CN103746150B - 磷酸铁锂电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磷酸铁锂电池系统，包括磷酸铁锂电池、电池管理模块和热控制模块，电池管理模块根据磷酸铁锂电池当前的充放电方式控制热控制模块对磷酸铁锂电池进行加热或者降温，以及控制磷酸铁锂电池开始工作或停止工作。即当磷酸铁锂电池充电或放电时，如果超过其工作温度范围，则相应控制热控制模块对磷酸铁锂电池进行加热或者降温，并暂停磷酸铁锂电池充电或放电，当热控制模块使磷酸铁锂电池得温度处于适宜的工作温度时，才再开启磷酸铁锂电池的充放电功能，这样就可以保证磷酸铁锂电池处在工作温度范围之外不工作，以此避免在工作温度范围之外充放电对磷酸铁锂电池产生不可修复的损害，从而增强其可靠性和延长其工作寿命。

Description

磷酸铁锂电池系统
技术领域
本发明涉及锂电池领域，特别涉及一种磷酸铁锂电池。
背景技术
锂电池具有工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等众多优点。在锂离子电池中，磷酸铁锂电池较被看好，其安全性高，电池的循环次数能大于2000次，放电稳定，可快速充电且不含重金属无毒环保。因此磷酸铁锂电池是目前应用前景十分广阔的锂离子电池，尤其是动力电池和储能电池领域，这些领域对体积比能量要求不如手机电池领域那么高。虽然其具备了如此多的优势，但是其推广的速度及应用领域的广度、深度却不尽如人意，阻碍其快速推广的因素主要包括其温度性能。
磷酸铁锂电池充放电温度范围小，不适合在温度环境恶劣条件下工作。目前磷酸铁锂动力及储能电池使用时不能超过其工作温度范围，磷酸铁锂电池的充电温度只能在0℃～45℃的范围，放电温度只能在-20℃～60℃的范围，超出这两个温度范围就会对电池造成不可修复的损害，影响动力及储能电池的可靠性与工作寿命。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种可以增强可靠性和延长工作寿命的磷酸铁锂电池系统。
一种磷酸铁锂电池系统，包括磷酸铁锂电池、电池管理模块和热控制模块，所述电池管理模块和所述热控制模块通信连接，所述电池管理模块用于监测所述磷酸铁锂电池的温度，并根据所述磷酸铁锂电池的温度和所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式控制所述热控制模块对所述磷酸铁锂电池进行加热或者降温，以及控制所述磷酸铁锂电池开始工作或停止工作。
在其中一个实施例中，所述热控制模块包括加热单元；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为充电时，若所述磷酸铁锂电池的温度低于充电最低温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述加热单元对所述磷酸铁锂电池进行加热，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第一充电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为放电时，若所述磷酸铁锂电池的温度低于放电最低温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述加热单元对所述磷酸铁锂电池进行加热，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第一放电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作。
在其中一个实施例中，所述充电最低温度为0℃～5℃，所述第一充电适宜温度为10℃～20℃。
在其中一个实施例中，所述放电最低温度为-20℃～-15℃，所述第一放电适宜温度为-10℃～0℃。
在其中一个实施例中，所述加热单元为电加热器或能够产生热量的电动机。
在其中一个实施例中，所述热控制模块包括降温单元；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为充电时，若所述磷酸铁锂电池的温度高于充电最高温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述降温单元对所述磷酸铁锂电池进行降温，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第二充电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为放电时，若所述磷酸铁锂电池的温度高于放电最高温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述降温单元对所述磷酸铁锂电池进行降温，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第二放电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作。
在其中一个实施例中，所述充电最高温度为45～50℃，所述第二充电适宜温度为30℃～40℃。
在其中一个实施例中，所述放电最高温度为55℃～60℃，所述第二放电适宜温度为40℃～50℃。
在其中一个实施例中，还包括和所述电池管理模块通信连接的显示模块，所述显示模块显示所述磷酸铁锂电池的工作状态和参数信息，所述参数信息包括所述磷酸铁锂电池当前温度的信息。
在其中一个实施例中，所述电池管理模块还用于无条件直接控制所述磷酸铁锂电池开始工作或停止工作。
上述的磷酸铁锂电池系统，电池管理模块根据磷酸铁锂电池当前的充放电方式控制热控制模块对磷酸铁锂电池进行加热或者降温，以及控制磷酸铁锂电池开始工作或停止工作。即当磷酸铁锂电池充电或放电时，如果超过其工作温度范围，则相应控制热控制模块对磷酸铁锂电池进行加热或者降温，并暂停磷酸铁锂电池充电或放电，当热控制模块使磷酸铁锂电池得温度处于适宜的工作温度时，才再开启磷酸铁锂电池的充放电功能，这样就可以保证磷酸铁锂电池处在工作温度范围之外不工作，以此避免在工作温度范围之外充放电对磷酸铁锂电池产生不可修复的损害，从而增强其可靠性和延长其工作寿命。
