CN109216826A - 一种电池组的启动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池组的启动方法，包括壳体，电池组芯体，电池组壳体为双层壳体，壳体的内层为导热材料制成，壳体的外层由保温材料制成，内层和外层之间存在中空部，中空部中设置温度检测器，温度控制器，以及加热组件和冷却组件。当电池组收到启动信号时，温度控制器将温度检测器检测到的壳体温度与设定值比较，并且根据比较的结果控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度与设定值相等，然后启动电池组向外部负载供电，供电期间，温度控制器使壳体温度保持为设定值。本发明的电池组在向外部供电前先调整壳体温度，从而使电池组芯体在恒定的温度下启动向外部供电以及持续工作，提高了电池组工作的稳定性，提高了使用寿命。

Description

一种电池组的启动方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池组的启动方法。
背景技术
目前，作为能量来源的动力电池需要在任何条件下正常工作，特别是低温恶劣环境下，动力电池需要有优异的充放电性能来满足顾客的使用。但动力电池本身的特性决定了其在低温环境下的充放电性能较差，零摄氏度以下对其进行充电甚至会发生危险。同样锂离子电池存在着因温度较高而无法正常使用的缺陷，这样会导致用电设备无法正常使用。
发明内容
本发明提供了一种电池组的启动方法，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组壳体为双层壳体，所述壳体的内层为导热材料制成，所述壳体的外层由保温材料制成，内层和外层之间存在中空部，所述中空部中设置温度检测器，温度控制器，以及加热组件和冷却组件。当电池组收到启动信号时，所述温度控制器将温度检测器检测到的壳体温度与设定值比较，并且根据比较的结果控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度与设定值相等，然后启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为设定值。本发明的电池组在向外部供电前先调整壳体温度，从而使电池组芯体在恒定的温度下启动向外部供电以及持续工作，提高了电池组工作的稳定性，提高了使用寿命。
具体的方案如下：
一种电池组的启动方法，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组壳体为双层壳体，所述壳体的内层为导热材料制成，所述壳体的外层由保温材料制成，内层和外层之间存在中空部，所述中空部中设置温度检测器，温度控制器，以及加热组件和冷却组件。当电池组收到启动信号时，所述温度控制器将温度检测器检测到的壳体温度与设定值比较，并且根据比较的结果控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度与设定值相等，然后启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为设定值。
进一步的，所述内层由金属材料制成。
进一步的，所述金属材料选自铜，镍，铝，铁，银及其合金。
进一步的，所述保温材料选自泡沫材料，塑料，橡胶。
进一步的，所述加热组件为加热电阻。
进一步的，所述冷却组件包括冷却剂以及供冷却剂流动的管道。
进一步的，所述设定值为15-25℃。
一种电池组系统，所述系统采用上述的方法启动。
进一步的，所述电池组系统包括电芯管理系统，所述管理系统包括总控制器，电池控制器，以及能够检测每个单体电池信息的电池检测器；所述电池检测器检测的参数包括电池温度和电压，所述总控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述电池控制器根据总控制器发布的模式信息分别控制每个单体电池执行相应的运行模式；所述运行模式包括完整运行模式，以及有效循环容量低于完整运行模式的非完整运行模式，所述非完整运行模式包括高电位运行模式；低电位运行模式以及中间电位运行模式；所述完整运行模式为所述单体电池在完全放电截至电压和完全充电截至电压之间进行充放电循环；
在单体电池在执行完整运行模式时，
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于第一预定值，在放电时的电压变化率不高于第二预定值，且电池检测器检测到单体电池的温度高于第三预定值时，所述总控制器指定该单体电池执行充电截至电压低于完全充电截至电压的低电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于第一预定值，在放电时的电压变化率高于第二预定值，且电池检测器检测到单体电池的温度高于第三预定值时，所述总控制器指定该单体电池执行放电截至电压高于完全放电截至电压的高电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于第一预定值，在放电时的电压变化率高于第二预定值，且电池检测器检测到单体电池的温度高于第三预定值时，所述总控制器指定该单体电池执行充电截至电压低于完全充电截至电压，且放电截至电压高于完全放电截至电压的中间电位运行模式；
在单体电池执行非完整运行模式时，当检测到单体电池的充电电压变化率不高于第一预定值，放电电压变化率不高于第二预定值，则执行完整运行模式。
所述第一预定值和第二预定值独立的为电池组平均充电/放电电压变化率的110-130％；所述第三预定值为电池组平均电池温度的110-120％。
本发明具有如下有益效果：
1、通过将电池组外壳设置为保温材料，从而提高壳体内部的温度控制的稳定性，防止受到环境影响；
2、将加热组件和冷却组件设置在壳体中，并且在壳体内壁设置导热材料，从而使电池组芯均匀受热或冷却，同时所述温度探测器也能够精确测量壳体温度，提高电池组在低温环境下的启动速度，以及高温环境下启动的安全性；
3、是电池组在恒定的温度区间下工作，从而提高电池组输出的稳定性以及寿命；
4、根据电池组中单体电池的状态，制定相应的运行模式，提高单体电池的运行寿命；
5、当电池充电时的电压变化率较高时，该电池在高电压的老化情况明显，因而降低充电截至电压，从而防止电池的过充电，以及在高电压下的老化；
