CN117656951A - 电池自加热系统及车辆 - Google Patents

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CN117656951A CN202211071491.XA CN202211071491A CN117656951A CN 117656951 A CN117656951 A CN 117656951A CN 202211071491 A CN202211071491 A CN 202211071491A CN 117656951 A CN117656951 A CN 117656951A
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module
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高文
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宋淦
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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，避免车辆充电失败，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；所述第一加热模块包括第一加热子模块和第二加热子模块，所述第二加热模块包括第三加热子模块和第四加热子模块，所述控制器与第一加热模块和第二加热模块连接，所述控制器被配置为：控制所述第一加热模块与所述第一电池组之间交替充放电，控制所述第二加热模块与所述第二电池组交替充放电，并且控制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。

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。
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，所述第一加热模块包括第一加热子模块和第二加热子模块，所述第一加热子模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第一电池组的正负极相连，所述第二加热子模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第一电池组的正负极相连，且所述第一加热子模块的第三连接端与所述第二加热子模块的第三连接端相连；
第二加热模块，所述第二加热模块包括第三加热子模块和第四加热子模块，所述第三加热子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，所述第四加热子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，且所述第三加热子模块的第三连接端与所述第四加热子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：控制所述第一加热模块与所述第一电池组之间交替充放电，控制所述第二加热模块与所述第二电池组交替充放电，并且控制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，所述第一加热子模块包括第一加热绕组和第一开关，所述第二加热子模块包括第二加热绕组和第二开关，所述第一开关包括串联的第一上开关和第一下开关，所述第二开关包括串联的第二上开关和第二下开关，其中，所述第一上开关连接所述第一电池组的正极，所述第一下开关连接所述第一电池组的负极，所述第一加热绕组的第一端连接所述第一上开关和所述第一下开关的连接点，所述第一加热绕组的第二端连接所述第二加热绕组的第一端，所述第二加热绕组的第二端连接所述第二上开关和所述第二下开关的连接点，所述第二上开关连接所述第一电池组的正极，所述第二下开关连接所述第一电池组的负极；
所述第三加热子模块包括第三加热绕组和第三开关，所述第四加热子模块包括第四加热绕组和第四开关，所述第三开关包括串联的第三上开关和第三下开关，所述第四开关包括串联的第四上开关和第四下开关，其中，所述第三上开关连接所述第二电池组的正极，所述第三下开关连接所述第二电池组的负极，所述第三加热绕组的第一端连接所述第三上开关和所述第三下开关的连接点，所述第三加热绕组的第二端连接所述第四加热绕组的第一端，所述第四加热绕组的第二端连接所述第四上开关和所述第四下开关的连接点，所述第四上开关连接所述第二电池组的正极，所述第四下开关连接所述第二电池组的负极。
可选地，所述第一加热绕组为所述车辆的第一驱动电机内的多相绕组，所述第一开关为所述第一驱动电机对应的第一驱动电机控制器内的第一多相逆变器，所述第一上开关表征所述第一多相逆变器的上桥臂，所述第一下开关表征所述第一多相逆变器的下桥臂；
所述第二加热绕组为所述车辆的第二驱动电机内的多相绕组，所述第二开关为所述第二驱动电机对应的第二驱动电机控制器内的第二多相逆变器，所述第二上开关表征所述第二多相逆变器的上桥臂，所述第二下开关表征所述第二多相逆变器的下桥臂；
所述第三加热绕组为所述车辆的第三驱动电机内的多相绕组，所述第三开关为所述第三驱动电机对应的第三驱动电机控制器内的第三多相逆变器，所述第三上开关表征所述第三多相逆变器的上桥臂，所述第三下开关表征所述第三多相逆变器的下桥臂；
