CN111355000B - 一种车辆及其动力电池加热装置与方法 - Google Patents

一种车辆及其动力电池加热装置与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111355000B
CN111355000B CN201811574271.2A CN201811574271A CN111355000B CN 111355000 B CN111355000 B CN 111355000B CN 201811574271 A CN201811574271 A CN 201811574271A CN 111355000 B CN111355000 B CN 111355000B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
motor
state
power battery
switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811574271.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111355000A (zh
Inventor
黄伟
宁荣华
刘海军
张宇昕
丘国维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BYD Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BYD Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN201811574271.2A priority Critical patent/CN111355000B/zh
Publication of CN111355000A publication Critical patent/CN111355000A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111355000B publication Critical patent/CN111355000B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H01M10/635—Control systems based on ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571—Resistive heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本公开提出了一种车辆及其动力电池加热装置与方法，动力电池加热装置包括三相逆变器、三相交流电机以及控制模块，控制模块用于获取三相交流电机的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到动力电池的温度低于预设温度值时，根据电机类型与转子角度信号选择三相逆变器的目标开关状态，并控制三相逆变器在目标开关状态下根据供电设备向三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得三相交流电机在通电加热后和/或三相逆变器向流经动力电池的冷却液进行加热，加热时无需使用发动机或者增加加热装置就可以实现动力电池的温度提升，加热效率高，动力电池温度升高快，并且电机产生的转矩小、同时不会产生连续旋转的转矩，以此确保车辆不会在加热时自行行驶。

Description

一种车辆及其动力电池加热装置与方法
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆及其动力电池加热装置与方法。
背景技术
近几年新能源汽车蓬勃发展，基于锂离子的动力电池得到大量应用，由于电池的固有特性，在低温时动力电池的充放电能力会大幅降低，这将影响车辆在寒冷地区的使用。
为解决这一问题，现有技术中一种技术方案是通过电池管理***检测和发送动力电池单元的温度，如果低于预设温度阈值，则整车控制器通过CAN通讯命令发动机控制器控制发动机在某一转速下匀速转动，且发动机带动发电机转动，通过发电机向动力电池单元快速充电及放电，达到预热电池包的目的，该技术方案中由于能量传递路径上多了一个发动机，且发动机热效率很低，导致整个电池加热效率低下。
现有技术中另一种技术方案是当环境温度低，需要给动力电池加热时，水泵将冷却液由冷冻液箱抽出，经PTC加热器加热后送入动力电池液冷板，使得动力电池液冷板温度升高，再由动力电池液冷板给动力电池加热，从而提高动力电池寒冷条件下的工作性能。该技术方案中需要用到一个PTC加热器，导致增加成本，且PTC加热器如果损坏后，导致二次成本增加。
综上所述，现有技术中存在在低温状态下对动力电池进行加热时采用发动机进行加热导致电池加热效率低下以及采用PTC加热器进行加热导致成本增加的问题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种车辆及其动力电池加热装置与方法，以解决现有技术中存在在低温状态下对动力电池进行加热时采用发动机进行加热导致电池加热效率低下以及采用PTC加热器进行加热导致成本增加的问题。
本公开是这样实现的，本公开第一方面提供一种动力电池加热装置，所述动力电池加热装置包括：
三相逆变器，所述三相逆变器与供电设备连接，所述供电设备作为加热能量源；
三相交流电机，所述三相交流电机的三相线圈与所述三相逆变器的三相桥臂连接；
控制模块，所述控制模块分别与所述三相逆变器以及所述三相交流电机，所述控制模块用于获取所述三相交流电机的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到所述动力电池的温度低于预设温度值时，根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态，并控制所述三相逆变器在所述目标开关状态下根据所述供电设备提供的加热能量向所述三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得所述三相交流电机和/或所述三相逆变器向流经所述动力电池的冷却液进行加热。
本公开第二方面提供一种动力电池加热方法，所述动力电池加热方法基于上述动力电池加热装置，所述动力电池加热方法包括：
获取所述三相交流电机的转子角度信号；
在车辆驻车状态检测到所述动力电池的温度低于预设温度值时，根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态；
控制所述三相逆变器在所述目标开关状态下根据所述供电设备提供的加热能量向所述三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得所述三相交流电机和/或所述三相逆变器向流经所述动力电池的冷却液进行加热。
本公开第三方面提供一种车辆，所述车辆包括第一方面所述动力电池加热装置。
本公开提出了一种车辆及其动力电池加热装置与方法，动力电池加热装置包括三相逆变器、三相交流电机以及控制模块，控制模块用于获取三相交流电机的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到动力电池的温度低于预设温度值时，根据电机类型与转子角度信号选择三相逆变器的目标开关状态，并控制三相逆变器在目标开关状态下根据供电设备向三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得三相交流电机在通电加热后和/或三相逆变器向流经动力电池的冷却液进行加热。本公开技术方案根据电机类型与转子角度信号控制三相逆变器的开关状态，使得三相逆变器向三相交流电机内部三相线圈提供热源，加热冷却液后经过冷却回路实现对动力电池的加热，不需要使用发动机或者增加加热装置就可以实现动力电池的温度提升，加热效率高，动力电池温度升高快，并且电机产生的转矩小、同时不会产生连续旋转的转矩，以此确保车辆不会在加热时自行行驶。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热装置的结构示意图；
图2是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热装置的另一结构示意图；
图3是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热装置的电路图；
图4是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热装置中三相逆变器的十二次工作切换过程中电机定子磁场分布方向示意图；
