CN209479443U - 一种电池加热*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种电池加热***，涉及电池电力领域。该电池加热***，包括主正开关、主负开关、逆变器、电机，以及电池管理模块；逆变器包括并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，上桥臂和下桥臂均设置有开关模块，开关模块并联有缓冲模块，缓冲模块用于保护开关模块；逆变器中的电机控制器用于为目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块提供驱动信号，控制三相桥臂中任意一个桥臂的上桥臂的开关模块和除目标上桥臂开关模块所在的桥臂外的至少一个桥臂的下桥臂的开关模块周期性地导通和断开。利用本实用新型的技术方案能够提高电池组的加热效率，增强电池加热***的安全性。

Description

一种电池加热***
技术领域
本实用新型属于电池电力领域，尤其涉及一种电池加热***。
背景技术
随着新能源的发展，越来越多的领域采用新能源作为动力。由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能***等领域中。
但是低温环境下电池的使用会受到一定限制。具体的，电池在低温环境下的放电容量会严重衰退，以及电池在低温环境下无法充电。因此，为了能够正常使用电池，需要在低温环境下为电池进行加热。
现阶段，可通过为电池配备专门的热循环容器，通过间接加热热循环容器中的导热物质，将热量传导到电池上，以实现对电池的加热。但是这种加热方式所花费的时间较长，加热效率较低。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种电池加热***，能够提高电池组的加热效率，并增强电池加热***的安全性。
本实用新型提供了一种电池加热***，包括与电池组连接的开关组件、与开关组件连接的逆变器、与逆变器连接的电机；逆变器包括并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂均具有上桥臂和下桥臂，且上桥臂设置有开关模块，下桥臂设置有开关模块，开关模块并联有缓冲模块，缓冲模块用于保护开关模块；电机的第一相输入端、第二相输入端和第三相输入端分别与第一相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点、第二相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点和第三相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接；逆变器还包括电机控制器，电机控制器用于向目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块输出驱动信号，以控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开，产生交流电流，目标上桥臂开关模块为第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂中任意一个桥臂的上桥臂的开关模块，目标下桥臂开关模块为除目标上桥臂开关模块所在的桥臂外的至少一个桥臂的下桥臂的开关模块。
本实用新型提供了一种电池加热***，电池加热***中的电机控制器向目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块输出驱动信号，以控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开。使得电池组、主正开关、目标上桥臂开关模块、电机、目标下桥臂开关模块、主负开关所形成的回路中产生了交流电流，即电池组交替进行充电和放电。在电池组交替进行充电和放电的过程中，电池组存在内阻，因此会产生热量，即电池组从内部发热，从而提高了电池组的加热效率。在提高了电池组的加热效率的基础上，缓冲模块可吸收电能，从而避免电池加热***产生的交流电流出现突变(如出现峰值电压等)对电池加热***的损害，增强了电池加热***的安全性。
附图说明
从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本实用新型一实施例中一种电池加热***的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例中一种电池加热***的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中一种缓冲模块的结构示意图；