所述第四加热绕组为所述车辆的第四驱动电机内的多相绕组，所述第四开关为所述第四驱动电机对应的第四驱动电机控制器内的第四多相逆变器，所述第四上开关表征所述第四多相逆变器的上桥臂，所述第四下开关表征所述第四多相逆变器的下桥臂。
可选地，所述控制器被配置为：在第一预设状态下，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，并控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通，以控制所述第一电池组放电为所述第一加热绕组和所述第二加热绕组充电，以及控制所述第三多相逆变器的下桥臂导通，并控制所述第四多相逆变器的上桥臂导通，以控制所述第一加热绕组和所述第二加热绕组为所述第二电池组充电；
所述控制器被配置为：在第二预设状态下，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，并控制所述第二多相逆变器的上桥臂导通，以控制所述第一加热绕组和所述第二加热绕组为所述第一电池组充电，以及控制所述第三多相逆变器的上桥臂导通，并控制所述第四多相逆变器的下桥臂导通，以控制所述第二电池组放电为所述第一加热绕组和所述第二加热绕组充电。
可选地，所述控制器还被配置为：在同一预设状态下，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。
可选地，所述系统还包括：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加热绕组和所述第二加热绕组的连接线路上；
所述第二转换开关设置在所述第三加热绕组和所述第四加热绕组的连接线路上；
所述第三转换开关的静触头与所述第一多相逆变器的下桥臂和所述第二多相逆变器的下桥臂的连接端连接，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多相逆变器的上桥臂和所述第四多相逆变器的上桥臂的连接端连接，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；
所述第一转换开关、所述第二转换开关、所述第三转换开关与所述第四转换开关均与所述控制器连接，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，以实现所述第一电池组和所述第二电池组的自加热。
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，以控制所述第一电池组和所述第二电池组为所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机和所述第四驱动电机供电以驱动所述车辆。
可选地，所述系统还包括第一充电开关和第二充电开关；
所述第一充电开关设置在所述车辆的充电口与所述第一电池组的正极的连接线路上；
所述第二充电开关设置在所述车辆的充电口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：在所述车辆与充电桩连接时，控制所述第一充电开关和所述第二充电开关闭合，以在实现所述第一电池组和所述第二电池组的自加热的同时，为所述动力电池包进行充电。
可选地，所述控制器还被配置为：在所述车辆与充电桩连接时，控制所述第一充电开关和所述第二充电开关闭合，并控制所述第三转换开关和所述第四转换开关断开，以对所述动力电池包进行单独充电。
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、驱动模块、第一加热模块、第二加热模块以及控制器，第一加热模块与第一电池组之间交替充放电，第二加热模块与第二电池组之间交替充放电，并且第一电池组与第二电池组的其中之一处于放电状态时，第一电池组与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，从而避免车辆充电失败。
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。
附图标记说明
11-电池；12-电容；13-逆变器；14-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；K5-第一充电开关；K6-第二充电开关；1-第一驱动电机；2-第一驱动电机控制器；3-第二驱动电机；4-第二驱动电机控制器；5-第三驱动电机；6-第三驱动电机控制器，7-第四驱动电机；8-第四驱动电机控制器。
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、电容12、逆变器13以及电机绕组14，其中，电池11、电容12和逆变器13并联，通过逆变器13和电机绕组14对电池11进行振荡加热，并且在振荡加热的过程中，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，若在电池自加热时连接充电桩进行直流充电，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。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。
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、第一加热模块22、第二加热模块23以及控制器24。
