电池能量处理装置和方法、车辆与流程

1.本公开涉及车辆控制领域，具体地，涉及一种电池能量处理装置和方法、车辆。


背景技术：

2.为解决当前石油能源紧缺和减缓城市空气污染问题，发展电动车辆产业迫在眉睫。而动力电池作为电动车辆的核心动力部件，其充放电性能直接决定了电动车辆的驾驶性能和用户体验。动力电池在低温环境下其放电能力大大减退，极大地影响了电动车辆的续驶里程；动力电池在低温环境下的充电性能和充电时间也无法得到保证。为了保证动力电池在合适的温度范围内工作，以保证其充放电性能及其工作寿命，必要时需要对动力电池进行加热。
3.车载大功率的电子装置往往产生严重的电磁干扰，导致新能源车辆电磁兼容问题日益突出。对动力电池进行加热的相关技术中，多半存在电路拓扑复杂、电磁干扰严重的缺陷。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种电磁兼容性能良好的电池能量处理装置和方法、车辆。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种电池能量处理装置。所述装置包括：
6.第一电感，所述第一电感的第一端与所述电池的正极连接；
7.第二电感，所述第二电感的第一端与所述电池的正极连接；
8.第一相桥臂，所述第一相桥臂的中点与所述第一电感的第二端连接；
9.第二相桥臂，所述第二相桥臂的中点与所述第二电感的第二端连接，所述第一相桥臂的第一端和所述第二相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述第一相桥臂的第二端和所述第二相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第二汇流端与所述电池的负极连接；
10.储能元件，所述储能元件的第一端与所述第一汇流端连接，所述储能元件的第二端与所述第二汇流端连接；
11.控制器，所述控制器被配置为控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池通过所述第一电感和所述第二电感进行充电和放电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第一电感和所述第二电感处于不同的工作状态。
12.可选地，所述工作状态包括：储能状态、续流状态和不工作状态，所述控制器被配置为控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池和所述储能元件通过所述第一电感和所述第二电感进行充电和放电，以实现对所述电池的加热。
13.可选地，所述控制器被配置为控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池或所述储能元件向所述第一电感放电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第一电感处于储能状态，所述第二电感处于不工作状态。
14.可选地，所述控制器被配置为控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电
池和所述储能元件中的一者向所述第二电感放电，所述电池和所述储能元件中的另一者通过所述第一电感进行充电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第二电感处于储能状态，所述第一电感处于续流状态。
15.可选地，所述控制器被配置为控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池或所述储能元件通过所述第二电感进行充电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第二电感处于续流状态，所述第一电感处于不工作状态。
16.可选地，所述电池为车载电池，所述第一电感和所述第二电感为车辆的电压变换器中的电感，所述第一相桥臂和所述第二相桥臂为所述电压变换器中的桥臂，所述储能元件为母线电容。
17.可选地，所述电池为车载电池，所述第一相桥臂和所述第二相桥臂为车辆的电机控制器中的桥臂，所述储能元件为母线电容。
18.可选地，所述装置还包括：
19.第一开关模块，所述第一开关模块的第一端与所述电池的正极连接，所述第一开关模块的第二端与所述储能元件的第一端连接；
20.第二开关模块，所述第二开关模块的第一端与所述第一相桥臂的中点连接，所述第二开关模块的第二端与电机的第一相绕组连接；
21.第三开关模块，所述第三开关模块的第一端与所述第二相桥臂的中点连接，所述第三开关模块的第二端与所述电机的第二相绕组连接；
22.所述控制器被配置为控制所述第一开关模块、所述第二开关模块和所述第三开关模块断开，以实现对所述电池的加热。
23.可选地，所述装置还包括：第四开关模块，所述第四开关模块的第一端与所述电池的正极连接，所述第四开关模块的第二端分别与所述第一电感的第一端和所述第二电感的第一端连接；
24.所述控制器还被配置为控制所述第四开关模块断开，并控制所述第一开关模块、所述第二开关模块和所述第三开关模块闭合，以实现所述电池对所述电机的驱动。
