專利名稱：一種電池的加熱電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種電池的加熱電路。
背景技術(shù)：
考慮到汽車需要在復(fù)雜的路況和環(huán)境條件下行駛，或者有些電子設(shè)備需要在較差的環(huán)境條件中使用，所以，作為電動車或電子設(shè)備電源的電池就需要適應(yīng)這些復(fù)雜的狀況。 而且除了考慮這些狀況，還需考慮電池的使用壽命及電池的充放電循環(huán)性能，尤其是當(dāng)電動車或電子設(shè)備處于低溫環(huán)境中時，更需要電池具有優(yōu)異的低溫充放電性能和較高的輸入輸出功率性能。一般而言，在低溫條件下會導(dǎo)致電池的阻抗增大，極化增強，由此導(dǎo)致電池的容量下降。為了保持電池在低溫條件下的容量，提高電池的充放電性能，本發(fā)明提供了一種電池的加熱電路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對電池在低溫條件下會導(dǎo)致電池的阻抗增大，極化增強，由此導(dǎo)致電池的容量下降的問題，提供一種電池的加熱電路。本發(fā)明提供了一種電池的加熱電路，該電池包括電池El和電池E2，該加熱電路包括第一充放電電路，該第一充放電電路與所述電池El連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R1、電流存儲元件Li、第一開關(guān)裝置、以及電荷存儲元件C ；以及第二充放電電路，該第二充放電電路與所述電池E2連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R2、電流存儲元件L2、第二開關(guān)裝置、以及所述電荷存儲元件C。通過本發(fā)明提供的電池的加熱電路，可通過控制所述第一開關(guān)裝置和/或第二開關(guān)裝置，實現(xiàn)同時對多個電池進(jìn)行加熱，或?qū)υ摱鄠€電池中的部分電池進(jìn)行單獨加熱。另外，當(dāng)多個電池的電量不均衡時，還可使能量多的電池通過一充放電電路將電能存儲至電荷存儲元件C，之后存儲于該電荷存儲元件C內(nèi)的能量經(jīng)由另一充放電路而被返還給能量少的電池，從而達(dá)到多個電池電量均衡的目的。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的示意圖；圖2A-圖2F分別為圖1中的第一開關(guān)裝置和/或第二開關(guān)裝置的實施方式的示意圖；圖3為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的第一實施方式的示意圖4A-圖4C分別為圖3中的極性反轉(zhuǎn)單元的實施方式的示意圖；圖4D為圖4C中的DC-DC模塊的具體實施方式
的示意圖；圖5A為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的第二實施方式的示意圖；圖5B為圖5A的加熱電路所對應(yīng)的波形時序圖；圖6A為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的第三種實施方式的示意圖；以及圖6B為圖6A的加熱電路所對應(yīng)的波形時序圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。需要指出的是，除非特別說明，當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“開關(guān)控制模塊”為任意能夠根據(jù)設(shè)定的條件或者設(shè)定的時刻輸出控制指令(例如脈沖波形)從而控制與其連接的開關(guān)裝置相應(yīng)地導(dǎo)通或關(guān)斷的控制器，例如可以為PLC ；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“開關(guān)”指的是可以通過電信號實現(xiàn)通斷控制或者根據(jù)元器件自身的特性實現(xiàn)通斷控制的開關(guān)，既可以是單向開關(guān)，例如由雙向開關(guān)與二極管串聯(lián)構(gòu)成的可單向?qū)ǖ拈_關(guān)，也可以是雙向開關(guān)，例如金屬氧化物半導(dǎo)體型場效應(yīng)管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)或帶有反并續(xù)流二極管的IGBT ；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“雙向開關(guān)”指的是可以通過電信號實現(xiàn)通斷控制或者根據(jù)元器件自身的特性實現(xiàn)通斷控制的可雙向?qū)ǖ拈_關(guān)，例如MOSFET或帶有反并續(xù)流二極管的IGBT ；當(dāng)下文中提及時，單向半導(dǎo)體元件指的是具有單向?qū)üδ艿陌雽?dǎo)體元件，例如二極管等；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“電荷存儲元件”指任意可以實現(xiàn)電荷存儲的裝置，例如可以為電容等；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“電流存儲元件”指任意可以對電流進(jìn)行存儲的裝置，例如可以為電感等；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“正向”指能量從電池向儲能電路流動的方向，術(shù)語“反向，，指能量從儲能電路向電池流動的方向；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“電池”包括一次電池(例如干電池、堿性電池等)和二次電池(例如鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鉛酸電池等)；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語“阻尼元件”指任意通過對電流的流動起阻礙作用以實現(xiàn)能量消耗的裝置，例如可以為電阻等；當(dāng)下文中提及時，術(shù)語 “主回路”指的是電池與阻尼元件、開關(guān)裝置以及儲能電路串聯(lián)組成的回路。