專利名稱：一種電池的加熱電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力電子領(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，本實用新型提供了一種電池的加熱電路。

實用新型內(nèi)容本實用新型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。本實用新型提供了一種用于電池的加熱電路，所述電池包括第一電池和第二電池，所述加熱電路包括第一開關(guān)裝置、第二開關(guān)裝置、阻尼元件R1、阻尼元件R2、開關(guān)控制模塊以及電流存儲元件，所述第一電池、阻尼元件Rl、電流存儲元件以及第一開關(guān)裝置相串聯(lián)，構(gòu)成第一充放電電路；所述第二電池、阻尼元件R2、電流存儲元件以及第二開關(guān)裝置相串聯(lián)，構(gòu)成第二充放電電路，在對所述電流存儲元件充放電時，該第二充放電電路的充放電方向與所述第一充放電電路的充放電方向相反；所述開關(guān)控制模塊與第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置電連接，用于控制第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置交替導(dǎo)通，以控制電能在所述第一電池、電流存儲元件以及所述第二電池之間的流動。在本實用新型提供的電池的加熱電路中，可通過開關(guān)控制模塊控制所述第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置交替導(dǎo)通，從而實現(xiàn)電能于第一電池、電流存儲元件以及第二電池之間的交替往復(fù)流動，從而導(dǎo)致阻尼元件Rl和阻尼元件R2發(fā)熱，以對第一電池和第二電池進行加熱。由于就電流存儲元件而言，第二充放電電路的充放電方向與所述第一充放電電路的充放電方向相反，由第一電池所充入電流存儲元件的能量可順利轉(zhuǎn)移至第二電池，加熱效率高。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中[0010]圖1為本實用新型提供的加熱電路的電路圖；圖2為本實用新型提供的加熱電路的波形時序圖；圖3為根據(jù)本實用新型提供的另一加熱電路的電路圖；圖4為根據(jù)本實用新型提供的另一加熱電路的波形時序圖；以及圖5為本實用新型提供的加熱電路中的開關(guān)裝置的一實施方式的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。需要指出的是，除非特別說明，當下文中提及時，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 EffectTransistor, MOSFET)或帶有反并續(xù)流二極管的IGBT ；當下文中提及時，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；當下文中提及時，術(shù)語“電流存儲元件”指任意可以對電流進行存儲的裝置，例如可以為電感等；當下文中提及時，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，在本實用新型中， “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)當理解的是，當“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和阻尼元件R2分別指的是第一電池和第二電池外部的阻尼元件；當“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和阻尼元件R2既可以分別指第一電池和第二電池外部的阻尼元件，也可以分別指第一電池包和第二電池包內(nèi)部的寄生電阻。為了保證電池的使用壽命，可以在低溫情況下對電池進行加熱，當達到加熱條件時，控制加熱電路開始工作，對電池進行加熱，當達到停止加熱條件時，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行設(shè)置，以保證電池的充放電性能。[0020]圖1為本實用新型提供的加熱電路的電路圖。如圖1所示，本實用新型提供了一種電池的加熱電路，所述電池包括第一電池El和第二電池E2，所述加熱電路包括第一開關(guān)裝置10、第二開關(guān)裝置20、阻尼元件R1、阻尼元件R2、開關(guān)控制模塊100以及電流存儲元件 Li，所述第一電池El、阻尼元件Rl、電流存儲元件Ll以及第一開關(guān)裝置10相串聯(lián)，構(gòu)成第一充放電電路；所述第二電池E2、阻尼元件R2、電流存儲元件Ll以及第二開關(guān)裝置20相串聯(lián)，構(gòu)成第二充放電電路，在對所述電流存儲元件Ll充放電時，該第二充放電電路的充放電方向與所述第一充放電電路的充放電方向相反；所述開關(guān)控制模塊100與第一開關(guān)裝置 10和第二開關(guān)裝置20電連接，用于控制第一開關(guān)裝置10和第二開關(guān)裝置20交替導(dǎo)通，以控制電能在所述第一電池E1、電流存儲元件Ll以及所述第二電池E2之間的流動。