JP2022515408A

JP2022515408A - 車両及びその動力電池加熱装置及び加熱方法

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Publication number: JP2022515408A
Application number: JP2021536216A
Authority: JP
Inventors: 凌和平; 潘▲華▼; ▲張▼宇▲しん▼; 田果; ▲謝▼朝
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: US11876197B2; EP3900977A4; CN111354999A; EP3900977A1; US20220077518A1; JP7232913B2; WO2020125770A1; CN111354999B

Abstract

車両、動力電池加熱装置及び加熱方法である。該動力電池加熱方法は、動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低く、かつ、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たす場合、三相インバータを制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギーに基づいて熱を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱する。モータの出力するトルク値を適切な値にする所定の横軸電流値を取得し、動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流値を取得する。加熱過程において、所定の直軸電流値及び所定の横軸電流値に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整し、また、所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させることにより、同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームのスイッチング回数が均一になり、デバイスの耐用年数を均衡させる。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、ビーワイディーカンパニーリミテッドが２０１８年１２月２１日に提出した、発明の名称が「車両及びその動力電池加熱装置及び加熱方法」の、中国特許出願第「２０１８１１５７４１９８．９」号の優先権を主張するものである。

本願は、車両の技術分野に関し、特に車両及びその動力電池加熱装置及び加熱方法に関する。

近年、新エネルギー車が勢いよく発展しているため、リチウムイオンに基づく動力電池が広く使用されるが、電池の固有特性により、動力電池の充放電能力が低温の場合に大幅に低下するため、寒冷地での車両の使用に影響を与える。

この問題を解決するために、従来技術では、主に温度センサにより動力電池の温度をリアルタイムに取得し、かつ動力電池の温度が所定の条件を満たす場合、動力電池によるエネルギーを使用してモータをゼロトルクで動作させるように制御して、動力電池の加熱を実現する。しかしながら、該方法は、動力電池の加熱を実現できるが、モータがゼロトルクを出力するように制御する必要があり、即ち、トルク電流がゼロで、特定の直軸電流振幅の変化方向が変化しないように制御し、このように同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームは、直軸電流の方向が変化しないため、上アーム（下アーム）のみがスイッチング動作をし、下アーム（上アーム）がオフのままであるようになり、同じ相の上下アームの耐用年数が異なり、パワースイッチデバイスの耐用年数についての評価に不利である。

以上より、従来の動力電池加熱方法には、同じ相の上下アームにおけるパワースイッチデバイスの耐用年数が異なることを引き起こしやすいという問題が存在する。

本願は、従来の動力電池加熱方法における、同じ相の上下アームにおけるパワースイッチデバイスの耐用年数が異なることを引き起こしやすいという問題を解決するために、車両及びその動力電池加熱装置及び加熱方法を提供する。

本願は、以下のように実現されるものであり、本願の第１の態様に係る動力電池加熱方法は、
前記動力電池の現在の温度値を取得し、前記動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低い場合、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定するステップと、
前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たせば、前記動力電池の加熱パワーを取得するステップと、
所定の横軸電流を取得し、かつ前記動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流を取得するステップであって、取得された前記所定の横軸電流の値が三相交流モータの出力するトルク値を、ゼロを含まない目標範囲内にさせる横軸電流値であるステップと、
三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギー源によって供給された加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、前記動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ加熱過程において前記所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、前記三相インバータを制御して前記三相交流モータの相電流を調整し、また、前記所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させるステップと、を含む。

本願の第２の態様に係る、車両の動力電池を加熱する動力電池加熱装置は、
加熱エネルギーを供給する加熱エネルギー源の正極及び負極に接続される三相インバータと、
３相のコイルが前記三相インバータの３相のアームに接続される三相交流モータと、
前記三相インバータ及び前記三相交流モータにそれぞれ接続され、前記動力電池の現在の温度値を取得し、前記動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低い場合、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定し、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たす場合、前記動力電池の加熱パワーを取得し、さらに、所定の横軸電流を取得し、かつ前記動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流を取得する制御モジュールであって、取得された前記所定の横軸電流の値が三相交流モータの出力するトルク値を、ゼロを含まない目標範囲内にさせる横軸電流値であり、
さらに、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギー源によって供給された加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、前記動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ加熱過程において前記所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、前記三相インバータを制御して前記三相交流モータの相電流を調整し、また、前記所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させる制御モジュールと、を含む。

本願の第３の態様に係る車両は、第２の態様に記載の動力電池加熱装置を含み、動力電池、冷却液タンク、ポンプ及び管路をさらに含み、前記ポンプは、制御信号に基づいて前記冷却液タンク中の冷却液を前記管路に輸送し、前記管路は、前記動力電池及び前記動力電池加熱装置を貫通する。

本願は、車両及びその動力電池加熱装置及び加熱方法を提供し、該動力電池加熱方法は、動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低く、かつ動力電池の加熱条件が所定の条件を満たす場合、三相インバータを制御することにより三相交流モータが加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつモータの出力するトルク値を適切な値にする所定の横軸電流を取得し、動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流を取得し、さらに加熱過程において所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整し、また、所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させることにより、同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームのスイッチング回数が均一になり、デバイスの耐用年数を均衡させる。

本願の実施例における技術手段をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は、本願のいくつかの実施例にすぎず、当業者であれば、創造的な労働をすることなく、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。

本開示の実施例に係る動力電池加熱方法のフローチャートである。本開示の実施例に係る動力電池加熱装置の概略構成図である。本開示の実施例に係る動力電池加熱装置の回路図である。本開示の実施例に係る動力電池加熱装置の別の構成図である。本開示の実施例に係る動力電池加熱方法における所定の直軸電流の波形の概略図である。本開示の実施例に係る動力電池加熱装置の制御モジュールの構成図である。本開示の実施例に係る動力電池加熱装置の座標変換の概略図である。本開示の実施例に係る車両のブロック図である。

本願の目的、技術手段及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本願をさらに詳細に説明する。ここで説明する具体的な実施例は、本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を限定するものではないことを理解されたい。

本願の技術手段を説明するために、以下、具体的な実施例により説明する。

本開示の実施例に係る動力電池加熱方法は、車両の動力電池を加熱し、かつ加熱過程において動力電池の伝熱経路と車両のモータの伝熱回路とを接続し互いに連通して伝熱回路を形成し、図１に示すように、以下のステップＳ１１～Ｓ１６を含む。

ステップＳ１１では、動力電池の現在の温度値を取得し、動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低い場合、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定する。

本願の実施例では、寒い環境で、車両が長時間使用されないと、動力電池の温度が環境温度に近づき、温度の低下に伴って、動力電池の性能がさらに低下し、充放電能力がいずれも制限され、さらに車両の性能及び使用に影響を与えるため、動力電池を加熱する必要があり、動力電池を加熱する前に、動力電池の現在の温度値を取得し、かつ該温度値を所定の温度値と比較しなければならず、該現在の温度値が所定の温度値より低ければ、電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かをさらに決定する。

具体的には、本願の一実施形態として、ステップＳ１１における前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定することは、具体的には、以下のとおりである。
前記モータの現在の動作状態が非駆動状態であり、かつ前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路がいずれも無故障状態であると決定すれば、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすと決定し、
前記モータの現在の動作状態が駆動状態であると決定するか、又は前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たさないと決定する。

