CN111555375A - 用于感应电流的电路、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于感应电流的电路、系统和方法。该电路可以包括开关元件。该电路可以被配置成当开关元件接通时，使用开关元件从第一电池组汲取电流，第一电池组在开关元件关断之后发出过电流，其中，电流使第一电池组的温度增加。此外，该电路还可以被配置成当开关元件关断时，将过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，过电流对第二电池组充电，并且其中，过电流使第二电池组的温度增加。

Description

用于感应电流的电路、系统和方法
技术领域
本公开内容涉及包括开关元件的电路电子设备。
背景技术
开关元件可以调节电流在电路中的流动。例如，当开关元件“接通”时，开关元件可以导电，而当开关元件“关断”时，开关元件可以防止电流通过。电路可以包括开关元件和用于确定电路内的电流幅度和电流流动的方向的其他电路组件。在一些情况下，包括开关元件的电路可以感应并控制通过电池的至少一部分的电流。
发明内容
总体上，本公开内容涉及用于包括可以感应通过电池的电流的开关元件的电路的技术。在一些情况下，电池可以分为第一电池组和第二电池组。在一些示例中，第一电池组和第二电池组并联连接，并且电路电耦接至第一电池组和第二电池组中的每一个。电路可以在电池组之间传递能量(例如，电流)，使得电流通过第一电池组的内部电阻和第二电池组的内部电阻，从而导致电池组的温度增加。
尽管在一些示例中，电路将能量从第一电池组唯一地传递至第二电池组，但是在其他示例中，电路可以被配置用于多方向能量传递。例如，电路可以被配置成使用开关元件在第一开关模式与第二开关模式之间交替。在第一开关模式期间，电路可以将能量从第一电池组传递至第二电池组，并且在第二开关模式期间，电路可以将能量从第二电池组传递至第一电池组。
本公开内容的技术可以具有一个或更多个技术优点。例如，在将电池存储在异常寒冷的环境中(例如，低于0摄氏度)之后，可能难以或不希望将电力从电池递送至负载。本公开内容的一种或更多种技术包括感应电池中的电流，使得电流穿过电池的内部电阻，从而导致电池的温度增加。在电池的温度增加到温度阈值之后，可以降低电池受到为负载供电的不利影响的可能性。另外，在电池包括第一电池组和第二电池组的情况下，将能量从第一电池组传递至第二电池组可能是有益的。这样的能量传递可以增加电池的温度并提高电池的能量效率，因为从第一电池组汲取的能量可以在对第二电池组充电时加热第一电池组和第二电池组两者。
在一些示例中，一种电路包括开关元件。该电路被配置成当开关元件接通时，使用开关元件从第一电池组汲取电流，第一电池组在开关元件关断之后发出过电流，其中，电流使第一电池组的温度增加。电路还被配置成当开关元件关断时，将过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，过电流对第二电池组充电，并且其中，过电流使第二电池组的温度增加。
在其他示例中，一种系统包括：第一电池组，其包括第一正极端子和第一负极端子；第二电池组，其包括第二正极端子和第二负极端子，其中第二电池组与第一电池组并联连接；以及电路。该电路包括开关元件，该开关元件包括源极端子和漏极端子，其中，该开关元件与第一电池组和第二电池组并联连接，其中，源极端子电连接至第一负极端子并且漏极端子电连接至第一正极端子，并且当开关元件接通时，第一正极端子和第一负极端子经由开关元件电连接。
在其他示例中，一种方法包括：当电路的开关元件接通时，使用开关元件从第一电池组汲取电流，其中，电流使第一电池组的温度增加。该方法还包括：当开关元件关断时，使用该电路将过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，过电流由第一电池组发出，其中，过电流对第二电池组充电，并且其中，过电流使第二电池组的温度增加。
发明内容旨在提供对本公开内容中描述的主题的概述。并不旨在提供在附图和以下描述中详细描述的系统、装置和方法的排他性或穷举性解释。在附图和下面的描述中阐述了本公开内容的一个或更多个示例的进一步的细节。其他特征、目标和优点根据说明书和附图以及根据权利要求书将是明显的。
附图说明
图1是示出根据本公开内容的一种或更多种技术的用于加热第一电池组和第二电池组的示例性系统的框图；
图2是根据本公开内容的一种或更多种技术的包括第一电池组、第二电池组和电路的系统的电路图；
图3是根据本公开内容的一种或更多种技术的包括第一电池组、第二电池组和电路的另一系统的电路图；
图4是根据本公开内容的一种或更多种技术的包括第一电池组、第二电池组、电路和负载的系统的电路图；
图5是示出根据本公开内容的一种或更多种技术的用于利用电路加热第一电池组和第二电池组的示例性技术的流程图。
在整个说明书和附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
通常，本公开内容的技术可以使电路能够执行一个或更多个电池加热过程，从而在将电池用于为负载供电之前将电池的温度增加到温度阈值以上。该电路可以包括至少一个被配置成在电路的工作期间激活(“接通”)和去激活(“关断”)的开关元件。电路可以被配置成使用至少一个开关元件从电池汲取电流。可以用作电源的电池可以表现出各种电路组件的特性。例如，电池可以由物理结构组成，并且该物理结构可以用作电阻器。当电流穿过电池的物理结构时，物理结构的电阻特性可能会导致电池释放热量，从而增加电池的温度。这些电阻特性在本文中可以称为“内部电阻”。实际上，每种导电材料都由内部电阻限定。由于内部电阻，当电流通过导电材料时，能量以热量的形式释放。这种现象称为焦耳效应。
在一个或更多个电池加热过程期间，使电流流过电池从而导致电池温度增加可能是有益的。另外，在一个或更多个电池加热过程期间保存电池的电荷水平可能是有益的。例如，电池可以包括并联连接的两个或更多个电池组。每个电池组可以包括串联连接的多个电池，多个电池限定能够输出电流的电源。电池组中的每一个电池组可以限定内部电阻。这样，可以根据焦耳效应来加热电池组中的每一个电池组。在一些示例中，本公开内容的电路电连接至第一电池组和第二电池组，该电路在第一电池组中感应电流并将电流递送至第二电池组。该电路可以使电流流过电池组两者，并通过将能量从第一电池组传递至第二电池组来保留电力。在本文所描述的一些示例中，虽然电路将能量从第一电池组传递至第二电池组，但是电路可以使第一电池组的温度增加地比电路使第二电池组的温度增加地更快。
为了使第一电池组的温度与第二电池组的温度平衡，本公开内容的电路可以被配置成以第一开关模式和第二开关模式工作。该电路可以激活和去激活多个开关元件以在第一开关模式与第二开关模式之间交替。在第一开关模式期间，电路可以将能量从第一电池组传递至第二电池组，并且使第一电池组的温度比第二电池组的温度更快地增加。在第二开关模式期间，电路可以将能量从第二电池组传递至第一电池组，并且使第一电池组的温度比第二电池组的温度更快地增加。
本公开内容的电路可以被配置成将第一电池组和第二电池组与负载连接和断开连接。例如，电路可以包括第一负载连接开关元件和第二负载连接开关元件。如果第一负载连接开关元件被激活，则电路可以将电流从第一电池组递送至负载。另外，如果第二负载连接开关元件被激活，则电路可以将电流从第二电池组递送至负载。去激活第一负载连接开关元件将第一电池组与负载断开连接。去激活第二负载连接开关元件将第二电池组与负载断开连接。
图1是示出根据本公开内容的一种或更多种技术的用于加热第一电池组110和第二电池组120的示例性系统100的框图。如图1的示例中所示，系统100包括第一电池组110、第二电池组120、电路130、开关元件132、控制电路140、传感器142和负载150。
电池可以包括第一电池组110和第二电池组120(统称为“电池组110、120”)，其中，电池组110、120被配置成向负载150提供电力。除了向负载150提供电力之外，电池组110、120可以向电路130和控制电路140提供电力。在一些示例中，电池排他性地包括电池组110、120。可替选地，在一些示例中，除了电池组110、120之外，电池还可以包括另外的电池组(图1中未示出)。第一电池组110和第二电池组120并联连接。这样，电池组110、120两者均被配置成向负载150提供电力。例如，电池组110、120可以各自包括串联布置的多个电池。在一些示例中，多个电池包括多个锂离子电池。在其他示例中，多个单元包括铅酸电池、镍氢电池或其他材料。在一些示例中，第一电池组110的最大电压输出为大约400V，第二电池组120的最大电压输出为大约400V。由于第一电池组110和第二电池组120并联连接，因此电池组110、120的总的最大电压输出为大约400V。然而，在其他示例中，各个电池组110、120的最大电压输出可以是另外的值或值的范围。
