TWI454012B - 一種電池的加熱電路 - Google Patents

Description

一種電池的加熱電路

本發明屬於電子設備技術領域，尤其涉及一種電池的加熱電路。

考慮到汽車需要在複雜的路況和環境條件下行駛，或者有些電子設備需要在較差的環境條件中使用的情況，所以，作為電動車或電子設備電源的電池就需要適應這些複雜的狀況。而且除了需要考慮這些狀況，還需考慮電池的使用壽命及電池的充放電迴圈性能，尤其是當電動車或電子設備處於低溫環境中時，更需要電池具有優異的低溫充放電性能和較高的輸入輸出功率性能。

一般而言，如果在低溫條件下對電池充電的話，將會導致電池的阻抗增大，極化增強，由此導致電池的容量下降。

本發明的目的是針對電池在低溫條件下會導致電池的阻抗增大，極化增強，由此導致電池的容量下降的問題，提供一種電池的加熱電路。為了保持電池在低溫條件下的容量，提高電池的充放電性能，本發明提供了一種電池的加熱電路。

本發明提供了一種電池的加熱電路，該電池包括第一電池E1和第二電池E2，該加熱電路包括：第一充放電電路，所述第一充放電電 路與所述第一電池E1連接，包括相串聯的第一阻尼元件R1、第一電流記憶元件L1、第一開關裝置、以及第一電荷記憶元件C；以及第二充放電電路，所述第二充放電電路與所述第二電池E2連接，包括相串聯的第二阻尼元件R2、第二電流記憶元件L2、第二開關裝置、以及所述第一電荷記憶元件C。

通過本發明提供的電池的加熱電路，可通過控制所述第一開關裝置和/或第二開關裝置，實現同時對多個電池進行加熱，或對該多個電池中的部分電池進行單獨加熱。另外，當多個電池的電量不均衡時，還可使能量多的電池通過一充放電電路將電能存儲至第一電荷記憶元件C，之後存儲於該第一電荷記憶元件C內的能量經由另一充放電路而被返還給能量少的電池，從而達到多個電池電量均衡的目的。

本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。

100‧‧‧開關控制模組

L1‧‧‧第一電流記憶元件

L2‧‧‧第二電流記憶元件

R1‧‧‧第一阻尼元件

R2‧‧‧第二阻尼元件

E1‧‧‧第一電池

E2‧‧‧第二電池

K3‧‧‧第一雙向開關

K4‧‧‧第二雙向開關

K5‧‧‧第三雙向開關

K6、K6a、K6b‧‧‧第一開關

D11、D11a、K6b‧‧‧第一單向半導體元件

D12、D12a、D12b‧‧‧第二單向半導體元件

K7‧‧‧第二開關

R3、R4、R6‧‧‧電阻

101‧‧‧極性反轉單元

J1‧‧‧第一單刀雙擲開關

J2‧‧‧第二單刀雙擲開關

C‧‧‧第一電荷記憶元件

D3‧‧‧第三單向半導體元件

L3‧‧‧電流記憶元件

K9、K1a、K1b、K7a、K7b‧‧‧開關

102‧‧‧DC-DC模組

C1‧‧‧第二電荷記憶元件

Q6‧‧‧雙向開關

a、b、c、d‧‧‧端

D4、D5、D6、D7、D8‧‧‧單向半導體元件

Q1、Q2、Q3、Q4、Q5‧‧‧雙向開關

N1‧‧‧第一節點

N2‧‧‧第二節點

T1‧‧‧第一變壓器

T2‧‧‧第二變壓器

t1、t2、t3‧‧‧時間段

IE1、IE2、IC‧‧‧電流

VC‧‧‧電壓

T‧‧‧工作週期

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：第1圖為本發明提供的電池的加熱電路的示意圖；第2A圖-第2F圖分別為第1圖中的第一開關裝置和/或第二開關裝置的實施方式的示意圖；第3圖為本發明提供的電池的加熱電路的第一實施方式的示意圖；第4A圖-第4C圖分別為第3圖中的極性反轉單元的實施方 式的示意圖；第4D圖為第4C圖中的DC-DC模組的具體實施方式的示意圖；第5A圖為本發明提供的電池的加熱電路的第二實施方式的示意圖；第5B圖為第5A圖的加熱電路所對應的波形時序圖；第6A圖為本發明提供的電池的加熱電路的第三種實施方式的示意圖；以及第6B圖為第6A圖的加熱電路所對應的波形時序圖。