這里還需要特別說明的是，考慮到不同類型的電池的不同特性，在本發(fā)明中，“電池”可以指不包含內(nèi)部寄生電阻和寄生電感、或者內(nèi)部寄生電阻的阻值和寄生電感的電感值較小的理想電池，也可以指包含有內(nèi)部寄生電阻和寄生電感的電池包；因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)“電池”為不包含內(nèi)部寄生電阻和寄生電感、或者內(nèi)部寄生電阻的阻值和寄生電感電感值較小的理想電池時，阻尼元件Rl和R2指的是電池外部的阻尼元件，電流存儲元件Ll和L2指的是電池外部的電流存儲元件；當(dāng)“電池”為包含有內(nèi)部寄生電阻和寄生電感的電池包時，阻尼元件Rl和R2既可以指電池外部的阻尼元件，也可以指電池包內(nèi)部的寄生電阻，同樣地，電流存儲元件Ll和L2既可以指電池外部的電流存儲元件，也可以指電池包內(nèi)部的寄生電感。為了保證電池的使用壽命，可以在低溫情況下對電池進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到加熱條件時，控制加熱電路開始工作，對電池進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到停止加熱條件時，控制加熱電路停止工作。
在電池的實際應(yīng)用中，隨著環(huán)境的改變，可以根據(jù)實際的環(huán)境情況對電池的加熱條件和停止加熱條件進(jìn)行設(shè)置，以保證電池的充放電性能。圖1為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種電池的加熱電路，該電池包括電池El和電池E2，該加熱電路包括第一充放電電路，該第一充放電電路與所述電池El連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R1、電流存儲元件Li、第一開關(guān)裝置1、以及電荷存儲元件C ；以及第二充放電電路，該第二充放電電路與所述電池E2連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R2、電流存儲元件L2、第二開關(guān)裝置2、以及所述電荷存儲元件C。其中，所述阻尼元件Rl和阻尼元件R2可分別為所述電池El和電池E2內(nèi)部的寄生電阻，所述電流存儲元件Ll和電流存儲元件L2可分別為所述電池El和電池E2內(nèi)部的寄生電感。其中，所述加熱電路還可包括開關(guān)控制模塊100，該開關(guān)控制模塊100與所述第一開關(guān)裝置1和第二開關(guān)裝置2連接，用于控制該第一開關(guān)裝置1和第二開關(guān)裝置2的通斷， 以使得當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2導(dǎo)通時，能量在所述電池El與所述第一充放電電路之間往復(fù)流動和/或能量在所述電池E2與所述第二充放電電路之間往復(fù)流動，從而使得阻尼元件Rl和/或阻尼元件R2發(fā)熱，藉此達(dá)到對電池進(jìn)行加熱的目的。所述開關(guān)控制模塊100可以為一個單獨的控制器，通過對其內(nèi)部程序的設(shè)置，可以實現(xiàn)對不同的外接開關(guān)的通斷控制，所述開關(guān)控制模塊100也可以為多個控制器，例如針對每一個外接開關(guān)設(shè)置對應(yīng)的開關(guān)控制模塊100，所述多個開關(guān)控制模塊100也可以集成為一體，本發(fā)明不對開關(guān)控制模塊100的實現(xiàn)形式作出任何限定。優(yōu)選地，所述開關(guān)控制模塊100被配置為當(dāng)所述電池El的電量大于所述電池E2 的電量時，控制所述第一開關(guān)裝置1導(dǎo)通、第二開關(guān)裝置2斷開，所述電池El給所述電荷存儲元件C充電；之后，當(dāng)所述第一充放電電路中的電流經(jīng)正半周期為零時，開關(guān)控制模塊 100控制所述第一開關(guān)裝置1斷開、第二開關(guān)裝置2導(dǎo)通，所述電荷存儲元件C將其所存儲的電量充入所述電池E2，藉此實現(xiàn)電池能量均衡的目的。圖2A-圖2F分別為圖1中的第一開關(guān)裝置和/或第二開關(guān)裝置的實施方式的示意圖。以下參見圖2A-圖2F，對第一開關(guān)裝置和/或第二開關(guān)裝置的各種實施方式進(jìn)行描述。為了實現(xiàn)能量在電池與充放電電路之間的往復(fù)流動，根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，所述第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2可為雙向開關(guān)K3，如圖2A所示。