图5是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热装置的电流路径图；
图6是本公开一种实施例提供的一种动力电池加热装置的另一电流路径图；
图7是本发明一种实施例提供的一种动力电池加热方法的流程示意图；
图8是本公开一种实施例提供的一种车辆动力电池加热***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
为了说明本公开的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本公开实施例提供一种车辆的动力电池加热装置，如图1所示，动力电池加热装置包括：
三相逆变器11，三相逆变器11与供电设备10连接，该供电设备10作为加热能量源；
三相交流电机12，三相交流电机12的三相线圈与三相逆变器11的三相桥臂连接；
控制模块13，控制模块13分别与三相逆变器11以及三相交流电机12连接，控制模块13用于获取三相交流电机12的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到动力电池的温度低于预设温度值时，根据预设的电机类型与转子角度信号选择三相逆变器11的目标开关状态，并控制三相逆变器11在目标开关状态下根据供电设备10提供的加热能量向三相交流电机12的三相线圈通电加热，以使得三相交流电机12和/或三相逆变器11向流经动力电池的冷却液进行加热。
其中，供电设备10可以采用外部供电设备例如充电桩实现，也可以是动力电池本身，即供电设备10提供的加热能量可以是动力电池输出的，也可以是直流充电器输出的，或者是交流充电器经过整流后输出的，此处不做具体限制；三相逆变器11包括六个功率开关单元，功率开关单元可以是晶体管、IGBT、MOS管等器件类型，两个功率开关单元构成一相桥臂，共形成三相桥臂，每相桥臂中两个功率开关单元的连接点连接三相交流电机12中的一相线圈；三相交流电机12包括三相线圈，三相线圈连接于一个中点，三相交流电机12可以是永磁同步电机或异步电机；控制模块13获取的三相交流电机12的转子角度信号是三相交流电机12的转子磁场与定子A相轴线的夹角，其可以是角度传感器获取之后反馈给控制模块13的，也可以是控制模块13根据三相交流电机的电流计算得出的，此处不做具体限制；此外，控制模块13可以采集动力电池的电压、电流、温度、三相交流电机12的相电流，控制模块13可以包括整车控制器、电机控制器的控制电路和BMS电池管理器电路，三者通过CAN线连接，控制模块13中的不同模块根据所获取的信息控制三相逆变器11中功率开关的导通和关断以实现不同电流回路的导通，此外，在动力电池、三相逆变器11以及三相交流电机12上设有冷却液管，该冷却液管内流动冷却液，可以通过对冷却液管内的冷却液进行温度调节，以调节动力电池的温度。
其中，由于电池的固有特性，在低温状态时动力电池的充放电能力会大幅降低，会影响新能源汽车在寒冷地区的使用，为了使动力电池正常工作，需要在动力电池温度过低时提升动力电池的温度，因此，通过控制模块13获取动力电池的温度，可以采用电池管理器来获取动力电池的温度，将动力电池的温度与预设温度值进行比较来判断动力电池是否处于低温状态，当检测到动力电池的温度低于预设温度值时，可以通过提升流经动力电池的冷却液的温度方式提高动力电池的温度，由于三相逆变器11以及三相交流电机12在工作的过程中均产生热量，因此，可以控制三相逆变器11和/或三相交流电机12对流经动力电池的冷却液进行加热，对冷却液加热的方式可以是控制三相逆变器11按照选定的目标开关状态工作，并在目标开关状态下三相逆变器11向三相交流电机12的三相线圈通电加热，当检测到动力电池的温度达到预设温度值时停止加热。
在本实施方式中，通过控制三相逆变器按照选定的目标开关状态工作，使得三相逆变器在目标开关状态下向三相交流电机内部三相线圈提供热源，加热冷却液后经过冷却回路实现对动力电池的加热，不需要使用发动机或者增加加热装置就可以实现动力电池的温度提升，并且加热效率高，动力电池温度升高快；此外，在动力电池加热过程中，控制三相逆变器按照选定的目标开关状态进行工作，可以使得电机产生的转矩小、同时不会产生连续旋转的转矩，以此确保车辆不会在加热时自行行驶。
作为另一种实施方式，如图2所示，本公开实施例提供的电池加热装置还包括开关模块，该开关模块用于将供电设备10连接到三相逆变器11，并且该开关模块与控制模块13连接，控制模块13在检测到动力电池的温度低于预设温度值时，控制开关模块导通，并在检测到动力电池的温度高于预设温度值时，控制开关模块断开。
进一步地，如图2所示，开关模块(图中未示出)包括第一开关单元141与第二开关单元142，供电设备10(图中未示出)包括外部供电设备101与动力电池102，第一开关单元141连接外部供电设备101，第二开关单元142连接动力电池102。
具体的，当供电设备10为外部供电设备101，且动力电池的温度低于预设温度值时，控制模块13控制第一开关单元141导通，第二开关单元142断开，以使得外部供电设备101提供加热能量；
当供电设备10为动力电池102，且动力电池的温度低于预设温度值时，控制模块13控制第二开关单元142导通，第一开关单元141断开，以使得动力电池提供加热能量。
进一步地，作为本公开一种实施方式，如图3所示，第一开关单元141包括第一开关元件K1与第二开关元件K2，该第一开关元件K1的第一端与外部供电设备101的正极连接，该第二开关元件K2的第一端与外部供电设备101的负极连接，该第一开关元件K1的第二端与三相逆变器11的正端连接，该第二开关元件K2的第二端与三相逆变器11的负端连接。
进一步地，作为本公开一种实施方式，如图3所示，第二开关单元142包括第三开关元件K3与第四开关元件K4，该第三开关元件K3的第二端与动力电池102的正极连接，该第四开关元件K4的第二端与动力电池102的负极连接，该第三开关元件K3的第一端与三相逆变器11的正端连接，该第四开关元件K4的第二端与三相逆变器11的负端连接。
在车辆停车状态下，当控制模块13检测到动力电池的温度低于预设阈值时，控制模块13控制第一开关元件K1和第二开关元件K2导通，或者控制第三开关元件K3与第四开关元件K4导通，并控制三相逆变器11按照目标开关状态工作，进而通过三相逆变器11向三相交流电机12通电，三相交流电机12通电后与三相逆变器11发热加热冷却液，冷却液通过动力电池回路用于加热动力电池；而当车辆处于驱动状态时，控制模块13控制第三开关元件K3和第四开关元件K4导通，并控制三相逆变器11工作于电机驱动模式，以驱动三相交流电机12；而当动力电池102充电时，控制模块13控制第一开关元件K1、第二开关元件K2、第三开关元件K3以及第四开关元件K4均导通，进而使得外部充电设备101通过导通的开关元件向动力电池102充电。
在本实施方式中，通过在动力电池充电装置中设置开关模块14，使得控制模块13通过控制该开关模块14的开关状态，使得开关模块14、三相逆变器11以及三相交流电机12只有在动力电池需要加热时向其加热，防止能量浪费。
进一步的，作为一种实施方式，控制模块13在控制三相逆变器11以及三相交流电机12对流经动力电池的冷却液进行加热之前，需要判断所接收的信息是否满足预设条件，该预设条件除了对动力电池的温度值进行判断之外，还可以包括其他判断条件：
控制模块13获取档位信息、车速信息以及动力电池的温度信息；
控制模块13根据该档位信息和车速信息获取电机的当前工作状态，并在电机的当前工作状态为P档驻车非驱动状态，且动力电池的温度低于预设温度值时，根据电机类型与转子角度信号选择三相逆变器11的目标开关状态，以使得三相逆变器11在目标开关状态下根据加热能量向三相交流电机12的三相线圈通电加热，三相交流电机12在通电加热后与三相交流电机11向流经动力电池的冷却液进行加热，直至检测到当前工作状态为驱动状态或者动力电池的温度不低于预设温度值时，控制模块13控制开关模块14关断；
当控制模块13判定动力电池的温度低于预设温度值时，重新获取档位信息、车速信息以及动力电池的温度信息。
具体实施时，控制模块13在根据档位信息和车速信息获取电机的当前工作状态时具体为：当控制模块13判定当前档位为P档且车速为0时，则表明电机的当前工作状态为非驱动状态；当控制模块13判定当前档位不为P档或者是车速不为零时，则表明电机的当前工作状态为驱动状态；需要说明的是，在本公开实施例中，电机的工作状态与动力电池的温度两个判断条件不分先后顺序。
其中，预设条件为当前档位为P档、车速为0且动力电池的温度未达到预设温度值，即车辆处于停车状态中检测动力电池的温度较低时，利用三相逆变器11以及三相交流电机12对流经动力电池的冷却液进行加热，在加热的过程中循环检测当前档位、车速以及动力电池的温度有一个不满足预设条件时，即停止加热，并控制所有开关断开。
