CN105514527A - 一种磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆，其中，该电池加热装置包括：温度检测装置、主控制器和加热元件；其中，温度检测装置与主控制器相连接，主控制器与加热元件相连接，加热元件设置于电池的周围；上述温度检测装置，用于采集电池的表面温度信号，并将该温度信号传输至上述主控制器；上述主控制器，用于根据上述温度信号控制上述加热元件对电池进行加热或者停止加热，以使电池的表面温度控制在预设温度范围内。本发明实施例通过利用主控制器控制加热元件对电池进行加热，以使电池的表面温度控制在预设范围内，保证了在0℃以下磷酸铁锂电池的放电及充电速率，进而解决了在0℃以下磷酸铁锂电池不能正常工作的问题。

Description

一种磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆

技术领域

本发明涉及电池加热技术领域，具体而言，涉及一种磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆。

背景技术

目前，由于磷酸铁锂动力电池具有寿命长、安全性高、充电速度快、耐高温等优点而越来越被广泛的应用，其中，磷酸铁锂动力电池寿命长主要体现在：一般铅酸电池的循环寿命在300-500次左右，而磷酸铁锂动力电池的循环寿命可达2000次以上，也就是说，磷酸铁锂动力电池的使用寿命是铅酸电池的4倍以上；磷酸铁锂动力电池安全性高主要体现在：一般钴酸锂电池和锰酸锂电池在强烈的碰撞下会产生爆炸现象，将会对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂动力电池需经过严格的安全测试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸现象，很好的解决了因爆炸引起的安全隐患问题；磷酸铁锂动力电池充电速度快主要体现在：由于磷酸铁锂动力电池本身特有的性能，可以实现大电流快速充电，而其他电池不具备此性能；磷酸铁锂动力电池耐高温主要体现在：一般锰酸锂电池和钴酸锂电池的最大承受温度在200℃左右，而磷酸铁锂动力电池的最大承受温度可达350℃-500℃。

然而，磷酸铁锂动力电池的低温特性比较差，在低温条件下，活性材料体积收缩，由于导电炭黑长径比较小，容易陷于由活性材料形成的空隙中，不能形成连续的导电通道，从而使磷酸铁锂动力电池的低温放电性能变差，进而不能满足动力电源的使用需求。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：磷酸铁锂动力电池在温度小于0℃左右的情况下会出现放电速度慢或者是充电速度减慢的现象，从而影响磷酸铁锂动力电池的正常使用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆，以解决由于磷酸铁锂动力电池在温度小于0℃左右的情况下会出现放电速度慢或者是充电速度减慢的现象，从而影响磷酸铁锂动力电池的正常使用的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种磷酸铁锂电池加热装置，包括：

温度检测装置、主控制器和加热元件；其中，所述温度检测装置与所述主控制器相连接，所述主控制器与所述加热元件相连接，所述加热元件设置于所述电池的周围；

所述温度检测装置，用于采集电池的表面温度信号，并将所述温度信号传输至所述主控制器；

所述主控制器，用于根据所述温度信号控制所述加热元件对所述电池进行加热或者停止加热，以使所述电池的表面温度控制在预设温度范围内。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述主控制器，用于根据所述温度信号控制所述加热元件对所述电池进行加热或者停止加热，以使所述电池的表面温度控制在5℃至10℃范围内。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述电池加热装置还包括：电参数检测装置，所述电参数检测装置分别与所述电池的输出端和所述主控制器相连接；

所述电参数检测装置，用于采集电池的电参数，并传输至所述主控制器；

所述主控制器，还用于根据所述电参数，确定所述电池达到最佳放电性能时的温度，并控制所述加热元件增加或者降低所述电池的温度，以使所述电池处于最佳温度。

结合第一方面至第一方面的第二种可能的实施方式中的任一种，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述温度检测装置的探头设置于所述加热元件的加热范围以外。

结合第一方面至第一方面的第二种可能的实施方式中的任一种，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述主控制器与所述电池的输出端电连接，以利用所述电池供电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述加热元件包括加热板，所述加热板设于所述电池的底部；

或者，所述加热元件包括加热丝，所述加热丝包覆于所述电池的表面。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述电池加热装置还包括：

过温保护装置，所述过温保护装置包括测温元件和断路元件，所述测温元件设于所述电池表面，所述断路元件串联于所述加热元件的供电电路上，用于在所述测温元件监测到所述电池的表面温度高于预设温度值时切断所述加热元件的供电电路。

第二方面，本发明实施例还提供了一种蓄电池，该蓄电池包括电池和上述磷酸铁锂电池加热装置，以及承装所述电池和所述电池加热装置的电池盒，其中，所述电池包括磷酸铁锂电池。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述电池盒包括：保温层，所述保温层设于所述电池盒内壁。