由開關(guān)控制模塊100控制雙向開關(guān)K3的導(dǎo)通與關(guān)斷，當(dāng)需要對電池加熱時，導(dǎo)通雙向開關(guān)K3即可， 如暫停加熱或者不需要加熱時關(guān)斷雙向開關(guān)K3即可。單獨使用一個雙向開關(guān)K3實現(xiàn)開關(guān)裝置，電路簡單，占用系統(tǒng)面積小，容易實現(xiàn)， 但是為了實現(xiàn)對反向電流的關(guān)斷，本發(fā)明還提供了如下開關(guān)裝置的優(yōu)選實施方式。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2可包括用于實現(xiàn)能量從電池流向充放電電路的第一單向支路和用于實現(xiàn)能量從充放電電路流向電池的第二單向支路， 所述開關(guān)控制模塊100與所述第一單向支路和第二單向支路中的一者或兩者分別連接，用以控制所連接的支路的導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)電池需要加熱時，導(dǎo)通第一單向支路和第二單向支路兩者，如暫停加熱可以選擇關(guān)斷第一單向支路和第二單向支路中的一者或兩者，當(dāng)不需要加熱時，可以關(guān)斷第一單向支路和第二單向支路兩者。優(yōu)選地，第一單向支路和第二單向支路兩者都能夠受開關(guān)控制模塊100的控制，這樣，可以靈活實現(xiàn)能量正向流動和反向流動。作為開關(guān)裝置的另一種實施方式，如圖2B所示，所述第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2可以包括雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5，所述雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5彼此反向串聯(lián)以構(gòu)成所述第一單向支路和第二單向支路，所述開關(guān)控制模塊100與所述雙向開關(guān)K4 和雙向開關(guān)K5分別連接，用于通過控制雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制第一單向支路和第二單向支路的導(dǎo)通和關(guān)斷。當(dāng)需要對電池加熱時，導(dǎo)通雙向開關(guān)K4和K5即可，如暫停加熱可以選擇關(guān)斷雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5中的一者或者兩者，在不需要加熱時關(guān)斷雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5 即可。這種開關(guān)裝置的實現(xiàn)方式能夠分別控制第一單向支路和第二單向支路的導(dǎo)通和關(guān)斷，靈活實現(xiàn)電路的正向和反向能量流動。作為開關(guān)裝置的另一種實施方式，如圖2C所示，所述第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2可以包括開關(guān)K6、單向半導(dǎo)體元件Dll以及單向半導(dǎo)體元件D12，開關(guān)K6和單向半導(dǎo)體元件Dll彼此串聯(lián)以構(gòu)成所述第一單向支路，單向半導(dǎo)體元件D12構(gòu)成所述第二單向支路，所述開關(guān)控制模塊100與開關(guān)K6連接，用于通過控制開關(guān)K6的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制第一單向支路的導(dǎo)通和關(guān)斷。在如圖2C所示的開關(guān)裝置中，當(dāng)需要加熱時，導(dǎo)通開關(guān)K6 即可，不需要加熱時，關(guān)斷開關(guān)K6即可。如圖2C中所示的開關(guān)裝置的實現(xiàn)方式雖然實現(xiàn)了能量往返沿著相對獨立的支路流動，但是還不能實現(xiàn)能量反向流動時的關(guān)斷功能。本發(fā)明還提出了開關(guān)裝置的另一種實施方式，如圖2D所示，所述第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2還可以包括位于第二單向支路中的開關(guān)K7，該開關(guān)K7與單向半導(dǎo)體元件D12串聯(lián)，所述開關(guān)控制模塊100還與開關(guān)K7連接，用于通過控制開關(guān)K7的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制第二單向支路的導(dǎo)通和關(guān)斷。這樣在圖2D示出的開關(guān)裝置中，由于兩個單向支路上均存在開關(guān)(即開關(guān)K6和開關(guān)K7)，同時具備能量正向和反向流動時的關(guān)斷功能。優(yōu)選地，所述第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2還可以包括與所述第一單向支路和/或第二單向支路串聯(lián)的電阻，用于減小充放電電路的電流，避免電流過大對電池造成損害。例如，可以在圖2B中示出的開關(guān)裝置中添加與雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5串聯(lián)的電阻R6，得到開關(guān)裝置的另一種實現(xiàn)方式，如圖2E所示。