电池组110、120可以各自包括正极端子和负极端子。电流在正极端子与负极端子之间流动的方向可以确定电池组110、120是被再充电还是被消耗。例如，如果从第一电池组110的正极端子发出电流(例如，电流从负极端子通过第一电池组110流到正极端子)，则第一电池组110可能消耗电力。可替选地，如果在第一电池组110的正极端子处接收到电流(例如，电流从正极端子通过第一电池组110流到负极端子)，则第一电池组110可能被再充电。
电池组110、120中每一个包括内部电阻(图1中未示出)和内部电感(图1中未示出)。即使电池可能不被视为“电阻器”或“电感器”，但当电池用于电路中时，电池仍可能表现出电阻和电感特性。电池可以包括物理结构。当电流穿过电池的物理结构时，物理结构的特性可能会引起电池的内部电阻和内部电感。例如，当电流穿过第一电池组110时，第一电池组110的物理结构可能会抵抗电流通过第一电池组110的流动，从而表示第一电池组110的内部电阻。同样，第一电池组110的物理结构可以抵抗流过第一电池组110的电流的幅度的变化，从而表示第一电池组110的内部电感。电池组110、120中的每一个与其各自的内部电阻和内部电感是不可分的，并且当电池组110、120电耦接至电路130时，电池组110、120的内部电阻会影响电路130的工作。当电流穿过电池组110、120的内部电阻(例如，电流穿过电池组110、120的各个物理结构)时，内部电阻以热量的形式释放能量。
电路130可以包括电路元件，电路元件包括电容器、电阻器、电感器、半导体和晶体管的任何组合。在一些示例中，在图1的示例中由控制电路140控制的电路130确定通过电池组110、120的电流的流动。在电池组110、120之间并联放置的电路130被配置成确定第一电池组110与第二电池组120之间的相互作用，并且电路130附加地被配置成确定从电池组110、120递送至负载150的电量。在一些示例中，控制电路140控制电路130执行电池预热过程。当电池组110、120不用于为负载150供电时，电池预热过程可以增加第一电池组110的温度并增加第二电池组120的温度。附加地或可替选地，电路130可以充当电池组110、120与负载150之间的出入口(gateway)。例如，电路130可以被配置成使电池组110、120的任何组合能够为负载150供电，并且电路130可以被配置成使电池组110、120的任何组合与负载150断开连接。本公开内容的一些示例技术可以使用电路130的开关元件例如开关元件132来执行电池预热过程，并且将电池组110、120与负载150连接或断开连接。
在一些情况下，开关元件132可以包括功率开关，例如但不限于任何类型的场效应晶体管(FET)，包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、结型场效应晶体管(JFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)或使用电压进行控制的其他元件的任何组合。另外，开关元件132可以包括n型晶体管、p型晶体管和功率晶体管或者它们的任何组合。在一些示例中，开关元件132包括垂直晶体管、横向晶体管和/或水平晶体管。在一些示例中，开关元件132包括其他模拟装置诸如二极管和/或晶闸管。在一些示例中，开关元件132可以作为开关和/或作为模拟装置工作。开关元件132可以包括被配置成由控制电路140控制的单个开关元件132。可替选地，开关元件132可以包括多个开关元件132，其中，多个开关元件132中的每个开关元件可以由控制电路140独立控制。
在一些示例中，其中一个或多个开关元件132包括单个开关元件132，开关元件132包括三个端子：两个负载端子和一个控制端子。对于MOSFET开关，开关元件132可以包括漏极端子、源极端子和至少一个栅极端子，其中控制端子是栅极端子。对于BJT开关，控制端子可以是基极端子。基于控制端子处的电压，电流可以在开关元件132的两个负载端子之间流动。因此，电流可以基于由控制电路140递送至开关元件132的控制端子的控制信号而流过开关元件132。在一个示例中，必须将10V的电压幅度施加到开关元件132的控制端子，以便“接通”开关元件132，使得开关元件132能够从第一电池组110汲取电流并导电。在其他示例中，可能需要其他电压幅度来激活开关元件132。此外，当施加到开关元件132的控制端子的电压减小时，开关元件132可以被“关断”。另外，在一些示例中，其中一个或多个开关元件132包括多个开关元件132，控制电路140被配置成独立地控制开关元件132的每个开关元件。
开关元件132可以包括各种材料化合物，例如硅、碳化硅、氮化镓或一种或更多种半导体材料的任何其他组合。在一些示例中，碳化硅开关可能经受较低的电力损耗。快开关装置可以使得开关元件132能够从电池组110、120汲取短的电流突发。在一些示例中，开关装置可以包括氮化镓开关，该氮化镓开关可以具有比其他开关例如硅开关或碳化硅开关更快的开关速度。与较低频率的开关元件相比，这些较高频率的开关元件可能需要以更精确的定时发送的控制信号(例如，从控制电路140递送至开关元件132的控制端子的电压信号)。
在一些示例中，其中一个或多个开关元件132包括单个开关元件132并且电路130正在执行电池预热过程，电路130可以被配置成当开关元件132接通时，使用开关元件132从第一电池组110汲取电流。换句话说，当开关元件132接通时，开关元件132产生包括第一电池组110的短路，从而导致电流流过第一电池组110和开关元件132。该电流可以使第一电池组110的温度增加。在开关元件132关断之后，第一电池组110发出过电流。在一些示例中，过电流由第一电池组110的内部电感发出，该内部电感抵抗通过第一电池组110的电流幅度的变化。当开关元件132关断时，电路130可以将过电流中的至少一些递送至第二电池组120，其中，过电流对第二电池组120充电，并且其中，过电流使第二电池组120的温度增加。电路130可以另外包括电容器。在一些示例中，电容器与开关元件132并联放置。电路130可以被配置成在开关元件132关断时使用由第一电池组110发出的过电流对电容器充电。电路130被配置成当开关元件132接通时使电容器放电，电容器向第二电池组120发出第二电流。第二电流可以对第二电池组120充电，并且第二电流可以使第二电池组120的温度增加。
在这样的示例中，其中一个或多个开关元件132包括单个开关元件，电路130可以被配置成将能量从第一电池组110传递至第二电池组120，而电路130可以不被配置成将能量从第二电池组120传递至第一电池组110。因此，在电池预热过程开始的一段时间内，第一电池组110可能会丢失电荷，第二电池组120可能会获得电荷。此外，在一段时间内，第一电池组110的温度可以比第二电池组120的温度更快地增加，因为在开关元件132接通时在第一电池组110中感应的电流的幅度大于在开关元件132关断时被递送至第二电池组120的过电流的幅度。为了校正电池预热过程期间电池组110、120之间电荷和温度的这种不对称性，在一些情况下，在电路130中包括多个开关元件132可能是有益的。
在一个或多个开关元件132包括多个开关元件132的一些示例中，控制电路140可以被配置成控制多个开关元件132在第一开关模式与第二开关模式之间交替。以这种方式，控制电路140被配置成控制多个开关元件132以改变能量在电池组110、120之间传递的方向。例如，在第一开关模式期间，在第一开关元件132接通时第一开关元件132可以在第一电池组110中感应出电流。另外，在第一开关元件132关断时，电路130可以将过电流递送至第二电池组120。当电路130以第二开关模式工作时，第二开关元件132可以在第二电池组120中感应出电流。电路130被配置成在第二开关元件关断时向第一电池组110递送过电流。
在第一开关模式期间，第一电池组110的电荷可以减少并且第二电池组120的电荷可以增加。另外，第一电池组110的温度可以比第二电池组120的温度更快地增加。可替选地，在第二开关模式期间，第一电池组110的电荷可以增加并且第二电池组120的电荷可以减少。另外，第二电池组120的温度可以比第一电池组110的温度更快地增加。在一些示例中，为了在电池预热过程期间平衡电池组110、120的电荷水平和温度，电路130在第一开关模式与第二开关模式之间交替可能是有益的。