其中，所述開關(guān)控制模塊100可在所述電流存儲元件Ll中的電流達到預(yù)設(shè)值時， 控制所述第一開關(guān)裝置10和第二開關(guān)裝置20進行開關(guān)狀態(tài)切換，例如第一開關(guān)裝置10由導(dǎo)通狀態(tài)切換為關(guān)斷狀態(tài)，而第二開關(guān)裝置20由關(guān)斷狀態(tài)切換為導(dǎo)通狀態(tài)，從而使由一電池存儲于電流存儲元件Ll內(nèi)的電能流入另一電池。該電能的流動會伴隨著的電流的產(chǎn)生， 通過不斷使電流流經(jīng)阻尼元件Rl和阻尼元件R2，該阻尼元件Rl和阻尼元件R2可產(chǎn)生熱量，從而對第一電池El和第二電池E2進行加熱。圖2為本實用新型提供的加熱電路的波形時序圖。以下結(jié)合圖2描述本實用新型提供的加熱電路的具體工作過程。首先，開關(guān)控制模塊100控制第一開關(guān)裝置10導(dǎo)通、第二開關(guān)裝置20斷開，第一電池El給電流存儲元件Ll充電，電流存儲元件Ll內(nèi)的電流緩慢增大(如圖2中的時間段tl所示)。在電流存儲元件Ll內(nèi)的電流Iu增大至預(yù)設(shè)值時，開關(guān)控制模塊100控制第一開關(guān)裝置10斷開、第二開關(guān)裝置20導(dǎo)通，電流存儲元件Ll將其所存儲的能量充給第二電池E2，電流存儲元件Ll內(nèi)的電流緩慢降低(如時間段t2所示)。 之后，在電流存儲元件Ll的能量釋放完畢之后，第二電池E2轉(zhuǎn)而給電流存儲元件Ll充電， 電流存儲元件Ll內(nèi)的電流Iu緩慢增大，此時電流存儲元件Ll內(nèi)的電流Iu流向與時間段 tl和t2之時的流向相反(如時間段t3所示)。之后，在電流存儲元件Ll內(nèi)的電流Iu增大至預(yù)設(shè)值時，開關(guān)控制模塊100控制第一開關(guān)裝置10導(dǎo)通、第二開關(guān)裝置20斷開，電流存儲元件Ll將其所存儲的能量充給第一電池E1，電流存儲元件Ll內(nèi)的電流Iu緩慢降低 (如時間段t4所示，此時該發(fā)熱電路已完成一完整的工作周期)。如此循環(huán)往復(fù)，使得電流不斷流過阻尼元件Rl和阻尼元件R2，該阻尼元件Rl和阻尼元件R2可產(chǎn)生熱量，從而對第一電池El和第二電池E2進行加熱，直至加熱完畢為止。需說明的是，圖2中的Uu代表電流存儲元件Ll的電壓，該電壓Uli于電流存儲元件Ll的電流Iu正向增大或反向減小時，為正向恒定值；于電流存儲元件Ll的電流Iu正向減小或反向增大時，為反向恒定值。在本實用新型加熱電路的以上工作過程中，可使得電流于所述第一電池El和第二電池E2之間交替往復(fù)流動，實現(xiàn)了兩個電池的交替加熱，加熱效率高。另外，電流存儲元件1的存在可對流經(jīng)第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置的電流大小進行限制，還可通過所述預(yù)設(shè)值對流經(jīng)第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置的電流大小進行限制，從而使得流經(jīng)第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置的電流較小，達到了保護第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置的目的。圖3為根據(jù)本實用新型提供的另一加熱電路的電路圖。優(yōu)選地，如圖3所示，本實用新型的加熱電路還可包括電流存儲元件L2，所述第一電池E1、阻尼元件R1、電流存儲元件L2以及第二開關(guān)裝置20相串聯(lián)，構(gòu)成第三充放電電路；所述第二電池E2、阻尼元件R2、 電流存儲元件L2以及第一開關(guān)裝置10相串聯(lián)，構(gòu)成第四充放電電路，在對所述電流存儲元件L2充放電時，該第三充放電電路的充放電方向與所述第四充放電電路的充放電方向相反；所述開關(guān)控制模塊100還通過控制第一開關(guān)裝置10和第二開關(guān)裝置20交替導(dǎo)通，以控制電能在所述第一電池El、電流存儲元件Li、電流存儲元件L2以及所述第二電池E2之間的流動。所述開關(guān)控制模塊可在所述電流存儲元件Ll或電流存儲元件L2中的電流達到預(yù)設(shè)值時，控制所述第一開關(guān)裝置10和第二開關(guān)裝置20進行開關(guān)狀態(tài)切換。