本实施方式中，在停车状态下检测档位信息、车速信息以及动力电池的温度信息满足预设条件时，控制供电设备输出电流，通过三相逆变器以及三相交流电机对流经动力电池的冷却液进行加热，实现了车辆在停车状态下对动力电池进行加热，使车辆可以在低温条件下正常启动。
进一步地，作为一种实施方式，可以采用以下方式控制三相逆变器11：控制模块13向三相逆变器11输出PWM控制信号，使三相逆变器11工作在目标开关状态，并获取供电设备的输出功率，将输出功率与预设加热功率进行对比，根据对比结果调节PWM控制信号的占空比，以调节输出功率至预设加热功率，需要说明的是，此处的预设加热功率指的是动力电池当前温度值所对应的加热功率。
其中，控制模块13接收供电设备输出的电压和电流数据，计算动力电池的输出功率，把输出功率认为是电池加热功率，将计算的加热功率与预设加热功率相比较，如果计算的加热功率偏低，则增加PWM占空比，增大动力电池的输出电流，如果计算的加热功率偏高，则减小PWM占空比，减小动力电池的输出电流，直至加热功率达到加热指令功率附近为止；需要说明的是，在本公开实施方式中，控制模块13还用于获取电机的温度，并在电机的温度达到限值时，控制加热功率不再增加。
在本实施方式中，通过获取供电设备的输出功率，并将该输出功率与预设加热功率进行对比，进而根据对比结果调节控制三相逆变器11的PWM控制信号的占空比，以使得加热功率闭环可控。
进一步地，对于三相逆变器11，具体实施时，如图3所示，三相逆变器11包括第一功率开关单元、第二功率开关单元、第三功率开关单元、第四功率开关单元、第五功率开关以及第六功率开关。其中，每个功率开关单元的控制端连接控制模块13(图中未示出)，第一功率开关单元、第三功率开关单元以及第五功率开关单元的第一端共接形成三相逆变器11的正端，第二功率开关单元、第四功率开关单元以及第六功率开关单元的第二端共接形成三相逆变器11的负端，三相交流电机12的第一相线圈连接第一功率开关单元的第二端和第四功率开关单元的第一端，三相交流电机12的第二相线圈连接第三功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端，三相交流电机12的第三相线圈连接第五功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第一端。即每个功率开关单元的控制端连接控制模块13(图中未示出)，第一功率开关单元、第三功率开关单元以及第五功率开关单元的第一端共接并连接第一开关元件K1，第二功率开关单元、第四功率开关单元以及第六功率开关单元的第二端共接并连接第二开关元件K2，三相交流电机12的第一相线圈连接第一功率开关单元的第二端和第四功率开关单元的第一端，三相交流电机12的第二相线圈连接第三功率开关单元的第二端和第六功率开关单元的第一端，三相交流电机12的第三相线圈连接第五功率开关单元的第二端和第二功率开关单元的第一端。
其中，三相逆变器11中第一功率开关单元和第四功率开关单元构成第一相桥臂(A相桥臂)，第三功率开关单元和第六功率开关单元构成第二相桥臂(B相桥臂)，第五功率开关单元的输入端和第二功率开关单元构成第三相桥臂(C相桥臂)，对三相逆变器11的控制方式可以如下所示：
将三相逆变器11的开关状态划分为十二种开关状态，控制模块13在对三相逆变器11的开关状态进行控制时，首先根据获取的转子角度信号确定电机转子位置所处区间，进而根据电机转子位置所处区间和电机类型在十二种开关状态中选择三相逆变器11的最优开关状态，即目标开关状态；需要说明的是，在本公开实施例中，电机转子位置所处的区间同样被划分为十二个区间，并且每个区间相应的与三相逆变器的一个或多个开关状态对应。
在本实施方式中，通过根据转子角度信号确定电机转子位置所处区间，进而根据电机转子位置所处区间与电机类型选择三相逆变器的最优开关状态，使得电机的转矩很小，并且电机不会产生连续旋转的扭矩，确保加热时车辆不会自行行驶。
进一步地，三相逆变器11的十二种工作状态包括：由第一相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第二相桥臂和第三相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第一种状态、由第一相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第三相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第二种状态、由第一相桥臂和第二相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第三相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第三种状态、由第二相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第三相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第四种状态、由第二相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第一相桥臂和第三相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第五种状态、由第二相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第一相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第六种状态、由第二相桥臂和第三相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第一相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第七种状态、由第三相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第一相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第八种状态、由第三相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第一相桥臂和第二相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第九种状态、由第三相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第二相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第十种状态、由第一相桥臂和第三相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第二相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第十一种状态、以及由第一相桥臂将加热能量输入至三相交流电机12，并且第二相桥臂将三相交流电机12输出的电流输出至加热能量源的第十二种状态。
具体的，三相逆变器11的十二种开关状态以及各个开关状态下三相逆变器11的三相电流如下表所示：
Figure BDA0001916291440000111
进一步地，如图4所示，本公开实施例提供的电池加热装置中的三相交流电机绕组ABC的接法为逆时针Y型接法，而三相交流电机中的转子可以是绕线型或是永磁型，本实施例中以永磁型为例说明三相逆变器11的六个功率单元的开关状态。
具体的，结合上表和图4，以电流流入电机绕组方向为正方向，流出为负方向，三相逆变器11的十二个开关状态及电机定子磁场分布方向如图4所示，如A→BC，表示A相上下桥输入互补对称的PWM信号控制上下桥功率单元的通断，即上桥功率单元导通，下桥功率单元关断，而B、C两相都是上桥功率单元一直关断，下桥功率单元一直开通，表示电流从A相绕组流入，从B、C两相流出，此时如果A相电流为Ic，则B、C相电流都是-
Figure BDA0001916291440000121
Ic，并且A、B、C三相都是直流电流，此时电机定子磁场与A相轴线重合且沿着A相轴线正方向，如图4序号为1的箭头方向，电机转子受到一个要与A相轴线重合的电磁力。
再如BC→A，表示B、C两相上下桥输入同样互补对称的PWM信号控制上下桥功率单元的通断，而A相上桥功率单元一直关断，下桥功率单元一直开通，电流从B、C相绕组流入，从A相绕组流出，此时B、C两相电流为
Figure BDA0001916291440000122