在一些示例中，电路130被配置成在多个初级阶段期间以第一开关模式工作，其中多个初级阶段中的每个初级阶段持续第一时间量。另外，电路130被配置成在多个次级阶段期间以第二开关模式工作，其中多个次级阶段中的每个次级阶段持续第二时间量。电路130可以被配置成使多个初级阶段和多个次级阶段交错，使得初级阶段之后是次级阶段，并且次级阶段之后是相继的初级阶段。以这种方式，电路130可以平衡电池组110、120的温度和电荷水平。
控制电路140可以包括微处理器、控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑电路或被配置成提供归因于本文的控制电路140的功能的任何其他处理电路中的一个或更多个。控制电路140可以实施为固件、硬件、软件或其任何组合。在一些示例中，第一电池组110和第二电池组120的任何组合为控制电路140提供电力。另外，或者可替选地，控制电路140可以由辅助电池或另外的能量源供电。在一些示例中，控制电路140被配置成将控制信号递送至开关元件132，控制流过开关元件132的电流的流动。控制电路140可以调节开关元件132接通的时间量，并调节开关元件132关断的时间量。
为了调节开关元件132接通的时间量，控制电路140可以将控制信号递送至开关元件132的控制端子，以准确地确定开关元件132接通的时间量。在一些示例中，一个或多个开关元件132中的至少一些是“快”开关装置，其需要来自控制电路140的精确控制信号来工作。另外，在一些示例中，一个或多个开关元件132中的至少一些可以是“慢”开关装置。用于操作慢开关装置的控制信号不如用于操作快开关装置的控制信号那样精确。
控制电路140包括传感器142。传感器142可以包括温度传感器、电压传感器、电流传感器、光传感器、加速计或其任何组合。在一些示例中，使用传感器142来确定电路130何时在第一开关模式与第二开关模式之间交替可能是有益的。在一些示例中，传感器142包括被配置成测量第一电池组110的温度的第一温度传感器和被配置成测量第二电池组120的温度的第二温度传感器。控制电路140被配置成，如果第一电池组110的温度比第二电池组120的温度高温度差阈值以上，则将电路130从以第一开关模式工作变为以第二开关模式工作。另外，控制电路140被配置成，如果第二电池组120的温度比第一电池组110的温度高温度差阈值以上，则将电路130从以第二开关模式工作变为以第一开关模式工作。在一些示例中，温度差阈值在1摄氏度与5摄氏度之间的范围内。但是，在其他示例中，可以使用其他温度差阈值。温度差阈值可以是任何温度值或温度值范围。
在一些示例中，传感器142包括被配置成测量第一电池组110的电压的幅度的第一电压传感器和被配置成测量第二电池组120的电压的幅度的第二电压传感器。控制电路140被配置成，如果第一电池组110的电压的幅度比第二电池组120的电压的幅度小电压差阈值以上，则将电路130从以第一开关模式工作变为以第二开关模式工作。另外，控制电路140被配置成，如果第二电池组120的电压的幅度比第一电池组110的电压的幅度小电压差阈值以上，则将电路130从以第二开关模式工作变为以第一开关模式工作。在一些示例中，电压差阈值在1伏与5伏之间的范围内。但是，在其他示例中，其他电压可以限定电压不同阈值。电压差阈值可以是任何电压值或电压值范围。
在一些示例中，控制电路140可以基于传感器142来启动电池预热过程。例如，如果传感器142检测到电池组110、120的温度低于温度阈值，则控制电路140可以控制电路130以启动电池预热过程。可替选地，如果传感器142检测到电池组110、120的温度高于温度阈值，则控制电路140可以在没有启动电池预热过程的情况下将电池组110、120连接至负载150。在一些示例中，温度阈值是零摄氏度。
负载150可以限定消耗电力的电气组件的集合。在一些示例中，负载150可以包括无刷直流(BLDC)电机、有刷直流(DC)电机、交流(AC)感应电机或其他类型的电机。另外，在一些示例中，负载150包括电路组件的集合，电路组件例如电阻器、电感器、电容器、二极管和其他半导体元件。在一些示例中，负载150包括电池电动车辆(BEV)或混合动力电动车辆(HEV)的电动机和其他电气组件(例如，仪表板、控制面板、加热/冷却系统和灯)。示例BEV和HEV包括汽车、卡车、公共汽车、摩托车、高尔夫球车、全地形车(ATV)、雪地摩托、飞机和船只。在其他示例中，负载150包括在其他应用中使用的电动机和电气组件。
在一些示例中，负载150需要来自第一电池组110和第二电池组120的大电流。例如，负载150所需的最大电流可以大于大约1000安培。如果在电池组110、120的温度低于温度阈值时从电池组110、120汲取最大电流，则负载150所需的最大电流可能不利地影响电池组110、120的长期质量。尽管本文所描述的电池预热过程包括从电池组110、120汲取电流，但是在一些示例中，通过负载150从电池组110、120汲取的最大电流幅度大于通过切换单元132从电池组110、120汲取的最大电流幅度。这样，当电池温度低于温度阈值时，执行电池预热过程以增加电池组110、120的温度可能比为负载150供电更优选。
在一些情况下，电路130可以确定连接至负载150的电池组110、120的组合以及与负载150断开连接的电池组110、120的组合。在一些示例中，开关元件132包括第一负载连接开关和第二负载连接开关。电路130可以在第一负载连接开关和第二负载连接开关被接通时将负载150连接至电池组110、120。另外，电路130可以在第一负载连接开关关断时将负载150从第一电池组110断开连接，并且在第二负载连接开关关断时将负载150从第二电池组120断开连接。换句话说，如果第一负载连接开关接通，则负载150连接至第一电池组110，如果第二负载连接开关接通，则负载150连接至第二电池组120。
图2是根据本公开内容的一种或更多种技术的包括第一电池组210、第二电池组220和电路230的系统200的电路图。第一电池组210包括第一内部电感212、第一内部电阻214和第一电源216。第二电池组220包括第二内部电感222、第二内部电阻224和第二电源226。电路230包括开关元件232、电容器234和二极管236。第一电池组210可以是图1的第一电池组110的示例。第二电池组220可以是图1的第二电池组120的示例。电路230可以是图1的电路130的示例。
在一些示例中，第一电池组210可以包括串联放置的多个电池。多个电池可以包括锂离子电池、铅酸电池、镍金属氢化物电池或其任何组合。第一电池组210可以包括正极端子和负极端子。在一些示例中，当电流从负极端子通过第一电池组210汲取到正极端子时，电力从第一电池组210消耗。可替选地，在一些示例中，当电流从正极端子通过第一电池组210流到负极端子时，第一电池组210被再充电。
电感器是抵抗通过电感器的电流幅度变化的电路组件。在一些示例中，电感器由包裹在线圈中的电导线限定。当电流通过线圈时，线圈中会产生磁场，并且磁场会在电感器两端感应出电压。电感器限定电感值，并且电感值是电感器两端的电压与通过电感器的电流的变化率之比。尽管电感器是不同且可识别的电路组件，但不是电感器的其他电路组件可能会以某些方式表现得像电感器。例如，电容器、电阻器、电池、半导体元件和其他类型的电路组件可以限定电感值，即使电感可能不是这些组件的“预期”特性。
尽管第一电池组210可能不类似于物理电感器组件(例如，缠绕在线圈中的导线)，但是第一电池组210可以限定第一内部电感212。这样，当第一电池组210连接至电路230时，第一电池组210可以表现出物理电感器组件的至少一些特性。例如，第一电池组210的物理结构可以抵抗通过第一电池组210的物理结构的电流幅度的变化。这样，第一内部电感212可以不限定物理电路组件。而是，第一内部电感212可以限定与第一电池组210的结构不可分离的第一电池组210的固有特性。第一内部电感212可以对应于第一电感值，并且在一个示例中，第一电感值在1微亨与20微亨之间的范围内。由于第一内部电感212的性质，第一电池组210可以抵抗流过第一电池组210的电流的幅度的变化。因此，如果连接至第一电池组210的汲取电路关断，则由于第一内部电感212抵抗流过第一电池组210的电流的幅度的变化，第一电池组210可能会继续发出过电流达一段时间。
