JP7361953B2 - 電気自動車の動力電池の加熱方法、装置及び自動車 - Google Patents

電気自動車の動力電池の加熱方法、装置及び自動車 Download PDF

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Description

（関連出願の相互参照）
本開示は、２０２０年５月２９日に提出された、出願番号が２０２０１０４７６４６６．４で、名称が「電気自動車の動力電池の加熱方法、装置及び自動車」である中国特許出願の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本開示に組み込まれるものとする。
本開示は、電気自動車の分野に関し、特に、電気自動車の動力電池の加熱方法、装置及び自動車に関する。
科学技術の発展に伴い、電気自動車は、徐々に広く使用され、電気自動車の市場占有率がますます高くなっている。動力電池は、電気自動車におけるコア動力源として、異なる環境に適用されるが、異なる環境で、動力電池の性能は、環境温度の影響を受けやすい。例えば、動力電池がマイナス２０°Ｃのような低温環境にある場合、動力電池の内部抵抗が大幅に上昇し、動力電池の電力出力及び利用可能な容量を低下させ、電気自動車の性能に影響を与える。
現在、動力電池の外部に加熱管を配置して、動力電池の外部から動力電池を加熱するのが一般的である。しかしながら、このような動力電池の外部加熱管により動力電池を加熱する方法は、加熱管から動力電池に伝達されたエネルギー変換効率が低く、加熱時間が長く、かつ熱量を外部に放出しやすく、エネルギーの浪費をもたらす。
本開示の実施例は、動力電池加熱時のエネルギー変換効率が低いという課題を解決するために、電気自動車の動力電池の加熱方法、装置及び自動車を提供する。
電気自動車の動力電池の加熱方法は、
動力電池の発熱需要電力を取得するステップと、
電気自動車の駆動モジュールの動力需要情報をリアルタイムに取得し、前記動力需要情報に基づいて、前記動力電池の現在の加熱電力を決定するステップであって、前記駆動モジュールは、前記動力電池に接続され、モータコントローラ及び駆動モータを含むステップと、
現在の加熱電力が前記発熱需要電力よりも小さい場合、前記発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱補償電流を取得するステップと、
前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記動力需要情報に基づいて前記電気自動車を走行させるように駆動するとき、前記モータコントローラが前記発熱補償電流に基づいて、前記駆動モータの制御電流を調整することにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくするステップと、
前記駆動モータから出力された高周波発振電流に基づいて、前記動力電池が自己加熱させるステップと、を含む。
電気自動車の動力電池の加熱装置は、駆動モジュール、三相インバータ及びコントローラを含む。前記駆動モジュールは、モータコントローラ及び駆動モータを含む。前記モータコントローラは、前記三相インバータ、前記コントローラ及び前記駆動モータに接続される。前記三相インバータは、前記動力電池及び前記駆動モータに接続される。前記コントローラは、前記動力電池に接続される。前記コントローラは、
前記動力電池の発熱需要電力を取得し、
電気自動車の駆動モジュールの動力需要情報をリアルタイムに取得し、前記動力需要情報に基づいて、前記動力電池の現在の加熱電力を決定し、
現在の加熱電力が前記発熱需要電力よりも小さい場合、前記発熱需要電力及び前記現在の加熱電力に基づいて、発熱補償電流を取得し、
前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記動力需要情報に基づいて前記電気自動車を走行させるように駆動するとき、前記モータコントローラが前記発熱補償電流に基づいて、前記駆動モータの制御電流を調整することにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくし、
前記駆動モータから出力された高周波発振電流に基づいて前記動力電池を自己加熱させる。
自動車は、上記電気自動車の動力電池の加熱装置を含む。
上記電気自動車の動力電池の加熱方法、装置及び自動車において、動力電池の発熱需要電力を取得し、電気自動車の駆動モジュールの動力需要情報をリアルタイムに取得し、動力需要情報に基づいて、動力電池の現在の加熱電力を決定する。駆動モジュールは、動力電池に接続され、モータコントローラ及び駆動モータを含む。現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱補償電流を取得し、モータコントローラの制御により、駆動モータが動力需要情報に基づいて電気自動車を走行させるように駆動するとき、モータコントローラが発熱補償電流に基づいて駆動モータの制御電流を調整することにより、駆動モータから出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくし、駆動モータから出力された高周波発振電流に基づいて動力電池を自己加熱させる。本開示では、現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、動力需要情報を満たすことを保証する前提で、モータコントローラが駆動モータの制御電流を調整して、駆動モータの無効電力を増加させることにより、駆動モータが高周波発振電流を出力し、高周波発振電流に基づいて動力電池を自己加熱させて、動力電池の内部抵抗の発熱電力を増加させ、それにより電気自動車が動力需要情報に対応する駆動力で走行すると同時に、動力電池を迅速に加熱する効果を達成し、エネルギー変換効率を向上させ、動力電池の内部抵抗加熱の方式により、大量の放熱の現象が発生しない。また、本開示の上記方式により、ユーザが電気自動車を使用する前に、出力された高周波発振電流により動力電池を加熱するか、又は保温することができるため、ユーザが動力電池を事前に予熱する必要がなく、電気自動車を直接使用することができ、ユーザの時間を節約し、電気自動車の使用効率を向上させ、動力電池の耐用年数も向上させる。
