车辆电池加热装置和方法、车辆与流程

1.本公开涉及车辆自动控制领域，具体地，涉及一种车辆电池加热装置和方法、车辆。


背景技术：

2.随着新能源的广泛使用，电池可作为动力源应用在车辆领域中。电池作为动力源使用的环境不同，电池的性能也会受到影响。在低温环境下，电池的性能较常温会产生较大程度的降低。例如，在零度以下电池的放电容量会随温度的降低而降低。在-30℃的条件下，电池的放电容量基本为零，导致电池无法使用。为了能够在低温环境下使用电池，需要在使用电池之前对电池进行加热。
3.在相关技术中，可以通过控制电机逆变器的导通及关断来实现电池与储能元件之间进行充电和放电，最终达到加热电池的目的。但是，由于使用电机逆变器和电机进行电池自加热时，电机的绕组中的电流会形成电流矢量并产生磁场，可能会使得电机转子输出脉动扭矩，且若电机逆变器和电机在用于车辆驱动时，就不能用于电池加热。因此，利用电机逆变器和电机组成的自加热电路仅可以实现车辆在驻车状态下的电池自加热功能，无法满足在行车状态下的电池自加热需求。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种能够在车辆行驶的同时加热电池、且可靠性较高的车辆电池加热装置和方法、车辆。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种车辆电池加热装置，所述装置包括：
6.电机逆变器，所述电机逆变器的第一端连接电池的第一极性端，所述电机逆变器的第二端连接所述电池的第二极性端；
7.母线滤波电容，所述母线滤波电容的第一端与所述电机逆变器的第一端连接，所述母线滤波电容的第二端与所述电机逆变器的第二端连接；
8.电机，所述电机与所述电机逆变器连接；
9.桥臂变换器，所述桥臂变换器的第一端分别与所述母线滤波电容的第一端和所述电机逆变器的第一端连接，所述桥臂变换器的第二端分别与所述母线滤波电容的第二端和所述电机逆变器的第二端连接；
10.绕组，所述绕组的第一端与所述桥臂变换器连接；
11.储能元件，所述储能元件的第一端与所述绕组的第二端连接，所述储能元件的第二端连接至所述桥臂变换器的第二端；
12.控制器，被配置为在第一预设状态下，控制所述电机逆变器以使所述电机输出扭矩，并控制所述桥臂变换器进行动作，使所述储能元件与所述电池之间进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
13.通过上述技术方案，利用车辆原有的硬件结构中除电机逆变器之外的其他器件中
的桥臂变换器、绕组和储能元件，控制储能元件与电池之间进行充电和放电来加热电池，使得电机驱动和电池自加热互不影响。这样，实现了车辆在行驶过程中的电池加热功能，使得用车更加高效。利用本公开提供的电路结构进行电池自加热时，加热速度快且可靠性高，并且该电路结构节省硬件资源，降低了整车成本。
14.可选地，控制器还被配置为在第二预设状态下，控制所述电机逆变器的通断以使所述电机输出扭矩，并且控制所述桥臂变换器断开。
15.该实施例中，通过断开桥臂变换器，简便地实现了电池加热回路的关断，在没有加热需求的时候，仅实现车辆驱动功能，不需要修改硬件资源，不影响行车的控制线路，可靠性高，适应性高。
16.可选地，控制器还被配置为在第三预设状态下，控制所述电机逆变器断开，以使所述电机不输出扭矩，并且控制所述桥臂变换器进行动作，使所述储能元件与所述电池之间进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
17.该实施例中，通过断开电机逆变器，简便地实现了车辆驱动回路的关断，不影响电池自加热的回路。
18.可选地，所述电池的正极通过第一开关模块连接所述母线滤波电容的第一端，所述电池的正极依次通过第二开关模块和预充电阻连接所述母线滤波电容的第一端，所述电池的负极通过第三开关模块连接所述母线滤波电容的第二端，
19.所述控制器还被配置为在第三预设状态下，控制所述电机逆变器断开，并控制所述第二开关模块和所述第三开关模块导通，对所述母线滤波电容进行预充电，之后再控制所述第二开关模块断开，所述第一开关模块导通，并控制所述桥臂变换器进行动作，使所述储能元件与所述电池之间进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
20.这样，通过简便的控制方法和较少的开关模块的设置，使得在车辆驻车状态下，能够实现对母线滤波电容的预充电，保证电池加热的安全性。
