CN108777339A - 一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置 - Google Patents

一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置。该方法包括：采集锂离子电池的初始温度；根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电；采集放电后的锂离子电池的温度，得到放电温度；根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热。本发明是利用高频脉冲放电控制进行电池自身进行加热，由于锂离子电池内阻的存在及电化学反应的机理，在电池循环充放电过程中，会产生热量，从而从内部给电池加热，使电池温度更均匀。弥补了当前锂离子电池系统在低温条件下无法使用的不足，简化了其他电池外部加热设计方法所需要的硬件设施，降低了设备成本，提高了该电池低温条件下的适用性。

Description

一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池加热领域，特别是涉及一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置。
背景技术
锂离子电池具有电压高、容量大、体积小、质量轻，工作温度范围宽等优点，锂离子电池组已被广泛应用在各个领域，包括电动自行车、电动工具及电动汽车等领域。锂离子电池对使用环境的温度较为敏感，当温度较低时，电池的可放电能量、功率及放电效率均较低，并且低温时充电还存在一定的安全隐患，如产生枝晶等。因此，低温使用问题大大影响了锂离子电池的应用和推广。
目前，在低温环境下使用时，存在三种主要方案。(1)无加热系统，该方案使用过程中电池组放电效率比较低，并严重影响电池组的功率、使用寿命及安全性。(2)设计为采用电热丝辅助加热等形式的外部加热，由于电池自身传热性能差，该方案存在效率低且容易引发电池温度不均匀等缺陷。而电池组工作温度的不均匀性会对电池寿命、安全性等方面带来影响。(3)在电池内部加入电阻片低温环境下，使电池内部发生内短路从而实现短时间内电池温度上升至零度以上，然而这种设计方案有两个弊端，其一在制造过程中制造工艺较为
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置，弥补了当前锂离子电池系统在低温条件下无法使用的不足，简化了其他电池外部加热设计方法所需要的硬件设施，降低了设备成本，提高了该电池低温条件下的适用性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种锂离子电池脉冲放电自加热方法，包括：
采集锂离子电池的初始温度；
根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电；
采集放电后的锂离子电池的温度，得到放电温度；
根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热。
可选的，所述根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电，具体包括：
判断所述初始温度是否低于运行温度，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示所述温度低于所述运行温度时，根据所述温度预设放电电流；
根据预设的放电电流，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电。
可选的，所述方法还包括：
当第一判断结果表示所述温度大于等于所述运行温度时，判断所述锂离子电池是否过压或者欠压，得到第二判断结果；
当第二判断结果表示所述锂离子电池过压或者欠压，则系统停止运行；
当第二判断结果表示所述锂离子电池没有过压或者欠压，则系统正常运行。
可选的，所述根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热，具体包括：
判断所述放电温度是否达到预设温度，得到第三判断结果；
当第三判断结果表示所述放电温度达到所述预设温度，则系统正常运行；
当第三判断结果表示所述放电温度没有达到所述预设温度，则调节所述放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热，使所述放电温度达到所述预设温度。
可选的，在所述根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电之后还包括：
采集放电后的锂离子电池的电压，得到放电电压；
判断所述放电电压是否低于预设加热电压，得到第四判断结果；
当第四判断结果表示所述放电电压等于或高于所述预设加热电压时，根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热；
当第四判断结果表示所述放电电压低于所述预设加热电压时，判断所述放电电压是否低于预设电压阈值，得到第五判断结果；