圖2F中也示出了開關(guān)裝置的一種實施方式，其是在圖2D中示出的開關(guān)裝置中的兩個單向支路上分別串聯(lián)電阻R3、電阻R4 得到的。對于能量在電池與充放電電路之間往復(fù)流動的實施方式，所述開關(guān)裝置可以在一個周期或多個周期內(nèi)的任意時間點關(guān)斷，所述開關(guān)裝置的關(guān)斷時刻可以是任何時刻，例如流經(jīng)開關(guān)裝置的電流為正向/反向時、為零時/不為零時均可以實施關(guān)斷。根據(jù)所需要的關(guān)斷策略可以選擇開關(guān)裝置的不同的實現(xiàn)形式，如果只需要實現(xiàn)正向電流流動時關(guān)斷，則選用例如圖2A和圖2C所示的開關(guān)裝置的實現(xiàn)形式即可，如果需要實現(xiàn)正向電流和反向電流時均可以關(guān)斷，則需要選用如圖2B、圖2D所示的兩個單向支路均可控的開關(guān)裝置。圖3為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的第一實施方式的示意圖。如圖3所示，本發(fā)明的加熱電路還可包括極性反轉(zhuǎn)單元101，該極性反轉(zhuǎn)單元101與所述電荷存儲元件C連接，用于對電荷存儲元件C的電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。所述開關(guān)控制模塊100與所述第一開關(guān)裝置1、第二開關(guān)裝置2以及極性反轉(zhuǎn)單元101連接，用于當(dāng)?shù)谝怀浞烹娐泛?或第二充放電電路內(nèi)的電流經(jīng)負(fù)半周期為零時，控制第一開關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2關(guān)斷，之后控制極性反轉(zhuǎn)單元101對電荷存儲元件C的電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。由于極性反轉(zhuǎn)后的電荷存儲元件C的電壓能夠與電池El和電池E2的電壓串聯(lián)相加，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2再次導(dǎo)通時，能夠提高第一充放電電路和/或第二充放電電路中的電流。圖4A-圖4C分別為圖3中的極性反轉(zhuǎn)單元的實施方式的示意圖。以下參考4A-圖 4C，對進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)單元101的各種實施方式進(jìn)行描述。作為極性反轉(zhuǎn)單元101的一種實施方式，如圖4A所示，所述極性反轉(zhuǎn)單元101包括單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2，所述單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2分別位于所述電荷存儲元件C兩端，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的第一出線連接所述電荷存儲元件C的第一極板，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的第二出線連接所述電荷存儲元件C的第二極板，所述單刀雙擲開關(guān)J2的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，所述單刀雙擲開關(guān)J2的第一出線連接所述電荷存儲元件C的第二極板，所述單刀雙擲開關(guān)J2的第二出線連接在所述電荷存儲元件C的第一極板，所述開關(guān)控制模塊100還與所述單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2分別連接，用于通過改變所述單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2各自的入線和出線的連接關(guān)系來對所述電荷存儲元件C的電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。根據(jù)該實施方式，可以預(yù)先對單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2各自的入線和出線的連接關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，使得當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置1和/或第二開關(guān)裝置2導(dǎo)通時，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的入線與其第一出線連接，而所述單刀雙擲開關(guān)J2的入線與其第一出線連接， 當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置1和第二開關(guān)裝置2關(guān)斷時，通過開關(guān)控制模塊100控制單刀雙擲開關(guān)Jl 的入線切換到與其第二出線連接，而所述單刀雙擲開關(guān)J2的入線切換到與其第二出線連接，由此電荷存儲元件C實現(xiàn)電壓極性反轉(zhuǎn)的目的。