CN216389527U - 电池加热***、电池包和用电装置 - Google Patents

电池加热***、电池包和用电装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种电池加热***、电池包和用电装置，该电池加热***包括：开关组件，开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关；在第一开关闭合以及第二开关和第三开关断开的情况下，第一电池组与第二电池组串联设置，并连接到充放电装置，以对串联后的第一电池组和第二电池组充电或放电；在第一开关断开以及第二开关和第三开关闭合的情况下，第一电池组和第二电池组分别连接到电池加热装置，以形成第一回路和第二回路，第一回路和第二回路用于对第一电池组和第二电池组进行加热。本申请实施例的电池加热***，可以在不影响电池的原有输出功能的同时，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升了加热效率。

Description

电池加热***、电池包和用电装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域，更为具体地，涉及一种电池加热***、电池包和用电装置。
背景技术
由于具有能量密度高、可循环充电、安全环保等优点，动力电池被广泛应用于新能源汽车、消费电子、储能***等领域中。
但是低温环境下动力电池的使用会受到一定限制。具体地，动力电池在低温环境下的放电容量会严重衰退，以及动力电池在低温环境下无法充电。因此，为了能够正常使用动力电池，需要在低温环境下为动力电池进行加热。
目前为了给电池进行加热，通常会在电池内部的电芯表面贴敷加热膜，加热膜产生的热量通过彼此接触传递到电芯上，从而实现为电池加热。但该方案本质上是一种外部加热方式，热量传递过程会存在损耗，从而导致加热效率低，加热能耗大。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种电池加热***、电池包和用电装置，可以在不影响电池的原有输出功能的同时，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
第一方面，提供了一种电池加热***，包括：电池控制装置；该电池控制装置包括开关组件，该开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，该第一开关的一端用于与第一电池组的负极相连，该第一开关的另一端用于与第二电池组的正极相连，该第二开关的一端用于与该第一电池组的负极相连，该第三开关的一端用于与该第二电池组的正极相连；在该第一开关闭合以及该第二开关和该第三开关断开的情况下，该第一电池组与该第二电池组串联设置，并连接到充放电装置，以对串联后的该第一电池组和该第二电池组充电或放电；在该第一开关断开以及该第二开关和该第三开关闭合的情况下，该第一电池组和该第二电池组分别连接到电池加热装置，以形成第一回路和第二回路，该第一回路和该第二回路用于对该第一电池组和第二电池组进行加热。
通过控制第一开关的闭合和断开，可以实现电池中的第一电池组和第二电池组的串联设置与独立设置的切换，并且通过控制第二开关和第三开关的闭合和断开，可以实现在第一电池组和第二电池组串联时，连接到充放电装置，以实现对串联后的第一电池组和第二电池组的充电或放电，在第一电池组和第二电池组独立设置时，第一电池组和第二电池组可以分别连接到电池加热装置，以实现对第一电池组和第二电池组的加热。因此，本申请实施例的电池加热***，可以在不影响电池的原有输出功能的同时，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
在一种可能的实现方式中，该电池加热***还包括：该电池加热装置；该电池加热装置包括第一桥臂、第二桥臂和储能元件；在该第一开关断开以及该第二开关和该第三开关闭合的情况下，该第一电池组和该第二电池组分别连接到该电池加热装置，形成该第一电池组向该储能元件放电的第一回路以及该储能元件和该第一电池组向该第二电池组充电的第二回路，或者，形成该第二电池组向该储能元件放电的第一回路以及该第二电池组和该储能元件向该第一电池组充电的第二回路。
通过采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，能够大大提升电池的低温加热的温升速率，从而提升加热效率，减少加热能耗。
