CN218241996U - 电池自加热装置和具有其的车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电池自加热装置和具有其的车辆，包括：蓄电装置，蓄电装置包括串联设置的第一蓄电装置和第二蓄电装置；电感，电感的一端连接至串联设置的第一蓄电装置和第二蓄电装置之间；控制单元，控制单元包括至少一相桥臂，电感的另一端连接至少一相桥臂的中点，至少一相桥臂的两端分别连接于蓄电装置的正极和负极；以及电容，电容的两端分别连接蓄电装置的正极和负极，电容包括串联的第一X电容和第二X电容，电感的一端连接至第一X电容和第二X电容之间。根据本实用新型实施例的电池自加热装置能够实现无论是行车过程中，还是停车状态时，蓄电装置均能够实现自加热，以保证车辆的续航里程，以及延长蓄电装置的使用寿命。

Description

电池自加热装置和具有其的车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种电池自加热装置和具有其的车辆。
背景技术
相关技术中的电动车辆，在低温环境下行车时，蓄电装置的充放电性能会大幅降低，充放电效率慢，车辆的续航里程大幅降低，蓄电装置的使用寿命受到影响，用户体验较差，目前的电池加热装置一般是车辆停止时才能够对电池进行加热，例如通过PTC(Positive Temperature Coefficient，热敏电阻)为电池加热，难以解决在行车过程中对电池进行加热的问题。
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，本实用新型的一个目的在于提出一种电池自加热装置，该电池自加热装置能够实现无论是行车过程中，还是停车状态时，蓄电装置均能够实现自加热，以保证车辆的续航里程，以及延长蓄电装置的使用寿命。
根据本实用新型还提出了一种具有上述电池自加热装置的车辆。
为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面实施例提出了一种电池自加热装置，包括：蓄电装置，所述蓄电装置包括串联设置的第一蓄电装置和第二蓄电装置；电感，所述电感的一端连接至串联设置的所述第一蓄电装置和第二蓄电装置之间；控制单元，所述控制单元包括至少一相桥臂，所述电感的另一端连接所述至少一相桥臂的中点，所述至少一相桥臂的两端分别连接于所述蓄电装置的正极和负极；以及电容，所述电容的两端分别连接所述蓄电装置的正极和负极，所述电容包括串联的第一X电容和第二X电容，所述电感的所述一端连接至所述第一X电容和第二X电容之间。
根据本实用新型实施例的电池自加热装置能够实现无论是行车过程中，还是停车状态时，蓄电装置均能够实现自加热，以保证车辆的续航里程，以及延长蓄电装置的使用寿命。
根据本实用新型的一些实施例，所述第一X电容为X1电容，所述第二X电容为X2电容。
根据本实用新型的一些实施例，所述第一X电容通过第一接触器连接于所述电感的所述一端。
根据本实用新型的一些实施例，所述电感为电机的至少一相绕组。
根据本实用新型的一些实施例，所述电感为电机的三相绕组，所述控制单元为电机控制器，所述电机控制器包括三相桥臂，所述三相绕组的一端汇接后通过N线连接至串联的所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置之间，所述三相绕组的另一端分别与所述三相桥臂的中点连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述三相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，三个所述上桥臂汇接后通过自加热保险与所述蓄电装置的正极连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述电池自加热装置还包括：霍尔，所述三相桥臂和所述三相绕组通过导电结构连接，所述霍尔套设于所述导电结构且于所述控制单元连接。
根据本实用新型的一些实施例，所述第一蓄电装置包括串联的第一电池和第一电阻，所述第二蓄电装置包括串联的第二电池和第二电阻。
