CN102074760B - 一种电池的加热电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池的加热电路，该加热电路包括开关装置(1)、开关控制模块(100)、阻尼元件R1、储能电路以及能量限制电路，所述储能电路用于与所述电池连接，所述储能电路包括电流存储元件L1和电荷存储元件C1，阻尼元件R1、开关装置(1)、电流存储元件L1和电荷存储元件C1串联，所述开关控制模块(100)与开关装置(1)连接，所述开关控制模块(100)用于控制开关装置(1)导通和关断，以使得当开关装置(1)导通时，能量在所述电池与所述储能电路之间往复流动，所述能量限制电路用于限制由储能电路流向电池的电流大小。采用本发明提供的电池的加热电路，能够避免加热回路中电流过大而造成的安全性问题，能够有效地保护电池。

Description

一种电池的加热电路
技术领域
本发明属于电力电子领域，尤其涉及一种电池的加热电路。
背景技术
考虑到汽车需要在复杂的路况和环境条件下行驶，或者有些电子设备需要在较差的环境条件中使用，所以，作为电动车或电子设备电源的电池就需要适应这些复杂的状况。而且除了考虑这些状况，还需考虑电池的使用寿命及电池的充放电循环性能，尤其是当电动车或电子设备处于低温环境中时，更需要电池具有优异的低温充放电性能和较高的输入输出功率性能。
一般而言，在低温条件下会导致电池的阻抗增大，极化增强，由此导致电池的容量下降。
为了保持电池在低温条件下的容量，提高电池的充放电性能，本发明提供了一种电池的加热电路。
发明内容
本发明的目的是针对电池在低温条件下会导致电池的阻抗增大、极化增强从而引起电池的容量下降的问题，提供一种电池的加热电路。
本发明提供的电池的加热电路包括开关装置、开关控制模块、阻尼元件R1、储能电路以及能量限制电路，所述储能电路用于与所述电池连接，所述储能电路包括电流存储元件L1和电荷存储元件C1，阻尼元件R1、开关装置、电流存储元件L1和电荷存储元件C1串联，所述开关控制模块与开关装置连接，所述开关控制模块用于控制开关装置导通和关断，以使得当开关装置导通时，能量在所述电池与所述储能电路之间往复流动，所述能量限制电路用于限制由储能电路流向电池的电流大小。
本发明提供的加热电路能够提高电池的充放电性能，并且由于在该加热电路中，储能电路与电池串联，当给电池加热时，由于串联的电荷存储元件C1的存在，能够避免开关装置失效短路时电流过大引起的安全性问题，能够有效地保护电池。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的电池的加热电路的示意图；
图2为图1中的开关装置的一种实施方式的示意图；
图3为图1中的开关装置的一种实施方式的示意图；
图4为本发明提供的电池的加热电路的一种优选实施方式的示意图；
图5为图4中的能量叠加单元的一种实施方式的示意图；
图6为图5中的极性反转单元的一种实施方式的示意图；
图7为图5中的极性反转单元的一种实施方式的示意图；
图8为图5中的极性反转单元的一种实施方式的示意图；
图9为图8中的第一DC-DC模块的一种实施方式的示意图；
图10为本发明提供的电池的加热电路的一种优选实施方式的示意图；
图11为本发明提供的电池的加热电路的一种优选实施方式的示意图；
图12为图11中的电量回灌单元的一种实施方式的示意图；
图13为图12中的第二DC-DC模块的一种实施方式的示意图；
图14为本发明提供的电池的加热电路的一种优选实施方式的示意图；
图15为图14中的能量叠加和转移单元的一种优选实施方式的示意图；
图16为本发明提供的电池的加热电路的一种优选实施方式的示意图；
图17为图16中的能量消耗单元的一种实施方式的示意图；
图18为本发明提供的电池的加热电路的一种优选实施方式的示意图；
图19为图18的加热电路中的续流电路的示意图；
图20为本发明提供的电池的加热电路的一种实施方式的示意图；
图21为图20所示的电池的加热电路所对应的波形时序图；
图22为本发明提供的电池的加热电路的一种实施方式的示意图；
图23为图22所示的电池的加热电路所对应的一种波形时序图；
图24为图22所示的电池的加热电路所对应的另一种波形时序图；
图25为本发明提供的电池的加热电路的一种实施方式的示意图；
图26为图25所示的电池的加热电路所对应的波形时序图；
图27为图25所示的电池的加热电路对电池反向充电时的第一等效电路图；
图28为图25所示的电池的加热电路对电池反向充电时的第二等效电路图；
图29为图25所示的电池的加热电路所对应的另一波形时序图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
需要指出的是，除非特别说明，当下文中提及时，术语“开关控制模块”为任意能够根据设定的条件或者设定的时刻输出控制指令(例如脉冲波形)从而控制与其连接的开关装置相应地导通或关断的控制器，例如可以为PLC；当下文中提及时，术语“开关”指的是可以通过电信号实现通断控制或者根据元器件自身的特性实现通断控制的开关，既可以是单向开关，例如由双向开关与二极管串联构成的可单向导通的开关，也可以是双向开关，例如金属氧化物半导体型场效应管(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor，MOSFET)或带有反并续流二极管的IGBT；当下文中提及时，术语“双向开关”指的是可以通过电信号实现通断控制或者根据元器件自身的特性实现通断控制的可双向导通的开关，例如MOSFET或带有反并续流二极管的IGBT；当下文中提及时，单向半导体元件指的是具有单向导通功能的半导体元件，例如二极管等；当下文中提及时，术语“电荷存储元件”指任意可以实现电荷存储的装置，例如可以为电容等；当下文中提及时，术语“电流存储元件”指任意可以对电流进行存储的装置，例如可以为电感等；当下文中提及时，术语“正向”指能量从电池向储能电路流动的方向，术语“反向”指能量从储能电路向电池流动的方向；当下文中提及时，术语“电池”包括一次电池(例如干电池、碱性电池等)和二次电池(例如锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池或铅酸电池等)；当下文中提及时，术语“阻尼元件”指任意通过对电流的流动起阻碍作用以实现能量消耗的装置，例如可以为电阻等；当下文中提及时，术语“主回路”指的是电池与阻尼元件、开关装置以及储能电路串联组成的回路。
这里还需要特别说明的是，考虑到不同类型的电池的不同特性，在本发明中，“电池”可以指不包含内部寄生电阻和寄生电感、或者内部寄生电阻的阻值和寄生电感的电感值较小的理想电池，也可以指包含有内部寄生电阻和寄生电感的电池包；因此，本领域技术人员应当理解的是，当“电池”为不包含内部寄生电阻和寄生电感、或者内部寄生电阻的阻值和寄生电感电感值较小的理想电池时，阻尼元件R1指的是电池外部的阻尼元件，电流存储元件L1指的是电池外部的电流存储元件；当“电池”为包含有内部寄生电阻和寄生电感的电池包时，阻尼元件R1既可以指电池外部的阻尼元件，也可以指电池包内部的寄生电阻，同样地，电流存储元件L1既可以指电池外部的电流存储元件，也可以指电池包内部的寄生电感。
