CN113904026A - 动力电池自加热控制方法、***以及汽车 - Google Patents

动力电池自加热控制方法、***以及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池自加热控制方法、***以及汽车。该方法在动力电池的实时温度低于预设低温阈值，切换至动力电池的自加热模式；根据当前SOC获取动力电池当前的开路电压和交流内阻之后，确定加热电路对动力电池进行加热所需的开关频率和占空比；根据确定的开关频率和占空比控制H桥结构模块中的所有开关元件的开合状态，令H桥结构模块与动力电池之间的自加热回路导通；通过导通的自加热回路对动力电池进行自加热操作，直至动力电池的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开自加热回路并退出动力电池的自加热模式。本发明通过自加热回路产生的可持续保持在较高水平的周期性电流对动力电池进行加热，提高了加热效率。

Description

动力电池自加热控制方法、***以及汽车
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池自加热控制方法、***以及汽车。
背景技术
随着科学技术的发展，新能源汽车逐渐得到广泛使用，动力电池作为新能源汽车中的核心动力源，被应用于不同环境中，但在不同环境下，动力电池的性能容易受到环境温度的影响。例如，在动力电池处于如零下20℃的低温环境时，动力电池的性能会较常温下会产生较大程度的降低。
目前，普遍采用外部加热***预热电池来提升和稳定环境温度，使动力电池在适宜的温度下放电驱动电机工作。然而这种依靠动力电池外部加热对动力电池进行加热的方法，从外部加热***传至动力电池的能量转换效率较低，且会在动力电池内部形成较大的温度梯度，导致动力电池内部温度分布不均匀，影响动力电池的使用寿命。
发明内容
本发明实施例提供一种动力电池自加热控制方法、***以及汽车，以解决外部加热***的能量转换效率低和温度分布不均匀的问题。
一种动力电池自加热控制方法，包括：
获取动力电池的实时温度，若所述动力电池的实时温度低于预设低温阈值，则切换至所述动力电池的自加热模式；
在所述自加热模式下获取所述动力电池的当前SOC，并根据所述当前SOC获取所述动力电池当前的开路电压和交流内阻；
根据所述开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块的元器件参数，确定所述加热电路对所述动力电池进行加热所需的开关频率和占空比；所述加热电路包括所述动力电池以及所述动力电池外接的H桥结构模块；
根据确定的所述开关频率和占空比控制所述H桥结构模块中的所有开关元件的开合状态，令所述H桥结构模块与所述动力电池构建的自加热回路导通；
通过导通的所述自加热回路对所述动力电池进行自加热操作，直至所述动力电池的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开所述自加热回路并退出所述动力电池的自加热模式，所述预设目标温度阈值大于所述预设低温阈值。
一种动力电池自加热控制***，包括加热电路和用于执行上述动力电池自加热控制方法的控制器，所述控制器连接所述加热电路。
一种汽车，包括上述动力电池自加热控制***。
上述动力电池自加热控制方法、***以及汽车，通过获取动力电池的实时温度，若动力电池的实时温度低于预设低温阈值，则切换至动力电池的自加热模式；在自加热模式下获取动力电池的当前SOC，并根据当前SOC获取动力电池当前的开路电压和交流内阻；根据开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块的元器件参数，确定加热电路对动力电池进行加热所需的开关频率和占空比；加热电路包括动力电池以及动力电池外接的H桥结构模块；根据确定的开关频率和占空比控制H桥结构模块中的所有开关元件的开合状态，令H桥结构模块与动力电池构建的自加热回路导通；通过导通的自加热回路对动力电池进行自加热操作，直至动力电池的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开自加热回路并退出动力电池的自加热模式，预设目标温度阈值大于预设低温阈值。