本開示の実施例の技術手段をより明確に説明するために、以下、本開示の実施例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、本開示のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力をすることなく、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
本開示の一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱方法の流れ図である。 本開示の一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱方法のＳ１２の流れ図である。 本開示の一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱方法のＳ１４の流れ図である。 本開示の一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱方法のＳ１４２の流れ図である。 本開示の一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱装置の原理ブロック図である。 本発明の一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱装置の他の原理ブロック図である。
以下、本開示の実施例における図面を参照しながら、本開示の実施例における技術手段を明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施例は、本開示の実施例の一部であり、全てではない。本開示の実施例に基づいて、当業者が創造的な労力をすることなく、得られる他の全ての実施例は、いずれも本開示の保護範囲に属する。
図１に示すように、一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱方法は、以下のステップＳ１１～Ｓ１５を含む。
Ｓ１１では、動力電池１１の発熱需要電力を取得する。
動力電池１１は、電気自動車に取り付けられた動力電池１１である。該動力電池１１は、リチウムイオン電池であってもよい。発熱需要電力は、ユーザが動力電池１１の発熱需要に応じて設定することができる。例示的には、ユーザが電気自動車を使用するとき、動力電池１１の放電又は充電の速度を加速させる必要がある場合、１つの発熱需要電力を設定することができる。あるいは、ユーザが低温環境で電気自動車を使用する場合、動力電池１１の低温環境での性能が常温での性能より３０％～５０％、更にそれ以上低下するため、ユーザは、実際の需要に応じて、１つの発熱需要電力を設定して、動力電池１１を加熱することにより、動力電池１１の温度は、その性能が安定状態にあることを保証できる所定の正常温度範囲内に達する。
Ｓ１２では、電気自動車の駆動モジュール１の動力需要情報をリアルタイムに取得し、動力需要情報に基づいて、動力電池１１の現在の加熱電力を決定する。駆動モジュール１は、動力電池１１に接続され、モータコントローラ１３及び駆動モータ１４を含む。
電気自動車とは、車載電源を動力とし、駆動モジュール１における駆動モータ１４を用いて走行するように車輪を駆動する車両を指す。駆動モジュール１は、電気自動車を走行させるように駆動する。該駆動モジュール１は、動力電池１１に接続され、モータコントローラ１３及び駆動モータ１４を含む。動力需要情報は、電気自動車の駆動力に対するユーザの需要であってもよく、ユーザにより設定することができる。該動力需要情報は、トルク需要情報及び回転速度需要情報などを含む。現在の加熱電力は、電気自動車が動力需要情報に基づいて走行駆動されるときに、動力電池１１が蓄積するか又は放出するエネルギーに対応する電力である。現在の加熱電力は、実質的には、駆動モータ１４の有効電力の一部である（該有効電力は、電気自動車を走行させるように駆動するための電力、及び、動力電池がエネルギーを蓄積又は放出するための電力の２つを少なくとも含む。２つの電力は、いずれも上記動力需要情報に対応する）。モータコントローラ１３は、設定された方向、速度、角度、応答時間に応じて動作するように駆動モータ１４を制御する集積回路である。駆動モータ１４は、電磁誘導の法則に従って電気エネルギーの変換又は伝達を実現する電磁装置である。
具体的には、リアルタイムに取得された電気自動車の駆動モジュール１の動力需要情報に基づいて、駆動モジュール１のモータコントローラ１３は、動力需要情報に基づいて駆動モータの動作を制御することにより、動力需要情報を満たす状態で走行するように電気自動車を駆動する。電気自動車が駆動モータの駆動により走行する過程において、動力電池１１も動力需要情報に対応する現在の加熱電力を生成する。
Ｓ１３では、現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱補償電流を取得する。
発熱補償電流は、発熱需要電力と現在の加熱電力との間の差分電力に対応する発熱補償電流である。駆動モータが該動力需要情報に基づいて電気自動車を走行させるように駆動する場合、駆動モータは、該発熱補償電流を追加的に補償することができる。これにより、動力電池は、発熱需要を満たして適切な所定の正常温度範囲内に自己加熱され、発熱需要電力に達することができる。
具体的には、動力需要情報に基づいて動力電池１１の現在の加熱電力を決定した後、現在の加熱電力を発熱需要電力と比較し、現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱需要電力と現在の加熱電力との間の差分電力を取得し、動力電池１１の現在の内部抵抗値と差分電力に基づいて発熱補償電流を決定する。
Ｓ１４では、モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が動力需要情報に基づいて電気自動車を走行させるように駆動するとき、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整することにより、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくする。
