CN108039528A - 电池组件充电控制方法及电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池组件充电控制方法及电池组件。电池组件包括蓄电池和由所述蓄电池供电的加热模块，控制方法包括：当蓄电池当前的放电深度等于或高于设定放电深度时，切断蓄电池的放电电路，并检测蓄电池的环境温度，当环境温度低于温度阈值时，控制切断蓄电池的充电电路，并控制加热模块对蓄电池进行加热，直至环境温度达到或高于所述温度阈值时接通蓄电池的充电电路。本发明根据蓄电池的放电量控制蓄电池是否放电，并使蓄电池停止放电时还剩余一部分电量，以保证能够为加热模块供电。在电池温度低于预设的温度阈值时，首先通过对蓄电池进行加热的方式提高蓄电池的温度后再开始充电。这样可以保证蓄电池在低温环境下能够正常充电。

Description

电池组件充电控制方法及电池组件
技术领域
本发明涉及电池相关技术领域，特别是一种电池组件充电控制方法及电池组件。
背景技术
蓄电池在日常生活中被越来越广泛的应用到，比如日常生活常用的手机、电脑，一些马路上的路灯，越来越多的各种电动车辆，以及储能电站等都需要用到蓄电池。而使用环境不同对蓄电池的性能及稳定性都会造成一定的影响，例如，在温度过高或过低的情况下都可能会使蓄电池不能正常的充放电。目前常规蓄电池在低温条件下的充电性能严重降低，部分系列的蓄电池在低温下充电具有安全隐患，低温环境(特别是-10℃及以下)制约了蓄电池的正常使用，从而导致对应的用电器不能正常工作。特别是对于电动车辆而言，由于车辆的使用环境基本都在室外，车上的蓄电池受环境温度影响较大，如果不能保证蓄电池在低温环境下充电的稳定性及可靠性的话，将大大影响车辆的正常使用。也会对电动车辆的发展造成很大的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种能够在低温环境下保证充电安全和充电效率的电池组件充电控制方法及电池组件。
第一方面，提供一种电池组件充电控制方法，所述电池组件包括蓄电池和由所述蓄电池供电的加热模块，所述控制方法包括：
当所述蓄电池当前的放电深度等于或高于设定放电深度时，切断所述蓄电池的放电电路，并检测所述蓄电池的环境温度，当环境温度低于温度阈值时，控制切断所述蓄电池的充电电路，并控制所述加热模块对所述蓄电池进行加热，直至所述环境温度达到或高于所述温度阈值时接通所述蓄电池的充电电路。
优选地，所述温度阈值为0℃；和/或，
所述DOD值为80％-90％。
第二方面，提供一种电池组件，包括蓄电池和由所述蓄电池供电的加热模块，所述加热模块能够对所述蓄电池进行加热，所述电池组件通过权利要求1或2所述的充电控制方法控制充电。
优选地，所述加热模块覆盖在所述蓄电池的外表面。
优选地，所述加热模块包括由加热丝形成的网状结构。
优选地，所述电池组件还包括隔板；
所述隔板设置在所述加热模块与所述蓄电池之间；或者，
所述加热模块形成在所述隔板内部。
优选地，所述隔板为能够发生形变的柔性材料。
优选地，所述隔板内设置有碳纤维材料。
优选地，所述电池组件还包括：
主控制模块，用于对所述蓄电池的充放电状态进行控制；
信号处理模块，与所述主控制模块相连，用于对传入和传出所述主控制模块的信号进行处理；
电量检测模块，与所述信号处理模块及蓄电池相连，用于对蓄电池的放电量进行检测，并将检测信号传输至所述信号处理模块；
充放电控制模块，与所述信号处理模块及蓄电池相连，用于控制所述蓄电池充电电路和放电电路的通断；
温度检测模块，与所述信号处理模块相连，用于检测所述蓄电池的温度，并将检测信号传输至所述信号处理模块。
优选地，所述蓄电池包括多个储电单元，
所述温度检测模块设置在所述多个储电单元之间；和/或，
所述加热模块对所述多个储电单元的外壁进行覆盖。
优选地，多个储电单元形成储电单元阵列，所述加热模块包括包绕所述储电单元阵列外周的第一加热部和位于相邻的所述储电单元之间的第二加热部。
本发明提供的电池组件充电控制方法，根据蓄电池的放电量控制蓄电池是否放电，并使蓄电池停止放电时还剩余一部分电量，以保证能够为加热模块供电。通过检测蓄电池的温度判断是否可以进行充电，并在电池温度低于预设的温度阈值时，首先通过对蓄电池进行加热的方式提高蓄电池的温度，并在蓄电池的温度达到温度阈值时再开始充电。这样可以保证蓄电池在低温环境下能够正常充电，既保证了蓄电池使用的安全，又保证了蓄电池的稳定性。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本发明提供的电池组件结构框图；
