一种汽车电池的加热方法、装置、汽车及电子设备与流程

1.本技术涉及汽车电池技术领域，具体而言，涉及一种汽车电池的加热方法、装置、汽车及电子设备。


背景技术：

2.新能源汽车动力电池低温性能差，因此需要在低温下提高电池温度。现有的电池交流加热技术，一般是利用电机控制器对驱动电机定子绕组充电储能，然后再放电释能。但是，由于电机电感储能较小，因此必须充放电才能产生足够大的交流电流，而逆变器的直流母线电容在高频下又会旁路吸收这些交流电流，从而减小流入电池的电流，大部分电流都只能在直流母线电容和电机之间振荡，流入电池的交流电流很少，限制了汽车电池加热功率，且电驱系统发热严重，同时较高频率的电流会产生尖锐的噪声，影响用车体验。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种汽车电池的加热方法、装置、汽车及电子设备，提高汽车电池的加热能力，避免发热问题和噪声问题，降低成本。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种汽车电池的加热方法，所述方法包括：
5.获取汽车电池的状态信息；
6.根据所述汽车电池的状态信息断开汽车的车轮与电机之间的连接；
7.对断开连接的电机进行驱动操作，使所述电机的转速达到工作转速；
8.控制达到工作转速的电机转速波动，从而引起转子动能的波动，以使所述汽车电池进行充放电，产生交流电流进行加热。
9.在上述实现过程中，通过断开汽车电机与车轮之间的连接的方式，对断开连接的电机进行驱动操作，使得电池重复大电流充放电实现对汽车电池的加热，不需要增加额外的成本，即可实现对汽车电池的加热，改善电池低温性能。
10.进一步地，所述控制达到工作转速的电机转速波动的步骤，包括：
11.获取加热需求；
12.根据所述加热需求控制达到工作转速的电机转速波动。
13.在上述实现过程中，根据加热需求控制达到工作转速的电机转速波动，可以产生电机转子机械能的波动，带动电池反复充电放电，从而加热电池。
14.第二方面，本技术实施例还提供了一种汽车电池的加热装置，所述装置包括：
15.获取模块，用于获取汽车电池的状态信息；
16.断开模块，用于根据所述汽车电池的状态信息断开汽车的车轮与电机之间的连接；
17.驱动模块，用于对断开连接的电机进行驱动操作，使所述电机的转速达到工作转速；
18.加热控制模块，用于控制达到工作转速的电机转速波动，从而引起转子动能的波
动，以使所述汽车电池进行充放电，产生交流电流进行加热。
19.在上述实现过程中，通过断开汽车电机与车轮之间的连接的方式，对断开连接的电机进行驱动操作，使得电池重复大电流充放电从而实现对汽车电池的加热，不需要增加额外的成本，即可实现对汽车电池的加热，改善电池低温性能。
20.进一步地，所述加热控制模块还用于：
21.获取加热需求；
22.根据所述加热需求控制达到工作转速的电机转速波动。
23.在上述实现过程中，根据加热需求控制达到工作转速的电机转速波动，不会对车辆的其他高压用电零部件造成干扰，且不会造成电机过热，可以提高对汽车电池加热的效率，缩短加热时间。
24.第三方面，本技术实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法的步骤。
25.第四方面，本技术实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
26.第五方面，本技术实施例提供的一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面任一项所述的方法。
27.本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
28.并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本技术实施例提供的汽车电池的加热方法的流程示意图；
31.图2为本技术实施例提供的电机输出功率的能力和转速的关系示意图；
32.图3为本技术实施例提供的电机的转速波形示意图；
33.图4为本技术实施例提供的汽车电池的加热装置的结构组成示意图；
34.图5为本技术实施例提供的电子设备的结构组成示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
38.实施例一
39.图1是本技术实施例提供的汽车电池的加热方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
40.s1，获取汽车电池的状态信息；
41.s2，根据汽车电池的状态信息断开汽车的车轮与电机之间的连接；
42.s3，对断开连接的电机进行驱动操作，使电机的转速达到工作转速；
43.s4，控制达到工作转速的电机转速波动，从而引起转子动能的波动，以使汽车电池进行充放电，产生交流电流进行加热。
44.在上述实现过程中，通过断开汽车电机与车轮之间的连接的方式，对断开连接的电机进行驱动操作，使得电池重复大电流充放电从而实现对汽车电池的加热，不需要增加额外的成本，即可实现对汽车电池的加热，改善电池低温性能。
45.进一步地，控制达到工作转速的电机转速波动的步骤，包括：
46.获取加热需求；
47.根据加热需求控制达到工作转速的电机转速波动。
48.在上述实现过程中，根据加热需求控制达到工作转速的电机转速波动，不会对其他高压用电零部件造成干扰，且不会造成电机过热的情况，可以提高对汽车电池加热的效率，缩短加热时间。
49.本技术实施例中，控制电机转动到一定的工作转速，可以产生足够大的充放电电流(加热电流)。
50.一般的电机，其输出功率的能力和转速的关系如图2中“功率上限”、“功率下限”所示。图中椭圆形轨迹代表充放电状态下，电机自身的“输入功率-转速”轨迹。
51.每一个瞬间，电池电流i
bat
(t)＝pm(t)/u
dc
。其中pm为电机的瞬间输入功率，u
dc
为直流电压(基本和电池电压相等)。
52.参考电机功率限制和转速的关系，可以知道：如果电机的工作转速较低，那么就无法产生足够大的加热电流；转速越高，电机自身损耗越大，轴承等部件也会承受更大的应力，电机的振动和噪声出现问题的风险也越大。因此，一般来说，在满足电池加热需求的情况下，优先选择相对较低的工作转速。
53.椭圆形轨迹的宽度，反映了转速波动的强度，和转速波动的频率相关：频率越低，转速波动的范围越大。如果电机加热电流要求的频率低，那就要求选择更高的工作转速，否则工作轨迹可能超出功率限制，即无法满足电池加热电流的要求。
54.如图3所示，为电机转速波动的转速波形示意图。
55.示例性地，可以利用逆变器实现将动能转换为热能，以某汽车的永磁同步电机为例，参考d轴电感量为120uh，最大允许电流为幅值700a，汽车电池自加热的时候一般在d轴注入电流，因此可以计算得到该电机的储能上限为：
[0056][0057]
电机转动惯量为jm＝0.04kg*m2，电机最高转速为15000rpm，转动动能和转速的关
系如下：
[0058][0059]