本願の実施例では、動力電池の加熱条件を満たすか否かを決定する場合、具体的には、車両のモータの現在の動作状態、動力電池が故障するか否か、三相交流モータが故障するか否か、モータコントローラが故障するか否か、及び伝熱回路が故障するか否かを確認する必要があり、モータの現在の動作状態が非駆動状態であり、かつ動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路がいずれも故障していなければ、この場合に動力電池を加熱してよいことを示す。モータの現在の動作状態が駆動状態であり、或いは、動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障すれば、この場合に動力電池を加熱しなくてもよいことを示す。なお、本開示の実施例では、伝熱回路の故障は、連通弁の損傷、加熱回路中の媒体の不足などの問題を含むが、これらに限定されない。

さらに、本願の一実施形態として、該動力電池加熱方法は、
ギアポジション情報及びモータ回転数情報を取得し、かつ前記ギアポジション情報及び前記モータ回転数情報に基づいて前記モータの現在の動作状態を取得するステップをさらに含む。

具体的には、現在のポジションがＰポジション、かつ、モータの回転数が０であると判定すると、モータの現在の動作状態が非駆動状態であることを示し、現在のポジションがＰポジションではなく、或いは、モータの回転数がゼロではないと判定すると、モータの現在の動作状態が駆動状態であることを示す。

本実施形態では、ギアポジション情報及びモータ回転数情報を取得し、かつギアポジション情報及びモータ回転数情報に基づいてモータの現在の動作状態を取得する。したがって、その後にモータの動作状態に基づいて、動力電池が加熱条件を満たすか否かを判断する場合、ギアポジション情報及びモータ回転数情報に基づいて判断することができ、いずれか１つの条件を満たさないと、動力電池を加熱することができず、車両が正常走行状態で動力電池を加熱して車両の性能に影響を与えることを防止する。

ステップＳ１２では、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たせば、動力電池の加熱パワーを取得する。

本願の実施例では、動力電池が加熱条件を満たすと決定すると、動力電池を加熱することができ、この場合、動力電池の加熱パワーを取得する必要があり、該加熱パワーとは、動力電池に必要な加熱パワーを指す。

ステップＳ１３では、所定の横軸電流を取得し、かつ動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流を取得し、取得された所定の横軸電流の値が三相交流モータの出力するトルク値を、ゼロを含まない目標範囲内にさせる横軸電流値である。

本願の実施例では、動力電池に必要な加熱パワーを取得した後、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑを取得する必要があり、所定の直軸電流ｉｄを取得する場合、前に取得された動力電池の加熱パワーに基づいて検索することができ、即ち、動力電池の加熱パワーと所定の直軸電流ｉｄとがマッピング関係を有し、動力電池の加熱パワーを取得すれば、該加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流ｉｄを検索することができ、また、所定の横軸電流ｉｑを取得する場合、取得された所定の横軸電流ｉｑの値に基づいて三相交流モータの出力するトルク値を非常に小さくし、即ち、該トルクは、車両を移動させることができず、車両の伝動機構の部品を損傷することができず、小さい出力トルクを供給して車両の伝動機構の歯車間の予負荷力の印加を完成すればよく、該所定の横軸電流ｉｑが複数回の実験によって取得することができる。

ステップＳ１４では、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギー源によって供給された加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ加熱過程において所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整し、また、所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させる。

本開示の実施例では、加熱エネルギー源は、充電パイルのような外部充電装置であってもよく、動力電池であってもよく、ここでは、具体的に限定しない。

さらに、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑを取得した後、この場合、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することができ、即ち、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ時間、即ち、パワーデバイスのオン及びオフの時間を制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ加熱過程において所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整して、加熱パワーの調整を実現する。

具体的には、図５に示すように、加熱過程は、それぞれ２つの所定の加熱時間ｔ１、ｔ２及び２つの所定の切り替え時間ｔ３、ｔ４を含む複数の加熱周期を含み、所定の直軸電流ｉｄは、第１の所定の加熱時間ｔ１において方向が正であり、振幅が変化せず、第２の所定の加熱時間ｔ２において方向が負であり、振幅が変化せず、第１の所定の切り替え時間ｔ３において方向が正から負に変化し、振幅が絶えず変化し、第２の所定の切り替え時間ｔ４において方向が負から正に変化し、振幅が絶えず変化し、第１の所定の加熱時間ｔ１は、第２の所定の加熱時間ｔ２と等しく、第１の所定の切り替え時間ｔ３は、第２の所定の切り替え時間ｔ４と等しく、かつ所定の加熱時間は、所定の切り替え時間より大きく、本願の実施例では、所定の加熱時間は、所定の切り替え時間よりはるかに大きく、かつ所定の切り替え時間は、少なくとも車両に明らかな振動がないことを保証する。

さらに、本開示の実施例では、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整する場合、動力電池を加熱する前に、三相交流モータの現在の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得し、かつモータのロータ位置角度情報に基づいて現在の三相電流値を直軸電流及び横軸電流に変換する必要があり、さらに、加熱過程において、直軸電流、横軸電流、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整することにより、動力電池を加熱する機能を実現し、かつモータ軸端が小さいトルク値を出力することを保証する。

本実施形態では、三相交流モータの加熱前の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報などのパラメータを取得し、さらに、取得されたパラメータに基づいて直軸電流及び横軸電流を取得して、加熱過程において該直軸電流、横軸電流、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整することにより、加熱パワーの調整を実現する。

さらに、本開示の一実施形態として、モータのロータ位置角度情報及び現在の三相電流値に基づいて直軸電流及び横軸電流を取得する具体的な過程は、以下のとおりである。
動力電池を加熱する前に、三相交流モータの現在の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得した後、現在の三相電流値を自然座標系から静止座標系に変換し、かつモータのロータ位置角度情報に基づいて、静止座標系における現在の三相電流値を同期回転座標系における直軸電流及び横軸電流に変換する。

本実施形態では、現在の三相電流値を自然座標系から静止座標系に変換し、かつモータのロータ位置角度情報に基づいて、静止座標系における現在の三相電流値を同期回転座標系における直軸電流及び横軸電流に変換することにより、取得された直軸電流及び横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整する場合、同じ座標系にあるという基準に基づいて、調整過程における正確性を向上させることができる。

さらに、本開示の一実施形態として、直軸電流及び横軸電流を取得した後、直軸電流及び横軸電流を所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑとそれぞれ比較することにより、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて直軸電流及び横軸電流を調整し、さらに、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて三相インバータを制御する。所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて直軸電流及び横軸電流を調整した後、該調整結果をデカップリングして、デカップリングされたデータに基づいて直軸電圧Ｕｄ及び横軸電圧Ｕｑを取得する。直軸電圧Ｕｄ及び横軸電圧Ｕｑを取得すると、直軸電圧Ｕｄ及び横軸電圧Ｕｑを座標変換して第１の電圧Ｕ_α及び第２の電圧Ｕ_βを取得して、第１の電圧Ｕ_α及び第２の電圧Ｕ_βに基づいてスイッチング信号を取得することにより、スイッチング信号に基づいて三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整する。

本実施形態では、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、取得された直軸電流及び横軸電流を調整して、対応する調整結果を取得し、かつ該調整結果を一連変化させて三相インバータのスイッチング信号、即ち、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ時間を取得することにより、該スイッチング信号に基づいて三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整し、三相交流モータの閉ループ制御の制御と、加熱パワーの調整とを実現し、動力電池の加熱過程における有効性を強化し、モータなどの部品の損失を低減する。

ステップＳ１５では、動力電池の加熱過程において、三相インバータ及び三相交流モータの温度を監視し、三相インバータ及び三相交流モータのいずれか１つの温度が温度限界値を超えると、所定の直軸電流を減少させるか、又は所定の直軸電流をゼロに設定する。