第三方面，本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述蓄电池。

在本发明实施例提供的磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆中，该电池加热装置包括：温度检测装置、主控制器和加热元件；其中，温度检测装置与主控制器相连接，主控制器与加热元件相连接，加热元件设置于电池的周围；上述温度检测装置，用于采集电池的表面温度信号，并将该温度信号传输至上述主控制器；上述主控制器，用于根据上述温度信号控制上述加热元件对电池进行加热或者停止加热，以使电池的表面温度控制在预设温度范围内。本发明实施例通过利用主控制器控制加热元件对电池进行加热，以使电池的表面温度控制在预设范围内，保证了在外界温度为0℃以下时磷酸铁锂电池的放电及充电速率，进而解决了在外界温度为0℃以下时磷酸铁锂电池不能正常工作的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种磷酸铁锂电池加热装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的另一种磷酸铁锂电池加热装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到磷酸铁锂动力电池在温度小于0℃左右的情况下会出现放电速度慢或者是充电速度减慢的现象，从而影响磷酸铁锂动力电池的正常使用。基于此，本发明实施例提供了一种磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆，下面通过实施例进行描述。

如图1所示的磷酸铁锂电池加热装置的结构示意图，该磷酸铁锂电池加热装置包括：温度检测装置101、主控制器102和加热元件103；其中，上述温度检测装置101与上述主控制器102相连接，上述主控制器102与上述加热元件103相连接，上述加热元件103设置于上述电池的周围；

上述温度检测装置101，用于采集电池的表面温度信号，并将上述温度信号传输至上述主控制器102；

上述主控制器102，用于根据上述温度信号控制上述加热元件103对上述电池进行加热或者停止加热，以使上述电池的表面温度控制在预设温度范围内。

其中，上述温度检测装置101可以是温度传感器，还可以是半导体热敏电阻，也可以是其他的温度测量器件，其中，对电池表面温度的测量可以采用上述任一种测量方式或者是两种以上测量方式的结合，以上任一种温度测量元件都能够实现采集电池表面的温度信号，而如果采用两种以上温度测量元件相结合的方式，则能够使检测到的电池表面温度的结果更加准确。另外，本领域技术人员能够想到也可以采用其他方式采集电池表面的温度信号，采集电池表面温度的方式不影响本发明的技术效果。上述方式的等同变化或替换，均应涵盖在本发明的保护范围之内；另外，上述加热元件103也可以是加热丝或者加热板或者加热棒等任何加热元件103，无论是哪种加热方式均在本发明的保护范围内。

在本发明实施例中，在磷酸铁锂电池附近设置温度检测装置101，通过利用温度检测装置101采集磷酸铁锂电池的表面温度信号，温度检测装置101与主控制器102相连接，主控制器102接收上述温度检测装置101采集的电池的表面温度信号，并将该温度与预设的温度范围进行比较，当电池的表面温度小于预设温度范围的最小值时，触发上述加热元件103进行加热，当电池的表面温度大于预设温度范围的最大值时，触发上述加热元件103停止加热，以将电池的表面温度控制在预设温度范围内，进而解决磷酸铁锂电池在温度小于0℃左右的情况下出现放电速度慢或者是充电速度减慢而影响电池的正常使用的问题。

需要说明的是，本发明实施例提供的电池加热装置既可以对磷酸铁锂电池的充电过程进行加热控制，又可以对磷酸铁锂电池的放电过程进行加热控制。

在实际应用上述电池加热装置过程中，考虑到安装有上述电池加热装置的车辆可能存在长时间闲置或者停放的情况，当车辆在预设时间内无需启动(如当车辆在48小时内无需启动)，此时可以将加热元件103的自动加热开关关掉，以防止因反复加热耗费电池的电能；在需要使用该车辆时再将加热元件103的自动加热开关打开，打开开关1小时左右即可将电池的表面温度控制在预设温度范围内，以启动该车辆。

具体的，上述主控制器102，用于根据上述温度信号控制上述加热元件103对上述电池进行加热或者停止加热，以使上述电池的表面温度控制在5℃至10℃范围内。

其中，在本发明实施例中，将电池的表面温度控制在5℃至10℃范围内是经过实践摸索而得，磷酸铁锂电池的特性是当环境温度低于0℃时，该电池的放电电流低于为10％；当环境温度高于5℃时，该电池的放电电流达到60％；而当环境温度高于70°时，该电池的发电电流降低至20％，因此，一般情况下，磷酸铁锂电池最佳放电的环境温度在5℃-60℃之间，之所以将预设温度范围选为5℃至10℃，主要原因为：磷酸铁锂电池的表面温度高于5℃时，其放电电流已达60％，此时电池的放电功率可以正常启动车辆，且此时电池启动车辆后由于电池放热发动机舱或驾驶室的温度都会提高以保证电池会进入正常工作；而将预设温度范围的最大值设定为10℃，为了减少加热元件103的频繁启动，同时，可以减少加热元件103的耗电量。

