CN107994299A - 车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用 - Google Patents

车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用，包括第一电池组及第二电池组，两个相并联的Buck‑Boost变换电路并联至待加热的电池组上，所述Buck‑Boost变换电路分别由两对相角相差设定角度的PWM信号控制，当第一个Buck‑Boost变换电路对第一电池组的电池单体加热时，第二个Buck‑Boost变换电路对第一电池组的电池单体加热，实现全时间加热电池组。本发明在不会对电池组造成进一步损害的情况下，提出的交错并联加热拓扑可显著提高加热速度和效率。

Description

车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路及其应用
技术领域
本发明涉及电池加热技术领域，特别是涉及车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路。
背景技术
电池低温加热是保障动力电池在低温环境下高效、安全运行的必要手段。目前，学者已经提出了很多加热方法，可分为外部加热和内部加热两大类，根据传热介质不同，外部加热方法又可分为气体、液体、相变材料和电加热丝等方法。外部加热方法具有加热慢、不均匀、效率低、体积大、成本高、可靠性低等缺点。内部加热方法是指在充放电过程中直接利用电池内阻的实部从电芯内部产热，避免了热量长距离的传导和扩散到环境中。因此，内部加热方法具有加热速度快、加热均匀、效率高、成本低、可靠性高等优点。内部加热又分为直流放电、直流充电和交流加热方法。其中，直流充、放加热对电池的要求苛刻，要求在一定的SOC范围内，且电流幅值不能过大和持续时间不能过长，否则会在电池负极产生锂枝晶，严重影响电池寿命，甚至造成电池内部短路。因此，直流加热方法产热率低、加热效果差。而交流加热方法通过对电池交流充放电实现对电池的加热，避免了电池SOC的持续变化和锂的析出。因此，交流加热方法不会对电池造成较大的损害，且不会影响电池电量，具有加热速度快、效率高和一致性好等优点。
从以上分析可以看出，车载动力电池加热的最大挑战是能量源。一般来说，能量源可以是发动机、发电机、电池以及外部电源。很明显，只有混合动力电动汽车能够利用发动机和发电机的热量和电量来加热电池，但是加热速度较慢，效率较低。不过，对于电动汽车来说，只有电池的能量和外部电源可用来加热电池。现有文献中存在只使用电池能量的外部传导加热和内部直流加热方法。尽管这两种方法不需要外部电源，获得了较低的成本和较高的可靠性，但是这两种方法仍然具有较低的加热效率、较长的加热时间和较大的能量损耗等缺点。如上所述，内部交流加热方法具有很大发展前景，因为该方法展示出了优越的加热性能，即加热速度快、效率高、一致性好以及对电池无损伤。但是，现有的交流加热方法的交流激励通常由非车载的充放电设备产生，具有体积大和重量沉等缺点，是交流加热方法应用到电动汽车上的主要障碍。至今为止，仍然没有一个体积小、效率高、可靠性高、不需额外电源的车载交流加热器。
在低温环境下，锂离子动力电池的充、放电性能会急剧变差，极大地降低了电动汽车的续驶里程，还会对电池造成永久性伤害，降低电池的有效容量和使用寿命。因此，应对车载锂离子动力电池进行预加热，使电池内芯达到正常工作温度范围内。
在现有的电池加热方法中，内部加热方法具有加热速度快、均匀、效率高、成本低、可靠性高、易实现等优点。其中，内部加热又有直流加热和交流加热方法。其中，直流加热对电池的要求苛刻，要求在一定的SOC范围内，且电流幅值不能过大和持续时间不能过长，否则会在电池负极产生锂枝晶，严重影响电池寿命，甚至造成电池内部短路。现有文献中给出了低温环境下直流充电和交流充放电下电池电极反应机理示意图。如图1(a)所示，在直流充电过程中因锂在石墨负极活性材料颗粒中的固相扩散系数降低，导致电化学反应生成的锂不能及时向颗粒内部扩散而在负极活性材料颗粒表面积累，即产生析锂。如图1(b)所示，对电池加载交流电流时，锂离子在电极活性材料颗粒中的扩散过程交替进行，嵌锂和脱锂反应交替进行，不会产生析理，因此不会对电池的容量造成永久性损伤。总之，交流加热方法通过对电池交流充放电实现对电池的加热，避免了电池SOC的持续变化和锂的析出，不会对电池造成较大的损害，并且具有加热速度快、效率高和一致性好等优点，是一个极具发展前景的加热方法。
