CN113823854A - 电池系统及供电系统 - Google Patents

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CN113823854A CN202110902317.4A CN202110902317A CN113823854A CN 113823854 A CN113823854 A CN 113823854A CN 202110902317 A CN202110902317 A CN 202110902317A CN 113823854 A CN113823854 A CN 113823854A
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侯天宏
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Abstract

本申请提供了一种电池系统及供电系统，该电池系统包括第一电池包和电池管理系统，电池管理系统连接第一电池包，电池管理系统中包括采样控制电路和电池加热电路。这里的第一电池包和电池管理系统可构成电池模组，可应用于通信领域和动力汽车等多种电池使用领域。上述采样控制电路可基于第一电池包的电池温度和环境参数控制电池加热电路对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，直至第一电池包的温度高于其露点温度以实现电池防凝露。基于本申请，可同步加热第一电池包和电池管理系统，降低了凝露短路风险，提升了加热效率和能量利用率，成本低，适用性强。

Description

电池系统及供电系统
技术领域
本申请涉及电子电力技术领域，尤其涉及一种电池系统及供电系统。
背景技术
随着电池的广泛使用，当电池和电池管理系统(battery management system，BMS)单板的温度比环境温度低时，容易在电池和单板上出现凝露，会出现电池和BMS单板短路的现象，进而导致BMS单板碳化和电池起火的风险。因此，如何防止电池和BMS单板出现凝露尤为重要。
本申请的发明人在研究和实践过程中发现，在现有技术中，可在电池上配备加热膜，通过加热膜将电池的温度升温至目标温度，并通过升温后的电池对BMS单板进行烘烤，使得电池和BMS单板无法达到露点，从而避免了凝露造成的短路风险，然而，需要额外配置加热膜，成本过高，另外，通过加热膜对电池加热是由外向内传热，会导致电池和BMS单板受热不均匀，加热效率低。
发明内容
本申请提供了一种电池系统及供电系统，可同步加热第一电池包和电池管理系统，降低了凝露短路风险，提升了加热效率和能量利用率，成本低，适用性强。
第一方面，本申请提供了一种电池系统，该电池系统包括第一电池包和电池管理系统，电池管理系统连接第一电池包，电池管理系统中包括采样控制电路和电池加热电路。这里的第一电池包和电池管理系统可构成电池模组，可应用于通信领域和动力汽车等多种电池使用领域。其中，第一电池包可包括但不限于锂离子电池、钠离子电池等多种二次电池，电池加热电路可包括但不限于电感、电容以及开关。上述采样控制电路还用于基于电池温度和环境参数控制电池加热电路对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电以加热第一电池包，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度以实现电池防凝露。这里的环境参数可包括但不限于环境温度和/或环境湿度。可以理解，第一电池包的加热方式可包括充电加热方式、放电加热方式以及循环充放电加热方式，上述第一电池包的加热过程中可以包括多个加热周期。在充电加热方式中，采样控制电路可控制电池加热电路在每个加热周期的第一时间段内基于充电电流对第一电池包充电，并控制电池加热电路在每个加热周期的第二时间段内停止对第一电池包充电以加热第一电池包，其中第一时间段早于第二时间段。在放电加热方式中，采样控制电路可控制第一电池包在每个加热周期的第一时间段内基于放电电流向电池加热电路放电，并控制第一电池包在每个加热周期的第二时间段内停止向电池加热电路放电以加热第一电池包。在循环充放电加热方式中，采样控制电路可控制电池加热电路在每个加热周期的第一时间段内基于充电电流对第一电池包充电，并控制第一电池包在每个加热周期的第二时间段内基于放电电流向电池加热电路放电以加热第一电池包。这里第一电池包的具体加热方式可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
在本申请中，可通过电池加热电路实现对第一电池包的快速充放电，从而同步加热电池和电池管理系统，避免了产生析锂现象，在凝露之前升温以降低凝露短路风险；另外，利用第一电池包的焦耳热效应对第一电池包由内至外自加热，无需增加额外加热装置、集流装置和干燥装置，降低了加工制造难度和成本，提升了加热效率和能量利用率，适用性强。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，上述环境参数可包括环境温度，上述电池系统还包括温度传感器，其中温度传感器和采样控制电路之间可建立通信以传输温度数据(如电池温度和环境温度)。该温度传感器可用于采集第一电池包的电池温度和环境温度。上述采样控制电路可用于在电池温度小于环境温度时，控制电池加热电路对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电以加热第一电池包，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度以实现电池防凝露，降低了凝露短路风险，从而提升了加热效率和能量利用率。
