CN113746171A - 电池电路及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池电路及其控制方法，其中，该电池电路中，电池组用于放电或利用电机回馈电流充电；第一开关组件的一端连接电池组，另一端连接电机；二极管组件并联第一开关组件，且导通方向与电池组放电方向一致；加热电路用于并联电机，包括串联的第二开关组件和加热装置；加热装置靠近电池组设置；控制器用于在电池和电机能双向通电的情况下，若判断电池组的温度低于设定阈值，则在保持电池组为电机供电状态，控制第一开关组件断开及第二开关组件闭合以阻止回馈电流至电池组并使回馈电流通过加热装置；电池组温度超过设定温度，控制第一开关组件闭合以使回馈电流至电池组。通过上述方案能够解决利用锂电池代替铅酸电池存在的低温回充问题。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤其涉及一种电池电路及其控制方法。
背景技术
目前铅酸电池在各行各业都得到了广泛的应用，但是铅酸电池放电性较差，放电压降大，并且铅酸电池能量密度低、非常笨重，无法做到小型化，轻便化；同时铅酸电池寿命短。与铅酸电池相比，锂电池具有能量密度高、寿命长、体积小、重量轻等优点，随着锂电池价格的不断降低，特别是磷酸铁锂电池成本的大幅度降低甚至有价格低于铅酸电池的趋势，为锂离子电池替代铅酸电池提供可能。
铅酸电池作为能量源驱动电机的领域，如：电动自行车、各种低速车、叉车等，在这些领域为降低成本，缺少整车控制器，电机由车上档位开关控制，电机不具有关闭回馈的功能，若直接采用锂电池替代铅酸电池运用于这些领域，将会导致低温下电机也会给锂电池回馈充电，造成锂电池析锂，长期积累很可能引发安全问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池电路及其控制方法，以解决利用锂电池代替铅酸电池应用于铅酸电池作为能量源驱动电机的领域时，由于不具备回馈电流关闭功能，电机回馈电流低温给电池充电会导致锂电池析锂的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案实现：
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电池电路，包括：
电池组，用于在电机需要供电的情况下放电给所述电机，以及在所述电机输出回馈电流的情况下利用电机的回馈电流充电；
第一开关组件，其一端连接所述电池组的正极端和负极端中的一个，其另一端用于连接所述电机的一端；
二极管组件，并联连接于所述第一开关组件两端，且其导通方向与所述电池组的放电方向一致；
加热电路，用于并联连接于所述电机两端，包括串联连接的第二开关组件和加热装置；其中，所述加热装置靠近所述电池组设置以在其有电流通过的情况下加热所述电池组；
控制器，用于在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，若判断所述电池组的温度低于设定低温温度阈值，则在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下，控制所述第一开关组件断开以利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件闭合以使所述电机的回馈电流通过所述加热装置，还用于在所述加热装置加热所述电池组后若判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，控制所述第一开关组件闭合以允许所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件断开；其中，所述设定升温后温度大于或等于所述设定低温温度阈值。
在一些实施例中，所述的电池电路，还包括：
第四开关组件；
预充电路，包括串联连接的第三开关组件和预充电阻，并联连接于所述第四开关组件两端；
所述控制器，还用于根据开始利用所述电池组为所述电机供电的信号，在所述第四开关组件断开的情况下控制所述第三开关组件闭合以使所述电池组的放电电流通过所述预充电阻从而对所述电机进行预充，并在所述电机的回路预充达到设定电压的情况下，控制所述第四开关组件闭合后控制所述第三开关组件断开。
在一些实施例中，所述第四开关组件的一端连接所述电池组的正极端和负极端中的另一个，其另一端用于连接所述电机的另一端。
在一些实施例中，所述第一开关组件、所述第二开关组件、所述第三开关组件及所述第四开关组件中至少一个为继电器或组合继电器；和/或，
所述二极管组件为二极管或复合二极管。
在一些实施例中，在所述第一开关组件的一端连接所述电池组的正极端且其另一端用于连接所述电机的一端的情况下，所述二极管组件的正极连接所述电池组的正极端；在所述第一开关组件的一端连接所述电池组的负极端且其另一端用于连接所述电机的另一端的情况下，所述二极管组件的负极连接所述电池组的负极端。