Ic，A相电流为-Ic，并且A、B、C三相都是直流电流，此时电机定子磁场与A相轴线重合且沿着A相轴线反方向，如图4序号为7的箭头方向，电机转子受到一个要与A相轴线反方向重合的电磁力，这个电磁力与A→BC状态时的电磁力方向相反。
再如A→B，表示A相上下桥输入互补对称的PWM信号控制上下桥功率单元的通断，而B相是上桥功率单元一直关断，下桥功率单元一直开通，表示电流从A相绕组流入，从B相流出，此时A相电流为Ic，则B相电流都是-Ic，C相上下桥开关管都关断，电流为0，A、B相都是直流电流，此时电机定子磁场与A相轴线顺时针偏转30°电角度，如图4序号为12的箭头方向，电机转子受到一个要与此磁场重合的电磁力。需要说明的是，在本公开实施例中，仅以A→BC、B→AC以及A→B三种为例对三相逆变器11的十二种开关状态进行示例性说明，其他九种开关状态的具体工作方式可A→BC、B→AC以及A→B三种开关状态的相关描述，此处不再赘述。
经过上述对三相逆变器11的十二种开关状态的分析可知，12个磁场方向把电机转子360°电角度分成12等份，每个区间是30°电角度，即12个磁场方向将电机转子位置划分为12个区间，现在将对根据转子角度信号确定电机转子位置区间进行具体说明，详述如下：
假设电机是一对极电机，且电角度以逆时针为正，以A相轴线(或磁场)为参考零角度位置，也即图4所示的序号为1的磁场方向是参考零角度，假设事先通过角度传感器测定电机转子磁场和A相轴线重合时的角度是θ0，在电机通电加热前读取角度传感器的转子磁场位置角为θ1，则控制模块13可根据以下公式计算电机转子位置所处区间：
Figure BDA0001916291440000131
其中，fmod是取余函数，fix是取整函数；θ0是角度传感器预先测定的电子转子磁场与定子A相轴线重合时的角度值；θ1是电机通电加热前角度传感器测定的转子磁场位置角度值；Δθ0是θ1和θ0的角度差值与电机转子的360°电角度取余之后的角度值；N0是计算所得的电机转子位置所处区间序号；N1是和N0反向相差180°电角度的电机转子位置所处区间序号；N2是和N0+1反向相差180°电角度的电机转子位置所处区间序号。
在本实施方式中，根据转子角度信号确定转子位置所处区间，使得控制模块在控制三相逆变器时，可以根据该转子位置所处区间有效确定三相逆变器的目标开关状态，进而根据三相逆变器的目标开关状态控制三相逆变器对动力电池加热时，使得电机的转矩很小，并且电机不会产生连续旋转的扭矩，确保加热时车辆不会自行行驶。
进一步地，当根据上述公式(1)得到电机转子位置所处区间后，控制模块13根据Δθ0对经过30°取余之后的值获取转子磁场距离N0区间号磁场方向的角度值Δθ1，并根据角度值Δθ1与电机转子类型在十二种开关状态中选择目标开关状态。
具体的，控制模块13根据公式Δθ1＝fmod(Δθ0，30°)获取转子磁场距离N0区间号磁场方向的角度值Δθ1，并根据角度值Δθ1与电机转子类型在十二种开关状态中选择目标开关状态。
在本实施方式中，由于电机转子位置是根据将电机转子360°电角度分成12等份，每个区间是30°电角度划分的，因此在十二种开关状态中根据Δθ0对30°取余之后的值与电机类型在三相逆变器的十二种开关状态中选择目标开关状态时，可以有效保证目标开关状态的选择准确性。
进一步地，当电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1小于15°时，控制模块13在三相逆变器11的十二种开关状态中选择开关状态序号和N0或N1对应的开关状态；当电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1大于15°时，控制模块13在三相逆变器11的十二种开关状态中选择开关状态序号和N0+1或N2对应的开关状态；当电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1等于15°时，控制模块13在三相逆变器11的十二种开关状态中选择开关状态序号和N0、N1、N0+1或N2任一种对应的开关状态。
此外，当电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1小于15°时，控制模块13在三相逆变器11的十二种开关状态中选择开关状态序号和N0对应的开关状态；当电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1大于15°时，控制模块13在三相逆变器11的十二种开关状态中选择开关状态序号和N0+1对应的开关状态；当电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1等于15°时，控制模块在13三相逆变器11的十二种开关状态中选择开关状态序号和N0或N0+1对应的开关状态。
下面以具体示例对上述过程进行具体说明，详述如下：
对于隐极型永磁电机而言，其直轴电感Ld与交轴电感Lq相等时，隐极性永磁电机的电磁转矩公式为：
Figure BDA0001916291440000151
其中，P是电机极对数，Ψf是转子磁链，IS是定子三相电流合成的空间电流矢量，和定子磁场方向一致，θe是电机转子磁场与定子电流IS(或定子磁场)的夹角。从上述电磁转矩公式(2)可以看出，当θe＝90°时，转矩值最大。当电机轴被P档的驻车功能锁住后，假如此时电机转子位置刚好停在11-12区间内，由于每个区间角度为30°，以每个区间的中间角度15°为中间线，转子处在中间线15°位置时其与序号为11、12和5、6的定子磁场产生的电磁转矩最大为
Figure BDA0001916291440000152
可见此时转矩约为理论最大转矩的
Figure BDA0001916291440000153
且定子磁场相差180°的一对反方向的定子磁场与转子磁场产生的转矩相同，此时定子磁场可以选择11或12序号的，也就是说三相逆变器11的开关状态最优选择为AC→B或A→B，或者他们的反方向磁场序号5或6的开关状态B→AC或B→A，而选择其他的开关状态时转子与定子磁场的夹角都大于15°，所产生的转矩均大于以上转矩，而当电机转子位置位于序号12与15°中间线之间时选择A→B或B→A的开关状态转矩是最小的，而当电机转子位置位于15°中间线与序号11之间时选择AC→B或B→AC的开关状态转矩是最小的。
此外，对于凸极型永磁电机而言，由于其直轴电感Ld小于交轴电感Lq，因此凸极型永磁电机的电磁转矩公式为：
Figure BDA0001916291440000154
其中，公式(3)中各个参数的含义可参考公式(2)的相关描述，此处不再赘述；从上述电磁转矩公式(4)可以看出，当θe<90°时，此时产生的转矩比隐极电机在相同角度下产生的转矩略小，当θe>90°时的某个角度转矩才达到最大值，所以当转子处于11-12序号磁场中间线时，三相逆变器的开关状态最优选择为AC→B或A→B，而不能选择11或12的反方向磁场序号5或6，因为他们产生的转矩比选11或12稍微大点，而当电机转子位置位于序号12与15°中间线之间时选择A→B的开关状态转矩是最小的，此时也不能选它的反方向磁场序号6，因为其产生的转矩比选磁场序号为12的稍微大点，而当电机转子位置位于15°中间线与序号11之间时选择AC→B的开关状态转矩是最小的，此时也不能选它的反方向磁场序号5，因为其产生的转矩比选磁场序号为11的稍微大点，当转子位于其他区间时的开关状态选择与以上类似，此处不再赘述。
值得注意的是，对于绕线型转子，由于转子没有磁场，所以定子绕组产生的恒定磁场不会引起转子受到电磁力，转子不会转动，此时定子开关状态可在12种状态中任选一种都可以。
由于盲目地或固定地选择一种开关状态给电机通电，可能会导致电机转矩很大，甚至达到理论的最大值，而过大的转矩对P档锁车的机械应力及疲劳寿命有很大影响，因此在本实施方式中，通过根据电机转子位置所处的区间选择三相逆变器的最优开关状态，可使得转矩最小，且定子磁场固定一个方向，不会产生旋转磁场，也就没有连读旋转的电磁转矩产生，故即使电机轴未被P档的驻车功能锁住，电机转子最多也只会转动到与最邻近的磁场序号就会停止转动，因为此时定子磁场和转子磁场重合，电机无转矩输出，如此将确保电动车不会因为电机通电加热而使车辆自行开车。
下面通过具体的电路结构对本公开技术方案进行说明(本示例以三相逆变器11工作在第一种开关状态即A→BC进行说明)：
图3为本公开动力电池加热装置一种举例的电路图，为方便说明动力电池加热装置，上图忽略了其它电器设备，只考虑了供电设备(动力电池和外部供电设备)、开关模块、三相逆变器以及三相交流电机，三相逆变器11中第一功率开关单元包括第一上桥臂VT1和第一上桥二极管VD1，第二功率开关单元包括第二下桥臂VT2和第二下桥二极管VD2，第三功率开关单元包括第三上桥臂VT3和第三上桥二极管VD3，第四功率开关单元包括第四下桥臂VT4和第四下桥二极管VD4，第五功率开关单元包括第五上桥臂VT5和第五上桥二极管VD5，第六功率开关单元包括第六下桥臂VT6和第六下桥二极管VD6，三相交流电机12可以是永磁同步电机或异步电机，电机三相线圈分别和三相逆变器中的A、B、C上下桥臂之间连接，在具体实施中，当需要加热动力电池时，为了实现对动力电池的加热，假设三相逆变器11工作的目标开关状态为A→BC开关状态时，控制模块的控制步骤具体包括：