本願の実施例では、動力電池の加熱過程において、デバイスは温度が高すぎる場合にいずれも損傷するため、三相交流モータ及び三相インバータにおけるパワーデバイスの温度をリアルタイムに監視する必要があり、三相インバータ又は三相交流モータのいずれか１つの温度が温度閾値を超えたことを検出すれば、所定の直軸電流ｉｄの電流振幅を減少させるか、又は所定の直軸電流ｉｄをゼロに設定する。

本願の実施例では、三相インバータ及び三相交流モータのいずれか１つの温度が温度限界値を超えたと決定する場合、所定の横軸電流をゼロに設定することをさらに含む。

本実施形態では、動力電池の加熱過程において、三相インバータ及び三相交流モータの温度をリアルタイムに監視することにより、三相インバータ及び三相交流モータのいずれか１つの温度が温度閾値を超えた場合、所定の直軸電流ｉｄを減少させるか、又は所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑをゼロに設定することにより、三相交流モータの３相の巻線を流れる相電流が減少するか、又は０になり、このように、モータの発熱パワーが低下して、三相インバータにおけるパワーユニットの温度及び三相交流モータの３相の巻線の温度が低下することにより、加熱効果を保証するとともに車両全体の部品を損傷しない。

ステップＳ１６では、動力電池の加熱過程において、動力電池の温度を監視し、動力電池の温度が特定の加熱温度に達すれば、所定の直軸電流を減少させる。

本開示の実施例では、動力電池の温度が特定の加熱温度に達した場合、動力電池を加熱する必要がないことを示し、この場合、動力電池への加熱を停止し、即ち、所定の直軸電流ｉｄを減少させる必要があり、所定の直軸電流ｉｄをゼロまで減少させてよい。

本実施形態では、加熱過程において動力電池の温度をリアルタイムに監視し、かつ動力電池の温度が特定の加熱温度に達した場合、所定の直軸電流ｉｄを減少させることにより、動力電池が過熱することを効果的に防止し、動力電池の損傷の発生を防止し、動力電池の耐用年数を延長する。

本願の一実施形態として、該動力電池加熱方法は、
上記動力電池の加熱過程において、上記動力電池に必要な加熱パワーをリアルタイムに取得し、かつ上記必要な加熱パワーに基づいて、上記所定の直軸電流の大きさを調整するステップをさらに含む。

本願の実施例では、必要な加熱パワーに基づいて、所定の直軸電流の大きさを調整することは、動力電池の所定の目標加熱温度と現在の温度との差に基づいて加熱パワーを調整することであり、差が大きいほど加熱パワーが大きくなり、パワーが大きいほど所定の直軸電流の振幅が大きくなる。具体的には、必要なパワーが大きく、即ち、動力電池の現在の電池温度が低い温度である場合、例えば、加熱して達する目標温度までの温度が１０℃を超えると、ハイパワーで加熱し、この場合、所定の直軸電流ｉｄの振幅を大きくし、必要なパワーが小さく、即ち、動力電池の現在の電池温度が高い場合、例えば、加熱して達する目標温度までの温度が１０℃より小さいと、ローパワーで加熱し、この場合、所定の直軸電流ｉｄの振幅を小さくする。

本実施形態では、加熱過程において動力電池に必要な加熱パワーをリアルタイムに取得し、かつ該必要な加熱パワーに基づいて所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑを調整することにより、動力電池が過熱することを効果的に防止し、動力電池の損傷の発生を防止し、動力電池の耐用年数を延長する。

本開示の一実施形態として、該動力電池加熱方法は、
上記動力電池、上記三相交流モータ、上記モータコントローラ及び上記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、所定の直軸電流をゼロに設定するステップをさらに含む。

本開示の実施例では、動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すると、この場合に動力電池を加熱できないことを示し、動力電池への加熱を停止し、即ち、所定の直軸電流及び所定の横軸電流をゼロに設定すべきである。

動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定する場合、所定の横軸電流をゼロに設定するステップをさらに含む。

本実施形態では、動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定する場合、動力電池への加熱を停止することは、動力電池の損傷の発生を効果的に防止し、動力電池の耐用年数を延長することができる。

本願の実施例に係る、車両の動力電池を加熱する動力電池加熱装置は、図２に示すように、
加熱エネルギーを供給する加熱エネルギー源１０の正極及び負極に接続される三相インバータ１１と、
３相のコイルが三相インバータ１１の３相のアームに接続される三相交流モータ１２と、
三相インバータ１１及び三相交流モータ１２にそれぞれ接続され、動力電池の現在の温度値を取得し、動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低い場合、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定し、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たす場合、動力電池の加熱パワーを取得し、さらに、所定の横軸電流ｉｑを取得し、かつ動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流ｉｄを取得する制御モジュール１３であって、取得された所定の横軸電流ｉｑの値が三相交流モータ１２の出力するトルク値を、ゼロを含まない目標範囲内にさせる横軸電流値であり、
さらに、三相インバータ１１におけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することにより、三相交流モータ１２が加熱エネルギー源によって供給された加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ加熱過程において所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータ１２の相電流を調整し、また、所定の直軸電流ｉｄの方向を加熱過程において周期的に変化させる制御モジュール１３と、を含む。

加熱エネルギー源１０は、充電パイルのような外部給電装置を採用してもよく、動力電池自体であってもよく、即ち、加熱エネルギー源１０によって供給された加熱エネルギーは、動力電池から出力されたものであってもよく、直流充電器から出力されたものであってもよく、交流充電器から整流して出力されたものであってもよく、ここでは、具体的に限定せず、三相インバータ１１は、４つの動作モードを有し、その動作モードが制御モジュール１３によって決められ、三相インバータ１１は、車両の駆動に用いられる必要がある場合、インバータモードで動作し、昇圧充電に用いられる場合、昇圧モードで動作し、電池を加熱するために用いられる場合、加熱モードで動作し、外部に給電する必要がある場合、変圧モードで動作し、本願の実施例では、三相インバータ１１が加熱モードで動作する場合について詳細に説明し、ここで、三相インバータ１１は、６つのパワースイッチユニットを含み、パワースイッチが、トランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳトランジスタなどのデバイスであってよく、２つのパワースイッチユニットが、１相のアームを構成し、合計３相のアームを形成し、各相のアームでの２つのパワースイッチユニットの接続点が三相交流モータ１２の１相のコイルに接続され、三相交流モータ１２は、中点に接続される３相のコイルを含み、永久磁石同期モータ又は非同期モータなどであってよく、本願は、三相交流モータのタイプについて具体的に限定しない。

具体的には、本願の一実施形態として、図３に示すように（回路の動作原理を容易に理解するために、図３は、制御モジュール１３の部分を省略する）、三相インバータ１１は、第１のパワースイッチユニット、第２のパワースイッチユニット、第３のパワースイッチユニット、第４のパワースイッチユニット、第５のパワースイッチユニット及び第６のパワースイッチユニットを含む。各パワースイッチユニットの制御端子は、制御モジュール１３（図示せず）に接続され、第１のパワースイッチユニット、第３のパワースイッチユニット及び第５のパワースイッチユニットの第１の端子が共通接続され、第２のパワースイッチユニット、第４のパワースイッチユニット及び第６のパワースイッチユニットの第２の端子が共通接続され、三相交流モータ１２の第１相コイルは、第１のパワースイッチユニットの第２の端子及び第２のパワースイッチユニットの第１の端子に接続され、三相交流モータ１２の第２相コイルは、第３のパワースイッチユニットの第２の端子及び第４のパワースイッチユニットの第１の端子に接続され、三相交流モータ１２の第３相コイルは、第５のパワースイッチユニットの第２の端子及び第６のパワースイッチユニットの第１の端子に接続される。