但是，现有的交流加热方法的交流激励电流通常由非车载的充放电设备产生，其由电网供电，具有体积大和重量沉等缺点，是交流加热方法应用到电动汽车上的主要障碍。迄今为止，仍然没有一个高效的、体积小、可靠性高的车载交流加热器，特别是不需要外接电源。
综上所述，现有技术中对于交流加热方法应用到电动汽车上的难题，尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，本发明通过引进另外一个与之状态互补的Buck-Boost变换，能够实现对动力电池的全时加热，在不会对电池造成进一步伤害的前提下获得了更高的加热速度和效率。
车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，包括第一电池组及第二电池组，两个相并联的Buck-Boost变换电路并联至待加热的电池组上，所述Buck-Boost变换电路分别由两对相角相差设定角度的PWM信号控制，当第一个Buck-Boost变换电路对第一电池组的电池单体加热时，第二个Buck-Boost变换电路对第二电池组的电池单体加热，实现全时间加热电池组。
进一步的，所述Buck-Boost变换电路分别由两对相角相差180°的PWM信号控制，占空比为50％。
进一步的，所述第一电池组及第二电池组为被分为数量相等的两组。
进一步的，所述第一电池组及第二电池组为被分为数量不等的两组。
进一步的，所述两个相并联的Buck-Boost变换电路结构相同，分别包括第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，所述第一开关管及第三开关管分别与第一电池组并联，所述第二开关管及第四开关管分别与第二电池组并联，上述并联电路均连接至一电感上。
进一步的，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管均为MOSFET开关管。
车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，包括：
在一个PWM周期内，具有四个稳定的工作模态：
工作模态一：第一开关管导通，第二开关管关断，第四开关管导通，第三开关管关断；第一电感给第一电池组充电，第一电感电流开始下降，第二电感给第二电池组充电，第二电感电流开始下降；
工作模态二：第一开关管保持导通，第二开关管保持关断，第四开关管保持导通，第三开关管保持关断；当第一电感电流降为0时，模态二开始；第一电池组将能量传递到第一电感中，第一电感电流反向上升，第二电池组将能量传递到第二电感中，第二电感电流反向上升；
工作模态三：第二开关管导通，第一开关管关断，能量从第一电感传递到第二电池组；第三开关管导通，第四开关管关断，能量第二电感传递到第一电池组；
工作模态四：第二开关管保持导通，第一开关管保持关断，第三开关管保持导通，第四开关管保持关断，当电感电流降为0时，模态四开始；第二电池组给第一电感充电，能量存储在第一电感中，第一电池组给第二电感充电，能量存储在第二电感中。
进一步的，本发明还公开了上述车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路的控制***，包括控制器，所述控制器与两个相并联的Buck-Boost变换电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管相连，所述控制器输出一对PWM信号驱动第一开关管与第二开关管，所述控制器输出另一对PWM信号驱动第三开关管与第四开关管。
进一步的，所述控制器通过控制第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的开关频率，即可在线调整其加热速度。
进一步的，上述车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路应用至电动汽车上。
进一步的，所述车载动力电池为锂离子、镍氢或铅酸动力电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明体积小、成本低。对于基本的加热拓扑，只需两个MOSFET开关和一个电感就可实现对整个电池组的加热。
2、本发明控制简单。只需一对状态互补的PWM信号驱动MOSFET开关，无需额外的电压、电流检测电路。