步骤1，整车上电时整车控制器接收档位信息、车速信号、电池管理器发来的动力电池的温度信号。
步骤2，整车控制器检测当前档位是否处在P档且车速是否为零。
步骤3，如果不是，则退出电机加热程序。
步骤4，如果是，再判断动力电池温度是否低于设定阈值。
步骤5，如果不是，则退出电机加热程序。
步骤6，如果是，则整车控制器向电池管理器及电机控制器发出加热电池指令及加热功率。
步骤7，电池管理器控制开关K1、K2闭合；
步骤8，电机控制器控制电路在PWM周期导通期间控制三相逆变器11的A相上桥功率开关(第一上桥臂VT1)导通，A相下桥功率开关(第四下桥臂VT4)关断，B、C相上桥功率开关(第三上桥臂VT3和第五上桥臂VT5)在当前切换状态下一直处于关断，B、C相下桥功率开关(第二下桥臂VT2和第六下桥臂VT6)在当前切换状态下一直处于开通，这时外部供电设备101放电，电流经过外部供电设备101的正极、开关K1、三相逆变器11的A相上桥功率开关VT1、三相交流电机12的A相线圈、三相交流电机12的B、C相线圈，再经过三相逆变器11的B、C相下桥功率开关VT6和VT2、开关K2到外部供电设备101的负极，构成一个电感储能回路，如图5所示；
步骤9，电机控制器控制电路在PWM周期关断期间控制三相逆变器11的A相上桥功率开关(第一上桥臂VT1)持续处于导通状态，A相下桥功率开关(第四下桥臂VT4)持续处于关断状态，B、C相上桥功率开关(第三上桥臂VT3和第五上桥臂VT5)在当前切换状态下一直处于关断，B、C相下桥功率开关(第二下桥臂VT2和第六下桥臂VT6)在当前切换状态下同样一直处于关断，这时外部供电设备101的放电通路被关断，A相线圈电流通过上桥功率单元VT1形成续流，电流经过A相线圈、三相交流电机12的B、C相线圈，再经过三相逆变器11的B、C相VD3和VD5，再到A相上桥功率单元VT1构成一个电感电流续流回路，如图6所示；
步骤10，电机控制器接收电池电压、电流数据，计算输出功率，把输出功率认为是电池加热功率，将计算的加热功率与电池管理器发送的加热指令功率相比较，如果计算的加热功率偏低，则增加PWM占空比，增大电池输出电流，如果计算的加热功率偏高，则减小PWM占空比，减小电池输出电流，直至加热功率达到加热指令功率附近为止；
步骤11，然后整车控制器循环检测档位、车速、动力电池温度，满足条件就重复步骤8-10，不满足就退出加热程序；
步骤12，如果不满足加热条件，退出加热程序，三相逆变器上下桥全部关断、电池管理器控制开关K1、K2断开。
需要说明的是，上述描述的动力电池加热过程是以外部供电设备101放电加热电池对电池加热装置进行具体说明的，而动力电池102放电加热自身的具体过程可参考上述描述，此处不再赘述。
在本实施方式中，通过采用包括三相逆变器、三相交流电机以及控制模块的动力电池加热装置，使得控制模块获取三相交流电机的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到动力电池的温度低于预设温度值时，根据电机类型与转子角度信号选择三相逆变器的目标开关状态，并控制三相逆变器在目标开关状态下根据供电设备向三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得三相交流电机在通电加热后和/或三相逆变器向流经动力电池的冷却液进行加热，加热时无需使用发动机或者增加加热装置就可以实现动力电池的温度提升，加热效率高，动力电池温度升高快，并且电机产生的转矩小、同时不会产生连续旋转的转矩，以此确保车辆不会在加热时自行行驶。
进一步地，如图7所示，本发明还提供一种动力电池加热方法，该动力电池加热方法应用于图1至图6所示的动力电池加热装置。具体的，该动力电池加热方法包括：
步骤S71：获取所述三相交流电机的转子角度信号。
步骤S72：在车辆驻车状态检测到所述动力电池的温度低于预设温度值时，根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态。
其中，在本发明实施例中，三相逆变器具有十二种开关状态，步骤S72中的根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态具体为：
根据所述转子角度信号确定电机转子位置所处区间，并根据所述电机转子位置所处区间与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态；其中，所述电机转子位置所处区间具有十二种区间状态，并且所述电机转子位置所处区间的十二种区间状态与所述三相逆变器的十二种开关状态对应。
进一步地，转子角度信号是转子磁场与定子A相轴线的夹角，以A相轴线为参考角度位置，所述根据所述转子角度信号确定电机转子位置所处区间包括：
根据公式
Figure BDA0001916291440000191
确定电机转子位置所处区间；其中，fmod是取余函数，fix是取整函数；θ0是所述角度传感器预先测定的电机转子磁场与所述定子A相轴线重合时的角度值；θ1是电机通电加热前所述角度传感器测定的转子磁场位置角度值；Δθ0是θ1和θ0的角度差值与电机转子的360°电角度取余之后的角度值；N0是计算所得的电机转子位置所处区间序号；N1是和N0反向相差180°电角度的电机转子位置所处区间序号；N2是和N0+1反向相差180°电角度的电机转子位置所处区间序号。
进一步地，根据所述电机转子位置所处区间与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态包括：
根据所述Δθ0对30°取余之后的值获取转子磁场距离N0区间号磁场方向的角度值Δθ1，并根据所述角度值Δθ1与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态。
进一步地，根据所述角度值Δθ1与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态包括：
当所述电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1小于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0或N1对应的开关状态；当所述电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1大于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0+1或N2对应的开关状态；当所述电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1等于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0、N1、N0+1或N2任一种对应的开关状态。
进一步地，根据所述角度值Δθ1与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态包括：
当所述电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1小于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0对应的开关状态；当所述电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1大于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0+1对应的开关状态；当所述电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1等于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0或N0+1对应的开关状态。
步骤S73：控制所述三相逆变器在所述目标开关状态下根据所述供电设备提供的加热能量向所述三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得所述三相交流电机和/或所述三相逆变器向流经所述动力电池的冷却液进行加热。
需要说明的是，在本发明实施方式中，由于该动力电池加热方法是基于图1是图6所示的动力电池加热装置实现的，因此该动力电池加热方法的具体原理过程可参考图1至图6所述，此处不再赘述。
