CN216942775U - 电池加热装置及车载控制*** - Google Patents

Abstract

本文公开电池加热装置及车载控制***，其中电池加热装置，包括控制模块和充放电模块；充放电模块与电池连接，包括储能模块、升压模块、第一受控开关和第二受控开关；储能模块两端分别连接电池正极以及第一开关和第二开关的连接点；升压模块输入正负端分别连接电池正负极，输出端正负端分别连接第一开关的第一端和第二开关的第二端，配置为将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出；控制模块配置为控制第一开关和第二开关交替闭合以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一开关断开且第二开关闭合时使电池为储能模块充电，在第一开关闭合且第二开关断开时使储能模块为电池充电。本文提供的电池加热装置能通过为电池充放电实现电池的自加热。

Description

电池加热装置及车载控制***

技术领域

本公开涉及但不限于电动汽车、混动汽车技术领域，尤指一种电池加热装置及车载控制***。

背景技术

做为新能源汽车三大核心部件之一，动力电池的性能直接关系着整车的性能。与其它类型电池相比，锂电池由于良好的电性能已成为目前新能源汽车、混合动力汽车的首选电池。

锂电池性能受环境温度影响比较大，在低温条件下，锂电池的充放电性能有很大的降低，因此在冬天低温环境下，新能源汽车、混合动力汽车会出现动力性下降、续驶里程降低的问题。

为了解决这一问题，在低温环境下一般设计有电池加热***。目前对电池加热的主流方案是采用液体加热，即通过将水加热，然后用加热后的热水通过热交换组件从电池外部将电池加热到10～20℃。对于纯电动汽车来说液体加热常采用PTC加热，对于混合动力汽车来说常采用PTC或发动机产生的热水来进行加热。

但是，采用这种液体外部加热方案存在能耗高、加热效率低、加热一致性差等问题，另外还存在加热***结构复杂、体积庞大、布置困难、成本高等问题。

发明内容

第一方面，本公开提供了一种电池加热装置，包括：控制模块和充放电模块；所述充放电模块与电池连接，包括储能模块、升压模块、第一受控开关和第二受控开关；

所述储能模块包括第一端和第二端，所述储能模块的第一端连接电池的正极，所述储能模块的第二端连接第一受控开关的第二端和第二受控开关的第一端；

所述升压模块包括输入端和输出端，所述输入端的正端连接电池的正极，所述输入端的负端连接电池的负极，所述输出端的正端连接第一受控开关的第一端，所述输出端的负端连接第二受控开关的第二端，所述输入端的负端与所述输出端的负端连接；所述升压模块配置为将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出；

所述控制模块，与第一受控开关和第二受控开关连接，配置为控制第一受控开关和第二受控开关交替闭合以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电，在第一受控开关闭合且第二受控开关断开时使所述储能模块为所述电池充电。

第二方面，本公开提供了一种车载控制***，包括：电池加热装置。

本公开实施例提供的电池加热装置，包括控制模块和充放电模块，所述充放电模块与电池连接，包括储能模块、升压模块、第一受控开关和第二受控开关，所述升压模块将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出，所述控制模块控制第一受控开关和第二受控开关交替闭合以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电，在第一受控开关闭合且第二受控开关断开时，由于升压模块的输出端的正端和储能模块的第二端之间导通，因此储能模块的第二端的电位高于电池正极的电位，使所述储能模块能够为所述电池充电。通过第一受控开关和第二受控开关的交替闭合使得电池和储能模块之间进行循环往复的相互充放电，产生的交流电流使电池内阻产生热量，从而达到电池自加热的效果。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。

图1为本公开实施例提供的一种电池加热装置的示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种电池加热装置的示意图；

