加热模块和电池组加热方法、加热系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种加热模块和电池组加热方法、加热系统。该加热模块包括：储能单元、第一开关单元、第二开关单元和控制单元。其中，储能单元、电池组中的第一电池单元与第一开关单元可以构成第一加热回路；储能单元、电池组中的第二电池单元、第二开关单元可以构成第二加热回路。控制单元可控制第一开关单元或者第二开关单元，以顺序接通第一加热回路及第二加热回路中、荷电状态较高的电池单元所在的加热回路及荷电状态较低的电池单元所在的加热回路，使电池组处于持续放电和充电的状态，并利用持续放电和充电过程中产生的电能加热电池组。

Heating module and battery heating method and heating system

The embodiment of the invention provides a heating module and a battery heating method and a heating system. The heating module comprises an energy storage unit, a first switch unit, a second switch unit and a control unit. Among them, the energy storage unit, the first battery unit and the first switching unit in the battery pack can constitute the first heating circuit; the energy storage unit, the second battery unit in the battery pack and the second switching unit can constitute the second heating circuit. The control unit can control the first switching unit or the second switching unit to connect the heating circuit of the first heating circuit and the second heating circuit sequentially, the heating circuit of the battery unit with higher charge state and the heating circuit of the battery unit with lower charge state, so that the battery pack is in the state of continuous discharge and charging, which is advantageous. The battery is heated by continuous discharge and electrical energy generated during charging.

【技术实现步骤摘要】
加热模块和电池组加热方法、加热系统
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种加热模块和电池组加热方法、加热系统和电池包。
技术介绍
由于温度低于0℃时，电池组的充放电性能会受到很大影响，比如，在零下30℃时，电池组的充放电性能几乎为0，因此，各大电池组生产厂商和整车公司都致力于开发低温环境下的电池组加热系统。现有技术中的电池组加热方法主要为：在电池组的电芯单体(cell)间加装电阻元件或者向电芯单体间导入加热液体，从市电或者电网取电对上述电阻元件或者加热液体进行加热，并利用加热产生的热量加热电池组。但是，本申请的专利技术人发现，现有技术中的电池组加热系统需要从市电或者电网取电，无法在未设置有市电或者电网配套的加热设施的环境中对电池组进行加热。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种加热模块和电池组加热方法、加热系统，能够对电池组进行自放电和自充电，实现在未设置有市电或者电网配套的加热设施的环境中对电池组进行加热。第一方面，本专利技术实施例提供一种加热模块，用于对电池包的电池组进行加热，电池组包括相串联的第一电池单元和第二电池单元，该加热模块包括：储能单元、第一开关单元、第二开关单元和控制单元；储能单元的第一端与第一电池单元的正极连接，第一电池单元的负极与第一开关单元的输入端连接，第一开关单元的输出端与储能单元的第二端连接，以构成第一加热回路；储能单元的第一端还与第二电池单元的负极连接，第二电池单元的正极与第二开关单元的输出端连接，第二开关单元的输入端与储能单元的第二端连接，以构成第二加热回路；控制单元，用于根据具有加热需求的电池组的第一电池单元和第二电池单元的荷电状态，控制第一开关单元或者第二开关单元，以顺序接通第一加热回路及第二加热回路中、荷电状态较高的电池单元所在的加热回路及荷电状态较低的电池单元所在的加热回路，使电池组处于持续放电和充电的状态，并利用持续放电和充电过程中产生的电能加热电池组。