CN114583332A - 一种电池加热控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池加热控制装置及其方法，包括：电池单元、加热控制电路、至少一个温度采集单元和控制单元，控制单元根据温度采集单元采集电池单元的温度控制加热控制电路中的第一开关单元的导通与关断，通过短暂瞬间脉冲大电流充电，利用电池自身的内阻，快速产生热量，加热时间短、效率高，并且热管理附件较少，成本更低，保证了电池始终处于合理的工作或存储温度。

Description

一种电池加热控制装置及其方法

技术领域

本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池加热控制装置及其方法。

背景技术

随着科学技术的发展，社会环境的要求，新能源电动汽车问世。新能源电动汽车主要靠电池为车辆供电提供动力，以驱动车辆。但其存在的问题是，在北方寒冷的冬天，电动汽车的电池所处的环境温度很低，导致电池本身的温度也较低，电池在一个相对比较低的温度下工作，会影响电池的寿命，尤其是对电池进行充电时，若电池的温度低于合适的工作温度，会极大减少电池的寿命。

目前解决上述技术问题的方式有，一般采用加热膜、PTC(Positive TemperatureCoefficient，正温度系数)加热器或者液流加热的方式，但存在以下缺点，一方面加热器件较多，降低系统比能量，成本也比较高；另一方面加热速度和效率也较低。

发明内容

本发明提供一种电池加热控制装置及其方法，以实现利用电池内部的欧姆电阻和极化内阻产热，避免了加热膜、PTC加热器或者液流加热的方式，加热装置更加简单，适用性强，保证了电池始终处于合适的工作温度或存储温度。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电池加热控制装置，包括：

电池单元，包括电源、欧姆内阻和极化内阻，所述电源的正极连接所述欧姆内阻的一端，所述欧姆内阻的另一端形成第一端口；所述电源的负极连接所述极化内阻的一端，所述极化内阻的另一端形成第二端口；

加热控制电路，包括分压阻抗和第一开关单元；所述分压阻抗的一端与所述第一端口连接形成第三端口，所述分压阻抗的另一端与所述第一开关单元的一端连接，所述第一开关单元的另一端形成第四端口；其中，所述第三端口连接外部放电电路的正极，所述第四端口连接外部充电电路的正极，所述第二端口为所述外部放电电路以及所述外部充电电路的共用负极；

至少一个温度采集单元，用于采集所述电池单元的温度；

控制单元，所述控制单元分别与所述温度采集单元和所述第一开关单元连接，用于根据所述温度采集单元采集的温度值的大小，以及第一预设频率控制所述第一开关单元的导通与关断。

可选地，所述电池单元包括：电池电容和极化电容，其中，所述极化内阻与所述极化电容并联连接形成第五端口和所述第二端口；所述第五端口连接所述电源的负极，所述电源的正极与所述电池电容的一端连接，所述电池电容的另一端与所述欧姆内阻的一端连接，所述欧姆内阻的另一端形成所述第一端口。

可选地，所述加热控制电路，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述分压阻抗的另一端连接，所述第二开关单元的另一端与所述第二端口连接。

可选地，所述控制单元用于控制所述第一开关单元处于关断状态，所述控制单元与所述第二开关单元连接，用于根据所述温度采集单元采集的温度值的大小，以及第二预设频率控制所述第二开关单元的导通与关断。

可选地，所述控制单元用于控制所述第一开关单元和第二开关单元在第一状态与第二状态之间交替进行切换；其中，所述第一状态为所述第一开关单元导通，所述第二开关单元关断；所述第二状态为所述第一开关单元关断，所述第二开关单元导通。

可选地，所述加热控制电路，还包括第三开关单元，所述第三开关单元连接在所述分压阻抗与所述第一开关单元之间，所述控制单元与所述第三开关单元连接；

所述控制单元用于控制所述第二开关单元和第三开关单元在第三状态与第四状态之间交替进行切换；其中，所述第三状态为所述第二开关单元导通，所述第三开关单元关断；所述第四状态为所述第二开关单元关断，所述第三开关单元导通。

为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种电池加热控制方法，包括以下步骤：

获取电池单元的至少一个温度；

根据所述电池单元的温度以及第一预设频率控制所述第一开关单元的导通与关断。

可选地，所述加热控制电路，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述分压阻抗的另一端连接，所述第二开关单元的另一端与所述第二端口连接；