在一些实施例中，所述控制器是基于所述电池组的电池管理控制器实现的；
所述电池组为锂电池组。
在一些实施例中，所述控制器，还用于在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，若判断所述电池组的电量超过第一设定充电电量阈值，则在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下，控制所述第一开关组件断开以利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件闭合以使所述电机的回馈电流通过所述加热装置，还用于在所述电机的回馈电流通过所述加热装置后若判断所述电池组的电量降至第二设定充电电量阈值时，控制所述第一开关组件闭合，以及控制所述第二开关组件断开；其中，所述第二设定充电电量阈值小于第一设定充电电量阈值。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种电池电路的控制方法，适用于上述实施例所述的电池电路，所述控制方法包括：
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种电池电路的控制方法，适用于上述任一实施例所述的电池电路，所述控制方法包括：
在所述第四开关组件断开的情况下，接收开始利用所述电池组为所述电机供电的信号并根据该信号控制所述第三开关组件由断开变为闭合，以使所述电池组的放电电流通过所述预充电阻从而对所述电机进行预充；
在所述电机的回路预充达到设定电压的情况下，控制所述第四开关组件闭合，并在所述第四开关组件闭合后控制所述第三开关组件断开，以使所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组；
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值时，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
根据本发明实施例的又一个方面，还提供了一种电池电路的控制方法，适用于上述任一实施例所述的电池电路，所述控制方法包括：
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开；以及
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一电量检测信号；
若根据所述第一电量检测信号判断所述电池组的电量超过第一设定充电电量阈值时，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下使所述电机的回馈电流通过所述加热装置；
在所述电机的回馈电流通过所述加热装置后接收电池组的第二电量检测信号，若根据第二电量检测信号判断所述电池组的电量降至第二设定充电电量阈值，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
本发明实施例的电池电路及其控制方法，利用锂电池或类似电池代替铅酸电池应用于以铅酸电池作为能量驱动电机的领域时，在锂离子电池包无法吸收电机回馈能量时能控制加热回路吸收电机回馈的能量，避免电池系统低温充电，提高锂电池的安全性。在低温下使用电机回馈能量给锂离子电池加热，既能节省给锂离子电池加热的能量，又能提高电池的可放电量和锂离子电池包在低温下的续航。进一步，在锂离子电池包充满电情况下控制加热回路吸收电机回馈的能量，能避免在长下坡等工况下电机长时间给锂离子电池包回馈导致过充的问题，提高电池系统的兼容性。采用本发明实施例的加热回路吸收电机回馈能量，可以使锂离子电池包无缝替代铅酸电池。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。在附图中：
图1是本发明一实施例的电池电路的结构示意图；
图2是本发明一具体实施例的电池电路的结构示意图；
图3是本发明另一具体实施例的电池电路的结构示意图。
符号说明：
第一开关组件：1；电池组：2；二极管组件：3；加热装置：4；第二开关组件：5；电机：6；预充电阻：7；第三开关组件：8；第四开关组件：9。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要预先说明的是，下述实施例或示例的描述或其中所提及的特征可以以相同或类似的方式，与其他实施例或示例中的特征组合，或替换其他实施例或示例中的特征，以形成可能的实施方式。另外，本文所使用的术语“包括/包含”是指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除还存在一个或多个其他特征、要素、步骤或组件。
现有技术中，以铅酸电池作为能量源驱动电机的很多领域，由于电机不具有关闭回馈的功能，若直接采用锂电池替代铅酸电池，会导致低温下电机给锂电池回馈充电，造成锂电池析锂，长期积累很可能引发安全问题。