圖4為本實用新型提供的另一加熱電路的波形時序圖。以下結(jié)合圖4描述本實用新型提供的另一加熱電路的具體工作過程。首先，開關(guān)控制模塊100控制第一開關(guān)裝置10導(dǎo)通、第二開關(guān)裝置20斷開，第一電池El給電流存儲元件Ll充電，第二電池E2給電流存儲元件L2充電，電流存儲元件Ll和 L2內(nèi)的電流Iu、Il2緩慢增大(如圖4中的時間段tl所示)。在電流存儲元件Ll或L2內(nèi)的電流Iu或L增大至預(yù)設(shè)值時，開關(guān)控制模塊100控制第一開關(guān)裝置10斷開、第二開關(guān)裝置20導(dǎo)通，電流存儲元件Ll將其所存儲的能量充給第二電池E2，電流存儲元件L2將其所存儲的能量充給第一電池E1，電流存儲元件Ll和L2內(nèi)的電流IU、L緩慢降低(如時間段t2所示)。之后，在電流存儲元件Ll和L2的能量釋放完畢之后，第二電池E2轉(zhuǎn)而給電流存儲元件Ll充電，第一電池El轉(zhuǎn)而給電流存儲元件L2充電，電流存儲元件Ll和L2內(nèi)的電流Iu、Il2緩慢增大，此時電流存儲元件Ll和L2內(nèi)的電流流向與時間段tl和t2之時的流向相反(如時間段t3所示)。之后，在電流存儲元件Ll或L2內(nèi)的電流Iu或L增大至預(yù)設(shè)值時，開關(guān)控制模塊100控制第一開關(guān)裝置10導(dǎo)通、第二開關(guān)裝置20斷開，電流存儲元件Ll將其所存儲的能量充給第一電池E1，電流存儲元件L2將其所存儲的能量充給第二電池E2，電流存儲元件Ll和L2內(nèi)的電流IU、L緩慢降低(如時間段t4所示，此時該發(fā)熱電路已完成一完整的工作周期)。如此循環(huán)往復(fù)，直至加熱完畢為止。需說明的是，圖4 中的Uu和Ul2分別代表電流存儲元件Ll和L2的電壓，該電壓Uli于電流存儲元件Ll的電流Iu正向增大或反向減小時，為正向恒定值；于電流存儲元件Ll的電流Iu正向減小或反向增大時，為反向恒定值。電壓L亦是如此。在該加熱電路中，通過增設(shè)一電流存儲元件L2，使得第一電池El和第二電池E2無時無刻均處于充放電的過程，阻抗元件Rl和阻抗元件R2無時無刻均有電流流過，更增加熱效率。至于流經(jīng)第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置的電流，亦可通過電流存儲元件 Ll和L2以及預(yù)設(shè)值得到限制，對第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置進行了保護。另外，需要說明的是，以上所出現(xiàn)的“預(yù)設(shè)值”應(yīng)根據(jù)第一電池E1、第二電池E2以及加熱電路中其他元器件/組件可承受的電流來設(shè)定，該值的設(shè)定應(yīng)同時兼顧加熱效率以及不對第一電池El和第二電池E2造成損害，同時也應(yīng)考慮加熱電路的體積、重量和成本。圖5為本實用新型提供的加熱電路中的開關(guān)裝置的一實施方式的電路圖。如圖5 所示，所述第一開關(guān)裝置10和/或第二開關(guān)裝置20可包括開關(guān)Kll和與該開關(guān)Kll反向并聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D11，所述開關(guān)控制模塊100與開關(guān)Kll電連接，用于通過控制開關(guān) Kll的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制開關(guān)裝置10的正向支路導(dǎo)通和關(guān)斷。對該開關(guān)Kll的導(dǎo)通和關(guān)斷控制可于圖2和圖4中所示的網(wǎng)格區(qū)段進行。[0030]本實用新型所提供的加熱電路具備以下優(yōu)點(1)由于就電流存儲元件而言，第二充放電電路的充放電方向與所述第一充放電電路的充放電方向相反，因此電能可于第一電池、電流存儲元件以及第二電池之間的交替往復(fù)流動，藉此所產(chǎn)生的電流使得阻尼元件Rl和阻尼元件R2發(fā)熱，從而對第一和第二電池進行加熱，實現(xiàn)了對第一和第二電池交替加熱，加熱效率高。(2)由于電流存儲元件的限流作用以及開關(guān)控制模塊可根據(jù)預(yù)設(shè)值來控制開關(guān)裝置的通斷，從而可對流經(jīng)第一和第二電池以及第一和第二開關(guān)裝置的電流大小進行限制， 避免大電流損害第一和第二電池以及開關(guān)裝置。(3)在使用雙電流存儲元件時，可使得第一和第二電池內(nèi)無論何時均處于充放電狀態(tài)，阻抗元件Rl和阻抗元件R2無時無刻均有電流流過，更增加熱效率。雖然本實用新型已通過上述實施例所公開，然而上述實施例并非用以限定本實用新型，任何本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當可以作各種的變動與修改。