通过确定的开关频率和占空比，控制所有开关元件的开合状态，使得H桥结构模块与动力电池之间的自加热回路导通，产生周期性的电流，对动力电池进行循环大电流充电和放电。本发明在充电和放电过程中，利用自加热回路中的动力电池内部电阻产生的热量实现对动力电池的加热，并通过调节加热电路中的所有开关元件的开关频率和占空比的方式，控制动力电池充电时间和放电的时间，使得整个加热电路中持续的周期性电流一直维持在较高水平，提高了动力电池的加热效率。利用动力电池内部电阻产生热量，不会在动力电池内部形成较大的温度梯度，使得动力电池内部温度分布均匀，提高动力电池的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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发明的一些实施例，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是本发明一实施例中动力电池自加热控制方法的一流程图；
图2是本发明一实施例中动力电池自加热控制方法中步骤S13的一流程图；
图3是本发明一实施例中动力电池自加热控制方法中步骤S131的一流程图；
图4是本发明一实施例中动力电池自加热控制方法中步骤S132的一流程图；
图5是本发明动力电池自加热控制方法的电路结构图。
其中，图中各附图标记：
11-动力电池；12-H桥结构模块；13-第三开关元件；121-第一开关元件；122-第二开关元件；123-第一二极管；124-第二二极管；125-第三二极管；126-第四二极管；127-电感元件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一实施例中，如图1和图5所示，提供一种动力电池自加热控制方法，包括如下步骤：
S11：获取动力电池11的实时温度，若动力电池11的实时温度低于预设低温阈值，则切换至动力电池11的自加热模式。
作为优选，动力电池11为安装在新能源汽车上的动力电池，该动力电池11为锂离子电池。其中，实时温度为任意一个当前时间下实时测得的动力电池11的温度。预设低温阈值用于判断动力电池11当前温度是否处于低温环境，该预设低温阈值根据需求设定，比如，预设低温阈值可以为-20℃，-15℃或者-10℃等。
自加热模式为利用动力电池11内部电阻产生的热量实现对动力电池11的自动进行自加热的模式。可以理解地，该自加热模式在动力电池11的实时温度低于预设低温阈值被自动触发。具体地，若预设低温阈值为-20℃，由于在如-20℃的低温环境下，动力电池11的性能比在常温环境时降低30％至50％甚至性能降低更多；因此，在获取动力电池11的实时温度过程中，若任意一个时刻的动力电池11的温度低于预设低温阈值-20℃，如动力电池11的实时温度为-21℃，此时，则切换至动力电池11的自加热模式。
S12：在自加热模式下获取动力电池11的当前SOC(State Of Charge，电池荷电状态)，并根据当前SOC获取动力电池11当前的开路电压和交流内阻。
其中，SOC为电池荷电状态，荷电状态指的是动力电池11当前剩余容量与动力电池11完全充电状态的容量的比值。开路电压为动力电池11无电流通过时正负极之间的电位差。交流内阻为给动力电池11的正负极输入正弦波信号之后检测得到的动力电池11的内阻，该交流内阻会随着SOC的增大而增大。
具体地，动力电池11的开路电压和交流内阻均与动力电池11的SOC及温度相关，因此，只要确定动力电池11的当前SOC与温度，则开路电压和交流内阻可以随之确定。在本发明中，动力电池11的开路电压与SOC关联存储在BMS(Battery Management System，电池管理***)中或者其他数据库中，因此，在自加热模式下获取动力电池11的当前SOC之后，根据获取的当前SOC(在动力电池11的实际运行过程中，其在当前时刻的当前SOC可以实时测得)自BMS中或者其他数据库中，根据获取的当前SOC和温度获取动力电池11当前的开路电压和交流内阻。
S13：根据开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块12的元器件参数，确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比；加热电路包括动力电池11以及动力电池11外接的H桥结构模块12。