为了保证电池的使用寿命，可以在低温情况下对电池进行加热，当达到加热条件时，控制加热电路开始工作，对电池进行加热，当达到停止加热条件时，控制加热电路停止工作。
在电池的实际应用中，随着环境的改变，可以根据实际的环境情况对电池的加热条件和停止加热条件进行设置，以保证电池的充放电性能。
为了对处于低温环境中的电池E进行加热，本发明提供了一种电池E的加热电路，如图1所示，该加热电路包括开关装置1、开关控制模块100、阻尼元件R1、储能电路以及能量限制电路，所述储能电路用于与所述电池连接，所述储能电路包括电流存储元件L1和电荷存储元件C1，阻尼元件R1、开关装置1、电流存储元件L1和电荷存储元件C1串联，所述开关控制模块100与开关装置1连接，所述开关控制模块100用于控制开关装置1导通和关断，以使得当开关装置1导通时，能量在所述电池与所述储能电路之间往复流动，所述能量限制电路用于限制由储能电路流向电池的电流大小。
考虑到不同类型的电池E的不同特性，如果电池E内部的寄生电阻阻值和寄生电感自感较大，所述阻尼元件R1也可以为电池内部的寄生电阻，所述电流存储元件L1也可以为电池内部的寄生电感。
所述开关装置1与储能电路串联，在导通时能够实现电池E与储能电路之间的能量往复流动，开关装置1具有多种实现方式，本发明对开关装置的实现方式不作限制。所述开关装置可以包括用于实现能量从电池流向储能电路的第一单向支路和用于实现能量从储能电路流向电池的第二单向支路，所述开关控制模块100与所述第一单向支路和第二单向支路中的一者或两者分别连接，用以控制所连接的支路的导通和关断。所述能量限制电路可以包括电流存储元件L11，该电流存储元件L11串联在第二单向支路中，以用于限制流向电池E的电流大小。
作为开关装置的一种实施方式，如图2所示，所述开关装置1包括开关K6、单向半导体元件D11以及单向半导体元件D12，开关K6和单向半导体元件D11彼此串联以构成所述第一单向支路，单向半导体元件D12构成所述第二单向支路，所述开关控制模块100与开关K6连接，用于通过控制开关K6的导通和关断来控制第一单向支路的导通和关断。所述电流存储元件L11与单向半导体元件D12串联。在如图2所示的开关装置1中，当需要加热时，导通开关K6即可，不需要加热时，关断开关K6即可。
如图2中所示的开关装置1的实现方式虽然实现了能量往返沿着相对独立的支路流动，但是还不能实现能量反向流动时的关断功能。本发明还提出了开关装置1的另一种实施方式，如图3所示，所述开关装置1还可以包括位于第二单向支路中的开关K7，该开关K7与单向半导体元件D12串联，所述开关控制模块100还与开关K7连接，用于通过控制开关K7的导通和关断来控制第二单向支路的导通和关断。这样在图3示出的开关装置1中，由于两个单向支路上均存在开关(即开关K6和开关K7)，同时具备能量正向和反向流动时的关断功能。所述电流存储元件L11串联在单向半导体元件D12与开关K7之间以实现限制流向电池E的电流的作用。
根据本发明的技术方案，当需要对电池E加热时，开关控制模块100控制开关装置1导通，电池E与储能电路串联构成回路，电池E对电荷存储元件C1进行充电，当回路中的电流经过电流峰值后正向为零时，电荷存储元件C1开始放电，电流从电荷存储元件C1流回电池E，回路中的正向、反向电流均流过阻尼元件R1，通过阻尼元件R1的发热可以达到给电池E加热的目的。上述充放电过程循环进行，当电池E的温度升高达到停止加热条件时，开关控制模块100可以控制开关装置1关断，加热电路停止工作。
在上述加热过程中，当电流从储能电路流回电池E时，电荷存储元件C1中的能量不会完全流回电池E，而是会有一些能量余留在电荷存储元件C1中，最终使得电荷存储元件C1电压接近或等于电池电压，从而使得从电池E向电荷存储元件C1的能量流动不能进行，不利于加热电路的循环工作。因此，本发明优选实施方式中还增加了将电荷存储元件C1内的能量与电池E的能量进行叠加、将电荷存储元件C1内的能量转移到其他储能元件等功能的附加单元。在达到一定时刻时，关断开关装置1，对电荷存储元件C1中的能量进行叠加、转移等操作。开关装置1可以在一个周期或多个周期内的任意时间点关断；开关装置1的关断时刻可以是任何时刻，例如回路中的电流为正向/反向时、为零时/不为零时均可以实施关断。根据所需要的关断策略可以选择开关装置1的不同的实现形式，如果只需要实现正向电流流动时关断，则选用例如图2所示的开关装置1的实现形式即可，如果需要实现正向电流和反向电流时均可以关断，则需要选用如图3所示的两个单向支路均可控的开关装置。优选地，所述开关控制模块100用于在开关装置1导通后流过开关装置1的电流为零时或为零后关断开关装置1，这样回路效率高，且回路中电流为零再关断开关装置1对整个电路影响较小。
为了提高加热电路的工作效率，根据本发明的一种优选实施方式，如图4所示，本发明提供的加热电路可以包括能量叠加单元，该能量叠加单元与所述储能电路连接，用于在开关装置1导通再关断后，将储能电路中的能量与电池E中的能量进行叠加。所述能量叠加单元使得在开关装置1再次导通时，提高了加热回路中的放电电流，由此提高加热电路的工作效率。
根据本发明的一种实施方式，如图5所示，所述能量叠加单元包括极性反转单元102，该极性反转单元102与所述储能电路连接，用于在开关装置1导通再关断后，对电荷存储元件C1的电压极性进行反转，由于极性反转后的电荷存储元件C1的电压极性与电池E的电压形成串联相加关系，当开关装置1再次导通时，电荷存储元件C1中的能量可以与电池E中的能量进行叠加。
作为极性反转单元102的一种实施方式，如图6所示，所述极性反转单元102包括单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2，所述单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2分别位于所述电荷存储元件C1两端，所述单刀双掷开关J1的入线连接在所述储能电路中，所述单刀双掷开关J1的第一出线连接所述电荷存储元件C1的第一极板，所述单刀双掷开关J1的第二出线连接所述电荷存储元件C1的第二极板，所述单刀双掷开关J2的入线连接在所述储能电路中，所述单刀双掷开关J2的第一出线连接所述电荷存储元件C1的第二极板，所述单刀双掷开关J2的第二出线连接在所述电荷存储元件C1的第一极板，所述开关控制模块100还与所述单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2分别连接，用于通过改变所述单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2各自的入线和出线的连接关系来对所述电荷存储元件C1的电压极性进行反转。
根据上述实施方式，可以预先对单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2各自的入线和出线的连接关系进行设置，使得当开关装置K1导通时，所述单刀双掷开关J1的入线与其第一出线连接，而所述单刀双掷开关J2的入线与其第一出线连接，当开关装置K1关断时，通过开关控制模块100控制单刀双掷开关J1的入线切换到与其第二出线连接，而所述单刀双掷开关J2的入线切换到与其第二出线连接，由此实现电荷存储元件C1电压极性反转的目的。