结合第一方面，在第二种可能的实施方式中，上述环境参数包括环境温度和环境湿度，上述电池系统还包括温度传感器和湿度传感器，其中温度传感器和湿度传感器与采样控制电路之间可建立通信以传输温度数据(如环境温度)和湿度数据(如环境湿度)。该温度传感器可用于采集第一电池包的电池温度和环境温度，湿度传感器可用于采集第一电池包的环境湿度。上述采样控制电路可用于基于环境温度和环境湿度获得第一电池包的露点温度，并在电池温度小于露点温度时，控制电池加热电路对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电以加热第一电池包，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度以实现电池防凝露，降低了凝露短路风险，从而提升了加热效率和能量利用率。
结合第一方面，在第三种可能的实施方式中，上述环境参数可包括环境温度，上述电池系统还包括上位机管理系统，该上位机管理系统可与采样控制电路建立通信。上述上位机管理系统用于采集第一电池包的环境温度，这时，采样控制电路用于从上位机管理系统获取第一电池包的环境温度。这里的环境温度后续可用于判断是否需要对第一电池包加热。
结合第一方面至第一方面第三种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，在第一电池包有电且需要加热的情况下，上述电池加热电路可用于基于第一电池包提供的电流对第一电池包充电。可以理解，采样控制电路可控制电池加热电路基于第一电池包提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，从而实现对第一电池包的快速充放电，同步加热电池和电池管理系统，降低了凝露短路风险，提升了加热效率和能量利用率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第三种可能的实施方式中任一种，在第五种可能的实施方式中，在第一电池包没电且需要加热的情况下，上述电池加热电路的输入端可连接外部电源(也可以称为电力供应系统)。上述电池加热电路可用于基于该外部电源提供的电流对第一电池包充电。可以理解，采样控制电路可控制电池加热电路基于该外部电源提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，从而实现对第一电池包的快速充放电，同步加热电池和电池管理系统，降低了凝露短路风险，提升了加热效率和能量利用率，适用性更强。
结合第一方面至第一方面第三种可能的实施方式中任一种，在第六种可能的实施方式中，上述电池系统还包括第二电池包，上述电池管理系统可连接第二电池包，这里的第二电池包可以为电池系统中除第一电池包之外的其它电池包。上述电池加热电路可用于基于第二电池包提供的电流对第一电池包充电。可以理解，采样控制电路可控制电池加热电路基于该第二电池包提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，从而实现对第一电池包的快速充放电，同步加热电池和电池管理系统，降低了凝露短路风险，提升了加热效率和能量利用率，适用性更强。
第二方面，本申请提供了一种供电系统，该供电系统包括发电组件以及上述第一方面至第一方面第六种可能的实施方式中任一种提供的电池系统，该发电组件可产生电能并将该电能储存在电池系统内。其中，发电组件可包括但不限于太阳能发电组件、风能发电组件、氢能发电组件或者油机发电组件,具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。在该供电系统不包括发电组件的情况下，该供电系统为纯储能系统；在该供电系统包括发电组件的情况下，该供电系统可以包括但不限于光储混合系统或者风储混合系统。在本申请中，在低温环境下电池系统依然可以正常工作，从而提高了系统供电效率，适用性强。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，上述供电系统还包括直流(directcurrent，DC)/DC变换模块和功率变换模块，其中，发电组件可通过功率变换模块与电池系统并联，且该电池系统与DC/DC变换模块并联。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，在上述发电组件包括太阳能发电组件(如光伏阵列)或者氢能发电组件(如氢燃料电池)的情况下，该功率变换模块可以为DC/DC变换模块。
结合第二方面第一种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，在上述发电组件包括风能发电组件或者油机发电组件的情况下，该功率变换模块可以为交流(alternating current，AC)/DC变换模块。