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。

需要指出的是，除非特別說明，當下文中提及時，術語“開關控制模組”為任意能夠根據設定的條件或者設定的時刻輸出相應的控制指令(例如具有相應占空比的脈衝波形)從而控制與其連接的開關裝置相應地導通或關斷的控制器，例如可以為PLC(可編程控制器)等；當下文中提及時，術語“開關”指的是可以通過電信號實現通斷控制或者根據元裝置自身的特性實現通斷控制的開關，既可以是單向開關，例如由雙向開關與二極體串聯構成的可單嚮導通的開關等，也可以是雙向開關，例如金屬氧化物半導體型場效應管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)或帶有反並續流二極體的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型電晶體)等；當下文中提及時，術語“雙向開關”指的是可以通過電信號實現通斷控制或者根據元裝置自身的特性實現通斷控制的可雙嚮導通的開關，例如MOSFET或帶有反並續流二極體的IGBT；當下文中提及時，單向半導體元件指的是具有單嚮導通功能的半導體元件，例如二極體等；當下文中提及時，術語“電荷記憶元件”指任意可以實現電荷存儲的裝置，例如電容等；當下文中提及時，術語“電流記憶元件”指任意可以對電流進行存儲的裝置，例如電感等；當下文中提及時，術語“正向”指能量從電池向儲能電路流動的方向，術語“反向”指能量從儲能電路向電池流動的方向；當下文中提及時，術語“電池”包括一次電池(例如乾電池、鹼性電池等)和二次電池(例如鋰離子電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鉛酸電池等)；當下文中提及時，術語“阻尼元件”指任意通過對電流的流動起阻礙作用以實現能量消耗的裝置，例如電阻等；當下文中提及時，術語“主回路”指的是電池與阻尼元件、開關裝置以及儲能電路串聯組成的回路。

這裏還需要特別說明的是，考慮到不同類型的電池的不同特性，在本發明中，“電池”可以指不包含內部寄生電阻和寄生電感、或者內部寄生電阻的阻值和寄生電感的電感值較小的理想電池，也可以指包含有內部寄生電阻和寄生電感的電池包；因此，本領域技術人員應當理解的是，當“電池”為不包含內部寄生電阻和寄生電感、或者內部寄生電阻的阻值和寄生電感的電感值較小的理想電池時，第一阻尼元件R1和第二阻尼元件R2指的是電池外接的阻尼元件，第一電流記憶元件L1和第二電流記憶元件L2指的是電池外接的電流記憶元件；當“電池”為包含有內部寄生電 阻和寄生電感的電池包時，第一阻尼元件R1和R2既可以指電池外接的阻尼元件，也可以指電池包內部的寄生電阻，同樣地，第一電流記憶元件L1和第二電流記憶元件L2既可以指電池外接的電流記憶元件，也可以指電池包內部的寄生電感。

在本發明的實施例中，為了保證電池的使用壽命，需要在低溫情況下對電池進行加熱，當達到加熱條件時，控制加熱電路開始工作，對電池進行加熱，當達到停止加熱條件時，控制加熱電路停止工作。

在電池的實際應用中，隨著環境的改變，可以根據實際的環境情況對電池的加熱條件和停止加熱條件進行設置，以對電池的溫度進行更精確的控制，從而保證電池的充放電性能。

第1圖為本發明提供的電池的加熱電路的示意圖。如第1圖所示，本發明提供了一種電池的加熱電路，該電池包括第一電池E1和第二電池E2，該加熱電路包括：第一充放電電路，該第一充放電電路與第一電池E1連接，包括相串聯的第一阻尼元件R1、第一電流記憶元件L1、第一開關裝置1、以及第一電荷記憶元件C；以及第二充放電電路，該第二充放電電路與所述第二電池E2連接，包括相串聯的第二阻尼元件R2、第二電流記憶元件L2、第二開關裝置2、以及第一電荷記憶元件C。

其中，第一阻尼元件R1和第二阻尼元件R2可分別為第一電池E1和第二電池E2內部的寄生電阻，第一電流記憶元件L1和第二電流記憶元件L2可分別為第一電池E1和第二電池E2內部的寄生電感。