さらに、三相インバータ１１において、第１のパワースイッチユニットと第２のパワースイッチユニットは、第１相アーム（Ｕ相アーム）を構成し、第３のパワースイッチユニットと第４のパワースイッチユニットは、第２相アーム（Ｖ相アーム）を構成し、第５のパワースイッチユニットの入力端と第６のパワースイッチユニットは、第３相アーム（Ｗ相アーム）を構成する。第１のパワースイッチユニットは、第１の上アームＶＴ１及び第１の上アームダイオードＶＤ１を含み、第２のパワースイッチユニットは、第２の下アームＶＴ２及び第２の下アームダイオードＶＤ２を含み、第３のパワースイッチユニットは、第３の上アームＶＴ３及び第３の上アームダイオードＶＤ３を含み、第４のパワースイッチユニットは、第４の下アームＶＴ４及び第４の下アームダイオードＶＤ４を含み、第５のパワースイッチユニットは、第５の上アームＶＴ５及び第５の上アームダイオードＶＤ５を含み、第６のパワースイッチユニットは、第６の下アームＶＴ６及び第６の下アームダイオードＶＤ６を含み、三相交流モータ１２は、永久磁石同期モータ又は非同期モータであってよく、モータの３相のコイルは、それぞれ三相インバータにおけるＵ、Ｖ、Ｗ相の上下アームに接続される。

さらに、本願の一実施形態として、制御モジュール１３は、車両全体コントローラと、モータコントローラの制御回路と、ＢＭＳ電池マネージャーの回路とを含んでよく、三者がＣＡＮバスを介して接続され、制御モジュール１３の異なるモジュールは、取得された情報に基づいて三相インバータ１１のスイッチユニットのオン及びオフを制御して異なる電流回路のオンを実現し、また、加熱エネルギー源１０、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２には互いに連通する冷却液管が設けられ、該冷却液管を冷却液が流れ、冷却液管内の冷却液の温度を調整することにより、動力電池の温度を調整する。

具体的に実施する場合、図４に示すように、制御モジュール１３は、電池マネージャー１３１及びモータコントローラ１３２を含む。電池マネージャー１３１は、動力電池２０に接続され、モータコントローラ１３２は、動力電池及び三相交流モータ１２に接続される。電池マネージャー１３１は、動力電池の温度を取得し、動力電池の温度を所定の温度値と比較して動力電池が低温の状態であるか否かを判断し、動力電池の温度が所定の温度値より低いことを検出する場合、動力電池を流れる冷却液の温度を上げる方式で動力電池の温度を上げ、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２が動作過程においていずれも熱量を生成するため、モータコントローラ１３２は、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２が動力電池を流れる冷却液を加熱し、動力電池の温度が所定の温度値に達したことを検出するまで加熱を停止するように制御する。

具体的には、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２が動作過程においていずれも熱量を生成するため、モータコントローラ１３２は、車両のモータの現在の動作状態、動力電池の故障状態、三相交流モータ１２の故障状態、モータコントローラ１３２の故障状態及び伝熱回路の故障状態を取得し、かつ上記故障状態及びモータの現在の動作状態に基づいて動力電池の加熱条件を満たすか否かを決定する。

モータの現在の動作状態が非駆動状態であり、かつ動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路がいずれも無故障状態であると決定すれば、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすと識別し、モータの現在の動作状態が駆動状態であると決定するか、又は動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たさないと識別する。

さらに、本開示の一実施形態として、モータコントローラ１３２は、さらに、動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定する場合、所定の直軸電流ｉｄをゼロに設定する。

動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定する場合、モータコントローラ１３２は、さらに、所定の横軸電流ｉｑをゼロに設定する。

さらに、モータの現在の動作状態を取得する場合、モータコントローラ１３２は、まず、ギアポジション情報及びモータ回転数情報を取得し、かつギアポジション情報及びモータ回転数情報に基づいてモータの現在の動作状態を取得してよい。

具体的には、モータコントローラ１３２は、現在のポジションがＰポジションかつモータの回転数が０であると判定すると、モータの現在の動作状態が非駆動状態であることを示し、現在のポジションがＰポジションではなく、或いは、モータの回転数がゼロではないと判定すると、モータの現在の動作状態が駆動状態であることを示し、なお、本開示の実施例では、モータの動作状態及び動力電池の温度という２つの判断条件は、順序がない。

本実施形態では、駐車状態でギアポジション情報、モータ回転数情報及び動力電池の温度情報が所定の条件を満たすことを検出した場合、三相インバータ１１を制御することにより三相交流モータ１２は、加熱エネルギーに基づいて、動力電池を流れる冷却液を加熱し、車両の駐車状態での動力電池への加熱を実現し、車両が低温条件で正常に起動しやすく、車両が正常走行状態で動力電池を加熱して、車両の性能に影響を与えることを防止する。

具体的には、図３及び図４を同時に参照すると、モータコントローラ１３２は、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２が動力電池を流れる冷却液を加熱するように制御する場合、主に、三相インバータ１１中の各パワーユニットのオンオフ時間及びスイッチング頻度を制御することにより、三相交流モータ１２が加熱エネルギー源１０（本実施例では、加熱エネルギー源として、動力電池を例とする）から出力した加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ加熱過程において、モータコントローラ１３２は、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて、三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整し、なお、本実施形態では、動力電池と三相交流モータ１２の伝熱回路とを接続し互いに連通し、冷却媒体は、ポンプ（図示せず）及び連通弁（図示せず）を通過して車両用動力電池（動力電池）及び車両用動力モータ（三相交流モータ１２）を流れる。

モータコントローラ１３２が三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整する過程において、所定の直軸電流ｉｄは、加熱パワーに基づいて予め設定された直軸電流であり、加熱パワーを制御でき、かつ加熱パワーを制御する過程において方向が周期的に変化する。具体的には、図５に示すように、加熱過程は、それぞれ２つの所定の加熱時間ｔ１、ｔ２及び２つの所定の切り替え時間ｔ３、ｔ４を含む複数の加熱周期を含み、所定の直軸電流ｉｄは、第１の所定の加熱時間ｔ１において方向が正であり、振幅が変化せず、第２の所定の加熱時間ｔ２において方向が負であり、振幅が変化せず、第１の所定の切り替え時間ｔ３において方向が正から負に変化し、振幅が線形変化し、第２の所定の切り替え時間ｔ４において方向が負から正に変化し、振幅が線形変化し、第１の所定の加熱時間ｔ１は、第２の所定の加熱時間ｔ２と等しく、第１の所定の切り替え時間ｔ３は、第２の所定の切り替え時間ｔ４と等しく、かつ所定の加熱時間は、所定の切り替え時間より大きく、本願の実施例では、所定の加熱時間が所定の切り替え時間よりはるかに大きくすることにより、所定の直軸電流ｉｄは、方向の変化時に変化過程が速くなるため、所定の直軸電流ｉｄの振幅の変化が大きすぎることを防止し、かつ所定の切り替え時間は、少なくとも車両に明らかな振動がないことを保証し、なお、所定の加熱時間は、電池に必要な加熱パワーに基づいて予め設定されるものであるが、所定の切り替え時間は、電池の加熱過程において車両に明らかな振動がないことを保証することに基づいて予め設定されるものであり、ここでは、両者を具体的に限定しない。

本願の実施例では、モータコントローラ１３２が三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整する過程において、所定の直軸電流を、所定の加熱時間において電流振幅が変化せず、方向が正方向と逆方向に交互に変化するように制御し、このように、三相インバータ１１中の同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームのスイッチング回数が均一になり、デバイスの耐用年数を均衡させ、かつ所定の加熱時間を所定の切り替え時間よりはるかに大きく設定することにより、電流方向の変化時の切り替え時間を効果的に低下させ、加熱効果を保証するとともに車両の振動を効果的に防止することができる。