图4为本实用新型实施例中另一种缓冲模块的结构示意图；
图5为本实用新型又一实施例中一种电池加热***的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。
本实用新型实施例提供了一种电池加热***，可应用于在电池组的温度较低的条件下，对电池组进行加热，以使电池组的温度上升，达到电池组可正常使用的温度。其中，电池组可包括至少一个电池模组或至少一个电池单元，在此并不限定。电池组可应用于电动汽车，为电机供电，作为电动汽车的动力源。电池组还可为电动汽车中的其他用电器件供电，比如为车内空调、车载播放器等供电。在本实用新型实施例中，通过对电池加热***的控制，使得电池组所在的回路中产生交流电流。交流电流可连续不断的通过电池组，使得电池组的内阻发热，从而实现对电池组的均匀、高效率的加热。
图1为本实用新型一实施例中一种电池加热***的结构示意图。如图1所示，该电池加热***包括与电池组P1连接的开关组件、与开关组件连接的逆变器P2、与逆变器P2连接的电机P3。
开关组件用于导通或断开电池组P1与电池加热***的回路。在一些示例中，开关组件可包括与电池组P1的正极连接的主正开关K1。或者，开关组件可包括与电池组P1的负极连接的主负开关K2。或者，开关组件包括与电池组P1的正极连接的主正开关K1和与电池组P1的负极连接的主负开关K2。如图1所示，开关组件包括与电池组P1的正极连接的主正开关K1和与电池组P1的负极连接的主负开关K2。主正开关K1与主负开关K2具体可以为继电器。
逆变器P2包括并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂。第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂均具有上桥臂和下桥臂。且上桥臂设置有开关模块，下桥臂设置有开关模块。
开关模块并联有缓冲模块P27，缓冲模块P27用于吸收电能，从而防止电池加热***中出现尖峰电压导致的开关模块烧毁。缓冲模块P27可吸收电能，保证开关模块的电压变化平缓，避免出现突变，从而保护开关模块。
比如，如图1所示，第一相桥臂为U相桥臂，第二相桥臂为V相桥臂，第三相桥臂为W相桥臂。U相桥臂的上桥臂的开关模块为第一开关模块P21，U相桥臂的下桥臂的开关模块为第二开关模块P22。V相桥臂的上桥臂的开关模块为第三开关模块P23，V相桥臂的下桥臂的开关模块为第四开关模块P24。W相桥臂的上桥臂的开关模块为第五开关模块P25，W相桥臂的下桥臂的开关模块为第六开关模块P26。
在一些示例中，开关模块可包括绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)芯片、IGBT模块、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、Si-MOS管晶圆(Si为硅)、SiC-MOS管晶圆(SiC为碳化硅)、功率MOS管、SiC功率MOS管等功率开关器件中的一种或多种。在此对开关模块中各IGBT器件和MOSFET器件等的组合方式及连接方式并不限定。对上述功率开关器件的材料类型也不做限定，比如，可采用碳化硅(即SiC)或其他材料制得的功率开关器件。值得一提的是，上述功率开关器件具有二极管，具体可以为寄生二极管或特意设置的二极管。二极管的材料类型也不做限定，比如，可采用硅(即Si)、碳化硅(即SiC)或其他材料制得的二极管。
电机P3的第一相输入端、第二相输入端和第三相输入端分别与第一相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点、第二相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点和第三相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接。
比如，如图1所示，将电机P3的定子等效为三相定子电感。定子电感具有储能功能。每一相定子电感与一相桥臂连接。将三相定子电感分别作为第一定子电感L1、第二定子电感L2和第三定子电感L3。第一相输入端为第一定子电感L1对应的输入端。第二相输入端为第二定子电感L2对应的输入端。第三相输入端为第三定子电感L3对应的输入端。值得一提的是，电机P3的第一相输入端、第二相输入端和第三相输入端可作为输入端输入电流，也可作为输出端输出电流。