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，第一加热模块22包括第一加热子模块221和第二加热子模块222，第一加热子模块221的第一连接端和第二连接端分别与第一电池组E1的正负极相连，第二加热子模块222的第一连接端和第二连接端分别与第一电池组E1的正负极相连，且第一加热子模块221的第三连接端与第二加热子模块222的第三连接端相连。第二加热模块23包括第三加热子模块231和第四加热子模块232，第三加热子模块231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，第四加热子模块232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，且第三加热子模块231的第三连接端与第四加热子模块232的第三连接端相连。控制器24与第一加热模块22和第二加热模块23连接，控制器24被配置为：控制第一加热模块22与第一电池组E1之间交替充放电，控制第二加热模块23与第二电池组E2之间交替充放电，并且控制第一电池组E1与第二电池组E2的其中之一处于放电状态时，第一电池组E1与第二电池组E2的另外之一处于充电状态。
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，从而避免车辆充电失败。
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3，第一加热子模块221包括第一加热绕组31和第一开关32，第二加热子模块222包括第二加热绕组33和第二开关34，第一开关32包括串联的第一上开关321和第一下开关322，第二开关34包括串联的第二上开关341和第二下开关342，其中，第一上开关321连接第一电池组E1的正极，第一下开关322连接第一电池组E1的负极，第一加热绕组31的第一端连接第一上开关321和第一下开关322的连接点，第一加热绕组31的第二端连接第二加热绕组33的第一端，第二加热绕组33的第二端连接第二上开关341和第二下开关342的连接点，第二上开关341连接第一电池组E1的正极，第二下开关342连接第一电池组E1的负极。
以及，第三加热子模块231包括第三加热绕组35和第三开关36，第四加热子模块232包括第四加热绕组37和第四开关38，第三开关36包括串联的第三上开关361和第三下开关362，第四开关38包括串联的第四上开关381和第四下开关382，其中，第三上开关361连接第二电池组E2的正极，第三下开关362连接第二电池组E2的负极，第三加热绕组35的第一端连接第三上开关361和第三下开关362的连接点，第三加热绕组35的第二端连接第四加热绕组37的第一端，第四加热绕组37的第二端连接第四上开关381和第四下开关382的连接点，第四上开关381连接第二电池组E2的正极，第四下开关382连接第二电池组E2的负极。
在可能的方式中，针对多电机的车辆，可以利用车辆上多个驱动电机控制器和多个驱动电机对动力电池包进行自加热，参照图4，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，并选择四组驱动电机控制器和驱动电机，将一组驱动电机控制器和驱动电机分别作为第一加热子模块的第一开关和第一加热绕组，一组驱动电机控制器和驱动电机分别作为第二加热子模块的第二开关和第二加热绕组，一组驱动电机控制器和驱动电机分别作为第三加热子模块的第三开关和第三加热绕组，一组驱动电机控制器和驱动电机分别作为第四加热子模块的第四开关和第四加热绕组。
其中，参照图5，第一加热绕组为所述车辆的第一驱动电机1内的多相绕组，第一开关为第一驱动电机1对应的第一驱动电机控制器2内的第一多相逆变器，第一上开关表征第一多相逆变器的上桥臂，第一下开关表征所述第一多相逆变器的下桥臂。第二加热绕组为车辆的第二驱动电机3内的多相绕组，第二开关为第二驱动电机3对应的第二驱动电机控制器4内的第二多相逆变器，第二上开关表征第二多相逆变器的上桥臂，第二下开关表征第二多相逆变器的下桥臂。第三加热绕组为车辆的第三驱动电机5内的多相绕组，第三开关为第三驱动电机5对应的第三驱动电机控制器6内的第三多相逆变器，第三上开关表征第三多相逆变器的上桥臂，第三下开关表征第三多相逆变器的下桥臂。第四加热绕组为车辆的第四驱动电机7内的多相绕组，第四开关为第四驱动电机7对应的第四驱动电机控制器8内的第四多相逆变器，第四上开关表征第四多相逆变器的上桥臂，第四下开关表征第四多相逆变器的下桥臂。
在可能的方式中，控制器被配置为：在第一预设状态下，控制第一多相逆变器的上桥臂导通，并控制第二多相逆变器的下桥臂导通，以控制第一电池组放电为第一加热绕组和第二加热绕组充电，以及控制第三多相逆变器的下桥臂导通，并控制第四多相逆变器的上桥臂导通，以控制第一加热绕组和第二加热绕组为所述第二电池组充电。
进一步地，控制器被配置为：在第二预设状态下，控制第一多相逆变器的下桥臂导通，并控制第二多相逆变器的上桥臂导通，以控制第一加热绕组和第二加热绕组为第一电池组充电，以及控制第三多相逆变器的上桥臂导通，并控制第四多相逆变器的下桥臂导通，以控制第二电池组放电为第一加热绕组和第二加热绕组充电。