附图说明
图1为本发明磷酸铁锂电池系统一个实施例的模块图；
图2为本发明磷酸铁锂电池系统一个实施例的热控制模块的示意图；
图3为本发明磷酸铁锂电池系统另一个实施例的模块图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1为本发明磷酸铁锂电池系统一个实施例的模块图。
如图1所示，一种磷酸铁锂电池系统，包括磷酸铁锂电池100、电池管理模块120和热控制模块140，电池管理模块120和热控制模块140通信连接，电池管理模块120用于监测磷酸铁锂电池100的温度，并根据磷酸铁锂电池100的温度和磷酸铁锂电池100当前的充放电方式控制热控制模块140对磷酸铁锂电池100进行加热或者降温，以及控制磷酸铁锂电池100开始工作或停止工作。磷酸铁锂电池100为圆柱及方形动力电池，通过根据磷酸铁锂电池100的温度和磷酸铁锂电池100当前的充放电方式控制热控制模块140对磷酸铁锂电池100进行加热或者降温，这样就可以保证磷酸铁锂电池100处在工作温度范围之外不工作，以此避免在工作温度范围之外充放电对磷酸铁锂电池100产生不可修复的损害，从而增强其可靠性和延长其工作寿命。
参考图2，热控制模块140包括加热单元142和降温单元144。电池管理模块120包括处理各种监测信息和控制信息的中央处理器。
在磷酸铁锂电池100当前的充放电方式为充电时，若磷酸铁锂电池100的温度低于充电最低温度0℃，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100停止工作，并控制加热单元142对磷酸铁锂电池100进行加热（加热单元142可使用充电机的电能对磷酸铁锂电池100进行加热），当磷酸铁锂电池100的温度达到第一充电适宜温度10℃时，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100开始工作（充电）；在磷酸铁锂电池100当前的充放电方式为放电时，若磷酸铁锂电池100的温度低于放电最低温度-20℃，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100停止工作，并控制加热单元142对磷酸铁锂电池100进行加热，当磷酸铁锂电池100的温度达到第一放电适宜温度-10℃时，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100开始工作（放电）。加热单元142为电加热器或能够产生热量的电动机，电加热器可以是电加热片和热敏电阻器（PTC），也可以是电动机，例如利用电动机的转动产生热能通过一定的渠道（热管或风道）为磷酸铁锂电池100进行加热，这在将本发明应用于动力电池领域例如应用于电动车辆时的效益更为显著，达到环保节能效益。
在磷酸铁锂电池100当前的充放电方式为充电时，若磷酸铁锂电池100的温度高于充电最高温度45℃，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100停止工作，并控制降温单元144对磷酸铁锂电池100进行降温，当磷酸铁锂电池10的温度达到第二充电适宜温度35℃时，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100开始工作（充电），降温单元144持续工作，直到磷酸铁锂电池100的温度低于第二充电适宜温度；在磷酸铁锂电池100当前的充放电方式为放电时，若磷酸铁锂电池100的温度高于放电最高温度60℃，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100停止工作，并控制降温单元144对磷酸铁锂电池100进行降温，当磷酸铁锂电池100的温度达到第二放电适宜温度50℃时，电池管理模块120控制磷酸铁锂电池100开始工作（放电），降温单元144持续工作，直到磷酸铁锂电池100的温度低于第二放电适宜温度。降温单元144可以为散热风扇，通过散热风扇将磷酸铁锂电池100周围的环境温度降低。
由于磷酸铁锂电池100的适宜充电温度在0℃～45℃之间，适宜放电温度在-20℃～60℃之间，所以充电最低温度可以为在0℃～5℃的范围内的任意值，第一充电适宜温度可以为在10℃～20℃的范围内的任意值，放电最低温度可以为在-20℃～-15℃的范围内的任意值，第一放电适宜温度可以为在-10℃～0℃的范围内的任意值。充电最高温度可以为在45～50℃的范围内的任意值，第二充电适宜温度可以为在30℃～40℃的范围内的任意值，放电最高温度可以为在55℃～60℃的范围内的任意值，第二放电适宜温度可以为在40℃～50℃的范围内的任意值。
当然，可以按照磷酸铁锂电池100的具体温度性能适当在上述范围扩充，例如再扩充5℃，基本的原则为在磷酸铁锂电池100能在适宜温度下充放电和节约为热控制模块140的供电能源的平衡中找到最佳的基准温度，并可以通过人工输入相关温度数值设置上述的各个基准温度（充电最低温度、充电最高温度、第一充电适宜温度、第二充电适宜温度、放电最低温度、放电最高温度、第一放电适宜温度、第二放电适宜温度）。
图3为本发明磷酸铁锂电池系统另一个实施例的模块图。
在另外的实施例中，包括磷酸铁锂电池200、电池管理模块220和热控制模块240，还包括和电池管理模块220通信连接的显示模块260，显示模块260显示磷酸铁锂电池200的工作状态和参数信息，例如工作状态为工作中还是停止工作，参数信息包括磷酸铁锂电池200当前温度的信息、设定的基准温度信息、电量信息（总电量、剩余电量）等等，通过显示模块260可以了解当前的磷酸铁锂电池200的当前工作情况。显示模块260可以为液晶显示器。显示模块260可由触摸控制来更改电池管理系统220中的各个基准温度，方便磷酸铁锂电池200应对不同工作环境作出精确调节。
上述实施例中的磷酸铁锂电池系统，电池管理模块120（220）还用于无条件直接控制磷酸铁锂电池100（200）开始工作或停止工作。这样就可以保证在较恶劣的温度（适宜充电温度和适宜放电温度之外）下，在某些紧急情况下需要使用磷酸铁锂电池100（200）进行充放电时也可以按使用者需要直接控制磷酸铁锂电池系统进行充放电，从而避免了因为在某些紧急情况下（此时已不用顾虑影响磷酸铁锂电池工作寿命）需要使用时却因为温度不在工作温度范围而无法使用的缺点。