作为极性反转单元102的另一种实施方式，如图7所示，所述极性反转单元102包括单向半导体元件D3、电流存储元件L2以及开关K9，所述电荷存储元件C1、电流存储元件L2和开关K9顺次串联形成回路，所述单向半导体元件D3和串联在所述电荷存储元件C1与电流存储元件L2或所述电流存储元件L2与开关K9之间，所述开关控制模块100还与所述开关K9连接，用于通过控制开关K9导通来对所述电荷存储元件C1的电压极性进行反转。
根据上述实施方式，当开关装置1关断时，可以通过开关控制模块100控制开关K9导通，由此，电荷存储元件C1与单向半导体元件D3、电流存储元件L2以及开关K9形成LC振荡回路，电荷存储元件C1通过电流存储元件L2放电，振荡回路上的电流流经正半周期后，流经电流存储元件L2的电流为零时达到电荷存储元件C1电压极性反转的目的。
作为极性反转单元102的又一种实施方式，如图8所示，所述极性反转单元102包括第一DC-DC模块2和电荷存储元件C2，该第一DC-DC模块2与所述电荷存储元件C1和电荷存储元件C2分别连接，所述开关控制模块100还与所述第一DC-DC模块2连接，用于通过控制第一DC-DC模块2工作来将所述电荷存储元件C1中的能量转移至所述电荷存储元件C2，再将所述电荷存储元件C2中的能量反向转移回所述电荷存储元件C1，以实现对所述电荷存储元件C1的电压极性的反转。
所述第一DC-DC模块2是本领域中常用的用于实现电压极性反转的直流变直流转换电路，本发明不对第一DC-DC模块2的具体电路结构作任何限制，只要能够实现对电荷存储元件C1的电压极性反转即可，本领域技术人员可以根据实际操作的需要对其电路中的元件进行增加、替换或删减。
图9为本发明提供的第一DC-DC模块2的一种实施方式，如图9所示，所述第一DC-DC模块2包括：双向开关Q1、双向开关Q2、双向开关Q3、双向开关Q4、第一变压器T1、单向半导体元件D4、单向半导体元件D5、电流存储元件L3、双向开关Q5、双向开关Q6、第二变压器T2、单向半导体元件D6、单向半导体元件D7、以及单向半导体元件D8。
在该实施方式中，双向开关Q1、双向开关Q2、双向开关Q3和双向开关Q4均为MOSFET，双向开关Q5和双向开关Q6为IGBT。
其中，所述第一变压器T1的1脚、4脚、5脚为同名端，第二变压器T2的2脚与3脚为同名端。
其中，单向半导体元件D7的阳极与电容C1的a端连接，单向半导体元件D7的阴极与双向开关Q1和双向开关Q2的漏极连接，双向开关Q1的源极与双向开关Q3的漏极连接，双向开关Q2的源极与双向开关Q4的漏极连接，双向开关Q3、双向开关Q4的源极与电容C1的b端连接，由此构成全桥电路，此时电容C1的电压极性为a端为正，b端为负。
在该全桥电路中，双向开关Q1、双向开关Q2为上桥臂，双向开关Q3、双向开关Q4为下桥臂，该全桥电路通过第一变压器T1与所述电荷存储元件C2相连；第一变压器T1的1脚与第一节点N1连接、2脚与第二节点N2连接，3脚和5脚分别连接至单向半导体元件D4和单向半导体元件D5的阳极；单向半导体元件D4和单向半导体元件D5的阴极与电流存储元件L3的一端连接，电流存储元件L3的另一端与电荷存储元件C2的d端连接；变压器T1的4脚与电荷存储元件C2的c端连接，单向半导体元件D8的阳极与电荷存储元件C2的d端连接，单向半导体元件D8的阴极与电荷存储元件C1的b端连接，此时电荷存储元件C2的电压极性为c端为负，d端为正。
其中，电荷存储元件C2的c端连接双向开关Q5的发射极，双向开关Q5的集电极与变压器T2的2脚连接，变压器T2的1脚与电荷存储元件C1的a端连接，变压器T2的4脚与电荷存储元件C1的a端连接，变压器T2的3脚连接单向半导体元件D6的阳极，单向半导体元件D6的阴极与双向开关Q6的集电极连接，双向开关Q6的发射极与电荷存储元件C2的b端连接。
其中，双向开关Q1、双向开关Q2、双向开关Q3、双向开关Q4、双向开关Q5和双向开关Q6分别通过所述开关控制模块100的控制来实现导通和关断。
下面对所述第一DC-DC模块2的工作过程进行描述：
1、在开关装置1关断后，所述开关控制模块100控制双向开关Q5、双向开关Q6关断，控制双向开关Q1和双向开关Q4同时导通以构成A相，控制双向开关Q2、双向开关Q3同时导通以构成B相，通过控制所述A相、B相交替导通以构成全桥电路进行工作；
2、当所述全桥电路工作时，电荷存储元件C1上的能量通过第一变压器T1、单向半导体元件D4、单向半导体元件D5、以及电流存储元件L3转移到电荷存储元件C2上，此时电荷存储元件C2的电压极性为c端为负，d端为正。
3、所述开关控制模块100控制双向开关Q5导通，电荷存储元件C1通过第二变压器T2和单向半导体元件D8与电荷存储元件C2构成通路，由此，电荷存储元件C2上的能量向电荷存储元件C1反向转移，其中，部分能量将储存在第二变压器T2上；此时，所述开关控制模块100控制双向开关Q5关断、双向开关Q6闭合，通过第二变压器T2和单向半导体元件D6将储存在第二变压器T2上的能量转移至电荷存储元件C1，以实现对电荷存储元件C1进行反向充电，此时电荷存储元件C1的电压极性反转为a端为负，b端为正，由此达到了将第一电荷存储元件C1的电压极性反向的目的。
为了对储能电路中的能量进行回收利用，根据本发明的一种优选实施方式，如图10所示，本发明提供的加热电路可以包括能量转移单元，所述能量转移单元与所述储能电路连接，用于在开关装置1导通再关断后，将储能电路中的能量转移至储能元件中。所述能量转移单元目的在于对存储电路中的能量进行回收利用。所述储能元件可以是外接电容、低温电池或者电网以及其他用电设备。
优选情况下，所述储能元件是本发明提供的电池E，所述能量转移单元包括电量回灌单元103，该电量回灌单元103与所述储能电路连接，用于在开关装置1导通再关断后，将储能电路中的能量转移至所述电池E中，如图11所示。
根据本发明的技术方案，在开关装置1关断后，通过能量转移单元将储能电路中的能量转移到电池E中，能够在开关装置1再次导通后对被转移的能量进行循环利用，提高了加热电路的工作效率。
作为电量回灌单元103的一种实施方式，如图12所示，所述电量回灌单元103包括第二DC-DC模块3，该第二DC-DC模块3与所述电荷存储元件C1和所述电池E分别连接，所述开关控制模块100还与所述第二DC-DC模块3连接，用于通过控制第二DC-DC模块3工作来将电荷存储元件C1中的能量转移到所述电池中。
所述第二DC-DC模块3是本领域中常用的用于实现能量转移的直流变直流转换电路，本发明不对第二DC-DC模块3的具体电路结构作任何限制，只要能够实现对电荷存储元件C1的能量进行转移即可，本领域技术人员可以根据实际操作的需要对其电路中的元件进行增加、替换或删减。
图13为本发明提供的第二DC-DC模块3的一种实施方式，如图13所示，所述第二DC-DC模块3包括：双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3、双向开关S4、第三变压器T3、电流存储元件L4、以及四个单向半导体元件。在该实施方式中，所述双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3、双向开关S4均为MOSFET。
