CN115954579A - 一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置，方法包括相互脉冲加热和自放电脉冲两种加热形式，通过对电池的电压和温度监测，根据不同开路电压和温度情况选择不同的加热模式，以保证电池容量损失最小的基础上实现两个电池的温度均匀上升至不低于预设温度，降低成本，使设备易小型化。本发明尤其适合电池温度不均匀时的高效率安全快速启动，通过设置控制器和多个传感器，对电池电压和温度状况进行监测和控制，合理分配电池的加热模式和充放电进程，以使本发明加热策略能够更加稳定运行，提高可靠性，同时节约成本。

Description

一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置

技术领域

本发明属于电池领域，更具体地，涉及一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率和无记忆效应等优点。然而，在低温情况下锂电池的性能退化十分严重。在低温环境下，锂离子电池的容量和充放电性能将大幅降低，锂枝晶的形成更会造成电池的内部短路从而实现不可逆的损坏。锂离子电池不理想的低温性能会使其在中国北部地区，这些气温经常低于0℃区域的推广遭受困难。因此，如何在低温情况下快速、均匀、安全且无损伤地实现电池加热成为目前热管理研究的热点。目前锂离子电池低温预热主要有两种方式，一是外部加热，即使用外部热源，根据热传导和对流的原理为电池的预热提供能量。二是内部加热，即通过对电池充放电时内阻产生的热量实现电池的自加热。内部加热方法相对于外部加热方法，无需额外的热传导介质，加热效率较高并且加热效率较均匀，有更佳的加热性能。

中国专利文献CN109904540A公开一种用于磷酸铁锂动力电池的低温交变激励预热方法。包括温度传感器、控制器、双向DC/DC变换器和超级电容，在低温条件下，磷酸铁锂动力电池通过双向DC/DC变换器向超级电容放电，超级电容吸收电能后，反向通过双向DC/DC变换器给磷酸铁锂动力电池充电。然而，该方法提出的方法需要增加超级电容，并且需要计算电池预热的最佳充放电频率，增大了系统的复杂度以及能源消耗。

中国专利文献CN115064797A公开一种无需外部电源供电的电池低温启动方法与系统。包括充/放电电感以及一个电力转换装置，交替控制一个电池放电，并通过电力转换装置对另一个电池充电，实现两个电池之间的相互脉冲加热，使两个电池的温度上升至不低于预设温度。然而，该方法主要存在如下问题：1)当遇到两电池电量较高的情况时，充电过程会导致电池电压过高，影响电池寿命与安全性；2)当遇到两电池温度不均的情况时，会导致温度较高的电池仍继续预热升温，不仅会造成能源浪费，更有可能导致电池过热造成安全问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置，旨在解决现有电池低温加热技术加热效率较低、能源浪费且存在安全隐患的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法，该方法应用于两个电池；所述方法包括如下步骤：

确定两个电池的温度和开路电压；

当两个电池的温度均低于预设温度且开路电压未均高于预设电压值时，控制其中第一个电池对其放电电路和升压型电力转换装置放电，以向升压型电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对第二个电池进行充电；当两个电池中任意一个电池的电压超出对应的预设电压范围时，控制第二个电池经对其放电电路和升压型电力转换装置放电，以向升压型电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对第一个电池进行充电；当两个电池中任意一个电池的电压超出对应的预设电压范围时，重复上述过程以切换两个电池的充放电顺序，通过两个电池交互进行脉冲电流放电，实现两个电池之间的相互脉冲加热，直至其中一个电池的温度不低于预设温度或两个电池的开路电压均高于预设电压值；

当两个电池的温度均低于预设温度且开路电压均高于预设电压值时，控制两个电池分别以预设频率对对应的放电电路放电，以进行自放电加热，直至对应电池的温度不低于预设温度；

当一个电池的温度低于预设温度，另一个电池的温度不低于预设温度，控制低于预设温度的电池以预设频率对其放电电路放电，以进行自放电加热，直至其温度不低于预设温度。

可选地，所述升压型电力转换装置包括升压型DC/DC转换器。

可选地，当两个电池的型号不同时，两个电池的预设电压值不同，此时，当两个电池中有电池的温度低于预设温度时，低于预设温度的电池以预设频率对其放电电路放电，以进行自放电加热，直至其温度不低于预设温度。

第二方面，本发明提供了一种无需外部电源的电池低温预热装置，所述装置应用于两个电池，所述装置包括：第一充电电路、第二充电电路、第一放电电路、第二放电电路、第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀三掷开关、第四单刀三掷开关以及升压型电力转换装置；

所述第一个电池的正极分别连接第一充电电路的一端、第一放电电路的一端以及第一单刀三掷开关的第一不动端；

所述第一充电电路的另一端连接第三单刀三掷开关的第一不动端；

所述第一个电池的负极分别连接第一放电电路的另一端、第二单刀三掷开关的第一不动端以及第四单刀三掷开关的第一不动端；

所述第二个电池的正极分别连接第二充电电路的一端、第二放电电路的一端以及第一单刀三掷开关的第二不动端；

所述第二充电电路的另一端连接第三单刀三掷开关的第二不动端；

所述第二个电池的负极分别连接第二放电电路的另一端、第四单刀三掷开关的第二不动端以及第二单刀三掷开关的第二不动端；

所述升压型电力转换装置的输入侧分别连接第一单刀三掷开关的动端和第二单刀三掷开关的动端，输出侧分别连接第三单刀三掷开关的动端和第四单刀三掷开关的动端；

当第一个电池对第一放电电路和升压型电力转换装置放电，且升压型电力转换装置对第二个电池充电时，所述第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关的动端均连接第一不动端，第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第二不动端，所述第一放电电路开通，第二放电电路断开；

当第二个电池对第二放电电路和升压型电力转换装置放电，且升压型电力转换装置对第一个电池充电时，所述第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关的动端均连接第二不动端，第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第一不动端，所述第一放电电路断开，第二放电电路开通；

当第一个电池不对升压型电力转换装置放电时，或当第二个电池不对升压型电力转换装置放电时，所述第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关的动端均连接第三不动端。

可选地，当所述第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关的动端均连接第三不动端时，若所述第一放电电路或第二放电电路开通，则其按照预设频率开通，以实现对应电池按照预设频率自加热。

可选地，所述第一充电电路包括第一充电电感；

所述第二充电电路包括第二充电电感；

所述第一放电电路包括第一开关管和第一放电电感；

所述第二放电电路包括第二开关管和第二放电电感。

可选地，当两个电池的型号不同时，两个电池的预设电压值不同，此时，当两个电池中有电池的温度低于预设温度时，低于预设温度的电池以预设频率对其放电电路放电，以进行自放电加热，直至其温度不低于预设温度。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置，综合考虑电池不同电量、温度是否均匀等情况，提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略，策略包括相互脉冲加热和自放电脉冲两种加热形式，通过对电池的电压和温度监测，根据不同开路电压和温度情况选择不同的加热模式，以保证电池容量损失最小、效率最高的基础上实现两个电池的温度均匀上升至不低于预设温度，降低成本，使设备易小型化。

本发明提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法及装置，可以保证电池消耗自身能量最小的情况下，保证两电池预热到目标温度后就停止，现有策略的一个问题是，如果一个电池温度高一个电池温度低，就会导致两个电池同时加热，低的升高，高的更高不仅浪费能量而且会造成危险；现有测量的另一个问题是，如果两电池满电时如果采用老方案，会导致充电时电池电压过高，有可能会对电池造成损害；本发明方案能够让电池都刚好达到目标温度，有效利用能量且加热过程相对安全，实现低温均匀预热。本发明尤其适合电池温度不均匀时的高效率安全快速启动，本发明通过设置控制器和多个传感器，对电池电压和温度状况进行监测和控制，合理分配电池的加热模式和充放电进程，以使本发明加热策略能够更加稳定运行，提高可靠性，同时节约成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略流程图；

图2是本发明实施例提供的一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略示意图；

图3是本发明实施例提供的一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略工作流程示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为第一锂离子电池、2为第二锂离子电池、3为第一充电电感、4为第一MOSFET装置、5为DC/DC转换器、6为第二MOSFET装置、7为第二充电电感、8为第二放电电感、9为第一放电电感、10为第一单刀三掷开关、11为第三单刀三掷开关、12为第二单刀三掷开关、13为第四单刀三掷开关、14为第一温度传感器、15为第二温度传感器、16为第一电压监测装置、17为第二电压监测装置、18为控制器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

本发明提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略，策略包括相互脉冲加热和自放电脉冲两种加热形式，通过对电池的电压和温度监测，根据不同开路电压和温度情况选择不同的加热模式，以保证电池容量损失最小的基础上实现两个电池的温度均匀上升至不低于预设温度，降低成本，使设备易小型化。本发明尤其适合电池温度不均匀时的高效率安全快速启动，通过设置控制器和多个传感器，对电池电压和温度状况进行监测和控制，合理分配电池的加热模式和充放电进程，以使本发明加热策略能够更加稳定运行，提高可靠性，同时节约成本。

图1是本发明实施例提供的一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略流程图；如图1所示，包括如下步骤：

S1，确定两个电池的温度；

S2，判断两个电池的温度是否均低于设定温度，若是，执行S4，若否，执行S3；

S3，判断两电池是否有其中一个的温度低于最低限定温度，若是，执行S5，若否，停止预热操作；

S4，判断两电池的开路电压是否均超过某一设定值，若是，执行S5，若否，执行S7；

S5：开启自放电脉冲加热模式：仅控制低于最低预设温度的第一电池和(或)第二电池分别以一定频率经对应的放电电感脉冲放电，此时升压型电力转换装置不工作；

S6，判断两个电池的温度是否均低于设定温度，若是，执行S5，若否，执行S3；

S7，开启双向脉冲加热模式：主要分为S8-S13：

S8，控制第一电池经放电电感放电，且同时对升压型电力转换装置放电，以向电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对第二电池进行充电；

S9，判断两电池的温度是否均低于最低设定温度值，若是，执行S10，若否，执行S3；

S10，判断两电池的电压是否在最低设定电压与最高设定电压区间，若是，继续S8，若否，执行S11；

S11，控制第二电池经放电电感放电，且同时对升压型电力转换装置放电，以向电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对所述第一电池进行充电；

S12，判断两电池的温度是否均低于最低设定温度若是，执行S13，若否，执行S3；

S13，判断两电池的电压是否在最低设定电压与最高设定电压区间，若是，继续S11，若否，执行S8。

需要说明的是，本发明提供的电池低温加热方法适用于低温下电池充放电性能变差的电池，如锂离子电池等。本发明中部分地方仅以锂离子电池为例进行举例说明，本领域技术人员可以理解的是，本发明方法显然不受具体电池材料、类型等限定，本发明将不再对此做特别说明。

其中，当两电池的开路电压均不高于某一定值时并且温度均低于最低预设温度时，一个电池放电的目的是实现脉冲电流放电自加热，另一个电池充电的目的是通过施加反向电流的方法快速减弱电池的极化，且提升电池的电压，使其在正常工作电压范围内。当放电电池的电压减小到接近最小工作电压时，停止其放电。并控制充电后的电池来进行脉冲电流放电自加热，以此循环往复，实现两个电池的交替脉冲加热。当两电池在进行预热前的开路电压均高于某一定值时，此时电池在低温下极化较小，无需充电电流，只需静息(停止放电)数毫秒即可实现反极化，因此只需令两电池进行自放电脉冲即可，此时升压型电力转换装置不工作，减少了能量的损失；且当电池开路电压高于某一定值时，此时若再对电池进行充电，可能会将电池充爆，引起电池爆炸，存在安全隐患。当只有一个电池温度低于预设温度时，只需令其进行自放电脉冲即可，另一高于预设温度的电池无需执行任何操作，若还进行交互充放电，会导致预设温度下电池的能量不必要消耗，引起能量浪费，因此此时升压型电力转换装置不工作，减少了能量的损失。

具体地，设定预设电压范围，是为了电池能够正常工作，且不会过度使用电池。预设电压范围在电池的正常工作电压范围内，具体为：电池有最高截止电压和最低截止电压，预设电压范围的最小电压不小于最低截止电压，预设电压范围的最大电压不大于最高截止电压。电池在最低截止电压和最高截止电压之间，才会正常工作。

在一个可选的示例中，所述升压型电力转换装置的输入端接收一个电池的放电电压，输出端向另一个电池充电；

所述升压型电力转换装置的输出端输出一个预设固定电压；

所述预设固定电压根据电池的额定电压设定；

所述升压型电力转换装置的开启与关闭随加热策略决定。

在一个可选的示例中，所述升压型电力转换装置包括升压型DC/DC转换器。

在一个可选的示例中，所述第一电池为两个电池中开路电压相对较高的一个，如果两个电池的开路电压相等，则第一电池为两个电池中的任意一个。

本发明提供的一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略，包括锂离子电池模块，放电电流控制模块和充电电流控制模块。

锂离子电池模块包括锂离子电池本体，用于产生充电和放电电流以产生热量；锂离子电池模块与放电电流控制模块构成第一回路，使得所述锂离子电池本体能够实现大电流放电；锂离子电池模块与充电电流控制模块构成第二回路，使得所述锂离子电池本体能够产生充电电流。

在本发明中，提供一种无需外部电源的电池低温均匀预热策略，策略包括相互脉冲加热和自放电脉冲两种预热形式，通过对电池的电压和温度监测，根据不同开路电压和温度情况选择不同的加热模式，以保证电池容量损失最小的基础上实现两个电池的温度均匀上升至不低于预设温度，降低成本，使设备易小型化。本发明通过设置控制器和多个传感器，对电池电压和温度状况进行监测和控制，合理分配电池的加热模式和充放电进程，以使本发明加热策略能够更加稳定运行，提高可靠性，同时节约成本。

锂离子电池模块包括第一锂离子电池和第二锂离子电池，两锂离子电池根据不同开路电压和温度情况选择不同的预热模式，进行放电或充电操作。

一些实施例中，锂离子电池模块还包括单刀三掷开关。第一单刀三掷开关的动端分别为第一锂离子电池的正极、第二锂离子电池的正极和置空。第三单刀三掷开关的动端分别为第一锂离子电池的负极、第二锂离子电池的负极和置空。第二单刀三掷开关的动端分别为第一充电电感、第二充电电感和置空。第四单刀三掷开关的动端分别为第一锂离子电池的负极、第二锂离子电池的负极和置空。

一些实施例中，放电电流控制模块包括MOSFET装置和放电电感装置。其中，第一MOSFET装置经过第一放电电感装置与所述第一锂离子电池连接；第二MOSFET装置经过第二放电电感装置与所述第二锂离子电池连接。

一些实施例中，充电电流控制模块包括电力转换装置。所述电力转换装置入口分别与第一单刀三掷开关与第三单刀三掷开关的不动端相连，所述电力转换装置出口分别与第二单刀三掷开关与第四单刀三掷开关的不动端相连。所述电力转换装置包括DC/DC(直流转直流)转换器。

一些实施例中，充电电流控制模块还包括充电电感装置。第一充电电感设置于第一锂离子电池的正极与第二单刀三掷开关的第一动点之间，第二充电电感设置于第二锂离子电池的正极与第二单刀三掷开关的第二动点之间。

在本发明中，该锂离子电池低温快速启动系统还可以包括控制模块，控制模块包括控制器，控制器的控制端与所述电压传感装置、温度传感装置、MOSFET装置和单刀三掷开关电性连接，以控制开关的闭合状态，进而对所述两电池的放电和充电状态进行控制。

一些实施例中，控制模块还可以包括第一电压监测装置和第二电压监测装置，所述第一电压监测装置设置于所述第一锂离子电池上并与所述控制器的输入端电性连接，所述第二电压监测装置设置于所述第二锂离子电池上并与所述控制器的输入端电性连接。第一电压监测装置监测锂离子电池1的电压情况，第二电压监测装置监测锂离子电池2的电压情况，并均反馈至控制器，控制器根据电压情况执行不同的预热方式，控制所述开关和MOSFET装置的开合，以控制所述两电池的充电/放电状态。

一些实施例中，控制模块还可以包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于所述第一锂离子电池上并与所述控制器的输入端电性连接，所述第二温度传感器设置于所述第二锂离子电池上并与所述控制器的输入端电性连接。第一温度传感器监测所述锂离子电池1表面的温度情况，第二温度传感器监测所述锂离子电池2表面的温度情况，并均反馈至控制器，控制器根据电池温度情况控制执行不同的预热方式，控制所述开关和MOSFET装置的开合，以控制所述低温快速启动系统的开启与关闭以及两电池的充电/放电状态。

以下结合具体实施例，对上述技术方案进行详细说明。

在本实施例中，锂离子电池低温快速启动系统参见图2。该系统包括第一锂离子电池1、第二锂离子电池2、第一充电电感3、第一MOSFET装置4、DC/DC转换器5、第二MOSFET装置6、第二充电电感7、第二放电电感8、第一放电电感9、第一单刀三掷开关10、第三单刀三掷开关11、第二单刀三掷开关12、第四单刀三掷开关13、第一温度传感器14、第二温度传感器15、第一电压监测装置16、第二电压监测装置17、控制器18。

所述第一温度传感器用于获取第一锂离子电池的温度；

所述第二温度传感器用于获取第二锂离子电池的温度；

所述第一电压监测装置用于获取第一锂离子电池的电压；

所述第二电压监测装置用于获取第二锂离子电池的电压；

所述升压型电力转换装置连接第一锂离子电池和第二锂离子电池；

所述控制器连接第一温度传感器、第二温度传感器、第一电压监测装置以及第二电压监测装置；

当两个电池的温度均低于预设温度且开路电压未均高于某一定值时，所述控制器执行双向脉冲加热模式，即控制第一锂离子电池经放电电感放电，且同时对升压型电力转换装置放电，以向电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对第二锂离子电池进行充电；当任意一个电池的电压超出对应的预设电压范围时，所述控制器控制第二锂离子电池经放电电感放电，且同时对升压型电力转换装置放电，以向电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压第一锂离子电池进行充电；当任意一个电池的电压超出对应的预设电压范围时，控制器重复上述过程以切换两个电池的充放电顺序，直至其中一个电池的温度不低于预设温度或两个电池的开路电压均高于某一定值；

当两个电池的温度均低于预设温度且开路电压均高于某一定值时，所述控制器执行自放电加热模式，即仅控制第一锂离子电池和第二锂离子电池分别以一定频率经对应的放电电感脉冲放电，此时升压型电力转换装置不工作；

当在低温预热过程中出现仅有一个电池低于预设温度的情况时，仅控制低于最低预设温度的第一锂离子电池或第二锂离子电池分别以一定频率经对应的放电电感脉冲放电，此时升压型电力转换装置不工作。

在一个可选的示例中，该系统还包括：第一充电电路、第二充电电路、第一放电电路、第二放电电路、第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀三掷开关、第四单刀三掷开关；

所述第一锂离子电池的正极分别连接第一充电电路的一端和第一放电电路的一端以及第一单刀三掷开关的第一不动端；

所述第一充电电路的另一端连接第三单刀三掷开关的第一不动端；

所述第一锂离子电池的负极分别连接第一放电电路的另一端、第二单刀三掷开关的第一不动端以及第四单刀三掷开关的第一不动端；

所述第二锂离子电池的正极分别连接第二充电电路的一端和第二放电电路的一端以及第一单刀三掷开关的第二不动端；

所述第二充电电路的另一端连接第三单刀三掷开关的第二不动端；

所述第二锂离子电池的负极分别连接第二放电电路的另一端、第四单刀三掷开关的第二不动端以及第二单刀三掷开关的第二不动端；

所述第一放电电路包括第一放电电感；第二放电电路包括第二放电电感；

所述升压型电力转换装置的输入侧分别连接第一单刀三掷开关的动端和第二单刀三掷开关的动端，输出侧分别连接第三单刀三掷开关的动端和第四单刀三掷开关的动端；

当第一锂离子电池放电，第二锂离子电池充电时，所述第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关的动端均连接第一不动端，第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第二不动端，所述第一放电电路开通，第二放电电路断开；

当第二锂离子电池放电，第一锂离子电池充电时，所述第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关的动端均连接第二不动端，第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第一不动端，所述第一放电电路断开，第二放电电路开通。

当第一锂离子电池放电，第二锂离子电池放电时，所述第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第三不动端，所述第一放电电路和第二放电电路均开通；

在一个可选的示例中，所述第一充电电路包括第一充电电感；

所述第二充电电路包括第二充电电感；

所述第一放电电路还包括第一开关管；

所述第二放电电路还包括第二开关管。

在一个可选的示例中，所述第一开关管和第二开关管为MOSFET。

在一个可选的示例中，所述升压型电力转换装置的输入端接收一个电池的放电电压，输出端向另一个电池充电；

所述升压型电力转换装置的输出端输出一个预设固定电压；

所述预设固定电压根据电池的额定电压设定；

所述升压型电力转换装置的开启与关闭随加热策略决定。

在一个可选的示例中，所述第一锂离子电池为两个电池中开路电压相对较高的一个，如果两个电池的开路电压相等，则第一锂离子电池为两个电池中的任意一个。

如图3，所述的电路的加热策略为：

步骤一：采用所述第一温度传感器14与所述第二温度传感器15分别采集所述第一锂离子电池1和第二锂离子电池2的表面温度，判断两锂离子电池的表面温度是否均低于设定温度值T_min；若是，执行步骤三，若否，执行步骤二；

步骤二：判断两锂离子电池是否有其中一个的表面温度低于T_min，若是，执行步骤四，若否，停止预热操作；

步骤三：采用所述第一电压监测装置16和第二电压监测装置17分别监测第一锂离子电池1和第二锂离子电池2的开路电压，判断两电池的开路电压是否均超过设定值U1，若是，执行步骤四，若否，执行步骤六；

步骤四：开启自放电脉冲加热模式：单刀三掷开关10、11、12、13动端调至c处，温度低于设定温度T_min的电池对应的MOSFET(电池1对应MOSFET4，电池2对应MOSFET6)每隔△t时间闭合一次，其余MOSFET断开，进行自放电脉冲加热操作；

步骤五：采用所述第一温度传感器14与所述第二温度传感器15分别采集所述第一锂离子电池1和第二锂离子电池2的表面温度，判断两锂离子电池的表面温度是否均低于设定温度值T_min；若是，执行步骤四，若否，执行步骤二；

步骤六：开启双向脉冲加热模式：主要分为S1-S6：

S1，所述第一单刀三掷开关10和所述第二单刀三掷开关12动端调至a处，所述第三单刀三掷开关11和第四单刀三掷开关13动端调至b处，第一MOSFET装置4闭合，第二MOSFET装置6断开；

S2，采用所述第一温度传感器14与所述第二温度传感器15分别采集所述第一锂离子电池1和第二锂离子电池2的表面温度，判断两锂离子电池的表面温度是否均低于设定温度值T_min；若是，执行S3，若否，执行步骤二；

S3，采用所述第一电压监测装置16和第二电压监测装置17分别采集所述第一锂离子电池1和第二锂离子电池2两端的电压，判断所述两锂离子电池的电压是否在最低设定电压与最高设定电压区间，若是，继续S1，若否，执行S4；

S4，所述第一单刀三掷开关10和所述第二单刀三掷开关12动端调至b处，所述第三单刀三掷开关11和第四单刀三掷开关13动端调至a处，第一MOSFET装置4断开，第二MOSFET装置6闭合；

S5，采用所述第一温度传感器14与所述第二温度传感器15分别采集所述第一锂离子电池1和第二锂离子电池2的表面温度，判断两锂离子电池的表面温度是否均低于设定温度值T_min；若是，执行S6，若否，执行步骤二；

S6，采用所述第一电压监测装置16和第二电压监测装置17分别采集所述第一锂离子电池1和第二锂离子电池2两端的电压，判断所述两锂离子电池的电压是否在最低设定电压与最高设定电压区间，若是，继续S4，若否，执行S1。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无需外部电源的电池低温均匀预热方法，所述方法应用于两个电池；其特征在于，所述方法包括如下步骤：

确定两个电池的温度和开路电压；

当两个电池的温度均低于预设温度且开路电压未均高于预设电压值时，控制其中第一个电池对其放电电路和升压型电力转换装置放电，以向升压型电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对第二个电池进行充电；当两个电池中任意一个电池的电压超出对应的预设电压范围时，控制第二个电池经对其放电电路和升压型电力转换装置放电，以向升压型电力转换装置提供输入电压，所述升压型电力转换装置将输入电压升压后输出对应的电压对第一个电池进行充电；当两个电池中任意一个电池的电压超出对应的预设电压范围时，重复上述过程以切换两个电池的充放电顺序，通过两个电池交互进行脉冲电流放电，实现两个电池之间的相互脉冲加热，直至其中一个电池的温度不低于预设温度或两个电池的开路电压均高于预设电压值；

当两个电池的温度均低于预设温度且开路电压均高于预设电压值时，控制两个电池分别以预设频率对对应的放电电路放电，以进行自放电加热，直至对应电池的温度不低于预设温度；

当一个电池的温度低于预设温度，另一个电池的温度不低于预设温度，控制低于预设温度的电池以预设频率对其放电电路放电，以进行自放电加热，直至其温度不低于预设温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述升压型电力转换装置包括升压型DC/DC转换器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当两个电池的型号不同时，两个电池的预设电压值不同，此时，当两个电池中有电池的温度低于预设温度时，低于预设温度的电池以预设频率对其放电电路放电，以进行自放电加热，直至其温度不低于预设温度。

4.一种无需外部电源的电池低温预热装置，其特征在于，所述装置应用于两个电池，所述装置包括：第一充电电路、第二充电电路、第一放电电路、第二放电电路、第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀三掷开关、第四单刀三掷开关以及升压型电力转换装置；

所述第一个电池的正极分别连接第一充电电路的一端、第一放电电路的一端以及第一单刀三掷开关的第一不动端；

所述第一充电电路的另一端连接第三单刀三掷开关的第一不动端；

所述第一个电池的负极分别连接第一放电电路的另一端、第二单刀三掷开关的第一不动端以及第四单刀三掷开关的第一不动端；

所述第二个电池的正极分别连接第二充电电路的一端、第二放电电路的一端以及第一单刀三掷开关的第二不动端；

所述第二充电电路的另一端连接第三单刀三掷开关的第二不动端；

所述第二个电池的负极分别连接第二放电电路的另一端、第四单刀三掷开关的第二不动端以及第二单刀三掷开关的第二不动端；

所述升压型电力转换装置的输入侧分别连接第一单刀三掷开关的动端和第二单刀三掷开关的动端，输出侧分别连接第三单刀三掷开关的动端和第四单刀三掷开关的动端；

当第一个电池对第一放电电路和升压型电力转换装置放电，且升压型电力转换装置对第二个电池充电时，所述第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关的动端均连接第一不动端，第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第二不动端，所述第一放电电路开通，第二放电电路断开；

当第二个电池对第二放电电路和升压型电力转换装置放电，且升压型电力转换装置对第一个电池充电时，所述第一单刀三掷开关和第二单刀三掷开关的动端均连接第二不动端，第三单刀三掷开关和第四单刀三掷开关的动端均连接第一不动端，所述第一放电电路断开，第二放电电路开通；

当第一个电池不对升压型电力转换装置放电时，或当第二个电池不对升压型电力转换装置放电时，所述第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关的动端均连接第三不动端。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，当所述第一单刀三掷开关、第二单刀三掷开关、第三单刀双掷开关和第四单刀双掷开关的动端均连接第三不动端时，若所述第一放电电路或第二放电电路开通，则其按照预设频率开通，以实现对应电池按照预设频率自加热。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第一充电电路包括第一充电电感；

所述第二充电电路包括第二充电电感；

所述第一放电电路包括第一开关管和第一放电电感；

所述第二放电电路包括第二开关管和第二放电电感。

7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，当两个电池的型号不同时，两个电池的预设电压值不同，此时，当两个电池中有电池的温度低于预设温度时，低于预设温度的电池以预设频率对其放电电路放电，以进行自放电加热，直至其温度不低于预设温度。

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