一种电池加热装置、动力电池包设备及电动车辆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及汽车技术领域，特别是涉及一种电池加热装置、动力电池包设备 及电动车辆。
【背景技术】
[0002] 目前电动汽车要求的驱动功率高，续驶里程长，其储能系统往往采用多节动力蓄 电池。在实际使用过程中，在严寒的冬天，温度较低，而动力蓄电池在低温（如-25°c)时， 其内部的电芯电解液的粘度变得极大，锂离子在其中移动较为困难。若进行低温充电，动力 蓄电池中的锂离子会在负极不均匀地析出，产生锂金属树枝状结晶，即"枝晶"现象。"枝晶" 的生成会使动力蓄电池的隔膜破裂而导致内部正负极短路，产生安全问题。
[0003] 现有技术中，为了保证车辆正常使用，往往首先需要对动力蓄电池进行加热，以保 证动力蓄电池的启动或充电接受性能。为了解决该加热问题，目前采用的做法主要包括：
[0004] 比如：在动力蓄电池模块的底部或四周增加加热装置，通过传导加热方式直接对 动力蓄电池进行加热，如图1所示，这种加热方式的加热效率虽高，但是容易造成动力蓄电 池的损坏，安全性较低。还比如：通过加热动力蓄电池的热管理介质，再利用该加热好的热 管理介质对动力蓄电池进行加热，如图2所示。这种间接加热的方式尽管能够避免对动力 蓄电池的损坏，但是加热效率较低。而且，这两种加热方式都需要增加开关kl和开关k2,并 需要电池管理系统多给出两个控制引，来控制加热和充电回路的通断，并且需要增加专用 的加热膜或加热电阻，增加了成本。
[0005] 因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种电池加热装置来克服或至少减轻现有技术中的 至少一个上述缺陷。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型提供一种电池加热装置，所述电池加热装置包括电 池管理系统、电池、双向充电机和开关，其中：所述双向充电机与所述电池和外接交流电源 电连接，所述开关连接于所述双向充电机与所述电池之间，所述电池管理系统与所述电池、 所述双向充电机和所述总开关电连接；当所述电池的温度处于预设温度之下时，所述总开 关处于打开状态，且所述双向充电机处于为所述电池周期性地充放电的状态。
[0008] 进一步地，所述电池加热装置还包括电流传感器，所述电流传感器连接于所述双 向充电机与所述电池之间，用于检测所述电池与所述双向充电机之间的有效电流值。
[0009] 进一步地，所述双向充电机包括控制模块、放电电路和充电电路，其中：所述控制 模块中预设所述电流时序，所述放电电路和所述充电电路并联设置，且均与所述控制模块 电连接，所述控制模块还与所述电池管理系统电连接，所述控制模块根据所述电池管理系 统的控制指令并按照所述电流时序控制所述放电电路和所述充电电路处于接通或断开状 ??τ〇
[0010] 进一步地，所述放电电路包括串联在所述外接交流电源与所述电池之间的第一开 关和直交流转换模块，所述充电电路包括串联在所述外接交流电源与所述电池之间的第二 开关和交直流转换模块，所述控制模块与所述第一开关和所述第二开关电连接，并根据所 述电池管理系统的控制指令使所述第一开关和所述第二开关处于打开或闭合状态。
[0011] 进一步地，所述第一开关处于断开状态，且所述第二开关处于闭合状态时，所述充 电电路处于接通状态，所述交直流转换模块将所述外接交流电源输出的交流电转换成直流 电并输送到所述电池，所述电池为充电状态；所述第一开关处于闭合状态，且所述第二开关 处于打开状态时，所述放电电路处于接通状态，所述直交流转换模块将所述电池输出的直 流电转换成交流电并输送到所述外接交流电源，所述电池为放电状态。
[0012] 进一步地，所述电流时序的频率的范围为1-lOOOHz。
[0013] -种动力电池包设备，包括动力电池包，其特征在于，包括上述各实施方式所述的 电池加热装置，所述动力电池包为所述电池加热装置中的电池。
[0014] -种电动车辆，包括动力电池包设备，所述动力电池包设备为上述实施方式所述 的动力电池包设备。