本公开另一种实施例提供一种车辆，车辆还包括上述实施例提供的动力电池加热装置，车辆还包括动力电池、冷却液箱、水泵以及水管线，水泵根据控制信号将冷却液箱中的冷却液输入至水管线，水管线穿过动力电池和动力电池加热装置。
具体的，如图8所示，车辆包括：至少一台三相交流电机(图中以两个为例)及电机转子角度传感器，至少一台电机控制器(图中以两个为例)，至少一个动力电池，冷却液箱，水泵，以及电池管理器，整车控制器，可选的充电器(外部供电设备)，必要的冷却液管道。其中，电机控制器与三相交流电机及角度传感器连接，动力电池的正负与电机控制器的正负极连接，并且动力电池还与电池管理器连接，可选的充电器与动力电池及电机控制器连接，电池管理器、电机控制器通过CAN线与整车控制器通讯。电池管理器用于采集动力电池信息，包括电压、电流、温度，及控制动力电池开关的通断，充放电功能等，电机控制器用于控制三相逆变器上下桥功率开关、采集三相电流及角度传感器信息θ，整车控制器用于管理整车的运行及车上其他控制器设备。水泵将冷却液从冷却液箱抽出，经水管线输送到第一个三相交流电机，第一个三相交流电机输出接到第一个电机控制器，第一个电机控制器输出接到第二个三相交流电机，第二个三相交流电机输出接到第二个电机控制器，第二个电机控制器输出接到动力电池输入，动力电池输出接回到冷却液箱，构成一个加热循环回路，以此实现动力电池的加热。
进一步地，请同时参考图1、图3以及图8，本公开实施例所提供的电池加热装置的详细工作流程步骤如下：
步骤1，整车上电时整车控制器接收档位信息、车速信号、电池管理器发来的动力电池温度信号；
步骤2，整车控制器检测当前档位是否处在P档且车速是否为零；
步骤3，如果不是，则退出电机加热程序；
步骤4，如果是，再判断动力电池温度是否低于设定阈值；
步骤5，如果不是，则退出电机加热程序；
步骤6，如果是，则整车控制器向电池管理器及电机控制器发出加热电池指令及加热功率；
步骤7，这时电池管理器控制开关K1、K2接通、第三开关元件K3和第四开关元件K4可以导通，也可以关断，电机控制器采集电机内部角度传感器信号θ判断电机转子所处位置区间，根据电机转子所处区间选择三相逆变器十二状态切换对应的功率开关接通相应顺序的绕组，通过6路PWM控制三相逆变器上下桥功率开关对三相交流电机通电，从而使电机及电机控制器发热，从而加热电机及电机控制器冷却回路管道里的冷却液，冷却液流进动力电池回路用于加热动力电池内电芯，且电机控制器采集母线电压及三相电流，电池管理器采集电池电压及电流，计算输出功率，进行加热功率闭环可控，三相逆变器通过PWM占空比控制，确保加热功率随电机温度升高而逐级降低，使加热功率控制在设定功率的精度范围内；
步骤8，然后整车控制器循环检测档位、车速、动力电池温度，满足条件就进入加热程序，不满足就退出加热程序；
步骤9，如果不满足加热条件，退出加热程序，三相逆变器上下桥全部关断、电池管理器控制开关K1、K2断开。
需要说明的是，上述描述的动力电池加热过程是以外部供电设备放电加热电池对电池加热装置进行具体说明的，而动力电池放电加热自身的具体过程可参考上述描述，此处不再赘述。
本公开提出了一种车辆，通过采用包括三相逆变器、三相交流电机以及控制模块的动力电池加热装置，使得控制模块获取三相交流电机的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到动力电池的温度低于预设温度值时，根据电机类型与转子角度信号选择三相逆变器的目标开关状态，并控制三相逆变器在目标开关状态下根据供电设备向三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得三相交流电机在通电加热后和/或三相逆变器向流经动力电池的冷却液进行加热，加热时无需使用发动机或者增加加热装置就可以实现动力电池的温度提升，加热效率高，动力电池温度升高快，并且电机产生的转矩小、同时不会产生连续旋转的转矩，以此确保车辆不会在加热时自行行驶。
以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种动力电池加热装置，其特征在于，所述动力电池加热装置包括：
三相逆变器，所述三相逆变器与供电设备连接，所述供电设备作为加热能量源；
三相交流电机，所述三相交流电机的三相线圈与所述三相逆变器的三相桥臂连接；
控制模块，所述控制模块分别与所述三相逆变器以及所述三相交流电机连接，所述控制模块用于获取所述三相交流电机的转子角度信号，并在车辆驻车状态检测到所述动力电池的温度低于预设温度值时，根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态，并控制所述三相逆变器在所述目标开关状态下根据所述供电设备提供的加热能量向所述三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得所述三相交流电机和/或所述三相逆变器向流经所述动力电池的冷却液进行加热；
所述三相逆变器具有十二种开关状态，所述控制模块根据所述转子角度信号确定电机转子位置所处区间，并根据所述电机转子位置所处区间与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态；其中，所述电机转子位置所处区间具有十二种区间状态，并且所述电机转子位置所处区间的十二种区间状态与所述三相逆变器的十二种开关状态对应；
所述的目标开关状态为：根据电机转子位置所处的区间选择三相逆变器的最优开关状态，用于使车辆在驻车状态下所述三相交流电机的电磁转矩最小，且定子磁场固定为一个方向，防止所述三相交流电机产生连续旋转的电磁转矩而使车辆自动行驶；
在所述目标开关状态下，所述三相逆变器向三相交流电机的三相线圈流通的电流是直流电，用于防止三相交流电机产生不固定方向的定子磁场。
2.如权利要求1所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述三相逆变器包括第一相桥臂、第二相桥臂以及第三相桥臂，所述三相逆变器的十二种开关状态包括由第一相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第二相桥臂和第三相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至加热能量源的第一种状态、由第一相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第三相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第二种状态、由第一相桥臂和第二相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第三相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第三种状态、由第二相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第三相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第四种状态、由第二相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第一相桥臂和第三相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第五种状态、由第二相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第一相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第六种状态、由第二相桥臂和第三相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第一相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第七种状态、由第三相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第一相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第八种状态、由第三相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第一相桥臂和第二相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第九种状态、由第三相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第二相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第十种状态、由第一相桥臂和第三相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第二相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第十一种状态、以及由第一相桥臂将所述加热能量输入至所述三相交流电机，并且第二相桥臂将所述三相交流电机输出的电流输出至所述加热能量源的第十二种状态。
