电池组电路及电池组加热方法与流程

本发明涉及电池组领域，特别涉及一种电池组电路及电池组加热方法。

背景技术：

锂离子电池在低温下其放电容量的明显降低。比如目前的国标中规定锂离子电池的放电的下限温度规定为不低于-20℃。

为了提高电池的放电性能，当电池温度低于预定的下限温度时，需要对电池温度进行提升，目前市面上普遍的锂电池加热方式均为通过外挂加热电阻的方式加热。

现有技术的这种加热方式的缺点主要是加热由外往里，不均匀；另外采用现有技术需要多个在电池外周贴附加热片，对加热片进行并联电连接，给生产组装上带来一定的麻烦。

技术实现要素：

本发明实施例的目的之一在于提供一种电池组加热方法，在电池组温度低于预定的低温阈值时，应用本技术方案可以利用电池组内各电池单元之间的互相充放电实现对电池加热，提高电池组温度。

本发明实施例的目的之二在于提供一种电池组电路，在电池组温度低于预定的低温阈值时，应用本技术方案可以利用电池组内各电池单元之间的互相充放电实现对电池加热，提高电池组温度。

第一方面，本发明实施例提供的一种电池组加热的方法，

当电池组的温度低于预定的低温阈值时：

连接在双向升降压开关电路的第一输入/输出端侧的第一电池单元向所述双向升降压开关电路输入电压，所述双向升降压开关电路将输入电压转换为连接在第二输入/输出端输入的第二电池单元的充电电压后，向所述第二电池单元充电，

和/或，

所述第二电池单元向所述双向升降压开关电路输入电压，所述双向升降压开关电路将输入电压转换为所述第一电池单元的充电电压后，向所述第一电池单元充电；

电流流过所述第一电池单元、第二电池单元时，所述第一电池单元、第二电池单元的内阻将电能转换为热能。

可选地，还包括：

根据所述第一电池单元、第二电池单元的温度，和/或，

根据所述第一电池单元、第二电池单元的电压，和/或，

根据所述第一电池单元、第二电池单元的剩余电量，

控制所述双向升降压开关电路的升降压电压转换、以及所述电压转换的输入输出方向。

第二方面，本发明实施例提供的一种电池组电路，包括：

电池组，包括至少两电池单元，

双向升降压开关电路，通过互为输入、输出端的第一输入/输出端、第二输入/输出端电连接在任意两电池单元之间；

控制器，与所述双向升降压开关电路电连接，用于根据所述电池组的温度控制所述双向升降压开关电路的电压转换是否使能、以及用于控制所述双向升降压开关电路当前的电压转换是升压电压转换还是降压电压转换，以及用于控制电压转换的输入输出方向。

可选地，所述控制器还与电压采样电路电连接，所述电压采样电路用于监测所述第一电池单元、第二电池单元的电压；

所述控制器用于还根据所述第一电池单元、第二电池单元的电压，控制所述双向升降压开关电路的的电压转换使能端、及电压转换的升降压方向。

可选地，所述控制器还与电流采样电路电连接，所述电流采样电路用于监测所述第一电池单元、第二电池单元的充放电电流；

所述控制器用于还根据所述第一电池单元、第二电池单元的充放电电流，确定所述第一电池单元、第二电池单元的剩余电量，根据所述第一电池单元、第二电池单元的剩余电量，控制所述双向升降压开关电路的电压转换使能端、及电压转换的升降压方向。

由上可见，应用本实施例技术方案，当电池组的温度低于低温阈值时，利用电池组内的电池单元相互充放电，通过电池组内各电池单元之间的电量相互转移，利用在低温情况下电池的电阻较大的特性，电流在各电池单元内流过时，各电池单元的内阻将电池的电能转化为热能，实现电池组的自加热，以提高电池组的温度。相对于现有技术通过外加电热片的技术方案，本实施例技术方案具有以下的优点：

热量自从电池组内每个电池的内部散发，加热均匀。

采用本实施例方案无需额外加热片，实现成本更低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1提供的一种带自加热电路的电池组电路原理示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种带自加热电路的电池组电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

参见图1所示，本实施例提供了一种电池组电路，该电池组电路包括：电池组、双向升降压开关电路以及控制器。

其中电池组由至少两电池单元组成，其中各电池单元可以为电池单体，也可以为由至少两电池单体组成的电池组。

并且，本发明实施例中的各电池单元并不限定为一定相同，也可以互相不同。

本实施例的双向升降压开关电路包括第一输入/输出端、第二输入/输出端以及设置在第一输入/输出端、第二输入/输出端的电压转换电路。

其中第一输入/输出端、第二输入/输出端的其中一端为输入端时，另一端作为输出端均分别可以作为输出端或者输入端，即两者互为输入输出端，比如：

当第一输入/输出端作为输入端时，第二输入/输出端作为输出端；

当第二输入/输出端作为输入端时，第一输入/输出端作为输出端。

双向升降压开关电路在控制器发出的开关控制信号控制下进行电压转换，其中电压转换包括：电压升压转换、以及电压降压转换。

在任一电池组中可以包含一组通过双向升降压开关电路相互充放电的两电池单元，也可以包括多组通过双向升降压开关电路相互重放电的电池单元，任意一组相互充放电的两电池单元的充放电原理相同。

为了描述方便，以下将任意时刻，相互充放电的任意两电池单元中与双向升降压开关电路的第一输入/输出端电连接的电池单元记第一电池单元bt1，将其中与与双向升降压开关电路的第二输入/输出端电连接的第二电池单元bt2。