考虑到电池的最佳放电性能所对应的温度可能与电池的型号或者是电池的使用时间等因素相关，基于此，如图2所示，上述磷酸铁锂电池加热装置还包括：电参数检测装置104，上述电参数检测装置104分别与上述电池的输出端和上述主控制器102相连接；

上述电参数检测装置104，用于采集电池的电参数，并传输至上述主控制器102；

上述主控制器102，还用于根据上述电参数，确定上述电池达到最佳放电性能时的温度，并控制上述加热元件103增加或者降低上述电池的温度，以使上述电池处于最佳温度。

在本发明实施例中，通过电参数检测装置104实时检测磷酸铁锂电池输出的电参数，并将该电参数传输至主控制器102，该主控制器102根据接收的电参数的变化对加热元件103的加热温度进行控制，当电池的放电电流增加时，则控制加热元件103增加加热温度，以增加电池的表面温度；当电池的放电电流减少时，则控制加热元件103减少加热温度，以减少电池的表面温度；从而使磷酸铁锂电池处于最佳放电电流所对应的温度，由此实现根据电池的放电情况动态控制电池温度的功能，进而使磷酸铁锂电池达到更好的放电效果。

另外，上述电池加热装置还包括：保护模块，该保护模块分别与上述主控制器102和上述磷酸铁锂电池相连接，上述电参数检测装置104检测磷酸铁锂电池输出的电参数，并将该电参数传输至主控制器102，该主控制器102还用于接收上述电参数检测装置104采集的电池输出的电参数，并判断该电参数是否在预设电参数数值范围内，其中，该预设电参数数值范围表示电池的正常工作状态所对应的电参数，当电池输出的电参数不在上述预设电参数数值范围内时，说明电池处于异常工作状态，如过充、过放、负载过大或者短路等异常状态，此时，主控制器102将触发上述保护模块启动工作，该保护模块控制电源断开。

其中，上述保护模块可以包括过载保护器，还可以包括短路保护器，也可以是过充保护器或者是过放保护器，其中，上述短路保护器可以采用熔断器、低压断路器或专门的短路保护装置，上述电参数可以是电流值或者是电压值，当上述主控制器102判断获得的电压值小于第一预设电压值时，则触发上述过载保护器启动工作，以使该过载保护器切断该供电电路；当上述主控制器102判断获得的电流值大于第一预设电流值时，则触发上述短路保护器启动工作，以使该短路保护器切断该供电电路；当上述主控制器102判断电池的充电电压大于第二预设电压值时，则触发上述过充保护器启动工作，以使该过充保护器切断充电电路。

本发明实施例提供的电池加热装置既可以对磷酸铁锂电池的充电过程进行保护，又可以对磷酸铁锂电池的放电过程进行保护，上述保护模块的主要作用是当检测到电参数出现异常时，断开电池与负载的供电电路。

在本发明实施例中，通过电参数检测装置104实时检测磷酸铁锂电池输出的电参数，并将该电参数传输至主控制器102，该主控制器102将该电参数与预设电参数值进行对比，根据对比结果控制保护模块的启动与不启动，从而可以实现对过充、过放、负载过大或者短路等异常状态进行控制，保证了整体装置的安全性。

进一步的，为了防止加热元件103的加热温度影响温度检测装置101检测电池温度的准确度，上述温度检测装置101的探头设置于上述加热元件103的加热范围以外。

在本发明实施例中，采用将温度检测装置101的探头设置于加热元件103的加热范围以外的方式，可以提高温度检测装置101测量获得的电池表面温度的准确性。

进一步的，上述主控制器102与上述电池的输出端电连接，以利用上述电池供电，也就是说，在本发明实施例中，采用主控制器102与电池的输出端连接的方式，为主控制器102及加热元件103提供电能，无需外接电源对主控制器102及加热元件103进行供电。

具体的，上述加热元件103包括加热板，上述加热板设于上述电池的底部；

或者，上述加热元件103包括加热丝，上述加热丝包覆于上述电池的表面。

无论采用加热板的方式对电池进行加热，还是采用加热丝的方式对电池进行加热，或是采用其他加热的方式对电池进行加热均在本发明的保护范围内，可以根据实际情况进行选择。

考虑到当温度测量装置出现异常或者测温不准时，可能导致主控制器102不能准确的控制加热元件103进行加热或者停止加热，基于此，上述磷酸铁锂电池加热装置还包括：

过温保护装置，上述过温保护装置包括测温元件和断路元件，上述测温元件设于上述电池表面，上述断路元件串联于上述加热元件103的供电电路上，用于在上述测温元件监测到上述电池的表面温度高于预设温度值时切断上述加热元件103的供电电路。