21.可选地，所述储能元件的第一端通过第四开关模块连接直流充电口的正极，所述储能元件的第二端通过第五开关模块连接直流充电口的负极；
22.控制器还被配置为在第四预设状态下，控制所述第一开关模块、所述第三开关模块、所述第四开关模块和所述第五开关模块导通，以使所述桥臂变换器、所述绕组和所述储能元件将所述直流充电口输入的电压进行升压后为所述电池充电。
23.该实施例中，通过将电池加热所用的器件和升压充电所用的器件进行复用来节省空间，减少连接线路，降低成本。同时，通过简便的控制方法和较少的开关模块的设置，能够实现对复用的电池加热线路和升压充电线路的切换。
24.可选地，所述控制器被配置为：
25.在所述第一预设状态或所述第三预设状态下，获取流经所述储能元件的电流值和/或所述储能元件两端的电压值，并根据所述电流值和/或所述电压值，控制所述桥臂变换器的上桥臂和下桥臂的通断状态的切换。
26.这样，控制器能够根据流经储能元件的电流值和/或储能元件两端的电压值，准确控制上桥臂和下桥臂的通断状态。
27.可选地，所述控制器被配置为在第一预设状态或第三预设状态下，
28.当所述上桥臂处于导通状态，下桥臂处于关断状态，且所述电流值达到第一电流
阈值，和/或，所述电压值增加到第一电压阈值时，控制所述上桥臂关断、所述下桥臂导通；
29.当所述下桥臂处于导通状态，上桥臂处于关断状态，且所述电流值达到第二电流阈值，和/或，所述电压值减小到第二电压阈值时，控制所述上桥臂导通、所述下桥臂关断；
30.其中，所述第一电流阈值所对应的电流方向和所述第二电流阈值所对应的电流方向相反。
31.可选地，当所述上桥臂处于导通状态时，根据所述上桥臂的导通时间，所述储能元件和所述绕组由向所述电池释放能量切换到接收所述电池的能量；
32.当所述下桥臂处于导通状态时，根据所述下桥臂的导通时间，所述储能元件由接收所述绕组的能量切换到向所述电机绕组释放能量。
33.可选地，所述控制器还被配置为在所述电池加热期间，调节所述桥臂变换器的开关频率和/或占空比，以使所述电池的充电和放电电流值达到最优电流值。
34.本公开还提供一种车辆电池加热方法，所述方法包括：
35.在第一预设状态下，控制电机逆变器以使电机输出扭矩，并控制桥臂变换器进行动作，使储能元件与所述电池之间进行充电和放电，以实现所述电池的加热，
36.其中，所述电机逆变器的第一端连接电池的第一极性端，所述电机逆变器的第二端连接所述电池的第二极性端；所述母线滤波电容的第一端与所述电机逆变器的第一端连接，所述母线滤波电容的第二端与所述电机逆变器的第二端连接；所述电机与所述电机逆变器连接；所述桥臂变换器的第一端分别与所述母线滤波电容的第一端和所述电机逆变器的第一端连接，所述桥臂变换器的第二端分别与所述母线滤波电容的第二端和所述电机逆变器的第二端连接；所述绕组的第一端与所述桥臂变换器连接；所述储能元件的第一端与所述绕组的第二端连接，所述储能元件的第二端连接至所述桥臂变换器的第二端。
37.可选地，所述方法还包括：
38.在第二预设状态下，控制所述电机逆变器的通断以使所述电机输出扭矩，并且控制所述桥臂变换器断开。
39.可选地，所述方法还包括：
40.在第三预设状态下，控制所述电机逆变器断开，以使所述电机不输出扭矩，并且控制所述桥臂变换器进行动作，使所述储能元件与所述电池之间进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
41.可选地，所述电池的正极通过第一开关模块连接所述母线滤波电容的第一端，所述电池的正极依次通过第二开关模块和预充电阻连接所述母线滤波电容的第一端，所述电池的负极通过第三开关模块连接所述母线滤波电容的第二端，
42.所述方法还包括：在第三预设状态下，控制所述电机逆变器断开，并控制所述第二开关模块和所述第三开关模块导通，对所述母线滤波电容进行预充电，之后再控制所述第二开关模块断开，所述第一开关模块导通，并控制所述桥臂变换器进行动作，使所述储能元件与所述电池之间进行充电和放电，以实现所述电池的加热。
43.可选地，所述储能元件的第一端通过第四开关模块连接直流充电口的正极，所述储能元件的第二端通过第五开关模块连接所述直流充电口的负极，
44.所述方法还包括：在第四预设状态下，控制所述第一开关模块、所述第三开关模块、所述第四开关模块和所述第五开关模块导通，以使所述桥臂变换器、所述绕组和所述储
能元件将所述直流充电口输入的电压进行升压后为所述电池充电。
45.可选地，所述方法还包括：