3.如权利要求1至2任一项所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述电池加热装置还包括开关模块，所述开关模块用于将所述供电设备连接到所述三相逆变器，并且所述开关模块与所述控制模块连接，所述控制模块在检测到所述动力电池的温度低于预设温度值时，控制所述开关模块导通，并在检测到所述动力电池的温度高于预设温度值时，控制所述开关模块断开。
4.如权利要求3所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述供电设备包括外部供电设备与动力电池，所述开关模块包括第一开关单元与第二开关单元，所述第一开关单元连接所述外部供电设备，所述第二开关单元连接所述动力电池，所述控制模块具体用于：
当所述供电设备为外部供电设备，且动力电池的温度低于预设温度值时，所述控制模块控制所述第一开关单元导通，所述第二开关单元断开，以使得所述外部供电设备提供所述加热能量；
当所述供电设备为动力电池，且动力电池的温度低于预设温度值时，所述控制模块控制所述第二开关单元导通，所述第一开关单元断开，以使得所述动力电池提供所述加热能量。
5.如权利要求3所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块获取档位信息、车速信息以及动力电池的温度信息；
所述控制模块根据所述档位信息和所述车速信息获取电机的当前工作状态，并在所述当前工作状态为P档驻车非驱动状态，且所述动力电池的温度低于预设温度值时，根据所述电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态，所述三相逆变器在所述目标开关状态下根据所述加热能量向所述三相交流电机的三相线圈通电加热，所述三相交流电机在通电加热后与所述三相逆变器向流经所述动力电池的冷却液进行加热，直至检测到所述当前工作状态为驱动状态或者所述动力电池的温度不低于预设温度值时，所述控制模块控制所述开关模块关断；
当所述控制模块判定所述动力电池的温度低于预设温度值时，重新获取档位信息、车速信息以及动力电池的温度信息。
6.如权利要求5所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述控制模块向所述三相逆变器输出PWM控制信号使所述三相逆变器工作在所述目标开关状态，并获取所述供电设备的输出功率，将所述输出功率与预设加热功率进行对比，根据对比结果调节所述PWM控制信号的占空比，以调节所述输出功率至所述预设加热功率。
7.一种动力电池加热方法，基于权利要求1所述的动力电池加热装置，其特征在于，所述动力电池加热方法包括：
获取所述三相交流电机的转子角度信号；
在车辆驻车状态检测到所述动力电池的温度低于预设温度值时，根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态；
控制所述三相逆变器在所述目标开关状态下根据所述供电设备提供的加热能量向所述三相交流电机的三相线圈通电加热，以使得所述三相交流电机和/或所述三相逆变器向流经所述动力电池的冷却液进行加热。
8.如权利要求7所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述三相逆变器具有十二种开关状态，所述根据预设的电机类型与所述转子角度信号选择所述三相逆变器的目标开关状态包括：
根据所述转子角度信号确定电机转子位置所处区间，并根据所述电机转子位置所处区间与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态；其中，所述电机转子位置所处区间具有十二种区间状态，并且所述电机转子位置所处区间的十二种区间状态与所述三相逆变器的十二种开关状态对应。
9.如权利要求8所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述转子角度信号是转子磁场与定子A相轴线的夹角，以所述A相轴线为参考角度位置，所述根据所述转子角度信号确定电机转子位置所处区间包括：
根据公式
Figure FDA0003234013770000041
确定电机转子位置所处区间；其中，fmod是取余函数，fix是取整函数；θ0是角度传感器预先测定的电机转子磁场与所述定子A相轴线重合时的角度值；θ1是电机通电加热前所述角度传感器测定的转子磁场位置角度值；Δθ0是θ1和θ0的角度差值与电机转子的360°电角度取余之后的角度值；N0是计算所得的电机转子位置所处区间序号；N1是和N0反向相差180°电角度的电机转子位置所处区间序号；N2是和N0+1反向相差180°电角度的电机转子位置所处区间序号。
10.如权利要求9所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述根据所述电机转子位置所处区间与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态包括：
根据所述Δθ0对30°取余之后的值获取转子磁场距离N0区间号磁场方向的角度值Δθ1，并根据所述角度值Δθ1与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态。
11.如权利要求10所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述根据所述角度值Δθ1与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态包括：
当所述电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1小于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0或N1对应的开关状态；当所述电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1大于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0+1或N2对应的开关状态；当所述电机类型为隐极电机时且角度值Δθ1等于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0、N1、N0+1或N2任一种对应的开关状态。
12.如权利要求10所述的动力电池加热方法，其特征在于，所述根据所述角度值Δθ1与所述电机类型在所述十二种开关状态中选择所述目标开关状态包括：
当所述电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1小于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0对应的开关状态；当所述电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1大于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0+1对应的开关状态；当所述电机类型为凸极电机时且角度值Δθ1等于15°时，所述控制模块在所述三相逆变器的十二种开关状态中选择开关状态序号为所述N0或N0+1对应的开关状态。
13.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至6任一项所述动力电池加热装置。
CN201811574271.2A 2018-12-21 2018-12-21 一种车辆及其动力电池加热装置与方法 Active CN111355000B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811574271.2A CN111355000B (zh) 2018-12-21 2018-12-21 一种车辆及其动力电池加热装置与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811574271.2A CN111355000B (zh) 2018-12-21 2018-12-21 一种车辆及其动力电池加热装置与方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111355000A CN111355000A (zh) 2020-06-30
