CN116365629A - 充电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种给能量供给装置充电的充电装置，包括：壳体，形成有一个容纳腔；连接端子，与能量供给装置电连接；预热控制模块，包括控制单元，控制单元能够与能量供给装置的温度检测模块电连接以获取能量供给装置的温度，当能量供给装置与充电装置连接且能量供给装置的温度低于第一预设温度时，控制单元以预设电流交流预热能量供给装置，直到能量供给装置的温度大于等于第二预设温度或者能量供给装置的电压下降斜率小于等于第一预设斜率。

Description

充电装置

技术领域

本发明实施例涉及充电装置控制技术领域。

背景技术

现有能量供给装置在低温环境工作时，其电池功能容易受限进而影响使用。例如，低温充电（假设0 ℃ 以下）时，锂电池的负极容易形成锂枝晶，刺穿隔膜，给电池带来安全问题。再例如，低温放电（假设-10 ℃ 以下）时，低温导致电池电压掉得过快，很快就掉到了低压保护点，进而导致电池无法继续放电，而影响使用。

发明内容

本发明提供一种充电装置，实现对配对的能量供给装置的预加热处理，以使得充电安全有效，进而确保能量供给装置的正常使用。

本发明实施例提供了一种给能量供给装置充电的充电装置，包括：壳体，形成有一个容纳腔；连接端子，与能量供给装置电连接；预热控制模块，包括控制单元，控制单元能够与能量供给装置的温度检测模块电连接以获取能量供给装置的温度，当能量供给装置与充电装置连接且能量供给装置的温度低于第一预设温度时，控制单元以预设电流交流预热能量供给装置，直到能量供给装置的温度大于等于第二预设温度或者能量供给装置的电压下降斜率小于等于第一预设斜率。

在一实施例中，预热控制模块还包括电源单元和第一电阻。

在一实施例中，控制单元用于当能量供给装置的温度低于第一预设温度时，按照第二预设时间间隔依次循环控制预设电流从电源单元流入能量供给装置、从能量供给装置流入第一电阻，直到能量供给装置的温度大于或者等于第二预设温度。

在一实施例中，预热控制模块还包括电压采集单元和交流电流产生单元；电压采集单元用于采集能量供给装置的电压，交流电流产生单元用于输出交流电流。

在一实施例中，交流电流产生单元输出的交流电流的变换频率大于等于10Hz。

在一实施例中，控制单元用于当能量供给装置的温度低于第一预设温度时，根据能量供给装置的电压和预设电压输出控制信号至交流电流产生单元；交流电流产生单元用于根据控制信号调节输出交流电流以使预设电流流出流入能量供给装置，直到能量供给装置的温度大于或者等于第二预设温度。

在一实施例中，交流电流产生单元至少包括储能装置和晶体管，控制单元根据控制信号控制晶体管导通或者关断，以使预设电流从能量供给装置流入储能装置、从储能装置流入能量供给装置。

在一实施例中，储能装置为电感性元件。

在一实施例中，预热控制模块还包括双向变换器。

在一实施例中，预热控制模块设置于容纳腔内。

本发明实施例通过提供一种充电装置，可以解决现有技术中，在低温环境下，能量供给装置的充放电受限而影响其使用性能的情况，通过充电装置在低温环境中对能量供给装置预加热，使得能量供给装置在低温环境能够进行正常的充放电，进而不影响其正常使用。

附图说明

图1是本发明实施例的基本架构的示意图；

图2是本发明实施例中的电动工具的立体图；

图3是本发明实施例中的一种能量供给装置的预热控制电路原理图；

图4A是图3中的电路的第一电流回路的示意图；

图4B是图3中的电路的第二电流回路的示意图；

图4C是图3中的电路的第三电流回路的示意图；

图4D是图3中的电路的第四电流回路的示意图；

图5是本发明实施例中的电动工具的无线通信方式的示意图；

图6是本发明实施例中的充电装置的立体图；

图7是本发明实施例中的另一种能量供给装置的预热控制电路原理图；

图8是本发明实施例中的另一种能量供给装置的预热控制电路原理图；

图9A-9C是本发明实施例中的另几种能量供给装置的预热控制电路原理图；

图10是本发明实施例中的能量供给装置的立体图；

图11是图10中的能量供给装置去除壳体的立体图；

图12是本发明实施例中的另一种能量供给装置的预热控制电路原理图。

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为本发明的基本架构的示意图。参考图1，本发明的基本要素包括：能量供给装置100；温度检测模块200，与能量供给装置100电连接，用于检测获得能量供给装置100的温度；预热控制模块300，分别与能量供给装置100和温度检测模块200电连接，用于当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，控制能量供给装置100以预设电流进行交流预热，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。在一实施例中，预设电流为小电流，这样设置的好处在于，使得能量供给装置在低温环境中缓慢加热，避免出现瞬间大电流而导致烧机。