其中，所述第三变压器T3的1脚和3脚为同名端，所述四个单向半导体元件中的两个单向半导体元件负极相接成组，接点通过电流存储元件L4与电池E的正端连接，另两个单向半导体元件正极相接成组，接点与电池E的负端连接，且组与组之间的对接点分别与第三变压器T3的3脚和4脚连接，由此构成桥式整流电路。
其中，双向开关S1的源极与双向开关S3的漏极连接，双向开关S2的源极与双向开关S4的漏极连接，双向开关S1、双向开关S2的漏极与电荷存储元件C1的正端连接，双向开关S3、双向开关S4的源极与电荷存储元件C1的负端连接，由此构成全桥电路。
在该全桥电路中，双向开关S1、双向开关S2为上桥臂，双向开关S3、双向开关S4为下桥臂，第三变压器T3的1脚与双向开关S1和双向开关S3之间的节点连接、2脚与双向开关S2和双向开关S4之间的节点连接。
其中，双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3和双向开关S4分别通过所述开关控制模块100的控制来实现导通和关断。
下面对所述第二DC-DC模块3的工作过程进行描述：
1、在开关装置1关断后，所述开关控制模块100控制双向开关S1和双向开关S4同时导通以构成A相，控制双向开关S2、双向开关S3同时导通以构成B相，通过控制所述A相、B相交替导通以构成全桥电路进行工作；
2、当所述全桥电路工作时，电荷存储元件C1上的能量通过第三变压器T3和整流电路转移到电池E上，所述整流电路将输入的交流电转化为直流电输出至电池E，达到电量回灌的目的。
为了使本发明提供的加热电路在提高工作效率的同时能够对储能电路中的能量进行回收利用，根据本发明的一种优选实施方式，如图14所示，本发明提供的加热电路可以包括能量叠加和转移单元，该能量叠加和转移单元与所述储能电路连接，用于在开关装置1导通再关断后，将储能电路中的能量转移至储能元件中，之后将储能电路中的剩余能量与电池中的能量进行叠加。所述能量叠加和转移单元既能够提高加热电路的工作效率，又能够对储能电路中的能量进行回收利用。
将储能电路中的剩余能量与电池中的能量进行叠加可以通过将电荷存储元件C1的电压极性进行反转来实现，电荷存储元件C1的电压极性进行反转后其极性与电池E的电压极性形成串联相加关系，由此，当下一次导通开关装置1时，电池E中的能量能够与电荷存储元件C1中的能量进行叠加。
因此，根据一种实施方式，如图15所示，所述能量叠加和转移单元包括DC-DC模块4，该DC-DC模块4与所述电荷存储元件C1和所述电池分别连接，所述开关控制模块100还与所述DC-DC模块4连接，用于通过控制DC-DC模块4工作来将所述电荷存储元件C1中的能量转移至储能元件中，之后将所述电荷存储元件C1中的剩余能量与电池中的能量进行叠加。
所述DC-DC模块4是本领域中常用的用于实现能量转移和电压极性反转的直流变直流转换电路，本发明不对DC-DC模块4的具体电路结构作任何限制，只要能够实现对电荷存储元件C1的能量转移和电压极性反转即可，本领域技术人员可以根据实际操作的需要对其电路中的元件进行增加、替换或删减。
作为DC-DC模块4的一种实施方式，如图15所示，该DC-DC模块4包括：双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3、双向开关S4、双向开关S5、双向开关S6、第四变压器T4、单向半导体元件D13、单向半导体元件D14、电流存储元件L4、以及四个单向半导体元件。在该实施方式中，所述双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3、双向开关S4均为MOSFET，双向开关S5和双向开关S6为IGBT。
其中，第四变压器T4的1脚和3脚为同名端，所述四个单向半导体元件中的两个单向半导体元件负极相接成组，接点通过电流存储元件L4与电池E的正端连接，另两个单向半导体元件正极相接成组，接点与电池E的负端连接，且组与组之间的对接点分别通过双向开关S5和双向开关S6与第三变压器T3的3脚和4脚连接，由此构成桥式整流电路。
其中，双向开关S1的源极与双向开关S3的漏极连接，双向开关S2的源极与双向开关S4的漏极连接，双向开关S1、双向开关S2的漏极通过单向半导体元件D13与电荷存储元件C1的正端连接，双向开关S3、双向开关S4的源极通过单向半导体元件D14与电荷存储元件C1的负端连接，由此构成全桥电路。
在该全桥电路中，双向开关S1、双向开关S2为上桥臂，双向开关S3、双向开关S4为下桥臂，第四变压器T4的1脚与双向开关S1和双向开关S3之间的节点连接、2脚与双向开关S2和双向开关S4之间的节点连接。
其中，双向开关S1、双向开关S2、双向开关S3和双向开关S4、双向开关S5和双向开关S6分别通过所述开关控制模块100的控制来实现导通和关断。
下面对所述DC-DC模块4的工作过程进行描述：
1、在开关装置1关断后，当需要对电荷存储元件C1执行电量回灌以实现能量转移时，所述开关控制模块100控制双向开关S5和S6导通，控制双向开关S1和双向开关S4同时导通以构成A相，控制双向开关S2、双向开关S3同时导通以构成B相，通过控制所述A相、B相交替导通以构成全桥电路进行工作；
2、当所述全桥电路工作时，电荷存储元件C1上的能量通过第四变压器T4和整流电路转移到电池E上，所述整流电路将输入的交流电转化为直流电输出至电池E，达到电量回灌的目的；
3、当需要对电荷存储元件C1进行极性反转以实现能量叠加时，所述开关控制模块100控制双向开关S5和双向开关S6关断，控制双向开关S1和双向开关S4或者双向开关S2和双向开关S3两组中的任意一组导通；此时，电荷存储元件C1中的能量通过其正端、双向开关S1、第四变压器T4的原边、双向开关S4反向回到其负端，或者通过其正端、双向开关S2、第四变压器T4的原边、双向开关S3反向回到其负端，利用T4的原边励磁电感，达到对电荷存储元件C1进行电压极性反转的目的。
根据另一种实施方式，所述能量叠加和转移单元可以包括能量叠加单元和能量转移单元，所述能量转移单元与所述储能电路连接，用于在开关装置1导通再关断后，将储能电路中的能量转移至储能元件中，所述能量叠加单元与所述储能电路连接，用于在所述能量转移单元进行能量转移之后，将储能电路中的剩余能量与电池中的能量进行叠加。
其中，所述能量叠加单元和能量转移单元均可以采用本发明在前述实施方式中提供的能量叠加单元和能量转移单元，其目的在于实现对电荷存储元件C1的能量转移和叠加，其具体结构和功能在此不再赘述。
作为本发明的一种实施方式，为了使加热电路循环工作，，还可以对电荷存储元件C1中的能量进行消耗。因此，如图16所示，所述加热电路还包括与所述电荷存储元件C1连接的能量消耗单元，该能量消耗单元用于在开关装置1导通再关断后，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗。