其中，加热电路为供动力电池11进行自加热的电路，该加热电路包括动力电池11以及动力电池11外接的H桥结构模块12。H桥结构模块12用于配合实现控制动力电池11自加热的整个过程，该过程包括动力电池11的充电过程(充电过程对应于充电时间)和放电过程(放电过程对应放电时间)，在一实施例中，该H桥结构模块12包括四个二极管和一个电感元件127。元器件参数指的是H桥结构模块12中所有元器件对应的参数，如开关元件的阻值，二极管内阻的阻值等。开关频率为H桥结构模块12中开关元件闭合和断开的频率。占空比为动力电池11的放电时间占动力电池11充电和放电的总时间的比值。
具体地，在根据当前SOC获取动力电池11当前的开路电压和交流内阻之后，根据开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块12的元器件参数，确定加热电路对应的充电时间和放电时间，以确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比。
S14：根据确定的开关频率和占空比控制H桥结构模块12中的所有开关元件的开合状态，令H桥结构模块12与动力电池11构建的自加热回路导通。
其中，开合状态包括H桥结构模块12中的所有开关元件的闭合状态或者断开状态，该开关元件可以选取BJT(Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等开关元件。自加热回路导通之后，可通过导通的自加热回路实现动力电池11的自加热操作。
具体地，在确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比之后，根据确定的开关频率和占空比控制H桥结构模块12中的所有开关元件的开合状态，以令H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路(根据动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比，导通的自加热回路会自动发生变化，在该过程中，所有开关元件的开合状态随之改变，以导通不同的自加热回路)导通。
S15：通过导通的自加热回路对动力电池11进行自加热操作，直至动力电池11的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开自加热回路并退出动力电池11的自加热模式，预设目标温度阈值大于预设低温阈值。
其中，预设目标温度阈值为动力电池11正常工作状态对应的温度阈值，该预设目标温度阈值可以为10℃、15℃等。
具体地，在H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路导通之后，通过导通的自加热回路对动力电池11进行自加热操作，以使得动力电池11内阻发热，从而提高动力电池11的温度；在通过导通的自加热回路对动力电池11进行自加热操作过程中，对动力电池11的温度进行实时检测；在动力电池11的实时温度高于预设目标温度阈值时，则表征动力电池11当前温度下的性能达到常温温度下的性能指标，此时，动力电池11无需进行自加热，故断开自加热回路并退出动力电池11的自加热模式。
在本实施例中，通过H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路导通，产生周期性的电流，对动力电池11进行循环稳定的大电流充电和放电。在充电和放电过程中，利用自加热回路中的动力电池11内部电阻产生的热量实现对动力电池11的加热，并通过调节加热电路中的所有开关元件的开关频率和占空比的方式，控制动力电池11充电时间和放电的时间比，使得整个加热电路中持续的周期性电流一直维持在较高水平，提高了动力电池11的加热效率。利用动力电池11内部电阻产生热量，不会在动力电池11内部形成较大的温度梯度，使得动力电池11内部温度分布均匀，提高动力电池11的安全性。
在一实施例中，步骤S11之前，也即获取动力电池11的实时温度之前，还包括：
获取动力电池11在预设低温阈值时的电化学阻抗谱；其中，在预设低温阈值时的电化学阻抗谱中的交流加热频率与动力电池11在预设低温阈值时的SOC关联。
根据获取的电化学阻抗谱中的交流加热频率，确定动力电池11的交流加热频率下限值。