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一开关单元包括第一单向整流器件和第一开关器件，第二开关单元包括第二单向整流器件和第二开关器件；第一单向整流器件的输入端与电池组的负极连接，第一单向整流器件的输出端与储能单元的第二端连接，第一开关器件并联于第一单向整流器件的两端；第二单向整流器件的输入端与储能单元的第二端连接，第二单向整流器件的输出端与第二电池单元的正极连接，第二开关器件并联于第二单向整流器件的两端；控制单元用于：当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态高于和第二电池单元的荷电状态时，闭合第一开关器件，以接通第一电池单元、储能单元和第一开关器件构成的放电回路，及断开第一开关器件，以接通储能单元、第二单向整流器件和第二电池单元构成的充电回路；或者，当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态低于第二电池单元的荷电状态时，闭合第二开关器件，以接通第二电池单元、储能单元和第二开关器件构成的放电回路，及断开第二开关器件，以接通储能单元、第一单向整流器件和第一电池单元构成的充电回路。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一开关单元还包括第三开关器件，第二开关单元还包括第四开关器件；其中，第三开关器件的一端与储能单元的第二端连接，第三开关器件的另一端分别与第一单向整流器件的输出端和第一开关器件连接；第四开关器件的一端与储能单元的第二端连接，第四开关器件的另一端分别与第二单向整流器件的输入端和第二开关器件连接；控制单元还用于：当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态高于和第二电池单元的荷电状态时，同步闭合第一开关器件和第三开关器件，以接通第一电池单元、储能单元、第一开关器件和第三开关器件构成的放电回路，及闭合第四开关器件，以接通储能单元、第四开关器件、第二单向整流器件和第二电池单元构成的充电回路；或者；当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态低于第二电池单元的荷电状态时，同步闭合第二开关器件和第四开关器件，以接通第二电池单元、储能单元和第二开关器件和第四开关器件构成的放电回路，及闭合第三开关器件，以接通储能单元、第一电池单元、第一单向整流器件和第三开关器件构成的充电回路。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一单向整流器件和第二单向整流器件为二极管。在第一方面的一种可能的实施方式中，电阻元件包括设置于电池组上的PTC板和/或加热膜。在第一方面的一种可能的实施方式中，加热模块还包括电压检测单元，用于检测各电池单元的电压，并将电压发送至控制单元；控制单元用于根据电压计算得到各电池单元的荷电状态。在第一方面的一种可能的实施方式中，加热模块还包括温度检测单元，用于检测各电池单元的温度，并将温度发送至控制单元，控制单元用于若任一电池单元的温度低于预设阈值，则确定该电池单元所在的电池组有加热需求。在第一方面的一种可能的实施方式中，第一电池单元的正极和第二电池单元的负极之间伸出有线束或者铜吧，储能单元的第一端与线束或者铜吧连接。第二方面，本专利技术实施例提供一种电池组加热方法，用于对电池包的电池组进行加热，电池组包括相串联的第一电池单元和第二电池单元。该电池组加热方法包括：为具有加热需求的电池组的第一电池单元和第二电池单元分别构建加热回路，将第一电池单元和第二电池单元中、荷电状态较高的电池单元中的电量转移至荷电状态较低的电池单元中，使电池组处于持续放电和充电的状态，并利用持续放电和充电过程中产生的电能加热电池组。第三方面，本专利技术实施例提供一种加热系统，用于对至少一个电池组进行加热，电池组包括相串联的第一电池单元和第二电池单元，每个电池单元包括至少一个电芯单体，该加热系统包括与至少一个电池组一一对应的至少一个加热模块，每个加热模块为如上所述的加热模块。第四方面，本专利技术实施例提供一种电池包，该电池包包括：至少一个电池组，每个电池组包括相串联的第一电池单元和第二电池单元，每个电池单元包括至少一个电芯单体；至少一个加热模块，与至少一个电池组一一对应，每个加热模块为如上所述的加热模块。如上所述，本专利技术实施例中的加热模块的实质为基于储能单元、第一开关单元、第二开关单元构建了电池组的两条加热回路，并利用控制单元将荷电状态较高的电池单元中的电量能够通过顺序接通的第一加热回路及第二加热回路转移至荷电状态较低的电池单元中，使电池组处于持续放电和充电的状态(即自放电和自充电)，并利用持续放电和充电过程中产生的电能加热电池组。如此设置，不需要外接电源，比如从市电或者电网取电，就能够实现对电池组的加热，适用于在未设置有市电或者电网配套的加热设施的环境中对电池组进行加热，具有较高的环境适应性。