结合第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第三种可能的实施方式中任一种，在第四种可能的实施方式中，上述供电系统还包括直流母线和DC/AC变换模块，其中，DC/DC变换模块可通过直流母线连接DC/AC变换模块的输入端，DC/AC变换模块的输出端可连接交流负载或者交流电网。
可选的，在一种可能的实施方式中，上述供电系统还可以包括并离网接线盒，上述电池系统可与DC/DC变换模块并联，发电组件可与功率变换模块并联，DC/DC变换模块和功率变换模块可分别通过直流母线连接DC/AC变换模块的输入端，DC/AC变换模块的输出端可通过并联网接线盒连接交流负载或者交流电网。本申请提供的供电系统中的各功能模块之间的具体连接方式可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
第三方面，本申请提供了一种电池系统的控制方法，该方法适用于电池系统中的电池管理系统，该电池系统还包括第一电池包，其中电池管理系统可连接第一电池包。在该方法中，上述电池管理系统可采集第一电池包的电池温度和环境参数。进一步地，上述电池管理系统可基于电池温度和环境参数对第一电池包充电或者控制第一电池包放电以加热第一电池包，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度。
结合第三方面，在第一种可能的实施方式中，上述环境参数包括环境温度，上述电池系统还包括温度传感器。上述电池管理系统可通过温度传感器采集第一电池包的电池温度和环境温度。进一步地，上述电池管理系统可在电池温度小于环境温度时(即第一电池包需要加热)，对第一电池包充电或者控制第一电池包放电。
结合第三方面，在第二种可能的实施方式中，上述环境参数包括环境温度和环境湿度，上述电池系统还包括温度传感器和湿度传感器。上述电池管理系统可通过温度传感器采集第一电池包的电池温度和环境温度，并通过湿度传感器采集第一电池包的环境湿度。进一步地，上述电池管理系统可基于环境温度和环境湿度获得第一电池包的露点温度，并在电池温度小于露点温度时(即第一电池包需要加热)，对第一电池包充电或者控制第一电池包放电。
结合第三方面，在第三种可能的实施方式中，上述环境参数可包括环境温度，上述电池系统还包括上位机管理系统和温度传感器，这里的上位机管理系统可用于采集第一电池包的环境温度。上述电池管理系统可通过温度传感器采集第一电池包的电池温度，并从上位机管理系统获取第一电池包的环境温度。
结合第三方面第一种可能的实施方式或者第三方面第二种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，上述电池管理系统中包括电池加热电路，在第一电池包有电且需要加热的情况下，上述电池管理系统可控制电池加热电路基于第一电池包提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电。
结合第三方面第一种可能的实施方式或者第三方面第二种可能的实施方式，在第五种可能的实施方式中，上述电池管理系统中包括电池加热电路，上述电池加热电路的输入端可连接外部电源，在第一电池包没电且需要加热的情况下，上述电池管理系统可控制电池加热电路基于外部电源提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电。
结合第三方面第一种可能的实施方式或者第三方面第二种可能的实施方式，在第六种可能的实施方式中，上述电池管理系统中包括电池加热电路，上述电池系统还包括第二电池包，上述电池管理系统可连接第二电池包。在第一电池包没电且需要加热的情况下，上述电池管理系统可控制电池加热电路基于第二电池包提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电。
在本申请中，可通过电池加热电路实现对第一电池包的快速充放电，从而同步加热电池和电池管理系统，避免了产生析锂现象，在凝露之前升温以降低凝露短路风险；另外，利用第一电池包的焦耳热效应对第一电池包由内至外自加热，无需增加额外加热装置、集流装置和干燥装置，降低了加工制造难度和成本，提升了加热效率和能量利用率，适用性强。
附图说明
图1是本申请提供的供电系统的应用场景示意图；
图2是本申请提供的电池系统的一结构示意图；
图3是本申请提供的电池系统的另一结构示意图；
图4是本申请提供的电池系统的又一结构示意图；
图5是本申请提供的加热第一电池包的电流波形示意图；
图6是本申请提供的供电系统的一结构示意图；
图7是本申请提供的供电系统的另一结构示意图；
图8是本申请提供的电池系统的控制方法的一流程示意图；
图9是本申请提供的电池系统的控制方法的另一流程示意图；
图10是本申请提供的电池系统的控制方法的又一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的供电系统适用于新能源智能微网领域、输配电领域或者新能源领域(如光伏并网领域或者风力并网领域)、光储发电领域(如对家用设备(如冰箱、空调)或者电网供电)，或者风储发电领域，或者大功率变换器领域(如将直流电转换为大功率的高压交流电)等多种应用领域，具体可根据实际应用场景确定，在此不做限制。本申请提供的供电系统可适配于不同的应用场景，比如，光储供电应用场景、风储供电应用场景、储能供电应用场景或者其它应用场景，下面将以储能供电应用场景为例进行说明，以下不再赘述。