46.在所述第一预设状态或所述第三预设状态下，获取流经所述储能元件的电流值和/或所述储能元件两端的电压值，并根据所述电流值和/或所述电压值，控制所述桥臂变换器的上桥臂和下桥臂的通断状态的切换。
47.可选地，在所述第一预设状态或所述第三预设状态下，获取流经所述储能元件的电流值和/或所述储能元件两端的电压值，并根据所述电流值和/或所述电压值，控制所述桥臂变换器的上桥臂和下桥臂的通断状态的切换，包括：
48.在所述第一预设状态或所述第三预设状态下，当所述上桥臂处于导通状态，下桥臂处于关断状态，且所述电流值达到第一电流阈值，和/或，所述电压值增加到第一电压阈值时，控制所述上桥臂关断、所述下桥臂导通；当所述下桥臂处于导通状态，上桥臂处于关断状态，且所述电流值达到第二电流阈值，和/或，所述电压值减小到第二电压阈值时，控制所述上桥臂导通、所述下桥臂关断，
49.其中，所述第一电流阈值所对应的电流方向和所述第二电流阈值所对应的电流方向相反。
50.可选地，当所述上桥臂处于导通状态时，根据所述上桥臂的导通时间，所述储能元件和所述绕组由向所述电池释放能量切换到接收所述电池的能量；
51.当所述下桥臂处于导通状态时，根据所述下桥臂的导通时间，所述储能元件由接收所述绕组的能量切换到向所述电机绕组释放能量。
52.可选地，所述方法还包括：
53.在所述电池加热期间，调节所述桥臂变换器的开关频率和/或占空比，以使所述电池的充电或放电电流值达到最优电流值。
54.该实施例中，通过调节桥臂变换器的开关频率和/或占空比，使流经电池的电流值达到最优电流值，其利用了简便的方法，使电池加热的效率逐步达到最大化，控制简单且加热效率更好。
55.可选地，在所述电池加热期间，调节所述桥臂变换器的开关频率和/或占空比，以使所述电池的充电或放电电流值达到最优电流值，包括：
56.在所述电池加热期间，根据所述电池的充电或放电电流值与所述最优电流值的比较结果以及所述桥臂变换器在当前载频周期中的占空比，调节所述桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比，使所述电池的充电或放电电流值达到所述最优电流值。
57.这样，在桥臂变换器的每一个载频周期中的占空比，都会视上一载频周期中的占空比的情况来调整，以逐步达到最优电流值。这样，占空比调节的频率较高，从而能够快速达到最优电流值，使得电池加热的效率得到快速提升。
58.可选地，在所述电池加热期间，根据所述电池的充电或放电电流值与所述最优电流值的比较结果以及所述桥臂变换器在当前载频周期中的占空比，调节所述桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比，使所述电池的充电或放电电流值达到所述最优电流值，包括：
59.在所述电池加热期间，若所述电池的充电或放电电流值小于所述最优电流值，则控制使所述桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比大于在当前载频周期中的占空比；若所述电池的充电或放电电流值大于所述最优电流值，则控制使所述桥臂变换器在下一个载
频周期中的占空比小于在当前载频周期中的占空比，直至所述电池的充电或放电电流值达到所述最优电流值。
60.这样，既能保证电池能量处理装置的安全，又能提高加热效率，缩短加热时间。
61.可选地，所述桥臂变换器、所述绕组和所述储能元件在升压直流电dc模块中，所述最优电流值为所述电池允许的最大电流值和所述升压dc模块允许的最大电流值中的较小者。
62.这样限定的最优电流值既不会超过器件所能承受的范围，也充分利用了较大的电流来加热电池，为较容易找到的理想电流值。
63.本公开还提供一种车辆，包括电池和本公开提供的上述车辆电池加热装置。
64.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
65.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
66.图1是一示例性实施例提供的车辆电池加热装置的结构框图；
67.图2是一示例性实施例提供的车辆电池加热装置的电路结构示意图；
68.图3是一示例性实施例提供的行车且电池不加热时的电流流向示意图；
69.图4a-图4d分别是一示例性实施例提供的行车且电池不加热时一个电流周期的四个阶段的电流流向示意图；
70.图5是一示例性实施例提供的车辆电池加热方法的流程图。
具体实施方式
71.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