25.可选地，所述控制器被配置为控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池和所述储能元件通过所述第一电感和所述第二电感进行循环充电和放电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第一电感和所述第二电感处于不同的工作状态。
26.本公开还提供一种电池能量处理方法，所述方法包括：
27.若判定所述电池需要加热，则控制第一相桥臂和第二相桥臂，使所述电池通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第一电感和所述第二电感处于不同的工作状态，
28.其中，所述第一电感的第一端与所述电池的正极连接，所述第二电感的第一端与所述电池的正极连接，所述第一相桥臂的中点与所述第一电感的第二端连接，所述第二相桥臂的中点与所述第二电感的第二端连接，所述第一相桥臂的第一端和所述第二相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，所述第一相桥臂的第二端和所述第二相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，所述第二汇流端与所述电池的负极连接，所述储能元件的第一端与所述第一汇流端连接，所述储能元件的第二端与所述第二汇流端连接。
29.可选地，所述工作状态包括：储能状态、续流状态和不工作状态。
30.若判定所述电池需要加热，则控制第一相桥臂和第二相桥臂，使所述电池通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对所述电池的加热，包括：若判定所述电池需要加热，则控制第一相桥臂和第二相桥臂，使所述电池和所述储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对所述电池的加热。
31.可选地，控制第一相桥臂和第二相桥臂，使所述电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对所述电池的加热，包括：
32.控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池或所述储能元件向所述第一电感放电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第一电感处于储能状态，所述第二电感处于不工作状态；
33.或者，
34.控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池和所述储能元件中的一者向所述第二电感放电，所述电池和所述储能元件中的另一者通过所述第一电感进行充电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第二电感处于储能状态，所述第一电感处于续流状态；
35.或者，
36.控制所述第一相桥臂和所述第二相桥臂，使所述电池或所述储能元件通过所述第二电感进行充电，以实现对所述电池的加热，其中，所述第二电感处于续流状态，所述第一电感处于不工作状态。
37.可选地，控制第一相桥臂和第二相桥臂，使所述电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电，包括：
38.控制所述第一相桥臂的下桥臂导通，所述第一相桥臂的上桥臂、所述第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述电池对所述第一电感充电；
39.控制所述第一相桥臂的上桥臂和所述第二相桥臂的下桥臂导通，所述第一相桥臂的下桥臂和所述第二相桥臂的上桥臂关断，以使所述电池对所述第二电感充电，所述第一电感对所述储能元件充电；
40.控制所述第二相桥臂的上桥臂导通，所述第二相桥臂的下桥臂、所述第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述第二电感对所述储能元件充电；
41.控制所述第二相桥臂的上桥臂导通，所述第二相桥臂的下桥臂、所述第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述储能元件经所述第二电感对所述电池充电；
42.控制所述第一相桥臂的上桥臂和所述第二相桥臂的下桥臂导通，所述第一相桥臂的下桥臂和所述第二相桥臂的上桥臂关断，以使所述储能元件经所述第一电感对所述电池充电，所述第二电感对所述电池充电；
43.控制所述第一相桥臂的下桥臂导通，所述第一相桥臂的上桥臂、所述第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述第一电感对所述电池充电。
44.可选地，控制第一相桥臂和第二相桥臂，使所述电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电，包括：
45.控制所述第一相桥臂的下桥臂导通，所述第一相桥臂的上桥臂、所述第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述电池对所述第一电感充电；
46.控制所述第一相桥臂的上桥臂和所述第二相桥臂的下桥臂导通，所述第一相桥臂的下桥臂和所述第二相桥臂的上桥臂关断，以使所述电池对所述第二电感充电，所述第一
电感对所述储能元件充电；
