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(shí)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(dòng)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(dòng)車或電子設(shè)備處于低溫環(huán)境中時(shí)，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(huì)導(dǎo)致電池的阻抗增大，極化增強(qiáng)，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(shí)用新型提供了一種電池的加熱電路。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)電池在低溫條件下會(huì)導(dǎo)致電池的阻抗增大，極化增強(qiáng)， 由此導(dǎo)致電池的容量下降的問(wèn)題，提供一種電池的加熱電路。本實(shí)用新型提供的用于電池的加熱電路包括開(kāi)關(guān)裝置、開(kāi)關(guān)控制模塊、單向半導(dǎo)體元件、阻尼元件、以及變壓器，所述開(kāi)關(guān)控制模塊與所述開(kāi)關(guān)裝置電連接；所述電池、阻尼元件、變壓器的第一線圈、以及開(kāi)關(guān)裝置相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池放電電路；以及所述電池、阻尼元件、變壓器的第二線圈、以及單向半導(dǎo)體元件相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池充電電路。在需要對(duì)電池加熱時(shí)，可利用所述開(kāi)關(guān)控制模塊控制所述開(kāi)關(guān)裝置導(dǎo)通，并于電池放電電路中的電流達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)斷，之后變壓器將其所存儲(chǔ)的電能回充至電池。在此過(guò)程中，所述阻尼元件因流過(guò)其中的電流而發(fā)熱，從而對(duì)電池進(jìn)行加熱。所述變壓器可起到限流的作用，且所述預(yù)設(shè)值是可根據(jù)電池的自身屬性進(jìn)行設(shè)定的，因此，電池充放電電路中的電流大小是可控的，避免了電流過(guò)大而對(duì)電池造成損害。此外，該電流大小的可控亦可對(duì)所述開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，避免其因發(fā)熱巨大而燒毀。另外，本實(shí)用新型的變壓器為儲(chǔ)能元件且存在限流的作用，其可完全將自身所存儲(chǔ)的能量通過(guò)電池充電電路回充至電池，減少了加熱過(guò)程中的能量損耗。本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中圖1為本實(shí)用新型提供的加熱電路的電路圖；圖2為本實(shí)用新型提供的加熱電路的波形時(shí)序圖；[0013]圖3為根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式的加熱電路的電路圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的加熱電路的電路圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施方式的加熱電路的電路圖；圖6為本實(shí)用新型提供的加熱電路中的開(kāi)關(guān)裝置的一實(shí)施方式的電路圖；以及圖7為本實(shí)用新型提供的加熱電路中的開(kāi)關(guān)裝置的另一實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。需要指出的是，除非特別說(shuō)明，當(dāng)下文中提及時(shí)，術(shù)語(yǔ)“開(kāi)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(shí)刻輸出控制指令(例如脈沖波形)從而控制與其連接的開(kāi)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(shí)，術(shù)語(yǔ)“開(kāi)關(guān)”指的是可以通過(guò)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)通斷控制或者根據(jù)元器件自身的特性實(shí)現(xiàn)通斷控制的開(kāi)關(guān)，既可以是單向開(kāi)關(guān)，例如由雙向開(kāi)關(guān)與二極管串聯(lián)構(gòu)成的可單向?qū)ǖ拈_(kāi)關(guān)，也可以是雙向開(kāi)關(guān)，例如金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor, MOSFET)或帶有反并續(xù)流二極管的IGBT ；當(dāng)下文中提及時(shí)，術(shù)語(yǔ)“雙向開(kāi)關(guān)”指的是可以通過(guò)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)通斷控制或者根據(jù)元器件自身的特性實(shí)現(xiàn)通斷控制的可雙向?qū)ǖ拈_(kāi)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(shí)，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(shí)，術(shù)語(yǔ)“電荷存儲(chǔ)元件”指任意可以實(shí)現(xiàn)電荷存儲(chǔ)的裝置，例如可以為電容等；當(dāng)下文中提及時(shí)，術(shù)語(yǔ)“電流存儲(chǔ)元件”指任意可以對(duì)電流進(jìn)行存儲(chǔ)的裝置，例如可以為電感等；當(dāng)下文中提及時(shí)，術(shù)語(yǔ)“正向”指能量從電池向儲(chǔ)能電路流動(dòng)的方向，術(shù)語(yǔ)“反向，，指能量從儲(chǔ)能電路向電池流動(dòng)的方向；當(dāng)下文中提及時(shí)，術(shù)語(yǔ)“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(shí)，術(shù)語(yǔ)“阻尼元件”指任意通過(guò)對(duì)電流的流動(dòng)起阻礙作用以實(shí)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(shí)，術(shù)語(yǔ) “主回路”指的是電池與阻尼元件、開(kāi)關(guān)裝置以及儲(chǔ)能電路串聯(lián)組成的回路。這里還需要特別說(shuō)明的是，考慮到不同類型的電池的不同特性，在本實(shí)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(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(shí)，阻尼元件R指的是電池外部的阻尼元件；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(shí)，阻尼元件R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。為了保證電池的使用壽命，可以在低溫情況下對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到加熱條件時(shí)，控制加熱電路開(kāi)始工作，對(duì)電池進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到停止加熱條件時(shí)，控制加熱電路停止工作。在電池的實(shí)際應(yīng)用中，隨著環(huán)境的改變，可以根據(jù)實(shí)際的環(huán)境情況對(duì)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為本實(shí)用新型提供的加熱電路的電路圖。如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一
4種電池的加熱電路，該加熱電路包括開(kāi)關(guān)裝置10、開(kāi)關(guān)控制模塊100、單向半導(dǎo)體元件D10、 阻尼元件R、以及變壓器T，所述開(kāi)關(guān)控制模塊100與所述開(kāi)關(guān)裝置10電連接；所述電池E、 阻尼元件R、變壓器T的第一線圈、以及開(kāi)關(guān)裝置10相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池放電電路；以及所述電池E、阻尼元件R、變壓器T的第二線圈、以及單向半導(dǎo)體元件DlO相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池充電電路。其中，所述開(kāi)關(guān)控制裝置100可在流經(jīng)所述電池E的電流于正半周期到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)，控制所述開(kāi)關(guān)裝置10關(guān)斷，并在流經(jīng)所述電池E的電流于負(fù)半周期到達(dá)零時(shí)，控制所述開(kāi)關(guān)裝置10導(dǎo)通。通過(guò)不斷使電流流經(jīng)阻尼元件R，使該阻尼元件R產(chǎn)生熱量，從而對(duì)電池 E進(jìn)行加熱。圖2為本實(shí)用新型提供的加熱電路的波形時(shí)序圖。以下結(jié)合圖2描述本實(shí)用新型提供的加熱電路的具體工作過(guò)程。首先，開(kāi)關(guān)控制模塊100控制開(kāi)關(guān)裝置10導(dǎo)通，此時(shí)電池 E正負(fù)極導(dǎo)通，電池E內(nèi)的電流I主因變壓器T的電感量的存在而緩慢上升(請(qǐng)參見(jiàn)tl時(shí)間段)，且部分能量存儲(chǔ)在變壓器T中。當(dāng)電池E內(nèi)的電流I主達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，所述開(kāi)關(guān)控制模塊100控制開(kāi)關(guān)裝置10斷開(kāi)，此時(shí)變壓器T將所存儲(chǔ)的能量通過(guò)單向半導(dǎo)體元件DlO 回充至電池，如t2時(shí)間段所示。之后，在電池E內(nèi)的電流為零時(shí)，開(kāi)關(guān)控制模塊100再次控制開(kāi)關(guān)裝置10導(dǎo)通，再次開(kāi)始一個(gè)循環(huán)周期。以此循環(huán)往復(fù)，直至電池E加熱完畢為止。在加熱電路的以上工作過(guò)程中，由于變壓器T的電感量的存在，電池E內(nèi)的電流I 主得到了限制，另外亦可通過(guò)開(kāi)關(guān)控制模塊100控制開(kāi)關(guān)裝置10的關(guān)斷時(shí)機(jī)，以控制電池 E內(nèi)的電流I主大小。此外，還可通過(guò)該改變變壓器T的第一線圈(即，初級(jí)線圈)與第二線圈(即，次級(jí)線圈)之間的匝數(shù)比，以控制對(duì)電池E的充放電電流的大小，例如，第一線圈與第二線圈之間的匝數(shù)比越大，由第二線圈回充至電池E的電流越小。所述開(kāi)關(guān)裝置10由導(dǎo)通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述變壓器T的第一線圈會(huì)感生出很大的電壓，當(dāng)該電壓與電池E的電壓一起疊加至所述開(kāi)關(guān)裝置10時(shí)，會(huì)對(duì)該開(kāi)關(guān)裝置 10造成損害。