图3为本公开实施例提供的一种升压电路的示意图；

图4为本公开实施例提供的一种车载控制***的示意图；

图5为本公开实施例提供的另一种车载控制***的示意图；

图6为本公开实施例提供的另一种车载控制***的示意图；

图7为本公开实施例提供的一种车载***的示意图；

图8为本公开实施例提供的另一种车载***的示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。注意，实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的一个方式并不一定限定于该尺寸，附图中各部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本公开的一个方式不局限于附图所示的形状或数值等。

本说明书中的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量方面上进行限定的。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本说明书中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有各种功能的元件等。

本公开实施例提供一种电池加热装置，包括：控制模块100和充放电模块200；所述充放电模块与电池连接，包括储能模块1、升压模块2、第一受控开关3和第二受控开关4；

所述储能模块包括第一端和第二端，所述储能模块的第一端连接电池的正极，所述储能模块的第二端连接第一受控开关的第二端和第二受控开关的第一端；

所述升压模块包括输入端和输出端，所述输入端的正端连接电池的正极，所述输入端的负端连接电池的负极，所述输出端的正端连接第一受控开关的第一端，所述输出端的负端连接第二受控开关的第二端，所述输入端的负端与所述输出端的负端连接；所述升压模块配置为将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出；

所述控制模块，与第一受控开关和第二受控开关连接，配置为控制第一受控开关和第二受控开关交替闭合以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电，在第一受控开关闭合且第二受控开关断开时使所述储能模块为所述电池充电。

上述实施例提供的电池加热装置，包括控制模块和充放电模块，所述充放电模块与电池连接，包括储能模块、升压模块、第一受控开关和第二受控开关，所述升压模块将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出，所述控制模块控制第一受控开关和第二受控开关交替闭合以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电，在第一受控开关闭合且第二受控开关断开时，由于升压模块的输出端的正端和储能模块的第二端之间导通，因此储能模块的第二端的电位高于电池正极的电位，使所述储能模块能够为所述电池充电。通过第一受控开关和第二受控开关的交替闭合使得电池和储能模块之间进行循环往复的相互充放电，产生的交流电流使电池内阻产生热量，从而达到电池自加热的效果。

在一些示例性的实施方式中，所述电池包括但不限于锂电池、镍氢电池等动力电池。

在一些示例性的实施方式中，所述第一受控开关和第二受控开关包括：功率开关管。比如，所述第一受控开关和第二受控开关可以是IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。所述第一受控开关和第二受控开关也可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，或者其他的功率开关器件。

在一些示例性的实施方式中，所述储能模块包括：电容；或者串联的电容和电感。

在一些示例性的实施方式中，如图2所示，所述充放电模块还包括开关模块9；

所述控制模块，还配置为控制所述开关模块导通或断开所述电池与所述储能模块之间的连接。

在一些示例性的实施方式中，所述控制模块，还配置为通过温度传感器获取电池的温度值，在电池的温度值低于第一温度阈值时，导通所述电池与所述储能模块之间的连接；在电池的温度值高于第二温度阈值时，断开所述电池与所述储能模块之间的连接；其中，所述第一温度阈值低于所述第二温度阈值。

在一些示例性的实施方式中，如图3所示，所述升压模块包括：第一电感L1、第一二极管D1、第一开关管M1和第一电容C1；

所述第一电感的第一端作为所述升压模块的输入端的正端，所述第一电感的第二端连接第一二极管的阳极和第一开关管的第一端；第一二极管的负极作为所述升压模块的输出端的正端；第一开关管的第二端作为所述升压模块的输入端的负端和输出端的负端；第一电容的第一端连接第一二极管的负极，第一电容的第二端连接第一开关管的第二端。

在一些示例性的实施方式中，所述第一开关管的第三端连接所述控制模块；

所述控制模块，还配置为向所述第一开关管发送PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号。控制模块通过调整PWM信号的占空比能够改变升压模块的输出电压。

