具体实施方式

本发明实施例通过提供了一种电池充放电控制系统、方法及装置，解决了相关技术中在对动力电池加热时，加热效率低的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

通过电池管理装置在接收到加热信号后，分别控制第二开关闭合，控制第一开关和第三开关断开，以使第一电池组与第二电池组对电容进行充电；并在电池管理装置判定充电完成后，分别控制第一开关以及第三开关闭合，控制第二开关断开，以使电容对第一电池组以及第二电池组进行放电；在电池管理装置判定放电完成后，重新控制第二开关闭合，控制第一开关和第三开关断开，以对电容再次充电，以此循环，直到电池管理装置判定触发终止条件。

基于此，可以通过电容对第一电池组和第二电池组的放电，以及第一电池组和第二电池组对电容的放电，来使得第一电池组和第二电池组的温度升高至预设温度范围内，由于是直接对电池组内部进行加热，进而缩短了加热过程的时间，并减少热量散失，实现了提高加热效率的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

第一方面，本发明通过本发明一实施例，提供了一种电池充放电控制系统，可以应用于配备有多电芯的设备，例如可以应用于电动汽车，也可以应用于UPS(UninterruptedPower Supply，不间断电源)，为了说明书的简洁，在此不再一一列举说明。

请参见图1所示，该电池充放电控制系统包括：第一电池组100、第二电池组200、第一开关300、第二开关400、第三开关500、电容600以及电池管理装置700。

其中，第一电池组100、第二电池组200、第一开关300、第二开关400、第三开关500以及电容600均与电池管理装置700连接；第二开关400可选择性地将第一电池组100与第二电池组200连接；第一开关300可选择性地将第一电池组100和第二电池组200的同极连接，第三开关500可选择性地将第一电池组100和第二电池组200的另一同极连接。

针对第二开关400，具体的，第二开关400可选择性地将第一电池组100的正极与第二电池组200的负极连接，或者，第二开关400可选择性地将第一电池组100的负极与第二电池组200的正极连接。

针对第一开关300以及第三开关500，具体的，若第一开关300可选择性地将第一电池组100的正极与第二电池组200的正极连接，则第三开关500可选择性地将第一电池组100的负极与第二电池组200的负极连接；若第一开关300可选择性地将第一电池组100的负极与第二电池组200的负极连接，则第三开关500可选择性地将第一电池组100的正极与第二电池组200的正极连接。

针对电容600，具体的，电容600其中的一个接线端可以与第一电池组100的正极连接，另一个接线端可以与第二电池组200的负极连接，或者，电容600其中的一个接线端可以与第一电池组100的负极连接，另一个接线端可以与第二电池组200的正极连接。

利用第一电池组100、第二电池组200、第一开关300、第二开关400、第三开关500、电容600与电池管理装置700之间的连接，电池管理装置700在接收到加热信号后，分别控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，以使第一电池组100与第二电池组200对电容600进行充电。

具体的，加热信号可以基于用户选择生成，并由VCU(Vehicle control unit，整车控制器)发送给电池管理装置700。电池管理装置700未接收到加热信号之前，第一开关300、第二开关400以及第三开关500均处于断开状态，此时电容600的电压为0伏特。

在具体实施过程中，电池管理装置700在接收到加热信号后，会分别控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，此时，第一电池组100与第二电池组200呈串联，电容600的电压会从0伏特逐渐上升，直到等于第一电池组100与第二电池组200串联后的电压，从而使第一电池组100与第二电池组200对电容600进行充电。

举例来讲，若第一电池组100的电压为V₁，第二电池组200的电压为V₂，当第二开关400闭合，第一开关300以及第三开关500断开时，电容600的电压会从0伏特逐渐上升至V₃伏特，其中，V₃＝V₁+V₂。

在电池管理装置700判定充电完成后，会分别控制第一开关300以及第三开关500闭合，控制第二开关400断开，以使电容600对第一电池组100以及第二电池组200进行放电。

需要说明的是，电池管理装置700判定充电完成可以包括如下条件1～条件2：

条件1：当第二开关400闭合，第一开关300以及第三开关500断开时开始计时，当计时时长大于第一预设充电时长后，电池管理装置700判定充电完成。

条件2：当检测到电容600的电压等于第一电池组100与第二电池组200串联后的电压时，电池管理装置700判定充电完成。

其中，第一预设充电时长可以根据电容600额定电压与第一电池组100电压以及第二电池组200电压之间的差值设置，差值越大，第一预设充电时间越长。

在具体实施过程中，电池管理装置700判定充电完成后，会分别控制第一开关300以及第三开关500闭合，控制第二开关400断开，此时，第一电池组100与第二电池组200呈并联，使得电容600的电压会逐渐降低，直到等于第一电池组100与第二电池组200并联后的电压，从而使电容600对第一电池组100以及第二电池组200进行放电。

举例来讲，若第一电池组100的电压与第二电池组200的电压相等，即V₁＝V₂，当第二开关400断开，第一开关300以及第三开关500闭合时，电容600的电压会从V₃伏特逐渐降低至V₄伏特，此时，V₄＝V₂/2。