優(yōu)選地，如圖3所示，所述加熱電路還可包括第一電壓吸收電路210，該第一電壓吸收電路210并聯(lián)于所述變壓器T的第一線圈兩端，用于在所述開(kāi)關(guān)裝置10關(guān)斷時(shí)， 消耗所述第一線圈感應(yīng)產(chǎn)生的電壓，以避免該電壓損壞開(kāi)關(guān)裝置10。該第一電壓吸收電路 210可包括單向半導(dǎo)體元件Dl、電荷存儲(chǔ)元件Cl以及阻尼元件Rl，所述單向半導(dǎo)體元件Dl 與所述電荷存儲(chǔ)元件Cl相串聯(lián)，所述阻尼元件Rl并聯(lián)于所述電荷存儲(chǔ)元件Cl兩端。藉此， 當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置10由導(dǎo)通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，變壓器T的第一線圈所感生的電壓會(huì)迫使單向半導(dǎo)體元件Dl導(dǎo)通，電能會(huì)通過(guò)電荷存儲(chǔ)元件Cl續(xù)流，并在之后由阻尼元件Rl消耗掉， 從而吸收變壓器T的第一線圈所感生的電壓，避免其損壞其下方的開(kāi)關(guān)裝置10。優(yōu)選地，如圖4所示，所述加熱電路亦可包括位于所述開(kāi)關(guān)裝置10兩端的第二電壓吸收電路220，亦用于消耗所述變壓器T的第一線圈感應(yīng)產(chǎn)生的電壓，避免該電壓損壞開(kāi)關(guān)裝置10。該第二電壓吸收電路220包括單向半導(dǎo)體元件D2、電荷存儲(chǔ)元件C2以及阻尼元件R2，所述單向半導(dǎo)體元件D2與所述電荷存儲(chǔ)元件C2相串聯(lián)，所述阻尼元件R2并聯(lián)于所述單向半導(dǎo)體元件D2兩端。藉此，當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置10由導(dǎo)通狀態(tài)切換至關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，變壓器 T的第一線圈所感生的電壓會(huì)迫使單向半導(dǎo)體元件D2導(dǎo)通，電能會(huì)通過(guò)電荷存儲(chǔ)元件C2續(xù)流，并在之后當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置10導(dǎo)通時(shí)，由阻尼元件R2消耗掉，從而吸收變壓器T的第一線圈所感生的電壓，避免其損壞開(kāi)關(guān)裝置11。
5[0029]所述第一電壓吸收電路210和第二電壓吸收電路210可同時(shí)包含于本實(shí)用新型的加熱電路中，如圖5所示，此時(shí)可達(dá)到更好的電壓吸收效果，更益于保護(hù)開(kāi)關(guān)裝置10。當(dāng)然所述第一電壓吸收電路210和第二電壓吸收電路210的結(jié)構(gòu)并不限于以上電路結(jié)構(gòu)，任何可適用于此的吸收電路皆可應(yīng)用于此。另外，需要說(shuō)明的是，以上所出現(xiàn)的“預(yù)設(shè)值”應(yīng)根據(jù)電池E以及加熱電路中其他元器件/組件可承受的電流來(lái)設(shè)定，該值的設(shè)定應(yīng)同時(shí)兼顧加熱效率以及不對(duì)電池E造成損害，同時(shí)也應(yīng)考慮加熱電路的體積、重量和成本。圖6為本實(shí)用新型提供的加熱電路中的開(kāi)關(guān)裝置的一實(shí)施方式的電路圖。如圖6 所示，所述開(kāi)關(guān)裝置10可包括開(kāi)關(guān)Kll和與該開(kāi)關(guān)Kll反向并聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D11，所述開(kāi)關(guān)控制模塊100與開(kāi)關(guān)Kll電連接，用于通過(guò)控制開(kāi)關(guān)Kll的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)控制開(kāi)關(guān)裝置10的正向支路導(dǎo)通和關(guān)斷。圖7為本實(shí)用新型提供的加熱電路中的開(kāi)關(guān)裝置的另一實(shí)施方式的電路圖。如圖 7所示，所述開(kāi)關(guān)裝置10亦可包括相互串聯(lián)的開(kāi)關(guān)K12和單向半導(dǎo)體元件D12，所述開(kāi)關(guān)控制模塊100與開(kāi)關(guān)K12電連接，用于通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K12的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)控制開(kāi)關(guān)裝置10導(dǎo)通和關(guān)斷。本實(shí)用新型所提供的加熱電路具備以下優(yōu)點(diǎn)(1)變壓器T的限流作用可對(duì)電池充放電電路的中的電流大小進(jìn)行限制，避免大電流損害電池和開(kāi)關(guān)裝置；(2)對(duì)所述開(kāi)關(guān)裝置10的關(guān)斷時(shí)機(jī)的控制亦可控制電池充放電電路的中的電流大小，避免大電流損害電池和開(kāi)關(guān)裝置；以及(3)變壓器T為儲(chǔ)能元件，其可對(duì)電池放電過(guò)程中的能量進(jìn)行存儲(chǔ)，并在之后回充至電池，減小了電池加熱過(guò)程中的能量損耗。雖然本實(shí)用新型已通過(guò)上述實(shí)施例所公開(kāi)，然而上述實(shí)施例并非用以限定本實(shí)用新型，任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以作各種的變動(dòng)與修改。