如图4所示，本公开实施例提供一种车载控制***，包括：电池加热装置。

上述实施例提供的车载控制***包括电池加热装置，能够达到电池自加热的效果，从而改善电池在低温环境下的性能。

在一些示例性的实施方式中，所述电池加热装置的第一受控开关和第二受控开关单独设置，或者复用车辆上已有车载电路中的功率开关。所述第一受控开关和第二受控开关单独设置可以使得电池加热功能独立运行。

在一些示例性的实施方式中，所述电池加热装置的第一受控开关和第二受控开关复用车辆上已有车载电路中的功率开关时，电池加热功能和已有车载电路的原功能分时运行。

在一些示例性的实施方式中，车辆上已有车载电路中的功率开关包括以下任意一种：电机驱动电路中任意一组桥臂上的两个功率开关，车载DC/DC电路中的任意一组桥臂上的两个功率开关、车载充电机(On-board Charger，简称OBC)电路中的任意一组桥臂上的两个功率开关，车载空调控制器电路中的任意一组桥臂上的两个功率开关。

在一些示例性的实施方式中，如图5所示，所述车载控制***还包括三相电机驱动电路300；

所述电池加热装置包括：储能模块1、升压模块2、两个受控开关和控制模块；

所述三相电机驱动电路包括三组桥臂和三相电机绕组；所述三组桥臂包括：第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述三相电机绕组包括：第一电机绕组E1、第二电机绕组E2和第三电机绕组E3；所述第一桥臂包括第一受控开关31和第二受控开关32，所述第一受控开关的第一端作为第一桥臂的第一端，所述第二受控开关的第二端作为第一桥臂的第二端；所述第二桥臂包括第三受控开关33和第四受控开关34，所述第三受控开关的第一端作为第二桥臂的第一端，所述第四受控开关的第二端作为第二桥臂的第二端；所述第三桥臂包括第五受控开关35和第六受控开关36，所述第五受控开关的第一端作为第三桥臂的第一端，所述第六受控开关的第二端作为第三桥臂的第二端；所述第一桥臂的中间端是第一受控开关的第二端和第二受控开关的第一端的连接端，所述第二桥臂的中间端是第三受控开关的第二端和第四受控开关的第一端的连接端，所述第三桥臂的中间端是第五受控开关的第二端和第六受控开关的第一端的连接端；所述第一桥臂的中间端连接第一电机绕组的第一端，所述第二桥臂的中间端连接第二电机绕组的第一端，所述第三桥臂的中间端连接第三电机绕组的第一端；所述第一电机绕组的第二端、所述第二电机绕组的第二端和所述第三电机绕组的第二端连接在一起；

所述电池加热装置的两个受控开关复用三相电机驱动电路中三组桥臂中任意一组桥臂上的两个受控开关；

所述储能模块包括第一端和第二端，所述储能模块的第一端连接电池的正极，所述储能模块的第二端连接第一桥臂的中间端；

所述升压模块包括输入端和输出端，所述输入端的正端连接电池的正极，所述输入端的负端连接电池的负极，所述输出端的正端连接第一桥臂的第一端、第二桥臂的第一端和第三桥臂的第一端，所述输出端的负端连接第一桥臂的第二端、第二桥臂的第二端和第三桥臂的第二端，所述输入端的负端与所述输出端的负端连接；所述升压模块配置为将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出；

所述控制模块(图5中未画出)，与第一受控开关的控制端、第二受控开关的控制端、第三受控开关的控制端、第四受控开关的控制端、第五受控开关的控制端和第六受控开关的控制端连接；所述控制模块配置为控制三组桥臂中的任意一组桥臂的两个受控开关交替闭合以及其他两组桥臂中的所有受控开关均断开以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合，或者第三受控开关断开且第四受控开关闭合，或者第五受控开关断开且第六受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电；在第一受控开关闭合且第二受控开关断开，或者第三受控开关闭合且第四受控开关断开，或者第五受控开关闭合且第六受控开关断开时使所述储能模块为所述电池充电。