高周波発振電流は、駆動モータ１４における発振回路から出力された電流である。該高周波発振電流は、実質的には、駆動モータ１４に加えられた無効電力に対応する電流である。
具体的には、モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が動力需要情報に基づいてに電気自動車を走行させるよう駆動し、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて発熱補償電流を取得した後、該発熱補償電流をモータコントローラ１３に入力して、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整することにより、駆動モータ１４が発熱補償電流と同じ高周波発振電流を出力する。
Ｓ１５では、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流に基づいて動力電池１１を自己加熱させる。
具体的には、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整することで、駆動モータ１４から出力される高周波発振電流を発熱補償電流に等しくする。駆動モータ１４と動力電池１１が直列接続されているので、駆動モータ１４が高周波発振電流を出力する場合、動力電池１１にも高周波発振電流が存在する。動力電池１１は、高周波発振電流に基づいて電池の内部抵抗により発生する熱量を利用して自己加熱を実現する。
本実施例では、現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、動力需要情報を満たすことを保証する前提で、モータコントローラが駆動モータの制御電流を調整して、駆動モータの無効電力を増加させることにより、駆動モータが高周波発振電流を出力すると同時に、動力電池が高周波発振電流に基づいて自己加熱する。このようにして、動力電池の内部抵抗の発熱電力を増加させ、それにより電気自動車が動力需要情報に対応する駆動力で走行すると同時に、動力電池を迅速に加熱する効果を実現し、エネルギー変換効率を向上できる。また、高周波発振電流は繰り返し利用可能な電流エネルギーであるので、動力電池のセル加熱エネルギーの利用率を向上させ、動力電池の耐用年数も向上させる。また、上記方式により、ユーザが電気自動車を使用する前に、出力された高周波発振電流により動力電池を加熱するか、又は保温することができるため、ユーザが動力電池を事前に予熱する必要がなく、電気自動車を直接使用することができ、ユーザの時間を節約し、電気自動車の使用効率を向上させ、動力電池の耐用年数を向上させる。該方法は、動力需要情報を満たすことを前提として、駆動モータの無効電力を増加させるため、ユーザが電気自動車を使用する過程において、動力需要情報及び発熱需要電力を連続的かつ動的に送信することができる。
一実施例では、図２に示すように、動力需要情報は、トルク需要情報及び回転速度需要情報を含む。動力需要情報に基づいて動力電池１１の現在の加熱電力を決定するステップＳ１２は、以下のステップＳ１２１～Ｓ１２２を含む。
Ｓ１２１では、トルク需要情報及び回転速度需要情報に基づいて、駆動モータ１４の駆動情報を取得する。
トルク需要情報とは、電気自動車の駆動モータ１４の回転力に対するユーザの需要を指す。回転速度需要情報は、電気自動車の駆動モータ１４の回転速度に対するユーザの需要などを含む。駆動情報は、実質的には、駆動モータ１４の駆動力であり、即ち、駆動モータ１４の有効電力である。
電気自動車の駆動モジュール１の動力需要情報をリアルタイムに取得した後、動力需要情報におけるトルク需要情報及び回転速度需要情報に基づいて、駆動モータ１４の駆動情報を決定する。
Ｓ１２２では、駆動情報に基づいて、モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が電気自動車を走行させるように駆動するときの駆動電流を決定し、駆動電流に基づいて、動力電池１１を加熱するための現在の加熱電力を決定する。
具体的には、トルク需要情報及び回転速度需要情報に基づいて駆動モータ１４の駆動情報を取得した後、駆動電流及び動力電池１１の内部抵抗値に基づいて、動力電池１１を加熱するための現在の加熱電力を決定する。
動力電池の内部抵抗値は、動力電池の現在のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、電池充電状態）値を取得することにより決定することができる。具体的には、動力電池１１の開放電圧は、動力電池１１のＳＯＣに関連するため、動力電池１１の現在のＳＯＣを決定すれば、それに応じて開放電圧を決定することができ、開放電圧を決定すると同時に、動力電池の内部抵抗値を取得することもできる。本開示では、動力電池１１の開放電圧は、ＳＯＣに関連してＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、電池管理システム）又は他のデータベースに記憶されるため、動力電池１１の現在のＳＯＣを取得した後、取得された現在のＳＯＣ（動力電池１１の実際の動作過程において、現在時刻での現在のＳＯＣをリアルタイムに測定できる）に基づいて、ＢＭＳ又は他のデータベースから、取得された現在のＳＯＣに基づいて動力電池１１の現在の内部抵抗値を取得する。
一実施例では、図３に示すように、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整することにより、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくするステップＳ１４は、以下のステップＳ１４１～Ｓ１４２を含む。
Ｓ１４１では、駆動モータ１４の無効電力をリアルタイムに取得する。
無効電力とは、駆動モータ１４において、交番磁界を確立し、磁束を誘導するために必要な電力を指す。理解できるように、各駆動モータ１４は、初期段階には、いずれも一定の対応する無効電力がある。各駆動モータ１４の初期段階における対応する無効電力は、同じであっても異なっていてもよく、該無効電力は、力学的エネルギー又は熱エネルギーなどに変換されない。そのため、該無効電力は、電気自動車の走行過程に影響を与えず、無効電力の変化は、上記動力需要情報に影響を与えない。