请一并参见图1，图1是本申请提供的供电系统的应用场景示意图。在储能供电应用场景下，如图1所示，供电系统中包括电池系统、DC/DC变换器以及DC/AC变换器，该电池系统可通过DC/DC变换器并联于DC/AC变换器，其中，电池系统中包括第一电池包和电池管理系统，该电池管理系统可连接第一电池包。在供电系统对负载供电的过程中，DC/DC变换器可将第一电池包提供的直流电压转换为目标直流电压，并向DC/AC变换器输出目标直流电压。这时，DC/AC变换器可将目标直流电压转换为交流电压，并基于该交流电压对电网和家用设备供电。在图1所示的应用场景中，在上述电池系统处于昼夜温差大的地区时，由于环境湿度(即空气湿度)较高且环境温度变化较大会导致温度较低的第一电池包内部产生凝露，进而导致电池短路以使供电系统无法正常工作，因此防止第一电池包内部产生凝露尤为重要。这时，电池管理系统可实现对第一电池包快速充放电直至第一电池包的温度大于其露点温度，从而可避免第一电池包内部出现凝露，降低了凝露短路风险，提升了供电系统的供电效率，适用性更强。
下面将结合图2至图7对本申请提供的电池系统、供电系统及其工作原理进行示例说明。
参见图2，图2是本申请提供的电池系统的一结构示意图。如图2所示，电池系统1包括第一电池包10和电池管理系统20，该电池管理系统20可连接第一电池包10(也可以称为电芯包)，其中电池管理系统20中包括采样控制电路201(也可以称为采样控制模块)和电池加热电路202。这里的第一电池包10可包括但不限于锂离子电池、钠离子电池等多种二次电池，电池管理系统20可以为集成有采样控制电路201和电池加热电路202的单板。上述第一电池包10和电池管理系统20可构成电池模组，该电池模组可应用于通信领域(如通信储能电池)和动力汽车(如动力电池)等多种电池使用领域。本申请可以将用于采集数据和控制电池加热电路的一个或者多个功能模块统称为采样控制模块，上述电池加热电路202中包括但不限于电感、电容以及开关(如金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，可以简称为MOSFET))。上述采样控制电路201可以基于电池温度和环境参数控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度停止加热第一电池包10，从而防止第一电池包10内部出现凝露。这里的环境参数可包括但不限于环境温度和/或环境湿度。这里的露点温度(dew pointtemperature)也可以称为露点(dew point)，在气象学中露点温度可以指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。
在一些可行的实施方式中，在上述环境参数包括环境温度的情况下，请一并参见图3，图3是本申请提供的电池系统的另一结构示意图。如图3所示，上述图2所示的电池系统1还包括温度传感器21，该温度传感器21与采样控制电路201之间可建立通信以传输温度数据(如电池温度和环境温度)。其中，温度传感器21可设置在电池管理系统20的任意位置，可选的，温度传感器21也可以设置在第一电池包10的任意位置，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。上述温度传感器21可实时采集第一电池包10的电池温度和环境温度，并将该第一电池包10的电池温度和环境温度传输至采样控制电路201。这时，采样控制电路201可在电池温度小于环境温度(即电池温度与环境温度之间的温差小于0)时确定第一电池包10需要加热，并控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度，从而防止第一电池包10和电池管理系统20内部出现凝露。
可选的，在一些可行的实施方式中，上述图2所示的电池系统1还可以包括第一温度传感器(图中未示出)和第二温度传感器(图中未示出)，第一温度传感器和第二温度传感器与采样控制电路201之间可建立通信。其中，第一温度传感器和第二温度传感器可设置在电池管理系统20的任意位置，可选的，第一温度传感器和第二温度传感器也可以设置在第一电池包10的任意位置，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。该第一温度传感器可实时采集第一电池包10的电池温度，并将该电池温度传输至采样控制电路201。第二温度传感器可实时采集第一电池包10的环境温度，并将该环境温度传输至采样控制电路201。这时，采样控制电路201可在电池温度小于环境温度时确定第一电池包10需要加热，并控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度。
在一些可行的实施方式中，在上述环境参数包括环境温度和环境湿度的情况下，请一并参见图4，图4是本申请提供的电池系统的又一结构示意图。如图4所示，上述图2所示的采样控制电路201中包括温度传感器21、采样控制电路201以及湿度传感器22，这里的温度传感器21和湿度传感器22与采样控制电路201之间可建立通信传输温度数据(如电池温度和环境温度)和湿度数据(如环境湿度)。该温度传感器21可实时采集第一电池包10的电池温度和环境温度，并将该第一电池包10的电池温度和环境温度传输至采样控制电路201。上述湿度传感器22可实时采集第一电池包10的环境湿度，并将该第一电池包10的环境湿度传输至采样控制电路201。这时，上述采样控制电路201可基于环境温度和环境湿度从温湿度露点对照表中获得第一电池包10的露点温度，并在电池温度小于露点温度时确定第一电池包10需要加热，并控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度，从而防止第一电池包10和电池管理系统20内部出现凝露。