该能量消耗单元可以在加热电路中单独使用，在开关装置1导通再关断后，直接对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，也可以与以上多种实施方式相结合，例如，该能量消耗单元可以与包括能量叠加单元的加热电路结合，在开关装置1导通再关断后、能量叠加单元进行能量叠加操作之前对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，也可以与包括能量转移单元的加热电路结合，在开关装置1导通再关断后、能量转移单元进行能量转移之前或者在能量转移单元进行能量转移之后对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，同样可以与包括能量叠加和转移单元的加热电路结合，在开关装置1导通再关断后、能量叠加和转移单元进行能量转移之前对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，或者在能量叠加和转移单元进行能量转移之后、进行能量叠加之前对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，本发明不对此进行限定，并且，通过以下实施方式可以更清楚地了解该能量消耗单元的工作过程。
根据一种实施方式，如图17所示，所述能量消耗单元包括电压控制单元101，该电压控制单元101用于在开关装置1导通再关断时，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值。该电压设定值可以根据实际操作的需要进行设定。
如图17所示，所述电压控制单元101包括电阻R5和开关K8，所述电阻R5和开关K8彼此串联之后并联在所述电荷存储元件C1的两端，所述开关控制模块100还与开关K8连接，所述开关控制模块100还用于在控制开关装置1导通再关断后控制开关K8导通。由此，电荷存储元件C1中的能量可以通过电阻R5进行消耗。
由于电流存储元件的存在，在存在从储能电路流向电池的电流时关断开关装置，电流突变为零可能会使得电流存储元件L1、L11等电感元件产生较大的感应电动势，可能损坏回路中的其他电路元件如开关装置1等。针对上述问题，优选地，如图18所示，本发明提供的电池E的加热电路还包括续流电路20，由于提供了续流电路20，能够在存在从储能电路流向电池E关断开关装置1后，使得续流电路20工作，从而能够保护电路中的其他电路元件。如图19所示，所述续流电路20可以包括相互串联的开关K20和单向半导体元件D20，所述开关控制模块100与开关K20连接，用于在存在从储能电路流向电池的电流时关断开关装置1后，控制开关K20导通，而在从储能电路流向电池的电流为电流预定值后，控制开关K20关断。所述续流电路20的一端可以连接到电流存储元件L1与开关装置1之间，另一端可以连接到电池的负极。由于本发明提供的加热电路中除了主回路中存在电流存储元件L1之外，在开关装置1的第二单向支路上还有用于能量限制作用的电流存储元件L11，优选地，所述续流电路20一端连接到电池的负极，另一端连接到第二单向支路以使得续流电流流过电流存储元件L11。例如在采用如图2所示的开关装置1的实施方式中，所述续流电路20的一端连接到单向半导体元件D12和电流存储元件L11之间，另一端连接到电池E的负极；在采用如图3所示的开关装置1的实施方式中，所述续流电路20的一端连接到开关K7和电流存储元件L11之间，另一端连接到电池E的负极，从而更好地起到续流的作用。
为了节省元器件、减小加热电路的体积，本发明还提供了一种优选实施方式，使得用于能量限制作用的电流存储元件L11也能够用在极性反转单元102中，以在需要对电荷存储元件C1两端的电压进行极性反转时起作用。在这种优选实施方式中，如图25所示，所述开关装置1可以采用如图5所示的开关装置形式，用于能量限制作用的电流存储元件L11串联在开关装置1的第二单向支路上的单向半导体元件D12与开关K7之间；所述加热电路还包括单向半导体元件D15、单向半导体元件D16、开关K10、开关K11；单向半导体元件D16的阴级连接到开关K7与电荷存储元件L11之间，阳级连接到开关K11的一端，开关K11的另一端连接到电池的负级；单向半导体元件D15的阳级连接到单向半导体元件D12与电荷存储元件L11之间，阴级连接到开关K10的一端，开关K10的另一端连接到电池的负级；所述开关控制模块100还与开关K10和开关K11连接，用于控制开关K10和开关K11的导通和关断。
在这一优选实施方式中，开关控制模块100对于加热电路中的开关K6、K7、K10和K11的控制可以采用各种不同的导通关断策略，只要能实现能量在电池E和电荷存储元件C1之间的流动，且能将电荷存储元件C1两端的电压反转即可。例如，在一种方式中，当需要对电池加热时，所述开关控制模块100控制开关K6和开关K7导通以使得能量从电池流向电荷存储元件C1，并且再从电荷存储元件C1流向电池(其中，对于开关K6和开关K7，可以同时导通，也可以在开关K6关断后再导通开关K7)；当电荷存储元件C1两端的电压值达到取值大于电池电压的第一预设值时，关断开关K7，导通开关K11，直到流经电流存储元件L11的电流为零时关断开关K11，并且导通开关K7和开关K10以使得电荷存储元件C1两端的电压极性反转。又如，在另一种方式中，当需要对电池加热时，所述开关控制模块100控制开关K6和开关K7导通以使得能量从电池流向电荷存储元件C1，并且再从电荷存储元件C1流向电池；当电荷存储元件C1两端的电压值达到取值小于等于电池电压的第二预设值时，关断开关K7，导通开关K11，当流经电流存储元件L11的电流达到第二电流设置值时，关断开关K11，导通开关K7和开关K10，当流经电流存储元件L11的电流达到第一电流设置值时，关断开关K10以使得电流存储元件L11中的能量流向电池，当流经电流存储元件L11的电流为零时导通开关K7和K10以使得电荷存储元件C1两端的电压极性反转。
所述开关控制模块100可以为一个单独的控制器，通过对其内部程序的设置，可以实现对不同的外接开关的通断控制，所述开关控制模块100也可以为多个控制器，例如针对每一个外接开关设置对应的开关控制模块100，所述多个开关控制模块100也可以集成为一体，本发明不对开关控制模块100的实现形式作出任何限定。
下面结合图20-图29对电池E的加热电路的实施方式的工作方式进行简单介绍，其中图20、图22、图25显示的是电池E的加热电路的各种实施方式，图21、图23和图24、以及图26和图29显示的是对应的波形图。需要注意的是，虽然本发明的特征和元素参考图20、图22、图25以特定的结合进行了描述，但每个特征或元素可以在没有其它特征和元素的情况下单独使用，或在与或不与其它特征和元素结合的各种情况下使用。本发明提供的电池E的加热电路的实施方式并不限于图20、图22、图25所示的实现方式。图21图23和图24、以及图26和图29显示的波形图中的网格部分表示在该段时间内可以单次或多次对开关施加驱动脉冲，并且脉冲的宽度可以根据需要进行调节。