Ｓ１４２では、モータコントローラ１３の最大限界電力を取得して、モータコントローラ１３が発熱補償電流、無効電力及び最大限界電力に基づいて、駆動モータ１４の制御電流を増加させることにより、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくする。
最大限界電力は、モータコントローラ１３が調整可能な電力の最大限界値である。
駆動モータ１４の無効電力をリアルタイムに取得した後、モータコントローラ１３の最大限界電力を取得し、モータコントローラ１３が発熱補償電流、無効電力及び最大限界電力に基づいて、駆動モータ１４の制御電流を増加させることにより、駆動モータ１４の無効電力を増加させ、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくすることにより、動力電池１１の発熱電力が発熱需要電力に達し、モータコントローラの最大限界電力に対応する電流値を超えないように駆動モータの制御電流を増加させる。
一実施例では、図４に示すように、モータコントローラ１３が発熱補償電流、無効電力及び最大限界電力に基づいて、駆動モータ１４の制御電流を増加させることにより、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくするステップＳ１４２は、以下のステップＳ１４２１～Ｓ１４２２を含む。
Ｓ１４２１では、発熱補償電流と動力電池１１の内部抵抗値に基づいて、差分電力を取得する。
差分電力は、発熱需要電力と現在の加熱電力との間の差分に基づいて得られる。
発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて発熱補償電流を取得した後、発熱補償電流及び動力電池１１の内部抵抗値に基づいて、差分電力を取得する。
Ｓ１４２２では、差分電力と無効電力との和を重畳電力として記録し、かつ重畳電力と動力電池１１の内部抵抗値に基づいて、重畳電流を取得することにより、駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させる。
重畳電力は、差分電力と無効電力を重畳した後に得られる。該重畳電力は、駆動モータの新たな無効電力であり、駆動モータの回転を維持することに対応する第１の無効電力と、高周波発振電流を生成することに対応する第２の無効電力とを含む。重畳電流は、重畳電力と動力電池１１の内部抵抗値とに対応する電流である。該重畳電流は、増加させる必要がある制御電流の閾値である。
具体的には、発熱補償電流と動力電池１１の内部抵抗値に基づいて差分電力を取得した後、差分電力と無効電力との和を重畳電力として記録し、重畳電力と動力電池１１の内部抵抗値に基づいて重畳電流を取得して、モータコントローラ１３が駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させることにより、駆動モータ１４の制御電流を増加させた後の動力電池１１の現在の加熱電力が発熱需要電力に達する（同時に、電気自動車が動力需要情報に基づいて走行し、重畳電力における第１の無効電力に基づいて駆動モータの回転を維持し、重畳電力における第２の無効電力に基づいて駆動モータに第２の無効電力に対応する高周波発振電流を出力させることにより、動力電池が高周波発振電流に基づいて自己加熱する）。
一実施例では、駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させるステップは、
駆動モータ１４の励磁電流を増加させる方式又は空間ベクトル変調の方式により、駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させるステップを含む。
励磁電流は、動作磁界を提供するときに、同期モータの回転子を流れる電流である。空間ベクトル変調の方式は、位置を決定する限られた空間ベクトルの組み合わせ作用に基づいて、任意の位置及び一定の振幅範囲の要件を満たす空間ベクトルを生成する過程である。空間ベクトル変調の方式は、電圧空間ベクトル変調、鎖交磁束空間ベクトル変調及び電流空間ベクトル変調を含む。
具体的には、第２の差分電力及び動力電池１１の内部抵抗値に基づいて重畳電流を取得した後、駆動モータ１４の励磁電流を増加させる方式により、駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させることができる。
更に、モータコントローラ１３に接続された三相インバータ１２の損失を無視する前提で、瞬時電力理論に基づいて、以下の駆動モータ１４の有効電力及び無効電力の式を得ることができる。
ｐ＝ｕｄｉｄ＋ｕｑｉｑ
ｑ＝ｕｑｉｄ－ｕｄｉｑ
ここで、ｐは、駆動モータ１４の有効電力であり、ｑは、駆動モータ１４の無効電力であり、ｕｄは、駆動モータ１４における回転座標系がｄ軸に固定されたときの電圧であり、ｉｄは、駆動モータ１４における回転座標系がｄ軸に固定されたときの電流であり、即ち、励磁電流であり、ｕｑは、駆動モータ１４における回転座標系がｑ軸に固定されたときの電圧であり、ｉｑは、駆動モータ１４における回転座標系がｑ軸に固定されたときの電流である。
従来のＦＯＣ（Ｆｉｅｌｄ－Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ、磁界配向制御）の制御では、駆動モータ１４の回転座標系がｑ軸に固定されるため、ｕｄ＝０であり、したがって、上記瞬時電力の式は、最終的に、以下のとおりである。
ｐ＝ｕｑｉｑ
ｑ＝ｕｑｉｄ
駆動モータ１４の励磁電流を増加させる、即ち、上記式におけるｉｄを増加させることにより、動力需要情報におけるトルク情報及び回転速度情報を満たす、即ち、有効電力を満たすことを保証しつつ、駆動モータ１４の無効電力を増加させる。これにより、動力電池１１は、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流に基づいて自己加熱し、動力電池１１の内部抵抗は、熱量を発生させる。