在一些可行的实施方式中，在上述环境参数包括环境温度的情况下，上述图3或者图4所示的电池系统1还包括上位机管理系统(图中未示出)，该上位机管理系统与采样控制电路201之间可建立通信以传输温度数据(如环境温度)。上述上位机管理系统可采集第一电池包10的环境温度，并将该第一电池包10的环境温度传输至采样控制电路201。这时，采样控制电路201可获取上位机管理系统所传输的第一电池包10的环境温度以判断第一电池包10是否需要加热，并在第一电池包10需要加热时控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度，从而防止第一电池包10和电池管理系统20内部出现凝露。
在一些可行的实施方式中，在第一电池包10有电且需要加热的情况下，上述采样控制电路201可控制电池加热电路202基于第一电池包10提供的电流对第一电池包10充电、或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度。可选的，在第一电池包10没电且需要加热的情况下，上述电池加热电路202的输入端可连接外部电源(也可以称为电力供应系统，图中未示出)。上述采样控制电路201可控制电池加热电路202基于该外部电源提供的电流对第一电池包10充电、或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度。可选的，上述电池系统1还可以包括第二电池包(图中未示出)，且上述电池管理系统20可连接该第二电池包，第一电池包10与第二电池包串联、并联或者无连接关系，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。本申请可以将电池系统中除第一电池包之外的其它电池包统称为第二电池包。在第一电池包10没电且需要加热的情况下，上述采样控制电路201可控制电池加热电路202基于该第二电池包提供的电流对第一电池包10充电、或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度。
在一些可行的实施方式中，上述采样控制电路201中可包括检测数据读取单元(图中未示出)、计算单元(图中未示出)以及控制器(micro controller unit，可以简称为MCU，图中未示出)，其中，检测数据读取单元与计算单元之间可建立通信，计算单元与控制器之间可建立通信。可选的，上述采样控制电路201还可以包括但不限于功率变换电路(如DC/DC变换电路、开关电路以及AD/DC变换电路)、以及相应的辅助驱动电路，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。在上述采样控制电路201包括温度传感器21的情况下，上述检测数据读取单元可从温度传感器21中读取第一电池包10的电池温度和环境温度，并将第一电池包10的电池温度和环境温度传输至计算单元。这时，计算单元可计算电池温度和环境温度之间的温差(如可表示为ΔT),并将温差ΔT传输至控制器。控制器可在该温差ΔT小于0时控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度。可选的，在上述采样控制电路201包括温度传感器21和湿度传感器22的情况下，上述检测数据读取单元可从温度传感器21中读取第一电池包10的电池温度和环境温度，从湿度传感器22中读取第一电池包10的环境湿度，并将第一电池包10的电池温度、环境温度以及环境湿度传输至计算单元。这时，计算单元可基于环境温度和环境湿度从温湿度露点对照表中获得第一电池包10的露点温度,并将露点温度传输至控制器。进一步地，控制器可在电池温度小于露点温度时控制电池加热电路202对第一电池包10充电或者控制第一电池包10向电池加热电路202放电以加热第一电池包10，直至第一电池包10的温度高于第一电池包10的露点温度。
在一些可行的实施方式中，上述第一电池包10的加热方式可包括充电加热方式、放电加热方式以及循环充放电加热方式。请一并参见图5，图5是本申请提供的加热第一电池包的电流波形示意图。第一电池包10的加热过程中可以包括多个加热周期，为方便描述，下面将以第一个加热周期为例进行说明，以下不再赘述。在通过充电加热方式对第一电池包10进行加热的情况下，如图5中的5a所示，上述采样控制电路201可控制电池加热电路202在第一个加热周期的第一时间段(如0～t1)内基于充电电流I1对第一电池包10充电，并控制电池加热电路202在第一个加热周期的第二时间段(如t1～t2)内停止对第一电池包10充电以加热第一电池包10。可以理解，该采样控制电路201在其它加热周期内加热第一电池包10的具体过程均可参见其在第一个加热周期内加热第一电池包10的具体过程，以下不再赘述。在通过放电加热方式对第一电池包10进行加热的情况下，如图5中的5b所示，上述采样控制电路201可控制第一电池包10在0～t1内基于放电电流I2向电池加热电路202放电，并控制第一电池包10在t1～t2内停止向电池加热电路202放电以加热第一电池包10。