当第五判断结果表示所述放电电压低于所述预设电压阈值时，表示所述锂离子电池欠压，系统停止运行；
当第五判断结果表示所述放电电压等于或高于所述预设电压阈值时，调节放电电流的大小，使所述放电温度达到所述预设温度。
一种锂离子电池脉冲放电自加热装置，所述装置包括：
锂离子电池组，有多个锂离子电池组成；
温度传感器，与所述锂离子电池连接，用于采集所述锂离子电池的温度；
电压采集器，与所述锂离子电池连接，用于采集所述锂离子电池的温度；
监控电路，分别与所述温度传感器以及所述电压采集器连接，用于监控所述锂离子电池的温度和电压；
控制电路，与所述监控电路连接，用于根据所述监控电路上传的所述锂离子电池的温度和电压，发出控制命令控制高频充放电电路；
高频充放电电路，与所述锂离子电池组连接，用于根据所述控制电路发出的控制命令，控制所述锂离子电池组进行高频充放电。
可选的，所述多个锂离子电池串联连接。
可选的，所述控制电路中存储有用于控制所述高频充放电电路的预设放电电流。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明是利用高频脉冲放电控制进行电池自身进行加热，由于锂离子电池内阻的存在及电化学反应的机理，在电池循环充放电过程中，会产生热量，从而从内部给电池加热，使电池温度更均匀；而传统方式通过外部装置加热，靠电池壳壁来传递热量，相比之下，本发明的能量损耗小，效率更高。且随着电池温度的上升电池的内部温度越来越高，根据外部温度的变化，适当调节电池放电电流的大小，可进一步保证电池因内部温度过高而造成对电池内部的损害。本发明自加热过程中，仅通过电池的自放电实现降低了对电池控制策略的要求，从而进一步保证电池的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例锂离子电池脉冲放电自加热方法的流程图；
图2为本发明实施例锂离子电池脉冲放电自加热装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
本发明的目的是提供一种锂离子电池脉冲放电自加热方法及装置，弥补了当前锂离子电池系统在低温条件下无法使用的不足，简化了其他电池外部加热设计方法所需要的硬件设施，降低了设备成本，提高了该电池低温条件下的适用性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例锂离子电池脉冲放电自加热方法的流程图。如图1所示，一种锂离子电池脉冲放电自加热方法包括以下步骤：
步骤101：采集锂离子电池的初始温度。
步骤102：根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电。
具体的，判断所述初始温度是否低于运行温度，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示所述温度低于所述运行温度时，根据所述温度预设放电电流；
根据预设的放电电流，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电。
当第一判断结果表示所述温度大于等于所述运行温度时，判断所述锂离子电池是否过压或者欠压，得到第二判断结果；
当第二判断结果表示所述锂离子电池过压或者欠压，则系统停止运行；
当第二判断结果表示所述锂离子电池没有过压或者欠压，则系统正常运行。
步骤103：采集放电后的锂离子电池的温度，得到放电温度。
步骤104：根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热。
具体的，判断所述放电温度是否达到预设温度，得到第三判断结果；
当第三判断结果表示所述放电温度达到所述预设温度，则系统正常运行；
当第三判断结果表示所述放电温度没有达到所述预设温度，则调节所述放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热，使所述放电温度达到所述预设温度。
在所述根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电之后还包括：
采集放电后的锂离子电池的电压，得到放电电压；
判断所述放电电压是否低于预设加热电压，得到第四判断结果；
当第四判断结果表示所述放电电压等于或高于所述预设加热电压时，根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热；
当第四判断结果表示所述放电电压低于所述预设加热电压时，判断所述放电电压是否低于预设电压阈值，得到第五判断结果；
当第五判断结果表示所述放电电压低于所述预设电压阈值时，表示所述锂离子电池欠压，系统停止运行；
当第五判断结果表示所述放电电压等于或高于所述预设电压阈值时，调节放电电流的大小，使所述放电温度达到所述预设温度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
1)本发明是利用高频脉冲放电控制进行电池自身进行加热，由于锂离子电池内阻的存在及电化学反应的机理，在电池循环充放电过程中，会产生热量，从而从内部给电池加热，使电池温度更均匀；而传统方式通过外部装置加热，靠电池壳壁来传递热量，相比之下，本发明的能量损耗小，效率更高；