在一种可能的实现方式中，该电池控制装置还包括接口组件，该接口组件包括主正接口、主负接口、第一加热正接口、第一加热负接口、第二加热正接口和第二加热负接口，该主正接口用于与该第一电池组的正极相连，该主负接口用于与该第二电池组的负极相连，该第二开关的另一端与该第一加热负接口相连，该第三开关的另一端与该第二加热正接口相连；在该第一开关闭合以及该第二开关和该第三开关断开的情况下，该第一电池组和该第二电池组串联设置，并通过主正接口和主负接口连接到该充放电装置，以对串联后的该第一电池组和该第二电池组充电或放电；在该第一开关断开以及该第二开关和该第三开关闭合的情况下，该第一电池组通过该第一加热正接口和该第一加热负接口连接到该电池加热装置，以及该第二电池组通过该第二加热正接口和该第二加热负接口连接到该电池加热装置，以形成该第一回路和该第二回路。
通过在原有接口组件中增加两对加热接口，分别将第一电池组和第二电池组独立连接到电池加热装置中，以形成对电池加热的第一回路和第二回路，并且通过原有的主正接口和主负接口将电池连接到充放电装置中，以实现对电池的充电或放电。即本申请实施例的电池加热***，通过设置独立的加热支路，能够在不影响电池原有的输出功能的情况下，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
在一种可能的实现方式中，该开关组件还包括第四开关和第五开关，该第四开关的一端用于与该第一电池组的正极相连，该第四开关的另一端与该主正接口相连，该第五开关的一端用于与该第二电池组的负极相连，该第五开关的另一端与该主负接口相连；在该第一开关、该第四开关和该第五开关闭合以及该第二开关和该第三开关断开的情况下，该第一电池组与该第二电池组串联设置，并通过该主正接口和该主负接口连接到该充放电装置，以对串联后的该第一电池组和该第二电池组充电或放电。
通过在串联后的第一电池组和第二电池组的正极与主正接口以及负极与主负接口之间分别设置开关，在电池不需要与充放电装置进行连接时，能够及时控制电池断开与充放电装置之间的连接。
在一种可能的实现方式中，该第四开关的另一端还与该第一加热正接口相连，该第五开关的另一端还与该第二加热负接口相连；在该第一开关断开以及该第二开关、该第三开关、第四开关和该第五开关闭合的情况下，该第一电池组通过该第一加热正接口和该第一加热负接口连接到该电池加热装置，以及该第二电池组通过该第二加热正接口和该第二加热负接口连接到该电池加热装置。
通过第一加热正接口与主正接口共用第四开关以及第二加热负接口与主负接口共用第五开关，能够减少电池加热***的改动，降低成本，并且可以降低对电池加热***的控制复杂度。
在一种可能的实现方式中，该电池控制装置还包括电流传感器，该电流传感器用于检测在串联后的该第一电池组和该第二电池组充电或放电时所形成的回路中的电流值。
电流传感器对串联后的第一电池组和第二电池组的充电电流或放电电流的大小进行测量，可以防止电流过大，对电池组造成损害。同时，还可以对电流传感器所测得的电流大小进行积分运算，得到串联后的第一电池组和第二电池组的充电电荷量或放电电荷量，从而可以对电池组的电量状态进行判断，防止使用过程中过充电或过放电情况的发生，避免影响电池组的使用寿命。
在一种可能的实现方式中，该电流传感器的一端用于与该第一电池组的正极相连，该电流传感器的另一端与该主正接口相连。
将电流传感器设置在第一电池组的正极与主正接口之间，便于对串联后的第一电池组和第二电池组的充电电流或放电电流的大小进行测量，从而可以防止电流过大，对电池组造成损害。
在一种可能的实现方式中，该电池控制装置还包括预充电阻，该开关组件还包括第六开关，该预充电阻的一端与该第六开关的一端相连，该预充电阻的另一端与该第四开关的一端相连，该第六开关的另一端与该第四开关的另一端相连，该预充电阻和该第六开关用于在串联后的该第一电池组和该第二电池组充电或放电时为与该主正接口和该主负接口连接的负载提供限流。
预充电阻和第六开关的目的在于为主正接口和主负接口的后端可能连接的容性负载提供限流，避免瞬间电流过大损坏高压回路中的器件。
在一种可能的实现方式中，该开关组件中的至少一个开关为继电器。
相较于普通开关，继电器更安全，并且更便于控制。
第二方面，提供了一种电池包，包括上述第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式中的电池加热***；第一电池组和第二电池组，其中，该第一电池组的负极分别与该第一开关的一端和该第二开关的一端相连，该第二电池组的正极分别与该第一开关的另一端和该第三开关的一端相连。
通过在电池中设置本申请实施例提供的电池加热***，可以在不影响电池的原有输出功能的同时，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
在一种可能的实现方式中，该电池包还包括第一手动维修开关和第二手动维修开关，该第一手动维修开关与该第一电池组串联，该第二手动维修开关与该第二电池组串联。
第一手动维修开关和第二手动维修开关的目的在于在第一电池组和第二电池组独立工作时，为第一电池组和第二电池组提供保护。
在一种可能的实现方式中，该第一电池组和该第二电池组中的至少一个电池组是由多个电池单体串联形成的；和/或，该第一电池组和该第二电池组中的至少一个电池组是由多个电池单体先并联再串联形成的。