其中，能量供给装置100可以由三元锂电池和/或磷酸铁锂电池等组成。如图10至图11所示，能量供给装置100包括电芯模块102，电芯模块102包括若干串/并联的电芯103，电芯103可以是锂离子电池，例如磷酸铁锂电池，用于储存电能，本申请不限制电芯103的化学原理。能量供给装置100既可以是可插拔的电池包，也可以内置在电动工具400里，本申请也不限制能量供给装置100的具体形状、大小、标称电压等。温度检测模块200可以为温度传感器，例如，RTD传感器、热敏电阻等。温度检测模块200可以设置在能量供给装置100内部。第一预设温度为能量供给装置100的充放电受限时的温度，其值通常为一个低温值或一个低温范围，例如，0℃，-10℃等。第二预设温度大于第一预设温度，第二预设温度为能量供给装置100充放电正常时的温度，其值通常为一个低温值或一个低温范围。根据具体的能量供给装置100的化学原理等的不同，第一预设温度和第二预设温度也可以不同，本申请不限制第一预设温度和第二预设温度的具体数值。

如图2 所示，能量供给装置100可以与电动工具400连接，为电动工具400提供电能。电动工具400包括机壳401，机壳401形成有容纳腔以容纳电动工具400的各个组件。电动工具400既可以是体积较小的手持式电动工具，例如，电动螺丝批，电钻，电锤，修枝机，吹风机等，也可以是体积较大的落地式电动工具，例如，割草机，扫雪机，拖拉机等。能量供给装置100既可以设置在电动工具400的外部，与机壳401构成可拆卸连接；也可以设置在电动工具400的内部，被机壳401所包围。当能量供给装置100与电动工具400连接时，能量供给装置100的连接端子104与电动工具400的连接端子连接，具体而言，能量供给装置100的正极端子与电动工具400的正极端子电连接，能量供给装置100的负极端子与电动工具400的负极端子电连接，能量供给装置100的信息端子与电动工具400的信息端子电连接，温度检测模块200所获取的能量供给装置100的实时温度，可以通过信息端子传递给电动工具400。当然，温度检测模块200也可以设置于电动工具400上，例如，机壳401表面，通过电动工具400与能量供给装置100的接触面检测能量供给装置100的温度。通常，能量供给装置100的充放电极易受到温度的影响，例如，以能量供给装置为锂电池为例，锂电池低温放电（例如-10℃以下）时，电解液粘度会变大，离子传导速度变慢，造成外电路电子迁移速度不匹配，因此电池出现严重极化，充放电容量出现急剧降低。低温导致电压掉得过快，很快就掉到了低压保护点，进而导致电池无法继续放电，从而影响电动工具400的使用。

为了解决这个问题，本发明可以实现：电动工具400在低温环境使用时，通过温度检测模块200实时检测能量供给装置100的温度并发送给预热控制模块300。预热控制模块300分别与温度检测模块200和能量供给装置100电连接，当电动工具400需要启动时，预热控制模块300接收温度检测模块200发送的能量供给装置100的温度并对温度进行判断，当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，控制能量供给装置100以预设电流进行交流预热，当电流反复从能量供给装置100流出流入后，能量供给装置100的温度会得到升高，当能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度时，能量供给装置100的温度能够满足其正常充放电的温度需求，因而，此时停止对能量供给装置100进行交流预热。注意，本申请中所指的电流“流入”能量供给装置100，是指电流流入能量供给装置100的正极，也就是说，其方向与电流从能量供给装置100“流出”相反；并不是指能量供给装置100放电时，电流回流至能量供给装置100的负极。通过电流反复从能量供给装置100流出流入，实现对能量供给装置100的预加热，使得能量供给装置100在低温环境下也能够进行正常的充放电，进而不影响电动工具400的正常使用。

值得注意的是，对能量供给装置100加载交流激励时，锂离子在电极活性材料颗粒中的扩散过程交替进行，因此当能量供给装置100在低温下进行一定时间的嵌锂过程的电化学反应后，随机发生脱锂的电化学反应，嵌锂反应所生成的锂被随后发生的脱锂反应所消耗，即每个周期生成和消耗的锂相平衡，因此，能量供给装置100的容量不会发生永久性损伤，也就是说，能量供给装置100的寿命不会受到影响。在本实施例中，以10Hz及以上频率的交流激励加热锂离子能量供给装置时不会对能量供给装置容量和阻抗产生任何影响。

在一实施例中，预热控制模块300设置在电动工具400里。也就是说，预热控制模块300包含的电子组件设置在电动工具400里。更进一步地，预热控制模块300复用电动工具400自身的部分电子组件。图3是本发明实施例提供的一种能量供给装置的预热控制电路原理图，图4A是图3所示电路的第一电流回路的电路原理图，图4B是图3所示电路的第二电流回路的电路原理图，图4C是图3所示电路的第三电流回路的电路原理图，图4D是图3所示电路的第四电流回路的电路原理图。

