电池加热电路及电动车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及电池加热电路及电动车辆。


背景技术：

2.随着电动汽车的技术越来越成熟，电动汽车得到了广泛的发展。其中，动力电池作为电动汽车的储能载体，其性能决定了电动汽车的发展，目前电动汽车的动力电池主要以锂电池为主。锂电池最大不足是在低温-20℃以下时，不能全部放出额定电量，导致低温环境下整车续航里程衰减严重，因此在电池处于低温状态下时需要对电池进行加热，从而提高电池放电量，提高续航里程。
3.电池加热方式很多目前主要是利用锂电池在低温环境下，内阻较大的特性，进行大电流放电使其自发热。其中，一个电池包中包括多个电池模组。具体地，电池加热电路为在加热电路中设置短路开关，当需要对电池进行加热时，控制短路开关的动作产生短路电流，通过短时大电流对电池进行加热。然而，这种加热电路中若短路开关出现故障，就会导致短路时间较长，进而影响加热电路的安全性。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电池加热电路及电动车辆，以解决加热电路的安全性问题。
5.根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池加热电路，包括：
6.加热组件，与待加热电池对应设置；
7.恒流输出组件，与所述加热组件连接，所述恒流输出组件用于输出预设大小的电流；
8.控制单元，与所述恒流输出组件连接，所述控制单元用于控制所述恒流输出组件输出电流的大小。
9.本实用新型实施例提供的电池加热电路，通过恒流输出组件与控制单元的设置，使得恒流输出组件能够输出恒定电流，该恒定电流的输出并不影响电路的使用，保证了电路的可靠性。
10.结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述待加热电池包括至少一个电池模组，所述加热组件包括至少一个加热膜，所述加热膜与所述电池模组中的电池单体一一对应设置。
11.本实用新型实施例提供的电池加热电路，通过对电池模组中的电池单体一一对应设置加热膜，解决了在整包应用环境下，每个模组直接电热膜放电加热，造成模组之间放电电流不一致造成的模组压差不一致；且单模组加热的方式解决了整包加热需要高压元件带来的成本增加。
12.结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述至少一个加热膜串联。
13.本实用新型实施例提供的电池加热电路，加热膜串联使得加热膜对应的加热电流相同，实现均匀加热，从而保证电池单体的温度一致，具有相同的放电电流。
14.结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述恒流输出组件包括：
15.数模转换单元，与所述控制单元连接；
16.电流放大单元，所述电流放大单元的输入端与所述数模转换单元的输出端连接，所述电流放大单元的输出端与所述加热膜连接。
17.本实用新型实施例提供的电池加热电路，利用电流放大单元实现大电流的输出，可以在不影响电路正常工作的情况下，对待加热电池进行大电流加热。
18.结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述电流放大单元包括：
19.第一放大器，与所述数模转换单元的输出端连接；
20.开关管，所述开关管的输入端与所述第一放大器的输出端连接，所述开关管的输出端与所述加热膜连接。
21.本实用新型实施例提供的电池加热电路，利用第一放大器与开关管的配合，输出较大的加热电流，且由于输出的加热电流较大，从而能够设置较小阻值的加热组件。
22.结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，所述电池加热电路还包括：
23.电流检测单元，一端与所述加热组件连接，另一端与所述控制单元连接，所述电流检测单元用于检测所述加热组件上的工作电流并将所述工作电流反馈给所述控制单元。
24.本实用新型实施例提供的电池加热电路，利用电流检测单元实时检测加热组件上的工作电流，可以保证加热电路的可靠性。
25.结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述控制单元还用于基于所述工作电流的大小对所述恒流输出组件输出电流的大小进行闭环控制。
26.本实用新型实施例提供的电池加热电路，利用控制单元对恒流输出组件的输出电流进行闭环控制，具备安全保护机制，不受加热膜内阻影响，导致加热电流发生变化。
27.结合第一方面第五实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述电流检测单元包括：
28.电阻，与所述加热组件串联；
29.第二放大器，一端与所述电阻连接，另一端与所述控制单元连接。
30.本实用新型实施例提供的电池加热电路，利用第二放大器进行差分采样，可以保证采样结果的准确性。
31.结合第一方面，在第一方面第八实施方式中，所述电池加热电路还包括：
