模块包括第一桥臂和第一绕组，所述第一桥臂的第一端与所述第一电池组的正极连接，所述第一桥臂的第二端与所述第二电池组的负极连接，所述第一绕组的第一端与所述第一桥臂的中点连接；

所述第二加热模块包括第二桥臂和第二绕组，所述第二桥臂的第一端与所述第一电池组的负极连接，所述第二桥臂的第二端与所述第二电池组的负极连接，所述第二绕组的第一端与所述第二桥臂的中点连接，所述第二绕组的第二端与所述第一绕组的第二端连接。

可选地，复用第一电机控制器的桥臂作为所述第一桥臂，复用与所述第一电机控制器连接的第一电机的线圈作为所述第一绕组；

复用第二电机控制器的桥臂作为所述第二桥臂，复用与所述第二电机控制器连接的第二电机的线圈作为所述第二绕组。

可选地，所述控制器被配置为：

在第一半周期内，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组放电，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第二电池组充电；

在第二半周期内，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第二电池组放电，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第一电池组充电。

可选地，所述第一桥臂包括第一上桥臂和第一下桥臂，所述第二桥臂包括第二上桥臂和第二下桥臂；

在所述第一半周期的第一时间段内，控制所述第一上桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一下桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组放电；

在所述第一半周期的第二时间段内，控制所述第一下桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一上桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第二电池组充电。

可选地，在所述第二半周期的第一时间段内，控制所述第一下桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一上桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第二电池组放电；

在所述第二半周期的第二时间段内，控制所述第一上桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一下桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第一电池组充电。

可选地，所述控制器被配置为：

在所述第一半周期内，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；

在所述第二半周期内，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：

在所述第一半周期内，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；

在所述第二半周期内，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：

第三电机控制器，所述第三电机控制器的第一端与所述动力电池包的正极连接，所述第三电机控制器的第二端与所述动力电池包的负极连接；

第三电机，所述第三电机与所述第三电机控制器连接；

所述控制器与所述第三电机控制器连接，所述控制器还被配置为：通过所述第三电机控制器驱动所述第三电机，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

可选地，所述系统还包括：

直流充电口，所述直流充电口的正极与所述动力电池包的正极连接，所述直流充电口的负极与所述动力电池包的负极连接；

所述控制器还被配置为：通过所述直流充电口接收电能，以为所述动力电池包充电，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

可选地，所述系统还包括：

第一充电开关和第二充电开关，其中所述第一充电开关为双位开关；

所述第一充电开关的静触头与所述直流充电口的正极连接，所述第一充电开关的第一动触头与所述第一电池组的正极连接，所述第一充电开关的第二动触头分别与所述第一绕组的第二端和所述第二绕组的第二端连接；

所述第二充电开关设置在所述直流充电口的负极与所述第二电池组的负极的连接线路上；

所述控制器还被配置为：控制所述第一充电开关的静触头与所述第一充电开关的第一动触头连接，并控制所述第二充电开关闭合，通过所述直流充电口接收电能，以为所述动力电池包充电；

所述控制器还被配置为：控制所述第一充电开关的静触头与所述第一充电开关的第二动触头连接，控制所述第二充电开关闭合，并控制所述第一上桥臂和所述第二上桥臂导通，通过所述直流充电口接收电能，以为所述动力电池包升压充电。

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、第一加热模块、第二加热模块以及控制器，通过第一加热模块和第二加热模块控制第一电池组和第二电池组之间交替充放电。由于第一电池组和第二电池组之间交替进行充放电，电压波动相互抵消，使得动力电池包的端电压波动较小，并且多个加热模块参与电池加热，利用加热模块存储电能，可以加大存储的能量值以及流经电池组的电流值，进而提升动力电池包的自加热效率。

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是相关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示意图；

图4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5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6是本公开实施例提供的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工作时的电流方向的示意图；

图10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11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12是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统充电时的充电电流方向的示意图；

图13是本公开实施例提供的另一种电池自加热系统升压充电时的电流方向的示意图。

附图标记说明

11-第一电池；12-母线电容；13-储能电容；14-第一逆变器；15-第一电机绕组；21-第二电池；22-第二电容；23-第二逆变器；24-第二电机绕组；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-第一充电开关；K4-第二充电开关；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；7-直流充电口；a-第一静触头；b-第一动触头；c-第二动触头。