72.图1是一示例性实施例提供的车辆电池加热装置的结构框图。如图1所示，车辆电池加热装置可以包括电机逆变器10、母线滤波电容20、电机30、桥臂变换器40、绕组50、储能元件60和控制器70。
73.电机逆变器10的第一端10a连接电池的第一极性端，电机逆变器10的第二端10b连接电池的第二极性端；母线滤波电容20的第一端20a与电机逆变器10的第一端10a连接，母线滤波电容20的第二端20a与电机逆变器10的第二端10b连接；电机30与电机逆变器10连接；桥臂变换器40的第一端40a分别与母线滤波电容20的第一端20a和电机逆变器10的第一端10a连接，桥臂变换器40的第二端40b分别与母线滤波电容20的第二端20b和电机逆变器10的第二端10b连接；绕组50的第一端50a与桥臂变换器40连接；储能元件60的第一端60a与绕组50的第二端50b连接，储能元件60的第二端60b连接至桥臂变换器40的第二端40b。
74.控制器70被配置为在第一预设状态下，控制电机逆变器10以使电机30输出扭矩，并控制桥臂变换器40进行动作，使储能元件60与电池之间进行充电和放电，以实现电池的加热。
75.例如，桥臂变换器40可以包括一相桥臂，对应地，绕组40可以包括一相线圈，绕组50的第一端50a可以连接在该相桥臂的中点。桥臂变换器40还可以包括多相桥臂，对应的，
绕组50可以包括多相线圈，多相线圈中每相线圈的第一端分别与多相桥臂中每相桥臂的中点一一对应连接。
76.第一预设状态可以为控制器接收到用于控制车辆行驶的指令，并且接收到控制对电池进行自加热的指令的状态。车辆行驶的指令和自加热的指令可以是以任意顺序接收到的。例如，在车辆正在行驶时，又接收到电池自加热的指令，或者，在车辆的电池正在自加热的时候，又接收到车辆行驶的指令，或者，同时接收到这两个指令。在上述这些情况下，都属于第一预设状态。至于车辆行驶指令以及自加热指令的触发条件、收发方式等，都属于本领域技术人员所公知，此处不再赘述。
77.通过上述技术方案，利用车辆原有的硬件结构中除电机逆变器之外的其他器件中的桥臂变换器、绕组和储能元件，控制储能元件与电池之间进行充电和放电来加热电池，使得电机驱动和电池自加热互不影响。这样，实现了车辆在行驶过程中的电池加热功能，使得用车更加高效。利用本公开提供的电路结构进行电池自加热时，加热速度快且可靠性高，并且该电路结构节省硬件资源，降低了整车成本。
78.在又一实施例中，控制器还被配置为在第二预设状态下，控制电机逆变器的通断以使电机输出扭矩，并且控制桥臂变换器断开。
79.其中，第二预设状态是指接收到车辆行驶的指令，但未接收到电池自加热的指令的状态。在此情况下，控制器70控制断开桥臂变换器40后，绕组50和储能元件60与电池断开，即断开了电池自加热回路。控制器70可以控制车辆中原有的电机逆变器10的通断，来控制驱动电机30，从而驱动车辆行驶。
80.该实施例中，通过断开桥臂变换器40，简便地实现了电池加热回路的关断，不影响行车的控制线路，可靠性高。
81.在又一实施例中，控制器还被配置为在第三预设状态下，控制电机逆变器断开，以使电机不输出扭矩，并且控制桥臂变换器进行动作，使储能元件与电池之间进行充电和放电，以实现电池的加热。
82.其中，第三预设状态是指接收到电池自加热的指令，但未接收到车辆行驶的指令的状态。在此情况下，控制器70控制断开电机逆变器10后，电机30与电池断开，即断开了车辆驱动回路。控制器70可以控制桥臂变换器40进行动作，使储能元件60与电池之间进行充电和放电，以实现电池的加热。
83.该实施例中，通过断开电机逆变器10，控制加热电池但不控制车辆行驶，简便地实现了车辆驱动回路的关断，不影响电池自加热的回路，可靠性高。
84.在车辆驻车状态下，若要给电池加热，可以先对母线滤波电容进行预充电。图2是一示例性实施例提供的车辆电池加热装置的电路结构示意图。如图2所示，电池100的正极通过第一开关模块k1连接母线滤波电容20的第一端20a，电池100的正极依次通过第二开关模块k2和预充电阻r连接母线滤波电容20的第一端20a，电池100的负极通过第三开关模块k3连接母线滤波电容20的第二端20b。
85.电机逆变器10包括三相桥臂，该三相桥臂的中点a、b、c分别与电机30的三相绕组连接。桥臂变换器40包括一相桥臂，该相桥臂包括上桥臂s1和下桥臂s2。该相桥臂的中点d连接绕组50的第一端。储能元件60在图2中以电容的形式示出，在其他实施例中，储能元件60还可以是电感等其他类型的储能元件。