47.控制所述第二相桥臂的上桥臂导通，所述第二相桥臂的下桥臂、所述第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述第二电感对所述储能元件充电；
48.控制所述第一相桥臂的上桥臂导通，所述第一相桥臂的下桥臂、所述第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述储能元件经所述第一电感对所述电池充电；
49.控制所述第一相桥臂的下桥臂和所述第二相桥臂的上桥臂导通，所述第一相桥臂的上桥臂和所述第二相桥臂的下桥臂关断，以使所述储能元件经所述第二电感对所述电池充电，所述第一电感对所述电池充电；
50.控制所述第二相桥臂的下桥臂导通，所述第二相桥臂的上桥臂、所述第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使所述第二电感对所述电池充电。
51.可选地，在所述第一电感和所述第二电感中的一者为储能状态，另一者为续流状态的阶段中，在控制用于进行电感续流的桥臂进行动作之后，延迟预设时长再控制用于进行电感储能的桥臂进行动作。
52.可选地，在所述加热期间，调节所述第一相桥臂和所述第二相桥臂中的开关频率或占空比，以使流经所述电池的电流值达到最优电流值。
53.可选地，在所述加热期间，调节所述第一相桥臂和所述第二相桥臂的占空比，以使流经所述电池的电流值达到最优电流值，包括：
54.在所述加热期间，根据流经所述电池的电流与所述最优电流值的比较结果以及所述第一相桥臂和所述第二相桥臂在当前载频周期中的占空比，调节所述第一相桥臂和所述第二相桥臂在下一个载频周期中的占空比，以使流经所述电池的电流值达到所述最优电流值。
55.可选地，在所述加热期间，根据流经所述电池的电流与所述最优电流值的比较结果以及所述第一相桥臂和所述第二相桥臂在当前载频周期中的占空比，调节所述第一相桥臂和所述第二相桥臂在下一个载频周期中的占空比，以使流经所述电池的电流值达到所述最优电流值，包括：
56.在所述电池充电或放电期间，若流经所述电池的电流小于所述最优电流值，则控制使所述第一相桥臂和所述第二相桥臂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；若流经所述电池的电流大于所述最优电流值，则控制使所述第一相桥臂和所述第二相桥臂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，直至流经所述电池的电流值达到所述最优电流值。
57.本公开还提供一种车辆，包括电池和本公开提供的上述电池能量处理装置。
58.通过上述技术方案，电池和储能元件之间通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对电池的加热。并且，在电池加热期间，第一电感和第二电感处于不同的工作状态。与采用一个电感或者对多个电感采用相同工作状态的电池加热控制方式相比，本方案中的这种双电感交错控制的方式，在输出相同电流的情况下，电路中的纹波电流较小，从而显著提升了电池能量处理装置的电磁兼容性能。
59.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
60.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：
61.图1是一示例性实施例提供的电池能量处理装置的结构框图；
62.图2是一示例性实施例提供的电池能量处理装置中的电路结构示意图；
63.图3a-图3f分别是一示例性实施例提供的一个电流周期中的六个阶段的电流方向示意图；
64.图4a-图4c分别是另一示例性实施例提供的一个电流周期中后三个阶段的电流方向示意图；
65.图5是又一示例性实施例提供的电池能量处理装置中的电路结构示意图；
66.图6a是一示例性实施例提供的利用一个电感进行加热时电路中电流随时间变化的曲线图；
67.图6b是一示例性实施例提供的利用本方案中的两个电感进行加热时电路中电流随时间变化的曲线图；
68.图7是一示例性实施例提供的电池能量处理方法的流程图；
69.图8是另一示例性实施例提供的电池能量处理方法的流程图；
70.图9是一示例性实施例提供的车辆的结构框图；
71.图10是又一示例性实施例提供的车辆的结构框图。
具体实施方式
72.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。
73.图1是一示例性实施例提供的电池能量处理装置的结构框图。该电池能量处理装置可以包括第一电感l1、第二电感l2、第一相桥臂10、第二相桥臂20、储能元件30和控制器40。
74.其中，第一电感l1的第一端(左端)与电池的正极( )连接；第二电感l2的第一端(左端)与电池的正极连接；第一相桥臂10的中点a与第一电感l1的第二端(右端)连接；第二相桥臂20的中点b与第二电感l2的第二端(右端)连接。第一相桥臂10的第一端10a和第二相桥臂20的第一端20a共接形成第一汇流端，第一相桥臂10的第二端10b和第二相桥臂20的第二端20b共接形成第二汇流端，第二汇流端与电池的负极(—)连接。
75.储能元件30的第一端(图1中的上端)与第一汇流端连接，储能元件30的第二端(图1中的下端)与第二汇流端连接。
76.控制器40分别与第一相桥臂10、第二相桥臂20连接，控制器40被配置为控制第一相桥臂10和第二相桥臂20，使电池通过第一电感l1和第二电感l2进行充电和放电，以实现对电池的加热。其中，第一电感l1和第二电感l2处于不同的工作状态。