更に、第２の差分電力及び動力電池１１の内部抵抗値に基づいて重畳電流を取得した後、空間ベクトル変調の方式により、即ち、ゼロベクトルの代わりに有効ベクトルを用いる方法により、駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させて、駆動モータ１４の無効電力を増加させる。
更に、駆動モータ１４の皮相電力の式は、以下のとおりである。
ｓ２＝ｐ２＋ｑ２
ここで、ｓは、駆動モータ１４の皮相電力であり、ｐは、駆動モータ１４の有効電力であり、ｑは、駆動モータ１４の無効電力である。
したがって、上記駆動モータ１４の励磁電流を増加させる方式又は空間ベクトル変調の方式により、駆動モータ１４の制御電流を重畳電流に増加させる、即ち、動力需要情報に対応する有効電力を満たすことを保証する前提で、駆動モータ１４の無効電力を増加させることにより、駆動モータ１４が最大の皮相電力及び高周波発振電流を出力し、動力電池１１が高周波発振電流に基づいて自己加熱し、動力電池１１の内部発熱電力を連続的かつ動的に調整することを実現する。
一実施例では、モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が動力需要情報に基づいて電気自動車を走行させるよう駆動するとき、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整した後、
調整した後の駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を取得し、高周波発振電流が発熱補償電流よりも小さい場合、調整が失敗したことを提示するステップを更に含む。
モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が動力需要情報に基づいて電気自動車を走行させるよう駆動するとき、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整御した後、調整した後の駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を取得し、高周波発振電流が発熱補償電流よりも小さい場合、音声提示、ショートメッセージのユーザの移動端末への送信、又は他の有効な提示方式により、調整が失敗したことを提示する。
動力電池１１のリアルタイム温度を検出し、リアルタイム温度が所定の正常温度範囲の下限値よりも小さい場合、動力電池１１の温度異常を提示する。
リアルタイム温度は、任意の現在時間でリアルタイムに測定された動力電池１１の温度である。所定の正常温度範囲は、常温温度範囲、即ち、２０℃～２５℃であってもよく、該所定の正常温度範囲は、ユーザの需要に応じて小幅に調整することができる。
高周波発振電流が発熱補償電流よりも小さく、調整が失敗したことを提示する場合、動力電池１１のリアルタイム温度を同期に検出し、リアルタイム温度が所定の正常温度範囲の下限値よりも小さい場合、音声提示、ショートメッセージのユーザの移動端末への送信、又は他の有効な提示方式により、動力電池１１の温度異常を提示する。該温度異常は、動力電池１１が駆動モータ１４から出力された高周波発振電流に基づいて自己加熱するとき、高周波発振電流が小さいため、動力電池１１の温度が所定の正常温度範囲の下限値に達することができないことに起因する可能性があり、ユーザは、現在検出された動力電池１１のリアルタイム温度に基づいて、本願の上記実施例に記載の方法に応じて、発熱需要電力を再送信することができる。
図５に示すように、一実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱装置は、駆動モジュール１、三相インバータ１２及びコントローラ１０を含む。駆動モジュール１は、モータコントローラ１３及び駆動モータ１４を含む。モータコントローラ１３は、三相インバータ１２、コントローラ１０及び駆動モータ１４に接続される。三相インバータ１２は、動力電池１１及び駆動モータ１４に接続される。コントローラ１０は、動力電池１１及びモータコントローラ１３に接続される。動力電池と三相インバータとの間は、動力線により接続される。三相インバータと駆動モータとの間は、動力線により接続される。モータコントローラと三相インバータとの間は、信号線により接続される。コントローラとモータコントローラとの間は、信号線により接続される。動力電池とコントローラとの間は、信号線により接続される。
駆動モジュール１は、電気自動車を走行させるよう駆動し、モータコントローラ１３及び駆動モータ１４を含む。モータコントローラ１３は、アクティブ動作により、設定された方向、速度、角度、応答時間に応じて動作するように駆動モータ１４を制御する集積回路である。駆動モータ１４は、電磁誘導の法則に従って電気エネルギーの変換又は伝達を実現する電磁装置である。三相インバータ１２は、直流電流を交流電流に変換する装置である。好ましくは、本実施例では、該三相インバータ１２として、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）をスイッチング素子としたＨブリッジインバータを用いる。コントローラ１０は、ユーザの需要を受信し、動作するように各モジュールを制御する。モータコントローラ１３は、アクティブ動作により、設定された方向、速度、角度、応答時間に応じて動作するように駆動モータ１４を制御する集積回路である。駆動モータ１４は、電磁誘導の法則に従って電気エネルギーの変換又は伝達を実現する電磁装置である。
コントローラ１０は、動力電池１１の発熱需要電力を取得する。
動力電池１１は、電気自動車に取り付けられた動力電池１１である。該動力電池１１は、リチウムイオン電池である。発熱需要電力は、ユーザが動力電池１１の発熱需要に応じて設定される。例示的には、ユーザが電気自動車を使用するとき、動力電池１１の放電又は充電の速度を加速させる必要がある場合、１つの発熱需要電力を設定することができる。あるいは、ユーザが低温環境で電気自動車を使用する場合、動力電池１１の低温環境での性能が常温での性能より３０％～５０％、更にそれ以上低下するため、ユーザは、１つの発熱需要電力を設定して、動力電池１１を加熱することにより、動力電池１１の性能が安定状態に達することができる。