第三方面，提供了一种用电装置，该用电装置包括第二方面以及第二方面任一种可能的实现方式中的电池包，该电池包用于为该用电装置提供电能。
附图说明
图1示出了本申请实施例的电池加热装置的应用场景的示意图。
图2示出了本申请实施例的电池加热装置的示意性电路图。
图3示出了本申请实施例的电池加热***的示意性电路图。
图4示出了本申请实施例的电池加热***的另一示意性电路图。
图5示出了本申请实施例的电池包的示意性框图。
图6示出了本申请实施例的电池组的结构示意图。
图7示出了本申请实施例的电池组的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
随着时代的发展，新能源汽车由于其环保性、低嗓音、使用成本低等优点，具有巨大的市场前景且能够有效促进节能减排，有利于社会的发展和进步。
由于动力电池的电化学特性，在低温环境下，动力电池的充放电能力被大大限制，严重影响客户冬季用车体验。因此，为了能够正常使用动力电池，需要在低温环境下为动力电池进行加热。
本申请实施例中的动力电池可以为锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池等，在此不做限定。从规模而言，本申请实施例中的动力电池可以为电芯/电池单体，也可以是电池模组或电池包，在此不做限定。从应用场景而言，该动力电池可应用于汽车、轮船等动力装置内。例如，可以应用于动力汽车，以为动力汽车的电机供电，作为电动汽车的动力源。该动力电池还可为电动汽车中的其他用电器件供电，比如为车内空调、车载播放器等供电。
为了便于描述，以下将以动力电池应用于新能源汽车(即动力汽车、或称电动汽车)为例，对本申请的方案进行阐述。
目前为了给动力电池(以下将简称为“电池”)进行加热，通常会在电池内部的电芯表面贴敷加热膜，加热膜产生的热量通过彼此接触传递到电芯上，从而实现为电池加热。该方案本质上是一种外部加热方式，热量在传递过程中存在损耗，最主要的问题为加热效率低，加热能耗大。电池的电量大量消耗在电池自身加热上，从而导致电动汽车在冬天充电时间长、续航里程短。
为此，本申请实施例提供了一种对电池加热的方案，能够提升加热效率，减少加热能耗。
图1示出了本申请实施例的电池加热装置的应用场景的示意图。如图 1所示，当电池120与电池加热装置110连接时，电池加热装置110用于为电池120加热。当电池120与充放电装置130连接时，充放电装置130用于对电池120充电或放电。充放电装置130可以包括充电装置或用电装置。充电装置例如可以是充电桩，用于为电池120进行充电。而用电装置例如可以是电机，电池120与电机的驱动电路连接，用于为该驱动电路提供电源，从而保证动力汽车的正常行驶。
在一种实现方式中，电池120的电池管理***(battery management system，BMS)采集电池120的状态信息，例如电池温度、荷电状态(state of charge，SOC)、电压信号、电流信号等，并根据该状态信息确定电池120是否需要加热。当确定需要对电池120进行加热时，BMS可以向整车控制器 (vehicle control unit，VCU)发送加热请求。VCU根据BMS发送的加热请求，确定是否开启电池加热装置110对电池120进行加热。
例如，VCU接收到BMS发送的加热请求后，可以根据电池120的SOC，确定是否利用电池加热装置110对电池120进行加热。其中，当电池120的电量充足，即SOC较高，比如高于一个阈值时，可以利用电池加热装置110 对电池120进行加热，此时并不影响动力汽车的正常行驶。
又例如，当电池120的电量不足，即SOC较低，比如低于一个阈值时，为了降低电池加热损耗，可以不利用电池加热装置110对电池加热。电机控制器，例如微程序控制器(microprogrammed control unit，MCU)可以根据电机的电压和电流等信息，确定电机状态，并发送给VCU。因此，如果电机此时处于正常工作的状态，那么可以利用电机工作损耗产生的热量对电池120 进行加热或保温，例如利用行车时电机工作损耗产生的热量加热电池120的冷却液，从而由该冷却液对电池120加热或保温。
或者，当电池120的SOC较低时，也可以开启电池加热装置110对电池120进行加热，并调整电池加热装置110的加热周期的长度，或者说，调整电池加热装置110的加热频率。
本申请并不限定电池加热装置110的使用场景，本申请实施例的电池加热装置110可以在任何需要的情况下，用来对电池120进行加热。
在电池加热装置110对电池120加热的过程中，电池120的BMS还可以监测电池120的温度是否存在异常。当电池120的温度存在异常时，例如电池120中的不同电芯之间的温度差异较大时，BMS可以向VCU发送温度异常的信息，则VCU控制电池加热装置110停止对电池120加热。此时，可以利用电机工作损耗产生的热量对电池120进行加热或保温，例如利用电机工作损耗产生的热量加热电池120的冷却液，从而由冷却液对电池120加热或保温。