根据本实用新型的一些实施例，所述电机控制器还包括：控制面板，所述控制面板与所述三相桥臂连接，用于控制三个所述上桥臂同时关断、三个所述下桥臂同时关断，且三个所述下桥臂的状态与三个所述上桥臂的状态相反。
根据本实用新型的一些实施例，所述电池自加热装置还包括：第二接触器，所述第二接触器分别与所述电感的所述一端和所述蓄电装置连接，用于控制所述电感的所述一端和所述蓄电装置之间的通断。
根据本实用新型的第二方面实施例提出了一种车辆，包括根据本实用新型的第一方面实施例所述的电池自加热装置。
根据本实用新型的第二方面实施例的车辆，通过利用根据本实用新型的第一方面实施例的电池自加热装置，能够实现无论是行车过程中，还是停车状态时，蓄电装置均能够实现自加热，以保证车辆的续航里程，以及延长蓄电装置的使用寿命。
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是根据本实用新型实施例的电池自加热装置的原理图。
图2是根据本实用新型实施例的电池自加热装置的基波周期的曲线图。
附图标记：
1、电池自加热装置；
100、蓄电装置；110、第一蓄电装置；111、第一电池；112、第一电阻；120、第二蓄电装置；121、第二电池；122、第二电阻；
200、电机；210、电感；
300、控制单元；310、桥臂；320、三相桥臂；321、上桥臂；322、下桥臂；
400、电容；410、第一X电容；420、第二X电容；430、第一接触器；
500、自加热保险；600、霍尔；700、第二接触器。
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“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或多个。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电池自加热装置1。
如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的电池自加热装置1包括蓄电装置100、电感210、控制单元300和电容400。
蓄电装置100包括串联设置的第一蓄电装置110和第二蓄电装置120，电感210的一端连接至串联设置的第一蓄电装置110和第二蓄电装置120之间，控制单元300包括至少一相桥臂310，电感210的另一端连接至少一相桥臂310的中点，至少一相桥臂310的两端分别连接于蓄电装置100的正极和负极，电容400的两端分别连接蓄电装置100的正极和负极，电容400包括串联的第一X电容410和第二X电容420，电感210的一端连接至第一X电容410和第二X电容420之间。
其中，蓄电装置100可以为电池包，也即动力电池。
需要说明的是，每相桥臂310包括串联的两个功率开关，电感210的另一端连接至少一相桥臂310的中点，是指，电感210的另一端连接至串联的两个功率开关之间，而并非是指电感210的另一端连接至至少一相桥臂310的中间位置。
需要说明的是，本申请中的所述功率开关可以是IGBT(绝缘栅极晶体管)、MOS管(金属氧化物半导体)或者双极结型晶体管,也可以是碳化硅制备的开关等。
根据本实用新型实施例的电池自加热装置1，通过将蓄电装置100包括串联设置的第一蓄电装置110和第二蓄电装置120，电感210的一端连接至串联设置的第一蓄电装置110和第二蓄电装置120之间，控制单元300包括至少一相桥臂310，电感210的另一端连接至少一相桥臂310的中点，至少一相桥臂310的两端分别连接于蓄电装置100的正极和负极。
举例而言，如图2所示，在基波周期的正半周期，当桥臂310的上侧功率开关导通，且下侧功率开关断开时，第一蓄电装置110放电，电流通过桥臂310的上侧功率开关的IGBT形成回路，第一蓄电装置110的电流经桥臂310的上侧功率开关向电感210充电；当桥臂310的上侧功率开关关闭，且下侧功率开关导通时，电感210续流为第二蓄电装置120充电，再经桥臂310的下侧功率开关的二极管形成回路；
在基波周期的负半周期，当桥臂310的上侧功率开关关闭且下侧功率开关导通时，第二蓄电装置120放电，电流通过桥臂310的下侧功率开关的IGBT形成回路，第二蓄电装置120的电流经桥臂310的下侧功率开关向电感210充电；当桥臂310的上侧功率开关导通且下侧功率开关断开时，电感210续流为第一蓄电装置110充电，再经桥臂310的下侧功率开关的二极管形成回路。