2)然而，随着电池温度的上升电池的内部温度越来越高，根据外部温度的变化，适当调节电池放电电流的大小，可进一步保证电池因内部温度过高而造成对电池内部的损害；
3)本发明自加热过程中，仅通过电池的自放电实现降低了对电池控制策略的要求，从而进一步保证电池的安全；
4)该脉冲方法可以减少了锂离子电池系统在低温高倍率条件下放电给电池带的损害；其次电池在自放电加热方法提高电池低温加热的效率，减少了电池加热过程中能量的消耗。
图2为本发明实施例锂离子电池脉冲放电自加热装置的结构框图。如图2所示，锂离子电池脉冲放电自加热装置包括
锂离子电池组201，有多个锂离子电池组成；所述多个锂离子电池串联连接。
温度传感器202，与所述锂离子电池连接，用于采集所述锂离子电池的温度；
电压采集器203，与所述锂离子电池连接，用于采集所述锂离子电池的温度；
监控电路204，分别与所述温度传感器以及所述电压采集器连接，用于监控所述锂离子电池的温度和电压；
控制电路205，与所述监控电路连接，用于根据所述监控电路上传的所述锂离子电池的温度和电压，发出控制命令控制高频充放电电路；所述控制电路中存储有用于控制所述高频充放电电路的预设放电电流。
高频充放电电路206，与所述锂离子电池组连接，用于根据所述控制电路发出的控制命令，控制所述锂离子电池组进行高频充放电。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种锂离子电池脉冲放电自加热方法，其特征在于，包括：
采集锂离子电池的初始温度；
根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电；
采集放电后的锂离子电池的温度，得到放电温度；
根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热。
2.根据权利要求1所述的自加热方法，其特征在于，所述根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电，具体包括：
判断所述初始温度是否低于运行温度，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示所述温度低于所述运行温度时，根据所述温度预设放电电流；
根据预设的放电电流，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电。
3.根据权利要求2所述的自加热方法，其特征在于，还包括：
当第一判断结果表示所述温度大于等于所述运行温度时，判断所述锂离子电池是否过压或者欠压，得到第二判断结果；
当第二判断结果表示所述锂离子电池过压或者欠压，则系统停止运行；
当第二判断结果表示所述锂离子电池没有过压或者欠压，则系统正常运行。
4.根据权利要求1所述的自加热方法，其特征在于，所述根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热，具体包括：
判断所述放电温度是否达到预设温度，得到第三判断结果；
当第三判断结果表示所述放电温度达到所述预设温度，则系统正常运行；
当第三判断结果表示所述放电温度没有达到所述预设温度，则调节所述放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热，使所述放电温度达到所述预设温度。
5.根据权利要求1所述的自加热方法，其特征在于，在所述根据所述初始温度，控制所述锂离子电池进行高频脉冲放电之后还包括：
采集放电后的锂离子电池的电压，得到放电电压；
判断所述放电电压是否低于预设加热电压，得到第四判断结果；
当第四判断结果表示所述放电电压等于或高于所述预设加热电压时，根据所述放电温度调节放电电流的大小，所述锂离子电池进行自加热；
当第四判断结果表示所述放电电压低于所述预设加热电压时，判断所述放电电压是否低于预设电压阈值，得到第五判断结果；
当第五判断结果表示所述放电电压低于所述预设电压阈值时，表示所述锂离子电池欠压，系统停止运行；
当第五判断结果表示所述放电电压等于或高于所述预设电压阈值时，调节放电电流的大小，使所述放电温度达到所述预设温度。
6.一种锂离子电池脉冲放电自加热装置，其特征在，所述装置包括：
锂离子电池组，有多个锂离子电池组成；
温度传感器，与所述锂离子电池连接，用于采集所述锂离子电池的温度；
电压采集器，与所述锂离子电池连接，用于采集所述锂离子电池的温度；
监控电路，分别与所述温度传感器以及所述电压采集器连接，用于监控所述锂离子电池的温度和电压；
控制电路，与所述监控电路连接，用于根据所述监控电路上传的所述锂离子电池的温度和电压，发出控制命令控制高频充放电电路；
高频充放电电路，与所述锂离子电池组连接，用于根据所述控制电路发出的控制命令，控制所述锂离子电池组进行高频充放电。
7.根据权利要求6所述的自加热装置，其特征在于，所述多个锂离子电池串联连接。
8.根据权利要求6所述的自加热装置，其特征在于，所述控制电路中存储有用于控制所述高频充放电电路的预设放电电流。
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