具体的，第一定子电感L1的一端即为第一相输入端，第一定子电感L1的另一端与第二定子电感L2的另一端和第三定子电感L3的另一端连接。第二定子电感L2的一端即为第二相输入端。第三定子电感L3的一端即为第三相输入端。
逆变器P2还包括电机控制器P20，电机控制器P20用于向目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块输出驱动信号，以控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开，产生交流电流。
需要注意的是，电机控制器P20与逆变器P2中的各个开关模块均连接。比如，电机控制器P20可与图1中的第一开关模块P21的控制端、第二开关模块P22的控制端、第三开关模块P23的控制端、第四开关模块P24的控制端、第五开关模块P25的控制端和第六开关模块P26的控制端分别相连，可将驱动信号发送给各个开关模块。该连接关系并未在图1中示出。
驱动信号具体可为脉冲信号。进一步地，驱动信号可为脉冲宽度调制(PulseWidth Modulation，PWM)信号。在一些示例中，驱动信号中的高电平可驱动开关模块导通，驱动信号中的低电平信号可驱动开关模块断开。驱动信号可控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性的导通和断开。
其中，目标上桥臂开关模块为第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂中任意一个桥臂的上桥臂的开关模块。目标下桥臂开关模块为除目标上桥臂开关模块所在的桥臂外的至少一个桥臂的下桥臂的开关模块。
需要说明的是，没有收到驱动信号驱动的开关模块(即除目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块之外的开关模块)均断开。
比如，如图1所示，若目标上桥臂开关模块为第一开关模块P21，则目标下桥臂开关模块为第四开关模块P24和/或第六开关模块P26。若目标上桥臂开关模块为第三开关模块P23，则目标下桥臂开关模块为第二开关模块P22和/或第六开关模块P26。若目标上桥臂开关模块为第五开关模块P25，则目标下桥臂开关模块为第二开关模块P22和/或第四开关模块P24。
需要说明的是，周期性的导通和断开的每一周期中的目标上桥臂开关模块、目标下桥臂开关模块可以相同，也可以不同，在此并不限定。比如，每个周期中驱动信号均驱动的均为第一开关模块P21和第四开关模块P24的导通和断开。又比如，在第一个周期中，驱动信号驱动第一开关模块P21和第四开关模块P24的导通和断开；在第二个周期中，驱动信号驱动第三开关模块P23和第二开关模块P22的导通和断开；在第三个周期中，驱动信号驱动第一开关模块P21、第四开关模块P24和第六开关模块P26的导通和断开；即不同的周期中，驱动信号驱动的目标上桥臂开关模块、目标下桥臂开关模块可以不同。
驱动信号驱动目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开，从而在电池组P1、主正开关K1、目标上桥臂开关模块、电机P3、目标下桥臂开关模块、主负开关K2所形成的回路中产生了交流电流。具体的，可产生交变正弦波电流。即电池组P1交替进行充电和放电。在电池组P1交替进行充电和放电的过程中，电池组P1均会产生热量，即电池组P1从内部发热。从而实现对电池组P1的加热。
在一些示例中，驱动信号的频率的范围为100赫兹至100000赫兹。驱动信号的频率即为开关模块的开关频率。驱动信号的占空比的范围为5％至50％。驱动信号的占空比即为开关模块的导通时长占导通时长与断开时长的和的比例。
在图1中，在电池组P1与主正开关K1之间的电阻为电池组P1的等效内阻Rx。电池组P1的内阻在温度较低时阻值增大。比如在-25℃下的动力锂电池的内阻为25℃下的动力锂电池的内阻的5至15倍。在电池组P1交替进行充电和放电的过程中，产生的热量更大，加热速度更快。电池组P1内部还可设置有保险丝，以保证电池组P1的安全使用。
在一些示例中，主正开关K1和主负开关K2可封装在高压盒中。