上述实施例提供的车载控制***，通过利用驱动电机的三组受控开关中的任意一组来控制电池充放电，能够省去专门为加热电池而增加的两个受控开关，不但节省了电路的体积，而且降低了成本。

在上述实施方式中，当第一受控开关和第二受控开关用于控制电池充放电时，第三受控开关、第四受控开关、第五受控开关和第六受控开关均断开，在第一受控开关断开且第二受控开关闭合时，电池通过闭合的第二受控开关向储能模块放电，在第一受控开关闭合且第二受控开关断开时，由于升压模块的输出端的正端和储能模块的第二端之间导通，因此储能模块的第二端的电位高于电池正极的电位，储能模块通过闭合的第一受控开关向电池放电。

在上述实施方式中，当第三受控开关和第四受控开关用于控制电池充放电时，第一受控开关、第二受控开关、第五受控开关和第六受控开关均断开，在第三受控开关断开且第四受控开关闭合时，电池通过第一电机绕组、第二电机绕组和闭合的第四受控开关向储能模块放电，在第三受控开关闭合且第四受控开关断开时，由于升压模块的输出端的正端和储能模块的第二端之间导通，因此储能模块的第二端的电位高于电池正极的电位，储能模块通过闭合的第三受控开关、第二电机绕组和第一电机绕组向电池放电。

在上述实施方式中，当第五受控开关和第六受控开关用于控制电池充放电时，第一受控开关、第二受控开关、第三受控开关和第四受控开关均断开，在第五受控开关断开且第六受控开关闭合时，电池通过第一电机绕组、第三电机绕组和闭合的第六受控开关向储能模块放电，在第五受控开关闭合且第六受控开关断开时，由于升压模块的输出端的正端和储能模块的第二端之间导通，因此储能模块的第二端的电位高于电池正极的电位，储能模块通过闭合的第五受控开关、第三电机绕组和第一电机绕组向电池放电。

在一些示例性的实施方式中，所述第一电机绕组是三相电机绕组中的任意一相电机绕组。

在一些示例性的实施方式中，如图6所示，所述电池加热装置还包括开关模块9；所述开关模块的第一端连接电池的正极，所述开关模块的第二端连接储能模块的第一端；

所述控制模块，还配置为控制所述开关模块导通或断开所述电池与所述储能模块之间的连接。

在一些示例性的实施方式中，当所述开关模块导通时，所述车载控制***工作在电池加热模式；当所述开关模块断开时，所述车载控制***工作在电机驱动模式。

在一些示例性的实施方式中，所述开关模块断开电池与储能模块之间的连接时，所述三组桥臂用于三相电机的驱动；所述开关模块导通电池与储能模块之间的连接时，所述三组桥臂用于电池的充放电。

图7示出了一种车载***。如图7所示，车载***包括电池包、电机控制器和三相电机绕组。电池包包括电池和电池管理模块，电机控制器包括电机驱动电路和电机控制模块。电池管理模块和电机控制模块挂载在整车CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线上，可以通过CAN总线与车辆中的其他模块进行通信。电池包和电机控制器之间设置开关K1和K2，K1与电池正极连接，K2与电池负极连接。电机控制器中包括三组桥臂(受控开关组)，分别与三相电机绕组的三组电机绕组连接，第1组桥臂包括功率开关Q1和Q2，第2组桥臂包括功率开关Q3和Q4，第3组桥臂包括功率开关Q5和Q6。第1组桥臂的中间端U连接第一电机绕组E1，第2组桥臂的中间端V连接第二电机绕组E2，第3组桥臂的中间端W连接第三电机绕组E3。功率开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6包括三端，第一端和第二端中的任意一端作为源极，另一端作为漏极，第三端是基极，基极作为控制端，用于接收控制信号以控制功率开关处于导通或截止状态。所述第一电机绕组的第二端、所述第二电机绕组的第二端和所述第三电机绕组的第二端连接在一起。

