CN102593547A - 二次电池组低温充电加热及保护方法 - Google Patents

二次电池组低温充电加热及保护方法 Download PDF

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税华
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Abstract

发明专利二次电池组低温充电加热及保护方法，针对二次电池组在低温下充电时充电效率低、甚至损害电池、缩短电池使用寿命等的问题，提出一种解决方法，即二次电池组在低温环境的加热充电和保护功能，使二次电池在低温下也能正常使用。

Description

二次电池组低温充电加热及保护方法
技术领域
本发明专利涉及一种二次电池组在低温下充电的加热及保护方法。
背景技术
锂离子电池在低温下，电芯电极的反应率非常低，电解液甚至会起凝固点，电池性能非常低，充电的时间会大大缩短，实际充电的电量很少，使用时电池的实际性能远远低于电池标定电量，使电池的正常使用时间也会远低于正常使用时间。甚至，在一定的低温下，甚至发生无法充电的情况。
例如蓄电池在低温情况下，正极板在-20℃时充电接受电流仅为常温的70％，而负极充电受膨胀剂的影响，低温充电接受能力更低，-20℃的充电接受电流仅为常温下的40％。因此，低温条件下充电主要存在充电接受能力差、充电不足，甚至损害电池、缩短电池使用寿命等的问题。
因此，针对二次电池在低温下的充电问题，急需一种技术手段来解决，以免影响与人们日常生活相关的电动自行车、电动摩托车等代步工具的正常使用。
发明内容
本发明专利针对二次电池组在低温充电时的问题，提出一种解决方法，即二次电池组在低温环境的加热和保护功能，使二次电池在低温下也能正常充电。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种二次电池组低温充电加热及保护方法，针对二次电池在低温环境下，特别是零度以下的充电问题提出的一种解决方案，其特征在于：本发明专利所揭示的解决方案一至少包含以下几个部分：二次电池组壳体、二次电池芯、电池管理系统、加热体、温度传感器和充电器，其中，二次电池芯、温度传感器、加热体分别与电池管理系统电性连接，安装于二次电池组壳体内，且温度传感器紧贴于二次电池芯安装。
前述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其中所述的加热体安装于二次电池组壳体内，其二次电池组壳体材质可以是任意坚固的抗冲击的材质，包括但不限于钢材质、铝合金、ABS等。
前述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其中所述的加热体紧贴安装于二次电池组壳体外表面，所述的二次电池组壳体是由具有导热能力的材料构成，包括但不限于钢、铁、铝合金等外壳材质。
前述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其中所述的加热体包括但不限于电热丝、电热板、电热带或电热膜。
前述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其中所述的加热体安装于二次电池组壳体内，在安装方式上有四种：安装于壳体内壁上、安装于二次电池芯之间、安装或代替二次电池芯的支撑架、平铺于成组后的二次电池芯表面。
前述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其中所述加热体是由充电器供电的。
前述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其中所述加热体可以由电池管理系统进行控制：用T电 芯表示二次电池芯的温度状态，T1表示设定的温度标定一，T2(T2＞T1)表示设定的温度标定二，T3(T3＞T2)表示设定的温度标定三，T3是一个报警温度，表示二次电池芯(302)温度过高，不适合继续充电，达到T3则电池管理系统会自动切断充电。分段关系式如下：
T电芯＜T1只加热体工作，充电功能不工作
T1＜电芯＜T2(T2＞T1)加热体工作、充电功能开始启动，但只能小电流充电，充电倍率为C2
T2＜T电芯加热体停止工作，充电功能完全开启，可以正常充电，充电倍率为C3T电芯≥T3表示二次电池芯温度过高，不适合继续充电，电池管理系统会自动切断充电组低温充电加热及保护方法，其中所述加热体可以由充电器进行控制：用T电芯表示二次电池芯的温度状态，T1表示设定的温度标定一，T2(T2＞T1)表示设定的温度标定二，T3(T3＞T2)表示设定的温度标定三，T3是一个报警温度，表示二次电池芯(302)温度过高，不适合继续充电，达到T3则充电器会自动切断充电。分段关系式如下：
T电芯＜T1只加热体工作，充电功能不工作
T1＜电芯＜T2(T2＞T1)加热体工作、充电功能开始启动，但只能小电流充电，充电倍率为C2
T2＜T电芯加热体停止工作，充电功能完全开启，可以正常充电，充电倍率为C3T电芯≥T3表示二次电池芯温度过高，不适合继续充电，充电器会自动切断充电
附图说明
图1系统模式图
具体实施方式
一种二次电池组低温充电加热及保护方法，可根据二次电池组内电芯温度的不同，自动选择充电方式，图1所揭示的是本发明的一种典型的实施方法，如图1所示，本系统包含以下几个部分：二次电池组壳体(301)、二次电池芯(302)、电池管理系统(304)、加热体(315)、温度传感器(311)、电芯支撑架(303)和充电器(314)，其中，二次电池芯(302)、加热体(315)、温度传感器(311)分别与电池管理系统(304)电性连接，安装于二次电池组壳体(301)内，且温度传感器(311)紧贴于二次电池芯(302)安装。
本实施例加热体(315)采用的是加热膜，将面积与成组后的二次电池芯(302)面积相当的加热膜平铺于电芯(302)下，加热膜与电池管理系统(304)上的加热控制中心相连接；成组后的二次电池组(302)的正极、负极分别对应连接电池管理系统(304)的正极和负极，电池管理系统(304)的充电正极(306)和充电负极(307)连接充电接头(310)，电池管理系统上的充电接头(310)与充电器(314)连接，可实现加热和充电功能。(308)(309)分别是二次电池动力输出端的正极和负极。
在低温下充电时，由电池管理系统(304)对加热膜的加热和充电实行实时的分段控制，用T电芯表示二次电池芯(302)的温度状态，T1表示设定的温度标定一，T2(T2＞T1)表示设定的温度标定二，T3(T3＞T2)表示设定的温度标定三，T3是一个报警温度，表示二次电池芯(302)温度过高，不适合继续充电，达到T3则电池管理系统会自动切断充电。分段关系式如下：
T电芯＜T1只加热体工作，充电功能不工作，通常的，T1＜0°
T1＜电芯＜T2(T2＞T1)加热体工作、充电功能开始启动，但只能小电流充电，充电倍率为C2
T2＜T电芯加热体停止工作，充电功能完全开启，可以正常充电，充电倍率为C3
T电芯≥T3表示二次电池芯(302)温度过高，不适合继续充电，电池管理系统会自动切断充电。