在本实用新型实施例中，电池加热***中的电机控制器P20向目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块输出驱动信号，以控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开。使得电池组P1、主正开关K1、目标上桥臂开关模块、电机P3、目标下桥臂开关模块、主负开关K2所形成的回路中产生了交流电流，即电池组P1交替进行充电和放电。在电池组P1交替进行充电和放电的过程中，电池组P1存在内阻，因此会产生热量，即电池组P1从内部发热，从而提高了电池组P1的加热效率。在提高了电池组P1的加热效率的基础上，缓冲模块P27可吸收电能，保护开关模块，从而避免电池加热***产生的交流电流出现突变(如出现峰值电压等)对电池加热***的损害，增强了电池加热***的安全性。
而且本实用新型实施例中的热量是由于交流电流经过电池组P1而产生的，电池组P1内部发热均匀，从而进一步地提高电池组P1加热效率。而且，由于未改变逆变器P2和电机P3的结构，因此也不会产生额外的结构改造费用。
下面以各个开关模块均包括一个功率开关器件为例进行说明。图2为本实用新型另一实施例中一种电池加热***的结构示意图。图2与图1的不同之处在于，开关模块包括功率开关器件。逆变器P2还包括支撑电容。电池加热***还包括设置于电池组P1的正极与主正开关K1之间的保险模块P4，以及设置于电池组P1的负极与主负开关K2之间的电流传感器P5。
为了便于说明，在图2中示出了开关模块中功率开关器件具有的二极管。针对上桥臂的开关模块，二极管的阳极与上桥臂和下桥臂的连接点连接，二极管的阴极位于上桥臂与电池组P1的正极之间。针对下桥臂的开关模块，二极管的阳极位于下桥臂与电池组P1的负极之间，二极管的阴极与上桥臂和下桥臂的连接点连接。比如，如图2所示，上桥臂的开关模块的二极管的阴极，与上桥臂与主正开关K1连接的一端连接。下桥臂的开关模块的二极管的阳极与下桥臂与主负开关K2连接的一端连接。
如图2所示，第一开关模块P21包括第一功率开关器件S1，第二开关模块P22包括第二功率开关器件S2，第三开关模块P23包括第三功率开关器件S3，第四开关模块P24包括第四功率开关器件S4，第五开关模块P25包括第五功率开关器件S5，第六开关模块P26包括第六功率开关器件S6。其中，第一功率开关器件S1的二极管为VD1，第二功率开关器件S2的二极管为VD2，第三功率开关器件S3的二极管为VD3，第四功率开关器件S4的二极管为VD4，第五功率开关器件S5的二极管为VD5，第六功率开关器件S6的二极管为VD6。
驱动信号驱动目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块导通，则形成电池组P1的放电回路，电流方向为电池组P1→保险模块P4→主正开关K1→目标上桥臂开关模块→与目标上桥臂开关模块对应的定子电感→与目标下桥臂开关模块对应的定子电感→目标下桥臂开关模块→主负开关K2→电流传感器P5→电池组P1。
比如，电机控制器P20向第一功率开关器件S1和第四功率开关器件S4发送的驱动信号，驱动第一功率开关器件S1和第四功率开关器件S4导通。电池组P1放电，形成电池组P1的放电回路。电流方向为电池组P1→保险模块P4→主正开关K1→第一功率开关器件S1→第一定子电感L1→第二定子电感L2→第四功率开关器件S4→主负开关K2→电流传感器P5→电池组P1。
又比如，电机控制器P20向第一功率开关器件S1、第四功率开关器件S4和第六功率开关器件S6发送的驱动信号，驱动第一功率开关器件S1、第四功率开关器件S4和第六功率开关器件S6导通。电池组P1放电，形成电池组P1的放电回路。电流方向为电池组P1→保险模块P4→主正开关K1→第一功率开关器件S1→第一定子电感L1→第二定子电感L2和第三定子电感L3→第四功率开关器件S4和第六功率开关器件S6→主负开关K2→电流传感器P5→电池组P1。即第二定子电感L2和第三定子电感L3并联后，再与第一定子电感L1串联。
驱动信号驱动目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块断开，由于定子电感具有储能功能，定子电感放电，则形成电池组P1的充电回路，电流方向为与目标上桥臂开关模块对应的定子电感→目标上桥臂开关模块的二极管→主正开关K1→保险模块P4→电池组P1→电流传感器P5→主负开关K2→目标下桥臂开关模块的二极管→与目标下桥臂开关模块对应的定子电感。
比如，电机控制器P20向第一功率开关器件S1和第四功率开关器件S4发送的驱动信号，驱动第一功率开关器件S1和第四功率开关器件S4断开。第一定子电感和第二定子电感放电，对电池组P1充电，形成电池组P1的充电回路。电流方向为第一定子电感L1→第一功率开关器件S1的二极管VD1→主正开关K1→保险模块P4→电池组P1→电流传感器P5→主负开关K2→第四功率开关器件S4的二极管VD4→第二定子电感L2。