3、本发明提出的加热器不需任何外接电源或装置就能将低温下的电池加热到零度以上，容易应用到电动汽车上。
4、本发明通过控制加热器的开关频率，即可在线调整加热速度，适合于不同的环境温度和应用场合。
5、本发明由于体积小、控制简单等优点，提出的加热器容易集成到电池组中，在无需改变电池结构或电解质的前提下，可帮助电池组在全温度和全电压范围内高效运行。
6、本发明提出的交流加热器适用于各种动力电池，例如锂离子、镍氢或铅酸动力电池。
7、本发明在不会对电池组造成进一步损害的情况下，提出的交错并联加热拓扑可显著提高加热速度和效率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1(a)为低温环境下直流充电加载方式的电池电极反应机理示意图；
图1(b)为低温环境下交流激励加载方式的电池电极反应机理示意图；
图2(a)本发明基于的基本加热拓扑电路图；
图2本发明改进的加热拓扑电路图；
图3(a)针对两节电池单体的基本加热器的工作模态一；
图3(b)针对两节电池单体的基本加热器的工作模态二；
图3(c)针对两节电池单体的基本加热器的工作模态三；
图3(d)针对两节电池单体的基本加热器的工作模态四；
图4提出的交流加热器的关键波形；
图5针对两节电池单体的加热实验原型；
图6(a)电池内阻与温度之间的关系；
图6(b)加热效率与温度之间的关系；
图7(a)基本加热器的833Hz实验波形；
图7(b)基本加热器的500Hz实验波形；
图8Buck-Boost变换器的转换效率ηc；
图9(a)开关频率为833Hz时的基本加热器温度上升曲线；
图9(b)开关频率为833Hz时的基本加热器加热前的电池表面温度分布；
图9(c)开关频率为833Hz时的基本加热器加热后的电池表面温度分布；
图10(a)开关频率为833Hz时的交错并联加热拓扑两节电池单体的温度上升曲线；
图10(b)开关频率为833Hz时的交错并联加热拓扑加热前的电池表面温度分布；
图10(c)开关频率为833Hz时的交错并联加热拓扑加热后的电池表面温度分布。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在交流加热方法应用到电动汽车上的难题，为了解决如上的技术问题，本申请提出了车载动力电池低温交流加热基本拓扑电路。在不需要任何外接电源的情况下动力电池能够提供足够的能量来实现自身加热，交流加热方法可以应用到车载动力电池上。
本申请的一种典型的实施方式中，为了获得对上、下半部分电池单体的同时加热，并且提高加热效率和速度，提出了全时间加热的交错并联拓扑。如图2所示，两个Buck-Boost变换并联连接，分别由两对相角相差180°的PWM信号控制，占空比为50％。当第一个加热器对上半部分电池单体加热时，第二个加热器对下半部分电池单体加热，反之亦然。因此，该交错并联结构能够全时间加热电池组。在相同的电流幅值下提高了有效加热电流。因此，该全时间加热拓扑获得了较高的加热速度和效率，不会对电池组造成进一步伤害。
本申请提出的车载动力电池低温交流加热基本拓扑电路具有体积小、成本低、加热速度快、效率高、控制简单、一致性好、可靠性高等优点，特别是，通过在线控制开关频率能够调节加热速度，满足不同应用的需求。在不改进电池结构和电解质的情况下，提出的加热器能够帮助动力电池实现全温度和全电压范围工作，对提高低温下电动汽车的续驶里程具有重要意义。
车载动力电池低温交流加热基本拓扑电路为一种基于Buck-Boost变换的电池交流加热器，是交流加热策略在电动汽车上的简单应用。在不需要任何额外电源的情况下，该加热器可实现对动力电池的交流充放电，依靠电池的欧姆损耗I2RB从内到外对电池进行加热。
如图2(a)所示，基本加热拓扑结构，电池组被分为两部分，只需要一个Buck-Boost变换，且不需要任何的外接电源。该基本拓扑由于只需要较少的器件，最大的优点是体积小、成本低，但只能利用一半的时间加热电池组。当对上半部分电池单体加热时，下半部分电池单体处于静置状态；而对下半部分电池单体加热时，上半部分电池单体处于静置状态。因此，该方法的加热速度较慢、效率较低。
为了简化对工作模态分析，以两节电池单体B1和B2为例对基本加热拓扑进行分析。如图3(a)-图3(d)所示，电池单体可以等效为一个电压源VOC与一个欧姆内阻RB串联电路，其端电压记为VB。提出的加热器由一对状态互补的PWM信号控制，即PWM+和PWM–，在一个周期内具有四个稳定的工作模态。这四个工作模态交替切换，会在两个电池单体间自动产生一个交流电流。图3(a)-3(d)和图4分别给出了提出的基本加热器的工作原理和理论波形。