86.在该实施例中，控制器还可以被配置为在第三预设状态下，控制电机逆变器10断开，并控制第二开关模块k2和第三开关模块k3导通，对母线滤波电容20进行预充电，之后再控制第二开关模块k2断开，第一开关模块k1导通，并控制桥臂变换器40进行动作，使储能元件60与电池100之间进行充电和放电，以实现电池100的加热。
87.当第二开关模块k2和第三开关模块k3导通时，电池100、第二开关模块k2、预充电阻r、母线滤波电容20和第三开关模块k3形成回路，电池100通过预充电阻r对母线滤波电容20进行充电。然后再第二开关模块k2断开，第一开关模块k1导通，使得在母线滤波电容20储能的情况下，就为电池加热做好了准备工作，电池100与桥臂变换器40、绕组50、储能元件60形成电池加热回路，并通过桥臂变换器40的动作而实现电池100的加热。
88.若车辆行驶与电池加热同时进行时，母线滤波电容20已经由于要驱动电机而被预充电，因此电池自加热可以直接进行。若在驻车时加热电池，则控制器70可以先按照上述步骤，通过控制第一开关模块k1、第二开关模块k2和第三开关模块k3的通断，先对母线滤波电容20进行预充电后再执行加热控制。这样，通过简便的控制方法和较少的开关模块的设置，使得在车辆驻车状态下，能够实现对母线滤波电容20的预充电，从而快速进行电池加热，且可靠性高。
89.如图2所示，储能元件60的第一端可以通过第四开关模块k4连接直流充电口的正极200a，储能元件的第二端可以通过第五开关模块k5连接直流充电口的负极200b。
90.控制器还可以被配置为在第四预设状态下，控制第一开关模块k1、第三开关模块k3、第四开关模块k4和第五开关模块k5导通，以使桥臂变换器40、绕组50和储能元件60将直流充电口输入的电压进行升压后为电池100充电。
91.其中，第四预设状态可以为控制器接收到用于控制对电池进行升压充电的指令。该实施例中，桥臂变换器40、绕组50和储能元件60可以复用车辆中的升压直流电(direct current，dc)模块中的器件。因此，在利用桥臂变换器40、绕组50和储能元件60对电池升压充电时，则不进行自加热。
92.该实施例中，通过控制储能元件60与直流充电口之间的开关模块导通和关断来导通或关断升压充电回路，在需要进行电池加热时，关断升压充电回路，在需要进行升压充电时，导通升压充电回路。通过将电池加热所用的器件和升压充电所用的器件进行复用来节省空间，减少连接线路，降低成本。同时，通过简便的控制方法和较少的开关模块的设置，能够快速实现对复用的电池加热线路和升压充电线路的切换，可靠性高。
93.图3是一示例性实施例提供的行车且电池不加热时的电流流向示意图。其中，箭头方向表示电流方向。如图3所示，电流从正极流出，经第一开关模块k1、电机逆变器的三相桥臂、电机绕组、第三开关模块k3后返回电池负极。控制器通过控制电机逆变器的通断以使电机输出扭矩，并且控制桥臂变换器断开，将电池加热回路断开。为了简便，图3以及下文中的图4a-图4d中各个器件的标记不再示出，可以参照图2中对各个器件的标记。
94.图4a-图4d分别是一示例性实施例提供的行车且电池加热时一个电流周期的四个阶段的电流流向示意图。
95.第一阶段：控制桥臂变换器的上桥臂导通，下桥臂关断，电池放电，绕组储能，储能元件充电，电流流向如图4a所示，电流从电池正极流出，流经第一开关模块k1，除去流经电机逆变器的电流之外，还流经桥臂变换器的上桥臂s1、绕组50、储能元件60、第三开关模块
k3后，流回电池负极。
96.第二阶段：控制桥臂变换器的上桥臂关断，下桥臂导通，绕组释能，储能元件充电，电流流向如图4b所示，电流从电池正极流出，流经第一开关模块k1，流经电机逆变器、第三开关模块k3后流回电池负极。另外，桥臂变换器的下桥臂s2、绕组50和储能元件60三者形成回路。
97.第三阶段：保持桥臂变换器的上桥臂关断，下桥臂导通，当绕组电流降至零后，储能元件放电，绕组储能，电流流向如图4c所示，桥臂变换器的下桥臂s2、绕组50和储能元件60三者形成与图4b中方向反向的回路。
98.第四阶段：控制桥臂变换器的上桥臂导通，下桥臂关断，储能元件放电，绕组释能，以对电池充电，除去电池流经电机逆变器的电流流向之外，电池与储能元件60之间的电流流向如图4d所示，电流从储能元件60流出，流经绕组50、桥臂变换器的上桥臂s1、第一开关模块k1后，流回电池正极，再从电池负极流出，经第三开关模块k3后，流回储能元件60。