又比如，电机控制器P20向第一功率开关器件S1、第四功率开关器件S4和第六功率开关器件S6发送的驱动信号，驱动第一功率开关器件S1、第四功率开关器件S4和第六功率开关器件S6断开。第一定子电感L1、第二定子电感L2和第三定子电感L3放电，对电池组P1充电，形成电池组P1的充电回路。电流方向为第一定子电感L1→第一功率开关器件S1的二极管VD1→主正开关K1→保险模块P4→电池组P1→电流传感器P5→主负开关K2→第四功率开关器件S4的二极管VD4和第六功率开关器件S6的二极管VD6→第二定子电感L2和第三定子电感L3。
支撑电容Ca与第一相桥臂并联，同理，支撑电容Ca与第二相桥臂和第三相桥臂均为并联关系。支撑电容Ca的一端与第一相桥臂与主正开关K1相连的一端连接，支撑电容Ca的另一端与第一相桥臂与主负开关K2相连的一端连接。
由于在电池加热***进行加热的过程中，开关模块中的功率开关器件的通断状态会不断切换，导致产生的电流不断变化。产生的变流电流持续通过电池组P1，而电池组P1存在一定的压降，会导致产生纹波电压。支撑电容Ca可用于平滑母线电压，也可降低电池组P1的纹波电压，保持电池加热***的稳定性。
在电池加热***中的线路中存在杂散电感，杂散电感在开关模块中的功率开关器件断开时，会产生很高的尖峰电压，可能会烧毁功率开关器件。支撑电容Ca将原来电池组P1到功率开关器件的杂散电感分成了两部分。在存在支撑电容Ca的条件下，功率开关器件断开时，产生尖峰电压的杂散电感仅仅是支撑电容Ca到功率开关器件的那一段线束长度所对应的杂散电感。即支撑电容Ca还用于降低线束的杂散电感。
在一些示例中，图3为本实用新型实施例中一种缓冲模块P27的结构示意图。如图3所示，缓冲模块P27包括第一电阻R1和第三电容C3。
针对上桥臂的开关模块并联的缓冲模块P27，第一电阻R1的一端位于上桥臂的开关模块与电池组P1的正极之间，第一电阻R1的另一端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端与上桥臂和下桥臂的连接点连接。比如，上桥臂的开关模块为第一开关模块P21，则第一电阻R1的一端与第一功率开关器件S1与主正开关K1连接的一端连接，第三电容C3的另一端与U相桥臂的上桥臂与下桥臂的连接点连接。
针对下桥臂的开关模块并联的缓冲模块P27，第一电阻R1的一端与上桥臂和下桥臂的连接点连接，第一电阻R1的另一端与第三电容C3的一端连接，第三电容C3的另一端位于下桥臂的开关模块与电池组P1的负极之间。比如，下桥臂的开关模块为第二开关模块P22，第一电阻R1的一端与U相桥臂的上桥臂与下桥臂的连接点连接，第三电容C3的另一端与第二功率开关器件S2与主负开关K2连接的一端连接。
进一步地，第一电阻R1的阻值范围为0.1欧姆至20欧姆。第三电容C3的电容范围为0.1微法至15微法。
在另一些示例中，图4为本实用新型实施例中另一种缓冲模块P27的结构示意图。如图4所示，缓冲模块P27包括第二电阻R2、第四电容C4和第二二极管D2。
针对上桥臂的开关模块并联的缓冲模块P27，第二电阻R2的一端位于上桥臂的开关模块与电池组P1的正极之间，第二电阻R2的另一端与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端与上桥臂和下桥臂的连接点连接，第二二极管D2的阳极与第二电阻R2的一端连接，第二二极管D2的阴极与第二电阻R2的另一端连接。比如，上桥臂的开关模块为第一开关模块P21，则第二电阻R2的一端与第一功率开关器件S1与主正开关K1连接的一端连接，第四电容C4的另一端与U相桥臂的上桥臂与下桥臂的连接点连接。
针对下桥臂的开关模块并联的缓冲模块P27，第二电阻R2的一端与上桥臂和下桥臂的连接点连接，第二电阻R2的另一端与第四电容C4的一端连接，第四电容C4的另一端位于下桥臂的开关模块与电池组P1的负极之间，第二二极管D2的阳极与第二电阻R2的一端连接，第二二极管D2的阴极与第二电阻R2的另一端连接。比如，下桥臂的开关模块为第二开关模块P22，第二电阻R2的一端与U相桥臂的上桥臂与下桥臂的连接点连接，第四电容C4的另一端与第二功率开关器件S2与主负开关K2连接的一端连接。
进一步地，第二电阻R2的阻值范围为0.1欧姆至20欧姆。第四电容C4的电容范围为0.1微法至15微法。第二二极管D2可以为肖特基二极管或SiC二极管等。