示例地，在第一预设状态下，参照图6，第一驱动电机控制器2的上桥臂导通，下桥臂断开，第二驱动电机控制器4的上桥臂断开，下桥臂导通，第一电池组E1通过第一驱动电机控制器2的上桥臂给第一驱动电机1内的多相绕组充电，充电电流流经第二驱动电机3，给第二驱动电机3内的多相绕组充电，充电电流最后通过第二驱动电机控制器4的下桥臂，回到第一电池组E1，此时第一电池组E1放电，电压下降。第三驱动电机控制器6的上桥臂断开，下桥臂导通或断开(根据二极管单向导通的特性，断开时电流从下桥臂的寄生二极管通过，下同)，第四驱动电机控制器8的上桥臂导通或断开，下桥臂断开，第三驱动电机5内的多相绕组和第四驱动电机7内的多相绕组将储存的能量通过第四驱动电机控制器8的上桥臂，给第二电池组E2充电，此时第二电池组E2充电，电压上升。
示例地，在第二预设状态下，参照图7，第一驱动电机控制器2的上桥臂断开，下桥臂导通或断开，第二驱动电机控制器4的上桥臂导通或断开，下桥臂断开，第一驱动电机1内的多相绕组和第二驱动电机3内的多相绕组将储存的能量通过第二驱动电机控制器4的上桥臂，给第一电池组E1充电，此时第一电池组E1充电，电压上升。第三驱动电机控制器6的上桥臂导通，下桥臂断开，第四驱动电机控制器8的上桥臂断开，下桥臂导通，第二电池组E2通过第三驱动电机控制器6的上桥臂给第三驱动电机5内的多相绕组充电，充电电流流经第四驱动电机7，给第四驱动电机7内的多相绕组充电，充电电流最后通过第四驱动电机控制器8的下桥臂，回到第二电池组E2，此时第二电池组E2放电，电压下降。
值得说明的是，在第一预设状态中，第一电池组E1的电压不断下降，下降幅度ΔU1＝I1*Rcell1，第二电池组E2的电压不断上升，上升幅度ΔU2＝I2*Rcell2。在第二预设状态中，第一电池组E1的电压不断上升，上升幅度ΔU1＝I1*Rcell1，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。进而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机绕组之间的循环充放，从而实现电池自加热。
在可能的方式中，控制器还被配置为：在同一预设状态下，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。
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，则Rcell1＝Rcell2，若需要将动力电池包的电压的总波动控制为0，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，动力电池包的电压的总波动等于0。相应地，若只需要将动力电池包的电压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加热模块，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/……/In＝Nn/……/N3/N2/N1。当然，每一电池组还可以并联多个加热模块，只要控制每个加热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加热模块的电流可以相等，也可以不相等，本公开对此不作限定。并且，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，由于增加了驱动电机和驱动电机控制器，加热电流最大值可以是N相绕组的限流值，例如图5中的三相驱动电机，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。
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5，该系统还包括：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设置在第一加热绕组(第一驱动电机1内的多相绕组)和第二加热绕组(第二驱动电机3内的多相绕组)的连接线路上。第二转换开关K2设置在第三加热绕组(第三驱动电机5内的多相绕组)和第四加热绕组(第四驱动电机7内的多相绕组)的连接线路上。第三转换开关K3的静触头a与第一多相逆变器(第一驱动电机控制器2内)的下桥臂和第二多相逆变器(第二驱动电机控制器4内)的下桥臂的连接端连接，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与第三多相逆变器(第三驱动电机控制器6内)的上桥臂和第四多相逆变器(第四驱动电机控制器8内)的上桥臂的连接端连接，第四转换开关K4的第一动触头b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。
进一步地，第一转换开关K1、第二转换开关K2、第三转换开关K3与第四转换开关K4均与控制器连接，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，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6和7。
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，以控制第一电池组E1和第二电池组E2为第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机和第四驱动电机供电以驱动车辆。