针对该问题，本发明实施例提供了一种电池电路，以便利用锂电池或类似电池直接替代铅酸电池应用于以铅酸电池作为能量源驱动电机的领域，从而即使电机不具有关闭回馈的功能也不会导致电机在低温下给电池回馈充电。
图1是本发明一实施例的电池电路的结构示意图，参见图1，该实施例中，电池电路包括：电池组2、第一开关组件1、二极管组件3、加热电路及控制器(未示出)。
电池组2，用于在电机6需要供电的情况下放电给所述电机6，以及在所述电机6输出回馈电流的情况下利用电机6的回馈电流充电。
对于以铅酸电池作为能量源驱动电机的很多领域，电机不具有关闭回馈的功能，所以，在其原有电池电路中，电池能够给电机供电，电机的回馈电流也能够传输至电机(例如汽车下坡时，汽车的电机会回馈电流给电池组)。上述对于电池组2的描述，主要是表明电池电路能够具有与该原有电池电路相同或类似的状态，在该状态下电池组能够放电给电机，电机也能够回馈电流给电池组充电。电机需要供电的情况例如可以是汽车加速行驶、上坡等情况，电机输出回馈电流的情况例如可以是汽车下坡时，汽车的电机回馈电流的情况。
另外，若利用锂电池替代铅酸电池并应用于以铅酸电池作为能量源驱动电机的领域(不具有关闭回馈的功能)，则该电池组2可以为锂电池组。在其他实施例中，若其他类型电池类似于锂电池，在低温下吸收电机回馈电流也容易产生对电池造成伤害的情况，则该电池组2可以是该种其他类型电池。
第一开关组件1，其一端连接所述电池组2的正极端和负极端中的一个，其另一端用于连接所述电机6的一端。
二极管组件3，并联连接于所述第一开关组件1两端，且其导通方向与所述电池组2的放电方向一致。
当第一开关组件闭合时可以短路二极管组件，当第一开关组件断开时，可以起到对电路正向导通、反向截止的功能。所述二极管组件可以为二极管或复合二极管。
具体实施时，例如，参见图2，在所述第一开关组1的一端(如左端)连接所述电池组2的正极端且其另一端(如第一开关组1的右端)用于连接所述电机6的一端(如右端)的情况下，所述二极管组件3的正极连接所述电池组2的正极端。
再例如，参见图3，在所述第一开关组件1的一端(如右端)连接所述电池组的负极端且其另一端(如第一开关组件的左端)用于连接所述电机6的另一端(如左端)的情况下，所述二极管组件3的负极连接所述电池组2的负极端。
加热电路，用于并联连接于所述电机6两端，包括串联连接的第二开关组件5和加热装置4；其中，所述加热装置4靠近所述电池组2设置(未示出)以在其有电流通过的情况下加热所述电池组2。
该加热装置可以是各种通电后能够产生热量的能够配合电池组的结构，以此可以便于给电池组加热。通过将加热电路与电机并联，可以通过适当控制使电机和加热装置形成串联回路，从而可以便于利用电机的回馈电流给加热装置进行供电，即，加热装置可以吸收电机回馈电量来给电池组加热。如此一来，既通过加热装置吸收电机回馈电量，减小了电机回馈给电池组的电量，避免了电机回馈电量的浪费，又能在电池组温度较低的情况下提高电池组的温度，使电池组脱离不安全状态。
控制器，用于在所述电池组2能够为所述电机6供电且所述电机6的回馈电流能够传输至所述电池组2的状态下，若判断所述电池组2的温度低于设定低温温度阈值，则在保持所述电池组2能够为所述电机6供电的情况下，控制所述第一开关组件1断开以利用所述二极管组件3阻止所述电机6回馈电流至所述电池组2，以及控制所述第二开关组件5闭合以使所述电机6的回馈电流通过所述加热装置4；控制器，还用于在所述加热装置4加热所述电池组2后若判断所述电池组2的温度超过设定升温后温度时，控制所述第一开关组件1闭合以允许所述电机6回馈电流至所述电池组2，以及控制所述第二开关组件5断开；其中，所述设定升温后温度大于或等于所述设定低温温度阈值。
其中，电池组能够为电机供电且电机的回馈电流能够传输至电池组的状态可以是现有以铅酸电池作为能量源驱动电机的电池电路的情况，此时电机可以回馈电流至电池组。在此情况下，例如可以利用锂电池代替铅酸电池以运用到铅酸电池的应用场景中，可以不改变原有铅酸电池控制器不能控制关闭电机回馈电流的电路。基于此，本实施例的控制器可以根据电池组的温度状况控制第一开关组件、第二开关组件等的通断来控制是否阻值电机回馈电流给电池组充电并使电机的回馈电流通过加热装置来加热电池组。
可以利用现有的或自行设计的装置监测电池组的温度，并且可以测量电池组的多个位置的温度。在此情况下，可以在电池组的监测温度存在低于设定低温温度阈值的温度值时就进行后续控制动作以利用加热装置加热电池组。加热电池组过程中也可以不断监测电池组温度，加热电池组一段时间后，电池组的温度可以逐渐升高，可以在电池组的最小温度值大于设定升温后温度时才认为加热温度足够。设定升温后温度和所述设定低温温度阈值可以相同或不同，不同时，前者可以大于后者。