还包括以下步骤：

获取电池单元的至少一个温度；

控制所述第一开关单元处于关断状态，并根据所述电池单元的温度以及第二预设频率控制所述第二开关单元的导通与关断。

可选地，所述加热控制电路，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述分压阻抗的另一端连接，所述第二开关单元的另一端与所述第二端口连接；

还包括以下步骤：

获取电池单元的至少一个温度；

根据所述电池单元的温度，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元在第一状态与第二状态之间交替进行切换；其中，所述第一状态为所述第一开关单元导通，所述第二开关单元关断；所述第二状态为所述第一开关单元关断，所述第二开关单元导通。

可选地，所述加热控制电路，还包括第三开关单元，所述第三开关单元连接在所述分压阻抗与所述第一开关单元之间，所述控制单元与所述第三开关单元连接；

还包括以下步骤：

控制所述第二开关单元和第三开关单元在第三状态与第四状态之间交替进行切换；其中，所述第三状态为所述第二开关单元导通，所述第三开关单元关断；所述第四状态为所述第二开关单元关断，所述第三开关单元导通。

本发明通过利用电池内部的欧姆内阻和极化内阻产热，避免了加热膜、PTC加热器或者液流加热的方式，加热装置更加简单，适用性强；解决了因外部加热导致的电池受热不均和因外部加热过快导致局部过热的问题；减少了外部加热元器件及相关线束电缆的布置，简化了电池模组和电池包加热装置的固定、安装结构，增加了安全性，提高了能量密度；另外，产热单元在电池的极片与极片之间，热量在电池本体分布更加均匀；并且直接在电池内部加热，减少了热量传递损失，加热效率更高；高频率切换电路通断，极化内阻高，产热更快；控制高频次通断开关，改变加热电路做功时间间隔时间，更容易控制电池的升温速度；电池外部的温度采集单元，可及时采集电池的温度，电池的控制单元可根据电池温度调整通电频率，防止热失控的发生，提高安全性；既适用于一般状态下，电池利用自身电能放电加热，又可用于在充电过程中利用外部电能加热以及电池充放电加热模式高频切换持续加热。

附图说明

图1是本发明实施例的电池加热控制装置的电路原理图；

图2是本发明一个实施例的电池加热控制装置的电路原理图；

图3是本发明另一个实施例的电池加热控制装置的电路原理图；

图4是本发明又一个实施例的电池加热控制装置的电路原理图；

图5是本发明实施例的电池加热控制方法的流程图；

图6是本发明一个实施例的电池加热控制方法的流程图；

图7是本发明另一个实施例的电池加热控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例的电池加热装置的电路原理图。如图1所示，电池加热控制装置，包括：电池单元101，加热控制电路102、至少一个温度采集单元103和控制单元104；

其中，电池单元101，包括电源U、欧姆内阻R₀和极化内阻R_p，电源U的正极连接欧姆内阻R₀的一端，欧姆内阻R₀的另一端形成第一端口101a；电源U的负极连接极化内阻R_p的一端，极化内阻R_p的另一端形成第二端口101b；

加热控制电路102，包括分压阻抗R₁和第一开关单元K₁；分压阻抗R₁的一端与第一端口101a连接形成第三端口102a，分压阻抗R₁的另一端与第一开关单元K₁的一端连接，第一开关单元K₁的另一端形成第四端口102b；其中，第三端口102a连接外部放电电路的正极，第四端口102b连接外部充电电路的正极，第二端口101b为外部放电电路以及外部充电电路的共用负极；

至少一个温度采集单元103，用于采集电池单元的温度；

控制单元104，控制单元104分别与温度采集单元103和第一开关单元K₁连接，用于根据温度采集单元103采集的温度值的大小，以及第一预设频率控制第一开关单元K₁的导通与关断。

需要说明的是，至少一个温度采集单元103采集电池单元101的温度，其中，温度采集单元103可以为温度传感器，温度传感器可以为多个，分布在电池单元101外壳的各个位置处，以便采集电池单元101的多个温度值，并发送至控制单元104，控制单元104对电池单元101的多个温度值进行平均值计算，获取电池单元101当前的温度。若仅采用一个温度传感器，可以设置在电池单元101外壳的中心。以下以一个温度传感器为例进行说明。