为了在车载***中增加电池加热装置，可以在现有车辆的电机控制器内部增加Boost升压电路，以及增加充放电电容C(或电容C+电感L(L未画出))和开关K3，充放电电容C也作为储能电容C。

在图7中，B为电池组，R为电池组的内阻，K1、K2为高压正负极开关，K1和K2可以采用继电器，用来接通或断开电池高压与外界负载。电池管理模块可以监测电池温度、电压、电流等电池信息，并控制K1、K2高压继电器通断，如果K3集成在电池包内，K3也可由电池管理模块控制。电池管理模块可以与外部进行信息传递。根据安装位置，K1、K2、K3等高压继电器也可以由外部其它控制器控制，例如电机控制器、整车控制器等。在图7中，K3由电机控制器控制。K3闭合时，车载***运行于电池加热模式，车辆处于停驶状态，Boost升压电路的作用是作为电池的充电电源。K3断开时，车载***运行于电机驱动模式，车辆可以处于行驶状态，Boost升压电路可提高电机驱动的输入电压，相同输出功率下，采用Boost升压电路后可降低电机及线路损耗。在电机驱动模式下，三组桥臂起到把直流高压转变为电机所需交流电压的作用，在电池加热模式下，只使用三组桥臂中的一组桥臂作为开关，控制电池充放电切换。

如图7所示，Boost升压电路包括电感L1、功率开关Q7和Q8、电容C2和滤波电容C1。电感L1的第一端连接开关K1的第二端，电感L1的第二端连接功率开关Q7的第二端和功率开关Q8的第一端，滤波电容C1的两端分别连接开关K1的第二端和开关K2的第二端。功率开关Q7和Q8串联在电容C2的第一端和第二端之间。滤波电容C1的两端分别作为Boost升压电路的输入端的正端和负端，电容C2的两端分别作为Boost升压电路的输出端的正端和负端，电容C2的第一端作为Boost升压电路的输出端的正端，电容C2的第二端作为Boost升压电路的输出端的负端，电容C2的第二端通过开关K2连接电池的负极。开关K3串联在开关K1的第二端和储能电容C的第一端之间，储能电容C的第二端连接第一组桥臂中间端U。在实现升压功能时，功率开关Q7处于截止不工作状态，其内部并接的二极管起作用。功率开关Q8受控制信号工作于开关状态，调整Q8的控制信号可以调整输出电压。

电机控制模块起控制、监测、通信功能。在电池加热模式下，控制相应桥臂上的功率开关器件的通断，监测电路中的电压、电流、温度等各项参数，接收、发送相关信息及指令。

图7中，储能电容C连接在第一组桥臂中间端U处。在其他的实施方式中，储能电容C也可以连接在其它两组桥臂的中间端(V或W处)。

在一种实施方式中，当电容C第二端连接在第1组桥臂中间端U处时，电机控制模块控制第1组桥臂的Q1、Q2交替导通，控制第2组桥臂、第3组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、功率开关Q2流入电池负极；电池充电时，充电电流通过功率开关Q1、电容C流入电池正极。在另一种实施方式中，当电容C第二端连接在第1组桥臂中间端U处时，电机控制模块控制第2组桥臂的Q3、Q4交替导通，控制第1组桥臂、第3组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、第一电机绕组E1、第二电机绕组E2、Q4流入电池负极；电池充电时，充电电流通过Q3、第二电机绕组E2、第一电机绕组E1、电容C流入电池正极。在另一种实施方式中，当电容C第二端连接在第1组桥臂中间端U处时，电机控制模块控制第3组桥臂的Q5、Q6交替导通，控制第1组桥臂、第2组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、第一电机绕组E1、第三电机绕组E3、Q6流入电池负极；电池充电时，充电电流通过Q5、第三电机绕组E3、第一电机绕组E1、电容C流入电池正极。