電気自動車の駆動モジュール１の動力需要情報をリアルタイムに取得し、動力需要情報に基づいて、動力電池１１の現在の加熱電力を決定する。
電気自動車とは、車載電源を動力とし、駆動モジュール１における駆動モータ１４を用いて走行するように車輪を駆動する車両を指す。動力需要情報は、電気自動車の駆動力に対するユーザの需要である。動力需要情報は、ユーザにより設定される。該動力需要情報は、トルク需要情報及び回転速度需要情報を含む。現在の加熱電力は、動力電池１１が動力需要情報に基づいて蓄積するか又は放出するエネルギーに対応する電力である。現在の加熱電力は、実質的には、駆動モータ１４の有効電力である。
具体的には、リアルタイムに取得された電気自動車の駆動モジュール１の動力需要情報に基づいて、コントローラ１０により動力需要情報をモータコントローラ１３に送信する。駆動モジュール１におけるモータコントローラ１３は、動力需要情報に基づいて、モータの動作を制御することにより、動力需要情報を満たす状態で走行するように電気自動車を駆動し、モータの動作過程において、動力需要情報に対応する動力電池１１の現在の加熱電力を決定する。
現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱補償電流を取得する。
発熱補償電流は、発熱需要電力と現在の加熱電力との間の差分電力に対応する発熱補償電流である。
具体的には、動力需要情報に基づいて動力電池１１の現在の加熱電力を決定した後、現在の加熱電力を発熱需要電力と比較し、現在の加熱電力が発熱需要電力よりも小さい場合、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱需要電力と現在の加熱電力との間の差分電力を取得し、動力電池１１の現在の内部抵抗値と差分電力に基づいて発熱補償電流を決定する。
モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が動力需要情報に基づいて電気自動車を走行させるように駆動するとき、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整することにより、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくする。
高周波発振電流は、駆動モータ１４における発振回路から出力された電流である。該高周波発振電流は、実質的には、駆動モータ１４に増加した無効電力に対応する電流である。
具体的には、モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が動力需要情報に基づいて、走行するように電気自動車を駆動し、発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて発熱補償電流を取得した後、該発熱補償電流をモータコントローラ１３に入力して、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整することにより、駆動モータ１４が発熱補償電流と同じ高周波発振電流を出力する。
モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整した後、調整した後の駆動モータ１４の制御電流を三相インバータ１２に出力し、三相インバータ１２が、周波数が同じで、等振幅が等しく、位相が１２０度ずつずれた３つの交流電位を出力し、この３つの交流電位を駆動モータ１４に入力することにより、動力需要情報を満たすと同時に、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくする。
動力電池１１が駆動モータ１４から出力された高周波発振電流に基づいて自己加熱する。
具体的には、モータコントローラ１３が発熱補償電流に基づいて駆動モータ１４の制御電流を調整し、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくした後、駆動モータ１４と動力電池１１が直列接続されているため、駆動モータ１４が高周波発振電流を出力するとき、動力電池１１にも高周波発振電流が存在する。動力電池１１は、高周波発振電流に基づいて、電池の内部抵抗により発生する熱量を利用して自己加熱を実現する。
一実施例では、動力需要情報は、トルク需要情報及び回転速度需要情報を含む。コントローラ１０は、更に、トルク需要情報及び回転速度需要情報に基づいて、駆動モータ１４の駆動情報を取得する。
トルク需要情報とは、電気自動車の駆動モータ１４の回転力に対するユーザの需要を指す。回転速度需要情報とは、電気自動車の駆動モータ１４の回転速度に対するユーザの需要を指す。駆動情報は、実質的には、駆動モータ１４の駆動力であり、駆動モータ１４の有効電力である。
電気自動車の駆動モジュール１の動力需要情報をリアルタイムに取得した後、動力需要情報におけるトルク需要情報及び回転速度需要情報に基づいて、駆動モータ１４の駆動情報を決定する。
駆動情報に基づいて、モータコントローラ１３の制御により、駆動モータ１４が電気自動車を走行させるよう駆動するときの駆動電流を決定し、駆動電流に基づいて、動力電池１１を加熱するための現在の加熱電力を決定する。
具体的には、トルク需要情報及び回転速度需要情報に基づいて駆動モータ１４の駆動情報を取得した後、駆動電流及び動力電池１１の内部抵抗値に基づいて、動力電池１１を加熱するための現在の加熱電力を決定する。
一実施例では、コントローラ１０は、更に、駆動モータ１４の無効電力をリアルタイムに取得する。
無効電力とは、駆動モータ１４において、交番磁界を確立し、磁束を誘導するために必要な電力を指す。理解できるように、各駆動モータ１４は、初期段階には、いずれも一定の対応する無効電力がある。各駆動モータ１４の初期段階における対応する無効電力は、同じであっても異なっていてもよく、該無効電力は、力学的エネルギー又は熱エネルギーなどに変換されない。
モータコントローラ１３の最大限界電力を取得して、モータコントローラ１３が発熱補償電流、無効電力及び最大限界電力に基づいて、駆動モータ１４の制御電流を増加させることにより、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくする。