第一预设频率的范围可以为0.1HZ～200HZ，分压阻抗R₁为无感电阻。

在车辆需要充电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，以第一预设频率控制第一开关单元K₁导通与关断。当第一开关单元K₁导通时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、极化内阻R_p、电源U、外部充电电路的负极形成闭合回路，给电源单元101进行充电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用外部电能加热的效果，当第一开关单元K₁关断时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、极化内阻R_p、电源U、外部充电电路的负极形成的闭合回路断开；通过第一开关单元K₁一开一断，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常闭第一开关单元K₁，对车辆进行充电。由于以第一预设频率充电时，回路中的阻抗比正常恒流充电时高，因此，正常的充电过程中的电池发热还是比较小的。

可选地，如图2所示，电池单元101包括：电池电容C_b和极化电容C_p，其中，极化内阻R_p与极化电容C_p并联连接形成第五端口101c和第二端口101b；第五端口101c连接电源U的负极，电源U的正极与电池电容C_b的一端连接，电池电容C_b的另一端与欧姆内阻R₀的一端连接，欧姆内阻R₀的另一端形成第一端口101a。

电池电容C_b表示负载电流IL引起的开路电压变化；极化电容C_p表示负载电流IL引起的极化电压变化。

在车辆需要充电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，以第一预设频率控制第一开关单元K₁导通与关断。当第一开关单元K₁导通时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极形成闭合回路，给电源单元101进行充电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用外部电能加热的效果；当第一开关单元K₁关断时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极形成的闭合回路断开，加热中断；通过第一开关单元K₁一开一断，使得瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常闭第一开关单元K₁，对车辆进行充电。

可选地，如图3所示，加热控制电路102，还包括第二开关单元K₀，第二开关单元K₀的一端与分压阻抗R₁的另一端连接，第二开关单元K₀的另一端与第二端口101b连接。

可选地，控制单元104用于控制第一开关单元K₁处于关断状态，控制单元104与第二开关单元K₀连接，用于根据温度采集单元采集的温度值的大小，以及第二预设频率控制第二开关单元K₀的导通与关断。

其中，第二预设频率的范围可以为0.1HZ～200HZ。

在车辆需要充电或者放电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，以第二预设频率控制第二开关单元K₀导通与关断。当第二开关单元K₀导通时，分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U形成闭合回路，电池放电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池自身电能加热的效果；当第二开关单元K₀关断时，分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U形成的闭合回路断开，加热中断；通过第二开关单元K₀一开一断，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常开第二开关单元K₀与第一开关单元K₁，给外部用电器进行供电，或者，常闭第一开关单元K₁，常开第二开关单元K₀，对车辆进行充电。

另外，也可以控制单元104用于控制第二开关单元K₀处于关断状态，以及第一预设频率控制第一开关单元K₁的导通与关断。

可选地，控制单元104用于控制第一开关单元K₁和第二开关单元K₀在第一状态与第二状态之间交替进行切换；其中，第一状态为第一开关单元K₁导通，第二开关单元K₀关断；第二状态为第一开关单元K₁关断，第二开关单元K₀导通。

也就是说，在车辆需要充电或者放电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，控制第一开关单元K₁和第二开关单元K₀在第一状态与第二状态之间交替进行切换。当第一开关单元K₁导通，第二开关单元K₀关断时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极形成闭合回路，给电源单元101进行充电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用外部电能加热的效果；当第一开关单元K₁关断，第二开关单元K₀导通时，分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U形成闭合回路，电池放电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池自身电能加热的效果。从而，控制第一开关单元K₁和第二开关单元K₀在第一状态与第二状态之间交替进行切换，使得每次切换，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，提升电池单元的工作温度。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常闭第一开关单元K₁，常开第二开关单元K₀，对车辆进行充电，或者常开第一开关单元K₁，常开第二开关单元K₀，给车辆用电设备进行供电。相较于前两种实施例，该实施例的加热速度更快，加热温度提升更快。

可选地，如图4所示，加热控制电路102，还包括第三开关单元K₀’，第三开关单元K₀’连接在分压阻抗R₁与第一开关单元K₁之间，控制单元104与第三开关单元K₀’连接；

控制单元104用于控制第二开关单元K₀和第三开关单元K₀’在第三状态与第四状态之间交替进行切换；其中，第三状态为第二开关单元导通K₀，第三开关单元K₀’关断；第四状态为第二开关单元K₀关断，第三开关单元K₀’导通。

需要说明的是，第三开关单元K₀’与第二开关单元K₀一直处于相反的工作状态，控制单元104以第一预设频率控制第一开关单元K₁导通与关断，以第二预设频率控制第三开关单元K₀’导通与关断，以第二预设频率控制第二开关单元K₀导通与关断。