77.图2是一示例性实施例提供的电池能量处理装置中的电路结构示意图。如图2所示，第一相桥臂10包括上桥臂s1和下桥臂s2，第二相桥臂20包括上桥臂s3和下桥臂s4。在图2中，每一个桥臂示例性地包括并联连接的三极管和二极管。其中，三极管还可以用其他开关管来代替，例如，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，igbt)、金
属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)等。在图2中，储能元件30示例性地以电容的形式示出，储能元件30还可以是电感等其他类型的储能元件。
78.其中，第一电感l1的第一端l1a与电池的正极( )连接；第二电感l2的第一端l2a与电池的正极连接；第一相桥臂10的中点a与第一电感l1的第二端l1b连接；第二相桥臂20的中点b与第二电感l2的第二端l2b连接。第一相桥臂10的第一端10a和第二相桥臂20的第一端20a共接形成第一汇流端，第一相桥臂10的第二端10b和第二相桥臂20的第二端20b共接形成第二汇流端，第二汇流端与电池的负极(—)连接。
79.在本方案中，第一电感l1和第二电感l2在电池加热的过程中，始终都处于不同的工作状态，真正地作为两个不同的电感来使用。本方案中的这种双电感交错(不同的工作状态)控制的方式，能够在一定程度上起到互相弥补、互相制约的作用，电路中的纹波电流较小，电磁兼容性较好，并且，电池发热是由于电池充电或放电时，流经电池的电流使得电池内阻发热造成的，电池由内向外升温，因此，电池的加热效率高。
80.根据图2所示的电路结构图，在电池加热期间，可以设置为经历多种不同电流流向的阶段，对应地，两个电感的工作状态可以包括：储能状态、续流状态和不工作状态。其中，当处于储能状态时，电感本身进行充电，电感两端电压增大；当处于续流状态时，电感本身进行放电，电感两端电压减小；当处于不工作状态时，电感本身不充电也不放电，电感两端电压保持不变。
81.在上述不同的工作状态的基础上，具体地，使两个电感在储能、续流和不工作这三种状态中分别处于其中的两种状态，可选状态的多样化不仅使可设置的电流流向策略多样化，而且能够通过试验的方式对多种策略进行比较，并从中选取出纹波电流相对较小的、较优的电流流向策略。
82.在又一实施例中，控制器40被配置为控制第一相桥臂10和第二相桥臂20，使电池和储能元件30通过第一电感l1和第二电感l2进行充电和放电，以实现对电池的加热。
83.其中，电池和储能元件30进行充电和放电，可以包括电池充电，储能元件30放电的过程，和/或，电池放电，储能元件30充电的过程。
84.举例来说，图3a-图3f分别是一示例性实施例提供的一个电流周期中的六个阶段的电流方向示意图。在该实施例的一个电流周期中，控制器可以控制第一相桥臂和第二相桥臂分别在六个阶段中执行以下六个步骤：
85.1、控制第一相桥臂的下桥臂s2导通，第一相桥臂的上桥臂s1、第二相桥臂的上桥臂s3和下桥臂s4关断，以使电池对第一电感l1充电。如图3a所示，电流从电池正极流出，经第一电感l1、第一相桥臂的下桥臂s2流回电池负极。
86.2、控制第一相桥臂的上桥臂s1和第二相桥臂的下桥臂s4导通，第一相桥臂的下桥臂s2和第二相桥臂的上桥臂s3关断，以使电池对第二电感l2充电，第一电感l1对储能元件30充电。如图3b所示，电流从电池正极流出，一路经第一电感l1、第一相桥臂的上桥臂s1、储能元件30流回电池负极，另一路经第二电感l2、第二相桥臂的下桥臂s4流回电池负极。
87.3、控制第二相桥臂的上桥臂s3导通，第二相桥臂的下桥臂s4、第一相桥臂的上桥臂s1和下桥臂s2关断，以使第二电感l2对储能元件30充电。如图3c所示，电流从电池正极流出，经第二电感l2、第二相桥臂的上桥臂s3、储能元件30流回电池负极。
88.4、控制第二相桥臂的上桥臂s3导通，第二相桥臂的下桥臂s4、第一相桥臂的上桥臂s1和下桥臂s2关断，以使储能元件30经第二电感l2对电池充电。如图3d所示，电流从电池负极流出，经储能元件30、第二相桥臂的上桥臂s3、第二电感l2流回电池正极。
89.5、控制第一相桥臂的上桥臂s1和第二相桥臂的下桥臂s4导通，第一相桥臂的下桥臂s2和第二相桥臂的上桥臂s3关断，以使储能元件30经第一电感l1对电池充电，第二电感l1对电池充电。如图3e所示，电流从电池负极流出，一路经储能元件30、第一相桥臂的上桥臂s1、第一电感l1流回电池正极，另一路经第二相桥臂的下桥臂s4、第二电感l2流回电池正极。
90.6、控制第一相桥臂的下桥臂s2导通，第一相桥臂的上桥臂s1、第二相桥臂的上桥臂s3和下桥臂s4关断，以使第一电感l1对电池充电。如图3f所示，电流从电池负极流出，经第一相桥臂的下桥臂s2、第一电感l1流回电池正极。
91.该实施例中，在上述的第三到第四阶段的切换不需要控制桥臂的动作，而是由储能元件30充电以后又自动放电来切换状态。这样，在电流周期具有相同数目的步骤的情况下，减少了控制器控制的动作，简化了控制器的控制流程，使得电池加热更加可靠。
92.在另一实施例中，控制器也是控制分别在六个阶段中执行六个步骤。在该实施例的一个电流周期中，前三个阶段可以与上一实施例中的前三个阶段(图3a-图3c)相同。图4a-图4c分别是另一示例性实施例提供的一个电流周期中后三个阶段的电流方向示意图。