其中，該加熱電路還可包括開關控制模組100，該開關控制模組100與第一開關裝置1和第二開關裝置2連接，用於控制該第一開關裝置 1和第二開關裝置2的通斷，以使得當第一開關裝置1和/或第二開關裝置2導通時，能量在所述第一電池E1與所述第一充放電電路之間往復流動和/或能量在所述第二電池E2與所述第二充放電電路之間往復流動，從而使得第一阻尼元件R1和/或第二阻尼元件R2發熱，藉此達到對電池進行加熱的目的。

開關控制模組100可以為一個單獨的控制器，通過對其內部程式的設置，可以實現對不同的外接開關的通斷控制，開關控制模組100也可以為多個控制器，例如針對每一個外接開關設置對應的開關控制模組100，多個開關控制模組100也可以集成為一體，本發明不對開關控制模組100的實現形式作出任何限定。

優選地，開關控制模組100被配置為當第一電池E1的電量大於所述第二電池E2的電量時，控制第一開關裝置1導通、第二開關裝置2斷開，第一電池E1給所述第一電荷記憶元件C充電；之後，當第一充放電電路中的電流經正半週期為零時，開關控制模組100控制所述第一開關裝置1斷開、第二開關裝置2導通，第一電荷記憶元件C將其所存儲的電量充入所述第二電池E2，藉此實現電池能量均衡的目的。

第2A圖-第2F圖分別為第1圖中的第一開關裝置和/或第二開關裝置的實施方式的示意圖。以下參見第2A圖第2F圖，對第一開關裝置和/或第二開關裝置的各種實施方式進行描述。

為了實現能量在電池與充放電電路之間的往復流動，根據本發明的一種實施方式，所述第一開關裝置1和/或第二開關裝置2可為第一雙向開關K3，如第2A圖所示。由開關控制模組100控制第一雙向開關K3的導通與關斷，當需要對電池加熱時，導通第一雙向開關K3即可，如暫停加熱 或者不需要加熱時關斷第一雙向開關K3即可。

單獨使用一個第一雙向開關K3實現開關裝置，電路簡單，佔用系統面積小，容易實現，但是為了實現對反向電流的關斷，本發明還提供了如下開關裝置的優選實施方式。

優選地，第一開關裝置1和/或第二開關裝置2可包括用於實現能量從電池流向充放電電路的第一單向支路和用於實現能量從充放電電路流向電池的第二單向支路，開關控制模組100與第一單向支路和第二單向支路中的一者或兩者分別連接，用以控制所連接的支路的導通和關斷。

當電池需要加熱時，導通第一單向支路和第二單向支路兩者，如暫停加熱可以選擇關斷第一單向支路和第二單向支路中的一者或兩者，當不需要加熱時，可以關斷第一單向支路和第二單向支路兩者。優選地，第一單向支路和第二單向支路兩者都能夠受開關控制模組100的控制，這樣，可以靈活實現能量正向流動和反向流動。

作為開關裝置的另一種實施方式，如第2B圖所示，第一開關裝置1和/或第二開關裝置2可以包括第二雙向開關K4和第三雙向開關K5，第二雙向開關K4和第三雙向開關K5彼此反向串聯以構成第一單向支路和第二單向支路，開關控制模組100與所述第二雙向開關K4和第三雙向開關K5分別連接，用於通過控制第二雙向開關K4和第三雙向開關K5的導通和關斷來控制第一單向支路和第二單向支路的導通和關斷。

當需要對電池加熱時，導通第二雙向開關K4和第三雙向開關K5即可，如暫停加熱可以選擇關斷第二雙向開關K4和第三雙向開關K5中的一者或者兩者，在不需要加熱時關斷第二雙向開關K4和第三雙向開關 K5即可。這種開關裝置的實現方式能夠分別控制第一單向支路和第二單向支路的導通和關斷，靈活實現電路的正向和反向能量流動。

作為開關裝置的另一種實施方式，如第2C圖所示，第一開關裝置1和/或第二開關裝置2可以包括第一開關K6、第一單向半導體元件D11以及第二單向半導體元件D12，第一開關K6和第一單向半導體元件D11彼此串聯以構成所述第一單向支路，第二單向半導體元件D12構成第二單向支路，開關控制模組100與第一開關K6連接，用於通過控制第一開關K6的導通和關斷來控制第一單向支路的導通和關斷。在如第2C圖所示的開關裝置中，當需要加熱時，導通第一開關K6即可，不需要加熱時，關斷第一開關K6即可。