当第二开关单元K₀导通，则第三开关单元K₀’关断，此时，无论第一开关单元K₁处于导通与关断的任何状态，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极处于断开状态，仅由分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U组成的回路形成闭合回路，电源单元101放电，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池自身电能加热的效果。

当第二开关单元K₀关断，则第三开关单元K₀’导通，此时，仅当第一开关单元K₁处于导通状态时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极处于闭合状态，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池外部电能加热的效果，由分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U组成的回路处于断开状态。

可以理解的是，第一开关单元K₁的导通与关断频率可以与第三开关单元K₀’的导通与关断频率相同或者不同，当频率相同时，第一开关单元K₁与第三开关单元K₀’同时导通，同时关断。当频率不同时，第一开关单元K₁与第三开关单元K₀’同时导通时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极处于闭合状态，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池外部电能加热的效果。

第一开关单元K₁、第二开关单元K₀、第三开关单元K₀’不能同时闭合，第三开关单元K₀’与第二开关单元K₀的导通与关断状态相反，起到保护电路的作用，避免误操作造成电路短路。

其中，第一开关单元K₁、第二开关单元K₀可以等效替换。

需要说明的是，上述实施例中提到的第一预设频率和第二预设频率，控制单元104可以控制第一预设频率与第二预设频率来控制加热时间与加热速度。当预设频率较快时，加热时间短，加热速度快，当预设频率较慢时，加热时间长，加热速度慢。

上述实施例中所提到的电池单元可以为单体电芯、电池模组或电池包，并且可以为含有锂离子或锂金属的电池中的任意一种。

上述实施例中所提到的第一开关单元K₁、第二开关单元K₀、第三开关单元K₀’均可以为高频次通断的开关电路或者电子电气元件，优选为场效应管或绝缘栅双极晶体管中的一种。

图5是本发明实施例的电池加热控制方法的流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤：

S101，获取电池单元101的至少一个温度；

至少一个温度采集单元103采集电池单元101的温度，其中，温度采集单元103可以为温度传感器，温度传感器可以为多个，分布在电池单元101外壳的各个位置处，以便采集电池单元101的多个温度值，并发送至控制单元104，控制单元104对电池单元101的多个温度值进行平均值计算，获取电池单元101当前的温度。若仅采用一个温度传感器，可以设置在电池单元101外壳的中心。以下以一个温度传感器为例进行说明。

S102，根据电池单元101的温度以及第一预设频率控制第一开关单元K₁的导通与关断。

其中，第一预设频率的范围可以为0.1HZ～200HZ。

在车辆需要充电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，以第一预设频率控制第一开关单元K₁导通与关断。当第一开关单元K₁导通时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、极化内阻R_p、电源U、外部充电电路的负极形成闭合回路，给电源单元101进行充电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用外部电能加热的效果，当第一开关单元K₁关断时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、极化内阻R_p、电源U、外部充电电路的负极形成的闭合回路断开；通过第一开关单元K₁一开一断，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常闭第一开关单元K₁，对车辆进行充电。由于以第一预设频率充电时，回路中的阻抗比正常恒流充电时高，因此，正常的充电过程中的电池发热还是比较小的。

可选地，加热控制电路102，还包括第二开关单元K₀，第二开关单元K₀的一端与分压阻抗R₁的另一端连接，第二开关单元K₀的另一端与第二端口101b连接。

如图6所示，该方法还包括以下步骤：

S201，获取电池单元的至少一个温度；

S202，控制第一开关单元K₁处于关断状态，并根据电池单元101的温度以及第二预设频率控制第二开关单元K₀的导通与关断。

其中，第二预设频率的范围可以为0.1HZ～200HZ。

在车辆需要充电或者放电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，以第二预设频率控制第二开关单元K₀导通与关断。当第二开关单元K₀导通时，分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U形成闭合回路，电池放电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池自身电能加热的效果；当第二开关单元K₀关断时，分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U形成的闭合回路断开，加热中断；通过第二开关单元K₀一开一断，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常开第二开关单元K₀与第一开关单元K₁，给外部用电器进行供电，或者，常闭第一开关单元K₁，常开第二开关单元K₀，对车辆进行充电。

可选地，加热控制电路102，还包括第二开关单元K₀，第二开关单元K₀的一端与分压阻抗R₁的另一端连接，第二开关单元K₀的另一端与第二端口101b连接。

如图7所示，该方法还包括以下步骤：

S301，获取电池单元的至少一个温度；

S302，根据电池单元的温度，控制第一开关单元K₁和第二开关单元K₀在第一状态与第二状态之间交替进行切换；其中，第一状态为第一开关单元K₁导通，第二开关单元K₀关断；第二状态为第一开关单元K₁关断，第二开关单元K₀导通。