可以理解，该采样控制电路201在其它加热周期内加热第一电池包10的具体过程均可参见其在第一个加热周期内加热第一电池包10的具体过程，以下不再赘述。在循环充放电加热方式对第一电池包10进行加热的情况下，如图5中的5c所示，上述采样控制电路201可控制电池加热电路202在0～t1内基于充电电流I3对第一电池包10充电，并控制第一电池包10在t1～t2内基于放电电流I4向电池加热电路202放电以加热第一电池包10以加热第一电池包10。可以理解，该采样控制电路201在其它加热周期内加热第一电池包10的具体过程均可参见其在第一个加热周期内加热第一电池包10的具体过程，以下不再赘述。需要说明的是，上述充电电流(如充电电流I1或者充电电流I3)可以为上述第一电池包10、外部电源或者第二电池包所提供的电流，并且上述充电电流或者放电电流(如放电电流I2或者放电电流I4)的电流波形可以包括但不限于方波(如图5所示的方波)、三角波、梯形波、正弦波、或者以上波形的组合，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
在一些可行的实施方式中，为方便描述，下面将以循环充放电加热方式为例进行说明。在电池加热电路202中包括电感、电容以及开关等器件的情况下，采样控制电路201(或者上述控制器)可控制第一电池包10、外部电源或者第二电池包提供的电流流入第一电池包10以实现对第一电池包10充电，在对第一电池包10充电一段时间后，可控制第一电池包10的输出电流通过电感流入电容中以实现对第一电池包10放电，在对第一电池包10放电一段时间后，可控制电容中所存储的电流流入第一电池包10以实现对第一电池包10充电，从而实现对第一电池包10循环脉冲充放电。由于第一电池包10中包括欧姆电阻，因此在第一电池包10的快速充放电过程中会产生热量，锂离子不会在第一电池包10中的SEI膜(一种固化膜)累积，从而避免产生析锂现象以增长电池寿命。在对第一电池包10循环脉冲充放电过程中，电池加热电路202中的电感和电容等器件均会产热，提升了电池管理系统20的温度直至大于露点温度，无需增加额外集流装置和干燥装置等，对第一电池包10和电池管理系统20的体积和重量无影响，对第一电池包10和电池管理系统20的密封性要求更低，从而降低了加工制造难度和成本；另外，在凝露之前对第一电池包10和电池管理系统20进行同步加热，降低了凝露短路风险，适用性更强。
在一些可行的实施方式中，请参见图6，图6是本申请提供的供电系统的一结构示意图。如图6所示，供电系统3包括发电组件30和电池系统32(如上述图2至图5所示的电池系统1)，其中，发电组件30可产生电能并将电能储存在电池系统32内，以使电池系统32正常工作。这里的发电组件30可包括但不限于太阳能发电组件、风能发电组件、氢能发电组件或者油机发电组件，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。可选的，上述供电系统3还可以包括功率变换模块31和DC/DC变换模块33，其中，发电组件30可通过功率变换模块31与电池系统32并联，且该电池系统32与DC/DC变换模块33并联。在发电组件30包括太阳能发电组件(如光伏阵列)或者氢能发电组件(如氢燃料电池)的情况下，该功率变换模块31可以为DC/DC变换模块，这里的光伏阵列可由多个光伏组串串并联组成。在发电组件30包括风能发电组件或者油机发电组件的情况下，该功率变换模块31可以为AC/DC变换模块。在电池系统32处于低温环境下且正常工作时，功率变换模块31可将发电组件30提供的直流电压或者交流电压转换为直流电能，并将该直流电能储存在电池系统32内。这时，DC/DC变换模块33可将电池系统32内储存的直流电能转换为目标直流电能，并基于该目标直流电能对直流负载或者直流电能供电。
在一些可行的实施方式中，请一并参见图7，图7是本申请提供的供电系统的另一结构示意图。如图7所示，上述图6所示的供电系统3还包括直流母线34和DC/AC变换模块35，其中，DC/DC变换模块33可通过直流母线34连接DC/AC变换模块35的输入端，DC/AC变换模块35的输出端可连接交流负载或者交流电网。在电池系统32处于低温环境下且正常工作时，DC/DC变换模块33可基于电池系统32内储存的直流电能向DC/AC变换模块35输出目标直流电能，这时，DC/AC变换模块35可将目标直流电能转换为交流电能，并基于该交流电能对交流负载或者交流电网供电，从而提高了供电系统的供电效率。可选的，上述供电系统3还可以包括并离网接线盒(图中未示出)，上述电池系统32可与DC/DC变换模块33并联，发电组件30可与功率变换模块31并联，DC/DC变换模块33和功率变换模块31可分别通过直流母线34连接DC/AC变换模块35的输入端，DC/AC变换模块35的输出端可通过并联网接线盒连接交流负载或者交流电网。本申请提供的供电系统中的各功能模块之间的具体连接方式可根据实际应用场景确定，在此不做限制。
具体实现中，本申请提供的供电系统中的电池系统所执行的更多操作可参见图2至图5所示的电池系统及其工作原理中所执行的实现方式，在此不再赘述。