また、モータコントローラ１３２が三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整する過程において、所定の横軸電流ｉｑは、振幅が一定である横軸電流であり、かつ該振幅は、大量の実験により得られ、モータ軸にトルク値が小さいマグネットトルクを出力させ、かつ該マグネットトルクは、車両を移動させることができず、車両の伝動機構の部品を損傷することができず、小さい出力トルクを供給して車両の伝動機構の歯車の隙間の噛み合い又は予負荷力の印加を完成すればよい。

本実施形態では、本願の実施例に係る動力電池加熱装置は、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２を制御して動力電池を流れる冷却液を加熱し、加熱過程において必要な加熱パワーに基づいて所定の直軸電流を制御することにより、所定の直軸電流は、三相交流モータの相電流の調整過程において周期的に変化し、さらに同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームのスイッチング回数が均一になり、デバイスの耐用年数を均衡させる。

さらに、本願の一実施形態として、制御モジュール１３が所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて、三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整する場合、動力電池を加熱する前に、制御モジュール１３は、三相交流モータ１２の現在の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得し、かつモータのロータ位置角度情報に基づいて現在の三相電流値を直軸電流及び横軸電流に変換する必要があり、さらに、加熱過程において、直軸電流、横軸電流、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整する。

本実施形態では、三相交流モータの加熱前の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報などのパラメータを取得し、さらに、取得されたパラメータに基づいて直軸電流及び横軸電流を取得して、加熱過程において該直軸電流、横軸電流、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整することにより、三相交流モータの巻線の発熱量が一定になる。

さらに、本願の一実施形態として、図６に示すように、制御モジュール１３は、フィードフォワードデカップリングユニット１３３、座標変換ユニット１３４及びスイッチング信号取得ユニット１３５をさらに含み、フィードフォワードデカップリングユニット１３３は、座標変換ユニット１３４に接続され、座標変換ユニット１３４は、スイッチング信号取得ユニット１３５及び三相交流モータ１２に接続され、スイッチング信号取得ユニット１３５は、三相交流モータ１２に接続されるモータコントローラ１３２に接続される。

具体的には、制御モジュール１３は、直軸電流及び横軸電流を取得した後、直軸電流及び横軸電流を所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑとそれぞれ比較することにより、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて直軸電流及び横軸電流を調整して、所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて三相インバータを制御する。所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑに基づいて直軸電流及び横軸電流を調整した後、該調整結果をフィードフォワードデカップリングユニット１３３に出力し、フィードフォワードデカップリングユニット１３３は、比較結果をデカップリングして直軸電圧Ｕｄ及び横軸電圧Ｕｑを取得し、座標変換ユニット１３４は、直軸電圧Ｕｄ及び横軸電圧Ｕｑを座標変換して第１の電圧Ｕ_α及び第２の電圧Ｕ_βを取得し、スイッチング信号取得ユニット１３５は、第１の電圧Ｕ_α及び第２の電圧Ｕ_βに基づいてスイッチング信号を取得し、モータコントローラ１３２は、スイッチング信号に基づいて三相インバータ１１を制御して三相交流モータ１２の相電流を調整する。

本実施形態では、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、取得された直軸電流及び横軸電流を調整して、対応する調整結果を取得し、かつ該調整結果を一連変化させて三相インバータのスイッチング信号を取得することにより、モータコントローラは、該スイッチング信号に基づいて三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整して、三相交流モータの閉ループ制御の制御と、加熱パワーの調整とを実現し、動力電池の加熱過程における有効性を強化し、モータなどの部品の損失を低減する。

さらに、本願の一実施形態として、制御モジュール１３は、モータのロータ位置角度情報及びフィードフォワードデカップリングユニットの現在の三相電流値に基づいて直軸電流及び横軸電流を取得する具体的な過程は、以下のとおりである。

動力電池を加熱する前に、制御モジュール１３は、三相交流モータの現在の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得した後、座標変換ユニット１３４は、現在の三相電流値を自然座標系から静止座標系に変換し、かつモータのロータ位置角度情報に基づいて、静止座標系における現在の三相電流値を同期回転座標系における直軸電流及び横軸電流に変換する（図７に示す）。

本実施形態では、現在の三相電流値を自然座標系から静止座標系に変換し、かつモータのロータ位置角度情報に基づいて、静止座標系における現在の三相電流値を同期回転座標系における直軸電流及び横軸電流に変換することにより、制御モジュールは、取得された直軸電流及び横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整する場合、同じ座標系にあるという基準に基づいて、調整過程における正確性を向上させることができる。

さらに、本願の一実施形態として、図４に示すように、電池加熱装置には、温度検出ユニットがさらに設けられ、該温度検出ユニットは、制御モジュール中のモータコントローラ１３２及び三相交流モータ１２に接続され、動力電池の加熱過程において、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２の温度をリアルタイムに監視し、かつ監視結果を制御モジュール１３にフィードバックし、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２のいずれか１つの温度が温度限界値を超えると、制御モジュール１３により所定の直軸電流ｉｄを減少させるか、又は所定の直軸電流ｉｄをゼロに設定する。

三相インバータ１１及び三相交流モータ１２のいずれか１つの温度が温度限界値を超えた場合、制御モジュール１３は、所定の横軸電流ｉｑをゼロに設定する。

具体的には実施する場合、温度検出ユニットは、温度センサで実現され、該温度センサは、負の温度係数を有するサーミスタで実現されるものであってもよく、正の温度係数を有するサーミスタで実現されるものであってもよく、ここでは、具体的に限定しない。

本開示の実施例では、動力電池の加熱過程において、デバイスは、温度が高すぎる場合にいずれも損傷するため、三相交流モータ及び三相インバータにおけるパワーデバイスの温度をリアルタイムに監視する必要があり、三相インバータ又は三相交流モータのいずれか１つの温度が温度閾値を超えたことを検出すれば、所定の直軸電流ｉｄの電流振幅を減少させるか、又は所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑをゼロに設定する。

さらに、本開示の一実施形態として、制御モジュールは、さらに、動力電池の加熱過程において、動力電池の温度をリアルタイムに監視し、動力電池の温度が特定の加熱温度に達すれば、動力電池への加熱を停止する。

本開示の実施例では、動力電池の温度が特定の加熱温度に達した場合、動力電池を加熱する必要がないことを示し、この場合、動力電池への加熱を停止し、直軸電流及び横軸電流を減少させる必要がある。

本実施形態では、加熱過程において動力電池の温度をリアルタイムに監視し、かつ動力電池の温度が特定の加熱温度に達した場合、所定の直軸電流及び所定の横軸電流を減少させることにより、動力電池が過熱することを効果的に防止し、動力電池の損傷の発生を防止し、動力電池の耐用年数を延長する。

さらに、本開示の一実施形態として、制御モジュール１３は、さらに、動力電池の加熱過程において、動力電池に必要な加熱パワーをリアルタイムに取得し、かつ必要な加熱パワーに基づいて、所定の直軸電流ｉｄの大きさを調整する。

本開示の実施例では、動力電池は、加熱過程の進行に伴ってその自体の温度が絶えず上昇し、温度の上昇により動力電池に必要な加熱パワーが絶えず変化するため、動力電池の加熱過程において、動力電池に必要な加熱パワーをリアルタイムに取得し、かつ必要な加熱パワーに基づいて所定の直軸電流ｉｄの大きさを調整する必要がある。