也就是说，在车辆需要充电或者放电之前，温度采集单元103采集电池单元101的温度，若电池单元101的温度低于预设温度(为电池单元工作的合适温度)，则，控制第一开关单元K₁和第二开关单元K₀在第一状态与第二状态之间交替进行切换。当第一开关单元K₁导通，第二开关单元K₀关断时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极形成闭合回路，给电源单元101进行充电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用外部电能加热的效果；当第一开关单元K₁关断，第二开关单元K₀导通时，分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U形成闭合回路，电池放电，瞬时大电流流经回路，电池内部欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池自身电能加热的效果。从而，控制第一开关单元K₁和第二开关单元K₀在第一状态与第二状态之间交替进行切换，使得每次切换，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，提升电池单元的工作温度。在此过程中，温度采集单元103实时采集电池单元101的温度，当电池单元101的温度达到预设温度时，常闭第一开关单元K₁，常开第二开关单元K₀，对车辆进行充电，或者常开第一开关单元K₁，常开第二开关单元K₀，给车辆用电设备进行供电。

可选地，加热控制电路102，还包括第三开关单元K₀’，第三开关单元K₀’连接在分压阻抗R₁与第一开关单元K₁之间，控制单元104与第三开关单元K₀’连接；

还包括以下步骤：

控制第二开关单元K₀和第三开关单元K₀’在第三状态与第四状态之间交替进行切换；其中，第三状态为第二开关单元导通K₀，第三开关单元K₀’关断；第四状态为第二开关单元K₀关断，第三开关单元K₀’导通。

需要说明的是，第三开关单元K₀’与第二开关单元K₀一直处于相反的工作状态，控制单元104以第一预设频率控制第一开关单元K₁导通与关断，以第二预设频率控制第三开关单元K₀’导通与关断，以第二预设频率控制第二开关单元K₀导通与关断。

当第二开关单元K₀导通，则第三开关单元K₀’关断，此时，无论第一开关单元K₁处于导通与关断的任何状态，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极处于断开状态，仅由分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U组成的回路形成闭合回路，电源单元101放电，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池自身电能加热的效果。

当第二开关单元K₀关断，则第三开关单元K₀’导通，此时，仅当第一开关单元K₁处于导通状态时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极处于闭合状态，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池外部电能加热的效果，由分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U组成的回路处于断开状态。

可以理解的是，第一开关单元K₁的导通与关断频率可以与第三开关单元K₀’的导通与关断频率相同或者不同，当频率相同时，第一开关单元K₁与第三开关单元K₀’同时导通，同时关断。当频率不同时，第一开关单元K₁与第三开关单元K₀’同时导通时，外部充电电路的正极、分压阻抗R₁、欧姆内阻R₀、电池电容C_b、极化内阻R_p与极化电容C_p并联、电源U、外部充电电路的负极处于闭合状态，电池内部的欧姆内阻R₀和极化内阻R_p在大电流的作用下产生热量，起到利用电池外部电能加热的效果。

第一开关单元K₁、第二开关单元K₀、第三开关单元K₀’不能同时闭合，第三开关单元K₀’与第二开关单元K₀的导通与关断状态相反，起到保护电路的作用，避免误操作造成电路短路。

需要说明的是，上述实施例中提到的第一预设频率和第二预设频率，控制单元104可以控制第一预设频率与第二预设频率来控制加热时间与加热速度。当预设频率较快时，加热时间短，加热速度快，当预设频率较慢时，加热时间长，加热速度慢。

综上所述，本发明实施例提出的电池加热控制装置及其方法，通过利用电池内部的欧姆内阻和极化内阻产热，避免了加热膜、PTC加热器或者液流加热的方式，加热装置更加简单，适用性强；解决了因外部加热导致的电池受热不均和因外部加热过快导致局部过热的问题；减少了外部加热元器件及相关线束电缆的布置，简化了电池模组和电池包加热装置的固定、安装结构，增加了安全性，提高了能量密度；另外，产热单元在电池的极片与极片之间，热量在电池本体分布更加均匀；并且直接在电池内部加热，减少了热量传递损失，加热效率更高；高频率切换电路通断，极化内阻高，产热更快。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池加热控制装置，其特征在于，包括：

电池单元，包括电源、欧姆内阻和极化内阻，所述电源的正极连接所述欧姆内阻的一端，所述欧姆内阻的另一端形成第一端口；所述电源的负极连接所述极化内阻的一端，所述极化内阻的另一端形成第二端口；

加热控制电路，包括分压阻抗和第一开关单元；所述分压阻抗的一端与所述第一端口连接形成第三端口，所述分压阻抗的另一端与所述第一开关单元的一端连接，所述第一开关单元的另一端形成第四端口；其中，所述第三端口连接外部放电电路的正极，所述第四端口连接外部充电电路的正极，所述第二端口为所述外部放电电路以及所述外部充电电路的共用负极；

至少一个温度采集单元，用于采集所述电池单元的温度；

控制单元，所述控制单元分别与所述温度采集单元和所述第一开关单元连接，用于根据所述温度采集单元采集的温度值的大小，以及第一预设频率控制所述第一开关单元的导通与关断。

2.根据权利要求1所述的电池加热控制装置，其特征在于，所述电池单元包括：电池电容和极化电容，其中，所述极化内阻与所述极化电容并联连接形成第五端口和所述第二端口；所述第五端口连接所述电源的负极，所述电源的正极与所述电池电容的一端连接，所述电池电容的另一端与所述欧姆内阻的一端连接，所述欧姆内阻的另一端形成所述第一端口。

3.根据权利要求1所述的电池加热控制装置，其特征在于，所述加热控制电路，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述分压阻抗的另一端连接，所述第二开关单元的另一端与所述第二端口连接。

4.根据权利要求3所述的电池加热控制装置，其特征在于，

所述控制单元用于控制所述第一开关单元处于关断状态，所述控制单元与所述第二开关单元连接，用于根据所述温度采集单元采集的温度值的大小，以及第二预设频率控制所述第二开关单元的导通与关断。

5.根据权利要求3所述的电池加热控制装置，其特征在于，

所述控制单元用于控制所述第一开关单元和第二开关单元在第一状态与第二状态之间交替进行切换；其中，所述第一状态为所述第一开关单元导通，所述第二开关单元关断；所述第二状态为所述第一开关单元关断，所述第二开关单元导通。

6.根据权利要求4或5所述的电池加热控制装置，其特征在于，所述加热控制电路，还包括第三开关单元，所述第三开关单元连接在所述分压阻抗与所述第一开关单元之间，所述控制单元与所述第三开关单元连接；

所述控制单元用于控制所述第二开关单元和第三开关单元在第三状态与第四状态之间交替进行切换；其中，所述第三状态为所述第二开关单元导通，所述第三开关单元关断；所述第四状态为所述第二开关单元关断，所述第三开关单元导通。

7.一种电池加热控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的电池加热控制装置实现，包括以下步骤：

获取电池单元的至少一个温度；

根据所述电池单元的温度以及第一预设频率控制所述第一开关单元的导通与关断。

8.根据权利要求7所述的电池加热控制方法，其特征在于，所述加热控制电路，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述分压阻抗的另一端连接，所述第二开关单元的另一端与所述第二端口连接；

还包括以下步骤：

获取电池单元的至少一个温度；

控制所述第一开关单元处于关断状态，并根据所述电池单元的温度以及第二预设频率控制所述第二开关单元的导通与关断。

9.根据权利要求7所述的电池加热控制方法，其特征在于，所述加热控制电路，还包括第二开关单元，所述第二开关单元的一端与所述分压阻抗的另一端连接，所述第二开关单元的另一端与所述第二端口连接；

还包括以下步骤：

获取电池单元的至少一个温度；

根据所述电池单元的温度，控制所述第一开关单元和所述第二开关单元在第一状态与第二状态之间交替进行切换；其中，所述第一状态为所述第一开关单元导通，所述第二开关单元关断；所述第二状态为所述第一开关单元关断，所述第二开关单元导通。

10.根据权利要求8或9所述的电池加热控制方法，其特征在于，所述加热控制电路，还包括第三开关单元，所述第三开关单元连接在所述分压阻抗与所述第一开关单元之间，所述控制单元与所述第三开关单元连接；

还包括以下步骤：

控制所述第二开关单元和第三开关单元在第三状态与第四状态之间交替进行切换；其中，所述第三状态为所述第二开关单元导通，所述第三开关单元关断；所述第四状态为所述第二开关单元关断，所述第三开关单元导通。

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