示例地，将控制第一转换开关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。这时，第一驱动电机和第一驱动电机控制器、第二驱动电机和第二驱动电机控制器、第三驱动电机和第三驱动电机控制器、第四驱动电机和第四驱动电机控制器均构成驱动模块并分别与动力电池包并联，驱动模式下的驱动电机和驱动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，该系统还包括第一充电开关K5和第二充电开关K6。第一充电开关K5设置在车辆的充电口与第一电池组E1的正极的连接线路上，第二充电开关K6设置在车辆的充电口与第二电池组E2的负极的连接线路上。控制器还被配置为：在车辆与充电桩连接时，控制第一充电开关K5和第二充电开关K6闭合，以在实现第一电池组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。
示例地，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K5、第二充电开关K6、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K3的静触点a和第四转换开关K3的第二动触头c连接。参照图9，示出了在第一预设状态时第一加热模块和第二加热模块的桥臂状态和电流方向，以及直连充电的电流方向，在第二预设状态时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，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。
在可能的方式中，控制器还被配置为：在车辆与充电桩连接时，控制第一充电开关和第二充电开关闭合，并控制第三转换开关和第四转换开关断开，以对动力电池包进行单独充电。
示例地，参照图10，当车辆需要直连充电时，控制第一充电开关K5、第二充电开关K6，第一转换开关K1和第二转换开关K2可以断开或闭合，控制第三转换开关K3的静触点a与第三转换开关K3的第一动触头b和第二动触头c均不连接，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的第一动触头b和第二动触头c均不连接。
值得说明的是，通过将多电机车辆中的部分驱动电机控制器和驱动电机作为加热模块对动力电池包进行自加热，即驱动电机控制器和驱动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，可以通过增加开关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开关和绕组作为加热模块，本公开对此不作限定。
示例地，开关可以由一相桥臂或多相桥臂构成，也可以是其他具有导通电路和断开电路功能的开关元件。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绕组，本公开对此不作限定。并且，针对同一电池组，可以连接多个加热模块，每一加热模块在同一预设状态中，桥臂状态和电流方向一致。此外，针对不参与驱动车辆的加热模块，可以使用六相桥臂和六相电机替换如图5所示的两个三相桥臂和两个三相电机。
需说明的是，控制器可以是驱动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6中，可以选择第一驱动电机控制器2的三个上桥臂中的其中一个导通，则第一电池组E1放电给第一驱动电机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。并且在车辆直流充电时，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 (10)

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，所述第一加热模块包括第一加热子模块和第二加热子模块，所述第一加热子模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第一电池组的正负极相连，所述第二加热子模块的第一连接端和第二连接端分别与所述第一电池组的正负极相连，且所述第一加热子模块的第三连接端与所述第二加热子模块的第三连接端相连；
第二加热模块，所述第二加热模块包括第三加热子模块和第四加热子模块，所述第三加热子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，所述第四加热子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，且所述第三加热子模块的第三连接端与所述第四加热子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：控制所述第一加热模块与所述第一电池组之间交替充放电，控制所述第二加热模块与所述第二电池组交替充放电，并且控制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，所述第一加热子模块包括第一加热绕组和第一开关，所述第二加热子模块包括第二加热绕组和第二开关，所述第一开关包括串联的第一上开关和第一下开关，所述第二开关包括串联的第二上开关和第二下开关，其中，所述第一上开关连接所述第一电池组的正极，所述第一下开关连接所述第一电池组的负极，所述第一加热绕组的第一端连接所述第一上开关和所述第一下开关的连接点，所述第一加热绕组的第二端连接所述第二加热绕组的第一端，所述第二加热绕组的第二端连接所述第二上开关和所述第二下开关的连接点，所述第二上开关连接所述第一电池组的正极，所述第二下开关连接所述第一电池组的负极；