在电池加热装置110对电池120加热过程中，如果电池120的温度已满足要求，则VCU可以控制电池加热装置110停止对电池120加热。此时，可以利用电机工作损耗产生的热量对电池120进行保温，例如利用电机工作损耗产生的热量加热电池120的冷却液，从而由冷却液对电池120保温。
当电池120包括多个电池组时，现有技术中，通常采用依次加热每个电池组，或将多个电池组并联后同时加热的方式。但是上述第一种方式延长了加热的时间，第二种方式使得用于加热的电流被分流，两种方式均导致加热效率低，影响用户体验。
为此，本申请提供了一种双支路电池加热的方案，通过合理的控制可以实现同时对两个电池组进行加热，由于用于加热的电流未被分流，从而大大提升了电池低温加热的温升速率，提高加热效率。
图2示出了本申请实施例提供的电池加热装置110的一种示意性电路图。如图2所示，电池120包括第一电池组121和第二电池组122，电池加热装置110可以同时对第一电池组121和第二电池组122进行加热。其中，电池加热装置110可以包括第一桥臂1111、第二桥臂1112和储能元件1113。储能元件1113例如可以是电感L，或者是串联在一起的电感L和电容。
第一电池组121的两端例如还可以并联有第一电容C1，第二电池组122 的两端例如还可以并联有第二电容C2。该第一电容C1和该第二电容C2可以实现吸收对应桥臂关断尖峰电压、电池稳压等功能，电池加热装置110停止工作瞬间，桥臂开关会对应关断，此时由于高压回路的杂散电感以及电流变化率会产生一个极大的尖峰电压，需要使用第一电容C1和第二电容C2来吸收；以及减小第一电池组121和第二电池组122的电压波动，提高第一电池组121和第二电池组122的电压稳定性。这样，能够更好地保护电池以及回路中高压器件，避免受到电压冲击损坏。
第一桥臂1111和第二桥臂1112可以在VCU的控制下，形成第一电池组121向储能元件1113放电的回路、以及储能元件1113和第一电池组121 向第二电池组122充电的回路，以在放电和充电的过程中对第一电池组121 和第二电池组122进行加热；和/或，第一桥臂1111和第二桥臂1112可以在 VCU的控制下，形成第二电池组122向储能元件1113放电的回路、以及储能元件1113和第二电池组122向第一电池组121充电的回路，以在放电和充电的过程中对第一电池组121和第二电池组122进行加热。
可见，电池加热装置110对第一电池组121和第二电池组122进行加热时，通过控制第一桥臂1111和第二桥臂1112的导通或断开，形成第一电池组121和第二电池组122中的一个电池向储能元件放电的回路、以及该电池和储能元件向另一个电池充电的回路。放电回路和充电回路来回切换，由于放电和充电过程中两个电池组内部都存在电流的流动，因此会使电池的温度升高，实现对两个电池组的同时加热，且具有较高的加热效率。
如图2所示，第一桥臂1111的第一端E11与第一电池组121的第一端相连，第二桥臂1112的第一端E21与第二电池组122的第一端相连，第一桥臂1111的第二端E12与第一电池组121的第二端相连，第二桥臂1112的第二端E22与第二电池组122的第二端相连。其中，第一桥臂1111包括第一子桥臂1101和第二子桥臂1102，第二桥臂1112包括第三子桥臂1103和第四子桥臂1104。
其中，第一电池组121的第一端为第一电池组121的正极，第一电池组121的第二端为第一电池组121的负极。第二电池组122的第一端为第二电池组122的正极，第二电池组122的第二端为第二电池组122的负极。
本申请的储能元件1113可以连接在第一桥臂1111和第二桥臂1112之间。例如，如图2所示，储能元件1113的一端连接在第一子桥臂1101和第二子桥臂1102之间，储能元件1113的另一端连接在第三子桥臂1103和第四子桥臂1104之间。
由于本申请实施例提供的双支路电池加热的方案需要向电池加热装置 110输入两个电池组，因此，本申请实施例提供了一种电池加热***，在不影响电池原有的输出功能的同时，可以采用双支路电池加热的方案对电池进行加热，从而可以提高加热效率，减少加热能耗。
图3示出了本申请实施例提供的电池加热***300的一种示意性框图。如图3所示，该电池加热***300包括：电池控制装置200，该电池控制装置200包括开关组件，开关组件包括第一开关211、第二开关212和第三开关213，第一开关211的一端用于与第一电池组121的负极相连，第一开关 211的另一端用于与第二电池组122的正极相连，第二开关212的一端用于与第一电池组121的负极相连，第三开关213的一端用于与第二电池组122 的正极相连。