如第2C圖中所示的開關裝置的實現方式雖然實現了能量往返沿著相對獨立的支路流動，但是還不能實現能量反向流動時的關斷功能。本發明還提出了開關裝置的另一種實施方式，如第2D圖所示，第一開關裝置1和/或第二開關裝置2還可以包括位於第二單向支路中的第二開關K7，該第二開關K7與第二單向半導體元件D12串聯，開關控制模組100還與第二開關K7連接，用於通過控制第二開關K7的導通和關斷來控制第二單向支路的導通和關斷。這樣在第2D圖示出的開關裝置中，由於兩個單向支路上均存在開關(即第一開關K6和第二開關K7)，同時具備能量正向和反向流動時的關斷功能。

優選地，第一開關裝置1和/或第二開關裝置2還可以包括與第一單向支路和/或第二單向支路串聯的電阻，用於減小充放電電路的電流，避免電流過大對電池造成損害。例如，可以在第2B圖中示出的開關裝 置中添加與第二雙向開關K4和第三雙向開關K5串聯的電阻R6，得到開關裝置的另一種實現方式，如第2E圖所示。第2F圖中也示出了開關裝置的一種實施方式，其是在第2D圖中示出的開關裝置中的兩個單向支路上分別串聯電阻R3、電阻R4得到的。

對於能量在電池與充放電電路之間往復流動的實施方式，開關裝置可以在一個週期或多個週期內的任意時間點關斷，開關裝置的關斷時刻可以是任何時刻，例如流經開關裝置的電流為正向/反向時、為零時/不為零時均可以實施關斷。根據所需要的關斷策略可以選擇開關裝置的不同的實現形式，如果只需要實現正向電流流動時關斷，則選用例如第2A圖和第2C圖所示的開關裝置的實現形式即可，如果需要實現正向電流和反向電流時均可以關斷，則需要選用如第2B圖、第2D圖所示的兩個單向支路均可控的開關裝置。

第3圖為本發明提供的電池的加熱電路的第一實施方式的示意圖。如第3圖所示，本發明的加熱電路還可包括極性反轉單元101，該極性反轉單元101與所述第一電荷記憶元件C連接，用於對第一電荷記憶元件C的電壓極性進行反轉。開關控制模組100與所述第一開關裝置1、第二開關裝置2以及極性反轉單元101連接，用於當第一充放電路和/或第二充放電電路內的電流經負半週期為零時，控制第一開關裝置1和/或第二開關裝置2關斷，之後控制極性反轉單元101對第一電荷記憶元件C的電壓極性進行反轉。由於極性反轉後的第一電荷記憶元件C的電壓能夠與第一電池E1和第二電池E2的電壓串聯相加，當第一開關裝置1和/或第二開關裝置2再次導通時，能夠提高第一充放電電路和/或第二充放電電路中的電流。

第4A圖第4C圖分別為第3圖中的極性反轉單元的實施方式的示意圖。以下參考第4A圖-第4C圖，對進行極性反轉單元101的各種實施方式進行描述。

作為極性反轉單元101的一種實施方式，如第4A圖所示，極性反轉單元101包括第一單刀雙擲開關J1和第二單刀雙擲開關J2，第一單刀雙擲開關J1和第二單刀雙擲開關J2分別位於第一電荷記憶元件C兩端，第一單刀雙擲開關J1的入線連接在第一和第二充放電電路中，第一單刀雙擲開關J1的第一出線連接所述第一電荷記憶元件C的第一極板，第一單刀雙擲開關J1的第二出線連接第一電荷記憶元件C的第二極板，第二單刀雙擲開關J2的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，第二單刀雙擲開關J2的第一出線連接所述第一電荷記憶元件C的第二極板，第二單刀雙擲開關J2的第二出線連接在所述第一電荷記憶元件C的第一極板，開關控制模組100還與所述第一單刀雙擲開關J1和第二單刀雙擲開關J2分別連接，用於通過改變所述第一單刀雙擲開關J1和第二單刀雙擲開關J2各自的入線和出線的連接關係來對所述第一電荷記憶元件C的電壓極性進行反轉。