图2示出电池组件结构示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供的电池组件充电控制方法用于解决蓄电池低温充电不稳定的问题，使蓄电池的性能更加稳定，适用范围更广。
具体地，本发明提供的电池组件充电控制方法包括：
S1：电量检测模块检测蓄电池电量，并将数据传输至主控制模块。优选地，所述电量检测模块检测所述蓄电池的剩余电量，所述剩余电量为蓄电池输出的电量占所述蓄电池总容量的百分比。
S2：主控制模块通过剩余电量算出蓄电池的放电量，并将蓄电池放电量与预设的DOD(depth of discharge，放电深度)作比较，并且，当蓄电池的放电量小于预设的DOD时，蓄电池能够继续放电，当蓄电池的放电量等于或大于预设的DOD时，控制蓄电池停止放电，并执行S3。优选地，DOD的值为80％，进一步地，将DOD设定为80％，是为了使所述蓄电池停止放电后剩余电量足以保证为加热模块供电。所述加热模块的耗电量大约为所述蓄电池总电量的10％左右。
S3：温度检测模块检测蓄电池的环境温度，并将数据传输至主控制模块。
S4：主控制模块将检测到的温度与预设的温度阈值做比较，并且，当检测到的温度等于或高于温度阈值时，充电控制模块接通蓄电池的充电电路，可以对所述蓄电池进行充电；当检测到的温度低于温度阈值时，充电控制模块切断蓄电池的充电电路，执行S5。优选地，所述温度阈值为0℃。
S5：利用所述蓄电池内的剩余电量对加热模块供电，通过加热模块对所述蓄电池加热，同时执行S3和S4，直到检测到的温度高于温度阈值，开始对蓄电池进行充电。
S6：充电完成，蓄电池可以放电，为耗电元件供电。
本发明提供的电池组件充电控制方法，通过检测蓄电池的温度判断是否能够进行充电，并当蓄电池环境温度较低时，首先对蓄电池加热，提供蓄电池的自身温度，待蓄电池温度升高到适合进行充电操作时再充电，这样就能够避免出现低温时蓄电池充电效率低，或者不能进行充电而影响蓄电池的性能及可靠性的情况发生。并且，在本申请中，对蓄电池加热利用的是蓄电池内剩余的电量，不需要消耗额外的能源，既使电池组件的整体结构得到简化，也使蓄电池内的电能使用更加充分。
本发明还提供一种电池组件，如图1、2所示，所述电池组件包括主控制模块10、信号处理模块20、电量检测模块30、充放电控制模块40、温度检测模块50、加热模块60和蓄电池70。所述蓄电池70包括一个或多个储电单元71，当包括多个所述储电单元71时，多个所述储电单元71串联。所述电量检测模块30和充电控制模块40均与所述蓄电池70电连接，所述电量检测模块30用于检测所述蓄电池70的剩余电量或放电量，所述充放电控制模块40用于控制所述蓄电池70的放电电路和充电电路的通断，从而控制所述蓄电池70的充电和放电进行控制。所述温度检测模块50设置在靠近所述蓄电池70的位置，优选地，所述蓄电池70包括多个所述储电单元71，多个所述储电单元71形成储电单元阵列。当所述蓄电池70包括多个所述储电单元71时，所述温度检测模块50设置在多个所述储电单元71之间，以使所述温度检测模块50能够更加准确的检测到所述蓄电池70的温度。
所述加热模块60包裹在所述蓄电池70的外壁上，优选地，当所述蓄电池70包括多个所述储电单元71时，所述加热模块60优选包括两部分，一部分是位于多个所述储电单元71形成的储电单元阵列的外周的第一加热部，另一部分是位于所述储电单元阵列中相邻的两个所述储电单元71之间的第二加热部，或者，所述加热模块60覆盖所述多个储电单元71相互之间不接触的外壁面。所述加热模块60优选为由加热丝形成的网状结构，优选地，形成所述加热模块60的加热丝为铜丝，或者其他导热系数高的金属丝。所述加热模块60与所述蓄电池70的放电端电连接，使所述蓄电池70能够对所述加热模块60供电，以使所述加热模块60放热，并对所述蓄电池70进行加热。优选地，所述加热模块60和所述蓄电池70之间设置隔板(图中未示出)，所述隔板为绝缘但导热性能良好的材料，优选包括纳米碳纤维材料。由于所述隔板具有良好的导热性能，使所述蓄电池70在工作过程中产生的热量能够及时通过所述隔板散热，从而可以避免对所述蓄电池70散热的影响。所述隔板的设置使所述加热模块60能够对所述蓄电池70进行加热，又保证了所述加热模块60不会与所述蓄电池70的外壁接触，避免所述加热模块60发热会对所述蓄电池70的外壁造成损坏。