其中，电化学阻抗谱(EIS，Electrochemical Impedance spectroscopy)表征了交流电压与电流信号的比值(此比值即为***的阻抗)随正弦波频率ω的变化，在本实施例中，该电化学阻抗谱表征了不同SOC下对应的交流加热频率。交流加热频率为同一时间下，动力电池11的不同SOC对应完成交流加热的次数。交流加热频率下限值为所有处于高频区的交流加热频率中的最小值。
具体地，在动力电池11的温度达到预设低温阈值时，测量动力电池11不同SOC对应的电化学阻抗谱，以得到动力电池11的全范围SOC各自对应的电化学阻抗谱(电化学阻抗谱中包含与动力电池11的SOC对应关联的交流加热频率，因此，可以根据SOC与交流加热频率的关联关系，确定与全范围SOC分别对应的电化学阻抗谱)；进而，根据得到的电化学阻抗谱，确定动力电池11的交流加热频率范围(所有与全范围SOC分别对应的电化学阻抗谱中的交流加热频率所属的范围)；根据交流加热频率范围中达到高频区的临界频率(作为优选，高频区的临界频率为100Hz-1000Hz)的交流加热频率确定待加热频率范围，再从待交流加热频率范围中，确定动力电池11的交流加热频率下限值。
在本实施例中，通过获取低温条件下不同SOC对应的电化学阻抗谱，以此确定动力电池11交流激励频率范围。选取高频临界的交流频率范围，并从该交流频率范围中确定交流加热频率的下限制，确保交流加热频率在动力电池11的电化学阻抗谱的高频区，在保证后续对动力电池11进行快速均匀加热的同时，还能够避免动力电池11负极锂枝晶的生成，提高了动力电池11加热过程的安全性。
在一实施例中，如图2所示，步骤S13中，也即根据开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块12的元器件参数，确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比，包括：
S131：根据交流内阻、交流加热频率下限值以及加热电路中的H桥结构模块12的元器件参数，确定自加热回路对应的放电时间。
其中，放电时间为动力电池11供H桥结构模块12电流的持续工作时间。
具体地，在根据当前SOC获取动力电池11当前的开路电压和交流内阻之后，根据开路电压、交流内阻和H桥结构模块12的元器件参数，确定动力电池11当前SOC对应的剩余电流，进而确定自加热回路导通并进行放电的持续工作时间，即放电时间。
S132：根据开路电压、交流内阻、元器件参数、放电时间以及预设的充电电流阈值，确定自加热回路对应的充电时间。
其中，充电时间为对动力电池11进行充电，并且动力电池11的电流达到稳定电流阈值的持续时间。预设的充电电流阈值为预设稳定状态时，动力电池11的充电电流达到的阈值。
具体地，在根据交流内阻、交流加热频率下限值以及加热电路中的H桥结构模块12的元器件参数，确定自加热回路对应的放电时间之后，根据开路电压、交流内阻、元器件参数以及放电时间，确定对动力电池11进行充电，并使得动力电池11的电流达到稳定电流阈值(也即所述充电电流阈值，所述充电电流阈值根据需求设定)所需的时间，也即充电时间。
S133：根据充电时间和放电时间确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比。
具体地，在确定充电时间和放电时间之后，根据充电时间和放电时间，确定动力电池11充放电的周期时间(周期时间为充电时间与放电时间之和)；根据该周期时间确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率；根据放电时间和周期时间确定加热电路对动力电池11进行加热所需的占空比。
进一步地，假设充电时间为t1，放电时间为t2；则动力电池11充放电的周期时间为：T＝t1+t2；加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率为：
Figure BDA0002551188640000101
加热电路对动力电池11进行加热所需的占空比为：D＝t1/T*100％。
在一实施例中，如图5所示，加热电路中的H桥结构模块12包括：第一开关元件121、第二开关元件122、第一二极管123、第二二极管124、第三二极管125、第四二极管126以及电感元件127；加热电路还包括第三开关元件13。