根據該實施方式，可以預先對第一單刀雙擲開關J1和第二單刀雙擲開關J2各自的入線和出線的連接關係進行設置，使得當第一開關裝置1和/或第二開關裝置2導通時，第一單刀雙擲開關J1的入線與其第一出線連接，而第二單刀雙擲開關J2的入線與其第一出線連接，當第一開關裝置1和第二開關裝置2關斷時，通過開關控制模組100控制第一單刀雙擲開關J1的入線切換到與其第二出線連接，而第二單刀雙擲開關J2的入線切換到與其第二出線連接，由此第一電荷記憶元件C實現電壓極性反轉的目的。

作為極性反轉單元101的另一種實施方式，如第4B圖所示，極性反轉單元101包括相串聯的第三單向半導體元件D3、電流記憶元件L3以及開關K9，該串聯電路並聯於所述第一電荷記憶元件C兩端，開關控制模組100還與開關K9連接，用於通過控制開關K9導通來對第一電荷記憶元件C的電壓極性進行反轉。

根據上述實施方式，當第一開關裝置1和第二開關裝置2關斷時，可以通過開關控制模組100控制開關K9導通，由此，第一電荷記憶元件C與第三單向半導體元件D3、電流記憶元件L3以及開關K9形成LC振盪回路，第一電荷記憶元件C通過電流記憶元件L3放電，振盪回路上的電流流經負半週期後，流經電流記憶元件L3的電流為零時達到第一電荷記憶元件C電壓極性反轉的目的。

作為極性反轉單元101的又一種實施方式，如第4C圖所示，極性反轉單元101包括DC-DC模組102和第二電荷記憶元件C1，該DC-DC模組102與第一電荷記憶元件C和第二電荷記憶元件C1分別連接，開關控制模組100還與DC-DC模組102連接，用於通過控制DC-DC模組102工作來將所述第一電荷記憶元件C中的能量轉移至第二電荷記憶元件C1，再將第二電荷記憶元件C1中的能量反向轉移回所述第一電荷記憶元件C，以實現對第一電荷記憶元件C的電壓極性的反轉。

DC-DC模組102是本領域中常用的用於實現電壓極性反轉的直流變直流轉換電路，本發明不對DC-DC模組102的具體電路結構作任何限制，只要能夠實現對第一電荷記憶元件C的電壓極性反轉即可，本領域技術人員可以根據實際操作的需要對其電路中的元件進行增加、替換或刪減。

第4D圖為本發明提供的DC-DC模組102的具體實施方式的示意圖。如第4D圖所示，DC-DC模組102包括：雙向開關Q1、雙向開關Q2、雙向開關Q3、雙向開關Q4、第一變壓器T1、單向半導體元件D4、單向半導體元件D5、電流記憶元件L4、雙向開關Q5、雙向開關Q6、第二變壓器T2、單向半導體元件D6、單向半導體元件D7、以及單向半導體元件D8。

在該實施方式中，雙向開關Q1、雙向開關Q2、雙向開關Q3和雙向開關Q4為MOSFET，雙向開關Q5和雙向開關Q6為IGBT。

第一變壓器T1的1腳、4腳、5腳為同名端，第二變壓器T2的2腳與3腳為同名端。

其中，單向半導體元件D7的陽極與第二電荷記憶元件C1的a端連接，單向半導體元件D7的陰極與雙向開關Q1和雙向開關Q2的漏極連接，雙向開關Q1的源極與雙向開關Q3的漏極連接，雙向開關Q2的源極與雙向開關Q4的漏極連接，雙向開關Q3、雙向開關Q4的源極與第二電荷記憶元件C1的b端連接，由此構成全橋電路，此時第二電荷記憶元件C1的電壓極性為a端為正，b端為負。

在該全橋電路中，雙向開關Q1、雙向開關Q2為上橋臂，雙向開關Q3、雙向開關Q4為下橋臂，該全橋電路通過第一變壓器T1與所述第二電荷記憶元件C1相連；第一變壓器T1的1腳與第一節點N1連接、2腳與第二節點N2連接，3腳和5腳分別連接至單向半導體元件D4和單向半導體元件D5的陽極；單向半導體元件D4和單向半導體元件D5的陰極與電流記憶元件L4的一端連接，電流記憶元件L4的另一端與第二電荷記憶元件C1的d端連接；變壓器T1的4腳與第二電荷記憶元件C1的c端連接，單向半導體元件D8 的陽極與第二電荷記憶元件C1的d端連接，單向半導體元件D8的陰極與第二電荷記憶元件C1的b端連接，此時第二電荷記憶元件C1的電壓極性為c端為負，d端為正。