所述第三加热子模块包括第三加热绕组和第三开关，所述第四加热子模块包括第四加热绕组和第四开关，所述第三开关包括串联的第三上开关和第三下开关，所述第四开关包括串联的第四上开关和第四下开关，其中，所述第三上开关连接所述第二电池组的正极，所述第三下开关连接所述第二电池组的负极，所述第三加热绕组的第一端连接所述第三上开关和所述第三下开关的连接点，所述第三加热绕组的第二端连接所述第四加热绕组的第一端，所述第四加热绕组的第二端连接所述第四上开关和所述第四下开关的连接点，所述第四上开关连接所述第二电池组的正极，所述第四下开关连接所述第二电池组的负极。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一加热绕组为所述车辆的第一驱动电机内的多相绕组，所述第一开关为所述第一驱动电机对应的第一驱动电机控制器内的第一多相逆变器，所述第一上开关表征所述第一多相逆变器的上桥臂，所述第一下开关表征所述第一多相逆变器的下桥臂；
所述第二加热绕组为所述车辆的第二驱动电机内的多相绕组，所述第二开关为所述第二驱动电机对应的第二驱动电机控制器内的第二多相逆变器，所述第二上开关表征所述第二多相逆变器的上桥臂，所述第二下开关表征所述第二多相逆变器的下桥臂；
所述第三加热绕组为所述车辆的第三驱动电机内的多相绕组，所述第三开关为所述第三驱动电机对应的第三驱动电机控制器内的第三多相逆变器，所述第三上开关表征所述第三多相逆变器的上桥臂，所述第三下开关表征所述第三多相逆变器的下桥臂；
所述第四加热绕组为所述车辆的第四驱动电机内的多相绕组，所述第四开关为所述第四驱动电机对应的第四驱动电机控制器内的第四多相逆变器，所述第四上开关表征所述第四多相逆变器的上桥臂，所述第四下开关表征所述第四多相逆变器的下桥臂。
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：在第一预设状态下，控制所述第一多相逆变器的上桥臂导通，并控制所述第二多相逆变器的下桥臂导通，以控制所述第一电池组放电为所述第一加热绕组和所述第二加热绕组充电，以及控制所述第三多相逆变器的下桥臂导通，并控制所述第四多相逆变器的上桥臂导通，以控制所述第一加热绕组和所述第二加热绕组为所述第二电池组充电；
所述控制器被配置为：在第二预设状态下，控制所述第一多相逆变器的下桥臂导通，并控制所述第二多相逆变器的上桥臂导通，以控制所述第一加热绕组和所述第二加热绕组为所述第一电池组充电，以及控制所述第三多相逆变器的上桥臂导通，并控制所述第四多相逆变器的下桥臂导通，以控制所述第二电池组放电为所述第一加热绕组和所述第二加热绕组充电。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器还被配置为：
在同一预设状态下，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。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：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加热绕组和所述第二加热绕组的连接线路上；
所述第二转换开关设置在所述第三加热绕组和所述第四加热绕组的连接线路上；
所述第三转换开关的静触头与所述第一多相逆变器的下桥臂和所述第二多相逆变器的下桥臂的连接端连接，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多相逆变器的上桥臂和所述第四多相逆变器的上桥臂的连接端连接，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；
所述第一转换开关、所述第二转换开关、所述第三转换开关与所述第四转换开关均与所述控制器连接，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，以实现所述第一电池组和所述第二电池组的自加热。
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：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，以控制所述第一电池组和所述第二电池组为所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机和所述第四驱动电机供电以驱动所述车辆。
8.根据权利要求6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；
所述第一充电开关设置在所述车辆的充电口与所述第一电池组的正极的连接线路上；
所述第二充电开关设置在所述车辆的充电口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：在所述车辆与充电桩连接时，控制所述第一充电开关和所述第二充电开关闭合，以在实现所述第一电池组和所述第二电池组的自加热的同时，为所述动力电池包进行充电。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
所述控制器还被配置为：在所述车辆与充电桩连接时，控制所述第一充电开关和所述第二充电开关闭合，并控制所述第三转换开关和所述第四转换开关断开，以对所述动力电池包进行单独充电。
10.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1-9任意一项所述的电池自加热系统。
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