在一种实施方式中，当电容C第二端连接在第2组桥臂中间端V处时，电机控制模块控制第2组桥臂的Q3、Q4交替导通，控制第1组桥臂、第3组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、功率开关Q4流入电池负极；电池充电时，充电电流通过功率开关Q3、电容C流入电池正极。在另一种实施方式中，当电容C第二端连接在第2组桥臂中间端V处时，电机控制模块控制第3组桥臂的Q5、Q6交替导通，控制第1组桥臂、第2组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、第二电机绕组E2、第三电机绕组E3、Q6流入电池负极；电池充电时，充电电流通过Q5、第三电机绕组E3、第二电机绕组E2、电容C流入电池正极。在另一种实施方式中，当电容C第二端连接在第2组桥臂中间端V处时，电机控制模块控制第1组桥臂的Q1、Q2交替导通，控制第2组桥臂、第3组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、第二电机绕组E2、第一电机绕组E1、Q2流入电池负极；电池充电时，充电电流通过Q1、第一电机绕组E1、第二电机绕组E2、电容C流入电池正极。

在一种实施方式中，当电容C第二端连接在第3组桥臂中间端W处时，电机控制模块控制第3组桥臂的Q5、Q6交替导通，控制第1组桥臂、第2组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、功率开关Q6流入电池负极；电池充电时，充电电流通过功率开关Q5、电容C流入电池正极。在另一种实施方式中，当电容C第二端连接在第3组桥臂中间端W处时，电机控制模块控制第1组桥臂的Q1、Q2交替导通，控制第2组桥臂、第3组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、第三电机绕组E3、第一电机绕组E1、Q2流入电池负极；电池充电时，充电电流通过Q1、第一电机绕组E1、第三电机绕组E3、电容C流入电池正极。在另一种实施方式中，当电容C第二端连接在第3组桥臂中间端W处时，电机控制模块控制第2组桥臂的Q3、Q4交替导通，控制第1组桥臂、第3组桥臂上的功率开关器件全处于截止不工作状态。电池放电时，放电电流通过电容C、第三电机绕组E3、第二电机绕组E2、Q4流入电池负极；电池充电时，充电电流通过Q3、第二电机绕组E2、第三电机绕组E3、电容C流入电池正极。

低温环境下，当电池管理模块检测到电池温度较低，电池需要加热，则向电机控制模块发出电池加热请求信号，此时车辆进入电池加热模式，高压继电器K1、K2、K3依次吸合，车辆处于停驶状态。电机控制模块接收到电池加热请求，电机控制器进入电池加热控制模式，Boost升压电路开始工作，电机控制模块实时监控Boost输出电压，通过控制功率开关管Q8的导通与截止控制输出电压，使输出电压保持在一个安全合理范围。电机控制模块控制电机控制器内的功率开关器件交替导通、截止，电容C中就有交变的充放电电流流过，该充放电电流流经电池内部，通过电池内阻发热实现电池自加热功能。

在电池加热过程中，电池管理模块实时监测电池的温度、电压、电流、SOC(Stateof Charge，电池剩余电量)及充放电电流等信息，根据电池的特性及电池温升的目标来决定加热的停上、启动。电池管理模块、电机控制模块、整车控制模块之间通过CAN总线进行实时通信，根据电池的温度、电压、电流、SOC及Boost升压电路输出的充电电压，进行实时动态调控，以保证***的正常运行。电池管理模块和电机控制模块对于出现的异常状态进行实时预警及处理，并与整车控制模块进行信息交互。当电池加热温度达到预期目标，则退出加热模式，此时K3断开，整车可以进入行驶模式。

Boost升压电路、电容C、开关K3可以集成在电机控制器内，也可以集成在电池包内，或分别集成在电池、电机控制器内，还可以集成在电池包与电机控制器外部。

图8示出了另一种车载***。图8所示的车载***与图7所示的车载***的区别在于，用于电机驱动的三组桥臂(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6)并不用于电池加热控制，专门为电池加热控制增加两个功率开关Q9和Q10。也即，用于电机驱动的功率开关和用于电池加热的功率开关是分别独立设置的。图8所示的车载***的BOOST升压电路与图7所示的车载***的BOOST升压电路相同。