93.在第四个阶段中：控制第一相桥臂的上桥臂s1导通，第一相桥臂的下桥臂s2、第二相桥臂的上桥臂s3和下桥臂s4关断，以使储能元件30经第一电感l1对电池充电。如图4a所示，电流从电池负极流出，经储能元件30、第一相桥臂的上桥臂s1、第一电感l1流回电池正极。
94.在第五个阶段中：控制第一相桥臂的下桥臂s2和第二相桥臂的上桥臂s3导通，第一相桥臂的上桥臂s1和第二相桥臂的下桥臂s4关断，以使储能元件30经第二电感l2对电池充电，第一电感l1对电池充电。如图4b所示，电流从电池负极流出，一路经储能元件30、第二相桥臂的上桥臂s3、第二电感l2流回电池正极，另一路经第一相桥臂的下桥臂s2、第一电感l1流回电池正极。
95.在第六个阶段中：控制第二相桥臂的下桥臂s4导通，第二相桥臂的上桥臂s3、第一相桥臂的上桥臂s1和下桥臂s2关断，以使第二电感l2对电池充电。如图4c所示，电流从第二电感l2流出，流经电池、经第二相桥臂的下桥臂s4流回第二电感l2。
96.与上一实施例(图3a-图3f)相比，在该实施例(图3a-图3c、图4a-图4c)中，电流周期具有相同数目的步骤，控制器主动控制每一个步骤，使得电势能较大，电池加热的效率较高。
97.在本公开的方案中，第一电感和第二电感的状态可以有几种不同的组合。以图3a-图3c、图4a-图4c作为一个电流周期的实施例为例，一个电流周期的六个阶段可以包括三种组合。
98.第一种组合是第一电感处于储能状态，第二电感处于不工作状态，包括图3a和图4a的阶段。其中，控制器被配置为控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池或储能元件30向第一电感l1放电，以实现对电池的加热。其中，在图3a的阶段中，电池向第一电感l1放电，在图4a的阶段中，储能元件30向第一电感l1放电。
99.这种组合中，只用一个电感储能。由于另一个电感不工作，因此在一定程度上限制了流经电池的电流不会太大，使得产生的电流波纹较小。
100.第二种组合是第二电感处于储能状态，第一电感处于续流状态，包括图3b和图4b的阶段。其中，控制器被配置为控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件30中的一者向第二电感l2放电，电池和储能元件30中的另一者通过第一电感l1进行充电，以实现对电池的加热。
101.其中，在图3b的阶段中，电池向第二电感l2放电，储能元件30通过第一电感l1进行充电，在图4b的阶段中，储能元件30向第二电感l2放电，电池通过第一电感l1进行充电。
102.这种组合中，一个电感储能，一个电感续流，虽然两个电感同时工作，但由于二者产生交错互补的态势，因此在避免产生较大电流波纹的同时，增强了加热效率。
103.第三种组合是第二电感处于续流状态，第一电感处于不工作状态，包括图3c和图4c的阶段。其中，控制器被配置为控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池或储能元件通过第二电感进行充电，以实现对电池的加热。其中，在图3c的阶段中，储能元件通过第二电感进行充电，在图4c的阶段中，电池通过第二电感进行充电。
104.这种组合中，只用一个电感续流。由于另一个电感不工作，因此在一定程度上限制了流经电池的电流不会太大，使得产生的电流波纹较小。
105.图2中的电路结构可以设置为专用于电池加热的电路，也可以复用与电池在同一装置中的相关器件中的电路。例如，电池为车载电池，第一电感和第二电感为车辆的电压变换器中的电感，第一相桥臂和第二相桥臂为电压变换器中的桥臂，储能元件为母线电容。电压变换器可以为升压直流电(direct current，dc)模块。又如，电池为车载电池，第一相桥臂和第二相桥臂为车辆的电机控制器中的桥臂，储能元件为母线电容。
106.这样，具有相似电路结构的器件，在该器件不工作的时候复用其中的电路，能够节省硬件的布置，减少线路连接，并节省空间，不增大器件的体积，利于器件的小型化，不改变车辆的原有结构，实现电池加热，方案成本低。
107.若复用其他器件中的电路，可以在线路中设置开关模块，通过控制开关模块的开闭，达到对复用电路的功能进行切换的目的。图5是又一示例性实施例提供的电池能量处理装置中的电路结构示意图。在图5的实施例中，电池为车载电池，复用的是车辆的电机控制器中的电路，在图2的基础上，该电池能量处理装置还可以包括第一开关模块k1、第二开关模块k2和第三开关模块k3。
108.第一开关模块k1的第一端(图5中k1的左端)与电池的正极连接，第一开关模块k1的第二端(图5中k1的右端)与储能元件30的第一端(图5中储能元件30的上端)连接。
109.第二开关模块k2的第一端(图5中k2的左端)与第一相桥臂10的中点连接，第二开关模块k2的第二端(图5中k2的右端)与电机g的第一相绕组(未示出)连接。
110.第三开关模块k3的第一端(图5中k3的左端)与第二相桥臂20的中点连接，第三开关模块k3的第二端(图5中k3的右端)与电机g的第二相绕组(未示出)连接。
111.该实施例中，控制器被配置为控制第一开关模块k1、第二开关模块k2和第三开关模块k3断开，以实现对电池的加热。若k1、k2和k3断开，则断开了第一相桥臂10和第二相桥臂20对电机的控制，转换为用于电池加热，电路设计和控制策略都比较简单，能够快速转换到为电池加热的功能，可靠性高。