假设每个电池单体具有相同的端电压和欧姆内阻，即
VB＝VB1＝VB2, (0.1)
RB＝RB1＝RB2. (0.2)
式中：VB1和VB2分别为电池单体B1和B2的端电压。RB1和RB2分别为电池单体B1和B2的欧姆内阻。MOSFET具有相同的开态电阻，即
RDS(on)＝RDS(on),Q1＝RDS(on),Q2. (0.3)
式中：RDS(on),Q1和RDS(on),Q2分别为MOSFET开关Q1和Q2的开态电阻。图2中等效电阻R1为电感L1和一个MOSFET开关的等效电阻之和，可表示为
R1＝RL1+RDS(on), (0.4)
式中：RL1为电感L1的等效电阻。
工作模态一[t0-t1,图3(a)]：在t0时刻，Q1导通，Q2关断。电感L1给电池单体B1充电，电感电流iL开始下降。Q4导通，Q3关断。电感L2给电池单体B2充电，电感电流iL开始下降。
基于基尔霍夫电流定律(KCL)，电感电流iL可推导为
式中：VB1为电池单体B1电压。
在t1时刻，电感电流iL降为0。通过解(0.5)，模态一的持续时间t1-t0可计算为
基于式(0.5)和(0.6)，电池单体B1的内阻在模态一期间消耗的能量可近似表示为
类似地，等效电阻R1在模态一期间消耗的能量可近似表示为
在t0时刻，存储在电感L1中的最大能量可表述为
工作模态二[t1-t2,图3(b)]：Q1保持导通，Q2保持关断。Q4保持导通，Q3保持关断，当电感电流iL在t1降为0时，模态二开始。电池单体B1将能量传递到电感L1中，电池单体B2将能量传递到电感L2中，电感电流反向上升。在该模态期间，电感电流iL可表示为
类似工作模态一，电池单体B1的内阻RB1所消耗的能量可近似表示为
等效电阻R1在模态二所消耗的能量可近似表示为
因此，基于式(0.7)和(0.11)，考虑到R1较小，在一个开关周期内B1的欧姆内阻RB1所消耗的总能量可近似表述为
从上式可以看出，B1的加热速度正比于交流电流的幅值iL(t0)和iL(t2)以及欧姆内阻RB1。
在t2时刻，存储在电感L1中的最大能量可表述为
工作模态三[t2-t3,图3(c)]：在t2时刻，Q2导通，Q1关断。Q3导通，Q4关断。如图3(c)，电感L1与电池单体B2并联，能量从L1传递到B2。电感L2与电池单体B1并联，能量从L2传递到B1，电感电流iL上升，可表示为
在工作模态三内，电池单体B2欧姆内阻RB2和R1所消耗的能量可分别近似表述为
工作模态四[t3-t4,图3(d)]：Q2保持导通，Q1保持关断。Q3保持导通，Q4保持关断。当电感电流iL在t3降为0时，模态四开始。如图3(d)所示，电池单体B2给电感L1充电，能量存储在电感L1中。电池单体B1给电感L2充电，能量存储在电感L2中。基于KCL，电感电流iL可表述为
在工作模态四内，电池单体B2欧姆内阻RB2和R1所消耗的能量可分别近似表述为
根据式(0.16)和(0.19)，在一个开关周期内，B2的欧姆内阻RB2所消耗的总能量可近似表示为
相似地，B2的加热速度正比于交流电流的幅值iL(t2)和iL(t4)以及欧姆内阻RB2。
在t4时刻，存储在电感L1中的最大能量可表示为
从以上分析可以看出，模态一和模态二获得了对电池单体B1的交流充放电。模态三和模态四获得了对电池单体B2的交流充放电。并且，在模态二和模态三期间，能量从电池单体B1传递到B2。在模态四和模态一期间，能量从电池单体B2传递到B1。因此，确保了两个电池单体能量的平衡。
考虑到VB1＝VB2，为了获得稳定状态下两个电池单体间的平衡，占空比应设置为D＝50％。
Buck-Boost变换器的转换效率可通过计算一个周期内某一电池单体的输出能量和输入能量计算得到。因此，基于(0.8)，(0.9)，(0.12)和(0.14)并且考虑到R1较小，B1的转换效率可近似计算为
式中：PSloss为开关损耗，可通过MOSFET的测试手册计算得到。相似地，我们可获得B2的转换效率。T为开关周期。根据(0.23)，可以看出转换效率与等效电阻R1、交流电流幅值和开关损耗有关。R1越小，转换效率越高。因此，应选择低等效电阻的MOSFET、电感等器件以提高加热器的转换效率。在低频下，开关损耗较小，但欧姆损耗较大。考虑到iL(t0)≈|iL(t2)|，(0.23)可进一步简化为