最大限界電力は、モータコントローラ１３が調整可能な電力の最大限界値である。
駆動モータ１４の無効電力をリアルタイムに取得した後、モータコントローラ１３の最大限界電力を取得し、モータコントローラ１３が発熱補償電流、無効電力及び最大限界電力に基づいて、駆動モータ１４の制御電流を増加させることにより、駆動モータ１４の無効電力を増加させ、駆動モータ１４から出力された高周波発振電流を発熱補償電流に等しくすることにより、動力電池１１の発熱電力が発熱需要電力に達する。
具体的な実施形態では、図６に示すように、電気自動車の動力電池の加熱装置は、以下の構成要素及びパラメータを含む。ＦＥＭ－Ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄ ＰＭＳＭ（永久磁石同期モータ、ｐｅｒｍａｎｅｎｔ－ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ）が上記実施例における駆動モータである三相永久磁石同期モータである。ＯＣがモータ接地線である。ＰＱが駆動モータの有効電力及び無効電力を表示するための電力ディスプレイである。Ｐが有効電力であり、Ｑが無効電力である。Ｔｏｒｑｕｅ Ｓｏｕｒｃｅがトルクソースである。ｔｒｑが特殊な物理信号である。ｔｏｒｑｕｅ０がトルク需要である。ｒｐｍ０が回転速度需要である。Ｖ Ｓｒｃが５００Ｖの動力電池の電圧源である。Ｒが動力電池の内部抵抗である。ｖが動力電池に接続された電圧計である。ｉが動力電池に接続された電流計である。Ｔｈｒｅｅ－Ｐｈａｓｅ ＩｎｖｅｒｔｅｒがＩＧＢＴで構成されたＨブリッジインバータである三相インバータである。ＰＭＳＭ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒが上記実施例におけるモータコントローラである永久磁石同期モータコントローラである。Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｄｅｌａｙが遅延計算装置である。ＺＯＨ ｒｐｍが１つのサンプリング時間が経過するたびに、永久磁石同期モータコントローラに入力された信号を一回更新し、かつ次のサンプリング時間になるまで保持するためのゼロ次ホールドである。
好ましくは、電気自動車の動力電池の加熱装置は、三相電流電圧計を更に含む。三相電流電圧計は、三相インバータ１２、モータコントローラ１３及び駆動モータ１４に接続される。三相電流電圧計は、三相インバータ１２から出力された、周波数が同じで、等振幅が等しく、位相が１２０度ずつずれた３つの交流電位を検出し、該交流電位の絶対値に対応する電流値（即ち、図６におけるＩ）をモータコントローラ１３にフィードバックすることにより、現在の電流が発熱補償電流に対応することを満たすか否かを決定する。
好ましくは、駆動モータ１４とモータコントローラ１３との間に、更にトルク測定器（即ち、図６におけるｍに対応する測定器）が接続されてもよい。トルク測定器は、駆動モータ１４から出力されたトルク値を測定するか、又はユーザから送信された動力需要情報におけるトルク需要情報を検出する。
好ましくは、電気自動車の動力電池の加熱装置は、電力ディスプレイを更に含む。電力ディスプレイは、三相電流電圧計に接続され、駆動モータ１４の有効電力及び無効電力を表示し、ユーザが駆動モータ１４の現在の有効電力及び無効電力に対応する電力値を直感的に見ることを容易にする。
一実施例に係る自動車は、上記実施例に係る電気自動車の動力電池の加熱装置を含む。
上記実施例における各ステップの番号の大きさは、実行順序の前後を意味するものではなく、各プロセスの実行順序は、プロセスの機能及び内部ロジックに従って決定されるべきであり、本開示の実施例の実施プロセスに対する何らかの限定として解されるべきではないことを理解されたい。
当業者であれば、説明の便宜及び簡潔さのために、上記各機能ユニット又はモジュールの分割のみを例として説明したが、実際に使用される際、必要に応じて上記機能の割り当てを異なる機能ユニット、モジュールが完成することができる。即ち、上記装置の内部構造を異なる機能ユニット又はモジュールに分割して、以上で説明された全部又は一部の機能を完成することをはっきりと理解できる。
以上の実施例は、本開示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い。前述の実施例を参照して本開示を詳細に説明したが、当業者であれば理解すべきこととして、依然として、前述の各実施例に記載の技術手段を修正するか、又はその技術的特徴の一部を同等置換することができる。これらの修正又は置換は、対応する技術手段の本質を本開示の各実施例の技術手段の精神及び範囲から逸脱させることはなく、いずれも本開示の保護範囲に含まれるべきである。
１ 駆動モジュール
１０ コントローラ
１１ 動力電池
１２ 三相インバータ
１３ モータコントローラ
１４ 駆動モータ

Claims (10)

  1. 動力電池の発熱需要電力を取得するステップと、
    電気自動車の駆動モジュールの動力需要情報をリアルタイムに取得し、前記動力需要情報に基づいて、前記動力電池の現在の加熱電力を決定するステップであって、前記駆動モジュールは、前記動力電池に接続され、モータコントローラ及び駆動モータを含むステップと、
    現在の加熱電力が前記発熱需要電力よりも小さい場合、前記発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて、発熱補償電流を取得するステップと、
    前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記動力需要情報に基づいて前記電気自動車を走行させるように駆動するとき、前記モータコントローラが前記発熱補償電流に基づいて前記駆動モータの制御電流を調整することにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくするステップと、
    前記駆動モータから出力された高周波発振電流に基づいて、前記動力電池を自己加熱させるステップと、
    を含むことを特徴とする、電気自動車の動力電池の加熱方法。