本実施形態では、加熱過程において動力電池に必要な加熱パワーをリアルタイムに取得し、かつ該必要な加熱パワーに基づいて所定の直軸電流ｉｄを調整することにより、動力電池が過熱することを効果的に防止し、動力電池の損傷の発生を防止し、動力電池の耐用年数を延長する。

以下、具体的な回路構造により本願の技術手段を説明する。

寒い環境で、車両が長時間に使用されないと、車両用動力電池の温度が環境温度に近づき、温度の低下に伴って、車両用動力電池の性能がさらに低下し、充放電能力がいずれも制限され、さらに新エネルギー車の性能及び使用に影響を与えるため、動力電池を加熱する必要がある。

図３及び図４を同時に参照すると、動力電池を加熱する場合、電池マネージャー１３１は、動力電池の温度が低すぎることを監視する場合、三相交流モータ１２による動力電池の加熱レディー状態に入り、この場合、制御モジュール１３は、加熱条件を判断し、即ち、動力電池の温度が低すぎるか否か、モータの回転数がゼロであるか否か及びＰポジションであるか否かを判断する必要があり、加熱条件の判断結果がいずれも真であれば、三相交流モータ１２を使用して熱量を生成して動力電池を加熱する過程に入ることができる。

加熱時、まず、センサは、モータの現在の各変数に対して信号のサンプリングを行い、かつサンプリングの結果を制御モジュール１３に送信し、サンプリングされた変数は、主に、三相交流モータ１２の巻線を流れる現在の三相電流及びモータのロータ位置角度情報（モータの現在のロータ位置）である。図６に示すように、該三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得した後、座標変換ユニット１３４は、ｃｌａｒｋ変換により自然座標系ＡＢＣにおける変数を静止座標系α～βにおける変数に変換して、ｐａｒｋ変換により静止座標系α～βにおける変数を同期回転座標系ｄ～ｑにおける変数に変換し、かつ座標変換全体において振幅が不変しないという条件に従って、変換マトリックスの前に変換係数２／３を加える。

具体的には、座標変換ユニット１３４は、自然座標系ＡＢＣにおける変数を静止座標系α～βにおける変数に変換する場合、変換マトリックス

に基づいて自然座標系ＡＢＣにおける変数を変換し、静止座標系α～βにおける変数を同期回転座標系ｄ～ｑにおける変数に変換する場合、変換マトリックス

に基づいて静止座標系α～βにおける変数を変換して、２つの変換を乗算すると、自然座標系ＡＢＣから同期回転座標系ｄ～ｑへの変換マトリックス

を取得することができ、式中、θは、三相交流モータ１２のロータ直軸と三相交流モータ１２のＡ相巻線との間の夾角（モータのロータ位置角度情報）であり、変換マトリックスＴ_３ｓ／_２ｒにより自然座標系ＡＢＣにおける三相電流を横軸及び直軸電流に変換することができ、直軸電流が励磁電流であり、横軸電流がトルク電流であり、即ち、横軸電流のみがモータ軸端の出力トルクに関連するため、三相交流モータ１２を使用して動力電池を加熱する過程において、横軸電流を制御すればモータ軸端トルクの出力を制御することができる。

三相交流モータ１２のモータ軸端の出力トルクの計算式

から分かるように、横軸電流ｉｑがゼロである場合、モータ軸端は、トルクを出力しないが、実際の使用において横軸電流をゼロに制御しようとすれば、即ち、モータのマグネットトルクを生成しなければ、モータのゼロ位置を正確に取得するとともに三相電流センサのサンプリング精度を保証しなければならず、モータのゼロ位置標定方法の正確性及び三相電流センサの電流振幅が小さい場合に良好なサンプリング精度を保証しにくいなどの要因に限定して、モータのゼロ位置が正確でないか、又は三相電流センサの電流振幅が小さい場合に良好なサンプリング精度を保証しにくければ、制御アルゴリズムは、横軸電流を常にゼロに制御することができず、さらに横軸電流値がゼロ付近で変動することを引き起こすことにより、車両全体が振動し、振動の強さも異なる動作状態で異なり、この場合、車両に乗員がいれば、不良な乗り体験を感じるようになり、該欠陥を解消するために、本願では、所定の直軸電流ｉｄの振幅を対応する必要な加熱パワーでの大きさにリアルタイムに制御し、電流の方向を周期的に変化させるとともに、所定の横軸電流ｉｑの振幅を一定の適切な値に制御し、該値により、車両を移動させるか又は振動させる傾向及び体験をもたらさず、車両の伝動機構に潜在的な損傷を与えず、モータ軸が小さい振幅を有するトルクを出力することのみを引き起こし、伝動機構の機械的強度の許容範囲内にあり、このように、予負荷力に類似する効果を達成し、伝動機構間の噛み合い隙間を除去し、乗員の良好な体験を保証することができ、車両が動力電池の加熱を正常に完了することを保証することもでき、ここで、Ｔ_ｅは、モータ軸端の出力トルクを示し、ｐは、モータの極対数を示し、φ_fは、モータ永久磁石の磁束鎖交数を示し、Ｌ_ｄは、直軸インダクタンスを示し、Ｌ_ｑは、横軸インダクタンスを示し、ｉ_ｄは、直軸電流を示し、ｉ_ｑは、横軸電流を示す。

また、三相インバータ１１の同じ相のアームパワースイッチのスイッチング回数の不均一によるデバイスの耐用年数の不均一の問題を防止するために、本願の実施例に係る動力電池加熱装置は、三相交流モータ１２の相電流を調整する場合、方向が周期的に変化する所定の直軸電流を供給し、該所定の直軸電流は、１周期において、前半周期における電流の方向が正であり、後半周期における電流の方向が負であることにより（ここでは、前後半周期における電流の方向の切り替え時間を無視する）、三相インバータ１１中の同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームのスイッチング回数が均一であり、デバイスの耐用年数を均衡させる。

さらに、収集された変数を座標変換して直軸電流及び横軸電流を取得した後、該直軸電流及び横軸電流を所定の直軸電流ｉｄ及び所定の横軸電流ｉｑとそれぞれ比較し、比較結果をフィードフォワードデカップリングユニット１３３にフィードバックし、フィードフォワードデカップリングユニット１３３は、フィードフォワード補償の方式で変数を完全にデカップリングし、デカップリング完了後に取得された直軸電圧（Ｕｄ）及び横軸電圧（Ｕｑ）を座標変換ユニット１３４に再度伝送し、ｐａｒｋ逆変換マトリックス

により静止座標系における電圧変数Ｕ_α及びＵ_βを取得して、Ｕ_α及びＵ_βをスイッチング信号取得ユニット１３４に伝送し、スイッチング信号取得ユニット１３４は、空間ベクトルパルス幅変調アルゴリズム（ＳＶＰＷＭ）により三相インバータ１１を制御する６方スイッチング信号を取得し、モータコントローラ１３２は、該６方スイッチング信号により三相インバータ１１中のパワースイッチデバイスを制御してスイッチング動作を行うことにより、三相交流モータを流れる三相電流の大きさを制御する。