由于电池加热***中线束上的杂散电感可能会导致尖峰电压。在本实用新型实施例中，在开关模块中的功率开关器件断开时，上述实施例中的缓冲模块P27可在短时间内为电流提供通路，只有缓冲模块P27中的电容(第三电容C3或第四电容C4)完全充放电后，功率开关器件的断开才能生效。
避免电压过高，烧毁功率开关器件。在开关模块中的功率开关器件导通的情况下，上述实施例中的缓冲模块P27中的电容(第三电容C3或第四电容C4)可吸收电能，电阻(第一电阻R1或第二电阻R2)可消耗电容存储的能量，使得功率开关器件两端的电压缓慢上升，直至上升至母线电压，从而避免电压瞬时升高，烧毁功率开关器件，从而保护开关模块中的功率开关器件，增强电池加热***的安全性。
需要说明的是，功率开关器件的最小开通时间由缓冲模块P27的时间常数决定。缓冲模块P27的时间常数R为缓冲模块P27中的电阻(第一电阻R1或第二电阻R2)的阻值，C为缓冲模块P27中电容(第三电容C3或第四电容C4)的电容值。
在一些示例中，电池加热***还包括设置于电池组P1的正极与开关组件之间的保险模块P4。若开关组件包括主正开关K1，或开关组件包括主正开关K1和主负开关K2，则保险模块P4设置于电池组P1的正极与主正开关K1之间。若开关组件包括主负开关K2，则保险模块P4设置于电池组P1的正极与逆变器P2之间。
保险模块P4用于断开电池组P1与电池加热***的连接。在一些示例中，保险模块P4可以为手动维护开关(Manual Service Disconnect，MSD)。
电池加热***还包括设置于电池组P1的负极与开关组件之间的电流传感器P5。若开关组件包括主负开关K2，或开关组件包括主正开关K1和主负开关K2，则保险模块P4设置于电池组P1的负极与主负开关K2之间。若开关组件包括主正开关K1，则保险模块P4设置于电池组P1的负极与逆变器P2之间。
电流传感器P5用于采集电流。
在一些示例中，电池加热***还包括电池管理模块(图2中未示出)。电池管理模块用于向电机控制器P20发送控制信号，控制电机控制器P20输出驱动信号。在一些示例中，电池管理模块可与主正开关K1、主负开关K2封装在高压盒中。
在一些示例中，电池管理模块可采集电池组P1的温度和荷电状态，当采集得到的电池组P1的温度低于加热温度阈值且荷电状态高于加热允许荷电状态阈值时，电池管理模块向电机控制器P20发送控制信号，以控制电机控制器P20输出驱动信号。
在一些示例中，电池管理模块采集电池组P1的状态参数，当状态参数超出参数安全范围时，向电机控制器P20发送停止信号，以控制电池控制器停止输出驱动信号。电机控制器P20将输出的驱动信号的频率和占空比调整为期望频率和期望占空比，控制目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块的导通时长和断开时长。
在一些示例中，电池管理模块确定电池组P1的温度达到预期温度阈值，向电机控制器P20发送停止信号。电机控制器P20接收停止信号，停止输出驱动信号。
在一些示例中，电池管理模块基于采集的状态参数，计算得到驱动信号的期望频率和期望占空比，并将驱动信号的期望频率和期望占空比发送给电机控制器P20。
在一些示例中，电机控制器P20采集开关模块的温度，当开关模块的温度超出开关温度安全阈值时，停止输出驱动信号。
上述电流传感器P5还可将电流参数上传至电池管理模块，以供电池管理模块进行分析运算。电池管理模块在向电机控制器P20发送控制信号之前，还可唤醒电流传感器P5。
在一些示例中，电池加热***还包括整车控制器(图2中未示出)，整车控制器用于响应所示电池管理模块的通信请求，开放电池管理模块与电机控制器P20之间的通信权限。以使得电池管理模块与电机控制器P20可通过握手通信，建立电池管理模块与电机控制器P20之间的通信连接。
图5为本实用新型又一实施例中一种电池加热***的结构示意图。图5与图3的不同之处在于，图5所示的电池加热***不包括支撑电容。图5所示的电池加热***还包括Z源网络电路。
其中，Z源网络电路位于开关组件与逆变器P2之间。Z源网络电路用于若第一相桥臂、第二相桥臂、第三相桥臂中任意一个桥臂的上桥臂的开关模块和下桥臂的开关模块同时导通，阻断逆变器P2与电池组P1所在的回路。
同一桥臂的上桥臂的开关模块和下桥臂的开关模块同时导通，在电池加热***中会产生大电流，导致开关模块中的功率开关器件被烧毁。在本实用新型实施例中，Z源网络电路可在同一桥臂的上桥臂的开关模块和下桥臂的开关模块同时导通的情况下，阻断逆变器P2与电池组P1所在的回路，即使电池加热***的回路发生断路，从而避免开关模块中的功率开关器件被烧毁，增强了电池加热***的安全性。