99.在本公开中，控制器70可以被配置为在第一预设状态或第三预设状态下，获取流经储能元件60的电流值和/或储能元件60两端的电压值，并根据该电流值和/或该电压值，控制桥臂变换器40的上桥臂和下桥臂的通断状态的切换。如此，控制器70可以根据流经储能元件60的电流和/或储能元件60两端的电压，准确确定出切换上桥臂和下桥臂的通断状态的时机，以实现从图4a所示的阶段到图4b所示的阶段的切换，以及从图4c所示的阶段到图4d所示的阶段的切换，达到精准控制的目的。
100.示例地，控制器70可以被配置为在第一预设状态或第三预设状态下：
101.当上桥臂处于导通状态，下桥臂处于关断状态，且流经储能元件60的电流值达到第一电流阈值，和/或，储能元件60两端的电压值增加到第一电压阈值时，控制上桥臂关断、下桥臂导通。例如，由图4a所示的阶段切换到图4b所示的阶段。
102.当下桥臂处于导通状态，上桥臂处于关断状态，且流经储能元件60的电流值达到第二电流阈值，和/或，储能元件60两端的电压值减小到第二电压阈值时，控制上桥臂导通、下桥臂关断。例如，由图4c所示的阶段切换到图4d所示的阶段。
103.其中，第一电流阈值所对应的电流方向和第二电流阈值所对应的电流方向相反。值得说明的是，第一电流阈值、第二电流阈值、第一电压阈值和第二电压阈值均可以根据经验数据确定，或者根据实验数据提前标定得到，或者根据公式确定，其中该公式可以表征各阈值与环境信息之间的对应关系，当环境信息变化时，各阈值可以相应变化。其中，该环境信息可以例如包括电池的使用时长、soc信息、电池温度、环境温度等等。可以利用不同实验条件下的数据，通过函数拟合获得上述公式。
104.此外，当上桥臂处于导通状态时，根据上桥臂的导通时间，储能元件60和绕组50由向电池释放能量切换到接收电池的能量。例如，由图4d所示的过程切换到图4a所示的过程。
105.以及，当下桥臂处于导通状态时，根据下桥臂的导通时间，储能元件60由接收绕组50的能量切换到向绕组50释放能量。例如，由图4b所示的过程切换到图4c所示的过程。
106.具体地，可以通过低开关频率控制方法或高开关频率控制方法来进行控制。
107.在低开关频率控制方法中：可以交替循环上述的四个阶段，若电流值达到充电和放电电流对应的阈值时，可实现电池充电和放电过程。
108.在高开关频率控制方法中：可以在n个开关周期中交替循环前两个阶段，若电流值
达到放电电流对应的阈值时，完成电池放电过程；在n个开关周期中交替循环后两个工作状态，若充电电流达到充电电流对应的阈值，完成电池充电过程。
109.在又一实施例中，控制器70还可以被配置为在电池加热期间，调节桥臂变换器中的开关频率和/或占空比，以使电池的充电和放电电流值达到最优电流值。
110.其中，最优电流值是综合考虑电池和电路特性的流经电池的理想电流值。若桥臂变换器40、绕组50和储能元件60为升压dc模块中的器件，则最优电流值可以是电池允许的最大电流值和升压dc模块允许的最大电流值二者中的较小值。
111.电池允许的最大电流值与电池soc、温度、交变频率、电压、单个周期重放电容量等因素有关。升压dc模块允许的最大电流值主要受igbt模块芯片结温、电感线圈传感器温度限制，根据报文采集的当前igbt芯片温度、电感线圈传感器采集的当前温度和igbt芯片和电感线圈传感器限扭温度，可以通过查表的方式得出升压dc模块允许的最大电流。
112.具体地，最优电流值可以通过以下公式来得到：
113.i(f)＝min(i
max1
，i
max2
)
114.i
max1
＝c﹡f
[0115][0116]
其中，i(f)为最优电流值，i
max1
为电池允许的最大电流值，i
max2
为升压dc模块允许的最大电流值，min为求最小值，c为一个循环中脉冲充、放电不能超过的容量，f为电池交变频率，u
max
为电池最大电压，ocv为开路电压，r
ac
(f)为电池交流内阻随f变化的函数。
[0117]
该实施例中，通过调节桥臂变换器中的开关频率和/或占空比，使电池充电和放电的电流值达到最优电流值，其利用了简便的方法，使电池加热的效率逐步达到最大化，控制简单且可靠性高。
[0118]
例如，在电池加热期间，若电池的充电或放电电流值小于最优电流值，则控制使桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比大于在当前载频周期中的占空比；若电池的充电或放电电流值大于最优电流值，则控制使桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比小于在当前载频周期中的占空比，直至电池的充电或放电电流值达到最优电流值。
