一種電池加熱裝置、動力電池包設備及電動車輛的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及汽車技術領域，特別是涉及一種電池加熱裝置、動力電池包設備 及電動車輛。
【背景技術】
[0002] 目前電動汽車要求的驅動功率高，續(xù)駛里程長，其儲能系統(tǒng)往往采用多節(jié)動力蓄 電池。在實際使用過程中，在嚴寒的冬天，溫度較低，而動力蓄電池在低溫（如-25°c)時， 其內部的電芯電解液的粘度變得極大，鋰離子在其中移動較為困難。若進行低溫充電，動力 蓄電池中的鋰離子會在負極不均勻地析出，產生鋰金屬樹枝狀結晶，即"枝晶"現(xiàn)象。"枝晶" 的生成會使動力蓄電池的隔膜破裂而導致內部正負極短路，產生安全問題。
[0003] 現(xiàn)有技術中，為了保證車輛正常使用，往往首先需要對動力蓄電池進行加熱，以保 證動力蓄電池的啟動或充電接受性能。為了解決該加熱問題，目前采用的做法主要包括：
[0004] 比如：在動力蓄電池模塊的底部或四周增加加熱裝置，通過傳導加熱方式直接對 動力蓄電池進行加熱，如圖1所示，這種加熱方式的加熱效率雖高，但是容易造成動力蓄電 池的損壞，安全性較低。還比如：通過加熱動力蓄電池的熱管理介質，再利用該加熱好的熱 管理介質對動力蓄電池進行加熱，如圖2所示。這種間接加熱的方式盡管能夠避免對動力 蓄電池的損壞，但是加熱效率較低。而且，這兩種加熱方式都需要增加開關kl和開關k2,并 需要電池管理系統(tǒng)多給出兩個控制引，來控制加熱和充電回路的通斷，并且需要增加專用 的加熱膜或加熱電阻，增加了成本。
[0005] 因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術的至少一個上述缺陷。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種電池加熱裝置來克服或至少減輕現(xiàn)有技術中的 至少一個上述缺陷。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種電池加熱裝置，所述電池加熱裝置包括電 池管理系統(tǒng)、電池、雙向充電機和開關，其中：所述雙向充電機與所述電池和外接交流電源 電連接，所述開關連接于所述雙向充電機與所述電池之間，所述電池管理系統(tǒng)與所述電池、 所述雙向充電機和所述總開關電連接；當所述電池的溫度處于預設溫度之下時，所述總開 關處于打開狀態(tài)，且所述雙向充電機處于為所述電池周期性地充放電的狀態(tài)。
[0008] 進一步地，所述電池加熱裝置還包括電流傳感器，所述電流傳感器連接于所述雙 向充電機與所述電池之間，用于檢測所述電池與所述雙向充電機之間的有效電流值。
[0009] 進一步地，所述雙向充電機包括控制模塊、放電電路和充電電路，其中：所述控制 模塊中預設所述電流時序，所述放電電路和所述充電電路并聯(lián)設置，且均與所述控制模塊 電連接，所述控制模塊還與所述電池管理系統(tǒng)電連接，所述控制模塊根據(jù)所述電池管理系 統(tǒng)的控制指令并按照所述電流時序控制所述放電電路和所述充電電路處于接通或斷開狀 ??τ〇
[0010] 進一步地，所述放電電路包括串聯(lián)在所述外接交流電源與所述電池之間的第一開 關和直交流轉換模塊，所述充電電路包括串聯(lián)在所述外接交流電源與所述電池之間的第二 開關和交直流轉換模塊，所述控制模塊與所述第一開關和所述第二開關電連接，并根據(jù)所 述電池管理系統(tǒng)的控制指令使所述第一開關和所述第二開關處于打開或閉合狀態(tài)。
[0011] 進一步地，所述第一開關處于斷開狀態(tài)，且所述第二開關處于閉合狀態(tài)時，所述充 電電路處于接通狀態(tài)，所述交直流轉換模塊將所述外接交流電源輸出的交流電轉換成直流 電并輸送到所述電池，所述電池為充電狀態(tài)；所述第一開關處于閉合狀態(tài)，且所述第二開關 處于打開狀態(tài)時，所述放電電路處于接通狀態(tài)，所述直交流轉換模塊將所述電池輸出的直 流電轉換成交流電并輸送到所述外接交流電源，所述電池為放電狀態(tài)。
[0012] 進一步地，所述電流時序的頻率的范圍為1-lOOOHz。
[0013] -種動力電池包設備，包括動力電池包，其特征在于，包括上述各實施方式所述的 電池加熱裝置，所述動力電池包為所述電池加熱裝置中的電池。
[0014] -種電動車輛，包括動力電池包設備，所述動力電池包設備為上述實施方式所述 的動力電池包設備。
[0015] 應用本實用新型所提供的技術方案，可以在電池的溫度處于預設溫度之下時，按 照預設的電流時序閉合或打開總開關而能夠通過雙向充電機為電池周期性地充電和放電， 且電池的充電電量等于放電電量，而本實用新型恰好是利用充電和放電兩個不同期間損失 在電池內阻上的電壓降對電池進行加熱，而且該加熱過程中，隨著電池周期性地充電和放 電，僅僅是引起電池中雙電層電容荷電量的變化，不發(fā)生化學反應，但是每一個周期完成 后，宏觀上電池的電量沒有變化，因此避免了電池電壓升高而造成的枝晶現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有技術中第一種電池加熱裝置的結構示意圖；