在第一开关211闭合以及第二开关212和第三开关213断开的情况下，第一电池组121和第二电池组122串联设置，并连接到充放电装置130，以对串联后的第一电池组121和第二电池组122充电或放电；或者，在第一开关211断开以及第二开关212和第三开关213闭合的情况下，第一电池组121 和第二电池组122分别连接到电池加热装置110，以形成第一回路和第二回路，该第一回路和第二回路用于对第一电池组121和第二电池组122进行加热。
需要说明的是，本申请实施例的电池组主要强调的是电芯的数量或电池模块的数量，而并非强调电池组的结构。也就是说，电池组包括至少一个电芯或至少一个电池模块，至于该电池组是否还包括其他结构，本申请实施例对此不作限定。
此处所述的串联设置，可以是指，第一电池组121的负极和第二电池组122的正极相连，而第一电池组121的正极和第二电池组122的负极作为串联后的第一电池组121和第二电池组122的整体的正极和负极。或者，第二电池组122的负极与第一电池组121的正极相连，而第二电池组122的正极和第一电池组121的负极作为串联后的第一电池组121和第二电池组122 的整体的正极和负极。
通过控制第一开关211的闭合和断开，可以实现第一电池组121和第二电池组122的串联设置与独立设置的切换，并且通过控制第二开关212和第三开关213的闭合和断开，可以实现在第一电池组121和第二电池组122 串联设置时，连接到充放电装置130，以实现对串联后的第一电池组121和第二电池组122充放电，在第一电池组121和第二电池组122独立设置时，第一电池组121和第二电池组122可以分别连接到电池加热装置110，以实现对第一电池组121和第二电池组122的加热。因此，本申请实施例的电池加热***300，可以在不影响电池的原有输出功能的同时，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
可选地，如图3所示，该电池加热***300还可以包括电池加热装置 110，该电池加热装置110的电路结构可以如图2所示。具体地，该电池加热装置110可以包括第一桥臂1111、第二桥臂1112和储能元件1113；其中，在第一开关211断开以及第二开关212和第三开关213闭合的情况下，第一电池组121和第二电池组122分别连接到电池加热装置110，形成第一电池组 121向储能元件1113放电的第一回路以及储能元件1113和第一电池组121 向第二电池组122充电的第二回路，或者，形成第二电池组122向储能元件 1113放电的第一回路以及第二电池组122和储能元件1113向第一电池组121 充电的第二回路。该第一回路和第二回路用于对第一电池组121和第二电池组122进行加热。
其中，该第一电池组121的正极与第一桥臂1111的第一端E11相连，该第一电池组121的负极与第一桥臂1111的第二端E12相连，该第二电池组 122的正极与第二桥臂1112的第一端E21相连，该第二电池组122的负极与第二桥臂1112的第二端E22相连。或者，该第一电池组121的正极与第二桥臂1112的第一端E21相连，该第一电池组121的负极与第二桥臂1112的第二端E22相连，该第二电池组122的正极与第一桥臂1111的第一端E11相连，该第二电池组122的负极与第一桥臂1111的第二端E12相连。
通过采用双支路电池加热的方案为第一电池组121和第二电池组122 进行加热，能够大大提升电池的低温加热的温升速率，从而提升加热效率，减少加热能耗。
可选地，在本申请实施例中，如图4所示，该电池控制装置200还包括接口组件，该接口组件可以包括主正接口221、主负接口222、第一加热正接口223、第一加热负接口224、第二加热正接口225和第二加热负接口226。该主正接口221用于与第一电池组121的正极相连，该主负接口222用于与第二电池组122的负极相连，第二开关212的另一端与第一加热负接口224 相连，第三开关213的另一端与第二加热正接口225相连。其中，在第一开关211闭合以及第二开关212和第三开关213断开的情况下，第一电池组121 和第二电池组122串联设置，并通过主正接口221和主负接口222连接到充放电装置130，以对串联后的第一电池组121和第二电池组122充电或放电；或者在第一开关211断开以及第二开关212和第三开关213闭合的情况下，第一电池组121通过第一加热正接口223和第一加热负接口224连接到电池加热装置110，以及第二电池组122通过第二加热正接口225和第二加热负接口226连接到电池加热装置110，以形成第一回路和第二回路。
可选地，参见图4，该第一加热正接口223与电池加热装置110的第一输入端E11相连，该第一加热负接口224与电池加热装置110的第二输入端E12相连，该第二加热正接口225与电池加热装置110的第三输入端E21 相连，该第二加热负接口226与电池加热装置110的第四输入端E22相连。其中，该第一输入端E11和第二输入端E12分别对应于图2中的第一桥臂1111 的第一端E11和第二端E12，该第三输入端E21和第四输入端E22分别对应于图2中的第二桥臂1112的第一端E21和第二端E22。