32.电池采样芯片，一端与所述加热组件连接，另一端与所述控制单元连接。
33.根据第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电动车辆，包括：
34.待加热电池；
35.本实用新型第一方面或第一方面任一项实施方式中所述的电池加热电路，所述电池加热电路与所述待加热电池连接。
36.本实用新型实施例提供的电动车辆，通过恒流输出组件与控制单元的设置，使得恒流输出组件能够输出恒定电流，该恒定电流的输出并不影响电路的使用，保证了电路的可靠性。
附图说明
37.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。
38.图1示出了本实用新型实施例中电池加热电路的结构示意图；
39.图2示出了本实用新型实施例中电池加热电路的结构示意图；
40.图3示出了本实用新型实施例中电池加热电路的结构示意图；
41.图4示出了本实用新型实施例中电动车辆的结构示意图。
具体实施方式
42.为使本实用新型实施例的目的、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清楚、完整地描述，显然，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。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
43.本实用新型实施例提供了一种电池加热电路，该电池加热电路在不影响电池正常工作的情况下，通过恒流方式对待加热电池进行加热。即，通过在电池加热电路中设置恒流输出组件与控制单元，通过两者的配合输出恒定电流，以对待加热电池进行加热。此处需要说明的是，本实用新型实施例中所述的恒流输出组件，是用于输出恒定加热电流的，其输出加热电流的大小是取决于控制单元输出的控制信号的大小。该电路的加热过程并不影响电池的正常工作，即，并不是通过短路方式实现短时大电流放电的。其中，恒流输出组件是持续输出恒定电流。
44.具体地，如图1所示，所述的电池加热电路包括加热组件10、恒流输出组件20以及控制单元30。加热组件10与待加热电池对应设置，例如，加热组件10与待加热电池一一对应设置，或者，加热组件10与待加热电池中的电池模组一一对应设置，或者，加热组件10与电池单体一一对应设置。在此对加热组件10与待加热电池的具体设置方式并不做任何限定，具体可以根据实际需求进行相应的设置。
45.所述的加热组件10可以为加热膜、加热丝或其他能够发热的组件，在此对其具体形式并不做任何限定。
46.恒流输出组件20与加热组件10连接，该恒流输出组件20用于输出预设大小的电流，该电流用于使得加热组件10发热。控制单元30与恒流输出组件20连接，该控制单元30用于控制恒流输出组件20输出电流的大小。
47.具体地，恒流输出组件20可以为放大单元，用于对控制单元30的输出电信号进行放大，以输出预设大小的电流；恒流输出组件20还可以为放大单元与电流放大单元的组合，用于对控制单元30的输出电信号进行进一步放大，以输出较大的加热电流。
48.控制单元30用于输出恒定的电信号，具体电信号的大小可以取决于待加热电池的当前温度。例如，可以通过采集待加热电池的当前温度，控制单元30利用预设的温度与电流的对应关系，确定当前输出的电信号的大小。其中，温度与电流的对应关系可以是事先建立
存储在控制单元30中的。或者，该控制单元30也可以是通过硬件电路构建，例如，控制单元包括比较器与多个电流等级的电流源，将当前温度与比较器的预设温度进行比较，基于比较结果使得对应电流等级的电流源输出相应的电流值。
49.作为一个具体的应用示例，控制单元30包括比较器以及10a的电流源，将待加热电池的当前温度与比较器的预设温度进行比较，若当前温度低于预设温度，则控制电流源输出10a的电流值；再将该电流经过恒流输出组件20进行电流放大，使得恒流输出组件20输出预设大小的电流。其中，恒流输出组件20可以依据实际需求选用不同放大倍数的放大单元。
50.本实施例提供的电池加热电路，，通过恒流输出组件与控制单元的设置，使得恒流输出组件能够输出恒定电流，该恒定电流的输出并不影响电路的使用，保证了电路的可靠性。
51.在本实施例的一些可选实施方式中，待加热电池包括至少一个电池模组，电池模组包括多个电池单体，电池模组中所有的电池单体串联。加热组件包括至少一个加热膜，该加热膜与电池模组中的电池单体一一对应设置。即，对电池模组中的电池单体设置对应的加热膜，从而实现对电池模组进行加热控制。通过对电池模组中的电池单体一一对应设置加热膜，解决了在整包应用环境下，每个模组直接电热膜放电加热，造成模组之间放电电流不一致造成的模组压差不一致；且单模组加热的方式解决了整包加热需要高压元件带来的成本增加。
52.进一步可选地，电池模组中的所有加热膜串联。通过恒流输出组件20输出的加热电流就可以同时对电池模组中的所有加热膜进行加热，进而对电池模组中的所有电池单体进行加热。因此，加热膜串联使得加热膜对应的加热电流相同，实现均匀加热，从而保证电池单体的温度一致，具有相同的放电电流。