112.如图5所示，该装置还可以包括第四开关模块k4。第四开关模块k4的第一端(图5中k4的左端)与电池的正极连接，第四开关模块k4的第二端(图5中k4的右端)分别与第一电感l1的第一端(图5中l1的左端)和第二电感l2的第一端(图5中l2的左端)连接。
113.该实施例中，控制器还被配置为控制第四开关模块k4断开，并控制第一开关模块k1、第二开关模块k2和第三开关模块k3闭合，以实现电池对电机的驱动。电容c为母线电容。由图5可知，若k4断开，k1、k2和k3闭合，则在线路中断开了第一电感l1和第二电感l2，通过三相桥臂可实现对电机g的控制，即线路转换为电机控制器的功能，该切换电路的设计和控制策略都比较简单，能够快速转换到驱动电机的功能，可靠性高。
114.上述实施例中描述了一个电流周期的桥臂动作、电流流向和充放电状态。在又一实施例中，控制器可以被配置为控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行循环充电和放电，以实现对电池的加热。其中，第一电感和第二电感处于不同的工作状态。也就是，可以循环执行上述的电流周期，直至达到停止电池加热的条件为止。停止电池加热的条件例如可以是电池温度达到预定的温度阈值。
115.该实施例中，将预定的步骤循环执行，以达到持续不断地为电池充电的目的，同时，控制策略简单，不易出错，可靠性高。
116.图6a是一示例性实施例提供的利用一个电感进行加热时电路中电流随时间变化的曲线图。图6b是一示例性实施例提供的利用本方案中的两个电感进行加热时电路中电流随时间变化的曲线图。其中，横坐标为时间，纵坐标为电路中电流，即流经动力电池的电流。如图6a和图6b所示，当只利用一个电感进行加热时，曲线中电流的纹波较大；而利用两个电感进行加热时，曲线中的电流纹波相比单电感明显减小。可见，利用本公开的方案为电池加热时，在输出相同电流的情况下，电路中的纹波电流较小，因此，显著提升了电池能量处理装置的电磁兼容性能。
117.本公开还提供一种电池能量处理方法。图7是一示例性实施例提供的电池能量处理方法的流程图。如图7所示，该方法可以包括步骤s71：若判定电池需要加热，则控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对电池的加热。其中，第一电感和第二电感处于不同的工作状态。
118.其中，第一电感的第一端与电池的正极连接，第二电感的第一端与电池的正极连接，第一相桥臂的中点与第一电感的第二端连接，第二相桥臂的中点与第二电感的第二端连接，第一相桥臂的第一端和第二相桥臂的第一端共接形成第一汇流端，第一相桥臂的第二端和第二相桥臂的第二端共接形成第二汇流端，第二汇流端与电池的负极连接，储能元件的第一端与第一汇流端连接，储能元件的第二端与第二汇流端连接。
119.在本方案中，第一电感和第二电感在电池加热的过程中，始终都处于不同的工作状态，真正地作为两个不同的电感来使用。与采用一个电感或者对多个电感采用相同工作状态的电池加热控制方式相比，本方案中的这种双电感交错(不同的工作状态)控制的方式，能够在一定程度上起到互相弥补、互相制约的作用，在输出相同电流的情况下，电路中的纹波电流较小，从而显著提升了电池能量处理装置的电磁兼容性能。
120.可选地，两个电感的工作状态可以包括：储能状态、续流状态和不工作状态。若判定电池需要加热，则控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对电池的加热的步骤(步骤s71)可以包括：若判定电池需要加热，则控
制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对电池的加热。
121.在上述不同的工作状态的基础上，具体地，使两个电感在储能、续流和不工作这三种状态中分别处于其中的两种状态，可选状态的多样化不仅使可设置的电流流向策略多样化，而且能够通过试验的方式对多种策略进行比较，并从中选取出纹波电流相对较小的、较优的电流流向策略。
122.可选地，控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电，以实现对电池的加热的步骤可以包括：控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池或储能元件向第一电感放电，以实现对电池的加热，其中，第一电感处于储能状态，第二电感处于不工作状态；
123.或者可以包括：控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件中的一者向第二电感放电，电池和储能元件中的另一者通过第一电感进行充电，以实现对电池的加热，其中，第二电感处于储能状态，第一电感处于续流状态；
124.或者可以包括：控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池或储能元件通过第二电感进行充电，以实现对电池的加热，其中，第二电感处于续流状态，第一电感处于不工作状态。
125.一个电感工作，另一个电感不工作时，在一定程度上限制了流经电池的电流不会太大，使得产生的电流波纹较小。一个电感储能，一个电感续流时，虽然两个电感同时工作，但由于二者产生交错互补的态势，因此在避免产生较大电流波纹的同时，增强了加热效率。