由此，通过桥臂310的两个功率开关以高频开断频率运行，第一蓄电装置110和第二蓄电装置120通过电流振荡互相充放电，使第一蓄电装置110的内阻以及第二蓄电装置120的内阻发热而实现蓄电装置100的自加热。
这样，在低温环境中，蓄电装置100可以进行自加热，不仅能够提高蓄电装置100的供电效率，例如车辆在行驶过程中，蓄电装置100可以进行自加热，以使蓄电装置100保持在高效率供电的工作状态，而且在蓄电装置100充电时，蓄电装置100可以先进行自加热，从而提升充电效率。
而且，蓄电装置100的电流流经桥臂310和电感210后又流回蓄电装置100，相比于相关技术中的利用PTC(Positive Temperature Coefficient热敏电阻)给蓄电装置进行加热，本实用新型中的蓄电装置100的电能损耗更低，在有效地提高蓄电装置100的温度的同时，也不会大幅损耗蓄电装置100自身的电能，减少加热损耗，提高续航能力，而且无需额外设置PTC加热件，降低了成本，减小了体积，减少了零件数量。
另外，电容400的两端分别连接蓄电装置100的正极和负极，电容400包括串联的第一X电容410和第二X电容420，电感210的一端连接至第一X电容410和第二X电容420之间。
由此，当蓄电装置100给桥臂310供电用于车辆驱动时，蓄电装置100的电流会先经过第一X电容410和第二X电容420，以吸收蓄电装置100的输出电流中的纹波电流，使蓄电装置100对桥臂310供电时的电压稳定，并且在对蓄电装置100充电时，进入蓄电装置100的电流也会先经过电容400，电容400能够吸收输入到蓄电装置100的充电电流中的纹波电流，从而保持蓄电装置100两端的充电电压的稳定性。
而且，第一X电容410和第二X电容420的设置，能够为电池自加热装置1上电感210的上述一端和蓄电装置100之间的高频电流提供一个回路，尽可能降低磁环在某个频点的高频电流饱和风险，第一X电容410和第二X电容420能够吸收电感210的上述一端和蓄电装置100之间的差模电流，从而降低蓄电装置100的正极和负极的高频差模电流分量。
如此，根据本实用新型实施例的电池自加热装置1能够实现无论是行车过程中，还是停车状态时，蓄电装置100均能够实现自加热，以保证车辆的续航里程，以及延长蓄电装置100的使用寿命。
在本实用新型的一些具体实施例中，第一X电容410为X1电容，第二X电容420为X2电容。其中，第一X电容410耐高压2.5KV～4KV，第二X电容420耐高压不大于2.5KV。
第一X电容410是蓄电装置100给控制单元300的桥臂310的IGBT供电时的具有稳压滤波功能的电容，而IGBT给车辆行驶转换电流时功率比较大，因此第一X电容410的耐高压范围需要较高。
第二X电容420用于蓄电装置100自加热时吸收电感210和蓄电装置100之间的N线上的差模电流。从图1可知，第二X电容420通过第一接触器430与电感210连接，在蓄电装置100自加热时第二X电容420才和电感210的与蓄电装置100的一端导通，蓄电装置100自加热的功率没有IGBT给车辆行驶转换电流时功率大，因此第二X电容420的耐高压范围可以小于第一X电容410的耐高压范围。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，第一X电容410通过第一接触器430连接于电感210的一端。
也就是说，第一X电容410可以通过第一接触器430可通断地与电感210连通，当蓄电装置100需要进行自加热时，第一接触器430闭合，以使第一X电容410和第二X电容420通过第一接触器430连接于电感210的上述一端；当蓄电装置100不需要进行自加热时，当第一接触器430断开时，第一X电容410与第二X电容420共同保证蓄电装置100的充放电的电压稳定。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，电感210为电机200的至少一相绕组。