作为一种实施方式，结合图3和图4A至图4D，预热控制模块300包括第一控制单元311、第一开关S1、驱动电路312、第一储能装置313和第二储能装置314。第一开关S1设置于能量供给装置100和驱动电路312之间，用于接通或者切断能量供给装置100对驱动电路312的供电。第一控制单元311与温度检测模块200、第一开关S1以及驱动电路312电连接，用于当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，控制第一开关S1闭合后，通过控制驱动电路312的导通或者关断，按照一定时间间隔依次循环控制预设电流（例如，小电流）从能量供给装置100流入第一储能装置313、第二储能装置314，和从第二储能装置314、第一储能装置313流入能量供给装置100，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。此时能量供给装置100的温度可以满足正常充放电所需的温度，第一控制单元311控制第一开关S1断开，使得能量供给装置100停止交流预热。当然，预热控制模块300也可以不包括第一开关S1，第一控制单元311通过控制驱动电路312实现上述功能。

可选地，第一控制单元311还与电动工具400的开机单元410电连接，当电动工具400需要启动时，第一控制单元311接收到开机单元410发送的第一信号，随后，第一控制单元311通过温度检测模块200获取能量供给装置100的温度并对温度进行判断，当能量供给装置100的温度大于等于第一预设温度时，允许电动工具400直接进入通电/待机状态，当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，预热能量供给装置100。根据电动工具400的不同，开机单元410具有各种各样的设置。例如，对于割草机、扫雪机等具备开机钥匙的电动工具而言，开机单元410可以在用户***钥匙时，就发送第一信号给第一控制单元311，这样，待到用户触发启动按键或者启动扳机等时，预热控制模块300已经提前开始对能量供给装置100的预热，甚至，预热控制模块300已经完成对能量供给装置100的预热，从而，用户无需额外的等待，或者，只需等待较短的时间，即可让相应的电动工具进入工作模式，也就是说，启动行走电机，启动割草元件或者铲雪元件的电机等。对于链锯、修枝机等具有双重开机保护的电动工具而言，开机单元410可以在用户触发其中的一重开机开关时，就发送第一信号给第一控制单元311，这样，待到用户正确地触发双重开机开关时，只需等待较短的时间，即可让相应的电动工具进入工作模式。对于冲击螺丝批、冲击电钻等一键开机的电动工具而言，开机单元410可以在用户触发其启动开关时发送第一信号给第一控制单元311，当然，当处于低温状态时，用户可能需要等待一定的时间以供预热控制模块300完成对能量供给装置100的预热。

在一实施例中，如图5所示，电动工具400具备无线通信接口420，无线通信接口420被配置为能够让电动工具400与远程设备或者互联网服务器建立通信连接。具体地，无线通信接口420可以是蓝牙、红外等近距离通信设备，使得电动工具400与遥控器、智能音响等设备701建立通信连接，此时，用户可以通过遥控器等设备向电动工具400发送待机命令；无线通信接口420也可以是wifi等远距离通信设备，使得电动工具400可以通过互联网服务器与手机、平板等终端702建立通信连接，此时，用户可以通过手机、平板等终端向电动工具400发送待机命令。无线通信接口420也可以上述两种兼备。开机单元410在接收到待机命令时，就发送第一信号给第一控制单元311，这样，待到用户触发电动工具400的启动开关时，预热控制模块300已经提前开始对能量供给装置100的预热，甚至，预热控制模块300已经完成对能量供给装置100的预热，从而，用户无需额外的等待，或者，只需等待较短的时间，即可让相应的电动工具进入工作模式。需要理解的是，如上所述的第一信号是开机单元410发送给第一控制单元311的“准备开机”信号，而不是控制马达运转正式开机信号，第一控制单元311接收到开机单元410发送的第一信号后，通过温度检测模块200获取能量供给装置100的温度并对温度进行判断，并视情况需要对能量供给装置100进行交流预热。当能量供给装置100满足正常放电的条件时，第一控制单元311给与开机单元410相应的反馈，例如，第二信号，开机单元410再根据电动工具400的其他情况，综合判断是否可以开机。

示例性的，控制预设电流从能量供给装置100流入第一储能装置313和控制预设电流从能量供给装置100流入第二储能装置314之间的时间间隔为第一预设时间间隔；控制预设电流从能量供给装置100流入第二储能装置314和控制预设电流从第二储能装置314流入能量供给装置100之间的时间间隔也为第一预设时间间隔；控制预设电流从第二储能装置314流入能量供给装置100和控制预设电流从第一储能装置313流入能量供给装置100之间的时间间隔也为第一预设时间间隔；控制预设电流从第一储能装置313流入能量供给装置100和控制预设电流从能量供给装置100流入第一储能装置313之间的时间间隔也为第一预设时间间隔。也就是说，图4A至图4D的四个过程按照预设顺序循环，且四个过程的时间间隔相等，其中，第一预设时间间隔的具体时长可根据具体情况进行设置，在此不做具体的限定。