若第一电池组100的电压为V₁，内阻为R₁，第二电池组200的电压为V₂，内阻为R₂，且V₁＞V₂，当第二开关400断开，第一开关300以及第三开关500闭合时，电容600的电压会从V₃伏特逐渐降低至V₄伏特，此时，V₄＝V₁-R₂×(V₁+V₂)/(R₁+R₂)。

若第一电池组100的电压为V₁，内阻为R₁，第二电池组200的电压为V₂，内阻为R₂，且V₁＜V₂，当第二开关400断开，第一开关300以及第三开关500闭合时，电容600的电压会从V₃伏特逐渐降低至V₄伏特，此时，V₄＝V₂-R₁×(V₁+V₂)/(R₁+R₂)。

需要说明的是，电池管理装置700判定放电完成可以包括如下条件3～条件4：

条件3：当第二开关400断开，第一开关300以及第三开关500闭合时开始计时，当计时时长大于预设放电时长后，电池管理装置700判定放电完成。

条件4：当检测到电容600的电压等于第一电池组100与第二电池组200并联后的电压时，电池管理装置700判定放电完成。

其中，预设放电时长可以根据电容600额定电压与第一电池组100电压或第二电池组200电压之间的差值设置，差值越大，预设放电时间越长。

在电池管理装置700判定放电完成后，重新控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，以对电容600再次充电，以此循环，直到电池管理装置700判定触发终止条件。

具体的，电池管理装置700判定放电完成后，会重新控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，此时，第一电池组100与第二电池组200呈串联，电容600的电压会逐渐上升，直到等于第一电池组100与第二电池组200串联后的电压，从而使第一电池组100与第二电池组200对电容600进行充电，从而实现对电容600的再次充电。

进一步地，通过电池管理装置700重复执行如下步骤1～步骤2，直到电池管理装置700判定触发终止条件：

步骤1：判定电容600充电完成后，控制第一开关300以及第三开关500闭合，控制第二开关400断开，从而使电容600对第一电池组100以及第二电池组200进行放电。

步骤2：判定电容600放电完成后，控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，从而使第一电池组100与第二电池组200对电容600进行充电。

需要说明的是，终止条件可以包括如下条件5～条件8：

条件5：当电池管理装置700接收到加热信号时开始计时，当计时时长大于第二预设充电时长后，电池管理装置700判定触发终止条件。

条件6：当检测到第一开关300的断开次数达到预设阈值时，电池管理装置700判定触发终止条件。

条件7：当检测到第二开关400的断开次数达到预设阈值时，电池管理装置700判定触发终止条件。

条件8：当检测到第三开关500的断开次数达到预设阈值时，电池管理装置700判定触发终止条件。

其中，第二预设充电时长可以根据环境温度与电池正常工作温度之间的差值设置，差值越大，第二预设充电时间越长。

通过重复执行上述步骤1～步骤2，第一电池组100以及第二电池组200的内部会产生电流，显然地，电流在经过第一电池组100的内阻以及第二电池组200的内阻时，会产生热量，从而对第一电池组100以及第二电池组200的内部进行加热，缩短了加热过程的时间，并减少热量散失，实现了提高加热效率的技术效果。

为了更加准确地对电池充放电控制系统进行监测，进而实现更加准确的控制，该系统还可以包括电压传感器。

具体的，电压传感器与电池管理装置700连接，用于采集第一电池组100、第二电池组200以及电容600对应的实际电压，并反馈给电池管理装置700。

在具体实施过程中，电池管理装置700用于在检测到第一电池组100的实际电压加上第二电池组200的实际电压，等于电容600的实际电压时，判定充电完成。

在具体实施过程中，电池管理装置700还用于在检测到第一电池组100与第二电池组200并联后的实际电压，等于电容600的实际电压时，判定放电完成。

为了更加准确地对电池充放电控制系统进行监测，进而实现更加准确的控制，该系统还可以包括温度传感器。

具体的，温度传感器与电池管理装置700连接，用于采集第一电池组100以及第二电池组200的温度数据，并将温度数据反馈给电池管理装置700。

在具体实施过程中，电池管理装置700用于在检测到温度数据处于预设温度范围内时，判定触发终止条件。

其中，预设温度范围可以根据电池的类型进行设置，举例来讲，三元锂电池的预设温度可以是20℃～27℃，磷酸铁锂电池的预设温度可以是25℃～35℃。

为了防止第一电池组100和/或第二电池组200出现短路、过载的情况，请参见图1所示，可以在该电池充放电控制系统中设置第一熔断器800和第二熔断器900。

具体的，第一熔断器800的一端与第三开关500连接，第一熔断器800的另一端与第二电池组200连接，用于防止第二电池组200短路；第一熔断器800还与电池管理装置700连接，用于向电池管理装置700反馈第一失效状态。

第二熔断器900的一端与第一开关300连接，第二熔断器900的另一端与第一电池组100连接，用于防止第一电池组100短路；第二熔断器900还与电池管理装置700连接，用于向电池管理装置700反馈第二失效状态。

另外，为了进一步降低第一电池组100和/或第二电池组200出现短路情况，请参见图1所示，还可以在该电池充放电控制系统中设置第一限流电阻1000和第二限流电阻1100，并使电池管理装置700无法同时实现如下控制逻辑1～3：