[0119]
也就是，通过占空比的闭环控制，使得电池中的电流最终处于最优电流值(或者因满足停止加热条件而在达到最优电流值之前停止加热)。具体地，可以预先确定初始的占空比，并预先确定占空比调节的步长，在占空比的闭环控制过程中，利用初始的占空比和步长来调节下一载频周期中的占空比。这样，既能保证电池能量处理装置的安全，又能提高加热效率，缩短加热时间。
[0120]
本公开还提供一种车辆电池加热方法。图5是一示例性实施例提供的车辆电池加热方法的流程图。如图5所示，该方法可以包括步骤s101：在第一预设状态下，控制电机逆变器以使电机输出扭矩，并控制桥臂变换器进行动作，使储能元件与电池之间进行充电和放电，以实现电池的加热。
[0121]
其中，电机逆变器10的第一端10a连接电池的第一极性端，电机逆变器10的第二端10b连接电池的第二极性端；母线滤波电容20的第一端20a与电机逆变器10的第一端10a连接，母线滤波电容20的第二端20a与电机逆变器10的第二端10b连接；电机30与电机逆变器10连接；桥臂变换器40的第一端40a分别与母线滤波电容20的第一端20a和电机逆变器10的
第一端10a连接，桥臂变换器40的第二端40b分别与母线滤波电容20的第二端20b和电机逆变器10的第二端10b连接；绕组50的第一端50a与桥臂变换器40连接；储能元件60的第一端60a与绕组50的第二端50b连接，储能元件60的第二端60b连接至桥臂变换器40的第二端40b。
[0122]
通过上述技术方案，利用车辆原有的硬件结构中除电机逆变器之外的其他器件中的桥臂变换器、绕组和储能元件，控制储能元件与电池之间进行充电和放电来加热电池，使得电机驱动和电池自加热互不影响。这样，实现了车辆在行驶过程中的电池加热功能，使得用车更加高效。利用本公开提供的电路结构进行电池自加热时，加热速度快且可靠性高，并且该电路结构节省硬件资源，降低了整车成本。
[0123]
可选地，该方法还可以包括：在第二预设状态下，控制电机逆变器的通断以使电机输出扭矩，并且控制桥臂变换器断开。
[0124]
可选地，该方法还可以包括：在第三预设状态下，控制电机逆变器断开，以使电机不输出扭矩，并且控制桥臂变换器进行动作，使储能元件与电池之间进行充电和放电，以实现电池的加热。
[0125]
可选地，电池100的正极通过第一开关模块k1连接母线滤波电容20的第一端20a，电池100的正极依次通过第二开关模块k2和预充电阻r连接母线滤波电容20的第一端20a，电池100的负极通过第三开关模块k3连接母线滤波电容20的第二端20b。
[0126]
该方法还包括：在第三预设状态下，控制电机逆变器断开，并控制第二开关模块k2和第三开关模块k3导通，对母线滤波电容20进行预充电，之后再控制第二开关模块k2断开，第一开关模块k1导通，并控制桥臂变换器40进行动作，使储能元件60与电池100之间进行充电和放电，以实现电池100的加热。
[0127]
可选地，储能元件60的第一端可以通过第四开关模块k4连接直流充电口的正极200a，储能元件的第二端可以通过第五开关模块k5连接直流充电口的负极200b。
[0128]
该方法还可以包括：在第四预设状态下，控制第一开关模块k1、第三开关模块k3、第四开关模块k4和第五开关模块k5导通，以使桥臂变换器40、绕组50和储能元件60将直流充电口输入的电压进行升压后为电池100充电。
[0129]
可选地，所述方法还包括：在第一预设状态或第三预设状态下，获取流经储能元件60的电流值和/或储能元件60两端的电压值，并根据该电流值和/或该电压值，控制桥臂变换器40的上桥臂和下桥臂的通断状态的切换。
[0130]
可选地，在第一预设状态或第三预设状态下，获取流经储能元件的电流值和/或储能元件两端的电压值，并根据电流值和/或电压值，控制桥臂变换器的上桥臂和下桥臂的通断状态的切换，包括：
[0131]
在第一预设状态或第三预设状态下，当上桥臂处于导通状态，下桥臂处于关断状态，且电流值达到第一电流阈值，和/或，电压值增加到第一电压阈值时，控制上桥臂关断、下桥臂导通；当下桥臂处于导通状态，上桥臂处于关断状态，且电流值达到第二电流阈值，和/或，电压值减小到第二电压阈值时，控制上桥臂导通、下桥臂关断。
[0132]
其中，第一电流阈值所对应的电流方向和第二电流阈值所对应的电流方向相反。
[0133]
可选地，当上桥臂处于导通状态时，根据上桥臂的导通时间，储能元件和绕组由向电池释放能量切换到接收电池的能量；当下桥臂处于导通状态时，根据下桥臂的导通时间，