需要说明的是，上述控制预设电流从能量供给装置100流入第一储能装置313、控制预设电流从能量供给装置100流入第二储能装置314、控制预设电流从第二储能装置314流入能量供给装置100、控制预设电流从第一储能装置313流入能量供给装置100这四个过程之间的时间间隔仅是示例性的设置为相同的第一预设时间间隔，还可以为不同的时间间隔，具体的时间间隔可以根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

可选地，结合图3和图4A至图4D，驱动电路312至少包括第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4；其中，第一控制单元311通过控制第一晶体管M1和第二晶体管M2闭合，使能量供给装置100、第一储能装置313、第一晶体管M1和第二晶体管M2形成第一电流回路P1，使电流从能量供给装置100流入第一储能装置313；第一控制单元311通过控制第一晶体管M1和第二晶体管M2断开，使能量供给装置100、第一储能装置313、第三晶体管M3、第四晶体管M4和第二储能装置314形成第二电流回路P2，使电流从能量供给装置100流入第二储能装置314；第一控制单元311通过控制第三晶体管M3和第四晶体管M4闭合，使第一储能装置313、能量供给装置100、第三晶体管M3、第四晶体管M4和第二储能装置314形成第三电流回路P3，使电流从第二储能装置314流入能量供给装置100；第一控制单元311通过控制第三晶体管M3和第四晶体管M4断开，使第一储能装置313、能量供给装置100、第一晶体管M1和第二晶体管M2形成第四电流回路P4，使电流从第一储能装置313流入能量供给装置100。

其中，第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4可以为三极管或者MOS管。第一晶体管M1的控制端与第一控制单元311电连接（未示出），第一晶体管M1的第一端和第二端之间并联有第一二极管D1；第二晶体管M2的控制端与第一控制单元311电连接（未示出），第二晶体管M2的第一端和第二端之间并联有第二二极管D2；第三晶体管M3的控制端与第一控制单元311电连接（未示出），第三晶体管M3的第一端和第二端之间并联有第三二极管D3；第四晶体管M4的控制端与第一控制单元311电连接（未示出），第四晶体管M4的第一端和第二端之间并联有第四二极管D4。第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4可以是第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4的寄生二极管。

当第一控制单元311接收到开机单元410的开机信号，且能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，第一控制单元311控制第一开关S1闭合。然后，通过控制第一晶体管M1和第二晶体管M2闭合且其他晶体管均断开，使得电流从能量供给装置100流入到第一储能装置313给第一储能装置313充电，然后电流从第一储能装置313流出分别经第一晶体管M1和第二晶体管M2回流到能量供给装置100，形成第一电流回路P1。第一电流回路P1持续第一预设时间间隔后，第一控制单元311控制第一晶体管M1和第二晶体管M2断开，使得电流从能量供给装置100流入到第一储能装置313给第一储能装置313充电，由于第一晶体管M1和第二晶体管M2断开，且由于电流无法瞬变，使得电流从第一储能装置313流出后分别通过第三二极管D3和第四二极管D4流入到第二储能装置314，给第二储能装置314充电，然后电流从第二储能装置314流出后回流到能量供给装置100，形成第二电流回路P2。第二电流回路P2持续第一预设时间间隔后，第一控制单元311控制第三晶体管M3和第四晶体管M4闭合且其他晶体管依旧是断开状态，由于第三晶体管M3和第四晶体管M4闭合，使得第二储能装置314放电，放电电流分别通过第三晶体管M3和第四晶体管M4流入到第一储能装置313，然后从第一储能装置313流入到能量供给装置100，给能量供给装置100充电，然后电流从能量供给装置100流出回流到第二储能装置314，形成第三电流回路P3。第三电流回路P3持续第一预设时间间隔后，第一控制单元311控制第三晶体管M3和第四晶体管M4断开，第一储能装置313放电，由于第三晶体管M3和第四晶体管M4断开，放电电流流入到能量供给装置100，给能量供给装置100充电，由于第三晶体管M3和第四晶体管M4断开，且由于电流无法瞬变，则电流从能量供给装置100流出后分别经过第一二极管D1和第二二极管D2回流到第一储能装置313，形成第四电流回路P4。第四电流回路P4持续第一预设时间间隔后，第一控制单元311控制切换到第一电流回路P1，依次循环，实现能量供给装置的交流预热，以实现对能量供给装置的预加热处理。

其中，通过配置各晶体管的导通电压、储能装置的性能参数、能量供给装置100的额定电压等，可以使第一电流回路P1、第二电流回路P2、第三电流回路P3和第四电流回路P4按照预设电流进行充放电，以实现对能量供给装置100在低温环境中缓慢加热，不会瞬间出现大电流而导致烧坏。其中，预设电流的数值可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