逻辑1：同时控制第二开关400和第一开关300闭合。

逻辑2：同时控制第二开关400和第三开关500闭合。

逻辑3：同时控制第一开关300、第二开关400以及第三开关500闭合。

需要说明的是，第一限流电阻1000和第二限流电阻1100的大小，可以根据第一电池组100和第二电池组200能承受的最大电流决定，举例来讲，第一限流电阻1000可以利用如下公式得到：

R₁＝Vmax/(2×Imax)

其中，R₁为第一限流电阻1000，Vmax为第一电池组100能承受的最高电压，Imax为第一电池组100瞬时(约为电容6005RC时间常数内)能承受的最大电流。

为了防止第一限流电阻1000和/或第二限流电阻1100出现失效，请参见图1所示，还可以在该电池充放电控制系统中设置总开关1200。通过在检测到第一电池组100和/或第二电池组200出现短路时，控制总开关1200断开，从而实现避免第一电池组100和/或第二电池组200烧毁的情况。

需要说明的是，第一电池组100可以由多个电芯组成，第二电池组200可以由多个电芯组成；第一开关300、第二开关400以及第三开关500可以是MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金氧半场效晶体管)，以实现对电容600进行较高频率的充电与放电。

具体的，在电池管理装置700判定触发终止条件之后，可以通过保持第二开关400处于闭合状态，保持第一开关300以及第三开关500处于断开状态，使第一电池组100以及第二电池组200对外输出电能。

第二方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池充放电控制方法，应用于第一方面中任一所述系统，请参见图2所示，该方法包括：

步骤S201：在接收到加热信号后，分别控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，以使第一电池组100与第二电池组200对电容600进行充电。

步骤S202：在充电完成后，分别控制第一开关300以及第三开关500闭合，控制第二开关400断开，以使电容600对第一电池组100以及第二电池组200进行放电。

作为一种可选的实施方式，可以在检测到：所述第一电池组100的实际电压加上所述第二电池组200的实际电压，等于所述电容600的实际电压时，判定充电完成。

步骤S203：在放电完成后，重新控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，以对电容600再次充电，以此循环，直到触发终止条件。

作为一种可选的实施方式，可以在检测到：所述第一电池组100与所述第二电池组200并联后的实际电压，等于所述电容600的实际电压时，判定放电完成。

作为一种可选的实施方式，可以在检测到：所述温度数据处于预设温度范围内时，判定触发所述终止条件。

第三方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池充放电控制装置，应用于第一方面中任一所述系统，请参见图3所示，该装置包括信号获取单元301以及控制单元302。

其中，信号获取单元301，用于接收加热信号，并将加热信号发送给控制单元302；

控制单元302，用于控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，以使第一电池组100与第二电池组200对电容600进行充电。

作为一种可选的实施方式，控制单元302，具体用于：

在检测到：所述第一电池组100与所述第二电池组200并联后的实际电压，等于所述电容600的实际电压时，判定放电完成。

控制单元302，用于在充电完成后，分别控制第一开关300以及第三开关500闭合，控制第二开关400断开，以使电容600对第一电池组100以及第二电池组200进行放电。

作为一种可选的实施方式，控制单元302，具体用于：

在检测到：所述第一电池组100与所述第二电池组200并联后的实际电压，等于所述电容600的实际电压时，判定放电完成。

控制单元302，用于在放电完成后，重新控制第二开关400闭合，控制第一开关300和第三开关500断开，以对电容600再次充电，以此循环，直到触发终止条件。

作为一种可选的实施方式，控制单元302，具体还用于：

在检测到：所述温度数据处于预设温度范围内时，判定触发所述终止条件。

第四方面，基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电动汽车的电源设备，包括：第一电池组100、第二电池组200、第一开关300、第二开关400、第三开关500、电容600以及电池管理装置700。

请参考图4所示，所述电池管理装置700包括：存储器401、处理器402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的代码，处理器402在执行代码时实现前文电池充放电控制系统中任一实施方式。

其中，在图4中，总线架构(用总线400来代表)，总线400可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线400将包括由处理器402代表的一个或多个处理器和存储器401代表的存储器的各种电路链接在一起。总线400还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口406在总线400和接收器403和发送器404之间提供接口。接收器403和发送器404可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器402负责管理总线400和通常的处理，而存储器401可以被用于存储处理器402在执行操作时所使用的数据。

上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

1、本发明所公开的电池充放电控制方法，通过电容600对第一电池组100和第二电池组200的放电，以及第一电池组100和第二电池组200对电容600的放电，来使得第一电池组100和第二电池组200的温度升高至预设温度范围内，由于是直接对电池组内部进行加热，进而缩短了加热过程的时间，并减少热量散失，实现了提高加热效率的技术效果。

2、本发明通过在电池充放电控制系统中设置总开关1200、第一熔断器800、第二熔断器900、第一限流电阻以及第二限流电阻中的一个或多个，减少了第一电池组100和/或第二电池组200出现短路、过载的情况，实现了对第一电池组100和/或第二电池组200的保护效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。