动力电池11的正极通过第三开关元件13连接第一二极管123的负极和第三二极管125的负极；第一二极管123的正极连接第二二极管124的负极和电感元件127的第一端；第三二极管125的正极连接第四二极管126的负极和电感元件127的第二端；第二二极管124的正极和第四二极管126的正极均连接动力电池11的负极；第一开关元件121的两端分别连接第一二极管123的负极和正极；第二开关元件122的两端分别连接第四二极管126的负极和第四二极管126的正极。
如图3所示，根据交流内阻、交流加热频率下限值以及加热电路中的H桥结构模块12的元器件参数，确定自加热回路对应的放电时间，包括：
S1311：根据交流内阻、电感元件127的电感参数、第一开关元件121的开关内阻和第二开关元件122的开关内阻，确定自加热回路对应的放电时间常数。
其中，电感参数的实质为电感量。开关内阻为开关元件内部的等效电阻。
具体地，在根据当前SOC获取动力电池11当前交流内阻之后，根据交流内阻、电感元件127的电感参数、第一开关元件121的开关内阻和第二开关元件122的开关内阻，确定自加热回路对应的放电时间常数。
进一步地，可以根据如下表达式确定自加热回路对应的放电时间常数：
τ1＝L/(R0+2*Rs)
其中，τ1为放电时间常数。L为电感元件127的电感参数。R0为动力电池11的交流内阻。Rs为第一开关元件121的开关内阻和第二开关元件122的开关内阻。一般地，第一开关元件121和第二开关元件122选取为相同的开关元件，因此第一开关元件121的开关内阻与第二开关元件122的开关内阻是相同的。若第一开关元件121与第二开关元件122选取不相同的开关元件，并且第一开关元件121的开关内阻与第二开关元件122的开关内阻为不同的，则上述表达式可更换为τ1＝L/(R0+Rs1+Rs2)；其中，Rs1和Rs2分别为两个开关元件对应的开关内阻。
S1312：将放电时间常数以及与交流加热频率下限值对应的时间常数中的最小值确定为放电时间。
具体地，在确定动力电池11的交流加热频率下限值，以及自加热回路对应的放电时间常数之后，将放电时间常数和交流加热频率下限值中的最小值确定为放电时间。
进一步地，将上述说明的放电时间常数和交流加热频率下限值中的最小值确定为放电时间，利用最小值函数确定的放电时间为t1＝min(1/(2f1),τ1/3)。
其中，为了避免电感达到饱和状态后，电流会出现急剧上升的现象，需要保证电感电流不达到饱和状态，因此，本发明中的放电时间应远小于放电时间常数，作为优选，根据放电时间常数，放电时间可以选取为τ1/3。
进一步地，动力电池11自加热过程中，所需的交流频率应不低于交流加热频率下限值；假设交流加热频率下限值为f1，根据时间与频率为倒数关系，可得到与交流加热频率下限制对应的时间常数为：1/(2f1)，基于奈奎斯特定理，得到的交流频率应大于2f1，故放电时间应小于1/(2f1)。
在一实施例中，如图4所示，步骤S132中，也即根据开路电压、交流内阻、元器件参数以及放电时间，确定自加热回路对应的充电时间，包括：
S1321：根据开路电压、交流内阻、第一开关元件121的导通压降、第二开关元件122的导通压降、第一开关元件121的开关内阻、第二开关元件122的开关内阻、放电时间和预设的充电电流阈值，确定动力电池11的放电结束电流。
其中，导通压降指的是电流流过负载以后相对于同一参考点的电势(电位)变化。放电结束电流为动力电池11放电时间结束后动力电池11的电流。
具体地，在确定自加热回路对应的放电时间之后，根据开路电压、交流内阻、第一开关元件121的导通压降、第二开关元件122的导通压降、第一开关元件121的开关内阻、第二开关元件122的开关内阻、放电时间和预设的充电电流阈值，确定动力电池11的放电结束电流。
进一步地，可以通过如下表达式，确定动力电池11的放电结束电流：
Figure BDA0002551188640000131
其中，I2为动力电池11的放电结束电流。I1为预设的充电电流阈值。UOCV为开路电压。Us为第一开关元件121的导通压降和第二开关元件122的导通压降。R0为动力电池11的交流内阻。Rs为第一开关元件121的开关内阻和第二开关元件122的开关内阻。
S1322：根据交流内阻、电感参数、第二二极管124的内阻以及第三二极管125的内阻，确定动力电池11对应的充电时间常数。