作為極性反轉(zhuǎn)單元101的另一種實施方式，如圖4B所示，所述極性反轉(zhuǎn)單元101 包括相串聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D3、電流存儲元件L3以及開關(guān)K9，該串聯(lián)電路并聯(lián)于所述電荷存儲元件C兩端，所述開關(guān)控制模塊100還與所述開關(guān)K9連接，用于通過控制開關(guān)K9導(dǎo)通來對所述電荷存儲元件C的電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。根據(jù)上述實施方式，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置1和第二開關(guān)裝置2關(guān)斷時，可以通過開關(guān)控制模塊100控制開關(guān)K9導(dǎo)通，由此，電荷存儲元件C與單向半導(dǎo)體元件D3、電流存儲元件 L3以及開關(guān)K9形成LC振蕩回路，電荷存儲元件C通過電流存儲元件L3放電，振蕩回路上的電流流經(jīng)負(fù)半周期后，流經(jīng)電流存儲元件L3的電流為零時達(dá)到電荷存儲元件C電壓極性反轉(zhuǎn)的目的。作為極性反轉(zhuǎn)單元101的又一種實施方式，如圖4C所示，所述極性反轉(zhuǎn)單元101 包括DC-DC模塊102和電荷存儲元件Cl，該DC-DC模塊102與所述電荷存儲元件C和電荷存儲元件Cl分別連接，所述開關(guān)控制模塊100還與所述DC-DC模塊102連接，用于通過控制DC-DC模塊102工作來將所述電荷存儲元件C中的能量轉(zhuǎn)移至所述電荷存儲元件Cl，再將所述電荷存儲元件Cl中的能量反向轉(zhuǎn)移回所述電荷存儲元件C，以實現(xiàn)對所述電荷存儲元件C的電壓極性的反轉(zhuǎn)。所述DC-DC模塊102是本領(lǐng)域中常用的用于實現(xiàn)電壓極性反轉(zhuǎn)的直流變直流轉(zhuǎn)換電路，本發(fā)明不對DC-DC模塊102的具體電路結(jié)構(gòu)作任何限制，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對電荷存儲元件C的電壓極性反轉(zhuǎn)即可，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際操作的需要對其電路中的元件進(jìn)行增加、替換或刪減。圖4D為本發(fā)明提供的DC-DC模塊102的具體實施方式
的示意圖。如圖4D所示，所述DC-DC模塊102包括雙向開關(guān)Q1、雙向開關(guān)Q2、雙向開關(guān)Q3、雙向開關(guān)Q4、第一變壓器 Tl、單向半導(dǎo)體元件D4、單向半導(dǎo)體元件D5、電流存儲元件L4、雙向開關(guān)Q5、雙向開關(guān)Q6、第二變壓器T2、單向半導(dǎo)體元件D6、單向半導(dǎo)體元件D7、以及單向半導(dǎo)體元件D8。在該實施方式中，所述雙向開關(guān)Q1、雙向開關(guān)Q2、雙向開關(guān)Q3和雙向開關(guān)Q4為 MOSFET，所述雙向開關(guān)Q5和雙向開關(guān)Q6為IGBT。所述第一變壓器Tl的1腳、4腳、5腳為同名端，第二變壓器T2的2腳與3腳為同名端。其中，單向半導(dǎo)體元件D7的陽極與電荷存儲元件Cl的a端連接，單向半導(dǎo)體元件 D7的陰極與雙向開關(guān)Ql和雙向開關(guān)Q2的漏極連接，雙向開關(guān)Ql的源極與雙向開關(guān)Q3的漏極連接，雙向開關(guān)Q2的源極與雙向開關(guān)Q4的漏極連接，雙向開關(guān)Q3、雙向開關(guān)Q4的源極與電荷存儲元件Cl的b端連接，由此構(gòu)成全橋電路，此時電荷存儲元件Cl的電壓極性為a 端為正，b端為負(fù)。在該全橋電路中，雙向開關(guān)Q1、雙向開關(guān)Q2為上橋臂，雙向開關(guān)Q3、雙向開關(guān)Q4 為下橋臂，該全橋電路通過第一變壓器Tl與所述電荷存儲元件Cl相連；第一變壓器Tl的 1腳與第一節(jié)點m連接、2腳與第二節(jié)點N2連接，3腳和5腳分別連接至單向半導(dǎo)體元件 D4和單向半導(dǎo)體元件D5的陽極；單向半導(dǎo)體元件D4和單向半導(dǎo)體元件D5的陰極與電流存儲元件L4的一端連接，電流存儲元件L4的另一端與電荷存儲元件Cl的d端連接；變壓器Tl的4腳與電荷存儲元件Cl的c端連接，單向半導(dǎo)體元件D8的陽極與電荷存儲元件Cl 的d端連接，單向半導(dǎo)體元件D8的陰極與電荷存儲元件Cl的b端連接，此時電荷存儲元件 Cl的電壓極性為c端為負(fù)，d端為正。其中，電荷存儲元件Cl的c端連接雙向開關(guān)Q5的發(fā)射極，雙向開關(guān)Q5的集電極與變壓器T2的2腳連接，變壓器T2的1腳與電荷存儲元件C的a端連接，變壓器T2的4 腳與電荷存儲元件C的a端連接，變壓器T2的3腳連接單向半導(dǎo)體元件D6的陽極，單向半導(dǎo)體元件D6的陰極與雙向開關(guān)Q6的集電極連接，雙向開關(guān)Q6的發(fā)射極與電荷存儲元件Cl 的b端連接。其中，雙向開關(guān)Q1、雙向開關(guān)Q2、雙向開關(guān)Q3、雙向開關(guān)Q4、雙向開關(guān)Q5和雙向開關(guān)Q6分別通過所述開關(guān)控制模塊100的控制來實現(xiàn)導(dǎo)通和關(guān)斷。下面對所述DC-DC模塊102的工作過程進(jìn)行描述1、在第一開關(guān)裝置1和第二開關(guān)裝置2關(guān)斷后，所述開關(guān)控制模塊100控制雙向開關(guān)Q5、雙向開關(guān)Q6關(guān)斷，控制雙向開關(guān)Ql和雙向開關(guān)Q4同時導(dǎo)通以構(gòu)成A相，控制雙向開關(guān)Q2、雙向開關(guān)Q3同時導(dǎo)通以構(gòu)成B相，通過控制所述A相、B相交替導(dǎo)通以構(gòu)成全橋電路進(jìn)行工作；2、當(dāng)所述全橋電路工作時，電荷存儲元件C上的能量通過第一變壓器Tl、單向半導(dǎo)體元件D4、單向半導(dǎo)體元件D5、以及電流存儲元件L4轉(zhuǎn)移到電荷存儲元件Cl上，此時電荷存儲元件Cl的電壓極性為c端為負(fù)，d端為正。