其中，第二電荷記憶元件C1的c端連接雙向開關Q5的發射極，雙向開關Q5的集電極與變壓器T2的2腳連接，變壓器T2的1腳與第一電荷記憶元件C的a端連接，變壓器T2的4腳與第一電荷記憶元件C的a端連接，變壓器T2的3腳連接單向半導體元件D6的陽極，單向半導體元件D6的陰極與雙向開關Q6的集電極連接，雙向開關Q6的發射極與第二電荷記憶元件C1的b端連接。

其中，雙向開關Q1、雙向開關Q2、雙向開關Q3、雙向開關Q4、雙向開關Q5和雙向開關Q6分別通過開關控制模組100的控制來實現導通和關斷。

下面對所述DC-DC模組102的工作過程進行描述：

1、在第一開關裝置1和第二開關裝置2關斷後，開關控制模組100控制雙向開關Q5、雙向開關Q6關斷，控制雙向開關Q1和雙向開關Q4同時導通以構成A相，控制雙向開關Q2、雙向開關Q3同時導通以構成B相，通過控制所述A相、B相交替導通以構成全橋電路進行工作；2、當所述全橋電路工作時，第一電荷記憶元件C上的能量通過第一變壓器T1、單向半導體元件D4、單向半導體元件D5、以及電流記憶元件L4轉移到第二電荷記憶元件C1上，此時第二電荷記憶元件C1的電壓極性為c端為負，d端為正。

3、所述開關控制模組100控制雙向開關Q5導通，第二電荷 記憶元件C1通過第二變壓器T2和單向半導體元件D8與第一電荷記憶元件C構成通路，由此，第二電荷記憶元件C1上的能量向第一電荷記憶元件C反向轉移，其中，部分能量將儲存在第二變壓器T2上；此時，開關控制模組100控制雙向開關Q5關斷、雙向開關Q6閉合，通過第二變壓器T2和單向半導體元件D6將儲存在第二變壓器T2上的能量轉移至第一電荷記憶元件C，此時第一電荷記憶元件C的電壓極性反轉為a端為負，b端為正，由此達到了將第一電荷記憶元件C的電壓極性反向的目的。

第5A圖為本發明提供的電池的加熱電路的第二實施方式的示意圖。如第5A圖所示，所述第一開關裝置1為開關K1a，所述第二開關裝置2為開關K1b，所述極性反轉單元101包括相串聯的第三單向半導體元件D3、開關K9以及電流記憶元件L3，該串聯電路並聯於第一電荷記憶元件C兩端，以對該第一電荷記憶元件C的電壓進行極性反轉。

第5B圖為第5A圖的加熱電路所對應的波形時序圖。以下參考第5B圖，對第5A圖所示的加熱電路的工作過程進行描述。首先，開關控制單元100控制開關K1a、開關K1b導通，開關K9關斷，此時第一電池E1和第二電池E2同時給第一電荷記憶元件C充電(參見時間段t1)；當分別流經第一電池E1和第二電池E2的電流IE1和電流IE2經正半週期為零時，第一電荷記憶元件C的電壓VC達到最大值，該第一電荷記憶元件C所存儲的能量開始反充至第一電池E1和第二電池E2，並於電流IE1和電流IE2經負半週期為零時結束(參見時間段t2)；之後，開關控制單元100控制開關K1a、開關K1b關斷，開關K9導通，極性反轉單元101開始對第一電荷記憶元件C進行極性反轉，並於流經第一電荷記憶元件C的電流IC經負半週期為零時，極性反轉 結束(參見時間段t3，此時剛好完成了一完整的工作週期T)，開關控制單元100控制開關K9關斷。之後，可迴圈以上操作，使得電流流經第一阻尼元件R1和第二阻尼元件R2，該第一阻尼元件R1和第二阻尼元件R2發熱，從而對第一電池E1和E2進行加熱。

第5B圖示出了同時對第一電池E1和E2進行加熱的情形，當然還可根據實際需要，通過對第一開關裝置1和第二開關裝置2進行控制，以實現對單個電池進行加熱。另外，對開關K1a、開關K1b的關斷控制可於第5B圖所示網格區段執行。