第一开关组件可以为常闭开关，第二开关组件可以为常开开关。当第一开关组件断开后，电池组和电机之间的电流流经二极管组件，而二级管组件具有反向截止功能，所以二极管组件能够阻止电机回馈电流至电池组。另外，第二开关组件闭合，则电机的回馈电流被迫流经加热装置。一些实施例中，可以先使第二开关组件闭合后，再使第一开关组件闭合，以此可以避免电机回馈电流施加在二极管组件上，从而可以提高二极管组件寿命。类似地，加热完成后，断开第二开关组件并闭合第一开关组件可以恢复允许电机回馈电流至电池组，同时电机的回馈电流不再流经加热装置，从而加热装置不再给电池组加热。一些实施例中，可以先闭合第一开关组件后再断开第二开关组件，可以避免电机回馈电流施加在二极管组件上，从而可以进一步提高二极管组件寿命。
所述控制器可以是基于所述电池组的电池管理控制器实现的。例如，对于锂电池的电池包而言，其中包含电池管理控制器，用来实现对电池的常规管理，在此情况下，可以在该种电池管理控制器中增加能够用于实现本实施例的控制过程的控制功能。以此，本实施例控制过程所需的电池组温度信息可以来自电池管理控制器监测的电池组温度的信息。在其他实施例中，不排除可以利用单独的硬件来实现是实施例的控制器的控制功能。
进一步的实施例中，再参见图1，上述各实施例所述的电池电路还可以包括第四开关组件9和预充电路。其中，预充电路，包括串联连接的第三开关组件8和预充电阻7，并联连接于所述第四开关组件9两端。
在此情况下，所述控制器，还可用于根据开始利用所述电池组2为所述电机6供电的信号，在所述第四开关组件9断开的情况下控制所述第三开关组件8闭合以使所述电池组2的放电电流通过所述预充电阻7从而对所述电机6进行预充，并在所述电机6的回路预充达到设定电压的情况下，控制所述第四开关组件9闭合后控制所述第三开关组件5断开。
该实施例中，预充电阻可以具有较大阻值，如此一来，当第四开关组件断开并使第三开关组件闭合时，电池组给电机上电，且电池组的放电电流流经预充电阻，所以可以利用较小电流给外部高压电流(如电机)供电，从而可以在电池组高压输出之前先进行预充，以此可以有效保护各开关组件的正常吸合工作，以及防止电机不会直接输入高压瞬间电流而被烧坏。预充完成后可以通过闭合第四开关组件及断开第三开关组件将预充电阻短路，从而可以恢复常规供电过程。通过先闭合第四开关组件完成后再断开第三开关组件，能够避免再切换过程中电池组和电机之间的电路发生中断，因为比如汽车在行驶过程中不应中断其电池组与电机之间的连接电路。
在能够利用预充电路和第四开关组件实现预充作用的情况下，其二者在电池组和电机连接回路的位置可以选择性调整。例如，参见图1，所述第四开关组件9的一端(如右端)连接所述电池组2的正极端和负极端中的另一个(如左端)，其另一端(第四开关组件的左端)用于连接所述电机6的另一端(如左端)。
进一步地，上述各实施例所涉及的开关组件，例如，所述第一开关组件1、所述第二开关组件5、所述第三开关组件8及所述第四开关组件9，其中至少一个开关组件可以为继电器或组合继电器。
进一步的另一些实施例中，上述各实施例中，进一步可以基于电池组的充电情况将电机回馈电流切换流经加热装置。在此情况下，所述控制器，还可用于在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，若判断所述电池组的电量超过第一设定充电电量阈值，则在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下，控制所述第一开关组件断开以利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件闭合以使所述电机的回馈电流通过所述加热装置，还用于在所述电机的回馈电流通过所述加热装置后若判断所述电池组的电量降至第二设定充电电量阈值时，控制所述第一开关组件闭合，以及控制所述第二开关组件断开；其中，所述第二设定充电电量阈值小于第一设定充电电量阈值。
在本实施例的控制器基于电池管理控制器实现的情况下，电池组的充电电量的大小可以由电池管理控制器监测的电池的电量得到。
该实施例中，与前述实施例的基于温度的控制过程的区别主要在于，该实施例是在电机的电量超过一定阈值的情况下，将电机回馈电流由流向电池组转向流向加热装置，如此一来，除了利用该电池电路防止电机在低温下回馈电流给电池组充电，还可以在电池组充电电量过高时，通过将电机多余回馈电量经由加热装置以热量形式散掉，以此防止电机回馈电流给电池组过充。
在其他实施例中，若没有预充电路，电池组另一端可与电机另一端连接。
基于上述各实施例所述的电池电路，本发明实施例还提供了一种电池电路的控制方法。该实施例的控制方法适用于任一实施例所述的电池电路，可以用于在电池组温度过低的情况下，阻止电机回馈电流至电池组，并加热电池组。该实施例的控制方法包括以下步骤：
S110：在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
S120：若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
S130：在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