其中，第二二极管124的内阻和第三二极管125的内阻为二极管内部的等效电阻。
具体地，根据交流内阻、电感参数、第二二极管124的内阻以及第三二极管125的内阻，确定动力电池11对应的充电时间常数。
进一步地，可以根据如下表达式确定动力电池11对应的充电时间常数：
τ2＝L/(R0+2*RD)
其中，τ2为动力电池11对应的充电时间常数。L为电感参数。R0为动力电池11的交流内阻。RD为第二二极管124的内阻以及第三二极管125的内阻。一般地，第二二极管124与第三二极管125选取相同的二极管元件，因此第二二极管124的内阻和第三二极管125的内阻相同。进一步地，若第二二极管124与第三二极管125选取不相同的二极管元件，且第二二极管124的内阻与第三二极管125的内阻不相同，则上述表达式更改为：τ2＝L/(R0+RD1+RD2)；其中，RD1和RD2为分别为两个二极管对应的内阻。
S1323：根据充电时间常数、放电结束电流以及预设的充电电流阈值，得到动力电池11的充电时间。
具体地，在确定充电时间常数和放电结束电流之后，根据充电时间常数和放电结束电流，确定动力电池11进行充电过程中的电流与时间的关系表达式；当充电电流达到预设的充电电流阈值时，即得到动力电池11的充电时间。
进一步地，确定动力电池11进行充电过程中的电流I与时间t的关系表达式如下所示：
I＝-I2(1-e-(t/τ2))
其中，I为动力电池11进行充电过程中的电流。I2为动力电池11的放电结束电流。τ2为动力电池11对应的充电时间常数。进一步地，动力电池11放电电流为正向电流，动力电池11充电电流为负向电流，故在表达式中添加负号。
当充电电流I达到预设的充电电流阈值I1时，根据如下公式确定动力电池11的充电时间t2：
-I2(1-e-{t2/τ2))＝-I1
在本实施例中，通过设置预设的充电电流阈值，在充电电流减小至该预设的充电电流阈值时，进入下一周期的放电过程，下一周期放电电流开始于一个较大的电流值，保证加热电路中的动力电池11的充电电流和放电电流均一直维持在较高水平，避免出现在充电电流减小到0时，动力电池11中没有电流流动，电池发热功率为0的“死区”的现象，提高了每个充电放电周期内对动力电池11加热的效率。
在一实施例中，自加热回路包括由动力电池11、第三开关元件13、第一开关元件121、电感元件127以及第二开关元件122构建的放电回路。
根据确定的开关频率和占空比控制H桥结构模块12中的所有开关元件的开合状态，令H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路导通，包括：
控制第三开关元件13闭合，根据开关频率和占空比，控制第一开关元件121和第二开关元件122同步闭合，以令放电回路导通并对动力电池11进行加热。
具体地，在确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比之后，根据该开关频率和占空比，控制H桥结构模块12中的第一开关元件121和第二开关元件122同步闭合，即导通状态，以令自动力电池11的正极输出的电流，经第三开关元件13、第一开关元件121、电感元件127以及第三开关元件13，输入至动力电池11的负极。此时，动力电池11处于放电状态，电感元件127存储能量，放电回路导通，并利用动力电池11交流内阻产生的热量对动力电池11进行加热。
可理解地，在本发明中，在切换至动力电池的自加热模式之后，即控制第三开关元件为闭合状态，也即在自加热模式下，动力电池进行自加热的过程中，第三开关元件均处于闭合状态。
在一实施例中，自加热回路中包括由动力电池11、第三开关元件13、第二二极管124、电感元件127以及第三二极管125构建的充电回路。
根据确定的开关频率和占空比控制H桥结构模块12中的所有开关元件的开合状态，以令H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路导通，包括：
控制第三开关元件13闭合，根据开关频率和占空比，控制第一开关元件121和第二开关元件122同步断开以令充电回路导通并对动力电池11进行加热。