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第一电池11、母线电容12、储能电容13、第一逆变器14以及第一电机绕组15，其中，第一电池11、母线电容12和第一逆变器14并联，通过第一逆变器14、第一电机绕组15和储能电容13对第一电池11进行震荡加热，并且在震荡加热的过程中，第一电池11处于交替充放电状态，因此电池电压波动较大。或者，如图2所示，电池自加热电路包括第二电池21、第二电容22、第二逆变器23以及第二电机绕组24，其中，第二电池21、第二电容22和第二逆变器23并联，通过第二逆变器23和第二电机绕组24对第二电池21进行振荡加热，并且在振荡加热的过程中，第二电池21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，电池自加热的发热原理是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。若在电池自加热过程中，电池包连接充电桩进行充电，该波动将可能导致充电失败。或者，电池包连接电机控制器以及电机驱动车辆，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。并且，由于拓扑本身的限制，同一时刻流过电机绕组的电流必须有进有出，即加热电流只能为一相绕组的限流值，导致加热功率受限。另外，相关技术中的电池自加热系统的电路中使用电容进行交替充放电，电容在低频下内阻较大，也会导致电池加热效率较低。

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3，电池自加热系统包括：动力电池包31、第一加热模块32、第二加热模块33以及控制器34。

其中，动力电池包31包括串联的第一电池组E1与第二电池组E2，第一加热模块32的第一连接端和第二连接端分别与动力电池包31的正负极相连，第二加热模块33的第一连接端和第二连接端分别与第二电池组E2的正负极相连，且第二加热模块33的第三连接端与第一加热模块32的第三连接端相连。控制器34被配置为：通过第一加热模块32和第二加热模块33控制第一电池组E1和第二电池组E2之间交替充放电。

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之间交替进行充放电，电压波动相互抵消，使得动力电池包的端电压波动较小，并且多个加热模块参与电池加热，利用加热模块存储电能，可以加大存储的能量值以及流经电池组的电流值，进而提升动力电池包的自加热效率。

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。

在可能的方式中，参照图4，第一加热模块32包括第一桥臂42和第一绕组41，第一桥臂42的第一端与第一电池组E1的正极连接，第一桥臂42的第二端与第二电池组E2的负极连接，第一绕组41的第一端与第一桥臂42的中点连接。第二加热模块33包括第二桥臂44和第二绕组43，第二桥臂44的第一端与第一电池组E1的负极连接，第二桥臂44的第二端与第二电池组E2的负极连接，第二绕组43的第一端与第二桥臂44的中点连接，第二绕组43的第二端与第一绕组41的第二端连接。

在可能的方式中，复用第一电机控制器的桥臂作为第一桥臂，复用与第一电机控制器连接的第一电机的线圈作为第一绕组，复用第二电机控制器的桥臂作为第二桥臂，复用与第二电机控制器连接的第二电机的线圈作为第二绕组。

示例地，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5，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，第一电机控制器和第一电机作为第一加热模块，第二电机控制器和第二电机作为第二加热模块。

其中，参照图6，第一绕组为第一电机1内的线圈，第一桥臂为第一电机1对应的第一电机控制器2内的桥臂。第二绕组为第二电机3内的线圈，第二桥臂为第二电机3对应的第二电机控制器4内的桥臂。

在可能的方式中，控制器被配置为：在第一半周期内，通过第一加热模块和第二加热模块控制第一电池组放电，且通过第一加热模块和第二加热模块为第二电池组充电。在第二半周期内，通过第一加热模块和第二加热模块控制第二电池组放电，且通过第一加热模块和第二加热模块为第一电池组充电。

在可能的方式中，参照图4，第一桥臂42包括第一上桥臂421和第一下桥臂422，第二桥臂44包括第二上桥臂441和第二下桥臂442。

其中，控制器被配置为：在第一半周期的第一时间段内，控制第一上桥臂和第二上桥臂导通，且第一下桥臂和第二下桥臂关闭，通过第一加热模块和第二加热模块控制第一电池组放电。在第一半周期的第二时间段内，控制第一下桥臂和第二上桥臂导通，且第一上桥臂和第二下桥臂关闭，通过第一加热模块和第二加热模块为第二电池组充电。在第二半周期的第一时间段内，控制第一下桥臂和第二上桥臂导通，且第一上桥臂和第二下桥臂关闭，通过第一加热模块和第二加热模块控制第二电池组放电。在第二半周期的第二时间段内，控制第一上桥臂和第二上桥臂导通，且第一下桥臂和第二下桥臂关闭，通过第一加热模块和第二加热模块为第一电池组充电。