第一控制单元311可以为单片机，也可以是电动工具400的处理器上装载的子程序。在一实施例中，电动工具400包括电机和驱动电路，第一储能装置313为电动工具400的电机绕组，第二储能装置314为电动工具400的电容性元件C1，电容性元件C1与驱动电路并联。电机可以为三相电机，第一储能装置313为电机的三相绕组。如图4所示，第一电流回路P1、第二电流回路P2、第三电流回路P3、和第四电流回路P4的电流均从电机的所有绕组中流过。对于三相绕组而言，第一电流回路P1、第二电流回路P2、第三电流回路P3、和第四电流回路P4的电流从其中的一相绕组流入，从另外两相绕组流出。第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3和第四晶体管M4均是电机的驱动电路开关，也就是说，驱动电路312复用了电动工具400的电机的驱动电路。从电机的驱动电路的角度来看，第一晶体管M1和第二晶体管M2属于下桥，第三晶体管M3和第四晶体管M4属于上桥。如图4所示的四个过程中，上桥，也就是第三晶体管M3和第四晶体管M4，在第一控制单元311的控制下同步闭合或断开；下桥，也就是第一晶体管M1和第二晶体管M2，在第一控制单元311的控制下同步闭合或断开。而且，第一控制单元311不同时控制驱动电路的上桥和下桥。本实施例最大程度地利用了电机绕组和驱动电路本身的元件，因此，本实施例复用了电动工具400本身的电机绕组、驱动电路和电容性元件，在提供能量供给装置100低温预热的功能的同时，改造成本低廉，实用性高。其中，电机、驱动电路、电容性元件C1等皆设置在电动工具400的机壳401内部。能量供给装置100可拆卸地安装至电动工具400，对于一些电动工具，例如割草机等，能量供给装置100也可以设置在电动工具400的机壳401内部；当然对于其他一些电动工具，例如电动螺丝批等，能量供给装置100设置在电动工具400的机壳401外部。

在另一实施例中，预热控制模块300也可以利用电动工具400的电机绕组和驱动电路以直流脉冲的形式实现对能量供给装置100的预热。具体而言，当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，第一控制单元311控制电机驱动电路的晶体管以一定的频率闭合或断开，从而通过短暂高频的放电，使得能量供给装置100的温度上升，直至能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。也就是说，给能量供给装置100进行预热的脉冲电流包含交流脉冲电流或者直流脉冲电流。本申请也不限制脉冲电流的波形，正弦波、方波以及其他各种波形皆可。脉冲电流的频率、幅值、占空比既可以是固定的、也可以是变化的。脉冲电流控制可以采用定频变PWM、变频、逐波限流等方式，在此不再详述。

在一实施例中，预热控制模块300还包括故障检测单元315，例如，当第一电流回路P1、第二电流回路P2、第三电流回路P3或第四电流回路P4未按照预设电流进行充放电时，可以判断预热控制模块300出现了故障。具体地，故障检测单元315可以包括检流电阻，用来检测通过第一储能装置313，也就是电机的三相绕组的电流；通过比较预设电流和检流电阻检测到的实时电流，判断预热控制模块300是否发生故障。或者，故障检测单元315可以包括霍尔传感器，用来获取通过第一储能装置313，也就是电机的三相绕组的电流；根据霍尔传感器的结果计算获得实时电流，并与预设电流进行比较，从而判断预热控制模块300是否发生故障。当故障检测单元315判断预热控制模块300发生故障时，第一控制单元311断开第一开关S1，停止为能量供给装置100继续预热，从而避免对能量供给装置10以及电动工具400造成损害。通常来说，很多电动工具400本身就具备了获取电机绕组的电流的功能，其中，检流电阻或者霍尔传感器都是常用的获取电机绕组的电流的手段，因此，故障检测单元315在给预热控制模块300提供安全保障的同时，改造成本低廉，实用性高。可以理解的，故障检测单元315同样可以设置在电动工具400的机壳401内部。

图7是本发明实施例中提供的另一种能量供给装置100预热的控制电路原理图。作为一种实施方式，可选地，参考图7，预热控制模块300包括第二控制单元321、电源单元322和第一电阻R1、第二开关S2和第三开关S3，第二控制单元321与温度检测模块200连接，用于当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，通过控制第二开关S2和/或第三开关S3的导通或者关断，并按照一定时间间隔依次循环控制预设电流从电源单元322流入能量供给装置100、从能量供给装置100流入第一电阻R1，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。