在一些示例中，如图5所示，Z源网络电路包括第一二极管D1、第一电感La、第一电容C1、第二电感Lb和第二电容C2。
其中，第一二极管D1的阳极与电池组P1的正极连接，第一二极管D1的阴极与第一电感La的一端和第一电容C1的一端连接。第一电感La的另一端与第二电容C2的一端和逆变器P2连接。第一电容C1的另一端与第二电感Lb的另一端和逆变器P2连接。第二电感Lb的一端与电池组P1的负极连接和第二电容C2的另一端连接，第二电感Lb的另一端与逆变器P2连接。第二电容C2的一端与逆变器P2连接。
下面以图5中的U相桥臂为例进行说明，第一电感La和第二电感Lb均可以将电能转换为电磁能存储在第一电感La和第二电感Lb中。若U相桥臂中的第一功率开关器件S1和第二功率开关器件S2同时导通，第一电感La和第一电容C1并联，第一电感La经第一电容C1续流。第一电感La、第一功率开关器件S1、第二功率开关器件S2和第一电容C1形成回路。第一电感La释放能量，第一电容C1右侧两端的电压升高。第一电容C1左侧两端的电压为电池组P1的电压。第一电容C1右侧两端的电压高于第一电容C1左侧两端的电压，则第一二极管D1截止，电池组P1与逆变器P2之间的通路阻断。同理，若U相桥臂中的第一功率开关器件S1和第二功率开关器件S2同时导通，第二电感Lb和第二电容C2并联，第二电感Lb经第二电容C2续流。第二电感Lb、第一功率开关器件S1、第二功率开关器件S2和第二电容C2形成回路。第二电感Lb释放能量，第二电容C2右侧两端的电压升高。第二电容C2左侧两端的电压为电池组P1的电压。第二电容C2右侧两端的电压高于第二电容C2左侧两端的电压，则第二二极管D2截止，电池组P1与逆变器P2之间的通路阻断。从而避免了第一功率开关器件S1与第二功率开关器件S2被烧毁。
若U相桥臂中的第一功率开关器件S1和第二功率开关器件S2没有同时导通，则第一二极管D1导通。第一电容C1通过电池组P1、第一电容C1、第二电感Lb形成的回路进行充电。第二电容C2通过电池组P1、第二电容C2、第一电感La形成的回路进行充电。第一电感La和第二电感Lb向Z源网络电路之后的负载提供能量。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定结构。本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神之后，作出各种改变、修改和添加。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (14)

1.一种电池加热***，其特征在于，包括与电池组连接的开关组件、与所述开关组件连接的逆变器、与所述逆变器连接的电机；
所述逆变器包括并联的第一相桥臂、第二相桥臂和第三相桥臂，所述第一相桥臂、所述第二相桥臂和所述第三相桥臂均具有上桥臂和下桥臂，且所述上桥臂设置有开关模块，所述下桥臂设置有开关模块，所述开关模块并联有缓冲模块，所述缓冲模块用于保护所述开关模块；
所述电机的第一相输入端、第二相输入端和第三相输入端分别与所述第一相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点、所述第二相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点和所述第三相桥臂中上桥臂和下桥臂的连接点连接；
所述逆变器还包括电机控制器，所述电机控制器用于向目标上桥臂开关模块和目标下桥臂开关模块输出驱动信号，以控制所述目标上桥臂开关模块和所述目标下桥臂开关模块周期性地导通和断开，产生交流电流，所述目标上桥臂开关模块为所述第一相桥臂、所述第二相桥臂、所述第三相桥臂中任意一个桥臂的上桥臂的开关模块，所述目标下桥臂开关模块为除所述目标上桥臂开关模块所在的桥臂外的至少一个桥臂的下桥臂的开关模块。
2.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述逆变器还包括：
支撑电容，所述支撑电容与所述第一相桥臂并联。
3.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，还包括：
Z源网络电路，所述Z源网络电路位于所述开关组件与所述逆变器之间，所述Z源网络电路用于若所述第一相桥臂、所述第二相桥臂、所述第三相桥臂中任意一个桥臂的上桥臂的开关模块和下桥臂的开关模块同时导通，阻断所述逆变器与所述电池组所在的回路。
4.根据权利要求3所述的电池加热***，其特征在于，所述Z源网络电路包括第一二极管、第一电感、第一电容、第二电感和第二电容；