  2. 前記動力需要情報は、トルク需要情報及び回転速度需要情報を含み、
    前記動力需要情報に基づいて前記動力電池の現在の加熱電力を決定するステップは、
    前記トルク需要情報及び前記回転速度需要情報に基づいて、前記駆動モータの駆動情報を取得するステップと、
    前記駆動情報に基づいて、前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記電気自動車を走行させるように駆動するときの駆動電流を決定し、前記駆動電流に基づいて、前記動力電池を加熱するための現在の加熱電力を決定するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車の動力電池の加熱方法。
  3. 前記モータコントローラが前記発熱補償電流に基づいて前記駆動モータの制御電流を調整することにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくするステップは、
    前記駆動モータの無効電力をリアルタイムに取得するステップと、
    前記モータコントローラの最大限界電力を取得して、前記モータコントローラが前記発熱補償電流、前記無効電力及び前記最大限界電力に基づいて、前記駆動モータの制御電流を増加させることにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくするステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車の動力電池の加熱方法。
  4. 前記モータコントローラが前記発熱補償電流、前記無効電力及び前記最大限界電力に基づいて、前記駆動モータの制御電流を増加させることにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくするステップは、
    前記発熱補償電流と前記動力電池の内部抵抗値に基づいて、差分電力を取得するステップと、
    前記差分電力と前記無効電力との和を重畳電力として記録し、前記重畳電力と前記動力電池の内部抵抗値に基づいて重畳電流を取得することにより、前記駆動モータの制御電流を前記重畳電流に増加させるステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項３に記載の電気自動車の動力電池の加熱方法。
  5. 前記駆動モータの制御電流を前記重畳電流に増加させるステップは、
    前記駆動モータの励磁電流を増加させる方式又は空間ベクトル変調の方式により、前記駆動モータの制御電流を前記重畳電流に増加させるステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の電気自動車の動力電池の加熱方法。
  6. 前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記動力需要情報に基づいて前記電気自動車を走行させるように駆動するとき、前記モータコントローラが前記発熱補償電流に基づいて前記駆動モータの制御電流を調整した後、
    調整した後の前記駆動モータから出力された高周波発振電流を取得し、前記高周波発振電流が前記発熱補償電流よりも小さい場合、調整が失敗したことを提示するステップと、
    前記動力電池のリアルタイム温度を検出し、前記リアルタイム温度が所定の正常温度範囲の下限値よりも小さい場合、前記動力電池の温度異常を提示するステップと、
    を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車の動力電池の加熱方法。
  7. 駆動モジュール、三相インバータ及びコントローラを含み、
    前記駆動モジュールは、モータコントローラ及び駆動モータを含み、
    前記モータコントローラは、前記三相インバータ、前記コントローラ及び前記駆動モータに接続され、
    前記三相インバータは、動力電池及び前記駆動モータに接続され、
    前記コントローラは、前記動力電池に接続され、
    前記コントローラは、前記動力電池の発熱需要電力を取得し、電気自動車の駆動モジュールの動力需要情報をリアルタイムに取得し、前記動力需要情報に基づいて前記動力電池の現在の加熱電力を決定し、現在の加熱電力が前記発熱需要電力よりも小さい場合、前記発熱需要電力及び現在の加熱電力に基づいて発熱補償電流を取得し、前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記動力需要情報に基づいて前記電気自動車を走行させるように駆動するとき、前記モータコントローラが前記発熱補償電流に基づいて、前記駆動モータの制御電流を調整することにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくし、前記駆動モータから出力された高周波発振電流に基づいて前記動力電池を自己加熱させることを特徴とする、電気自動車の動力電池の加熱装置。
  8. 前記動力需要情報は、トルク需要情報及び回転速度需要情報を含み、
    前記コントローラは、前記トルク需要情報及び前記回転速度需要情報に基づいて、前記駆動モータの駆動情報を取得し、前記駆動情報に基づいて、前記モータコントローラの制御により、前記駆動モータが前記電気自動車を走行させるように駆動するときの駆動電流を決定し、前記駆動電流に基づいて、前記動力電池を加熱するための現在の加熱電力を決定することを特徴とする、請求項７に記載の電気自動車の動力電池の加熱装置。
  9. 前記コントローラは、前記駆動モータの無効電力をリアルタイムに取得し、前記モータコントローラの最大限界電力を取得して、前記モータコントローラが前記発熱補償電流、前記無効電力及び前記最大限界電力に基づいて、前記駆動モータの制御電流を増加させることにより、前記駆動モータから出力された高周波発振電流を前記発熱補償電流に等しくすることを特徴とする、請求項７に記載の電気自動車の動力電池の加熱装置。
  10. 請求項７～９のいずれか一項に記載の電気自動車の動力電池の加熱装置を含むことを特徴とする、自動車。
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