在如图20所示的电池E的加热电路中，开关K6和单向半导体元件D11串联构成开关装置1的第一单向支路，单向半导体元件D12构成开关装置1的第二单向支路，电流存储元件L11作为能量限制电路设置在第二单向支路中，与单向半导体元件D12串联，单向半导体元件D3、电流存储元件L2和开关K9构成极性反转单元102，开关控制模块100可以控制开关K9和开关K6的导通和关断。图21示出了图20所示的加热电路的主回路电流I主、C1电压VC1和极性反转回路电流IL2波形图，图20所示的加热电路的工作过程如下：
a)开关控制模块100控制开关K6导通，电池E通过开关K6、单向半导体元件D11、电荷存储元件C1进行正向放电(如图21中的t1时间段所示)，并且通过电流存储元件L11和单向半导体元件D12反向充电(如图21中的t2时间段所示)，从图21的t2时间段可以看出由于电流存储元件L11的存在，在向电池充电时，主回路电流被限制地较小；
b)开关控制模块100控制开关K6在反向电流为零时关断；
c)开关控制模块100控制开关K9导通，极性反转单元102工作，电荷存储元件C1通过单向半导体元件D3、电流存储元件L2和开关K9组成的回路放电，并达到电压极性反转的目的，之后，开关控制模块100控制开关K9关断，如图21中的t3时间段所示；
d)重复步骤a)至c)，电池E不断通过充放电实现加热，直至电池E达到停止加热条件为止。
在如图22所示的电池E的加热电路中，开关K6和单向半导体元件D11串联构成开关装置1的第一单向支路，单向半导体元件D12和开关K7构成开关装置1的第二单向支路，电流存储元件L11串联在单向半导体元件D12和开关K7之间以起到限流作用，单向半导体元件D3、电流存储元件L2和开关K9构成极性反转单元102，单向半导体元件D20和开关K20串联构成续流电路，续流电路的一端连接在第二单向支路上的电流存储元件L11和开关K7之间，续流电路的另一端连接到电池的负极，开关控制模块100可以控制开关K6、开关K7、开关K9和开关K20的导通和关断。图23、图24示出了图22所示的加热电路的主回路电流I主、C1电压VC1和极性反转回路电流IL2波形图，图23中一个周期内开关K7单次导通与关断，在开关K7关断时从二极管D20进行单次续流，在图24中在一个周期内对电池E反向充电过程中，控制开关K7多次导通和关断，在开关K7多次关断时分别从二极管D20多次续流。图22所示的加热电路的工作过程如下：
a)开关控制模块100控制开关K6导通，电池E通过开关K6、单向半导体元件D11、电荷存储元件C1进行正向放电(如图23、图24中的t1时间段所示)，正向放电完毕后，开关控制模块100控制开关K7导通(如图23所示)或者控制K7多次导通与关断(如图24所示)，电荷存储元件C1通过开关K7、电流存储元件L11和单向半导体元件D12对电池E反向充电(如图23、24中的t2时间段所示)，由于电流存储元件L11的存在限制了流向电池E的电流大小，同时开关控制模块100控制开关K20导通，以在K7关断时，由二极管D20起到续流作用，如图23、图24的t2时间段所示；
b)开关控制模块100控制开关K7、K20在反向电流为电流设定值时(如零时)关断；
c)开关控制模块100控制开关K9导通，极性反转单元102工作，电荷存储元件C1通过单向半导体元件D3、电流存储元件L2和开关K9组成的回路放电，并达到电荷存储元件C1电压极性反转的目的，之后，开关控制模块100控制开关K9关断，如图23和24中的t3时间段所示；
d)重复步骤a)至c)，电池E不断通过充放电实现加热，直至电池E达到停止加热条件为止。
如图25所示的加热电路中，由开关K6和单向半导体元件D11串联构成开关装置1的第一单向支路，单向半导体元件D12和开关K7构成开关装置1的第二单向支路，电流存储元件L11串联在单向半导体元件D12和开关K7之间以起到限流作用；开关K11和单向半导体元件D16组成的支路起续流作用；开关K7、电流存储元件L11、单向半导体元件D15和开关K10与电荷存储元件C1构成电荷存储元件C1的极性反转回路，图26示出了图25所示的加热电路的主回路电流I主、C1电压VC1和极性反转回路电流IL2的一种波形图。为了便于理解，图27和图28提供了回充时的等效电路图。结合图26，下面介绍图25所示的加热电路的一种工作过程：
a)开关控制模块100控制开关K6导通，电池E进行正向放电(如图26的t1时间段所示)；
b)正向放电完毕后，开关控制模块100控制开关K6关断，并且控制开关K7导通，电荷存储元件C1通过开关K7、电流存储元件L11和单向半导体元件D12对电池E反向充电(如图26中的t2时间段所示)，在对电池E反向充电的过程中，可以控制开关K7多次导通与关断以减小流向电池E的电流，如图26中的t2时间段所示；并且在反向充电的过程中也同时导通开关K11或者在存在流向电池的电流时关断开关K7后导通开关K11以使得单向半导体元件D16起到续流作用。
c)当电荷存储元件C1的电压达到第一预设值(该第一预设值大于电池电压)时，开关控制模块100控制开关K7关断，导通开关K11以起到续流作用；当流经电流存储元件C1的电流为零后，关断K11，并且导通开关K7和开关K10，电荷存储元件C1通过开关K7、电流存储元件L11、单向半导体元件D15和开关K10放电，并达到电荷存储元件C1电压极性反转的目的，之后开关控制模块100控制开关K7、开关K10关断，如图26中的t3时间段所示；
d)重复步骤a)～c)，电池E不断通过充放电实现加热，直至电池E达到停止加热条件为止。
下面结合图29介绍图25提供的加热电路的另一种可选工作方式：
a)开关控制模块100控制开关K6导通，电池E进行正向放电(与图26的t1时间段一致)；
b)正向放电完毕后，开关控制模块100控制开关K6关断，并且控制开关K7多次导通与关断，电荷存储元件C1通过开关K7、电流存储元件L11和单向半导体元件D12对电池E反向充电(如图29中的t0～t8时间段所示)，；并且在反向充电的过程中也同时导通开关K4或者在存在流向电池的电流时关断开关K7后导通开关K4以使得单向半导体元件D16起到续流作用。如在t0时刻，K7导通，电荷存储元件C1通过K7、L11、D15给电池E充电，同时对电流存储元件L11进行储能，当电流存储元件L11电流上升到第一电流设置值时，如图29中t1时刻，开关K7关断，同时K11开通(K11可以在K7关断前就开通，直到回充结束)，电感通过开关K11、单向半导体元件D16进行续流；当电流存储元件L11电流下降到第二电流设置值时，如图29中t2时刻，开关K7再次开通，开始下一次回充。
c)当电荷存储元件C1的电压达到第二预设值(该第二预设值小于等于电池电压，如图29中示出的是第二预设值等于电池电压的情况)时，开关控制模块100控制开关K7关断，导通开关K11以起到续流作用；当流经电流存储元件L11的电流达到第二电流设置值时，关断开关K11，导通开关K7和开关K10，此时的等效电路如图28所示，波形如图29中t8～t12时间段所示，由单向半导体元件D15、开关K7、电流存储元件L11、单向半导体元件D12、开关K10组成的电路将电荷存储元件C1上的能量倒至电池E，之后再将电荷存储元件C1两端的电压极性反转。在t8时刻，K7和K10同时开通，电荷存储元件C1通过开关K7、单向半导体元件D15、开关K10对电流存储元件L11进行储能，当电流存储元件L11电流上升到第一电流设置值时，如图29中t9时刻，开关K10关断，电流存储元件L11通过开关K7、单向半导体元件D12续流；当流经电流存储元件L11的电流下降到第二电流设置值时，如图29中t10时刻，开关K10再次导通，开始下一次回充，直到电容电压达到电压设置值。在流经电流存储元件L11的电流为零时导通开关K7和K10以使得电荷存储元件C1两端的电压极性反转；