上述步骤S110中，在电池组常规为电机供电的情况下，可以监测电池组温度。例如利用电池管理控制对电池的温度监测信号得到。上述步骤S120中，电池处于低温时可以在应用场景中不具备关闭电机回馈电流功能的情况下控制将电机的回馈电流由传输至电池组切换至流经加热装置。上述步骤S130中，可以不断监测电池组的温度，在加热过程中若监测到电池组的温度升高到一定温度值，可以切换回初始的常规供电电路状态。
通过上述步骤S110～步骤S130，能够在不改变现有以铅酸电池作为能量驱动电机的电路，在不改变其不具备关闭回馈电流功能的情况下，在电池组温度过低时，实现将电机的回馈电流供给加热装置，并利用加热装置给电池组加热，避免了电池组因低温由电机回馈电流充电而导致的损害，充分利用了电机回馈电流的能量。
本发明实施例还提供了另一种电池电路的控制方法，适用于上述实施例中包含预充功能的电池电路。该实施例的控制方法包括以下步骤：
S210：在所述第四开关组件断开的情况下，接收开始利用所述电池组为所述电机供电的信号并根据该信号控制所述第三开关组件由断开变为闭合，以使所述电池组的放电电流通过所述预充电阻从而对所述电机进行预充；
S220：在所述电机的回路预充达到设定电压的情况下，控制所述第四开关组件闭合，并在所述第四开关组件闭合后控制所述第三开关组件断开，以使所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组；
S230：在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
S240：若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值时，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
S250：在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
上述步骤S230～步骤S250类似于前述实施例的步骤S110～步骤S130。另外，通过步骤S210～步骤S220可以在开始给电机上电(如汽车开始启动时)，先利用较小电压对电机回路进行预充，以此可以避免电机被瞬间高压电流损坏。
本发明实施例还提供了又一种电池电路的控制方法，适用于上述实施例中基于电池组的充电电量情况进行控制的电池电路。该实施例的控制方法可包括以下步骤：
S310：在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
S320：若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
S330：在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开；以及
S340：在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一电量检测信号；
S350：若根据所述第一电量检测信号判断所述电池组的电量超过第一设定充电电量阈值时，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下使所述电机的回馈电流通过所述加热装置；
S360：在所述电机的回馈电流通过所述加热装置后接收电池组的第二电量检测信号，若根据第二电量检测信号判断所述电池组的电量降至第二设定充电电量阈值，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
上述步骤S310～步骤S330类似于前述实施例的步骤S110～步骤S130，是针对电池组的温度过低的条件进行切换，而上述步骤S340～步骤S360是针对电池组被电机回馈电流过充的条件进行切换。如此一来，本发明实施例的电池电路不仅能够解决电池组低温被电机回馈电流充电的问题，还能解决电池组被电机回馈电流过充的问题。
本实施例，在不改变现有铅酸电池运用领域中整车的构架：没有电机控制器或整车控制器等对电机精细控制，电机不具有关闭回馈功的情况下，当锂离子电池包温度过低时，通过锂离子电池包的电池管理系统控制相应开关组件使加热回路中加热装置将电机的回馈能量吸收，通过加热装置加热锂离子电池，这样锂离子电池就可以完全替代铅酸电池在低温下正常使用了。以此能够有效解决现有技术中，低温下电机会给锂电池回馈充电，造成锂电池析锂，长期积累引发的安全问题。
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。
参见图2和图3，电池电路包括第一开关组件1、电池组2、二极管组件3、加热电路(加热装置4、第二开关组件5)、预充电路(预充电阻7、第三开关组件8)、第四开关组件9及控制器。电池组2用于为电机6供电。
电池组2的输出端和输入端与电机6之间分别设有第一开关组件1和第四开关组件9，以通过第一开关组件1、第四开关组件9控制电池组2与电机6的通断；加热电路并联在电机6的两端；二极管组件3并联在第一开关组件1两端；预充电路并联在第四开关组件9的两端；控制器控制第一开关组件1、第四开关组件9、加热电路以及预充电路的通断。