开关K3闭合时，车载***可以同时工作在电池加热模式和电机驱动模式下。开关K3断开时，车载***退出电池加热模式。图8所示的车载***，电池加热可以在车辆行驶状态下进行，也可以在车辆停驶状态下进行。

电机控制模块控制功率开关Q9、Q10交替导通。电池放电时，放电电流通过电容C、功率开关Q10流入电池负极；电池充电时，充电电流通过功率开关Q9、电容C流入电池正极。

虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种电池加热装置，其特征在于，包括：控制模块和充放电模块；所述充放电模块与电池连接，包括储能模块、升压模块、第一受控开关和第二受控开关；

所述储能模块包括第一端和第二端，所述储能模块的第一端连接电池的正极，所述储能模块的第二端连接第一受控开关的第二端和第二受控开关的第一端；

所述升压模块包括输入端和输出端，所述输入端的正端连接电池的正极，所述输入端的负端连接电池的负极，所述输出端的正端连接第一受控开关的第一端，所述输出端的负端连接第二受控开关的第二端，所述输入端的负端与所述输出端的负端连接；所述升压模块配置为将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出；

所述控制模块，与第一受控开关和第二受控开关连接，配置为控制第一受控开关和第二受控开关交替闭合以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电，在第一受控开关闭合且第二受控开关断开时使所述储能模块为所述电池充电。

2.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于：

所述充放电模块还包括开关模块；所述开关模块的第一端连接电池的正极，所述开关模块的第二端连接储能模块的第一端；

所述控制模块，还配置为控制所述开关模块导通或断开所述电池与所述储能模块之间的连接。

3.如权利要求2所述的电池加热装置，其特征在于：

所述控制模块，还配置为通过温度传感器获取电池的温度值，在电池的温度值低于第一温度阈值时，导通所述电池与所述储能模块之间的连接；在电池的温度值高于第二温度阈值时，断开所述电池与所述储能模块之间的连接；其中，所述第一温度阈值低于所述第二温度阈值。

4.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于：

所述储能模块包括：电容或者串联的电容和电感。

5.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于：

所述升压模块包括：第一电感、第一二极管、第一开关管和第一电容；

所述第一电感的第一端作为所述升压模块的输入端的正端，所述第一电感的第二端连接第一二极管的阳极和第一开关管的第一端；第一二极管的负极作为所述升压模块的输出端的正端；第一开关管的第二端作为所述升压模块的输入端的负端和输出端的负端；第一电容的第一端连接第一二极管的负极，第一电容的第二端连接第一开关管的第二端。

6.如权利要求5所述的电池加热装置，其特征在于：

所述第一开关管的第三端连接所述控制模块；

所述控制模块，还配置为向所述第一开关管发送脉冲宽度调制PWM信号。

7.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于：

所述电池包括：锂电池或镍氢电池。

8.一种车载控制***，其特征在于，包括：权利要求1-7中任一项所述的电池加热装置。

9.如权利要求8所述的车载控制***，其特征在于：

所述电池加热装置的第一受控开关和第二受控开关单独设置，或者复用车辆上已有车载电路中的功率开关。

10.如权利要求9所述的车载控制***，其特征在于：

所述车辆上已有车载电路中的功率开关包括以下任意一种：电机驱动电路中任意一组桥臂上的两个功率开关，车载DC/DC电路中的任意一组桥臂上的两个功率开关、车载充电机OBC电路中的任意一组桥臂上的两个功率开关，车载空调控制器电路中的任意一组桥臂上的两个功率开关。