示例地，在第一半周期的第一时间段内，参照图7，第一电机控制器2的上桥臂导通，下桥臂关闭，第二电机控制器4的上桥臂导通或关闭(根据二极管单向导通的特性，关闭时电流从上桥臂的寄生二极管通过，下同)，下桥臂关闭，第一电池组E1与第一电机控制器2的上桥臂、第一电机1内的线圈、第二电机2内的线圈、第二电机控制器4的上桥臂组成闭合回路。这时，第一电池组E1给第一电机1内的线圈和第二电机2内的线圈进行充电，第一电池组E1的电压下降，电池内阻发热，电池温度升高。

示例地，在第一半周期的第二时间段内，参照图8，第一电机控制器2的上桥臂关闭，下桥臂导通或关闭，第二电机控制器4的上桥臂导通或关闭，下桥臂关闭，第二电池组E2与第一电机控制器2的下桥臂、第一电机1内的线圈、第二电机2内的线圈、第二电机控制器4的上桥臂组成闭合回路。这时，第一电机1内的线圈和第二电机2内的线圈将上述第一半周期的第一时间段存储的能量释放给第二电池组E2充电，第二电池组E2的电压上升，电池内阻发热，电池温度升高。

示例地，在第二半周期的第一时间段内，参照图9，第二电机控制器4的上桥臂导通，下桥臂关闭，第一电机控制器2的下桥臂导通，上桥臂关闭，第二电池组E2与第二电机控制器4的上桥臂、第二电机2内的线圈、第一电机1内的线圈、第一电机控制器2的下桥臂组成闭合回路。这时，第二电池组E2给第二电机2内的线圈和第一电机1内的线圈进行充电，第二电池组E2的电压下降，电池内阻发热，电池温度升高。

示例地，在第二半周期的第二时间段内，参照图10，第二电机控制器4的上桥臂导通，下桥臂关闭，第一电机控制器2的下桥臂关闭，上桥臂导通或关闭，第一电池组E1与第二电机控制器4的上桥臂、第二电机2内的线圈、第一电机1内的线圈、第一电机控制器2上桥臂组成闭合回路。这时，第一电机1内的线圈和第二电机2内的线圈将上述第二半周期的第一时间段存储的能量释放给第一电池组E1充电，第一电池组E1的电压上升，电池内阻发热，电池温度升高。

值得说明的是，在第一半周期的第一时间段内，第一电池组E1的电压不断下降，下降幅度ΔU₁＝I₁*Rcell₁，在第一半周期的第二时间段内，第二电池组E2的电压不断上升，上升幅度ΔU₂＝I₂*Rcell₂。在第二半周期的第一时间段内，第一电池组E1的电压不断上升，上升幅度ΔU₁＝I₁*Rcell₁，在第二半周期的第二时间段内，第二电池组E2的电压不断下降，下降幅度ΔU₂＝I₂*Rcell₂。因此，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在单位时间内的总波动处于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，动力电池包的电压在单位时间内的总波动可以为0。

需说明的是，通过第一半周期和第二半周期的循环往复，完成能量在动力电池包与电机绕组之间的循环充放，从而实现电池自加热。并且，通过控制每一半周期和时间段的时长，可以使得动力电池包的电压在单位时间内的总波动处于预设电压波动范围内，进而保证动力电池包的端电压波动较小，从而避免车辆充电失败，或者电机控制器和电机在驱动车辆时出现异常。

在可能的方式中，控制器被配置为：在第一半周期内，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，在第二半周期内，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：在第一半周期内，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，在第二半周期内，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在单位时间内的总波动控制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。

值得说明的是，相较于相关技术中加热电流只能为一相绕组的限流值，本公开实施例所提供的电池自加热系统，由于增加了电机和电机控制器，加热电流最大值可以是N相绕组的限流值，例如图6中的三相电机，则加热电流最大值为三相绕组的限流值，即相关技术的三倍，从而提高电池自加热的效率。此外，由于本公开实施例所提供的电池自加热系统未使用电容作为储能元件，提高了在低频下的电池加热效率。

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，参照图6，该系统还包括：第一转换开关K1、第二转换开关K2，其中，第二转换开关K2为双位开关。

其中，第一转换开关K1设置在第一绕组(第一电机1内的线圈)和第二绕组(第二电机3内的线圈)的连接线路上。第二转换开关K2的第一动触头b与第一电池组E1的正极端连接，第二转换开关K2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。