另外，第一电池组210可以限定第一内部电阻214。类似于第一内部电感212，第一内部电阻214由独立的电路组件表示。而是，第一内部电阻214是与第一电池组210的物理结构不可分离的第一电池组210的固有特性。类似于常规的电阻器，第一电池组210的物理结构可以抵抗流过第一电池组210的电流。以这种方式，当电流流过第一电池组210的物理结构时，第一电池组210放出热量，并且由于焦耳效应，第一电池组210的温度增加。在一些示例中，第一内部电阻214可以将电阻值限定在1毫欧(mΩ)与5毫欧(mΩ)之间的范围内。
在一些情况下，内部电阻被称为“寄生电阻”并且内部电感被称为“寄生电感”。
第一电池组210还可以限定给出电压输出值的第一电源216。被定义为两点之间的电位差的电压可以驱动通过电路的电流。在图2所示的示例中，第一电源216是第一电池组210的正极端子与负极端子之间的电势差。在一些示例中，第一电源216可以限定400伏的最大电压输出。
在图2所示的示例中，第二电池组220包括第二内部电感222、第二内部电阻224和第二电源226。在一些示例中，第二电池组220是第一电池组110的复制或近似复制。例如，第二电池组220可以由与第一电池组210相同的材料组成，第二电池组220可以与第一电池组210大约相同的尺寸(例如，长度、宽度和体积)，并且第二电池组220可以包括与第一电池组210相同数量的电池。在其他示例中，第二电池组220可以在电池的材料组成、尺寸和数量中的至少之一与第一电池组210不同。在一些示例中，第二电源226可以限定400伏的最大电压输出。
第一电池组210和第二电池组220并联连接。这样，根据基尔霍夫电压定律(KVL)，当第一电池组210和第二电池组220(统称为“电池组210、220”)连接至负载(例如，图1的负载150)时，第一电池组210的电压输出可以等于或几乎等于第二电池组220的电压输出。
在一些情况下，当电池组210、220处于特别冷的温度诸如低于零摄氏度的温度时，使用电池组210、220为负载供电可能是不期望的。如果电池组210、220用于以冷冻温度为负载供电，则电池组210、220可能消耗更多的能量以引起使得电池组210、220能够输出电力的化学反应。这样，使用电池组210、220以冷冻温度为负载供电可能会降低电池组210、220的效率。另外，在电池组210、220的温度低于零摄氏度时使用电池组210、220来为负载供电可能会永久损坏电池组210、220，使得即使当电池组210、220的温度高于零摄氏度时，电池组210、220的能量容量也会降低。
电路230可以被配置成执行电池预热过程，该过程使电池组210、220的温度增加，直到电池组210、220的温度足够高以使电池组210、220为负载供电而不会对电池组210、220造成永久损坏。例如，电路230可以将电池组210、220的温度增加到温度阈值以上。在一些示例中，温度阈值是零摄氏度。
在一些情况下，开关元件232包括功率开关，例如但不限于任何类型的场效应晶体管，包括MOSFET、BJT、IGBT、JFET、HEMT或使用电压进行控制的另外的元件的任何组合。另外，开关元件232可以包括n型晶体管、p型晶体管和功率晶体管或者它们的任何组合。在一些示例中，开关元件232包括垂直晶体管、横向晶体管和/或水平晶体管。在一些示例中，开关元件232包括其他模拟装置诸如二极管和/或晶闸管。在一些示例中，开关元件232可以作为开关和/或作为模拟装置工作。
在一些示例中，开关元件232包括三个端子：两个负载端子和控制端子。对于MOSFET开关，开关元件232可以包括漏极端子、源极端子和至少一个栅极端子，其中，控制端子是栅极端子。对于BJT开关，控制端子可以是基极端子。基于控制端子处的电压，电流可以在开关元件232的两个负载端子之间流动。因此，电流可以基于由控制器(图1的控制电路140)递送至开关元件232的控制端子的控制信号而流过开关元件232。在一个示例中，必须将10V的电压幅度施加到开关元件232的控制端子，以便“接通”开关元件232，使得开关元件232能够导电。在其他示例中，可能需要其他电压幅度来激活开关元件232。此外，当施加到开关元件232的控制端子的电压幅度减小时，开关元件232可以被“关断”。
开关元件232可以包括各种材料化合物，例如硅、碳化硅、氮化镓或一种或更多种半导体材料的任何其他组合。在一些示例中，碳化硅开关可能经受较低的电力损耗。快开关装置可以使得开关元件232能够从电池(例如，电池组210、220)汲取短的电流突发。在一些示例中，快开关装置可以包括氮化镓开关，该氮化镓开关可以具有比硅开关或碳化硅开关更快的开关速度。与较低频率的开关元件相比，这些较高频率的开关元件可能需要以更精确的定时发送的控制信号。在一些示例中，开关元件232可以是快开关元件。例如，开关元件232的开关周期可以包括持续大于1.5微秒(μs)且小于2.5μs的“接通”阶段，以及持续大于15微秒且小于30微秒的“关断”阶段。在一个示例中，开关元件232的漏极端子电连接至第一电池组210的正极端子，并且开关元件232的源极端子电连接至第一电池组210的负极端子。
在一些示例中，开关元件232被配置成在开关元件232接通时从第一电池组210汲取电流。例如，控制器(例如，图1的控制电路140)可以向开关元件232的控制端子施加电压，使得开关元件232能够导电。当开关元件232接通时，开关元件232在第一电池组210的正极端子与负极端子之间产生短路，从而跨第一电池组210与开关元件232感应出电流。由于电流流过第一电池组210的物理结构，并且进而流过第一内部电阻214，因此第一电池组210由于焦耳效应而散发热量。这样，由开关元件232感应的电流使第一电池组210的温度增加。
当开关元件232接通时，流过第一电池组210的电流可以增加，直到其达到最大电流幅度。在一些示例中，最大电流幅度在50安培与500安培之间的范围内。例如，在开关元件232接通达持续2μs的时间段之后，流过第一电池组210的电流的幅度可以是300安培。第一内部电感212抵抗流过第一电池组210的电流的幅度的变化。以这种方式，当开关元件232关断时，第一电池组210经由二极管236向第二电池组220发出过电流。从开关元件232关断的时间开始，过电流可以从最大过电流幅度减小。在一些示例中，开关元件232关断达持续20μs的时间段，并且过电流在该时间段内从最大过电流值300安培减小到零安培。本文所描述的示例电流幅度值和持续时间并非旨在进行限制。开关元件232的最大电流幅度、最大过电流幅度以及“接通”阶段和“关断”阶段的持续时间可以是任何值或值的范围。
在一些示例中，电路230可以将过电流中的至少一些递送至第二电池组220。电路230可以将过电流递送至第二电池组220的正极端子，这意味着过电流从正极端子通过第二电池组220流到负极端子。这样，过电流可以对第二电池组220充电。由于过电流流过第二电池组220的物理结构，因此过电流穿过限定了第二内部电阻224的第二电池组220的物理结构，从而导致第二电池组220的温度由于焦耳效应增加。另外，在图2所示的示例中，电路230被配置成将过电流中的至少一些递送至电容器234。
电容器234是被配置用于存储电势能的电路组件。在一些示例中，电容器234可以处于“充电”状态，其中，电容器234存储最大量的电势能。另外，电容器234可以处于“放电”状态，其中，电容器234存储较少电势能或不存储任何电势能。电容器234还可以在充电状态与放电状态之间转换。当电容器234正在充电时，电流流过电容器234，从而增加了电容器234所存储的电势能。当电容器234正在放电时，电容器234所存储的电势能被释放，从而使电容器234发出电流。
当开关元件232关断时，由电路230递送至电容器234的过电流可以对电容器234充电。在一些示例中，过电流将电容器234充电至满容量。在其他示例中，过电流将电容器234充电至小于满容量。在开关元件232接通之后，电容器234放电，将第二电流释放到第二电池组220。在一些示例中，电容器234将第二电流释放到第二电池组220的正极端子，第二电流对第二电池组220充电并且增加第二电池组220的温度。
换句话说，电路230可以在两个阶段中工作。在第一阶段期间，开关元件232接通，使得第一电流流过第一电池组210和开关元件232，并且使得第二电流从放电电容器234流过第二电池组220。在第二阶段期间，开关元件232关断，并且第一电池组210发出过电流，过电流对电容器234充电并流过第二电池组220。在图2的示例中，第一电流的幅度大于第二电流的幅度。因此，第一电池组210的温度比第二电池组220的温度更快地增加。在一个示例中，电路230花费18.7分钟将第一电池组210的温度增加25摄氏度，并且电路230花费37.6分钟将第二电池组220的温度增加25摄氏度。另外，在一定时间段内，第二电池组220可以充电并且第一电池组210可以消耗电力。以此方式，当执行电池预热过程时，电路230可以“不对称地”操作，从而导致电池组210、220的温度与电池组210、220的电荷水平之间的不平衡。