控制器，与双向升降压开关电路电连接，与双向升降压开关电路的使能端电连接，进行电压转换使能控制，在电池组的温度低于预定的低温阈值时，控制双向升降压开关电路电压转换使能，以及控制双向升降压开关当前的工作状态是电压升压转换还是电压降压转换，以及当前的电压输入输出方向。

比如：在控制器当前控制第一电池单元向第二电池单元bt2充电时：

如果当前第一电池单元bt1的电压高于第二电池单元bt2的充电电压，则控制双向升降压开关电路当前电压转换使能，向双向升降压开关电路输出控制信号，双向升降压开关电路当前处于降压电压转换工作电路，电压输入输出方向为：自第一输入/输出端输入高电压，自第二输入/输出端输入较低的适合给第二电池单元bt2充电的充电电压，给第二电池单元bt2充电；

如果当前第一电池单元bt1的电压低于第二电池单元bt2的充电电压，则控制双向升降压开关电路当前电压转换使能，向双向升降压开关电路输出控制信号，双向升降压开关电路当前处于升压电压转换工作电路，电压输入输出方向为：自第一输入/输出端输入第一电池单元bt1的电压，自第二输入/输出端输入较高的适合用于给第二电池单元bt2充电的充电电压，给第二电池单元bt2充电；

反之，在控制器当前控制第二电池单元bt2向第一电池单元bt1充电时：

如果当前第二电池单元bt2的电压高于第一电池单元bt1的充电电压，则控制双向升降压开关电路当前电压转换使能，向双向升降压开关电路输出控制信号，双向升降压开关电路当前处于降压电压转换工作电路，电压输入输出方向为：自第二输入/输出端输入电压较高的的第二电池单元bt2的电压，自第一输入/输出端输入电压较低的适合给第一电池单元bt1充电的充电电压，给第一电池单元bt1充电；

如果当前第二电池单元bt2的电压低于第一电池单元bt1的充电电压，则控制双向升降压开关电路当前电压转换使能，向双向升降压开关电路输出控制信号，双向升降压开关电路当前处于升压电压转换工作电路，电压输入输出方向为：自第二输入/输出端输入电压较低的第二电池单元bt2的电压，自第二输入/输出端输入电压较高的适合用于给第一电池单元bt1充电的充电电压，给第一电池单元bt1充电。

本发明在进行本实施例研究过程中发现，由于在低温情况下，电池的内阻是常温条件下内阻的几十倍，本实施例利用电池组的第一电池单元bt1、第二电池单元bt2相互充放电过程，使电流流过第一电池单元bt1、第二电池单元bt2，使第一电池单元bt1、第二电池单元bt2的内阻将电能转换为热能，实现电池组自加热。

由上可见，应用本实施例技术方案，当电池组的温度低于低温阈值时，利用电池组内的电池单元相互充放电，通过电池组内各电池单元之间的电量相互转移，利用在低温情况下电池的电阻较大的特性，电流在各电池单元内流过时，各电池单元的内阻将电池的电能转化为热能，实现电池组的自加热，以提高电池组的温度。相对于现有技术通过外加电热片的技术方案，本实施例技术方案具有以下的优点：

热量自从电池组内每个电池的内部散发，加热均匀。

采用本实施例方案无需额外加热片，实现成本更低。

需要说明的是，本发明的预定低温阈值可以是目前常用的-20℃，也可以为其他由设计者根据实际设定的一低温阈值，比如-15℃等，具体并不作为本实施例的限定。

在本实施例中，在电池组的温度低于预定的低温阈值时，控制器根据预先设定的电池组自加热策略，控制电池组内的各电池单元之间的相互充放电。

参见图2所示，作为本实施例的示意，控制器还接入电压采样电路输入的各电池单元的电压，控制器还根据各电池单元的电压，控制各电池单元之间的充放电以及充放电时间，使各电池单元之间的电压保持较高的一致性。

优选地，使较高电压的电池单元向较低电压的电池单元充电时长长于较低电压的电池单元向较高电压的电池单元的充电时长。采用本实施例技术方案，既能利用电池组内各电池单元相互充放电，利用其内阻将电能转换为热能，实现电池组自发热，提高电池组的温度，还能进一步提高电池组内各电池单元的一致性。

参见图2所示，作为本实施例的示意，控制器还接入电流采样电路输入的各电池单元的充放电电流信号，控制器还根据各电池单元的充放电电流，计算电流对时间的积分，从而计算各电池单元的充放电电量，根据各电池的充放电电量估算各电池单元的剩余电量，根据其剩余容量控制各电池单元之间的充放电以及充放电时长。

优选地，剩余电量较多的电池单元向剩余电量较少的电池单元充电的充电时长长于剩余电量较少的电池单元向剩余电量较多的电池单元充电的充电时长。采用本实施例技术方案，既能利用电池组内各电池单元相互充放电，利用其内阻将电能转换为热能，实现电池组自发热，提高电池组的温度，还能进一步提高电池组内各电池单元的一致性。

图1、2为本发明给出的一种双向升降压开关电路的其中一种电路原理示意图，控制器向双向升降压开关电路输入用于分别控制各开关s1、s2、s3、s4的输出脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，简称pwm)信号pwm1、pwm2、pwm3、pwm4，以控制双向升降压开关电路当前的电压转换时升压转换还是降压电压转换、以及电压转换的输入输出方向。

本实施例的双向升降压开关电路并不限于图1、2所示，还可以采用现有技术的其他拓扑结构的双向升降压开关电路。在此不做赘述。

作为本实施例的示意，本实施例可以但不限于采用电感作为储能电路l。以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。