因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種電池的加熱電路，其特征在于，該加熱電路包括開(kāi)關(guān)裝置(10)、開(kāi)關(guān)控制模塊 (100)、單向半導(dǎo)體元件D10、阻尼元件R、以及變壓器(T)，所述開(kāi)關(guān)控制模塊(100)與所述開(kāi)關(guān)裝置(10)電連接；所述電池、阻尼元件R、變壓器(T)的第一線圈、以及開(kāi)關(guān)裝置(10)相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池放電電路；以及所述電池、阻尼元件R、變壓器(T)的第二線圈、以及單向半導(dǎo)體元件DlO相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池充電電路。
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R為所述電池內(nèi)部的寄生電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其特征在于，該加熱電路還包括第一電壓吸收電路010)，該第一電壓吸收電路Ο ο)并聯(lián)于所述變壓器(T)的第一線圈兩端，用于在所述開(kāi)關(guān)裝置(10)關(guān)斷時(shí)，消耗所述第一線圈感應(yīng)產(chǎn)生的電壓，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱電路，其特征在于，所述第一電壓吸收電路(210)包括單向半導(dǎo)體元件Dl、電荷存儲(chǔ)元件Cl、以及阻尼元件Rl，所述單向半導(dǎo)體元件Dl與所述電荷存儲(chǔ)元件Cl相串聯(lián)，所述阻尼元件Rl并聯(lián)于所述電荷存儲(chǔ)元件Cl兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱電路，其特征在于，所述電荷存儲(chǔ)元件Cl為電容，所述阻尼元件Rl為電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的加熱電路，其特征在于，該加熱電路還包括第二電壓吸收電路020)，該第二電壓吸收電路(220)并聯(lián)于所述開(kāi)關(guān)裝置(10)兩端，用于在所述開(kāi)關(guān)裝置(10)關(guān)斷時(shí)，消耗所述第一線圈感應(yīng)產(chǎn)生的電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的加熱電路，其特征在于，所述第二電壓吸收電路(220)包括單向半導(dǎo)體元件D2、電荷存儲(chǔ)元件C2、以及阻尼元件R2，所述單向半導(dǎo)體元件D2與所述電荷存儲(chǔ)元件C2相串聯(lián)，所述阻尼元件R2并聯(lián)于所述單向半導(dǎo)體元件D2兩端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱電路，其特征在于，所述電荷存儲(chǔ)元件C2為電容，所述阻尼元件R2為電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)裝置(10)包括開(kāi)關(guān)Kll和與該開(kāi)關(guān)Kll反向并聯(lián)的單向半導(dǎo)體元件D11，所述開(kāi)關(guān)控制模塊(100)與開(kāi)關(guān)Kll電連接，用于通過(guò)控制開(kāi)關(guān)Kll的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)控制開(kāi)關(guān)裝置(10)的正向支路導(dǎo)通和關(guān)斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱電路，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)裝置(10)包括相互串聯(lián)的開(kāi)關(guān)K12和單向半導(dǎo)體元件D12，所述開(kāi)關(guān)控制模塊(100)與開(kāi)關(guān)K12電連接，用于通過(guò)控制開(kāi)關(guān)K12的導(dǎo)通和關(guān)斷來(lái)控制開(kāi)關(guān)裝置(10)導(dǎo)通和關(guān)斷。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電池的加熱電路，該加熱電路包括開(kāi)關(guān)裝置(10)、開(kāi)關(guān)控制模塊(100)、單向半導(dǎo)體元件D10、阻尼元件R、以及變壓器(T)，所述開(kāi)關(guān)控制模塊(100)與所述開(kāi)關(guān)裝置(10)電連接；所述電池、阻尼元件R、變壓器(T)的第一線圈、以及開(kāi)關(guān)裝置(10)相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池放電電路；以及所述電池、阻尼元件R、變壓器(T)的第二線圈、以及單向半導(dǎo)體元件D10相互串聯(lián)，以構(gòu)成電池充電電路。本實(shí)用新型利用變壓器(T)實(shí)現(xiàn)限流以及能量存儲(chǔ)，不僅可減小充放電電路中的電流，避免損害電池，而且減少了整個(gè)加熱過(guò)程的能耗。
文檔編號(hào)H05B3/00GK202009059SQ20102067928
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)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(qǐng)人:比亞迪股份有限公司