图3是根据本公开内容的一种或更多种技术的包括第一电池组310、第二电池组320和电路330的系统300的电路图。第一电池组310包括第一内部电感312、第一内部电阻314和第一电源316。第二电池组320包括第二内部电感322、第二内部电阻324和第二电源326。电路330包括开关元件332A至332D(统称为“开关元件332”)、电容器334、二极管336和二极管338。第一电池组310可以是图1的第一电池组110的示例。第二电池组320可以是图1的第二电池组120的示例。电路330可以是图1的电路130的示例。
在图3的示例中，第一电池组310和第二电池组320(统称为“电池组310、320”)可以与图2的电池组210、220相同或相似。这样，在一些示例中，电池组310、320可以各自包括串联布置的多个电池。多个电池可以包括锂离子电池、铅酸电池、镍金属氢化物电池或其任何组合。
在一些示例中，为了使用电池组310、320来为负载(例如，图1的负载150)供电，电池组310、320的温度高于温度阈值可能是有益的。电路330可以被配置成执行电池预热过程，该过程将使电池组310、320的温度增加，直到温度足够高以使电池为负载供电而不会对电池组310、320造成永久损坏。因此，期望以大约相同的速度加热第一电池组310和第二电池组320。由电路330执行的电池预热过程可以平衡第一电池组310和第二电池组320加热的速率。因此，电路330的电池预热过程通常可以防止第一电池组310比第二电池组320加热更快，并且同样通常可以防止第二电池组320比第一电池组310加热更快。另外，在一些示例中，电路330的电池预热过程可以促进电池组310、320之间的能量传递的平衡。
在图3的示例中，在电池加热过程期间，电路330可以通过在第一开关模式与第二开关模式之间交替来平衡电池组310、320的电荷水平和温度。例如，在以第一开关模式工作时，电路330被配置成使用第一电池组310来对第二电池组320充电。在以第二开关模式工作时，电路330被配置成使用第二电池组320来对第一电池充电。通过在第一开关模式与第二开关模式之间交替，电路330被配置成平衡电池组310、320的温度和电荷水平。
控制器(例如，图1的控制电路140)可以控制开关元件332以在第一开关模式与第二开关模式之间交替。在一些示例中，开关元件332中的至少一个是图1的开关元件132的示例。在一些示例中，开关元件332A和开关元件332B是需要来自控制器的精确控制信号来工作的快开关装置。在一些示例中，开关元件332A和开关元件332B可以包括硅MOSFET、硅JFET、超结MOSFET、氮化镓HEMT、氮化镓MOSFET、碳化硅MOSFET或碳化硅JFET的任何组合。在一些示例中，开关元件332C和332D是慢开关装置，诸如基于机电的开关装置(例如，继电器)。
当电路330以第一开关模式工作时，控制器可以被配置成控制电路330以使用第一电池组310对第二电池组320充电。例如，当电路330以第一开关模式工作时，当开关元件332B关断、开关元件332C关断并且开关元件332D接通时，控制器可以操作(例如，接通和关断)开关元件332A。在一些示例中，电路330被配置成当开关元件332A接通时使用开关元件332A从第一电池组310汲取第一电流。例如，当开关元件332A接通时，开关元件332A在第一电池组310的正极端子与负极端子之间产生短路，从而跨第一电池组310和开关元件332A感应出电流。由于电流流过第一电池组310的物理结构，并且进而流过第一内部电阻314，因此第一电池组310由于焦耳效应而散发热量。这样，由开关元件332A感应的电流使第一电池组310的温度增加。
第一电池组310被配置成在开关元件332A关断之后发出第一过电流，并且电路330被配置成将第一过电流中的至少一些递送至第二电池组320。另外，电路330可以使用第一过电流的至少一些来对电容器334充电。第一电池组310的电感特性(例如，第一内部电感312)可以使第一电池组310发出第一过电流。在图3所示的示例中，第一电池组310释放第一过电流通过二极管336和开关元件332D到第二电池组320的正极端子。第一过电流从正极端子通过第二电池组320流到负极端子。由于第一过电流穿过第二内部电阻324，因此第二电池组320可以散发热量。因此，第一过电流可以对第二电池组320再充电，并且第一过电流可能由于焦耳效应而使第二电池组320的温度增加。
在一些情况下，在使用第一过电流对电容器334充电之后，开关元件332A接通。在开关元件332A接通之后，电容器334放电，经由开关元件332D将第二电流释放到第二电池组320。
在第一开关模式期间，电路330可以在两个阶段中工作。在第一阶段期间，开关元件332A接通，使得第一电流流过第一电池组310和开关元件332A，并且使得第二电流从放电电容器334通过开关元件332D流到第二电池组320。在第二阶段期间，开关元件332A关断并且第一电池组310发出第一过电流。电路330可以使用第一过电流中的至少一些来对电容器334充电。另外，电路330将第一过电流中的至少一些经由二极管336和开关元件332D递送至第二电池组320。在一些示例中，第二电流和第一过电流从正极端子通过第二电池组320流到负极端子。
在图3的示例中，第一电流的幅度大于第二电流的幅度。在一些示例中，第一电池组310的第一内部电阻314等于或几乎等于第二电池组320的第二内部电阻324。因此，第一电池组310的温度比第二电池组320的温度更快地增加。另外，在电路330以第一开关模式工作的时间段内，第二电池组320可以充电并且第一电池组310可以消耗电力。以这种方式，在电路330以第一开关模式工作的时间段期间，在电池组310、320之间可能形成温度和电荷的不平衡。为了校正该不平衡，电路330可以转换到第二开关模式。
控制器(例如，控制电路140)可以接通开关元件332C并且关断开关元件332D以将电路330转换到第二开关模式。在一些示例中，电路330被配置成当开关元件332B接通时使用开关元件332B从第二电池组320汲取第三电流。例如，当开关元件332B接通时，开关元件332B在第二电池组320的正极端子与负极端子之间产生短路，从而跨第二电池组320和开关元件332B感应出电流。由于电流流过第二电池组320的物理结构，并且进而流过第二内部电阻324，因此第二电池组320由于焦耳效应而散发热量。这样，由开关元件332B感应的第三电流使第二电池组320的温度增加。
第二电池组320被配置成在开关元件332B关断之后发出第二过电流。电路330被配置成当开关元件332B关断时将第二过电流中的至少一些递送至第一电池组310。另外，电路330可以使用第二过电流的至少一些来对电容器334充电。第二电池组320的电感特性(例如，第二内部电感322)可以使第二电池组320发出第二过电流。在图3所示的示例中，第二电池组320释放第二过电流通过二极管338和开关元件332C到第一电池组310的正极端子。第二过电流从正极端子通过第一电池组310流到负极端子。由于第二过电流穿过第一内部电阻314，因此第一电池组310可以散发热量。因此，第二过电流可以对第一电池组310再充电，并且第二过电流可以使第一电池组310的温度增加。
在一些情况下，在使用第二过电流对电容器334充电之后，开关元件332B接通。在开关元件332B接通之后，电容器334放电，经由开关元件332C将第四电流释放到第二电池组310。
在第二开关模式期间，电路330可以在两个阶段中工作。在第一阶段期间，开关元件332B接通，使得第三电流流过第二电池组320和开关元件332B，并且使得第四电流从放电电容器334通过开关元件332C流到第一电池组310。在第二阶段期间，开关元件332B关断并且第二电池组320发出第二过电流。电路330可以使用第二过电流中的至少一些来对电容器334充电。另外，电路330将第二过电流中的至少一些经由二极管338和开关元件332C递送至第一电池组310。在一些示例中，第四电流和第二过电流从正极端子通过第一电池组310流到负极端子。