可选地，本发明还包括与所述能量供给装置配对的充电装置500，如图6所示，能量供给装置100可以与充电装置500连接，从而给能量供给装置100充电。充电装置500可以是充电器、power station等。可选地，第二控制单元321、电源单元322、第一电阻R1、第二开关S2和第三开关S3集成在充电装置500中。具体地，充电装置500包括壳体501，第二控制单元321、电源单元322、第一电阻R1、第二开关S2和第三开关S3均容纳于壳体501所形成的容纳腔内。其中，第二控制单元321可以为单片机，也可以是充电装置500的处理器上装载的子程序。电源单元322是充电装置500的电源转换装置，可以包括整流桥、降压器、滤波器等。

可选地，温度检测模块200可以集成在能量供给装置100中。当能量供给装置100与充电装置500连接时，能量供给装置100的连接端子104与充电装置500的连接端子502连接，具体而言，能量供给装置100的正极端子与充电装置500的正极端子电连接，能量供给装置100的负极端子与充电装置500的负极端子电连接，能量供给装置100的信息端子与充电装置500的信息端子电连接，温度检测模块200所获取的能量供给装置100的实时温度，可以通过信息端子传递给充电装置500。当然，温度检测模块200也可以设置于充电装置500上，例如，壳体501表面，通过充电装置500与能量供给装置100的接触面检测能量供给装置100的温度。通常，能量供给装置100的充放电极易受到温度的影响，例如，以能量供给装置为锂电池为例，锂电池在低温充电（例如0℃以下）时，电解液粘度会变大，离子传导速度变慢，造成外电路电子迁移速度不匹配，因此电池出现严重极化，充放电容量出现急剧降低。尤其当低温充电时，锂离子很容易在负极表面形成锂枝晶，导致电池失效。

具体的，当能量供给装置100***充电装置500后，温度检测模块200检测能量供给装置100的温度并发送给第二控制单元321。当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，第二控制单元321控制第二开关S2导通且第三开关S3关断，使得预设电流从电源单元322流入能量供给装置100，当持续第二预设时间间隔后，第二控制单元321控制第二开关S2关断且第三开关S3导通，使得预设电流从能量供给装置100流入第一电阻R1，当持续第二预设时间间隔后，第二控制单元321再控制第二开关S2导通且第三开关S3关断，使得预设电流从电源单元322流入能量供给装置100，如此循环，对能量供给装置100进行交流预热，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度时，第二控制单元321控制第二开关S2和第三开关S3关断，使得能量供给装置停止交流预热。由此实现，对能量供给装置100在低温环境的预加热处理。

需要说明的是，上述控制预设电流从电源单元322流入能量供给装置100和控制预设电流从能量供给装置100流入第一电阻R1的这两个过程之间的时间间隔仅是示例性的设置为相同的第二预设时间间隔，还可以为不同的时间间隔，具体的时间间隔可以根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。

需要说明的是，能量供给装置100的充电电流与电源单元321的放电电流有关，其放电电流为预设电流，具体数值与实际情况有关，在此不做具体的限定。同理，电源单元321的充电电流与能量供给装置100的放电电流与有关，其放电电流为预设电流，具体数值与实际情况有关，在此不做具体的限定。

图8是本发明实施例中提供的另一种能量供给装置的预热控制电路原理图。作为一种实施方式，可选地，参考图8，预热控制模块300包括第三控制单元331、电压采集单元332和交流电流产生单元333；其中，电压采集单元332用于采集能量供给装置100的电压；第三控制单元331用于当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，根据能量供给装置100的电压和预设电压输出控制信号至交流电流产生单元333；交流电流产生单元333用于根据控制信号调节输出交流电流以使预设电流流入流出能量供给装置100，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。可选地，交流电流产生单元333输出的交流电流的变换频率大于等于10Hz。可选地，第三控制单元331、电压采集单元332和交流电流产生单元333集成在充电装置500中。也就是说，第三控制单元331、电压采集单元332和交流电流产生单元333均容纳于壳体501所形成的容纳腔内。

其中，第三控制单元331可以为单片机，也可以是充电装置500的处理器上装载的子程序。电压采集单元332可以为电压互感器。其中，预设电流与电路元器件的选择等有关，具体可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。预设电压与实际的电路有关，具体可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。当能量供给装置100***充电装置后，温度检测模块200检测能量供给装置100的温度并发送给第三控制单元331，电压采集单元332实时检测能量供给装置100的电压并发送给第三控制单元331。当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，第三控制单元331将能量供给装置100的电压与预设电压进行比较调节输出控制信号（例如PWM波信号）至交流电流产生单元333，交流电流产生单元333根据控制信号调节输出交流电流以使预设电流反复流入流出能量供给装置100，实现对能量供给装置100进行预加热处理，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度时，第三控制单元331停止输出控制信号以停止对能量供给装置100进行交流预热。