参见图8，图8是本申请提供的电池系统的控制方法的一流程示意图。本申请提供的电池系统的控制方法适用于电池系统(如上述图2至图5所示的电池系统1或者其它电池系统)中的电池管理系统，该电池系统还包括第一电池包，其中电池管理系统可连接第一电池包，如图8所示，该方法可包括以下步骤S101-步骤S102：
步骤S101，采集第一电池包的电池温度和环境参数。
在一些可行的实施方式中，上述环境参数可包括但不限于第一电池包的环境温度和环境湿度。上述电池系统还可包括温度传感器、湿度传感器和/或上位机管理系统，上述电池管理系统可通过温度传感器、湿度传感器和/或上位机管理系统采集第一电池包的电池温度、环境温度和/或环境湿度，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
步骤S102，基于电池温度和环境参数对第一电池包充电或者控制第一电池包放电，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度。
在一些可行的实施方式中，请参见图9，图9是本申请提供的电池系统的控制方法的另一流程示意图。在环境参数包括环境湿度的情况下，上述电池系统还包括温度传感器，如图9所示，电池管理系统可通过温度传感器采集第一电池包的电池温度和环境温度。进一步地，电池管理系统可在电池温度小于环境温度时(即第一电池包需要加热)，对第一电池包充电或者控制第一电池包放电，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度。反之，在电池温度大于环境温度时(即第一电池包不需要加热)，电池管理系统可通过温度传感器继续采集第一电池包的电池温度和环境温度，并在电池温度小于环境温度时加热第一电池包直至其温度高于第一电池包的露点温度，从而可在电池凝露之前升温，降低了凝露短路风险。
可选的，在一些可行的实施方式中，请参见图10，图10是本申请提供的电池系统的控制方法的又一流程示意图。在环境参数包括环境温度和环境湿度的情况下，上述电池系统还包括温度传感器和湿度传感器，如图10所示，上述电池管理系统可通过温度传感器采集第一电池包的电池温度和环境温度，并通过湿度传感器采集第一电池包的环境湿度。进一步地，上述电池管理系统可基于环境温度和环境湿度获得第一电池包的露点温度，并在电池温度小于露点温度时(即第一电池包需要加热)，对第一电池包充电或者控制第一电池包放电，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度。反之，在电池温度大于所获得的露点温度时(即第一电池包不需要加热)，电池管理系统可通过温度传感器和湿度传感器继续采集第一电池包的电池温度、环境温度以及环境湿度以重新获得第一电池包的露点温度，并在电池温度小于露点温度时加热第一电池包直至其温度高于第一电池包的露点温度，从而可在电池凝露之前升温，降低了凝露短路风险。
可选的，在一些可行的实施方式中，上述电池管理系统中包括电池加热电路(如上述图2至图7所示的电池加热电路202)，在上述环境参数包括环境温度的情况下，上述电池系统还包括上位机管理系统和温度传感器。上述电池管理系统可通过温度传感器实时采集第一电池包的电池温度，并从上位机管理系统获取第一电池包的环境温度。在第一电池包有电且需要加热的情况下，电池管理系统可在上述电池温度小于环境温度时，控制电池加热电路基于第一电池包提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度。在第一电池包没电且需要加热的情况下，电池管理系统可控制电池加热电路基于外部电源提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，直至第一电池包的温度高于第一电池包的露点温度，从而可在电池凝露之前升温，降低了凝露短路风险。
可选的，在一些可行的实施方式中，上述电池管理系统中包括电池加热电路(如上述图2至图7所示的电池加热电路202)，在环境参数包括环境温度和环境湿度的情况下，上述电池系统还包括上位机管理系统、温度传感器以及湿度传感器。上述电池管理系统可通过温度传感器实时采集第一电池包的电池温度，通过湿度传感器采集第一电池包的环境湿度，并从上位机管理系统获取第一电池包的环境温度。在第一电池包有电且需要加热的情况下，电池管理系统可基于环境温度和环境湿度获得第一电池包的露点温度，并在电池温度小于露点温度时控制电池加热电路基于第一电池包提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，直至第一电池包的温度高于其露点温度。在第一电池包没电且需要加热的情况下，电池管理系统可控制电池加热电路基于外部电源提供的电流对第一电池包充电或者控制第一电池包向电池加热电路放电，直至第一电池包的温度高于其露点温度。可选的，上述电池系统还可以包括第二电池包，且上述电池管理系统可连接该第二电池包。上述电池管理系统可控制电池加热电路基于该第二电池包提供的电流对第一电池包充电、或者控制第一电池包向电池加热电路放电以加热第一电池包，直至第一电池包的温度高于其露点温度，从而可在电池凝露之前升温，降低了凝露短路风险。