为了在系统300的电池加热过程期间平衡电池组310、320的温度和电荷，控制器(例如，图1的控制电路140)可以根据将在下面进一步详细描述的一种或更多种技术使电路330在第一开关模式与第二开关模式之间交替。为了在第一开关模式与第二开关模式之间交替，控制器将电信号递送至开关元件332的控制端子，从而将电路330配置成在相应的开关模式下工作。
在一些示例中，电路330被配置成在多个初级阶段期间以第一开关模式工作，其中多个初级阶段中的每个初级阶段持续第一时间量。另外，电路330被配置成在多个次级阶段期间以第二开关模式工作，其中多个次级阶段中的每个次级阶段持续第二时间量。电路330可以使多个初级阶段和多个次级阶段交错，使得初级阶段之后是次级阶段，并且次级阶段之后是相继的初级阶段。换句话说，电路330可以以预定的时间间隔在第一开关模式与第二开关模式之间交替。在一些示例中，第一时间量等于第二时间量。在一些示例中，第一时间量和第二时间量大于一分钟且小于五分钟。
在一些示例中，第一温度传感器(图3中未示出)被配置成测量第一电池组310的温度，第二温度传感器(图3中未示出)被配置成测量第二电池组320的温度。基于所测量的电池组310、320的温度，如果第一电池组310的温度比第二电池组320的温度高温度差阈值以上，则控制器可以将电路330从以第一开关模式工作变为以第二开关模式工作。另外，如果第二电池组320的温度比第一电池组310的温度高温度差阈值以上，则控制器可以将电路330从以第二开关模式工作变为以第一开关模式工作。在一些示例中，温差阈值大于1摄氏度且小于5摄氏度。但是，在其他示例中，可以使用其他温差阈值。温差阈值可以是任何温度值或温度值范围。
在一些示例中，第一电压传感器(图3中未示出)被配置成测量第一电池组310的电压的幅度，第二电压传感器(图3中未示出)被配置成测量第二电池组320的电压的幅度。控制器被配置成如果第一电池组310的电压的幅度比第二电池组320的电压的幅度小电压差阈值以上，则将电路330从以第一开关模式工作变为以第二开关模式工作。另外，控制器被配置成如果第二电池组320的电压的幅度比第一电池组310的电压的幅度小电压差阈值以上，则将电路330从以第二开关模式工作变为以第一开关模式工作。在一些示例中，电压差阈值大于5伏且小于20伏。但是，在其他示例中，可以使用其他电压度差阈值。
图4是根据本公开内容的一种或更多种技术的包括第一电池组410、第二电池组420、电路430、负载450的系统400的电路图。第一电池组410包括第一内部电感412、第一内部电阻414和第一电源416。第二电池组420包括第二内部电感422、第二内部电阻424和第二电源426。电路430包括开关元件432A至432D(统称为“开关元件432”)和电容器434。第一电池组410可以是图1的第一电池组110的示例。第二电池组420可以是图1的第二电池组120的示例。电路430可以是图1的电路130的示例。负载450可以是图1的负载150的示例。
在一些情况下，电路430可以执行电池加热过程以使第一电池组410和第二电池组420(统称为“电池组410、420”)的温度增加。例如，控制器(例如，图1的控制电路140)可以被配置成控制电路430的开关元件432在第一开关模式与第二开关模式之间交替。在第一开关模式和第二开关模式两者期间，开关元件432C和开关元件432D可以接通。开关元件432可以是图1的开关元件132的示例。在一些示例中，开关元件432A和432B可以包括硅MOSFET、硅JFET、超结MOSFET、氮化镓HEMT、氮化镓MOSFET、碳化硅MOSFET或碳化硅JFET的任何组合。在一些示例中，开关元件432C和432D是慢开关装置，诸如基于机电的开关装置(例如，继电器)。在一些示例中，开关元件432C和432D中的每一个包括体二极管。
在第一开关模式期间，电路430可以在两个阶段中工作。在第一阶段期间，开关元件432A接通，使得第一电流流过第一电池组410和开关元件432A，并且使得第二电流从放电电容器434通过开关元件432D流到第二电池组420。在第二阶段期间，开关元件432A关断并且第一电池组410发出第一过电流。电路430可以使用第一过电流中的至少一些来对电容器434充电。另外，电路430经由开关元件432D将第一过电流中的至少一些递送至第二电池组420。在一些示例中，第二电流和第一过电流从正极端子通过第二电池组420流到负极端子。
在第二开关模式期间，电路430可以在两个阶段中工作。在第一阶段期间，开关元件432B接通，使得第三电流流过第二电池组420和开关元件432B，并且使得第四电流从放电电容器434通过开关元件432C流到第一电池组410。在第二阶段期间，开关元件432B关断并且第二电池组420发出第二过电流。电路430可以使用第二过电流中的至少一些来对电容器434充电。另外，电路430经由开关元件432C和432D将第二过电流中的至少一些递送至第一电池组410。在一些示例中，第四电流和第二过电流从正极端子通过第一电池组410流到负极端子。
基于来自温度传感器和电压传感器的任何组合的数据，电路430可以在第一开关模式与第二开关模式之间交替以平衡电池组410、420的温度和电荷水平。在执行电池预热过程时，电路430可以避免将电力递送至负载450。
在电池组410、420的温度增加到温度阈值以上之后，可以结束电池预热过程。随后，电路430可以将电池组410、420的任何组合连接至负载450。例如，电路430可以经由开关元件432C将电流从第一电池组410递送至负载450，并且电路430可以经由开关元件432D将电流从第二电池组420递送至负载450。在任何时候，电路430可以通过关断开关元件432C来将负载450与第一电池组410断开连接。另外，在任何时候，电路430可以通过关断开关元件432D来将第二电池组420与负载450断开连接。
图5是示出根据本公开内容的一种或更多种技术的用于使用电路加热第一电池组和第二电池组的示例性技术的流程图。关于图1所示的控制器100描述了图5的技术，尽管其他系统例如图2至图4所示的系统200、300和400可以例示类似的技术。
在图5的示例中，电路130被配置成在一个或多个开关元件132的开关元件接通时，使用开关元件从第一电池组110汲取电流(510)。通过接通开关元件，电路130可以在第一电池组110的正极端子与负极端子之间产生短路，从而感应通过第一电池组110的第一电流。第一电池组110的物理结构可以限定电阻值，使得第一电池组110的物理结构在第一电流流过第一电池组110时释放热量。第一电池组110的热量的释放导致第一电池组110的温度增加。另外，当开关元件从第一电池组110汲取第一电流时，第一电池组110的电荷水平降低。换句话说，第一电流可以表示由第一电池组110存储的至少一些电力的消耗。
当开关元件关断时，电路130可以被配置成将过电流中的至少一些递送至第二电池组120，该过电流由第一电池组110发出(520)。抵抗来自通过第一电池组110的第一电流的变化的第一电池组110的内部电感可以使第一电池组110发出过电流。电路130可以将过电流递送至第二电池组120，使得过电流穿过第二电池组120的内部电阻，从而导致第二电池组120加热。另外，电路130可以包括电容器。当开关元件关断时，电路130使用过电流对电容器充电(530)。当开关元件接通时，电路130导致电容器放电，电容器向第二电池组120发出第二电流(540)。与过电流一样，第二电流可能导致第二电池组120加热。过电流和第二电流可以从正极端子穿过第二电池组120到负极端子，使得过电流和第二电流对第二电池组120再充电。图5的示例可以导致第一电池组110比第二电池组120加热得更快，并且图5的示例还可以使第一电池组110失去电荷，并使第二电池组120获得电荷。
尽管图5的示例描述了第一电池组110比第二电池组120加热得更快的系统，关于图5描述的一些技术可以被应用以比第一电池组110更快地加热第二电池组120。例如，多向电池加热电路(例如，图3的电路330)可以平衡两个电池组加热的速率。
以下编号的示例展示了本公开内容的一个或更多个方面。
示例1.一种电路，包括开关元件。所述电路被配置成，当所述开关元件接通时，使用所述开关元件从第一电池组汲取电流，所述第一电池组在所述开关元件关断之后发出过电流，其中，所述电流使所述第一电池组的温度增加，以及当所述开关元件关断时，将所述过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，所述过电流对所述第二电池组充电，并且其中，所述过电流使所述第二电池组的温度增加。