3、所述開關(guān)控制模塊100控制雙向開關(guān)Q5導(dǎo)通，電荷存儲元件Cl通過第二變壓器T2和單向半導(dǎo)體元件D8與電荷存儲元件C構(gòu)成通路，由此，電荷存儲元件Cl上的能量向電荷存儲元件C反向轉(zhuǎn)移，其中，部分能量將儲存在第二變壓器T2上；此時，所述開關(guān)控制模塊100控制雙向開關(guān)Q5關(guān)斷、雙向開關(guān)Q6閉合，通過第二變壓器T2和單向半導(dǎo)體元件D6將儲存在第二變壓器T2上的能量轉(zhuǎn)移至電荷存儲元件C，此時電荷存儲元件C的電壓極性反轉(zhuǎn)為a端為負(fù)，b端為正，由此達(dá)到了將電荷存儲元件C的電壓極性反向的目的。圖5A為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的第二實施方式的示意圖。如圖5A所示， 所述第一開關(guān)裝置1為開關(guān)Kla，所述第二開關(guān)裝置2為開關(guān)Klb，所述極性反轉(zhuǎn)單元101 包括相串聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D3、開關(guān)K9以及電流存儲元件L3，該串聯(lián)電路并聯(lián)于電荷存儲元件C兩端，以對該電荷存儲元件C的電壓進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)。圖5B為圖5A的加熱電路所對應(yīng)的波形時序圖。以下參考圖5B，對圖5A所示的加熱電路的工作過程進(jìn)行描述。首先，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)Kla、開關(guān)Klb導(dǎo)通，開關(guān) K9關(guān)斷，此時電池El和電池E2同時給電荷存儲元件C充電(參見時間段tl)；當(dāng)分別流經(jīng)電池El和電池E2的電流Iei和電流Ie2經(jīng)正半周期為零時，電荷存儲元件C的電壓Ve達(dá)到最大值，該電荷存儲元件C所存儲的能量開始反充至電池El和電池E2，并于電流Iei和電流Ie2經(jīng)負(fù)半周期為零時結(jié)束(參見時間段t2)；之后，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)Kla、開關(guān)Klb關(guān)斷，開關(guān)K9導(dǎo)通，極性反轉(zhuǎn)單元101開始對電荷存儲元件C進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)，并于流經(jīng)電荷存儲元件C的電流Ic經(jīng)負(fù)半周期為零時，極性反轉(zhuǎn)結(jié)束(參見時間段t3，此時剛好完成了一完整的工作周期T)，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)K9關(guān)斷。之后，可循環(huán)以上操作， 使得電流流經(jīng)阻尼元件Rl和阻尼元件R2，該阻尼元件Rl和阻尼元件R2發(fā)熱，從而對電池 El和E2進(jìn)行加熱。圖5B示出了同時對電池El和E2進(jìn)行加熱的情形，當(dāng)然還可根據(jù)實際需要，通過對第一開關(guān)裝置1和第二開關(guān)裝置2進(jìn)行控制，以實現(xiàn)對單個電池進(jìn)行加熱。另外，對開關(guān) Kla、開關(guān)Klb的關(guān)斷控制可于圖5B所示網(wǎng)格區(qū)段執(zhí)行。圖6A為本發(fā)明提供的電池的加熱電路的第三種實施方式的示意圖。如圖6A所示， 所述第一開關(guān)裝置1包括由開關(guān)K6a與單向半導(dǎo)體元件Dlla相串聯(lián)所構(gòu)成的第一單向支路以及由開關(guān)K7a與單向半導(dǎo)體元件Dlh相串聯(lián)所構(gòu)成的第二單向支路，該第一單向支路與第二單向支路反向并聯(lián)。所述第二開關(guān)裝置2包括由開關(guān)K6b與單向半導(dǎo)體元件Dllb 相串聯(lián)所構(gòu)成的第一單向支路以及由開關(guān)K7b與單向半導(dǎo)體元件D12b相串聯(lián)所構(gòu)成的第二單向支路，該第一單向支路與第二單向支路反向并聯(lián)。所述極性反轉(zhuǎn)單元101包括相串聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D3、開關(guān)K9以及電流存儲元件L3，該串聯(lián)電路并聯(lián)于電荷存儲元件C 兩端，以對該電荷存儲元件C的電壓進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)。圖6B為圖6A的加熱電路所對應(yīng)的波形時序圖。