[0017] 圖2為現(xiàn)有技術中第二種電池加熱裝置的結構示意圖；
[0018] 圖3為本實用新型所提供的電池加熱裝置一實施方式的結構示意圖；
[0019] 圖4為圖3中雙向充電機一實施方式的結構示意圖；
[0020] 圖5為雙向充電機的電流時序波形圖。
[0021] 附圖標記：
[0022]

【具體實施方式】
[0023] 為使本實用新型實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型 實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始 至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實 施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例 是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。基于本實用新 型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本實用新型保護的范圍。下面結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明。
[0024] 在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所 示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指 的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用 新型保護樞圍的限制。
[0025] 如圖3所示，本實施方式所提供的電池加熱裝置包括電池管理系統(tǒng)1、電池2、雙向 充電機3和總開關K1，其中：雙向充電機3與電池2和外接交流電源電連接，電池管理系統(tǒng) 1與雙向充電機3和總開關K1電連接。電池管理系統(tǒng)1還與電池2電連接，用于檢測電池 溫度，電池管理系統(tǒng)1用于電池2的溫度為現(xiàn)有技術，在此不再贅述。電池管理系統(tǒng)1根據(jù) 檢測到的電池2的溫度控制總開關K1的打開或閉合，外接交流電源比如是電網(wǎng)?？傞_關K1 連接于雙向充電機3與電池2之間，從圖中也可以看出：本實施方式中所采用的總開關K1 僅有一個。而現(xiàn)有技術的圖1和圖2中都需要兩個開關kl、k2,并需要電池管理系統(tǒng)多給 出兩個控制引，來控制加熱和充電回路的通斷。由此可以看出，本實施方式中開關的使用成 本更低?？傞_關K1處于打開狀態(tài)時，雙向充電機3與電池2斷開；總開關K1處于閉合狀態(tài) 時，雙向充電機3與電池2接通。
[0026] 當電池2的溫度處于預設溫度之下時，總開關K1處于打開狀態(tài)，且雙向充電機3 處于為電池2周期性地充放電的狀態(tài)。上述的"周期性地充放電"指的是雙向充電機3按 照預設的電流時序為電池2充電和放電，只要保證電池2的充電電量等于放電電量即可。
[0027] 應用本實施方式所提供的技術方案，可以在電池的溫度處于預設溫度之下時，按 照預設的電流時序閉合或打開總開關K1而能夠通過雙向充電機3為電池2充電和放電， 且電池2的充電電量等于放電電量，而本實施方式恰好是利用充電和放電兩個不同期間 損失在電池2內阻上的電壓降對電池2進行加熱，也就是說，電池2常溫時的內阻大約在 0. 1-0. 2歐左右，當處于低溫（如-25°C時），電池2的內阻將處于較高的值，一般為常溫下 的十幾倍到幾十倍，約在1-2歐左右，則根據(jù)焦耳定律，在輸入電流相同的情況下，低溫下 電池2的加熱功率遠高于常溫或高溫下的加熱功率，利用該加熱功率差值為電池2內部的 導電部件加熱，從而實現(xiàn)了電池2的加熱。而且該加熱過程中，隨著電池周期性地充電和放 電，僅僅是引起電池2中雙電層電容荷電量的變化，不發(fā)生化學反應，但是每一個周期完成 后，宏觀上電池2的電量沒有變化，因此避免了電池2電壓升高而造成的枝晶現(xiàn)象。
[0028] 本實施方式所提供的電池加熱裝置還包括電流傳感器4,電流傳感器4連接于雙 向充電機3與電池2之間，用于檢測電池2與雙向充電機3之間的有效電流值。
[0029] 具體地：第n-1個充電時間段tn「tn2內的充電有效電流值為Ini，第η個放電時 間段tn-tn 的放電有效電流值為Iη，電池2的充電電量為IniX(tnftn2)，電池2的放電 電量為Inx(tn-tni)，所述η為偶數(shù)，故：In iX(tn「tn2) =I