这样，电池自加热装置1和电机200共用了电机200的绕组，实现了电机200的绕组的复用，提高了电机200的绕组的利用率，无需额外单独设置电感，减少了零件数量，降低了生产成本，从而有利于减小电池自加热装置1和电机200整体的体积。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，电感210为电机200的三相绕组，控制单元300为电机控制器，电机控制器包括三相桥臂320，三相绕组的一端汇接后通过N线连接至串联的第一蓄电装置110和第二蓄电装置120之间，三相绕组的另一端分别与三相桥臂320的中点连接。
也就是说，电机200可以为三相电机，且电机200可以为驱动电机或者发电机，通过将三相绕组应用于电池自加热装置1，且三相绕组与电机控制器的三相桥臂320一一对应地连接，这样设置，能够减小电池自加热装置1产生的纹波电流的概率，进一步地保证了蓄电装置100自加热时电压的稳定性，并且可以提高电能质量。
进一步地，如图1所示，三相桥臂320分别包括上桥臂321和下桥臂322，三个上桥臂321汇接后通过自加热保险500与蓄电装置100的正极连接。其中，自加热保险500可以为保险丝，通过设置自加热保险500，能够避免蓄电装置100在自加热过程中的部分回流电流和蓄电装置100的正极上的电流发生短路，提高了装置的安全性。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，电池自加热装置1还包括霍尔600。三相桥臂320和三相绕组通过导电结构连接，霍尔600套设于导电结构且于控制单元300连接。其中，导电结构可以为导线、铜排以及它们的组合。
由此，霍尔600可以检测导电结构上的电流值，并且三相绕组的汇接端与蓄电装置100之间通过N线连接，N线也可以设有霍尔600，从而在蓄电装置100进行自加热时，以及蓄电装置100给桥臂310提高驱动电流时，霍尔600能够将检测结果发送到控制单元300，从而及时控制导电结构上的电流值的大小以及流向，并且控制N线上的电流值的大小以及流向，通过对电池自加热装置1中电流的及时反馈，能够提高装置控制的可靠性。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，第一蓄电装置110包括串联的第一电池111和第一电阻112，第二蓄电装置120包括串联的第二电池121和第二电阻122。
也就是说，第一电阻112为第一蓄电装置110的内阻，第二电阻122为第二蓄电装置120的内阻，举例而言，第一电阻112和第二电阻122位于第一电池111和第二电池121之间，并且三相绕组的汇接端连接于第一电阻112和第二电阻122之间。
这样，在第一电池111和第二电池121相互充放电的过程中，电流振荡会流经第一电阻112和第二电阻122，而是第一电阻112和第二电阻122发热，蓄电装置100整体实现自加热。
在本实用新型的一些具体实施例中，电池自加热装置1还包括直流接插件和磁环。
直流接插件的正极与蓄电装置100的正极连接，直流接插件的负极与蓄电装置100的负极连接，磁环套设于直流插接件。其中，直流插接件可以通过导线或者其他导电结构与外界的充电设备连接，例如，可以和充电桩连接，以为蓄电装置100进行充电。
这样，磁环能够阻挡外界对直流插接件的电磁干扰，以使直流插接件在输出电压更加稳定，从而保证蓄电装置100的充电电压的稳定，进一步提高车辆的续航里程。
在本实用新型的一些具体实施例中，电机控制器还包括控制面板。
控制面板与三相桥臂320连接，用于控制三个上桥臂321同时关断、三个下桥臂322同时关断，且三个下桥臂322的状态与三个上桥臂321的状态相反。
也就是说，电机控制器可以通过控制面板控制三个上桥臂321同步导通，且同时此时控制三个下桥臂322同步断开；控制面板控制三个上桥臂321同步断开，且同时控制三个下桥臂322同步通断。这样，能够减小电池自加热装置1产生的纹波电流的概率，进一步地保证了蓄电装置100的输出电压和输入电压的稳定性，蓄电装置100的升温更为可靠，并且可以提高电能质量。
在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，电池自加热装置1还包括第二接触器700。
第二接触器700分别与电感210的一端和蓄电装置100连接，用于控制电感210的一端和蓄电装置100之间的通断。