126.可选地，控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电的步骤可以包括：
127.1、控制第一相桥臂的下桥臂导通，第一相桥臂的上桥臂、第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使电池对第一电感充电；
128.2、控制第一相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂导通，第一相桥臂的下桥臂和第二相桥臂的上桥臂关断，以使电池对第二电感充电，第一电感对储能元件充电；
129.3、控制第二相桥臂的上桥臂导通，第二相桥臂的下桥臂、第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使第二电感对储能元件充电；
130.4、控制第二相桥臂的上桥臂导通，第二相桥臂的下桥臂、第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使储能元件经第二电感对电池充电；
131.5、控制第一相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂导通，第一相桥臂的下桥臂和第二相桥臂的上桥臂关断，以使储能元件经第一电感对电池充电，第二电感对电池充电；
132.6、控制第一相桥臂的下桥臂导通，第一相桥臂的上桥臂、第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使第一电感对电池充电。
133.该实施例中，在上述的3到4阶段的切换不需要控制桥臂的动作，而是由储能元件充电以后又自动放电来切换状态。这样，在电流周期具有相同数目的步骤的情况下，减少了控制器控制的动作，简化了控制器的控制流程，使得电池加热更加可靠。
134.可选地，控制第一相桥臂和第二相桥臂，使电池和储能元件通过第一电感和第二电感进行充电和放电的步骤可以包括：
135.1、控制第一相桥臂的下桥臂导通，第一相桥臂的上桥臂、第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使电池对第一电感充电；
136.2、控制第一相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂导通，第一相桥臂的下桥臂和第二相桥臂的上桥臂关断，以使电池对第二电感充电，第一电感对储能元件充电；
137.3、控制第二相桥臂的上桥臂导通，第二相桥臂的下桥臂、第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使第二电感对储能元件充电；
138.4、控制第一相桥臂的上桥臂导通，第一相桥臂的下桥臂、第二相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使储能元件经第一电感对电池充电；
139.5、控制第一相桥臂的下桥臂和第二相桥臂的上桥臂导通，第一相桥臂的上桥臂和第二相桥臂的下桥臂关断，以使储能元件经第二电感对电池充电，第一电感对电池充电；
140.6、控制第二相桥臂的下桥臂导通，第二相桥臂的上桥臂、第一相桥臂的上桥臂和下桥臂关断，以使第二电感对电池充电。
141.在该实施例中，控制器主动控制每一个步骤，使得电势能较大，电池加热的效率较高。
142.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。
143.在又一实施例中，在第一电感和第二电感中的一者为储能状态，另一者为续流状态的阶段中，在控制用于进行电感续流的桥臂进行动作之后，延迟预设时长再控制用于进行电感储能的桥臂进行动作。
144.预设时长可以根据桥臂中开关管的开关周期来设定，例如，预设时长可以为桥臂中开关管的半周期。
145.举例来说，在图3b的阶段中，需要控制用于进行第一电感l1续流的第一相桥臂的下桥臂s2关断，并控制用于进行第二电感l2储能的第二相桥臂的下桥臂s4导通。则先控制第一相桥臂的下桥臂s2关断，关断之后，经过桥臂开关管的半周期，再控制第二相桥臂的下桥臂s4导通。
146.又如，在图3e的阶段中，需要控制用于进行第一电感l1储能的第一相桥臂的上桥臂s1导通，并控制用于进行第二电感l2续流的第二相桥臂的上桥臂s3关断。则先控制第二相桥臂的上桥臂s3关断，关断之后，经过桥臂开关管的半周期，再控制第一相桥臂的上桥臂s1导通。
147.通过上述延迟的操作，桥臂交替地开关，使得在一电感续流开始一段时间后，另一电感再开始储能，这样能够减小电流冲击，电荷能够缓慢地转移，这符合电感本身的充放电特性，有利于延长装置的使用寿命。
148.在又一实施例中，在加热期间，可以调节第一相桥臂和第二相桥臂中的开关频率或占空比，以使流经电池的电流值达到最优电流值。
149.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。若第一相桥臂和第二相桥臂为电压变换器中的桥臂，则最优电流值可以是电池允许的最大电流值和电压变换器允许的最大电流值二者中的较小值。
150.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。电压变换器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电压变换器允许的最大电流。