CN111355000B true CN111355000B (zh) 2021-11-12

Family

ID=71195221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811574271.2A Active CN111355000B (zh) 2018-12-21 2018-12-21 一种车辆及其动力电池加热装置与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111355000B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN209479443U (zh) * 2018-12-29 2019-10-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种电池加热***
CN113921951B (zh) * 2020-07-10 2023-06-16 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池自加热控制方法以及装置
CN111923784B (zh) * 2020-08-11 2021-12-28 一汽解放青岛汽车有限公司 车辆冷却***的温度控制方法、装置、设备及存储介质
CN114337473B (zh) * 2021-04-29 2024-05-03 华为数字能源技术有限公司 一种加热装置及控制方法
CN115871470A (zh) * 2021-09-29 2023-03-31 比亚迪股份有限公司 控制车辆电驱***加热的方法、装置和加热***以及车辆
CN114834319B (zh) * 2022-03-04 2023-06-06 华为电动技术有限公司 动力电池加热方法、装置、芯片***及电动汽车
CN114523881B (zh) * 2022-03-07 2024-02-27 臻驱科技（上海）有限公司 电动汽车的动力总成电路及动力电池加热方法
CN115163828B (zh) * 2022-05-26 2024-06-14 华为数字能源技术有限公司 驻车装置、驻车***及电动汽车
CN117353621A (zh) * 2022-06-29 2024-01-05 比亚迪股份有限公司 电机驱动***、车辆及驱动***控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103392258A (zh) * 2011-02-24 2013-11-13 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 用于加热交通工具的牵引用电池的方法和设备
CN103560304A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 东风汽车公司 一种电动汽车动力电池组加热控制方法
EP2865044A1 (fr) * 2012-06-22 2015-04-29 Renault S.A.S. Dispositif de réchauffement d'une batterie d'accumulateurs d'un véhicule automobile et procédé de réchauffement correspondant
CN106612092A (zh) * 2016-12-27 2017-05-03 江苏大学 一种适用于混合动力汽车的电励磁双凸极电机的控制方法
CN108306078A (zh) * 2018-03-07 2018-07-20 苏州汇川联合动力***有限公司 动力电池加热***及方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010272395A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Nissan Motor Co Ltd 電動車両のモータ制御装置
CN103419650B (zh) * 2012-05-22 2016-03-30 比亚迪股份有限公司 电动汽车、电动汽车的动力***及电池加热方法
CN108511848A (zh) * 2018-04-16 2018-09-07 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种电动汽车电池热管理***

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103392258A (zh) * 2011-02-24 2013-11-13 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 用于加热交通工具的牵引用电池的方法和设备
EP2865044A1 (fr) * 2012-06-22 2015-04-29 Renault S.A.S. Dispositif de réchauffement d'une batterie d'accumulateurs d'un véhicule automobile et procédé de réchauffement correspondant
CN103560304A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 东风汽车公司 一种电动汽车动力电池组加热控制方法
CN106612092A (zh) * 2016-12-27 2017-05-03 江苏大学 一种适用于混合动力汽车的电励磁双凸极电机的控制方法
CN108306078A (zh) * 2018-03-07 2018-07-20 苏州汇川联合动力***有限公司 动力电池加热***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111355000A (zh) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111355000B (zh) 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
CN111347925B (zh) 一种车辆、电机控制电路、动力电池充电方法与加热方法
CN111347936B (zh) 一种车辆及其动力电池加热方法与装置
AU2019409171B2 (en) Vehicle and temperature control apparatus thereof
CN111347853B (zh) 电机控制电路、充放电方法、加热方法及车辆
CN111347924B (zh) 电机控制电路、车辆、加热方法及充放电方法
CN111347937B (zh) 动力电池的加热方法、电机控制电路及车辆
CN111347900B (zh) 一种车辆、电机控制电路、动力电池充电与加热方法
US11990853B2 (en) Motor drive apparatus, method for controlling the same, vehicle, and readable storage medium
CN111347926B (zh) 动力电池充放电装置、车辆及加热装置
CN111355429B (zh) 电机驱动装置、控制方法、车辆及可读存储介质
CN111354996B (zh) 车辆及其动力电池温度控制装置
CN111347938A (zh) 一种车辆及其动力电池加热装置与方法
CN111355435B (zh) 电机控制电路、车辆及其加热方法
EP3992014A1 (en) Energy conversion apparatus and vehicle
CN111355433B (zh) 电机控制电路、车辆及其加热方法
CN112550062B (zh) 能量转换装置的协同控制方法、装置、存储介质及车辆
CN111355434B (zh) 电机控制电路、车辆及其加热方法
EP4043254A1 (en) Energy conversion device and vehicle
CN115416495A (zh) 一种用于驱动电机的控制器及其相关设备
CN118254647A (zh) 加热方法、存储介质及电车

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant