CN202423513U - 电池加热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种电池加热装置，包括：电池管理器，所述电池管理器采集电池包的电流、电压及温度；以及双向整流器，与所述电池管理器相连，所述双向整流器根据所述电池包的电流和电压判断所述电池包的当前状态，并在充电时所述双向整流器将电网的电压进行AC/DC转换后对所述电池包进行充电，且在放电时将所述电池包电压进行DC/AC转换后反馈至所述电网，以及所述双向整流器在所述电池包温度低于第一温度阈值之后，对所述电池包进行脉冲充电和/或脉冲放电。根据本实用新型的电池加热装置，通过双向整流器给电池包脉冲充/放电的方法对电池进行加热，对电池寿命的影响较小，而且使得能量在电池包和电网之间流动，提高了能量利用率，降低了能源损耗。

Description

电池加热装置
技术领域
本实用新型涉及电池加热技术领域，特别涉及一种电池加热装置。
背景技术
目前，由于资源短缺，电池作为新能源载体已经成为一种趋势，更多地用于电动汽车等。
使用电池作为能源载体的问题是，电池在零下40℃至零下30℃时，由于电池内化学物质(电解液)的活性降低，电池不能释放出足够的电流，从而导致电动汽车无法正常行驶。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本实用新型提出一种电池加热装置，包括：电池管理器，所述电池管理器采集电池包的电流、电压及温度；以及双向整流器，所述双向整流器与所述电池管理器相连，所述双向整流器根据所述电池包的电流和电压判断所述电池包的当前状态，并在充电时所述双向整流器将电网的电压进行AC/DC转换后对所述电池包进行充电，且在放电时将所述电池包电压进行DC/AC转换后反馈至所述电网，以及所述双向整流器在所述电池包温度低于第一温度阈值之后，对所述电池包进行脉冲充电和/或脉冲放电。
根据本实用新型实施例的电池加热装置，通过采用双向整流器对电池包进行脉冲充/放电的方法对电池包进行加热，对电池包寿命的影响较小，而且使得能量在电池包和电网之间流动，提高了能量利用率，降低了能源损耗。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型一个实施例的电池加热装置的示意图；
图2是本实用新型一个实施例的电池加热装置的双向整流器的示意图；以及
图3是本实用新型另一个实施例的电池加热装置的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1为本实用新型一个实施例的电池加热装置的示意图。如图1所示，该电池加热装置1包括：电池管理器11和双向整流器12。
电池管理器11采集电池包2的电流、电压及温度。例如，对于混合动力车和电动汽车来说，可以采用车载BMS(Battery Management System，电池管理系统)作为电池管理器11。双向整流器12与电池管理器11相连，根据电池包2的电流和电压判断电池包2的当前状态，并在充电时将电网3的电压进行AC/DC转换后对电池包2进行充电，且在放电时将电池包2的电压进行DC/AC转换后反馈至电网3，双向整流器12在电池包2的温度低于第一温度阈值之后，对电池包2进行脉冲充电和/或脉冲放电。
由此，通过双向整流器12，利用一定脉宽的大电流给电池包2进行脉冲充/放电，会瞬间升高电池包2的温度，提高电池包2内部的电解液的活性，达到利用电池自身的能量提高电池的温度，增大放电电流的目的。采用本实用新型的电池加热装置，电池包2即使在零下40℃的温度环境里也可以正常工作，克服了低温环境下电池包不能正常工作的问题，而且对电池包容量的损耗较小，对电池寿命的影响较小。此外，通过双向整流器12将电池包2和电网3合二为一，实现自动化控制和能量循环利用，降低了能源损耗。
在本实用新型的一个实施例中，双向整流器12在电池包2的温度高于第二温度阈值之后，停止对电池包进行脉冲充电和/或脉冲放电。其中，第二温度阈值可为0℃～30℃。由此，可以提高加热过程的安全性。
应理解，该电池加热装置1可以为充电柜，充电柜具有脉冲电流大的特点，因此便于在电池包充电前快速给电池包预热，进而大电流充电。该电池加热装置1也可以为充电桩，充电桩具有脉冲电流小、分布广泛等特点，便于用户在低温环境里电池包保温，方便出行。
下面结合图2详细描述本实用新型实施例的双向整流器12及其工作过程。
图2为本实用新型一个实施例的双向整流器12的示意图。如图2所示，该双向整流器12包括：三相隔离变压器121、三相接触器122、三相PWM可控整流器123以及控制器124。
三相隔离变压器121与电网3相连。三相接触器122与三相隔离变压器121相连。三相PWM可控整流器123与三相接触器122相连，对电网3的电压进行AC/DC转换，或对电池包2的电压进行DC/AC转换。控制器124与三相接触器122和三相PWM可控整流器123相连，控制器124对电网3的输入电压和三相PWM可控整流器123的输出电压进行采样，并根据输入电压和输出电压对三相接触器122进行控制，及对三相PWM可控整流器123输入信号之间的相位差进行调整。在本实用新型的一个示例中，控制器124可采用单片机实现。