所述第一二极管的阳极与所述电池组的正极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电感的一端和所述第一电容的一端连接；
所述第一电感的另一端与所述第二电容的一端和所述逆变器连接；
所述第一电容的另一端与所述第二电感的另一端和所述逆变器连接；
所述第二电感的一端与所述电池组的负极连接和第二电容的另一端连接，所述第二电感的另一端与所述逆变器连接；
所述第二电容的一端与所述逆变器连接。
5.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述开关模块具有二极管；
针对所述上桥臂的开关模块，所述二极管的阳极与所述上桥臂和所述下桥臂的连接点连接，所述二极管的阴极位于所述上桥臂与所述电池组的正极之间；
针对所述下桥臂的开关模块，所述二极管的阳极位于所述下桥臂与所述电池组的负极之间，所述二极管的阴极与所述上桥臂和所述下桥臂的连接点连接。
6.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述缓冲模块包括第一电阻和第三电容；
针对所述上桥臂的开关模块并联的所述缓冲模块，所述第一电阻的一端位于所述上桥臂的开关模块与所述电池组的正极之间，所述第一电阻的另一端与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述上桥臂和所述下桥臂的连接点连接；
针对所述下桥臂的开关模块并联的所述缓冲模块，所述第一电阻的一端与所述上桥臂和所述下桥臂的连接点连接，所述第一电阻的另一端与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端位于所述下桥臂的开关模块与所述电池组的负极之间。
7.根据权利要求6所述的电池加热***，其特征在于，所述第一电阻的阻值范围为0.1欧姆至20欧姆，所述第三电容的电容范围为0.1微法至15微法。
8.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述缓冲模块包括第二电阻、第四电容和第二二极管；
针对所述上桥臂的开关模块并联的所述缓冲模块，所述第二电阻的一端位于所述上桥臂的开关模块与所述电池组的正极之间，所述第二电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端与所述上桥臂和所述下桥臂的连接点连接，所述第二二极管的阳极与第二电阻的一端连接，所述第二二极管的阴极与第二电阻的另一端连接；
针对所述下桥臂的开关模块并联的所述缓冲模块，所述第二电阻的一端与所述上桥臂和所述下桥臂的连接点连接，所述第二电阻的另一端与所述第四电容的一端连接，所述第四电容的另一端位于所述下桥臂的开关模块与所述电池组的负极之间，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的一端连接，所述第二二极管的阴极与第二电阻的另一端连接。
9.根据权利要求8所述的电池加热***，其特征在于，所述第二电阻的阻值范围为0.1欧姆至20欧姆，所述第四电容的电容范围为0.1微法至15微法。
10.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述开关组件包括与所述电池组的正极连接的主正开关和/或与所述电池组的负极连接的主负开关。
11.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，还包括设置于所述电池组的正极与所述开关组件之间的保险模块，所述保险模块用于断开所述电池组与所述电池加热***的连接。
12.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，还包括设置于所述电池组的负极与所述开关组件之间的电流传感器，所述电流传感器用于采集电流。
13.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，还包括电池管理模块，所述电池管理模块用于向所述电机控制器发送控制信号，控制所述电机控制器输出驱动信号。
14.根据权利要求13所述的电池加热***，其特征在于，还包括整车控制器，所述整车控制器用于响应所示电池管理模块的通信请求，开放所述电池管理模块与所述电机控制器之间的通信权限。
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