以下參考圖6B，對圖6A所示的加熱電路的工作過程進(jìn)行描述。首先，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)K6a導(dǎo)通，開關(guān)K7b、開關(guān)K9、開關(guān)K7a和開關(guān)K6b關(guān)斷，此時電池E2給電荷存儲元件C充電(參見時間段tl)；當(dāng)分別流經(jīng)電池E2的電流Ie2經(jīng)正半周期為零時，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)K6a關(guān)斷，開關(guān) K7b導(dǎo)通，此時電荷存儲元件C所存儲的能量開始反充至電池El，并于流經(jīng)電池El的電流 Iei經(jīng)負(fù)半周期為零時結(jié)束(參見時間段t2)；之后，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)K6a、開關(guān) K7b關(guān)斷，開關(guān)K9導(dǎo)通，極性反轉(zhuǎn)單元101開始對電荷存儲元件C進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)，并于流經(jīng)電荷存儲元件C的電流I。經(jīng)負(fù)半周期為零時，極性反轉(zhuǎn)結(jié)束(參見時間段t3，此時剛好完成了一完整的工作周期T)，開關(guān)控制單元100控制開關(guān)K9關(guān)斷。之后，可循環(huán)以上操作，使得電量較多的電池E2的能量流入電荷存儲元件C，之后經(jīng)該電荷存儲元件C流入電量較少的電池E1，藉此達(dá)到電池電量均衡的目的。而且，期間有電流流經(jīng)阻尼元件Rl和阻尼元件 R2，該阻尼元件Rl和阻尼元件R2發(fā)熱，還可同時達(dá)到對電池El和E2進(jìn)行加熱的目的。需要說明的是，電池將自身的能量返還給自身，可達(dá)到電池加熱的目的；電池將自身的能量返還給自身及其他電池，可達(dá)到電池加熱及能量均衡的功能。雖然本說明書僅描述了針對電池El和電池E2的加熱電路，實際上本發(fā)明可擴展至多個電池方案，實現(xiàn)該多個電池的同時加熱、單獨加熱、以及電量均衡。此外，上述各個時間段的持續(xù)時間是可調(diào)整的， 以控制電池的有效電流值。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種電池的加熱電路，該電池包括電池El和電池E2，該加熱電路包括第一充放電電路，該第一充放電電路與所述電池El連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R1、 電流存儲元件Li、第一開關(guān)裝置(1)、以及電荷存儲元件C ；以及第二充放電電路，該第二充放電電路與所述電池E2連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R2、 電流存儲元件L2、第二開關(guān)裝置( 、以及所述電荷存儲元件C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其中，所述阻尼元件Rl和阻尼元件R2分別為所述電池El和電池E2內(nèi)部的寄生電阻，所述電流存儲元件Ll和電流存儲元件L2分別為所述電池El和電池E2內(nèi)部的寄生電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，該加熱電路還包括開關(guān)控制模塊(100)，該開關(guān)控制模塊(100)與所述第一開關(guān)裝置(1)和第二開關(guān)裝置(2)連接，用于控制該第一開關(guān)裝置(1)和第二開關(guān)裝置O)的通斷，以使得當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)裝置(1)和/或第二開關(guān)裝置(2) 導(dǎo)通時，能量在所述電池E1與所述第一充放電電路之間往復(fù)流動和/或能量在所述電池E2 與所述第二充放電電路之間往復(fù)流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，該加熱電路還包括開關(guān)控制模塊(100)，該開關(guān)控制模塊(100)與所述第一開關(guān)裝置(1)和第二開關(guān)裝置(2)連接，用于當(dāng)所述電池El的電量大于所述電池E2的電量時，控制所述第一開關(guān)裝置(1)導(dǎo)通、第二開關(guān)裝置(2)斷開，所述電池El給所述電荷存儲元件C充電；之后，當(dāng)所述第一充放電電路中的電流經(jīng)正半周期為零時，開關(guān)控制模塊(100)控制所述第一開關(guān)裝置(1)斷開、第二開關(guān)裝置(2)導(dǎo)通，所述電荷存儲元件C將其所存儲的電量充入所述電池E2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其中，所述第一開關(guān)裝置(1)和/或所述第二開關(guān)裝置⑵為雙向開關(guān)K3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其中，所述第一開關(guān)裝置(1)和/或所述第二開關(guān)裝置(2)包括用于實現(xiàn)能量從電池流向充放電電路的第一單向支路和用于實現(xiàn)能量從充放電電路流向電池的第二單向支路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱電路，其中，所述第一開關(guān)裝置(1)和/或所述第二開關(guān)裝置(2)包括雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5，所述雙向開關(guān)K4和雙向開關(guān)K5彼此反向串聯(lián)以構(gòu)成所述第一單向支路和第二單向支路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱電路，其中，所述第一開關(guān)裝置(1)和/或所述第二開關(guān)裝置( 