可选地，继续参考图8，交流电流产生单元333至少包括第三储能装置、第五晶体管M5和第六晶体管M6，第三控制单元331用于根据控制信号调节第五晶体管M5和/或第六晶体管M6的导通或者关断，以使预设电流流入流出能量供给装置100和/或第三储能装置。其中，第三储能装置为第一电感性元件L1。第五晶体管M5和第六晶体管M6可以为三极管或MOS管。参考图8，交流电流产生单元333还包括电容性元件C2、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4。其中，电容性元件C2用于滤波。第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4用于分压。

图9是通过充电装置500对能量供给装置100进行交流预热的更多拓展实施例，其中，充电装置500的电源是市电交流电，至少包括火线和零线，图中， L代表火线，N代表零线。图9A中，市电交流电流经过整流单元整流成直流电后，通过双向DC-DC变换器，例如Buck/Boost双向变换器，流入能量供给装置100。双向DC-DC变换器就是DC-DC变换器的双象限运行，它的输入、输出电压极性不变，但输入、输出电流的方向可以改变，从而使得预设电流反复流入流出能量供给装置100，实现对能量供给装置100的交流预热。可选地，双向DC-DC变换器与一电容并联，当电流从能量供给装置100流出时，被该电容吸纳。图9B在图9A的基础上增加了PFC单元（功率因数修正），从而抑制谐波，提高电源的利用率。PFC单元可由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用IC去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。图9C通过双向AC-DC变换器使得预设电流反复流入流出能量供给装置100，实现对能量供给装置100的交流预热。由于使用了双向AC-DC变换器，可以无需整流单元，市电交流电流经过双向AC-DC变换器转换成直流电流入能量供给装置100，能量供给装置100流出的直流电流可经过双向AC-DC变换器转换成交流电流回市电。以上双向DC-DC变换器和双向AC-DC变换器都是双向变换器。

图10至图12是本发明实施例中提供的另一种给能量供给装置100的预热方式。作为一种实施方式，能量供给装置100至少包括第一电池组B1和第二电池组B2，其中，第一电池组B1包括至少一个电芯103，第二电池组B2包括至少一个电芯103。第一电池组B1和第二电池组B2作为电池管理子单元，方便对能量供给装置100的检测和管理，本申请并不限制他们的连接方式，第一电池组B1和第二电池组B2之间既可以串联连接，也可以并联连接。预热控制模块300用于当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，控制第一电池组B1、第二电池组B2轮流充放电，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。在一具体的实施例中，预热控制模块300还包括电压采集单元342、第四控制单元341、第七晶体管M7、第八晶体管M8和第四储能装置；第四控制单元341用于当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，通过控制第七晶体管M7和/或第八晶体管M8的导通或者关断，并按照一定时间间隔依次循环控制第一电池组B1、第二电池组B2轮流充放电，直到能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。

其中，第四控制单元341可以为单片机。第四储能装置为第二电感性元件L2。预热控制模块300还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第五二极管D5和第六二极管D6。其中，第五电阻R5和第六电阻R6用于分压限流，第五二极管D5和第六二极管D6用于防反。其中，第四控制单元341、第七晶体管M7、第八晶体管M8、第二电感性元件L2、第一电池组B1、第二电池组B2、第五电阻R5、第六电阻R6、第五二极管D5和第六二极管D6可集成在能量供给装置100内，也就是说，预热控制模块300设置在能量供给装置100的壳体101内。作为一种实施方式，能量供给装置100包括电源管理板110，第四控制单元341、第七晶体管M7、第八晶体管M8、第二电感性元件L2、第一电池组B1、第二电池组B2、第五电阻R5、第六电阻R6、第五二极管D5和第六二极管D6设置在电源管理板110上。本实施例复用了能量供给装置100的电压均衡电路，在提供能量供给装置100低温预热的功能的同时，还可以使得各个电池组之间的电压一致，从而提升能量供给装置100的供电时间和使用寿命；而且，对于已经配备了电压均衡电路的能量供给装置100来说，改造成本低廉。

温度检测模块200用于检测能量供给装置100的温度，在一实施例中，温度检测模块200检测第一电池组B1和第二电池组B2的温度，并发送给第四控制单元341。在另一实施例中，温度检测模块200检测能量供给装置100内部其他组件，例如，电源管理板110的温度，并发送给第四控制单元341。电压采集单元342采集第一电池组B1和第二电池组B2的电压，并发送给第四控制单元341。当能量供给装置100的温度低于第一预设温度时，第四控制单元341启动对能量供给装置100的交流预热。第四控制单元341首先比较第一电池组B1和第二电池组B2的电压，如果第一电池组B1的电压高于第二电池组B2的电压，则第四控制单元341控制第七晶体管M7导通且第八晶体管M8关断，使得第一电池组B1放电为第四储能装置充电；当第一电池组B1放电达到第三预设时间间隔后，第四控制单元341控制第七晶体管M7关断且第八晶体管M8导通，使得第四储能装置放电为第二电池组B2充电。否则的话，则第四控制单元341控制第七晶体管M7关断且第八晶体管M8导通，使得第二电池组B2放电为第四储能装置充电；当第二电池组B2放电达到第三预设时间间隔后，第四控制单元341控制第七晶体管M7导通且第八晶体管M8关断，使得第四储能装置放电为第一电池组B1充电。