上述的磷酸铁锂电池系统，电池管理模块120（220）根据磷酸铁锂电池100（200）当前的充放电方式控制热控制模块140（240）对磷酸铁锂电池100（200）进行加热或者降温，以及控制磷酸铁锂电池100（200）开始工作或停止工作。即当磷酸铁锂电池100（200）充电或放电时，如果超过其工作温度范围（适宜充电温度0℃～45℃、适宜放电温度-20℃～60℃），则相应控制热控制模块140（240）对磷酸铁锂电池100（200）进行加热或者降温，并暂停磷酸铁锂电池100（200）充电或放电，当热控制模块140（240）使磷酸铁锂电池100（200）的温度处于适宜的工作温度时，才再开启磷酸铁锂电池100（200）的充放电功能重新工作，这样就可以保证磷酸铁锂电池100（200）处在工作温度范围之外不工作，以此避免在工作温度范围之外充放电对磷酸铁锂电池100（200）产生不可修复的损害，从而增强其可靠性和延长其工作寿命。同时，由于磷酸铁锂电池在适宜放电温度-20℃～60℃之外的放电容量比常温放电时大幅度降低，通过本发明也可以增加磷酸铁锂电池在恶劣温度环境下的放电容量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种磷酸铁锂电池系统，其特征在于，包括磷酸铁锂电池、电池管理模块和热控制模块，所述电池管理模块和所述热控制模块通信连接，所述电池管理模块用于监测所述磷酸铁锂电池的温度，并根据所述磷酸铁锂电池的温度和所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式控制所述热控制模块对所述磷酸铁锂电池进行加热或者降温，以及控制所述磷酸铁锂电池开始工作或停止工作，即当磷酸铁锂电池充电或放电时，如果超过其工作温度范围，则相应控制热控制模块对磷酸铁锂电池进行加热或者降温，并暂停磷酸铁锂电池充电或放电，当热控制模块使磷酸铁锂电池得温度处于适宜的工作温度时，才再开启磷酸铁锂电池的充放电功能；所述电池管理模块包括处理各种监测信息和控制信息的中央处理器，且所述电池管理模块还用于无条件直接控制所述磷酸铁锂电池开始工作或停止工作。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述热控制模块包括加热单元；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为充电时，若所述磷酸铁锂电池的温度低于充电最低温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述加热单元对所述磷酸铁锂电池进行加热，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第一充电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为放电时，若所述磷酸铁锂电池的温度低于放电最低温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述加热单元对所述磷酸铁锂电池进行加热，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第一放电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作。
3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述充电最低温度为0℃～5℃，所述第一充电适宜温度为10℃～20℃。
4.根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述放电最低温度为-20℃～-15℃，所述第一放电适宜温度为-10℃～0℃。
5.根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述加热单元为电加热器或能够产生热量的电动机。
6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述热控制模块包括降温单元；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为充电时，若所述磷酸铁锂电池的温度高于充电最高温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述降温单元对所述磷酸铁锂电池进行降温，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第二充电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作；在所述磷酸铁锂电池当前的充放电方式为放电时，若所述磷酸铁锂电池的温度高于放电最高温度，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池停止工作，并控制所述降温单元对所述磷酸铁锂电池进行降温，当所述磷酸铁锂电池的温度达到第二放电适宜温度时，所述电池管理模块控制所述磷酸铁锂电池开始工作。
7.根据权利要求6所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述充电最高温度为45～50℃，所述第二充电适宜温度为30℃～40℃。
8.根据权利要求6所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，所述放电最高温度为55℃～60℃，所述第二放电适宜温度为40℃～50℃。
9.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池系统，其特征在于，还包括和所述电池管理模块通信连接的显示模块，所述显示模块显示所述磷酸铁锂电池的工作状态和参数信息，所述参数信息包括所述磷酸铁锂电池当前温度的信息。
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