具体地，在确定加热电路对动力电池11进行加热所需的开关频率和占空比之后，根据该开关频率和占空比，控制H桥结构模块12中的第一开关元件121和第二开关元件122同步断开，以令自动力电池11的负极输出的电流，经第二二极管124、电感元件127、第三二极管125和第三开关元件13，输入至动力电池11的正极。此时，动力电池11处于充电状态，电感元件127释放能量，充电回路导通，并利用动力电池11交流内阻产生的热量对动力电池11进行加热。
在一实施例中，步骤S15中，也即直至所述动力电池11的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开所述自加热回路并退出所述动力电池11的自加热模式，包括：
在动力电池11的实时温度高于预设目标温度阈值时，控制动力电池11的第三开关元件13、第一开关元件121以及第二开关元件122同步断开，以令H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路断开，并退出动力电池11的自加热模式。
其中，预设目标温度阈值为动力电池11性能处于正常状态时对应的温度，该预设目标温度阈值可以为10℃、15℃等。
具体地，在通过导通的自加热回路对动力电池11进行自加热操作的过程中，监测动力电池11的实时温度，在动力电池11当前的实时温度高于预设目标温度阈值时(亦可以设定在检测到且当前实时温度在一个时间段内处于高于预设目标温度阈值的稳定状态之后，才令自加热回路断开，并退出动力电池11的自加热模式，以避免当前对实时温度频繁改变导致的自加热模式频繁切换)，控制动力电池11的第三开关元件13、第一开关元件121以及第二开关元件122同步断开，以令H桥结构模块12与动力电池11之间的自加热回路断开，并退出动力电池11的自加热模式，停止对动力电池11进行加热。
在上述实施例中，通过确定的开关频率和占空比，控制动力电池11充电时间和放电时间，保证动力电池11充电电流和放电电流均维持在较高水平，极大程度提高了动力电池11内阻的发热功率。
在一个实施例中，提供了一种动力电池自加热控制***，包括加热电路和用于执行上述动力电池自加热控制方法的控制器，该控制器连接加热回路。
在一实施例中，提供一种汽车，包括上述实施例中的动力电池自加热控制***。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池自加热控制方法，其特征在于，包括：
获取动力电池的实时温度，若所述动力电池的实时温度低于预设低温阈值，则切换至所述动力电池的自加热模式；
在所述自加热模式下获取所述动力电池的当前SOC，并根据所述当前SOC获取所述动力电池当前的开路电压和交流内阻；
根据所述开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块的元器件参数，确定所述加热电路对所述动力电池进行加热所需的开关频率和占空比；所述加热电路包括所述动力电池以及所述动力电池外接的H桥结构模块；
根据确定的所述开关频率和占空比控制所述H桥结构模块中的所有开关元件的开合状态，令所述H桥结构模块与所述动力电池构建的自加热回路导通；
通过导通的所述自加热回路对所述动力电池进行自加热操作，直至所述动力电池的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开所述自加热回路并退出所述动力电池的自加热模式，所述预设目标温度阈值大于所述预设低温阈值。
2.如权利要求1所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述获取动力电池的实时温度之前，还包括：
获取所述动力电池在所述预设低温阈值时的电化学阻抗谱；其中，在所述预设低温阈值时的所述电化学阻抗谱中的交流加热频率与所述动力电池在所述预设低温阈值时的SOC关联；
根据获取的所述电化学阻抗谱中的所述交流加热频率，确定所述动力电池的交流加热频率下限值。
3.如权利要求2所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述根据所述开路电压、交流内阻以及加热电路中的H桥结构模块的元器件参数，确定所述加热电路对所述动力电池进行加热所需的开关频率和占空比，包括：
根据所述交流内阻、所述交流加热频率下限值以及加热电路中的H桥结构模块的元器件参数，确定所述自加热回路对应的放电时间；
根据所述开路电压、所述交流内阻、所述元器件参数、所述放电时间以及预设的充电电流阈值，确定所述自加热回路对应的充电时间；
