CN106299547B - 锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法 - Google Patents

锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统，包括：采集控制器、蓄电池模块；所述蓄电池模块包括多个单体电池，每个单体电池的外壳包裹加温元件，每个加温元件串联可控开关，各组加温元件及其对应的可控开关之间并联；各组单体电池、加温元件通过良导热性材料制成的壳体固定，壳体表面与电池表面或加温元件表面紧密贴合；在每只单体电池未与加温元件接触的表面设置温度传感器，对该单体电池温度进行监测；采集控制器连接可控开关和温度传感器，控制可控开关通断，实现加温元件对单体电池加热或停止加热。本发明通过并联加热电路，根据各受热电池的具体温度，独立精确控制各加热回路，通过良导热性材料均衡传导各单体电池间的热量。

Description

锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法
技术领域
本发明属于锂离子蓄电池加热技术领域，涉及一种锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法。
背景技术
锂离子蓄电池电源受单体电池环境适应性影响，低温条件下充电能力下降，强行充电会导致单体电池寿命减少，安全性降低。目前一般的加热方法为串联式加热，即对所有单体电池以相同功率进行加热，同时开启，同时结束。其缺点在于：1、各单体电池在工作状态下会发热，导致电池组形成非均匀温度场，使各单体电池间存在较大温差；2、该温差形成的单体电池间温度的不一致，导致电池组一致性下降，造成个别电池寿命衰减明显大于其他电池；3、串联加热电路统一加热，加大了温度不一致性，甚至形成安全隐患。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法，用于需要在低温环境下充电的各种电池电源的加热，如锂离子蓄电池组、车辆电气等。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统，其包括：采集控制器、蓄电池模块；所述蓄电池模块包括多个单体电池，每个单体电池的外壳包裹加温元件，每个加温元件串联继电器、MOS管等可控开关，各组加温元件及其对应的可控开关之间并联；各组单体电池、加温元件通过由铝、铝合金等具有良导热性材料制成的壳体固定，壳体表面与电池表面或加温元件表面紧密贴合；在每只单体电池未与加温元件接触的表面设置温度传感器，以对该单体电池温度进行监测；采集控制器连接可控开关和温度传感器，通过监测各单体电池的温度，控制可控开关通断，实现加温元件对单体电池加热或停止加热。
本发明还提供了一种锂离子蓄电池电源自动均衡加温方法，其包括以下步骤：
1、采集控制器监测到所有单体电池的最低温度小于设定值T1时，开启加热总回路；
2、通过采集控制器开启各加热回路，对各单体电池加热，至某一单体电池达到设定值T2，T2>T1，关闭该电池的加温回路；
3、继续加热至某一单体电池达到设定值T3，T3>T2，只保留与该单体电池温差超过设定值T4的加温回路，T4<T1，通过采集控制器关闭其他的所有加温回路，通过导热材料壳体传热进行温度均衡；
4、继续加热至所有电池温差均小于设定值T4时，通过采集控制器关闭所有加温回路，停止加热；
5、采集控制器再次监测到所有电池温差最大值大于设定值T4时，通过采集控制器重新开启低温单体电池加热回路；或所有单体电池的最低温度小于设定值T1时，重复执行步骤2-4。
其中，所述步骤2-4中，在电池工作状态进行加热时，当检测到所有单体电池的最高温度达到设定值T5时，T5>T3，通过采集控制器切断电池工作回路和加热回路，通过导热材料壳体传热进行温度均衡至该电池温度不大于设定值T3时，检查该电池是否处于故障状态。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法，通过并联加热电路，根据各受热电池的具体温度，独立精确控制各加热回路，通过良导热性材料均衡传导各单体电池间的热量。
附图说明
图1为本发明实施例锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统中加热元件与控制及开关的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
针对锂离子蓄电池电源，本发明通过并联加热电路，根据各受热电池的具体温度，独立并联精确控制各加热回路，通过良导热性材料均衡传导各单体电池间的热量。
当单体蓄电池温度达到设定值时，其加热回路所串联的如采集控制器控制开关切换为断开状态，其他的采集控制器控制开关切换为原有状态，温度未达到设定值的单体蓄电池加热回路所对应的串联、并联采集控制器控制开关状态保持不变。
具体地，本实施例锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统包括：采集控制器、蓄电池模块；所述蓄电池模块包括多个单体电池，每个单体电池的外壳包裹加温元件，每个加温元件串联继电器、MOS管等可控开关，各组加温元件及其对应的可控开关之间并联；各组单体电池、加温元件通过由铝、铝合金等具有良导热性材料制成的壳体固定，壳体表面与电池表面或加温元件表面紧密贴合；在每只单体电池未与加温元件接触的表面设置温度传感器，以对该单体电池温度进行监测；采集控制器连接可控开关和温度传感器，通过监测各单体电池的温度，控制可控开关通断，实现加温元件对单体电池加热或停止加热。
本实施例锂离子蓄电池电源自动均衡加温方法包括以下步骤：
1、采集控制器监测到所有单体电池的最低温度小于设定值T1时，开启加热总回路。
2、通过采集控制器开启各加热回路，对各单体电池加热，至某一单体电池达到设定值T2，T2>T1，关闭该电池的加温回路。
3、继续加热至某一单体电池达到设定值T3，T3>T2，只保留与该单体电池温差超过设定值T4的加温回路，T4<T1，通过采集控制器关闭其他的所有加温回路，通过导热材料壳体传热进行温度均衡。
4、继续加热至所有电池温差均小于设定值T4时，通过采集控制器关闭所有加温回路，停止加热。
5、采集控制器再次监测到所有电池温差最大值大于设定值T4时，通过采集控制器重新开启低温单体电池加热回路；或所有单体电池的最低温度小于设定值T1时，重复执行步骤2-4。
其中，在电池工作状态进行加热时，当检测到所有单体电池的最高温度达到设定值T5时，T5>T3，通过控制器切断电池工作回路和加热回路，通过导热材料壳体传热进行温度均衡至该电池温度不大于设定值T3时，检查该电池是否处于故障状态。
由上述技术方案可以看出，本发明通过并联加热电路，根据各受热电池的具体温度，独立精确控制各加热回路，通过良导热性材料均衡传导各单体电池间的热量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种锂离子蓄电池电源自动均衡加温方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采集控制器监测到所有单体电池的最低温度小于设定值T1时，开启加热总回路；
步骤2、通过采集控制器开启各加热回路，对各单体电池加热，至某一单体电池达到设定值T2，T2>T1，关闭该电池的加温回路；
步骤3、继续加热至某一单体电池达到设定值T3，T3>T2，只保留与该单体电池温差超过设定值T4的加温回路，T4<T1，通过采集控制器关闭其他的所有加温回路，通过导热材料壳体传热进行温度均衡；
步骤4、继续加热至所有电池温差均小于设定值T4时，通过采集控制器关闭所有加温回路，停止加热；
步骤5、采集控制器再次监测到所有电池温差最大值大于设定值T4时，通过采集控制器重新开启低温单体电池加热回路；或所有单体电池的最低温度小于设定值T1时，重复执行步骤2-步骤4。
2.如权利要求1所述的锂离子蓄电池电源自动均衡加温方法，其特征在于，所述步骤2-步骤4中，在电池工作状态进行加热时，当检测到所有单体电池的最高温度达到设定值T5时，T5>T3，通过采集控制器切断电池工作回路和加热回路，通过导热材料壳体传热进行温度均衡至温度最高的单体电池温度不大于设定值T3时，检查温度最高的单体电池是否处于故障状态。
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