具体地，加热电路包括串联连接的加热装置4和第二开关组件5；预充电路包括串联连接的预充电阻7和第三开关组件8；控制器控制第二开关组件5、第三开关组件8及第四开关组件9的通断；第一开关组件1、第二开关组件5、第四开关组件9以及第三开关组件为继电器或组合继电器；二极管组件为二极管或复合二极管。
基于上述实施例所述的电池电路，本发明还提出了对上述电池电路的控制方法，具体地，该控制方法可包括以下过程：
S1：第一开关组件1为常闭开关，当控制器判断系统可以高压上电后，先控制第三开关组件8闭合，电池组开始给外部高压回路(电机)预充，待外部高压回路到达Vout(V)以上之后闭合第四开关组件9，待第四开关组件9完全闭合后，断开第三开关组件8。电池组高压输出的过程先进行预充，可以有效保护各开关组件的正常吸合工作以及防止电机不会直接输入高压瞬间电流而被烧坏。
S2：当控制器检测到电池组中存在温度小于或等于设定低温温度阈值Tmin1(℃)，则先控制第二开关组件5，待第二开关组件5完全闭合后控制第一开关组件1断开。由于二极管组件3的存在电池组仍然能够放电，同时切断电机6往电池回馈充电的回路，电机6回馈的电流被迫从加热电路通过，加热装置4利用电机6回馈的能量给电池组加热。当电池组中最低温度大于或等于设定升温后温度Tmin2(℃)后，控制器控制第一开关组件1闭合，然后断开第二开关组件5，电机6可以给电池组回馈充电。采用该方案可以有效避免在锂离子电池组在低温下无法吸收电机回馈能量时能控制加热电路吸收电机6回馈的能量，避免电池系统低温充电，提高锂电池的安全性，此外在低温下使用电机回馈能量给电池组加热，既能节省给锂离子电池组加热的能量，又能提高电池组的可放电量和锂离子电池组在低温下的续航。
S3：当控制器检测到电池组电量大于或等于第一设定充电电量阈值SOC1(％)，则先控制第二开关组件5闭合，待第二开关组件5完全闭合后，控制第一开关组件1断开。由于二极管组件3的存在电池仍然能够放电，同时切断电机往电池回馈充电的回路，电机6回馈的电流被迫从加热回流通过，加热装置4用电机6回馈的能量给电池组2加热，当电池组电量小于或等于第二设定充电电量阈值SOC2(％)后，控制器控制第一开关组件1闭合，然后断开第二开关组件5，电机6可以给电池组1回馈充电，采用该方案在锂离子电池组充满电情况下控制加热电路吸收电机回馈的能量，能避免在长下坡等工况下电机长时间给锂离子电池包回馈导致过充的问题，提高电池系统的兼容性，当电池组电量过低时，电机可以给电池组回馈充电，提高电池组的可放电能量。
本实施例的电池电路及其控制方法，是在不改变现有铅酸电池运用领域中整车的构架：没有电机控制器或整车控制器等对电机精细控制，电机不具有关闭回馈功的情况下，当锂离子电池组温度过低时，通过锂离子电池组的控制器控制相应开关组件使加热回路中加热装置将电机的回馈能量吸收，通过加热装置加热锂离子电池组，这样锂离子电池组就可以完全替代铅酸电池在低温下正常使用了。有效解决现有技术中，低温下电机会给锂电池回馈充电，造成锂电池析锂，长期积累引发的安全问题。可以使锂离子电池无缝替代铅酸电池使用，有效解决了现有技术中不能将锂离子电池直接替代铅酸电池使用的问题，
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池电路，其特征在于，包括：
电池组，用于在电机需要供电的情况下放电给所述电机，以及在所述电机输出回馈电流的情况下利用电机的回馈电流充电；
第一开关组件，其一端连接所述电池组的正极端和负极端中的一个，其另一端用于连接所述电机的一端；
二极管组件，并联连接于所述第一开关组件两端，且其导通方向与所述电池组的放电方向一致；
加热电路，用于并联连接于所述电机两端，包括串联连接的第二开关组件和加热装置；其中，所述加热装置靠近所述电池组设置以在其有电流通过的情况下加热所述电池组；
控制器，用于在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，若判断所述电池组的温度低于设定低温温度阈值，则在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下，控制所述第一开关组件断开以利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件闭合以使所述电机的回馈电流通过所述加热装置，还用于在所述加热装置加热所述电池组后若判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，控制所述第一开关组件闭合以允许所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件断开；其中，所述设定升温后温度大于或等于所述设定低温温度阈值。
2.如权利要求1所述的电池电路，其特征在于，还包括：
第四开关组件；
预充电路，包括串联连接的第三开关组件和预充电阻，并联连接于所述第四开关组件两端；