示例2.示例1所述的电路，其中，所述电流通过穿过所述第一电池组的电阻来使所述第一电池组的温度增加，并且其中，所述过电流通过穿过所述第二电池组的电阻来使所述第二电池组的温度增加。
示例3.示例1至2所述的电路或其任何组合，其中，所述电流包括第一电流，其中，所述电路还包括电容器，并且其中，所述电路还被配置成，当所述开关元件关断时，使用所述过电流对所述电容器充电，以及当所述开关元件接通时，所述电容器放电，所述电容器向所述第二电池组发出第二电流，其中，所述第二电流对所述第二电池组充电，并且其中，所述第二电流使所述第二电池组的温度增加。
示例4.示例1至3所述的电路或其任何组合，其中，所述开关元件包括第一开关元件，其中，所述电路还包括第二开关元件，并且其中，所述电路还被配置成以第一开关模式工作并且以第二开关模式工作，其中，以所述第一开关模式操作，所述电路被配置成，当所述第二开关元件关断时，使用所述过电流和所述第二电流对所述第二电池组充电，以及其中，以所述第二开关模式工作，所述电路被配置成，当所述第一开关元件关断时，对所述第一电池组充电。
示例5.示例1至4所述的电路或其任何组合，其中，所述过电流包括第一过电流。以所述第二开关模式操作，所述电路被配置成，当所述第二开关元件接通时，从所述第二电池组汲取第三电流，所述第二电池组在所述第二开关元件关断之后发出第二过电流，并且当所述第二开关元件关断时，将所述第二过电流中的至少一些递送至所述第一电池组。此外，所述电路还被配置成，当所述第二开关元件关断时，使用所述第二过电流对所述电容器充电，以及当所述第二开关元件接通时，所述电容器放电，所述电容器向所述第一电池组发出第四电流，其中，所述第三电流使所述第二电池组的温度增加，其中，所述第二过电流使所述第一电池组的温度增加，并且其中，所述第四电流使所述第一电池组的温度增加。
示例6.示例1至5所述的电路或其任何组合，其中，所述电路还包括第三开关元件、第四开关元件、第一二极管和第二二极管。以所述第一开关模式工作，所述电路还被配置成，当所述第三开关元件关断且所述第四开关元件接通时，将所述第一过电流中的至少一些经由所述第一二极管递送至所述第二电池组。另外，以所述第二开关模式工作，所述电路还被配置成，当所述第三开关元件接通且所述第四开关元件关断时，将所述第二过电流中的至少一些经由所述第二二极管递送至所述第一电池组。
示例7.示例1至6所述的电路或其任何组合，其中，所述电路还包括第三开关元件和第四开关元件。所述电路还被配置成，当所述第三开关元件接通且所述第四开关元件接通时，将负载连接至所述第一电池组和所述第二电池组，当所述第三开关元件关断时，将所述负载与所述第一电池组断开连接，以及当所述第四开关元件关断时，将所述负载与所述第二电池组断开连接。
示例8.示例1至7所述的电路或其任何组合，其中，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件每个包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或结型场效应晶体管(JFET)。
示例9.示例1至8所述的电路或其任何组合，其中，所述电路被配置成，在多个初级阶段期间以所述第一开关模式工作，其中，所述多个初级阶段中的每个初级阶段持续第一时间量，在多个次级阶段期间以所述第二开关模式工作，其中，所述多个次级阶段中的每个次级阶段持续第二时间量，以及使所述多个初级阶段和所述多个次级阶段交错，使得初级阶段之后是次级阶段，并且所述次级阶段之后是相继的初级阶段。
示例10.示例1至9所述的电路或其任何组合，其中，所述电路还被配置成，如果所述第一电池组的温度比所述第二电池组的温度高温度差阈值以上，则从以所述第一开关模式工作变为以所述第二开关模式工作，以及如果所述第二电池组的温度比所述第一电池组的温度高所述温差阈值以上，则从以所述第二开关模式工作变为以所述第一开关模式工作。
示例11.示例1至10所述的电路，其中，所述电路还被配置成，如果所述第一电池组的电压的幅度比所述第二电池组的电压的幅度小电压差阈值以上，则从以所述第一开关模式工作变为以所述第二开关模式工作，以及如果所述第二电池组的电压的幅度比所述第一电池组的电压的幅度小所述电压差阈值以上，则从以所述第二开关模式工作变为以所述第一开关模式工作。
示例12.一种系统，包括：第一电池组，所述第一电池组包括第一正极端子和第一负极端子；第二电池组，所述第二电池组包括第二正极端子和第二负极端子，其中，所述第二电池组与所述第一电池组并联连接。另外，所述系统包括电路。所述电路包括：开关元件，所述开关元件包括源极端子和漏极端子，其中，所述开关元件与所述第一电池组和所述第二电池组并联连接，其中，所述源极端子电连接至所述第一负极端子并且所述漏极端子电连接至所述第一正极端子，并且其中，当所述开关元件接通时，所述第一正极端子和所述第二负极端子经由所述开关元件电连接。
示例13.示例12所述的系统，其中，所述电路还包括与所述开关元件并联连接的电容器。
示例14.示例12至13所述的系统或其任何组合，其中，所述电路还包括二极管，所述二极管包括阴极和阳极，其中，所述阴极电耦接至所述电容器和所述第二正极端子，并且其中，所述阳极电耦接至所述第一正极端子。
示例15.示例12至14所述的系统或其任何组合，其中，所述开关元件包括第一开关元件，其中，所述源极端子包括第一源极端子，并且其中，所述漏极端子包括第一漏极端子。所述电路还包括第二开关元件，所述第二开关元件包括第二源极端子和第二漏极端子，所述第二开关元件与所述电容器和所述第一开关元件并联连接，其中，所述第二源极端子电连接至所述第二负极端子，其中，所述第二漏极端子电连接至所述第二正极端子，以及其中，当所述第二开关元件接通时，所述第一正极端子和所述第二负极端子经由所述第二开关元件电连接。
示例16.示例12至15所述的系统，其中，所述电路还包括第三开关元件、第四开关元件、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管包括第一阴极和第一阳极，所述第二二极管包括第二阴极和第二阳极，其中，所述第三开关元件电连接至所述第一电池组的所述第一正极端子，并且所述第三开关元件经由所述第二二极管电连接至所述第二电池组的所述第二正极端子，其中，所述第四开关元件电连接至所述第二正极端子，并且所述第四开关元件经由所述第一二极管电连接至所述第一正极端子，其中，所述第一二极管的所述第一阳极电连接至所述第一正极端子，并且所述第一阴极电连接至所述电容器，以及其中，所述第二二极管的所述第二阳极电连接至所述第二正极端子，并且所述第二阴极电连接至所述电容器。
示例17.示例12至16所述的系统，其中，所述电路还包括第三开关元件和第四开关元件，所述第三开关元件电连接至所述第一电池组的所述第一正极端子，所述第四开关元件电连接至所述第二电池组的所述第二正极端子。另外，所述系统还包括负载，所述负载电连接至所述第三开关元件和所述第四开关元件。
示例18.示例12至17所述的系统，其中，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件每个包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或结型场效应晶体管(JFET)。
示例19.示例12至18所述的系统，还包括一个或更多个传感器，其中，所述电路被配置成基于所述一个或更多个传感器激活和去激活所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件。
示例20.一种方法，包括：当电路的开关元件接通时，使用所述开关元件从第一电池组汲取电流，其中，所述电流使所述第一电池组的温度增加；以及当所述开关元件关断时，使用所述电路将过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，所述过电流由所述第一电池组发出，其中，所述过电流对所述第二电池组充电，并且其中，所述过电流使所述第二电池组的温度增加。
已经对本公开内容的各种示例进行了描述。这些示例及其他示例在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于感应电流的电路，所述电路包括开关元件，其中，所述电路被配置成：
当所述开关元件接通时，利用所述开关元件从第一电池组汲取电流，所述第一电池组在所述开关元件关断之后发出过电流，
其中，所述电流使所述第一电池组的温度增加；以及
当所述开关元件关断时，将所述过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，所述过电流对所述第二电池组充电，并且其中，所述过电流使所述第二电池组的温度增加。