Claims (14)

1.一种二次电池组低温充电加热及保护方法，针对二次电池在低温环境下，特别是零度以下的充电问题提出的一种解决方案，其特征在于：本发明专利所揭示的解决方案至少包含以下几个部分：二次电池组壳体、二次电池芯、电池管理系统、加热体、温度传感器和充电器，其中，二次电池芯、温度传感器、加热体分别与电池管理系统电性连接，安装于二次电池组壳体内，且温度传感器紧贴于二次电池芯安装。
2.根据权利要求1所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体紧贴安装于二次电池组壳体外表面，所述的二次电池组壳体是由具有导热能力的材料构成，包括但不限于钢、铁、铝合金等外壳材质。
3.根据权利要求1所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体安装于二次电池组壳体内，其二次电池组壳体材质可以是任意坚固的抗冲击的材质，包括但不限于钢材质、铝合金、ABS等。
4.根据权利要求1或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体包括但不限于电热丝、电热板、电热带或电热膜。
5.根据权利要求1或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体可以紧贴安装于.二次电池组壳体内壁。
6.根据权利要求1或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于一个或多个加热体可以紧贴安放于二次电池芯之间。
7.根据权利要求1或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体可以安装于二次电池芯之间的支撑架上，或直接以加热体充当支撑架。
8.根据权利要求1或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体可铺设在成组后的二次电池芯的一个表面或多个表面。
9.根据权利要求1或2或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体是由充电器供电的。
10.根据权利要求1或2或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体可以由电池管理系统进行控制。
11.根据权利要求1或10所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于二次电池的充电过程以由电池管理系统分段控制，用T电芯表示二次电池芯的温度状态，T1表示设定的温度标定一，T2(T2＞T1)表示设定的温度标定二，T3(T3＞T2)表示设定的温度标定三，T3是一个报警温度，表示二次电池芯(302)温度过高，不适合继续充电，达到T3则电池管理系统会自动切断充电。分段关系式如下：
T电芯＜T1只加热体工作，充电功能不工作
T1＜电芯＜T2(T2＞T1)加热体工作、充电功能开始启动，但只能小电流充电，充电倍率为C2
T2＜T电芯加热体停止工作，充电功能完全开启，可以正常充电，充电倍率为C3T电芯≥T3表示二次电池芯温度过高，不适合继续充电，电池管理系统会自动切断充电。
12.根据权利要求1或2或3所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于加热体可以由充电器进行控制。
13.根据权利要求1或12所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于二次电池的充电过程以由充电器分段控制，用T电芯表示二次电池芯的温度状态，T1表示设定的温度标定一，T2(T2＞T1)表示设定的温度标定二，T3(T3＞T2)表示设定的温度标定三，T3是一个报警温度，表示二次电池芯(302)温度过高，不适合继续充电，达到T3则充电器会自动切断充电。分段关系式如下：
T电芯＜T1只加热体工作，充电功能不工作
T1＜电芯＜T2(T2＞T1)加热体工作、充电功能开始启动，但只能小电流充电，充电倍率 为C2
T2＜T电芯加热体停止工作，充电功能完全开启，可以正常充电，充电倍率为C3T电芯≥T3表示二次电池芯温度过高，不适合继续充电，充电器会自动切断充电
14.根据权利要求1或12或13所述的二次电池组低温充电加热及保护方法，其特征在于充电器与电池管理系统是使用包括但不限于CAN总线、RS232、红外、蓝牙等通讯协议之一进行数据通讯的。 
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