在一些可行的实施方式中，上述第一电池包的加热方式可包括充电加热方式、放电加热方式以及循环充放电加热方式，上述第一电池包的加热过程中可以包括多个加热周期。在充电加热方式中，电池管理系统可控制电池加热电路在每个加热周期的第一时间段内基于充电电流对第一电池包充电，并控制电池加热电路在每个加热周期的第二时间段内停止对第一电池包充电以加热第一电池包，其中第一时间段早于第二时间段。在放电加热方式中，电池管理系统可控制第一电池包在每个加热周期的第一时间段内基于放电电流向电池加热电路放电，并控制第一电池包在每个加热周期的第二时间段内停止向电池加热电路放电以加热第一电池包。在循环充放电加热方式中，电池管理系统可控制电池加热电路在每个加热周期的第一时间段内基于充电电流对第一电池包充电，并控制第一电池包在每个加热周期的第二时间段内基于放电电流向电池加热电路放电以加热第一电池包。这里第一电池包的具体加热方式可根据实际应用场景确定，在此不做限制。需要说明的是，上述充电电流可以为上述第一电池包、外部电源或者第二电池包所提供的电流，具体可根据实际应用场景确定，在此不作限制。
具体实现中，本申请提供的电池系统的控制方法中的电池管理系统所执行的更多操作可参见图2至图5所示的电池系统及其工作原理中的电池管理系统(即采样控制电路和电池加热电路)所执行的实现方式，在此不再赘述。
在本申请中，可通过电池加热电路实现对第一电池包的快速充放电，从而同步加热电池和电池管理系统，避免了产生析锂现象，在凝露之前升温以降低凝露短路风险；另外，利用第一电池包的焦耳热效应对第一电池包由内至外自加热，无需增加额外加热装置、集流装置和干燥装置，降低了加工制造难度和成本，提升了加热效率和能量利用率，适用性强。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括第一电池包和电池管理系统，所述电池管理系统连接所述第一电池包，所述电池管理系统中包括采样控制电路和电池加热电路；
所述采样控制电路用于基于所述第一电池包的电池温度和环境参数控制所述电池加热电路对所述第一电池包充电或者控制所述第一电池包向所述电池加热电路放电，直至所述第一电池包的温度高于所述第一电池包的露点温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境参数包括环境温度，所述电池系统还包括温度传感器；
所述温度传感器用于采集所述第一电池包的电池温度和环境温度；
所述采样控制电路用于在所述电池温度小于所述环境温度时，控制所述电池加热电路对所述第一电池包充电或者控制所述第一电池包向所述电池加热电路放电。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境参数包括环境温度和环境湿度，所述电池系统还包括温度传感器和湿度传感器；
所述温度传感器用于采集所述第一电池包的电池温度和环境温度；
所述湿度传感器用于采集所述第一电池包的环境湿度；
所述采样控制电路用于基于所述环境温度和所述环境湿度获得所述第一电池包的露点温度，并在所述电池温度小于所述露点温度时，控制所述电池加热电路对所述第一电池包充电或者控制所述第一电池包向所述电池加热电路放电。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境参数包括环境温度，所述电池系统还包括上位机管理系统；
所述上位机管理系统用于采集所述第一电池包的环境温度；
所述采样控制电路用于从所述上位机管理系统获取所述第一电池包的环境温度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述电池加热电路用于基于所述第一电池包提供的电流对所述第一电池包充电。
6.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述电池加热电路的输入端连接外部电源；所述电池加热电路用于基于所述外部电源提供的电流对所述第一电池包充电。
7.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述电池系统还包括第二电池包，所述电池管理系统连接所述第二电池包；
所述电池加热电路用于基于所述第二电池包提供的电流对所述第一电池包充电。
8.一种供电系统，其特征在于，包括发电组件和如权利要求1至7任一项所述的电池系统，所述发电组件产生电能并将所述电能储存在所述电池系统内。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括直流DC/DC变换模块和功率变换模块，所述发电组件通过所述功率变换模块与所述电池系统并联，所述电池系统与所述DC/DC变换模块并联。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述发电组件包括太阳能发电组件或者氢能发电组件，所述功率变换模块为DC/DC变换模块。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述发电组件包括风能发电组件或者油机发电组件，所述功率变换模块为交流AC/DC变换模块。
12.根据权利要求9-11任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统还包括直流母线和DC/AC变换模块，所述DC/DC变换模块通过所述直流母线连接DC/AC变换模块的输入端，所述DC/AC变换模块的输出端连接交流负载或者交流电网。
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