[0015] 应用本实用新型所提供的技术方案，可以在电池的温度处于预设温度之下时，按 照预设的电流时序闭合或打开总开关而能够通过双向充电机为电池周期性地充电和放电， 且电池的充电电量等于放电电量，而本实用新型恰好是利用充电和放电两个不同期间损失 在电池内阻上的电压降对电池进行加热，而且该加热过程中，随着电池周期性地充电和放 电，仅仅是引起电池中双电层电容荷电量的变化，不发生化学反应，但是每一个周期完成 后，宏观上电池的电量没有变化，因此避免了电池电压升高而造成的枝晶现象。
【附图说明】
[0016] 图1为现有技术中第一种电池加热装置的结构示意图；
[0017] 图2为现有技术中第二种电池加热装置的结构示意图；
[0018] 图3为本实用新型所提供的电池加热装置一实施方式的结构示意图；
[0019] 图4为图3中双向充电机一实施方式的结构示意图；
[0020] 图5为双向充电机的电流时序波形图。
[0021] 附图标记：
[0022]
【具体实施方式】
[0023] 为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型 实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实 施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例 是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新 型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
[0024] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指 的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用 新型保护枢围的限制。
[0025] 如图3所示，本实施方式所提供的电池加热装置包括电池管理系统1、电池2、双向 充电机3和总开关K1，其中：双向充电机3与电池2和外接交流电源电连接，电池管理系统 1与双向充电机3和总开关K1电连接。电池管理系统1还与电池2电连接，用于检测电池 温度，电池管理系统1用于电池2的温度为现有技术，在此不再赘述。电池管理系统1根据 检测到的电池2的温度控制总开关K1的打开或闭合，外接交流电源比如是电网。总开关K1 连接于双向充电机3与电池2之间，从图中也可以看出：本实施方式中所采用的总开关K1 仅有一个。而现有技术的图1和图2中都需要两个开关kl、k2,并需要电池管理系统多给 出两个控制引，来控制加热和充电回路的通断。由此可以看出，本实施方式中开关的使用成 本更低。总开关K1处于打开状态时，双向充电机3与电池2断开；总开关K1处于闭合状态 时，双向充电机3与电池2接通。
[0026] 当电池2的温度处于预设温度之下时，总开关K1处于打开状态，且双向充电机3 处于为电池2周期性地充放电的状态。上述的"周期性地充放电"指的是双向充电机3按 照预设的电流时序为电池2充电和放电，只要保证电池2的充电电量等于放电电量即可。
[0027] 应用本实施方式所提供的技术方案，可以在电池的温度处于预设温度之下时，按 照预设的电流时序闭合或打开总开关K1而能够通过双向充电机3为电池2充电和放电， 且电池2的充电电量等于放电电量，而本实施方式恰好是利用充电和放电两个不同期间 损失在电池2内阻上的电压降对电池2进行加热，也就是说，电池2常温时的内阻大约在 0. 1-0. 2欧左右，当处于低温（如-25°C时），电池2的内阻将处于较高的值，一般为常温下 的十几倍到几十倍，约在1-2欧左右，则根据焦耳定律，在输入电流相同的情况下，低温下 电池2的加热功率远高于常温或高温下的加热功率，利用该加热功率差值为电池2内部的 导电部件加热，从而实现了电池2的加热。而且该加热过程中，随着电池周期性地充电和放 电，仅仅是引起电池2中双电层电容荷电量的变化，不发生化学反应，但是每一个周期完成 后，宏观上电池2的电量没有变化，因此避免了电池2电压升高而造成的枝晶现象。
[0028] 本实施方式所提供的电池加热装置还包括电流传感器4,电流传感器4连接于双 向充电机3与电池2之间，用于检测电池2与双向充电机3之间的有效电流值。
[0029] 具体地：第n-1个充电时间段tn「tn2内的充电有效电流值为Ini，第η个放电时 间段tn-tn 的放电有效电流值为Iη，电池2的充电电量为IniX(tnftn2)，电池2的放电 电量为Inx(tn-tni)，所述η为偶数，故：In iX(tn「tn2) =I