因此本實用新型的保護范圍應(yīng)當以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求1.一種電池的加熱電路，所述電池包括第一電池(El)和第二電池(E2)，其特征在于， 該加熱電路包括第一開關(guān)裝置(10)、第二開關(guān)裝置(20)、阻尼元件R1、阻尼元件R2、開關(guān)控制模塊(100)以及電流存儲元件Li，所述第一電池(El)、阻尼元件Rl、電流存儲元件Ll以及第一開關(guān)裝置(10)相串聯(lián)，構(gòu)成第一充放電電路；所述第二電池(E2)、阻尼元件R2、電流存儲元件Ll以及第二開關(guān)裝置00)相串聯(lián)，構(gòu)成第二充放電電路，在對所述電流存儲元件Ll充放電時，該第二充放電電路的充放電方向與所述第一充放電電路的充放電方向相反；所述開關(guān)控制模塊(100)與第一開關(guān)裝置(10)和第二開關(guān)裝置00)電連接，用于控制第一開關(guān)裝置(10)和第二開關(guān)裝置00)交替導(dǎo)通，以控制電能在所述第一電池(El)、電流存儲元件Ll以及所述第二電池(E》之間的流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其特征在于，所述阻尼元件Rl和阻尼元件R2分別為所述第一電池(El)和第二電池(E2)內(nèi)部的寄生電阻，所述電流存儲元件Ll為電感。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊(100)用于在所述電流存儲元件Ll中的電流達到預(yù)設(shè)值時，控制所述第一開關(guān)裝置(10)和第二開關(guān)裝置 (20)進行開關(guān)狀態(tài)切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其特征在于，該加熱電路還包括電流存儲元件L2，所述第一電池(El)、阻尼元件Rl、電流存儲元件L2以及第二開關(guān)裝置00)相串聯(lián)，構(gòu)成第三充放電電路；所述第二電池(E2)、阻尼元件R2、電流存儲元件L2以及第一開關(guān)裝置(10)相串聯(lián)，構(gòu)成第四充放電電路，在對所述電流存儲元件L2充放電時，該第三充放電電路的充放電方向與所述第四充放電電路的充放電方向相反；所述開關(guān)控制模塊(100)還通過控制第一開關(guān)裝置(10)和第二開關(guān)裝置00)交替導(dǎo)通，以控制電能在所述第一電池(El)、電流存儲元件Li、電流存儲元件L2以及所述第二電池(E2)之間的流動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱電路，其特征在于，所述電流存儲元件L2為電感。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項權(quán)利要求所述的加熱電路，其特征在于，所述第一開關(guān)裝置(10)和/或第二開關(guān)裝置00)包括開關(guān)Kll和與該開關(guān)Kll反向并聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件Dll，所述開關(guān)控制模塊(100)與開關(guān)Kll電連接，用于通過控制開關(guān)Kll的導(dǎo)通和關(guān)斷來控制開關(guān)裝置(10)的正向支路導(dǎo)通和關(guān)斷。
專利摘要本實用新型提供了一種用于電池的加熱電路，所述電池包括第一和第二電池，所述加熱電路包括第一開關(guān)裝置、第二開關(guān)裝置、阻尼元件R1、阻尼元件R2、開關(guān)控制模塊以及電流存儲元件，第一電池、阻尼元件R1、電流存儲元件以及第一開關(guān)裝置相串聯(lián)，構(gòu)成第一充放電電路；第二電池、阻尼元件R2、電流存儲元件以及第二開關(guān)裝置相串聯(lián)，構(gòu)成第二充放電電路，在對電流存儲元件充放電時，該第二充放電電路的充放電方向與第一充放電電路的充放電方向相反；開關(guān)控制模塊與第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置電連接，用于控制第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置交替導(dǎo)通，以控制電能在第一和第二電池以及電流存儲元件之間的流動。該加熱電路具有加熱效率高的優(yōu)點。
文檔編號H05B3/00GK201966301SQ20102067926
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者馮衛(wèi), 夏文錦, 徐文輝, 楊欽耀, 韓瑤川, 馬士賓 申請人:比亞迪股份有限公司