首先，三相接触器122断开，控制器124通过直流母线电压监测获得电池包2的实际电压，根据其内部单片机所设置的电池包充放电电压和温度保护阈值来进行脉冲充放电，同时获得电网3的输入电压采样和三相PWM可控整流器123的输出电压采样，从而控制器124便可通过控制占空比(PWM)来调节三相PWM可控整流器123的输出电压值以实现充放电的功能。其中，控制器124可控制三相PWM可控整流器123通过移相技术，让两桥臂的开关管S1、S4和S2、S5和S3、S6的驱动脉冲之间保持一定的相位差，改变相位差，就可以改变占空比。具体地，充电时，控制器124通过控制占空比使得三相PWM可控整流器123的输出电压＜电网3的输入电压，从而使得电流从右至左流动，达到充电目的；放电时，控制器124通过控制占空比使得三相PWM可控整流器123的输出电压＞电网3的输入电压，从而使得电流从左至右流动，达到放电目的。
在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，该双向整流器12还可以包括连接在三相接触器122和三相PWM可控整流器123之间的三个滤波器125和与三相PWM可控整流器123并联的直流吸收电容126。在本实用新型的一个示例中，三个滤波器125均为LC正弦波滤波器。
通过三个滤波器125可对电网3的输入电压进行滤波，提高电网3的输入电压的精度，从而提高控制器124的控制精度。类似地，通过直流吸收电容126可对三相PWM可控整流器123的输出电压进行滤波，提高输出电压的精度，从而提高控制器124的控制精度。
图3为本实用新型另一个实施例的电池加热装置的示意图。如图3所示，在图1所示的实施例的基础上，该电池加热装置1还包括监控器13。监控器13与电池管理器11相连，显示电池包2的电流、电压及温度。由此，用户可以直接监视电池包的温度等，以在自动控制失效时，可以人为地进行控制，进一步提高加热的安全性。
根据本实用新型实施例的电池加热装置，至少具有以下的有益效果：
1、采用脉冲充/放电的方式给电池加热，与现有的电池加热方法(如短路等)相比，对电池寿命的影响较小。
2、可以在现有的充电柜、充电桩等充电技术的基础上实现脉冲充/放电，实现较为容易，成本低。而且，充电柜具有大电流脉冲充/放电的功能，充电桩分布广泛，两者相辅相成，便于在不同场合给电池包加热，方便用户使用。
3、通过双向整流器给电池包进行脉冲充/放电的方法，使得能量在电池包和电网之间流动，提高了能量利用率，降低了能源损耗。
4、以电池包的温度、电压作为加热截止判断条件，提高了加热过程的安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池加热装置，其特征在于，包括：
电池管理器，所述电池管理器采集电池包的电流、电压及温度；以及
双向整流器，所述双向整流器与所述电池管理器相连，所述双向整流器根据所述电池包的电流和电压判断所述电池包的当前状态，并在充电时所述双向整流器将电网的电压进行AC/DC转换后对所述电池包进行充电，且在放电时将所述电池包电压进行DC/AC转换后反馈至所述电网，以及所述双向整流器在所述电池包温度低于第一温度阈值之后，对所述电池包进行脉冲充电和/或脉冲放电。
2.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于，所述双向整流器在所述电池包温度高于第二温度阈值之后，停止对所述电池包进行脉冲充电和/或脉冲放电。
3.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于，所述电池加热装置还包括：
监控器，所述监控器与所述电池管理器相连，所述监控器显示所述电池包的电流、电压及温度。
4.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于，所述双向整流器包括：
三相隔离变压器，所述三相隔离变压器与所述电网相连；
三相接触器，所述三相接触器与所述三相隔离变压器相连；
三相PWM可控整流器，所述三相PWM可控整流器与所述三相接触器相连，所述三相PWM可控整流器对电网的电压进行AC/DC转换，或对电池包电压进行DC/AC转换；以及
控制器，所述控制器与所述三相接触器和所述三相PWM可控整流器相连，所述控制器对所述电网的输入电压和所述三相PWM可控整流器的输出电压进行采样，并根据所述输入电压和所述输出电压对所述三相接触器进行控制，及对所述三相PWM可控整流器输入信号之间的相位差进行调整。
5.如权利要求4所述的电池加热装置，其特征在于，所述电池加热装置还包括：
连接在所述三相接触器和所述三相PWM可控整流器之间的三个滤波器。
6.如权利要求5所述的电池加热装置，其特征在于，所述滤波器为LC正弦滤波器。
7.如权利要求4所述的电池加热装置，其特征在于，所述电池加热装置还包括：
与所述三相PWM可控整流器并联的直流吸收电容。
8.如权利要求4所述的电池加热装置，其特征在于，当进行脉冲充电时，所述控制器控制所述三相PWM可控整流器输入信号之间的相位差以使所述三相PWM可控整流器的输出电压小于所述电网的输入电压。
9.如权利要求4所述的电池加热装置，其特征在于，当进行脉冲放电时，所述控制器控制所述三相PWM可控整流器输入信号之间的相位差以使所述三相PWM可控整流器的输出电压大于所述电网的输入电压。
10.如权利要求1所述的电池加热装置，其特征在于，所述电池加热装置为充电柜或充电桩。
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