当第四储能装置放电达到第四预设时间间隔后，再次比较第一电池组B1和第二电池组B2的电压，如果此时第一电池组B1的电压仍然高于第二电池组B2的电压，则第四控制单元341先控制第七晶体管M7导通且第八晶体管M8关断，使得第一电池组B1放电为第四储能装置充电，再控制第七晶体管M7关断且第八晶体管M8导通，使得第四储能装置放电为第二电池组B2充电；否则的话，则先控制第七晶体管M7关断且第八晶体管M8导通，使得第二电池组B2放电为第四储能装置充电，再控制第七晶体管M7导通且第八晶体管M8关断，使得第四储能装置放电为第一电池组B1充电。如此循环，实现对能量供给装置100的交流预热，当能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度时，停止对能量供给装置100进行交流预热。或者，当电流流出第一电池组B1时，第一电池组B1的电压下降斜率小于等于第一预设斜率，且当电流流出第二电池组B2时，第二电池组B2的电压下降斜率也小于等于第一预设斜率时，预热控制模块300也可停止对能量供给装置100进行预热。

在交流预热过程中，第四储能装置作为临时储能装置，使得电流反复从第一电池组B1和第二电池组B2流入流出，从而达到加热能量供给装置100的作用。具体的充放电顺序由第四控制单元341根据第一电池组B1和第二电池组B2的电压实时调整，使得电压较高的电池组放电，电压较低的电池组充电，从而在给能量供给装置100加热的同时，平衡第一电池组B1和第二电池组B2的电压，提升了能量供给装置100的供电时间和使用寿命。可以理解的是，能量供给装置100可以包括第三电池组、第四电池组等更多电池组，也可以包括更多临时储能装置，第四控制单元341可以根据各个电池组的电压，控制一个或多个电池组同时放电，也可以控制一个或多个电池组同时充电，在此不做具体的限定。

以上第一预设时间间隔、第二预设时间间隔、第三预设时间间隔和第四预设时间间隔可根据实际情况进行设置，在此不做具体的限定。此外，预热控制模块300退出预热模式的条件也不限于能量供给装置100的温度大于或者等于第二预设温度。例如，电压下降斜率（单位时间的电压变化）也可以作为退出预热模式的考量参数。具体地，当电流流出能量供给装置100时，能量供给装置100的电压下降斜率小于等于第一预设斜率时，预热控制模块300也可停止对能量供给装置100进行预热。

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)

1.一种给能量供给装置充电的充电装置，包括：

壳体，形成有一个容纳腔；

连接端子，与所述能量供给装置电连接；

预热控制模块，包括控制单元，所述控制单元能够与所述能量供给装置的温度检测模块电连接以获取所述能量供给装置的温度，当所述能量供给装置与所述充电装置连接且所述能量供给装置的温度低于第一预设温度时，所述控制单元以预设电流交流预热所述能量供给装置，直到所述能量供给装置的温度大于等于第二预设温度或者所述能量供给装置的电压下降斜率小于等于第一预设斜率。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述预热控制模块还包括电源单元和第一电阻。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元用于当所述能量供给装置的温度低于所述第一预设温度时，按照第二预设时间间隔依次循环控制所述预设电流从所述电源单元流入所述能量供给装置、从所述能量供给装置流入所述第一电阻，直到所述能量供给装置的温度大于等于第二预设温度。

4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述预热控制模块还包括电压采集单元和交流电流产生单元；所述电压采集单元用于采集所述能量供给装置的电压，所述交流电流产生单元用于输出交流电流。

5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述交流电流产生单元输出的交流电流的变换频率大于等于10Hz。

6.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，所述控制单元用于当所述能量供给装置的温度低于所述第一预设温度时，根据所述能量供给装置的电压和预设电压输出控制信号至所述交流电流产生单元；所述交流电流产生单元用于根据所述控制信号调节输出交流电流以使所述预设电流流出流入所述能量供给装置，直到所述能量供给装置的温度大于等于第二预设温度。

7.根据权利要求6所述的充电装置，其特征在于，所述交流电流产生单元至少包括储能装置和晶体管，所述控制单元根据所述控制信号控制所述晶体管导通或者关断，以使所述预设电流从所述能量供给装置流入所述储能装置、从所述储能装置流入所述能量供给装置。

8.根据权利要求7所述的充电装置，其特征在于，所述储能装置为电感性元件。

9.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述预热控制模块还包括双向变换器。

10.根据权利要求4至9所述的充电装置，其特征在于，所述预热控制模块设置于所述容纳腔内。

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