进一步地，第一转换开关K1和第二转换开关K2均与控制器连接，控制器被配置为：控制第一转换开关K1闭合，控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第二动触头c连接，以实现第一电池组E1和第二电池组E2的自加热，具体可以参照图7至10。

在可能的方式中，控制器还被配置为，控制第一转换开关K1断开，控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第一动触头b连接，通过第一电机控制器驱动第一电机以及通过第二电机控制器驱动第二电机，以驱动车辆。

示例地，控制第一转换开关K1断开，控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第一动触头b连接。这时，第一电机和第一电机控制器、第二电机和第二电机控制器均构成驱动模块并分别与动力电池包并联，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。此外，也可以参考第二转换开关K2针对第一加热模块设置一双位开关，以使第一加热模块和第二加热模块对电池组进行自加热时，第一加热模块的第一连接端和第二连接端分别与第一电池组的正负极相连，第二加热模块的第一连接端和第二连接端分别与动力电池包的正负极相连，本公开对此不作限定。

在可能的方式中，参照图5，该系统还包括第三电机控制器和第三电机，第三电机控制器的第一端与动力电池包的正极连接，第三电机控制器的第二端与动力电池包的负极连接，第三电机与第三电机控制器连接。控制器与第三电机控制器连接，控制器还被配置为：通过第三电机控制器驱动第三电机，且通过第一加热模块和第二加热模块控制第一电池组和第二电池组之间交替充放电。

示例地，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之间交替进行充放电，电压波动相互抵消，使得动力电池包的端电压波动较小，从而避免电机控制器和电机在驱动车辆时出现异常。其中，第一电池组和第二电池组的自加热过程可以参照图7至10，第三电机5和第三电机控制器6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，参照图11，该系统还包括直流充电口7，直流充电口7的正极与动力电池包的正极连接，直流充电口7的负极与动力电池包的负极连接。控制器还被配置为：通过直流充电口7接收电能，以为动力电池包充电，且通过第一加热模块和第二加热模块控制第一电池组E1和第二电池组E2之间交替充放电。

进一步地，在可能的方式中，该系统还包括：第一充电开关K3和第二充电开关K4，其中第一充电开关K3为双位开关。第一充电开关K3的静触头a与直流充电口7的正极连接，第一充电开关K3的第一动触头b与第一电池组E1的正极连接，第一充电开关K3第二动触头c分别与第一绕组(第一电机1)的第二端和第二绕组(第二电机2)的第二端连接。第二充电开关K4设置在直流充电口7的负极与第二电池组E2的负极的连接线路上。控制器还被配置为：控制第一充电开关K3的静触头a与第一充电开关K3的第一动触头b连接，并控制第二充电开关K4闭合，通过直流充电口7接收电能，以为动力电池包充电。控制器还被配置为：控制第一充电开关K3的静触头a与第一充电开关K3的第二动触头c连接，控制第二充电开关K3闭合，并控制第一上桥臂和第二上桥臂导通，通过直流充电口7接收电能，以为动力电池包升压充电。

示例地，参照图12，当车辆需要直连充电并进行电池自加热时，控制第一充电开关K3的静触头a与第一充电开关K3的第一动触头b连接，控制第二充电开关K4、第一转换开关K1闭合，控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第二动触头c连接，以及控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第二动触头c连接。动力电池包通过第一充电开关K3和第二充电开关K4与直流充电口连接，进而通过外接充电桩进行直连充电，电流方向如图12所示。与此同时，第一电池组E1和第二电池组E2进行自加热，第一半周期和第二半周期内的第一加热模块和第二加热模块的桥臂状态和电流方向可以参照图7-10，本公开在此不再赘述。从而实现第一电池组E1和第二电池组E2的自加热的同时，为动力电池包进行充电。由于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，从而避免车辆充电失败。

示例地，参照图13，在车辆需要对动力电池包进行升压充电时，控制第一充电开关K3的静触头a与第一充电开关K3的第二动触头c连接，控制第二充电开关K4、第一转换开关K1闭合，控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第二动触头c连接，以及控制第二转换开关K2的静触点a和第二转换开关K2的第一动触头b连接。一方面，通过第一加热模块对直流电压进行升压后给动力电池包进行升压充电。另一方面，经第一转换开关K1通过第二加热模块对直流电压进行升压后给动力电池包进行升压充电，即第一加热模块和第二加热模块同时给动力电池包进行升压充电，电流方向参照图13。从而实现大功率升压充电，提高动力电池包的充电效率。