根据所述充电时间和放电时间确定所述加热电路对所述动力电池进行加热所需的开关频率和占空比。
4.如权利要求3所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述加热电路中的H桥结构模块包括：第一开关元件、第二开关元件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及电感元件；所述加热电路还包括第三开关元件；
所述动力电池的正极通过第三开关元件连接所述第一二极管的负极和所述第三二极管的负极；所述第一二极管的正极连接所述第二二极管的负极和所述电感元件的第一端；所述第三二极管的正极连接所述第四二极管的负极和所述电感元件的第二端；所述第二二极管的正极和第四二极管的正极均连接所述动力电池的负极；所述第一开关元件的两端分别连接所述第一二极管的负极和正极；所述第二开关元件的两端分别连接所述第四二极管的负极和所述第四二极管的正极；
所述根据所述交流内阻、所述交流加热频率下限值以及加热电路中的H桥结构模块的元器件参数，确定所述自加热回路对应的放电时间，包括：
根据所述交流内阻、所述电感元件的电感参数、所述第一开关元件的开关内阻和所述第二开关元件的开关内阻，确定所述自加热回路对应的放电时间常数；
将所述放电时间常数以及与所述交流加热频率下限值对应的时间常数中的最小值确定为放电时间。
5.如权利要求4所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述根据所述开路电压、所述交流内阻、所述元器件参数以及所述放电时间，确定所述自加热回路对应的充电时间，包括：
根据所述开路电压、交流内阻、所述第一开关元件的导通压降、所述第二开关元件的导通压降、所述第一开关元件的开关内阻、所述第二开关元件的开关内阻、所述放电时间以及所述预设的充电电流阈值，确定所述动力电池的放电结束电流；
根据所述交流内阻、电感参数、第二二极管的内阻以及第三二极管的内阻，确定所述动力电池对应的充电时间常数；
根据所述充电时间常数、所述放电结束电流以及所述预设的充电电流阈值，得到所述动力电池的充电时间。
6.如权利要求4所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述自加热回路包括由所述动力电池、所述第三开关元件、所述第一开关元件、所述电感元件以及所述第二开关元件构建的放电回路；
所述根据确定的所述开关频率和占空比控制所述H桥结构模块中的所有开关元件的开合状态，令所述H桥结构模块与所述动力电池之间的自加热回路导通，包括：
控制所述第三开关元件闭合，根据所述开关频率和占空比，控制所述第一开关元件和所述第二开关元件同步闭合，以令放电回路导通并对所述动力电池进行加热。
7.如权利要求4所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述自加热回路中包括由所述动力电池、所述第三开关元件、所述第二二极管、所述电感元件以及所述第三二极管构建的充电回路；
所述根据确定的所述开关频率和占空比控制所述H桥结构模块中的所有开关元件的开合状态，以令所述H桥结构模块与所述动力电池之间的自加热回路导通，包括：
控制所述第三开关元件闭合，根据所述开关频率和占空比，控制所述第一开关元件和所述第二开关元件同步断开，以令所述充电回路导通并对所述动力电池进行加热。
8.如权利要求4所述的动力电池自加热控制方法，其特征在于，所述直至所述动力电池的实时温度高于预设目标温度阈值时，断开所述自加热回路并退出所述动力电池的自加热模式，包括：
在所述动力电池的实时温度高于预设目标温度阈值时，控制所述动力电池的第三开关元件、所述第一开关元件以及所述第二开关元件同步断开，以令所述H桥结构模块与所述动力电池之间的自加热回路断开，并退出所述动力电池的自加热模式。
9.一种动力电池自加热控制***，其特征在于，包括加热电路和用于执行权利要求1至8任一项所述的动力电池自加热控制方法的控制器，所述控制器连接所述加热电路。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的动力电池自加热控制***。
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