或者，在更优的实施例中，所述加热模块60为加热丝形成的网状结构，所述网状结构形成在隔板内部，所述隔板由绝缘但导热的材质形成，并且，所述隔板具有一定的柔性，能够包裹在所述蓄电池70的外壁上。优选地，所述隔板内还均匀的填充有碳纤维材料。所述加热模块60形成在所述隔板内部，一方面可以避免所述加热模块60直接与所述蓄电池70的外壁接触，从而避免所述蓄电池70的外壁受损，另一方面，所述加热模块60设置在所述隔板内还使得所述隔板对所述加热模块60具有保护作用，避免所述加热模块60直接暴露会受到其他元件的影响。
所述电量检测模块30、充放电控制模块40和温度检测模块50均与所述信号处理模块20相连，所述信号处理模块20接收所述电量检测模块30、充放电控制模块40和温度检测模块50的信号，并将信号进行处理后传输至所述主控制模块10，同时，所述主控制模块10还通过所述信号处理模块20向所述电量检测模块30、充放电控制模块40和加热模块60发送控制指令，所述主控制模块10发出的信号经所述信号处理模块20处理之后再传输至电量检测模块30、充放电控制模块40和/或加热模块60。
所述主控制模块10内预设有所述蓄电池的DOD，优选地，DOD值为80％-90％，进一步地，将DOD设定为80％，是为了使所述蓄电池停止放电后剩余电量足以保证为加热模块供电。所述加热模块的耗电量大约为所述蓄电池总电量的10％左右。同时，所述主控制模块10内还预设有温度阈值，所述温度阈值优选为0℃。
进一步地，所述电池组件还包括外壳80，所述蓄电池70设置在所述外壳80内，所述外壳80为绝缘材料，所述外壳80对所述蓄电池70及其他结构进行保护。
本发明提供的电池组件特别适用于使用环境较差的耗电设备上，比如设置在路灯、车辆(特别是电动车)或储能电站等需要将电池组件设置在室外环境的耗电设备上，为耗电设备提供电能，并保证在低温环境下能够正常充电。
本发明提供的电池组件，设置有加热模块，能够通过加热模块对蓄电池进行加热，从而能够使蓄电池在低温环境(特别是-10℃及以下)下的正常充电。通过设置加热模块使电池组件可以利用自身的电能供电，从而实现对蓄电池的加热，使其在低温环境下提高温度，从而达到充电的最佳温度，以提高充电的可靠性及安全性。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种电池组件充电控制方法，其特征在于，所述电池组件包括蓄电池和由所述蓄电池供电的加热模块，所述控制方法包括：
当所述蓄电池当前的放电深度等于或高于设定放电深度时，切断所述蓄电池的放电电路，并检测所述蓄电池的环境温度，当环境温度低于温度阈值时，控制切断所述蓄电池的充电电路，并控制所述加热模块对所述蓄电池进行加热，直至所述环境温度达到或高于所述温度阈值时接通所述蓄电池的充电电路。
2.根据权利要求1所述的电池组件充电控制方法，其特征在于，所述温度阈值为0℃；和/或，
所述DOD值为80％-90％。
3.一种电池组件，包括蓄电池和由所述蓄电池供电的加热模块，所述加热模块能够对所述蓄电池进行加热，其特征在于，所述电池组件通过权利要求1或2所述的充电控制方法控制充电。
4.根据权利要求3所述的电池组件，其特征在于，所述加热模块覆盖在所述蓄电池的外表面。
5.根据权利要求3所述的电池组件，其特征在于，所述加热模块包括由加热丝形成的网状结构。
6.根据权利要求3所述的电池组件，其特征在于，所述电池组件还包括隔板；
所述隔板设置在所述加热模块与所述蓄电池之间；或者，
所述加热模块形成在所述隔板内部。
7.根据权利要求6所述的电池组件，其特征在于，所述隔板为能够发生形变的柔性材料。
8.根据权利要求6所述的电池组件，其特征在于，所述隔板内设置有碳纤维材料。
9.根据权利要求3-8之一所述的电池组件，其特征在于，所述电池组件还包括：
主控制模块，用于对所述蓄电池的充放电状态进行控制；
信号处理模块，与所述主控制模块相连，用于对传入和传出所述主控制模块的信号进行处理；
电量检测模块，与所述信号处理模块及蓄电池相连，用于对蓄电池的放电量进行检测，并将检测信号传输至所述信号处理模块；
充放电控制模块，与所述信号处理模块及蓄电池相连，用于控制所述蓄电池充电电路和放电电路的通断；
温度检测模块，与所述信号处理模块相连，用于检测所述蓄电池的温度，并将检测信号传输至所述信号处理模块。
10.根据权利要求9所述的电池组件，其特征在于，所述蓄电池包括多个储电单元，
所述温度检测模块设置在所述多个储电单元之间；和/或，
所述加热模块对所述多个储电单元的外壁进行覆盖。
11.根据权利要求10所述的电池组件，其特征在于，多个储电单元形成储电单元阵列，所述加热模块包括包绕所述储电单元阵列外周的第一加热部和位于相邻的所述储电单元之间的第二加热部。
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