第6A圖為本發明提供的電池的加熱電路的第三種實施方式的示意圖。如第6A圖所示，第一開關裝置1包括由第一開關K6a與第一單向半導體元件D11a相串聯所構成的第一單向支路以及由開關K7a與第二單向半導體元件D12a相串聯所構成的第二單向支路，該第一單向支路與第二單向支路反向並聯。第二開關裝置2包括由第一開關K6b與第一單向半導體元件D11b相串聯所構成的第一單向支路以及由開關K7b與第二單向半導體元件D12b相串聯所構成的第二單向支路，該第一單向支路與第二單向支路反向並聯。極性反轉單元101包括相串聯的第三單向半導體元件D3、開關K9以及電流記憶元件L3，該串聯電路並聯於第一電荷記憶元件C兩端，以對該第一電荷記憶元件C的電壓進行極性反轉。

第6B圖為第6A圖的加熱電路所對應的波形時序圖。以下參考第6B圖，對第6A圖所示的加熱電路的工作過程進行描述。首先，開關控制單元100控制第一開關K6a導通，開關K7b、開關K9、開關K7a和第一開關K6b關斷，此時第二電池E2給第一電荷記憶元件C充電(參見時間段t1)；當 分別流經第二電池E2的電流IE2經正半週期為零時，開關控制單元100控制第一開關K6a關斷，開關K7b導通，此時第一電荷記憶元件C所存儲的能量開始反充至第一電池E1，並於流經第一電池E1的電流IE1經負半週期為零時結束(參見時間段t2)；之後，開關控制單元100控制第一開關K6a、開關K7b關斷，開關K9導通，極性反轉單元101開始對第一電荷記憶元件C進行極性反轉，並於流經第一電荷記憶元件C的電流IC經負半週期為零時，極性反轉結束(參見時間段t3，此時剛好完成了一完整的工作週期T)，開關控制單元100控制開關K9關斷。之後，可迴圈以上操作，使得電量較多的第二電池E2的能量流入第一電荷記憶元件C，之後經該第一電荷記憶元件C流入電量較少的第一電池E1，藉此達到電池電量均衡的目的。而且，期間有電流流經第一阻尼元件R1和第二阻尼元件R2，該第一阻尼元件R1和第二阻尼元件R2發熱，還可同時達到對第一電池E1和E2進行加熱的目的。

需要說明的是，電池將自身的能量返還給自身，可達到電池加熱的目的；電池將自身的能量返還給自身及其他電池，可達到電池加熱及能量均衡的功能。雖然本說明書僅描述了針對第一電池E1和第二電池E2的加熱電路，實際上本發明可擴展至多個電池方案，實現該多個電池的同時加熱、單獨加熱、以及電量均衡。此外，上述各個時間段的持續時間是可調整的，以控制電池的有效電流值。

以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。

100‧‧‧開關控制模組

L1‧‧‧第一電流記憶元件

L2‧‧‧第二電流記憶元件

R1‧‧‧第一阻尼元件

R2‧‧‧第二阻尼元件

E1‧‧‧第一電池

E2‧‧‧第二電池

Claims (15)