2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述电流通过穿过所述第一电池组的电阻来使所述第一电池组的温度增加，并且其中，所述过电流通过穿过所述第二电池组的电阻来使所述第二电池组的温度增加。
3.根据权利要求1所述的电路，其中，所述电流包括第一电流，其中，所述电路还包括电容器，并且其中，所述电路还被配置成：
当所述开关元件关断时，利用所述过电流对所述电容器充电；以及
当所述开关元件接通时使所述电容器放电，所述电容器向所述第二电池组发出第二电流，其中，所述第二电流对所述第二电池组充电，并且其中，所述第二电流使所述第二电池组的温度增加。
4.根据权利要求3所述的电路，其中，所述开关元件包括第一开关元件，其中，所述电路还包括第二开关元件，并且其中，所述电路还被配置成以第一开关模式工作以及以第二开关模式工作，
其中，以所述第一开关模式工作，所述电路被配置成，当所述第二开关元件关断时，利用所述过电流和所述第二电流对所述第二电池组充电，以及
其中，以所述第二开关模式工作，所述电路被配置成，当所述第一开关元件关断时，对所述第一电池组充电。
5.根据权利要求4所述的电路，其中，所述过电流包括第一过电流，并且其中，以所述第二开关模式工作，所述电路被配置成：
当所述第二开关元件接通时，从所述第二电池组汲取第三电流，所述第二电池组在所述第二开关元件关断之后发出第二过电流，
当所述第二开关元件关断时，将所述第二过电流中的至少一些递送至所述第一电池组；
当所述第二开关元件关断时，利用所述第二过电流对所述电容器充电，以及
当所述第二开关元件接通时使所述电容器放电，所述电容器向所述第一电池组发出第四电流，
其中，所述第三电流使所述第二电池组的温度增加，其中，所述第二过电流使所述第一电池组的温度增加，并且其中，所述第四电流使所述第一电池组的温度增加。
6.根据权利要求5所述的电路，其中，所述电路还包括第三开关元件、第四开关元件、第一二极管和第二二极管，并且其中，以所述第一开关模式工作，所述电路还被配置成：
当所述第三开关元件关断且所述第四开关元件接通时，将所述第一过电流中的至少一些经由所述第一二极管递送至所述第二电池组，
其中，以所述第二开关模式工作，所述电路还被配置成：
当所述第三开关元件接通且所述第四开关元件关断时，将所述第二过电流中的至少一些经由所述第二二极管递送至所述第一电池组。
7.根据权利要求5所述的电路，其中，所述电路还包括第三开关元件和第四开关元件，并且其中，所述电路还被配置成：
当所述第三开关元件接通且所述第四开关元件接通时，将负载连接至所述第一电池组和所述第二电池组；
当所述第三开关元件关断时，将所述负载与所述第一电池组断开连接；以及
当所述第四开关元件关断时，将所述负载与所述第二电池组断开连接。
8.根据权利要求7所述的电路，其中，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件均包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、双极结型晶体管BJT、绝缘栅双极型晶体管IGBT或结型场效应晶体管JFET。
9.根据权利要求4所述的电路，其中，所述电路被配置成：
在多个初级阶段期间以所述第一开关模式工作，其中，所述多个初级阶段中的每个初级阶段持续第一时间量；
在多个次级阶段期间以所述第二开关模式工作，其中，所述多个次级阶段中的每个次级阶段持续第二时间量；以及
使所述多个初级阶段和所述多个次级阶段交错，使得一个初级阶段之后是一个次级阶段，并且该次级阶段之后是下一个初级阶段。
10.根据权利要求4所述的电路，其中，所述电路还被配置成：
如果所述第一电池组的温度比所述第二电池组的温度高温度差阈值以上，则从以所述第一开关模式工作变为以所述第二开关模式工作；以及
如果所述第二电池组的温度比所述第一电池组的温度高所述温差阈值以上，则从以所述第二开关模式工作变为以所述第一开关模式工作。
11.根据权利要求4所述的电路，其中，所述电路还被配置成：
如果所述第一电池组的电压的幅度比所述第二电池组的电压的幅度小电压差阈值以上，则从以所述第一开关模式工作变为以所述第二开关模式工作；以及
如果所述第二电池组的电压的幅度比所述第一电池组的电压的幅度小所述电压差阈值以上，则从以所述第二开关模式工作变为以所述第一开关模式工作。
12.一种用于感应电流的系统，包括：
第一电池组，所述第一电池组包括第一正极端子和第一负极端子；
第二电池组，所述第二电池组包括第二正极端子和第二负极端子，其中，所述第二电池组与所述第一电池组并联连接；以及
电路，所述电路包括：
开关元件，所述开关元件包括源极端子和漏极端子，其中，所述开关元件与所述第一电池组和所述第二电池组并联连接，其中，所述源极端子被电连接至所述第一负极端子并且所述漏极端子被电连接至所述第一正极端子，并且其中，当所述开关元件接通时，所述第一正极端子和所述第二负极端子经由所述开关元件电连接。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述电路还包括与所述开关元件并联连接的电容器。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电路还包括二极管，所述二极管包括阴极和阳极，其中，所述阴极被电耦接至所述电容器和所述第二正极端子，并且其中，所述阳极被电耦接至所述第一正极端子。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述开关元件包括第一开关元件，其中，所述源极端子包括第一源极端子，其中，所述漏极端子包括第一漏极端子，并且其中，所述电路还包括：
第二开关元件，所述第二开关元件包括第二源极端子和第二漏极端子，所述第二开关元件与所述电容器和所述第一开关元件并联连接，
其中，所述第二源极端子被电连接至所述第二负极端子，
其中，所述第二漏极端子被电连接至所述第二正极端子，以及
其中，当所述第二开关元件接通时，所述第一正极端子和所述第二负极端子经由所述第二开关元件电连接。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电路还包括：
第三开关元件；
第四开关元件；
第一二极管，所述第一二极管包括第一阴极和第一阳极；以及
第二二极管，所述第二二极管包括第二阴极和第二阳极，
其中，所述第三开关元件被电连接至所述第一电池组的所述第一正极端子，并且所述第三开关元件经由所述第二二极管被电连接至所述第二电池组的所述第二正极端子，
其中，所述第四开关元件被电连接至所述第二正极端子，并且所述第四开关元件经由所述第一二极管被电连接至所述第一正极端子，
其中，所述第一二极管的所述第一阳极被电连接至所述第一正极端子，并且所述第一阴极被电连接至所述电容器，以及
其中，所述第二二极管的所述第二阳极被电连接至所述第二正极端子，并且所述第二阴极被电连接至所述电容器。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电路还包括：
第三开关元件，所述第三开关元件被电连接至所述第一电池组的所述第一正极端子；以及
第四开关元件，所述第四开关元件被电连接至所述第二电池组的所述第二正极端子，其中，所述系统还包括：
负载，所述负载被电连接至所述第三开关元件和所述第四开关元件。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件均包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、双极结型晶体管BJT、绝缘栅双极型晶体管IGBT或结型场效应晶体管JFET。
19.根据权利要求16所述的系统，还包括一个或更多个传感器，其中，所述电路被配置成基于所述一个或更多个传感器激活和去激活所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件和所述第四开关元件。
20.一种用于感应电流的方法，包括：
当电路的开关元件接通时，利用所述开关元件从第一电池组汲取电流，
其中，所述电流使所述第一电池组的温度增加；以及
当所述开关元件关断时，利用所述电路将过电流中的至少一些递送至第二电池组，其中，所述过电流由所述第一电池组发出，其中，所述过电流对所述第二电池组充电，并且其中，所述过电流使所述第二电池组的温度增加。
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