11.如权利要求9或10所述的车载控制***，其特征在于：

所述电池加热装置的第一受控开关和第二受控开关复用车辆上已有车载电路中的功率开关时，电池加热功能和已有车载电路的原功能分时运行。

12.如权利要求9所述的车载控制***，其特征在于：

所述车载控制***还包括三相电机驱动电路；

所述电池加热装置包括：储能模块、升压模块、两个受控开关和控制模块；

所述三相电机驱动电路包括三组桥臂和三相电机绕组；所述三组桥臂包括：第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述三相电机绕组包括：第一电机绕组、第二电机绕组和第三电机绕组；所述第一桥臂包括第一受控开关和第二受控开关，所述第一受控开关的第一端作为第一桥臂的第一端，所述第二受控开关的第二端作为第一桥臂的第二端；所述第二桥臂包括第三受控开关和第四受控开关，所述第三受控开关的第一端作为第二桥臂的第一端，所述第四受控开关的第二端作为第二桥臂的第二端；所述第三桥臂包括第五受控开关和第六受控开关，所述第五受控开关的第一端作为第三桥臂的第一端，所述第六受控开关的第二端作为第三桥臂的第二端；所述第一桥臂的中间端是第一受控开关的第二端和第二受控开关的第一端的连接端，所述第二桥臂的中间端是第三受控开关的第二端和第四受控开关的第一端的连接端，所述第三桥臂的中间端是第五受控开关的第二端和第六受控开关的第一端的连接端；所述第一桥臂的中间端连接第一电机绕组的第一端，所述第二桥臂的中间端连接第二电机绕组的第一端，所述第三桥臂的中间端连接第三电机绕组的第一端；所述第一电机绕组的第二端、所述第二电机绕组的第二端和所述第三电机绕组的第二端连接在一起；

所述电池加热装置的两个受控开关复用三相电机驱动电路中三组桥臂中任意一组桥臂上的两个受控开关；

所述储能模块包括第一端和第二端，所述储能模块的第一端连接电池的正极，所述储能模块的第二端连接第一桥臂的中间端；

所述升压模块包括输入端和输出端，所述输入端的正端连接电池的正极，所述输入端的负端连接电池的负极，所述输出端的正端连接第一桥臂的第一端、第二桥臂的第一端和第三桥臂的第一端，所述输出端的负端连接第一桥臂的第二端、第二桥臂的第二端和第三桥臂的第二端，所述输入端的负端与所述输出端的负端连接；所述升压模块配置为将电池输出的第一电压升高至第二电压并进行输出；

所述控制模块，与第一受控开关的控制端、第二受控开关的控制端、第三受控开关的控制端、第四受控开关的控制端、第五受控开关的控制端和第六受控开关的控制端连接；所述控制模块配置为控制三组桥臂中的任意一组桥臂的两个受控开关交替闭合以及其他两组桥臂中的所有受控开关均断开以使交流电流流经所述电池并通过所述电池的内阻发热；在第一受控开关断开且第二受控开关闭合，或者第三受控开关断开且第四受控开关闭合，或者第五受控开关断开且第六受控开关闭合时使所述电池为所述储能模块充电；在第一受控开关闭合且第二受控开关断开，或者第三受控开关闭合且第四受控开关断开，或者第五受控开关闭合且第六受控开关断开时使所述储能模块为所述电池充电。

13.如权利要求12所述的车载控制***，其特征在于：

所述第一电机绕组是三相电机绕组中的任意一相电机绕组。

14.如权利要求12所述的车载控制***，其特征在于：

所述电池加热装置还包括开关模块；所述开关模块的第一端连接电池的正极，所述开关模块的第二端连接储能模块的第一端；

所述控制模块，还配置为控制所述开关模块导通或断开所述电池与所述储能模块之间的连接；

所述开关模块断开电池与储能模块之间的连接时，所述三组桥臂用于三相电机的驱动；所述开关模块导通电池与储能模块之间的连接时，所述三组桥臂用于电池的充放电。

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