由此，可以通过第二接触器700的通断，可以选择性地为蓄电装置100进行加热，当蓄电装置100的温度较高或者正常(例如蓄电装置100的温度不低于20℃)时，可以断开第二接触器700，电池自加热装置1没有电流流通，蓄电装置100不进行自加热，进而可以避免蓄电装置100的温度过高，有利于提高蓄电装置100的电安全性。
而当蓄电装置100的温度较低(例如蓄电装置100的温度低于10℃)时，可以先闭合第二接触器700，蓄电装置100、桥臂310和电感210形成回路，进而可以实现蓄电装置100的自加热，当蓄电装置100的温度升高后(例如蓄电装置100的温度达到20℃)再断开第二接触器700，既保证了蓄电装置100的续航，又避免了蓄电装置100的温度被加热的过高，有利于提高蓄电装置100的放电性能，安全性更好。
下面参考附图描述根据本实用新型实施例的车辆，车辆包括根据本实用新型上述实施例的电池自加热装置1。
根据本实用新型实施例的车辆，通过利用根据本实用新型上述实施例的电池自加热装置1，能够实现无论是行车过程中，还是停车状态时，蓄电装置100均能够实现自加热，以保证车辆的续航里程，以及延长蓄电装置100的使用寿命。
根据本实用新型实施例的电池自加热装置1和具有其的车辆的其他构成以及操作对于本域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施例”、“具体示例”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。
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 (11)

1.一种电池自加热装置，其特征在于，包括：
蓄电装置，所述蓄电装置包括串联设置的第一蓄电装置和第二蓄电装置；
电感，所述电感的一端连接至串联设置的所述第一蓄电装置和第二蓄电装置之间；
控制单元，所述控制单元包括至少一相桥臂，所述电感的另一端连接所述至少一相桥臂的中点，所述至少一相桥臂的两端分别连接于所述蓄电装置的正极和负极；以及
电容，所述电容的两端分别连接所述蓄电装置的正极和负极，所述电容包括串联的第一X电容和第二X电容，所述电感的所述一端连接至所述第一X电容和第二X电容之间。
2.根据权利要求1所述的电池自加热装置，其特征在于，所述第一X电容为X1电容，所述第二X电容为X2电容。
3.根据权利要求1所述的电池自加热装置，其特征在于，所述第一X电容通过第一接触器连接于所述电感的所述一端。
4.根据权利要求1所述的电池自加热装置，其特征在于，所述电感为电机的至少一相绕组。
5.根据权利要求1所述的电池自加热装置，其特征在于，所述电感为电机的三相绕组，所述控制单元为电机控制器，所述电机控制器包括三相桥臂，所述三相绕组的一端汇接后通过N线连接至串联的所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置之间，所述三相绕组的另一端分别与所述三相桥臂的中点连接。
6.根据权利要求5所述的电池自加热装置，其特征在于，所述三相桥臂分别包括上桥臂和下桥臂，三个所述上桥臂汇接后通过自加热保险与所述蓄电装置的正极连接。
7.根据权利要求5所述的电池自加热装置，其特征在于，还包括：
霍尔，所述三相桥臂和所述三相绕组通过导电结构连接，所述霍尔套设于所述导电结构且于所述控制单元连接。
8.根据权利要求1所述的电池自加热装置，其特征在于，所述第一蓄电装置包括串联的第一电池和第一电阻，所述第二蓄电装置包括串联的第二电池和第二电阻。
9.根据权利要求6所述的电池自加热装置，其特征在于，所述电机控制器还包括：
控制面板，所述控制面板与所述三相桥臂连接，用于控制三个所述上桥臂同时关断、三个所述下桥臂同时关断，且三个所述下桥臂的状态与三个所述上桥臂的状态相反。
10.根据权利要求1所述的电池自加热装置，其特征在于，还包括：
第二接触器，所述第二接触器分别与所述电感的所述一端和所述蓄电装置连接，用于控制所述电感的所述一端和所述蓄电装置之间的通断。
11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的电池自加热装置。
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