d)重复步骤a)～c)，电池E不断通过充放电实现加热，直至电池E达到停止加热条件为止。
采用本发明提供的加热电路，由于储能电路与电池E串联，当给电池E加热时，由于串联的电荷存储元件C1存在，能够避免开关装置1失效短路时引起的安全性问题。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (32)

1.一种电池的加热电路，该加热电路包括开关装置(1)、开关控制模块(100)、阻尼元件R1、储能电路以及能量限制电路，所述储能电路用于与所述电池连接，所述储能电路包括电流存储元件L1和电荷存储元件C1，阻尼元件R1、开关装置(1)、电流存储元件L1和电荷存储元件C1串联，所述开关控制模块(100)与开关装置(1)连接，所述开关控制模块(100)用于控制开关装置(1)导通和关断，以使得当开关装置(1)导通时，能量在所述电池与所述储能电路之间往复流动，所述能量限制电路用于限制由储能电路流向电池的电流大小。
2.根据权利要求1所述的加热电路，其中，所述开关装置包括用于实现能量从电池流向储能电路的第一单向支路和用于实现能量从储能电路流向电池的第二单向支路，所述开关控制模块(100)与所述第一单向支路和第二单向支路中的一者或两者分别连接，用以控制所连接的支路的导通和关断。
3.根据权利要求2所述的加热电路，其中，所述能量限制电路包括电流存储元件L11，该电流存储元件L11串联在第二单向支路中。
4.根据权利要求3所述的加热电路，其中所述开关装置(1)包括开关K6、单向半导体元件D11以及单向半导体元件D12，开关K6和单向半导体元件D11彼此串联以构成所述第一单向支路，单向半导体元件D12构成所述第二单向支路，所述开关控制模块(100)与开关K6连接，用于通过控制开关K6的导通和关断来控制第一单向支路的导通和关断，所述电流存储元件L11与单向半导体元件D12串联。
5.根据权利要求4所述的电池的加热电路，其中，所述开关装置(1)还包括位于第二单向支路中的开关K7，该开关K7与单向半导体元件D12串联，所述开关控制模块(100)还与开关K7连接，用于通过控制开关K7的导通和关断来控制第二单向支路的导通和关断，所述电流存储元件L11串联在单向半导体元件D12与开关K7之间。
6.根据权利要求5所述的加热电路，该加热电路还包括单向半导体元件D15、单向半导体元件D16、开关K10、开关K11；单向半导体元件D16的阴级连接到开关K7与电荷存储元件L11之间，阳级连接到开关K11的一端，开关K11的另一端连接到电池的负级；单向半导体元件D15的阳级连接到单向半导体元件D12与电荷存储元件L11之间，阴级连接到开关K10的一端，开关K10的另一端连接到电池的负级；所述开关控制模块(100)还与开关K10和开关K11连接，用于控制开关K10和开关K11的导通和关断。
7.根据权利要求6所述的加热电路，其中，所述开关控制模块(100)用于：
控制开关K6和开关K7导通以使得能量从电池流向电荷存储元件C1和从电荷存储元件C1流向电池；
当电荷存储元件C1两端的电压值达到取值大于电池电压的第一预设值时，关断开关K7，导通开关K11；
当流经电流存储元件L11的电流为零时关断开关K11，并且导通开关K7和开关K10以使得电荷存储元件C1两端的电压极性反转。
8.根据权利要求6所述的加热电路，其中，所述开关控制模块(100)用于：
控制开关K6和开关K7导通以使得能量从电池流向电荷存储元件C1和从电荷存储元件C1流向电池；
当电荷存储元件C1两端的电压值达到取值小于等于电池电压的第二预设值时，关断开关K7，导通开关K11；
当流经电流存储元件L11的电流达到第二电流设置值时，关断开关K11，导通开关K7和开关K10；
当流经电流存储元件L11的电流达到第一电流设置值时，关断开关K10以使得电流存储元件L11中的能量流向电池；
当流经电流存储元件L11的电流为零时导通开关K7和K10以使得电荷存储元件C1两端的电压极性反转。
9.根据权利要求1所述的加热电路，该加热电路还包括能量叠加单元，该能量叠加单元与所述储能电路连接，用于在开关控制模块(100)控制开关装置(1)导通再关断后，将储能电路中的能量与电池中的能量进行叠加；所述能量叠加单元包括极性反转单元(102)，该极性反转单元(102)与所述储能电路连接，用于在开关装置(1)导通再关断后，对电荷存储元件C1的电压极性进行反转。
10.根据权利要求1所述的加热电路，该加热电路还包括能量转移单元，该能量转移单元与所述储能电路连接，用于在开关装置(1)导通再关断后，将储能电路中的能量转移至储能元件中；所述储能元件为所述电池，所述能量转移单元包括电量回灌单元(103)，该电量回灌单元(103)与所述储能电路连接，用于在开关装置(1)导通再关断后，将储能电路中的能量转移至所述储能元件中。
11.根据权利要求1所述的加热电路，该加热电路还包括与所述储能电路连接的能量叠加和转移单元；该能量叠加和转移单元用于在开关装置(1)导通再关断后，所述能量叠加和转移单元将储能电路中的能量转移至储能元件中，之后将储能电路中的剩余能量与电池中的能量进行叠加。
12.根据权利要求11所述的加热电路，其中所述能量叠加和转移单元包括能量叠加单元和能量转移单元，所述能量转移单元与所述储能电路连接，用于在开关装置(1)导通再关断后，将储能电路中的能量转移至储能元件中，所述能量叠加单元与所述储能电路连接，用于在所述能量转移单元进行能量转移之后，将储能电路中的剩余能量与电池中的能量进行叠加。
13.根据权利要求12所述的加热电路，其中，所述储能元件为所述电池，所述能量转移单元包括电量回灌单元(103)，该电量回灌单元(103)与所述储能电路连接，用于在开关装置(1)导通再关断后，将储能电路中的能量转移至所述储能元件中，所述能量叠加单元包括极性反转单元(102)，该极性反转单元(102)与所述储能电路连接，用于在所述电量回灌单元(103)进行能量转移之后，对电荷存储元件C1的电压极性进行反转。
14.根据权利要求11所述的加热电路，其中，所述能量叠加和转移单元包括DC-DC模块(4)，该DC-DC模块(4)与所述电荷存储元件C1和所述电池分别连接，所述开关控制模块(100)还与所述DC-DC模块(4)连接，用于通过控制DC-DC模块(4)工作来将所述电荷存储元件C1中的能量转移至储能元件中，之后将所述电荷存储元件C1中的剩余能量与电池中的能量进行叠加。