さらに、加熱過程全体において温度センサは、三相交流モータの巻線及び三相インバータのパワースイッチの温度を絶えず監視し、いずれか１つの温度が温度限界値を超えたり、動力電池の現在の温度が所定の加熱目標温度に徐々に近づいたり、動力電池の現在の温度が所定の加熱目標温度に達したり、所定の加熱目標温度を超えたりすれば、モータコントローラは、特定のｉｄ値を減少させるか、又はｉｄ及びｉｑ値をゼロに設定することにより、三相交流モータの３相の巻線を流れる相電流も減少するか、又は０になり、モータの発熱パワーも低下し、さらに三相インバータのパワースイッチの温度及び三相交流モータの巻線の温度も低下することにより、加熱効果を保証するとともに車両全体の部品を損傷せず、三相交流モータの巻線又は三相インバータのパワースイッチの温度が過温度状態でなくなる場合、動力電池の温度が所定の加熱温度に達すれば、加熱を停止し、そうでなければ、加熱を続け、加熱過程全体において三相交流モータの巻線及びパワースイッチデバイスの温度がいずれも過温度でなければ、電池マネージャーは、電池の温度が所定の加熱温度に達したことを監視すると、加熱を停止する命令を発し、ここまで、三相交流モータが熱量を生成して車両用動力電池を加熱するという過程が終わる。

本願の別の実施例に係る車両１０００は、上記実施例１に係る動力電池加熱装置１００をさらに含み、動力電池、冷却液タンク、ポンプ及び管路をさらに含み、ポンプは、制御信号に基づいて冷却液タンク中の冷却液を管路に輸送し、管路は、動力電池及び動力電池加熱装置１００を貫通する。

本願に係る車両は、動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低く、かつ動力電池の加熱条件が所定の条件を満たす場合、三相インバータを制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギーに基づいて熱量を生成して、動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつモータの出力するトルク値を適切な値にする所定の横軸電流を取得し、動力電池の加熱パワーに基づいて対応する所定の直軸電流を取得し、さらに加熱過程において所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整し、また、所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させることにより、同じ相のパワースイッチデバイスの上下アームのスイッチング回数が均一になり、デバイスの耐用年数を均衡させる。

以上の実施例は、本願の技術手段を説明するためのものに過ぎず、限定するものではなく、前述の実施例を参照して本願を詳細に説明したが、当業者が理解すべきこととして、依然として、前述の各実施例において記載される技術手段を修正するか、又はその技術的特徴の一部に同等置換を行うことができ、これらの修正や置換によって、対応する技術手段の本質は、本願の各実施例に係る技術手段の趣旨及び範囲から逸脱せず、いずれも本願の保護範囲に含まれるべきである。

本願の実施例では、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定する場合、具体的には、車両のモータの現在の動作状態、動力電池が故障するか否か、三相交流モータが故障するか否か、モータコントローラが故障するか否か、及び伝熱回路が故障するか否かを確認する必要があり、モータの現在の動作状態が非駆動状態であり、かつ動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路がいずれも故障していなければ、この場合に動力電池を加熱してよいことを示す。モータの現在の動作状態が駆動状態であり、或いは、動力電池、三相交流モータ、モータコントローラ及び伝熱回路のいずれか１つが故障すれば、この場合に動力電池を加熱しなくてもよいことを示す。なお、本開示の実施例では、伝熱回路の故障は、連通弁の損傷、伝熱回路中の媒体の不足などの問題を含むが、これらに限定されない。

本実施形態では、ギアポジション情報及びモータ回転数情報を取得し、かつギアポジション情報及びモータ回転数情報に基づいてモータの現在の動作状態を取得する。したがって、その後にモータの動作状態に基づいて、動力電池が加熱条件が所定の条件を満たすか否かを判断する場合、ギアポジション情報及びモータ回転数情報に基づいて判断することができ、いずれか１つの条件を満たさないと、動力電池を加熱することができず、車両が正常走行状態で動力電池を加熱して車両の性能に影響を与えることを防止する。

本願の実施例では、動力電池が加熱条件が所定の条件を満たすと決定すると、動力電池を加熱することができ、この場合、動力電池の加熱パワーを取得する必要があり、該加熱パワーとは、動力電池に必要な加熱パワーを指す。

本実施形態では、所定の直軸電流及び所定の横軸電流に基づいて、取得された直軸電流及び横軸電流を調整して、対応する調整結果を取得し、かつ該調整結果を一連変化させて三相インバータのスイッチング信号、即ち、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ時間を取得することにより、該スイッチング信号に基づいて三相インバータを制御して三相交流モータの相電流を調整し、三相交流モータの閉ループ制御と、加熱パワーの調整とを実現し、動力電池の加熱過程における有効性を強化し、モータなどの部品の損失を低減する。

さらに、三相インバータ１１において、第１のパワースイッチユニットと第２のパワースイッチユニットは、第１相アーム（Ｕ相アーム）を構成し、第３のパワースイッチユニットと第４のパワースイッチユニットは、第２相アーム（Ｖ相アーム）を構成し、第５のパワースイッチユニットと第６のパワースイッチユニットは、第３相アーム（Ｗ相アーム）を構成する。第１のパワースイッチユニットは、第１の上アームＶＴ１及び第１の上アームダイオードＶＤ１を含み、第２のパワースイッチユニットは、第２の下アームＶＴ２及び第２の下アームダイオードＶＤ２を含み、第３のパワースイッチユニットは、第３の上アームＶＴ３及び第３の上アームダイオードＶＤ３を含み、第４のパワースイッチユニットは、第４の下アームＶＴ４及び第４の下アームダイオードＶＤ４を含み、第５のパワースイッチユニットは、第５の上アームＶＴ５及び第５の上アームダイオードＶＤ５を含み、第６のパワースイッチユニットは、第６の下アームＶＴ６及び第６の下アームダイオードＶＤ６を含み、三相交流モータ１２は、永久磁石同期モータ又は非同期モータであってよく、モータの３相のコイルは、それぞれ三相インバータにおけるＵ、Ｖ、Ｗ相の上下アームに接続される。

さらに、本願の一実施形態として、制御モジュール１３は、モータのロータ位置角度情報及び現在の三相電流値に基づいて直軸電流及び横軸電流を取得する具体的な過程は、以下のとおりである。

さらに、本願の一実施形態として、図４に示すように、動力電池加熱装置には、温度検出ユニットがさらに設けられ、該温度検出ユニットは、制御モジュール中のモータコントローラ１３２及び三相交流モータ１２に接続され、動力電池の加熱過程において、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２の温度をリアルタイムに監視し、かつ監視結果を制御モジュール１３にフィードバックし、三相インバータ１１及び三相交流モータ１２のいずれか１つの温度が温度限界値を超えると、制御モジュール１３により所定の直軸電流ｉｄを減少させるか、又は所定の直軸電流ｉｄをゼロに設定する。

に基づいて静止座標系α～βにおける変数を変換して、２つの変換マトリックスを乗算すると、自然座標系ＡＢＣから同期回転座標系ｄ～ｑへの変換マトリックス

により静止座標系における電圧変数Ｕ_α及びＵ_βを取得して、Ｕ_α及びＵ_βをスイッチング信号取得ユニット１３５に伝送し、スイッチング信号取得ユニット１３５は、空間ベクトルパルス幅変調アルゴリズム（ＳＶＰＷＭ）により三相インバータ１１を制御する６方スイッチング信号を取得し、モータコントローラ１３２は、該６方スイッチング信号により三相インバータ１１中のパワースイッチデバイスを制御してスイッチング動作を行うことにより、三相交流モータを流れる三相電流の大きさを制御する。