151.具体地，最优电流值可以通过以下公式来得到：
152.i(f)＝min(i
max1
，i
max2
)
153.i
max1
＝c﹡f
[0154][0155]
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
为电压变换器允许的最大电流值，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。
[0156]
该实施例中，通过调节第一相桥臂和第二相桥臂中的开关频率或占空比，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。
[0157]
在又一实施例中，在加热期间，调节第一相桥臂和第二相桥臂的占空比，以使流经电池的电流值达到最优电流值的步骤可以包括：
[0158]
在加热期间，根据流经电池的电流与最优电流值的比较结果以及第一相桥臂和第二相桥臂在当前载频周期中的占空比，调节第一相桥臂和第二相桥臂在下一个载频周期中的占空比，以使流经电池的电流值达到最优电流值。
[0159]
也就是，在第一相桥臂和第二相桥臂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，以逐步达到最优的占空比(对应于最优电流值)。这样，占空比调节的频率较高，从而能够快速达到最优的占空比和最优电流值，使得电池加热的效率得到快速提升。
[0160]
在又一实施例中，在加热期间，根据流经电池的电流与最优电流值的比较结果以及第一相桥臂和第二相桥臂在当前载频周期中的占空比，调节第一相桥臂和第二相桥臂在下一个载频周期中的占空比，以使流经电池的电流值达到最优电流值的步骤可以包括：
[0161]
在电池充电或放电期间，若流经电池的电流小于最优电流值，则控制使第一相桥臂和第二相桥臂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；若流经电池的电流大于最优电流值，则控制使第一相桥臂和第二相桥臂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，直至流经电池的电流值达到最优电流值。
[0162]
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。
[0163]
图8是一示例性实施例提供的电池能量处理方法的流程图。如图8所示，电池自加热前，电池管理系统可以采集的电池温度t，若温度t小于设定温度值t
min
，则采集电池soc，若判定采集的soc大于设定的soc
min
，则开始加热。或者采集的soc＜soc
min
时，则不加热。只有当采样温度t和采样soc同时满足要求即t＜t
min
并且采样soc＞soc
min
时，能启动电池自加热程序。例如，t
min
可以为零下10℃，可以为10％。另外，若考虑电芯间最大温差，采集的电池温度可以为多个监测点平均值。
[0164]
当启动电池自加热程序后，可以先判定电流的流向。若电池给储能元件充电，则电
流大于0，控制s2、s4来控制电池放电；若储能元件给电池充电，则电池电流小于0，控制s1、s3来控制电流充电。
[0165]
加热程序启动后，在电压变换器的igbt开关频率和电池交变载频确定的情况下，设定初始占空比为d0。若电流大于0，此时电池给储能元件充电，控制s2导通，占空比为d0，延迟半周期后，再控制s4导通，占空比为d0。同时采集此时电路上的当前电流值，若当前电流值小于最优电流值，则在下一个载频周期中，导通s2，占空比为d0 δt，延迟半周期后，导通s4，占空比为d0 δt。若当前电流值大于最优电流值，则在下一个载频周期中，控制s2导通，占空比为d0-δt，延迟半周期后，再控制s4导通，占空比为d0-δt。在调整占空比后，需要重新采集电池温度t，并判定电池温度t是否达到设定的温度值t
min
。若电池电流小于0，控制s1、s3的方法类似。
[0166]
本公开还提供一种车辆。图9是一示例性实施例提供的车辆的结构框图。如图9所示，该车辆可以包括电池100和本公开提供的上述电池能量处理装置200。
[0167]
图10是又一示例性实施例提供的车辆的结构框图。该实施例中，车辆为混合动力车辆。如图10所示，该车辆可以包括电池100、电压变换器300、母线电容30、驱动电机g1、驱动电机控制桥臂400、发电机g2、发电机控制桥臂500。其中，上述的电池能量处理装置200包括电压变换器300和母线电容30。电压变换器300包括第一电感l1、第二电感l2和两相桥臂。电压变换器300中两相桥臂的第一汇流端也是驱动电机控制桥臂400、发电机控制桥臂500的第一汇流端，电压变换器300中两相桥臂的第二汇流端也是驱动电机控制桥臂400、发电机控制桥臂500的第二汇流端。
[0168]
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。
[0169]
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。
[0170]
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。