15.根据权利要求9或13所述的加热电路，其中，所述极性反转单元(102)包括单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2，所述单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2分别位于所述电荷存储元件C1两端，所述单刀双掷开关J1的入线连接在所述储能电路中，所述单刀双掷开关J1的第一出线连接所述电荷存储元件C1的第一极板，所述单刀双掷开关J1的第二出线连接所述电荷存储元件C1的第二极板，所述单刀双掷开关J2的入线连接在所述储能电路中，所述单刀双掷开关J2的第一出线连接所述电荷存储元件C1的第二极板，所述单刀双掷开关J2的第二出线连接在所述电荷存储元件C1的第一极板，所述开关控制模块(100)还与所述单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2分别连接，用于通过改变所述单刀双掷开关J1和单刀双掷开关J2各自的入线和出线的连接关系来对所述电荷存储元件C1的电压极性进行反转。
16.根据权利要求9或13所述的加热电路，其中，所述极性反转单元(102)包括单向半导体元件D3、电流存储元件L2以及开关K9，所述电荷存储元件C1、电流存储元件L2和开关K9顺次串联形成回路，所述单向半导体元件D3串联在所述电荷存储元件C1与电流存储元件L2或所述电流存储元件L2与开关K9之间，所述开关控制模块(100)还与所述开关K9连接，用于通过控制开关K9导通来对所述电荷存储元件C1的电压极性进行反转。
17.根据权利要求9或13所述的加热电路，其中，所述极性反转单元(102)包括第一DC-DC模块(2)和电荷存储元件C2，该第一DC-DC模块(2)与所述电荷存储元件C1和电荷存储元件C2分别连接，所述开关控制模块(100)还与所述第一DC-DC模块(2)连接，用于通过控制第一DC-DC模块(2)工作来将所述电荷存储元件C1中的能量转移至所述电荷存储元件C2，再将所述电荷存储元件C2中的能量反向转移回所述电荷存储元件C1，以实现对所述电荷存储元件C1的电压极性的反转。
18.根据权利要求10或13所述的加热电路，其中，所述电量回灌单元(103)包括第二DC-DC模块(3)，该第二DC-DC模块(3)与所述电荷存储元件C1和所述电池分别连接，所述开关控制模块(100)还与所述第二DC-DC模块(3)连接，用于通过控制第二DC-DC模块(3)工作来将电荷存储元件C1中的能量转移到所述电池中。
19.根据权利要求1所述的加热电路，其中，所述加热电路还包括与所述电荷存储元件C1连接的能量消耗单元，该能量消耗单元用于在开关装置(1)导通再关断后，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗。
20.根据权利要求19所述的加热电路，其中，所述能量消耗单元包括电压控制单元(101)，该电压控制单元(101)与所述电荷存储元件C1连接，用于在开关装置(1)导通再关断后，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值。
21.根据权利要求9所述的加热电路，其中，所述加热电路还包括与所述电荷存储元件C1连接的能量消耗单元，该能量消耗单元用于在开关装置(1)导通再关断后、所述能量叠加单元进行能量叠加之前，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗。
22.根据权利要求21所述的加热电路，其中，所述能量消耗单元包括电压控制单元(101)，该电压控制单元(101)与所述电荷存储元件C1连接，用于在开关装置(1)导通再关断后、所述能量叠加单元进行能量叠加之前，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值。
23.根据权利要求10所述的加热电路，其中，所述加热电路还包括与所述电荷存储元件C1连接的能量消耗单元，该能量消耗单元用于在开关装置(1)导通再关断后、所述能量转移单元进行能量转移之前，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，或者在所述能量转移单元进行能量转移之后，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗。
24.根据权利要求23所述的加热电路，其中，所述能量消耗单元包括电压控制单元(101)，该电压控制单元(101)与所述电荷存储元件C1连接，用于在开关装置(1)导通再关断后、所述能量转移单元进行能量转移之前，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值，或者在所述能量转移单元进行能量转移之后，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值。
25.根据权利要求11所述的加热电路，其中，所述加热电路还包括与所述电荷存储元件C1连接的能量消耗单元，该能量消耗单元用于在开关装置(1)导通再关断后、所述能量叠加和转移单元进行能量转移之前，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗，或者在所述能量叠加和转移单元进行能量转移之后进行能量叠加之前，对电荷存储元件C1中的能量进行消耗。
26.根据权利要求25所述的加热电路，其中，所述能量消耗单元包括电压控制单元(101)，该电压控制单元(101)与所述电荷存储元件C1连接，用于在开关装置(1)导通再关断后、所述能量叠加和转移单元进行能量转移之前，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值，或者在所述能量叠加和转移单元进行能量转移之后进行能量叠加之前，将电荷存储元件C1两端的电压值转换成电压设定值。
27.根据权利要求20、22、24和26中任一项权利要求所述的加热电路，其中，所述电压控制单元(101)包括电阻R5和开关K8，所述电阻R5和开关K8彼此串联之后并联在所述电荷存储元件C1的两端，所述开关控制模块(100)还与开关K8连接，所述开关控制模块(100)还用于在控制开关装置(1)导通再关断后，控制开关K8导通。
28.根据权利要求9-14和19-26中任一权利要求所述的加热电路，其中，所述开关控制模块(100)用于在开关装置(1)导通后流经开关装置(1)的电流为零时或为零后控制开关装置(1)关断。
29.根据权利要求4或5中任一权利要求所述的加热电路，该加热电路还包括续流电路(20)，所述续流电路(20)用于在存在从储能电路流向电池的能量时并在关断开关装置(1)后，保持向电池的能量流动。
30.根据权利要求29所述的加热电路，其中，所述续流电路(20)的一端连接到电池的负极，另一端连接到第二单向支路以使得续流电流流过电流存储元件L11。
31.根据权利要求1所述的加热电路，其中，所述阻尼元件R1为所述电池内部的寄生电阻，所述电流存储元件L1为所述电池内部的寄生电感。
32.根据权利要求1所述的加热电路，其中，所述阻尼元件R1为电阻，所述电流存储元件L1为电感，所述电荷存储元件C1为电容。
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