包括開關(guān)K6、單向半導(dǎo)體元件Dll以及單向半導(dǎo)體元件D12，開關(guān)K6和單向半導(dǎo)體元件Dll彼此串聯(lián)以構(gòu)成所述第一單向支路，單向半導(dǎo)體元件D12構(gòu)成所述第二單向支路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池的加熱電路，其中，所述第一開關(guān)裝置(1)和/或所述第二開關(guān)裝置(2)還包括位于第二單向支路中的開關(guān)K7，該開關(guān)K7與單向半導(dǎo)體元件D12串聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱電路，其中，所述第一開關(guān)裝置(1)和/或所述第二開關(guān)裝置( 還包括與所述第一單向支路和/或第二單向支路串聯(lián)的電阻。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，該加熱電路還包括極性反轉(zhuǎn)單元(101)，該極性反轉(zhuǎn)單元(101)與所述電荷存儲元件C連接，用于對電荷存儲元件C的電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱電路，其中，所述極性反轉(zhuǎn)單元(101)包括單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2，所述單刀雙擲開關(guān)Jl和單刀雙擲開關(guān)J2分別位于所述電荷存儲元件C兩端，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的第一出線連接所述電荷存儲元件C的第一極板，所述單刀雙擲開關(guān)Jl的第二出線連接所述電荷存儲元件C的第二極板，所述單刀雙擲開關(guān)J2的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，所述單刀雙擲開關(guān)J2的第一出線連接所述電荷存儲元件C的第二極板，所述單刀雙擲開關(guān)J2的第二出線連接所述電荷存儲元件C的第一極板。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱電路，其中，所述極性反轉(zhuǎn)單元(101)包括相串聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D1、電流存儲元件L3以及開關(guān)K9，該串聯(lián)電路并聯(lián)于所述電荷存儲元件C 兩端。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱電路，其中，所述極性反轉(zhuǎn)單元(101)包括DC-DC模塊(10 和電荷存儲元件Cl，該DC-DC模塊(10 與所述電荷存儲元件C和電荷存儲元件 Cl分別連接，用于將所述電荷存儲元件C中的電量轉(zhuǎn)移至所述電荷存儲元件Cl，再將所述電荷存儲元件Cl中的電量反向轉(zhuǎn)移回所述電荷存儲元件C，以實現(xiàn)對所述電荷存儲元件C 的電壓極性的反轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱電路，該加熱電路還包括開關(guān)控制模塊(100)，該開關(guān)控制模塊(100)與所述第一開關(guān)裝置(1)、第二開關(guān)裝置O)以及極性反轉(zhuǎn)單元(101)連接，用于當(dāng)?shù)谝怀浞烹娐泛?或第二充放電電路內(nèi)的電流經(jīng)負(fù)半周期為零時，控制第一開關(guān)裝置(1)和/或第二開關(guān)裝置( 關(guān)斷，之后控制極性反轉(zhuǎn)單元(101)對電荷存儲元件 C的電壓極性進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池的加熱電路，該電池包括電池E1和電池E2，該加熱電路包括第一充放電電路，該第一充放電電路與所述電池E1連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R1、電流存儲元件L1、第一開關(guān)裝置(1)、以及電荷存儲元件C；以及第二充放電電路，該第二充放電電路與所述電池E2連接，包括相串聯(lián)的阻尼元件R2、電流存儲元件L2、第二開關(guān)裝置(2)、以及所述電荷存儲元件C。本發(fā)明可適用于多個電池，實現(xiàn)該多個電池的同時加熱、單獨加熱、以及電量均衡。
文檔編號H01M10/50GK102255110SQ20111013236
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者馮衛(wèi), 夏文錦, 徐文輝, 李先銀, 楊欽耀, 韓瑤川 申請人:比亞迪股份有限公司