可以看出开关频率越低，交流电流幅值越大，转换效率越低。在高频下，尽管欧姆损耗较小，但是开关损耗较大，也会导致较低的转换效率。这表明，存在一个最优的开关频率使得转换效率最高。
B1和B2的加热效率可以通过计算电池加热消耗的能量和变换器消耗的能量得到，可分别表述为
从式(0.25)可以看出，电池内阻RB越大，等效电阻R1越小，加热效率就越高，意味着更多的能量用于电池加热。
均衡的目的是将能量从电压较高的电池单体传递到电压较低的电池单体。因此，均衡效率可表述为
式中：PNloss为当VB1＝VB2无均衡时的固有损耗。可以看出，当均衡功率较大时，PNloss可被忽略，式(0.26)可简化
在这种情况下，均衡效率反比于两个电池单体间的电压差。当均衡功率较小时，固有损耗PNloss占有较大比例，导致较低的均衡效率。因此，均衡效率会随着均衡功率的增加先上升后下降。
交错并联加热器的工作原理稍微复杂些。其两个变换器分别由一对状态互补的PWM信号控制，这两对PWM信号的相位相差180°，其占空比均为50％。特别地，开关Q1和Q4在半个周期内同时导通，而开关Q1和Q4在另一半个周期内同时导通。因此，当上部的电池单体被第一/第二个变换器加热时，下部的电池单体同时被第二/第一个电池单体加热。因此，可实现对所有电池单体的同时加热，获得了较高的加热速度。
实验结果及分析
如图5所示，建立了两节电池单体的实验原型。实验对象分别为2500-mAh的三元电池和1100-mAh的磷酸铁锂电池。开关Q1-Q2分别使用STP220N6F7MOSFET，其开态电阻为2.4mΩ。电感约为102.8μH，其等效电阻约为23mΩ。图6(a)给出了三元电池在不同温度下通过2C放电测得的欧姆内阻。可以看出温度越低，欧姆内阻越大。根据式(6.25)，图6(b)进一步给出了不同温度下的加热效率，其中从-30℃到0℃的平均加热效率为92.2％。电池加热前放在温箱中恒温3小时。当电池温度达到零度或加热时间超过一小时，加热过程结束。
图7(a)-图7(b)分别给出了在开关频率为833.3Hz和500Hz下的基本加热拓扑的实验波形。可以看出，由于低温下电池内阻较大，交流加热电流并不是标准的三角波。如图7(a)所示，在833.3Hz的开关频率下，交流加热电流的幅值为7.8A，即3.1C，有效值为4.7A，即1.9C。如图7(b)所示，当开关频率降为500Hz时，交流加热电流的幅值增加到10.4A，即4.2C，有效值为6.7A，即2.7C。结果表明，通过控制开关频率能够在线调节交流加热电流的幅值，进而调整加热速度。理论上，开关频率越低，交流电流幅值越大，加热速度越快。
图8给出了转换效率与开关频率之间的关系。由于欧姆损耗的下降，当开关频率从200Hz增加到7kHz时，转换效率从65.2％增加到92.2％。但是，当开关频率从7kHz增加到50kHz时，由于开关损耗的增加，转换效率从92.2％下降到48.2％。可以看出，理论转换效率曲线与测量效率较一致。测量效率与理论效率之间较小的差异是由于在低频下电感电流的指数特性引起的。
为了验证提出的加热器的有效性，图9(a)-图9(c)给出了基本加热器对-20℃下的两节三元电池的加热结果。开关频率设置为833Hz，交流电流幅值为7.8A，即3.1C。如图9(a)所示，基本加热器在13分钟内就将电池单体从-20℃加热到0℃。平均加热速度为1.54℃/分钟，消耗了大约7.1％电池能量。如图9(b)和(c)所示，加热后两个电池单体表面具有几乎一致的温度分布，两个电池单体的最大温度差只有0.3℃，表明提出的加热器具有较好的加热一致性。
图10(a)-图10(c)给出了交错并联加热拓扑对-20℃的两节三元电池的加热结果。对比与图9(a)-图9(c)给出的基本加热拓扑的加热结果，由于对电池的全时间加热，加热时间只有5.9分钟，缩短了54.6％，能量损耗降低到5％，平均加热速率达3.4℃/分钟。
针对动力电池低温性能差的问题，申请提出的拓扑电路不需要任何外部加热装置和电源，能够满足电动汽车性能、可靠性、体积和成本的要求。在不需要任何外接电源的情况下电池能够提供足够的能量来实现自身加热。
本发明提出的车载加热器能够实现对锂电池的快速、高效和一致的加热，并且具有较强的鲁棒性。对于相同的电感，可通过降低开关频率显著提高加热速度。对于相同的交流电流幅值，可通过提高开关频率提高加热速度。电池单体间SOC和内阻的差异会导致一个较大的加热温度差。因此，加热前应尽量保证电池单体间的一致性。