所述控制器，还用于根据开始利用所述电池组为所述电机供电的信号，在所述第四开关组件断开的情况下控制所述第三开关组件闭合以使所述电池组的放电电流通过所述预充电阻从而对所述电机进行预充，并在所述电机的回路预充达到设定电压的情况下，控制所述第四开关组件闭合后控制所述第三开关组件断开。
3.如权利要求2所述的电池电路，其特征在于，所述第四开关组件的一端连接所述电池组的正极端和负极端中的另一个，其另一端用于连接所述电机的另一端。
4.如权利要求3所述的电池电路，其特征在于，
所述第一开关组件、所述第二开关组件、所述第三开关组件及所述第四开关组件中至少一个为继电器或组合继电器；和/或，
所述二极管组件为二极管或复合二极管。
5.如权利要求1所述的电池电路，其特征在于，在所述第一开关组件的一端连接所述电池组的正极端且其另一端用于连接所述电机的一端的情况下，所述二极管组件的正极连接所述电池组的正极端；在所述第一开关组件的一端连接所述电池组的负极端且其另一端用于连接所述电机的另一端的情况下，所述二极管组件的负极连接所述电池组的负极端。
6.如权利要求1所述的电池电路，其特征在于，
所述控制器是基于所述电池组的电池管理控制器实现的；
所述电池组为锂电池组。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电池电路，其特征在于，
所述控制器，还用于在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，若判断所述电池组的电量超过第一设定充电电量阈值，则在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下，控制所述第一开关组件断开以利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组，以及控制所述第二开关组件闭合以使所述电机的回馈电流通过所述加热装置，还用于在所述电机的回馈电流通过所述加热装置后若判断所述电池组的电量降至第二设定充电电量阈值时，控制所述第一开关组件闭合，以及控制所述第二开关组件断开；其中，所述第二设定充电电量阈值小于第一设定充电电量阈值。
8.一种电池电路的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求1至7任一项所述的电池电路，所述控制方法包括：
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
9.一种电池电路的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求2至4任一项所述的电池电路，所述控制方法包括：
在所述第四开关组件断开的情况下，接收开始利用所述电池组为所述电机供电的信号并根据该信号控制所述第三开关组件由断开变为闭合，以使所述电池组的放电电流通过所述预充电阻从而对所述电机进行预充；
在所述电机的回路预充达到设定电压的情况下，控制所述第四开关组件闭合，并在所述第四开关组件闭合后控制所述第三开关组件断开，以使所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组；
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值时，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开。
10.一种电池电路的控制方法，其特征在于，适用于如权利要求7所述的电池电路，所述控制方法包括：
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一温度检测信号；
若根据所述第一温度检测信号判断电池组的温度低于设定低温温度阈值，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下利用所述二极管组件阻止所述电机回馈电流至所述电池组并使加热装置利用电机回馈的电流加热所述电池组；
在加热装置加热所述电池组后接收电池组的第二温度检测信号，若根据第二温度检测信号判断所述电池组的温度超过设定升温后温度时，则控制所述第一开关组件闭合，并在所述第一开关组件闭合后控制所述第二开关组件断开；以及
在所述电池组能够为所述电机供电且所述电机的回馈电流能够传输至所述电池组的状态下，接收电池组的第一电量检测信号；
若根据所述第一电量检测信号判断所述电池组的电量超过第一设定充电电量阈值时，则控制第二开关组件由断开变为闭合，并在所述第二开关组件闭合后控制第一开关组件由闭合变为断开，以在保持所述电池组能够为所述电机供电的情况下使所述电机的回馈电流通过所述加热装置；
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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