可以看到电机转子机械储能能力远远高于电机绕组的电磁储能能力，因此利用转子机械储能可以实现低频率、大功率的能量充放循环，从而实现电池低频率、大电流循环充放电，实现电池加热。
[0060]
假设电机转子以及随着电机转动的齿轮等部件转动惯量为jm，电机充放电的时候，平均转速为ω0，由于电机几乎空载，因此平均转矩为零，假设母线电流呈方波变化，幅值为i0，频率为f
ac
，那么电机转速波动基本表现为三角波，近似计算可得三角波的幅值为:
[0061][0062]
相对转速波动为:
[0063][0064]
转矩近似为和i0相同的矩形波，频率相同，幅值为：
[0065][0066]
以某额定转矩200nm四对极的电机为例，jm＝0.04kg*m2，6000rpm转速时候，ω
avg
＝2π*100rad/s，f
ac
＝100hz，i0＝300a，u
bat
＝400v，可得此时转速波动仅为1.9％，转矩波动幅值为191nm，此时电机绕组电流大约为有效值270a左右。
[0067]
由此可见，电机绕组流通的是低频电流，电机扭矩和额定扭矩相差不大，因此整个电驱完全没有过温风险。
[0068]
理论上电池内阻不影响电机按照加热要求运行，因此加热方法对电池内阻增大的耐受性很强，低温下电池内阻较大的时候仍然能产生较大的加热功率。比如电池内阻达到0.5ω的时候，仍然可以流通300a有效值的电流，产生45kw的加热功率。
[0069]
加热工况下，电池加热电流的交变频率仅仅是100hz左右的低频，因此整个电驱系统此时噪声较小。
[0070]
上述实施例中，电池加热电流为矩形波。实际上也可以是正弦波等各种交变波形。电池加热的交变电流的频率可以在远低于100hz或者远高于100hz的范围内选择，比如20hz，或者5000hz。电机平均转速可以是零至电机最高转速范围内的任何值。
[0071]
本技术实施例的方法，不仅可以在低温下对汽车电池进行加热，并且不会产生过多的噪音，使用体验感更佳。
[0072]
实施例二
[0073]
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种汽车电池的加热装置，如图4所示，该装置包括：
[0074]
获取模块1，用于获取汽车电池的状态信息；
[0075]
断开模块2，用于根据汽车电池的状态信息断开汽车的车轮与电机之间的连接；
[0076]
驱动模块3，用于对断开连接的电机进行驱动操作，使所述电机的转速达到工作转
速；
[0077]
加热控制模块4，用于控制达到工作转速的电机转速波动，从而引起转子动能的波动，以使汽车电池进行充放电，产生交流电流进行加热。
[0078]
在上述实现过程中，通过断开汽车电机与车轮之间的连接的方式，对断开连接的电机进行驱动操作，使得电池重复大电流充放电从而实现对汽车电池的加热，不需要增加额外的成本，即可实现对汽车电池的加热，改善电池低温性能。
[0079]
进一步地，加热控制模块4还用于：
[0080]
获取加热需求；
[0081]
根据加热需求控制达到工作转速的电机转速波动。
[0082]
在上述实现过程中，根据加热需求控制达到工作转速的电机转速波动，不会对其他高压用电零部件造成干扰，且不会造成电机过热的情况，可以提高对汽车电池加热的效率，缩短加热时间。
[0083]
上述的汽车电池的加热装置可实施上述实施例一的方法。上述实施例一中的可选项也适用于本实施例，这里不再详述。
[0084]
本技术实施例的其余内容可参照上述实施例一的内容，在本实施例中，不再进行赘述。
[0085]
实施例三
[0086]
本技术实施例提供一种电子设备，包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的汽车电池的加热方法。
[0087]
可选地，上述电子设备可以是服务器。
[0088]
请参见图5，图5为本技术实施例提供的电子设备的结构组成示意图。该电子设备可以包括处理器51、通信接口52、存储器53和至少一个通信总线54。其中，通信总线54用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本技术实施例中设备的通信接口52用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器51可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。
[0089]
上述的处理器51可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器51也可以是任何常规的处理器等。
[0090]
存储器53可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。存储器53中存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由所述处理器51执行时，设备可以执行上述图1方法实施例涉及的各个步骤。
[0091]
可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。存储器53、存储控制器、处理器51、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线54实现电性连接。处理器51用于执行存储器53中存储的可执行模块，例如设备包括的软件功能模块或计算机程序。
[0092]
输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
[0093]
可以理解，图5所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。图5中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
[0094]
另外，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的汽车电池的加热方法。
[0095]
本技术实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行方法实施例所述的方法。
[0096]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0097]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0098]
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0099]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0100]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
[0101]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。