交错并联加热器能够实现对电池的全时间加热，在不会对电池造成进一步的损害的前提下获得了较高的加热速度和效率。提出的加热器在无需任何变化或重组的情况下可应用到其他种类的可充放电电池。
总之，在不改变电池结构和电解质的情况下，提出的加热器能够保障锂离子电池在全温度和全电压范围内高效、安全工作，对提高高寒天气下电动汽车的续驶里程具有重要意义。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，包括第一电池组及第二电池组，两个相并联的Buck-Boost变换电路并联至待加热的电池组上，所述Buck-Boost变换电路分别由两对相角相差设定角度的PWM信号控制，当第一个Buck-Boost变换电路对第一电池组的电池单体加热时，第二个Buck-Boost变换电路对第二电池组的电池单体加热，实现全时间加热电池组。
2.如权利要求1所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，所述Buck-Boost变换电路分别由两对相角相差180°的PWM信号控制，占空比为50％。
3.如权利要求1所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，所述第一电池组及第二电池组为被分为数量相等的两组。
4.如权利要求1所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，所述第一电池组及第二电池组为被分为数量不等的两组。
5.如权利要求1所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，所述两个相并联的Buck-Boost变换电路结构相同，分别包括第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，所述第一开关管及第三开关管分别与第一电池组并联，所述第二开关管及第四开关管分别与第二电池组并联，上述并联电路均连接至一电感上。
6.如权利要求5所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管均为MOSFET开关管。
7.如权利要求1所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路，其特征是，包括：包括：
在一个PWM周期内，具有四个稳定的工作模态：
工作模态一：第一开关管导通，第二开关管关断，第四开关管导通，第三开关管关断；第一电感给第一电池组充电，第一电感电流开始下降，第二电感给第二电池组充电，第二电感电流开始下降；
工作模态二：第一开关管保持导通，第二开关管保持关断，第四开关管保持导通，第三开关管保持关断；当第一电感电流降为0时，模态二开始；第一电池组将能量传递到第一电感中，第一电感电流反向上升，第二电池组将能量传递到第二电感中，第二电感电流反向上升；
工作模态三：第二开关管导通，第一开关管关断，能量从第一电感传递到第二电池组；第三开关管导通，第四开关管关断，能量第二电感传递到第一电池组；
工作模态四：第二开关管保持导通，第一开关管保持关断，第三开关管保持导通，第四开关管保持关断，当电感电流降为0时，模态四开始；第二电池组给第一电感充电，能量存储在第一电感中，第一电池组给第二电感充电，能量存储在第二电感中。
8.车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路的控制***，包括控制器，所述控制器与两个相并联的Buck-Boost变换电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管与第四开关管相连，所述控制器输出一对PWM信号驱动第一开关管与第二开关管，所述控制器输出另一对PWM信号驱动第三开关管与第四开关管。
9.如权利要求8所述的车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路的控制***，所述控制器通过控制第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的开关频率，即可在线调整其加热速度。
10.车载动力电池低温全时间交错并联加热拓扑电路的应用，其特征是，上述权利要求1-7任一所述的车载动力电池低温交流加热基本拓扑电路应用至电动汽车上。
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