1. 一種電池的加熱電路，所述電池包括第一電池和第二電池，所述加熱電路包括：第一充放電電路，所述第一充放電電路與所述第一電池連接，包括相串聯的第一阻尼元件、第一電流記憶元件、第一開關裝置、以及第一電荷記憶元件；以及第二充放電電路，所述第二充放電電路與所述第二電池連接，包括相串聯的第二阻尼元件、第二電流記憶元件、第二開關裝置、以及所述第一電荷記憶元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的加熱電路，其中，所述第一阻尼元件和第二阻尼元件分別為所述第一電池和第二電池內部的寄生電阻，所述第一電流記憶元件和第二電流記憶元件分別為所述第一電池和第二電池內部的寄生電感。
3. 如申請專利範圍第1項所述的加熱電路，所述加熱電路還包括：開關控制模組，所述開關控制模組與所述第一開關裝置和第二開關裝置連接，用於控制所述第一開關裝置和第二開關裝置的通斷，以使得當所述第一開關裝置和/或第二開關裝置導通時，能量在所述第一電池與所述第一充放電電路之間往復流動和/或能量在所述第二電池與所述第二充放電電路之間往復流動。
4. 如申請專利範圍第1項所述的加熱電路，所述加熱電路還包括：開關控制模組，所述開關控制模組與所述第一開關裝置和第二開關裝置連接，用於當所述第一電池的電量大於所述第二電池的電量時，控制所述第一開關裝置導通、第二開關裝置斷開，所述第一電池給所述第一電荷記憶元件充電；之後，當所述第一充放電電路中的電流經正半週期為零時，開關控制模組控制所述第一開關裝置斷開、第二開關裝置導通，所述第一電荷記憶元件將其所存儲的電量充入所述第二電池。
5. 如申請專利範圍第1項所述的加熱電路，其中，所述第一開關裝置和/或所述第二開關裝置為第一雙向開關。
6. 如申請專利範圍第1項所述的加熱電路，其中，所述第一開關裝置和所述第二開關裝置皆包括： 用於實現能量從電池流向充放電電路的第一單向支路；和用於實現能量從充放電電路流向電池的第二單向支路，或者所述第一開關裝置和所述第二開關裝置之一包括所述第一單向支路和所述第二單向支路。
7. 如申請專利範圍第6項所述的加熱電路，其中，所述第一開關裝置和/或所述第二開關裝置包括：第二雙向開關；和第三雙向開關，所述第二雙向開關和第三雙向開關彼此反向串聯以構成所述第一單向支路和第二單向支路。
8. 如申請專利範圍第6項所述的加熱電路，其中，所述第一開關裝置和/或所述第二開關裝置包括：第一開關；第一單向半導體元件第二單向半導體元件，所述第一開關和第一單向半導體元件彼此串聯以構成所述第一單向支路；以及第二單向半導體元件，所述第二單向半導體元件構成所述第二單向支路。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電池的加熱電路，其中，所述第一開關裝置和/或所述第二開關裝置還包括：位於所述第二單向支路中的第二開關，所述第二開關與第二單向半導體元件串聯。
10. 如申請專利範圍第6項所述的加熱電路，其中，所述第一開關裝置還包括與所述第一單向支路和/或第二單向支路串聯的電阻；和/或所述第二開關裝置還包括與所述第一單向支路和/或第二單向支路串聯的電阻。
11. 如申請專利範圍第1項所述的加熱電路，該加熱電路還包括：極性反轉單元，所述極性反轉單元與所述第一電荷記憶元件連接，用於對所述第一電荷記憶元件的電壓極性進行反轉。
12. 如申請專利範圍第11項所述的加熱電路，其中，所述極性反轉單元包括：第一單刀雙擲開關；和第二單刀雙擲開關，所述第一單刀雙擲開關和第二單刀雙擲開關分別位於所述第一電荷記憶元件兩端，所述第一單刀雙擲開關的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，所述第一單刀雙擲開關的第一出線連接所述第一 電荷記憶元件的第一極板，所述第一單刀雙擲開關的第二出線連接所述第一電荷記憶元件的第二極板，所述第二單刀雙擲開關的入線連接在所述第一和第二充放電電路中，所述第二單刀雙擲開關的第一出線連接所述第一電荷記憶元件的第二極板，所述第二單刀雙擲開關的第二出線連接所述第一電荷記憶元件的第一極板。
13. 如申請專利範圍第11項所述的加熱電路，其中，所述極性反轉單元包括：相串聯的第三單向半導體元件、電流記憶元件以及開關，該串聯電路並聯於所述第一電荷記憶元件兩端。
14. 如申請專利範圍第11項所述的加熱電路，其中，所述極性反轉單元包括：DC-DC模組；和第二電荷記憶元件，所述DC-DC模組與所述第一電荷記憶元件和第二電荷記憶元件分別連接，用於將所述第一電荷記憶元件中的電量轉移至所述第二電荷記憶元件，再將所述第二電荷記憶元件中的電量反向轉移回所述第一電荷記憶元件，以實現對所述第一電荷記憶元件的電壓極性的反轉。
15. 如申請專利範圍第11項所述的加熱電路，所述加熱電路還包括：開關控制模組，所述開關控制模組與所述第一開關裝置、第二開關裝置以及極性反轉單元連接，用於當第一充放電電路和/或第二充放電電路內的電流經負半週期為零時，控制第一開關裝置和/或第二開關裝置關斷，之後控制極性反轉單元對第一電荷記憶元件的電壓極性進行反轉。