Claims

車両の動力電池を加熱する動力電池加熱方法であって、
前記動力電池の現在の温度値を取得し、前記動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低いことを決定するステップと、
前記動力電池の加熱パワーを取得するステップと、
所定の横軸電流値を取得し、かつ、前記動力電池の加熱パワーに対応する所定の直軸電流値を取得するステップであって、取得された前記所定の横軸電流値は、三相交流モータの出力するトルク値を、ゼロを含まない目標範囲内にする横軸電流値である、ステップと、
三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギー源によって供給された加熱エネルギーに基づいて熱を生成して、前記動力電池を流れる冷却液を加熱するステップであって、加熱過程において、前記所定の直軸電流値及び前記所定の横軸電流値に基づいて、前記三相インバータを制御して前記三相交流モータの相電流を調整し、所定の直軸電流の方向を周期的に変化させる、ステップと、
を含む、動力電池加熱方法。
前記加熱するステップは、複数の加熱期間を含み、それぞれの加熱期間は、２つの所定の加熱時間と２つの所定の切り替え時間とを含み、所定の直軸電流は、第１の所定の加熱時間において方向が正であり、振幅が変化せず、第２の所定の加熱時間において方向が負であり、振幅が変化せず、第１の所定の切り替え時間において方向が正から負に変化し、振幅が絶えず変化し、第２の所定の切り替え時間において方向が負から正に変化し、振幅が絶えず変化し、所定の加熱時間が所定の切り替え時間より大きい、
請求項１に記載の動力電池加熱方法。
前記動力電池の加熱パワーを取得するステップの前に、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすことを決定するステップをさらに含み、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすか否かを決定するステップは、
前記モータの現在の動作状態が非駆動状態であり、かつ、前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路がいずれも無故障状態であると決定すれば、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすと決定するステップと、
前記モータの現在の動作状態が駆動状態であると決定するか、又は、前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たさないと決定するステップとを含む、
請求項１に記載の動力電池加熱方法。
ギアポジション情報及びモータ回転数情報を取得し、かつ、前記ギアポジション情報及び前記モータ回転数情報に基づいて前記モータの現在の動作状態を取得するステップをさらに含む、
請求項３に記載の動力電池加熱方法。
前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、前記所定の直軸電流値をゼロに設定するステップをさらに含む、
請求項３に記載の動力電池加熱方法。
前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定した場合、
前記所定の横軸電流値をゼロに設定するステップをさらに含む、
請求項５に記載の動力電池加熱方法。
前記動力電池の加熱過程において、前記三相インバータ及び前記三相交流モータの温度を監視し、前記三相インバータ及び前記三相交流モータのいずれか１つの温度が温度限界値を超えると、前記所定の直軸電流値を減少させるか、又は前記所定の直軸電流値をゼロに設定するステップをさらに含む、
請求項１～６のいずれか１項に記載の動力電池加熱方法。
前記三相インバータ及び前記三相交流モータのいずれか１つの温度が温度限界値を超えると、
前記所定の横軸電流値をゼロに設定するステップをさらに含む、
請求項７に記載の動力電池加熱方法。
前記動力電池の加熱過程において、前記動力電池の温度を監視し、前記動力電池の温度が特定の加熱温度に達すれば、前記所定の直軸電流値を減少させるステップをさらに含む、
請求項１～６のいずれか１項に記載の動力電池加熱方法。
前記動力電池を加熱する前に、前記三相交流モータの現在の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得し、かつ前記モータのロータ位置角度情報に基づいて前記現在の三相電流値を直軸電流値及び横軸電流値に変換するステップをさらに含む、
請求項１～６のいずれか１項に記載の動力電池加熱方法。
前記加熱エネルギー源は、外部充電装置及び動力電池のうちの少なくとも１つである、
請求項１に記載の動力電池加熱方法。
車両の動力電池を加熱する動力電池加熱装置であって、
加熱エネルギーを供給する加熱エネルギー源の正極及び負極に接続される三相インバータと、
３相のコイルが前記三相インバータの３相のアームに接続される三相交流モータと、
制御モジュールと、
を含み、
前記制御モジュールは、前記三相インバータ及び前記三相交流モータにそれぞれ接続され、
前記制御モジュールは、前記動力電池の現在の温度値を取得し、前記動力電池の現在の温度値が所定の温度値より低いことを決定し、前記動力電池の加熱パワーを取得し、さらに、
前記制御モジュールは、所定の横軸電流値を取得し、かつ、前記動力電池の加熱パワーに対応する所定の直軸電流値を取得し、
取得された前記所定の横軸電流値は、三相交流モータの出力するトルク値を、ゼロを含まない目標範囲内にする横軸電流値であり、
前記制御モジュールは、さらに、三相インバータにおけるパワーデバイスのオンオフ状態を制御することにより、三相交流モータが加熱エネルギー源によって供給された加熱エネルギーに基づいて熱を生成して、前記動力電池を流れる冷却液を加熱し、かつ、加熱過程において前記所定の直軸電流値及び所定の横軸電流値に基づいて、前記三相インバータを制御して前記三相交流モータの相電流を調整し、また、所定の直軸電流の方向を加熱過程において周期的に変化させる、
動力電池加熱装置。
前記加熱過程は、複数の加熱期間を含み、それぞれの加熱期間は、２つの所定の加熱時間及び２つの所定の切り替え時間を含み、所定の直軸電流は、第１の所定の加熱時間において方向が正であり、振幅が変化せず、第２の所定の加熱時間において方向が負であり、振幅が変化せず、第１の所定の切り替え時間において方向が正から負に変化し、振幅が絶えず変化し、第２の所定の切り替え時間において方向が負から正に変化し、振幅が絶えず変化し、所定の加熱時間が所定の切り替え時間より大きい、
請求項１２に記載の動力電池加熱装置。
前記制御モジュールは、さらに、動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすことを決定し、
前記モータの現在の動作状態が非駆動状態であり、かつ、前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路がいずれも無故障状態であると決定すれば、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たすと決定し、
前記モータの現在の動作状態が駆動状態であると決定するか、又は前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、前記動力電池の加熱条件が所定の条件を満たさないと決定する、
請求項１２に記載の動力電池加熱装置。
前記制御モジュールは、
ギアポジション情報及びモータ回転数情報を取得し、かつ前記ギアポジション情報及び前記モータ回転数情報に基づいて前記モータの現在の動作状態を取得する、
請求項１４に記載の動力電池加熱装置。
前記制御モジュールは、
前記動力電池、前記三相交流モータ、前記モータコントローラ及び前記伝熱回路のいずれか１つが故障状態であると決定すれば、前記所定の直軸電流値をゼロに設定する、
請求項１４に記載の動力電池加熱装置。
前記動力電池は、
前記制御モジュール及び前記三相交流モータに接続され、前記動力電池の加熱過程において、前記三相インバータ及び前記三相交流モータの温度を監視し、かつ監視結果を前記制御モジュールにフィードバックし、前記三相インバータ及び前記三相交流モータのいずれか１つの温度が温度限界値を超えると、前記制御モジュールにより前記所定の直軸電流値を減少させるか又は前記所定の直軸電流値をゼロに設定する温度検出ユニットをさらに含む、
請求項１２～１６のいずれか１項に記載の動力電池加熱装置。
前記制御モジュールは、さらに、
前記動力電池の加熱過程において、前記動力電池の温度を監視し、前記動力電池の温度が特定の加熱温度に達すれば、前記所定の直軸電流値を減少させる、
請求項１２～１６のいずれか１項に記載の動力電池加熱装置。
前記制御モジュールは、さらに、
前記動力電池を加熱する前に、前記三相交流モータの現在の三相電流値及びモータのロータ位置角度情報を取得し、かつ前記モータのロータ位置角度情報に基づいて前記現在の三相電流値を直軸電流値及び横軸電流値に変換する、
請求項１２～１６のいずれか１項に記載の動力電池加熱装置。
請求項１２～１９のいずれか１項に記載の動力電池加熱装置と、動力電池、冷却液タンク、ポンプ及び管路とを含み、
前記ポンプは、制御信号に基づいて前記冷却液タンク中の冷却液を前記管路に輸送し、前記管路は、前記動力電池及び前記動力電池加熱装置を貫通する、
車両。