储能元件由接收绕组的能量切换到向电机绕组释放能量。
[0134]
可选地，所述方法还包括：在所述电池加热期间，调节所述桥臂变换器的开关频率和/或占空比，以使所述电池的充电或放电电流值达到最优电流值。
[0135]
在又一实施例中，在电池加热期间，调节桥臂变换器的开关频率和/或占空比，以使电池的充电或放电电流值达到最优电流值，包括：
[0136]
在电池加热期间，根据电池的充电或放电电流值与最优电流值的比较结果以及桥臂变换器在当前载频周期中的占空比，调节桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比，使电池的充电或放电电流值达到最优电流值。
[0137]
也就是，在桥臂变换器的每一个载频周期中的占空比，都会视上一载频周期中的占空比的情况来调整，以逐步达到最优电流值。这样，占空比调节的频率较高，从而能够快速达到最优电流值，使得电池加热的效率得到快速提升。
[0138]
在又一实施例中，在电池加热期间，根据电池的充电或放电电流值与最优电流值的比较结果以及桥臂变换器在当前载频周期中的占空比，调节桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比，使电池的充电或放电电流值达到最优电流值，包括：
[0139]
在电池加热期间，若电池的充电或放电电流值小于最优电流值，则控制使桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比大于在当前载频周期中的占空比；若电池的充电或放电电流值大于最优电流值，则控制使桥臂变换器在下一个载频周期中的占空比小于在当前载频周期中的占空比，直至电池的充电或放电电流值达到最优电流值。
[0140]
也就是，通过占空比的闭环控制，使得电路中的电流最终处于最优电流值(或者因满足停止加热条件而在达到最优电流值之前停止加热)。具体地，可以预先确定初始的占空比，并预先确定占空比调节的步长，在占空比的闭环控制过程中，利用初始的占空比和步长来调节下一载频周期中的占空比。这样，既能保证电池能量处理装置的安全，又能提高加热效率，缩短加热时间。
[0141]
在又一实施例中，桥臂变换器、绕组和储能元件在升压dc模块中，最优电流值为电池允许的最大电流值和升压dc模块允许的最大电流值中的较小者。
[0142]
电池允许的最大电流值与电池soc、温度、交变频率、电压、单个周期重放电容量等因素有关。升压dc模块允许的最大电流值主要受igbt模块芯片结温、电感线圈传感器温度限制，根据报文采集的当前igbt芯片温度、电感线圈传感器采集的当前温度和igbt芯片和电感线圈传感器限扭温度，可以通过查表的方式得出升压dc模块允许的最大电流。
[0143]
这样限定的最优电流值既不会超过器件所能承受的范围，也充分利用了较大的电流来加热电池，为较容易找到的理想电流值。
[0144]
具体地，最优电流值可以通过以下公式来得到：
[0145]
i(f)＝min(i
max1
，i
max2
)
[0146]
i
max1
＝c﹡f
[0147][0148]
其中，i(f)为最优电流值，i
max1
为电池允许的最大电流值，i
max2
为升压dc模块允许的最大电流值，min为求最小值，c为一个循环中脉冲充、放电不能超过的容量，f为电池交变频率，u
max
为电池最大电压，ocv为开路电压，r
ac
(f)为电池交流内阻随f变化的函数。
[0149]
该实施例中，通过调节桥臂变换器中的开关频率和/或占空比，使流经电池的电流值达到最优电流值，其利用了简便的方法，使电池加热的效率逐步达到最大化，控制简单且可靠性高。
[0150]
本公开还提供一种车辆，包括电池和本公开提供的上述车辆电池加热装置。
[0151]
关于上述实施例中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该装置的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0152]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0153]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0154]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。