通过在原有接口组件中增加两对加热接口，分别将第一电池组121和第二电池组122独立连接到电池加热装置110中，以形成对第一电池组121 和第二电池组122加热的第一回路和第二回路，并且通过原有的主正接口221 和主负接口222将串联后的第一电池组121和第二电池组122连接到充放电装置130中，以实现对串联后的第一电池组121和第二电池组122的充电或放电。即本申请实施例的电池加热***300，通过设置独立的加热支路，能够在不影响电池原有的输出功能的情况下，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
继续参见图4，该电池控制装置200的开关组件还包括第四开关214 和第五开关215，第四开关214的一端用于与第一电池组121的正极相连，第四开关214的另一端与主正接口221相连，第五开关215的一端用于与第二电池组122的负极相连，第五开关215的另一端与主负接口222相连。其中，在第一开关211、第四开关214和第五开关215闭合且第二开关212和第三开关213断开的情况下，第一电池组121和第二电池组122串联设置，并通过主正接口221和主负接口222连接到充放电装置130，以对串联后的第一电池组121和第二电池组122充电或放电。
通过在串联后的第一电池组121和第二电池组122的正极与主正接口 221以及负极与主负接口222之间分别设置开关，在电池不需要与充放电装置进行连接时，能够控制电池断开与充放电装置之间的连接。
继续参见图4，第四开关214的另一端还与第一加热正接口223相连，第五开关215的另一端还与第二加热负接口226相连。其中，在第一开关211 断开以及第二开关212、第三开关213、第四开关214和第五开关215闭合的情况下，第一电池组121通过第一加热正接口223和第一加热负接口224连接到电池加热装置110，以及第二电池组122通过第二加热正接口225和第二加热负接口226连接到电池加热装置110。
通过第一加热正接口223与主正接口221共用第四开关214以及第二加热负接口226与主负接口222共用第五开关215，能够减少电池加热*** 300的改动，降低成本，并且可以降低对电池加热***300的控制复杂度。
在另一种实施例中，该第一加热正接口223与主正接口221不共用第四开关214，该第二加热负接口226与主负接口222不共用第五开关215，即该电池控制装置200还包括第七开关和第八开关，该第七开关连接在第一电池组121的正极与第一加热正接口223之间，该第八开关连接在第二电池组122的负极与第二加热负接口226之间。其中，在第一开关211、第四开关 214和第五开关215闭合且第二开关212、第三开关213、第七开关和第八开关断开的情况下，第一电池组121和第二电池组122串联设置，并通过主正接口221和主负接口222连接到充放电装置130，以对串联后的第一电池组 121和第二电池组122充电或放电；或者，在第一开关211、第四开关214以及第五开关215断开且第二开关212、第三开关213、第七开关和第八开关闭合的情况下，第一电池组121通过第一加热正接口223和第一加热负接口224 连接到电池加热装置110，以及第二电池组122通过第二加热正接口225和第二加热负接口226连接到电池加热装置110，以实现对电池120的加热。
继续参见图4，该电池控制装置200还包括电流传感器230，该电流传感器230用于检测在串联后的第一电池组121和第二电池组122充电或放电时所形成的回路中的电流值。
电流传感器230对串联后的第一电池组121和第二电池组122的充电电流或放电电流的大小进行测量，可以防止电流过大，对电池组造成损害。同时，还可以对电流传感器230所测得的电流大小进行积分运算，得到串联后的第一电池组121和第二电池组122的充电电荷量或放电电荷量，从而可以对电池的电量状态进行判断，防止使用过程中过充电或过放电情况的发生，避免影响电池组的使用寿命。
在一种示例中，如图4所示，电流传感器230连接在第一电池组121 的正极与主正接口221之间。即电流传感器230的一端用于与第一电池组121 的正极相连，电流传感器230的另一端与主正接口221相连。进一步地，电流传感器230的一端用于与第一电池组121的正极相连，电流传感器230的另一端与第四开关214相连。
将电流传感器230设置在第一电池组121的正极与主正接口221之间，便于对串联后的第一电池组121和第二电池组122的充电电流或放电电流的大小进行测量，从而可以防止电流过大，对电池组造成损害。
需要说明的是，本申请实施例对电流传感器230的设置位置不作限定。例如，电流传感器230还可以设置在第二电池组122与第五开关215之间，只要其设置在串联后的第一电池组121和第二电池组122充电或放电时所形成的回路中即可。