在本发明实施例提供的磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆中，通过利用主控制器102控制加热元件103对电池进行加热，以使电池的表面温度控制在预设范围内，保证了在外界温度为0℃以下时磷酸铁锂电池的放电及充电速率，进而解决了在外界温度为0℃以下时磷酸铁锂电池不能正常工作的问题；进一步的，将加热温度控制在5℃至10℃范围内，既保证了电池放电电流正常启动负载，又避免了加热元件103频繁启动；更进一步的，通过增加电参数检测装置104，该电参数检测装置104实时检测磷酸铁锂电池输出的电参数，并将该电参数传输至主控制器102，该主控制器102根据接收的电参数的变化对加热元件103的加热温度进行控制，从而使磷酸铁锂电池处于最佳放电电流所对应的温度，由此实现根据电池的放电情况动态控制电池温度的功能，进而使磷酸铁锂电池达到更好的放电效果。

本发明实施例还提供一种蓄电池，该蓄电池包括电池和上述磷酸铁锂电池加热装置，以及承装上述电池和上述电池加热装置的电池盒，其中，上述电池包括磷酸铁锂电池。

为了减慢电池周围热量流失速率，上述电池盒包括：保温层，上述保温层设于上述电池盒内壁。

具体的，通过在电池盒的内壁上设置保温层，可以减慢电池表面热量的流失速率，进而减缓电池表面温度的降低。

本发明实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述蓄电池，利用设置有上述磷酸铁锂电池加热装置的蓄电池作为车辆的供电电源，解决了在外界温度为0℃以下时磷酸铁锂电池不能正常放电，进而不能启动车辆等负载的问题。

基于上述分析可知，与相关技术相比，本发明实施例提供的磷酸铁锂电池加热装置、蓄电池及车辆，其中，该电池加热装置通过利用主控制器102控制加热元件103对电池进行加热，以使电池的表面温度控制在预设范围内，保证了在外界温度为0℃时以下磷酸铁锂电池的放电及充电速率，进而解决了在外界温度为0℃以下时磷酸铁锂电池不能正常工作的问题；进一步的，将加热温度控制在5℃至10℃范围内，既保证了电池放电电流正常启动负载，又避免了加热元件103频繁启动；更进一步的，通过增加电参数检测装置104，该电参数检测装置104实时检测磷酸铁锂电池输出的电参数，并将该电参数传输至主控制器102，该主控制器102根据接收的电参数的变化对加热元件103的加热温度进行控制，从而使磷酸铁锂电池处于最佳放电电流所对应的温度，由此实现根据电池的放电情况动态控制电池温度的功能，进而使磷酸铁锂电池达到更好的放电效果。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，包括：温度检测装置、主控制器和加热元件；其中，所述温度检测装置与所述主控制器相连接，所述主控制器与所述加热元件相连接，所述加热元件设置于所述电池的周围；

所述温度检测装置，用于采集电池的表面温度信号，并将所述温度信号传输至所述主控制器；

所述主控制器，用于根据所述温度信号控制所述加热元件对所述电池进行加热或者停止加热，以使所述电池的表面温度控制在预设温度范围内。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，所述主控制器，用于根据所述温度信号控制所述加热元件对所述电池进行加热或者停止加热，以使所述电池的表面温度控制在5℃至10℃范围内。

3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，还包括：电参数检测装置，所述电参数检测装置分别与所述电池的输出端和所述主控制器相连接；

所述电参数检测装置，用于采集电池的电参数，并传输至所述主控制器；

所述主控制器，还用于根据所述电参数，确定所述电池达到最佳放电性能时的温度，并控制所述加热元件增加或者降低所述电池的温度，以使所述电池处于最佳温度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，所述温度检测装置的探头设置于所述加热元件的加热范围以外。

5.根据权利要求1-3任一项所述的磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，所述主控制器与所述电池的输出端电连接，以利用所述电池供电。

6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，所述加热元件包括加热板，所述加热板设于所述电池的底部；

或者，所述加热元件包括加热丝，所述加热丝包覆于所述电池的表面。

7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池加热装置，其特征在于，还包括：

过温保护装置，所述过温保护装置包括测温元件和断路元件，所述测温元件设于所述电池表面，所述断路元件串联于所述加热元件的供电电路上，用于在所述测温元件监测到所述电池的表面温度高于预设温度值时切断所述加热元件的供电电路。

8.一种蓄电池，其特征在于，所述蓄电池包括电池和如权利要求1-7任一项所述的磷酸铁锂电池加热装置，以及承装所述电池和所述电池加热装置的电池盒，其中，所述电池包括磷酸铁锂电池。

9.根据权利要求8所述的蓄电池，其特征在于，所述电池盒包括：保温层，所述保温层设于所述电池盒内壁。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8-9任一项所述的蓄电池。