示例地，还可以根据需求控制部分加热模块参与升压充电，例如可以断开第一转换开关K1，这时仅第一加热模块对直流电压进行升压后给动力电池包进行升压充电。还可以在第一绕组和第一充电开关之间设置开关，断开该开关，闭合第一转换开关K1，这时仅第二加热模块对直流电压进行升压后给动力电池包进行升压充电。

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加热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加热模块，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加热模块，本公开对此不作限定。

示例地，当第一桥臂和第二桥臂用于对动力电池包进行自加热，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。

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6中，可以选择第一电机控制器2的三个上桥臂中的其中一个导通，则第一电池组E1放电给第一电机1中与之连接的一个绕组。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，提高电池自加热效率。并且在动力电池包直流充电或者驱动车辆时，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 (12)

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；

第一加热模块，所述第一加热模块的第一连接端和第二连接端分别与所述动力电池包的正负极相连；

第二加热模块，所述第二加热模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第二电池组的正负极相连，且所述第二加热模块的第三连接端与所述第一加热模块的第三连接端相连；

控制器，与所述第一加热模块和所述第二加热模块连接，所述控制器被配置为：通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一加热模块包括第一桥臂和第一绕组，所述第一桥臂的第一端与所述第一电池组的正极连接，所述第一桥臂的第二端与所述第二电池组的负极连接，所述第一绕组的第一端与所述第一桥臂的中点连接；

所述第二加热模块包括第二桥臂和第二绕组，所述第二桥臂的第一端与所述第一电池组的负极连接，所述第二桥臂的第二端与所述第二电池组的负极连接，所述第二绕组的第一端与所述第二桥臂的中点连接，所述第二绕组的第二端与所述第一绕组的第二端连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

复用第一电机控制器的桥臂作为所述第一桥臂，复用与所述第一电机控制器连接的第一电机的线圈作为所述第一绕组；

复用第二电机控制器的桥臂作为所述第二桥臂，复用与所述第二电机控制器连接的第二电机的线圈作为所述第二绕组。

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：

在第一半周期内，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组放电，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第二电池组充电；

在第二半周期内，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第二电池组放电，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第一电池组充电。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一桥臂包括第一上桥臂和第一下桥臂，所述第二桥臂包括第二上桥臂和第二下桥臂；

在所述第一半周期的第一时间段内，控制所述第一上桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一下桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组放电；

在所述第一半周期的第二时间段内，控制所述第一下桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一上桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第二电池组充电。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

在所述第二半周期的第一时间段内，控制所述第一下桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一上桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第二电池组放电；

在所述第二半周期的第二时间段内，控制所述第一上桥臂和所述第二上桥臂导通，且所述第一下桥臂和所述第二下桥臂关闭，通过所述第一加热模块和所述第二加热模块为所述第一电池组充电。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为：

在所述第一半周期内，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；

在所述第二半周期内，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。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：

在所述第一半周期内，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；

在所述第二半周期内，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。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第三电机控制器，所述第三电机控制器的第一端与所述动力电池包的正极连接，所述第三电机控制器的第二端与所述动力电池包的负极连接；

第三电机，所述第三电机与所述第三电机控制器连接；

所述控制器与所述第三电机控制器连接，所述控制器还被配置为：通过所述第三电机控制器驱动所述第三电机，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

直流充电口，所述直流充电口的正极与所述动力电池包的正极连接，所述直流充电口的负极与所述动力电池包的负极连接；

所述控制器还被配置为：通过所述直流充电口接收电能，以为所述动力电池包充电，且通过所述第一加热模块和所述第二加热模块控制所述第一电池组和所述第二电池组之间交替充放电。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一充电开关和第二充电开关，其中所述第一充电开关为双位开关；

所述第一充电开关的静触头与所述直流充电口的正极连接，所述第一充电开关的第一动触头与所述第一电池组的正极连接，所述第一充电开关的第二动触头分别与所述第一绕组的第二端和所述第二绕组的第二端连接；

所述第二充电开关设置在所述直流充电口的负极与所述第二电池组的负极的连接线路上；

所述控制器还被配置为：控制所述第一充电开关的静触头与所述第一充电开关的第一动触头连接，并控制所述第二充电开关闭合，通过所述直流充电口接收电能，以为所述动力电池包充电；

所述控制器还被配置为：控制所述第一充电开关的静触头与所述第一充电开关的第二动触头连接，控制所述第二充电开关闭合，并控制所述第一上桥臂和所述第二上桥臂导通，通过所述直流充电口接收电能，以为所述动力电池包升压充电。

12.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1-11任意一项所述的电池自加热系统。