继续参见图4，该电池控制装置200中的开关组件还包括第六开关216，该电池控制装置200还包括预充电阻240，预充电阻240的一端与第六开关 216的一端相连，预充电阻240的另一端与第四开关214的一端相连，第六开关216的另一端与第四开关214的另一端相连，预充电阻240和第六开关 216用于在串联后的第一电池组121和第二电池组122充电或放电时为与主正接口221和主负接口222连接的负载提供限流。
具体地，当充放电装置130对串联后的第一电池组121和第二电池组 122充电时，该充电过程分为预充过程和快速充电过程。预充过程是指控制充放电装置130输出小电流对串联后的第一电池组121和第二电池组122进行充电。而快速充电过程则是指控制充放电装置130输出大电流对串联后的第一电池组121和第二电池组122进行充电。其中，在第一开关211、第四开关214、第五开关215和第六开关216闭合并且第二开关212、第三开关 213断开的情况下，预充过程启动。当串联后的第一电池组121和第二电池组122满足一定的充电条件后，可以断开第六开关216，而其他开关的状态保持，此时快速充电过程启动。
预充电阻240和第六开关216的目的在于为主正接口221和主负接口 222的后端可能连接的容性负载提供限流，避免瞬间电流过大损坏高压回路中的器件。
可选地，在本申请实施例中，开关组件中的至少一个开关为继电器。
相较于普通开关，继电器更安全，并且更便于控制。
继续参见图4，可以在电池120的内部设置第一手动维修开关123和第二手动维修开关124，其中，该第一手动维修开关123与第一电池组121 串联，第二手动维修开关124与第二电池组122串联。
第一手动维修开关123和第二手动维修开关124的目的在于在第一电池组121和第二电池组122独立工作时，为第一电池组121和第二电池组122 提供保护。
本申请实施例还提供了一种电池包的示意性框图。如图5所示，该电池包500包括电池加热***510、第一电池组520和第二电池组530。其中该电池加热***510为上述各种实施例中的电池加热***300，该第一电池组 520对应于上述各种实施例中的第一电池组121，该第二电池组530则对应于上述各种实施例中的第二电池组122。具体地，该第一电池组510的负极分别与第一开关211的一端和第二开关212的一端相连，第二电池组520的正极分别与第一开关211的另一端和第三开关213的一端相连。
通过在电池中设置本申请实施例提供的电池加热***，可以在不影响电池的原有输出功能的同时，采用双支路电池加热的方案为电池进行加热，从而提升加热效率，减少加热能耗。
可选地，在本申请实施例中，该电池包500还包括第一手动维修开关和第二手动维修开关，其中，该第一手动维修开关与第一电池组520串联，第二手动维修开关与第二电池组530串联。该第一手动维修开关对应于上述各种实施例中的第一手动维修开关123，该第二手动维修开关对应于上述各种实施例中的第二手动维修开关124。
可选地，在本申请实施例中，该第一电池组520和第二电池组530中的至少一个电池组是由多个电池单体串联形成的，和/或第一电池组520和第二电池组530中的至少一个电池组是由多个电池单体先并联再串联形成的。例如，第一电池组520是由多个电池单体串联形成的，第二电池组530是由多个电池单体先并联再串联形成的。如图6所示，第一电池组520由电池单体521-52n串联形成。如图7所示，第二电池组530由电池组531-53n串联形成的，而电池组531则是由电池单体5311-531n并联形成的，其中，电池组 531-53n中每个电池组所包括的电池单体的数量可以相同，也可以不同，本申请实施例对此不作限定。
本申请实施例还提供了一种用电装置，该用电装置包括电池包，该电池包用于为用电装置提供电能。该电池可以包括上述实施例中的电池包500。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

Claims (13)

1.一种电池加热***，其特征在于，包括：电池控制装置；
所述电池控制装置包括开关组件，所述开关组件包括第一开关、第二开关和第三开关，所述第一开关的一端用于与第一电池组的负极相连，所述第一开关的另一端用于与第二电池组的正极相连，所述第二开关的一端用于与所述第一电池组的负极相连，所述第三开关的一端用于与所述第二电池组的正极相连；
在所述第一开关闭合以及所述第二开关和所述第三开关断开的情况下，所述第一电池组与所述第二电池组串联设置，并连接到充放电装置，以对串联后的所述第一电池组和所述第二电池组充电或放电；
在所述第一开关断开以及所述第二开关和所述第三开关闭合的情况下，所述第一电池组和所述第二电池组分别连接到电池加热装置，以形成第一回路和第二回路，所述第一回路和所述第二回路用于对所述第一电池组和所述第二电池组进行加热。
2.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述电池加热***还包括：所述电池加热装置；