此外，由于本专利技术实施例中的储能单元、第一开关单元、第二开关单元均可以作为外部设备接入电池组中，这样，不需要对电池组进行拆解和改装，只需要将本专利技术实施例中的加热模块与电池组中的预留线束结构进行对接，就能够方便地为车辆增加电池加热功能，适用于原车型没有电池加热功能的车型。附图说明从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。图1为本专利技术第一实施例提供的加热模块的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的加热模块的结构示意图；图3为本专利技术第三实施例提供的加热模块的结构示意图；图4为本专利技术第四实施例提供的加热模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热模块，用于对电池组进行加热，所述电池组包括相串联的第一电池单元和第二电池单元，其特征在于，所述加热模块包括：储能单元、第一开关单元、第二开关单元和控制单元；所述储能单元的第一端与所述第一电池单元的正极连接，所述第一电池单元的负极与所述第一开关单元的输入端连接，所述第一开关单元的输出端与所述储能单元的第二端连接，以构成第一加热回路；所述储能单元的第一端还与所述第二电池单元的负极连接，所述第二电池单元的正极与所述第二开关单元的输出端连接，所述第二开关单元的输入端与储能单元的第二端连接，以构成第二加热回路；所述控制单元，用于根据具有加热需求的电池组的第一电池单元和第二电池单元的荷电状态，控制所述第一开关单元或者所述第二开关单元，以顺序接通所述第一加热回路及第二加热回路中、荷电状态较高的电池单元所在的加热回路，及荷电状态较低的电池单元所在的加热回路，使所述电池组处于持续放电和充电的状态，并利用持续放电和充电过程中产生的电能加热所述电池组。

【技术特征摘要】
1.一种加热模块，用于对电池组进行加热，所述电池组包括相串联的第一电池单元和第二电池单元，其特征在于，所述加热模块包括：储能单元、第一开关单元、第二开关单元和控制单元；所述储能单元的第一端与所述第一电池单元的正极连接，所述第一电池单元的负极与所述第一开关单元的输入端连接，所述第一开关单元的输出端与所述储能单元的第二端连接，以构成第一加热回路；所述储能单元的第一端还与所述第二电池单元的负极连接，所述第二电池单元的正极与所述第二开关单元的输出端连接，所述第二开关单元的输入端与储能单元的第二端连接，以构成第二加热回路；所述控制单元，用于根据具有加热需求的电池组的第一电池单元和第二电池单元的荷电状态，控制所述第一开关单元或者所述第二开关单元，以顺序接通所述第一加热回路及第二加热回路中、荷电状态较高的电池单元所在的加热回路，及荷电状态较低的电池单元所在的加热回路，使所述电池组处于持续放电和充电的状态，并利用持续放电和充电过程中产生的电能加热所述电池组。2.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述第一开关单元包括第一单向整流器件和第一开关器件，所述第二开关单元包括第二单向整流器件和第二开关器件；所述第一单向整流器件的输入端与所述第一电池单元的负极连接，所述第一单向整流器件的输出端与所述储能单元的第二端连接，所述第一开关器件并联于所述第一单向整流器件的两端；所述第二单向整流器件的输入端与所述储能单元的第二端连接，所述第二单向整流器件的输出端与所述第二电池单元的正极连接，所述第二开关器件并联于所述第二单向整流器件的两端；所述控制单元用于：当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态高于和第二电池单元的荷电状态时，闭合所述第一开关器件，以接通所述第一电池单元、所述储能单元和所述第一开关器件构成的放电回路，及断开所述第一开关器件，以接通所述储能单元、所述第二单向整流器件和所述第二电池单元构成的充电回路；或者，当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态低于第二电池单元的荷电状态时，闭合所述第二开关器件，以接通所述第二电池单元、所述储能单元和所述第二开关器件构成的放电回路，及断开所述第二开关器件，以接通所述储能单元、所述第一单向整流器件和所述第一电池单元构成的充电回路。3.根据权利要求2所述的加热模块，其特征在于，所述第一开关单元还包括第三开关器件，所述第二开关单元还包括第四开关器件；其中，所述第三开关器件的一端与所述储能单元的第二端连接，所述第三开关器件的另一端分别与所述第一单向整流器件的输出端和所述第一开关器件连接；所述第四开关器件的一端与所述储能单元的第二端连接，所述第四开关器件的另一端分别与所述第二单向整流器件的输入端和所述第二开关器件连接；所述控制单元还用于：当具有加热需求的电池组的第一电池单元的荷电状态高于和第二电池单元的荷电状态时，同步闭合所述第一开关器件和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯贻真，左希阳，但志敏，张伟，吴兴远，朱涛声，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35