53.作为本实施例的一种可选实施方式，如图2所示，恒流输出组件20包括数模转换单元21以及电流放大单元22。其中，电流放大单元的输入端与数模转换单元21的输出端连接，电流放大单元的输出端与加热膜连接。
54.数模转换单元21用于将控制单元30输出的数字信号转换为模拟信号，具体地，控制单元30输出数字量的控制电信号，数模转换单元21用于将该数字量的控制电信号转换为模拟量的控制电信号输出至电流放大单元。该电流放大单元对模拟量的控制电信号进行放大，输出预设大小的加热电流。
55.如图2所示，电流放大单元包括第一放大器a1以及开关管t。其中，第一放大器a1与数模转换单元的输出端连接，开关管t的输入端与第一放大器t的输出端连接，开关管t的输出端与加热膜连接。具体工作原理为：控制单元30输出电压信号，数模转换单元21将该电压信号进行数模转换，转换为模拟量的电压信号，该电压信号经第一放大器a1进行放大，输出至开关管t，开关管t在该驱动电压的驱动下输出大电流，即为所述的预设大小的加热电流。
56.利用第一放大器与开关管的配合，输出较大的加热电流，且由于输出的加热电流较大，从而能够设置较小阻值的加热组件。
57.可选地，所述的电流放大单元可以仅包括放大器，控制单元输出电流信号，经数模转换单元转化后输出至该放大器，放大器对电流信号进行放大并输出至加热膜，以对加热膜进行加热控制。
58.在一些可选实施方式中，如图2所示，该电池加热电路还包括有电池采样芯片50，
该电池采样芯片50的一端与加热组件(图2中未示出)连接，另一端与控制单元连接。该电池采样芯片用于采集待加热电流的温度、电压等信号。在该电池加热电路开始工作时，控制单元30基于电池采样芯片采集的待加热电池的当前温度，基于预设存储的温度-电流曲线，确定加热电流的大小以及加热时长。控制单元30在确定出加热电流大小之后，输出控制电压信号至数模转换单元，后经过电流放大单元的处理后输出预设大小的加热电流。同时，控制单元30还启动计数，用于对加热时长进行统计，当加热时长达到实现确定的时间后，输出低电平的控制电信号，以停止输出加热电流。
59.或者，如图3所示，电池采样芯片50用于采集电池模组40的加热电流；控制单元30用于输出控制电信号值恒流输出组件20，恒流输出组件20在控制电信号的驱动下输出预设大小的加热电流，该加热电流作用在加热组件10上，使得加热组件10发热，进而提高电池模组40的温度。
60.在本实施例的另一些可选实施方式中，该电池加热电路还包括电流检测单元，电流检测单元的一端与加热组件10连接，另一端与控制单元30连接。所述的电流检测单元用于检测加热组件10上的工作电流并将工作电流反馈给控制单元30。电流检测单元可以为电流环，用于实时采集加热组件上的电流；或者，电流检测单元为基于电阻检测的，等等。在此对电流检测单元的具体结构并不做任何限定，只需保证该电流检测单元能够检测出加热组件10上的电流即可。
61.控制单元30用于实时监控加热组件10上的工作电流，以保证加热过程的安全性。进一步地，控制单元30还用于基于工作电流的大小对恒流输出组件输出电流的大小进行闭环控制。即，如上文所述，控制单元30已经确定有加热电流的预设值，而电流检测单元检测到的为加热组件10上的实际工作电流，控制单元30将两者进行比较，基于误差实时调整输出的控制电信号的大小，从而实现闭环控制。利用控制单元对恒流输出组件的输出电流进行闭环控制，具备安全保护机制，不受加热膜内阻影响，导致加热电流发生变化。例如，afe_gpio回采加热电流值判断和预设电流值是否一致，以实现闭环控制。
62.如图2所述，所述的电流检测单元包括电阻r以及第二放大器a2。其中，电阻r与加热组件10串联，第二放大器a2的一端与电阻r连接，另一端与控制单元30连接。通过测量电阻r两端的电压值，即可反映出电阻r上的电流，而电阻r与加热组件10串联，那么，电阻r上的电流即为加热组件10上流过的电流。
63.可选地，该电池加热电路还通过隔离通讯控制恒流输出组件改变施加在加热膜上电流，从而改变加热速度；通过菊花链通讯进行电池采样芯片和加热电流值的回采。
64.本实用新型实施例提供的电池加热电路，通过恒流控制方式，实现加热电流的可调整，进而调整加热速度；即，可以根据调电流的大小来调整温升速度。对电池模组进行单独控制，可以解决在整包应用环境下，每个电池模组的温度不同所导致的模组之间放电电流不一致，进而造成模组压差不一致的问题。即，从上述功能描述中可以看到，该电池加热电路整体结构简单，总体加热膜成本低，绝缘性好，安全性高，加热效率远远高于液体加热。
65.本实用新型实施例还提供了一种电动车辆，如图4所示，包括待加热电池60、加热组件10、恒流输出组件20以及控制单元30。其中，关于加热组件10、恒流输出组件20以及控制单元30的具体结构细节请参见上文所述，在此不再赘述。所述的电动车辆可以是电动汽车、电动自行车、电动工程车辆等等，在此对其应用场景并不做任何限定。
66.本实施例提供的电动车辆，通过恒流输出组件与控制单元的设置，使得恒流输出组件能够输出恒定电流，该恒定电流的输出并不影响电路的使用，保证了电路的可靠性。
67.虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。