所述电池加热装置包括第一桥臂、第二桥臂和储能元件；
在所述第一开关断开以及所述第二开关和所述第三开关闭合的情况下，所述第一电池组和所述第二电池组分别连接到所述电池加热装置，形成所述第一电池组向所述储能元件放电的第一回路以及所述储能元件和所述第一电池组向所述第二电池组充电的第二回路，或者，形成所述第二电池组向所述储能元件放电的第一回路以及所述第二电池组和所述储能元件向所述第一电池组充电的第二回路。
3.根据权利要求1所述的电池加热***，其特征在于，所述电池控制装置还包括接口组件，所述接口组件包括主正接口、主负接口、第一加热正接口、第一加热负接口、第二加热正接口和第二加热负接口，所述主正接口用于与所述第一电池组的正极相连，所述主负接口用于与所述第二电池组的负极相连，所述第二开关的另一端与所述第一加热负接口相连，所述第三开关的另一端与所述第二加热正接口相连；
在所述第一开关闭合以及所述第二开关和所述第三开关断开的情况下，所述第一电池组和所述第二电池组串联设置，并通过所述主正接口和所述主负接口连接到所述充放电装置，以对串联后的所述第一电池组和所述第二电池组充电或放电；
在所述第一开关断开以及所述第二开关和所述第三开关闭合的情况下，所述第一电池组通过所述第一加热正接口和所述第一加热负接口连接到所述电池加热装置，以及所述第二电池组通过所述第二加热正接口和所述第二加热负接口连接到所述电池加热装置，以形成所述第一回路和所述第二回路。
4.根据权利要求3所述的电池加热***，其特征在于，所述开关组件还包括第四开关和第五开关，所述第四开关的一端用于与所述第一电池组的正极相连，所述第四开关的另一端与所述主正接口相连，所述第五开关的一端用于与所述第二电池组的负极相连，所述第五开关的另一端与所述主负接口相连；
在所述第一开关、所述第四开关和所述第五开关闭合以及所述第二开关和所述第三开关断开的情况下，所述第一电池组与所述第二电池组串联设置，并通过所述主正接口和所述主负接口连接到所述充放电装置，以对串联后的所述第一电池组和所述第二电池组充电或放电。
5.根据权利要求4所述的电池加热***，其特征在于，所述第四开关的另一端还与所述第一加热正接口相连，所述第五开关的另一端还与所述第二加热负接口相连；
在所述第一开关断开以及所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关闭合的情况下，所述第一电池组通过所述第一加热正接口和所述第一加热负接口连接到所述电池加热装置，以及所述第二电池组通过所述第二加热正接口和所述第二加热负接口连接到所述电池加热装置。
6.根据权利要求3所述的电池加热***，其特征在于，所述电池控制装置还包括电流传感器，所述电流传感器用于检测在串联后的所述第一电池组和所述第二电池组充电或放电时所形成的回路中的电流值。
7.根据权利要求6所述的电池加热***，其特征在于，所述电流传感器的一端用于与所述第一电池组的正极相连，所述电流传感器的另一端与所述主正接口相连。
8.根据权利要求4所述的电池加热***，其特征在于，所述电池控制装置还包括预充电阻，所述开关组件还包括第六开关，所述预充电阻的一端与所述第六开关的一端相连，所述预充电阻的另一端与所述第四开关的一端相连，所述第六开关的另一端与所述第四开关的另一端相连，所述预充电阻和所述第六开关用于在串联后的所述第一电池组和所述第二电池组充电或放电时为与所述主正接口和所述主负接口连接的负载提供限流。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池加热***，其特征在于，所述开关组件中的至少一个开关为继电器。
10.一种电池包，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任一项所述的电池加热***；
第一电池组和第二电池组；
其中，所述第一电池组的负极分别与所述第一开关的一端和所述第二开关的一端相连，所述第二电池组的正极分别与所述第一开关的另一端和所述第三开关的一端相连。
11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括第一手动维修开关和第二手动维修开关，所述第一手动维修开关与所述第一电池组串联，所述第二手动维修开关与所述第二电池组串联。
12.根据权利要求10或11所述的电池包，其特征在于，所述第一电池组和所述第二电池组中的至少一个电池组是由多个电池单体串联形成的；和/或，所述第一电池组和所述第二电池组中的至少一个电池组是由多个电池单体先并联再串联形成的。
13.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求10至12中任一项所述的电池包，所述电池包用于为所述用电装置提供电能。
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