6、当电池放电时的电压变化率较高时，该电池在低电压的老化情况明显，因而提高放电截至电压，从而防止电池的过放电，以及在低电压下的老化；
7、监控电池的温度，当电池的温度变化率较高时，表明该电池的内阻升高，极化严重，因此根据其处于的充放电过程，通过降低充电截至电压或者提高放电截至电压，从而减少电池在在过程的工作时间，降低电池极化情况。
具体实施方式
本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。
实施例1
电池组系统，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组芯体包括60个单体电池，所述壳体为双层壳体，所述壳体的内层为铜导热层，所述壳体的外层为保温泡沫材料，内层和外层之间的中空部中设置温度检测器，温度控制器，加热电阻和冷却组件，冷却组件包括冷却液和冷却液管道；所述管理系统包括总控制器，电池控制器，以及能够检测每个单体电池信息的电池检测器；所述电池检测器检测的参数包括温度和电压，所述总控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述电池控制器根据总控制器发布的模式信息，通过控制每个单体电池的旁路电路的开断控制单体电池的运行模式；所述运行模式包括在2.7V-4.2V之间循环的完整运行模式；以及包括在2.7V-4.0V之间循环的低电位运行模式，在3.0V-4.2V之间循环的高电位运行模式，在3.0V-4.0V之间循环的中间电位运行模式的非完整运行模式；
所述运行过程包括：
1)、电池组收到启动信号；
2)、温度检测器检测壳体温度值，所述温度控制器控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度等于15℃；
3)、启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为15℃；
4)、单体电池执行完整运行模式；
5)、电池检测器检测单体电池电压，并且计算电压变化速率：
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的110％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的110％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的120％时，该单体电池执行低电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的110％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的110％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的120％时，该单体电池执行高电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的110％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的110％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的120％时，该单体电池执行中间电位运行模式；
6)、在单体电池执行非完整运行模式时，
当所述电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的110％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的110％时，该单体电池执行完整运行模式。
实施例2
电池组系统，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组芯体包括60个单体电池，所述壳体为双层壳体，所述壳体的内层为铜导热层，所述壳体的外层为保温泡沫材料，内层和外层之间的中空部中设置温度检测器，温度控制器，加热电阻和冷却组件，冷却组件包括冷却液和冷却液管道；所述管理系统包括总控制器，电池控制器，以及能够检测每个单体电池信息的电池检测器；所述电池检测器检测的参数包括温度和电压，所述总控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述电池控制器根据总控制器发布的模式信息，通过控制每个单体电池的旁路电路的开断控制单体电池的运行模式；所述运行模式包括在2.7V-4.2V之间循环的完整运行模式；以及包括在2.7V-4.0V之间循环的低电位运行模式，在3.0V-4.2V之间循环的高电位运行模式，在3.0V-4.0V之间循环的中间电位运行模式的非完整运行模式；
所述运行过程包括：
1)、电池组收到启动信号；
2)、温度检测器检测壳体温度值，所述温度控制器控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度等于17℃；
3)、启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为17℃；
4)、单体电池执行完整运行模式；
5)、电池检测器检测单体电池电压，并且计算电压变化速率：
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的120％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的120％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的120％时，该单体电池执行低电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的120％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的120％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的120％时，该单体电池执行高电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的120％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的120％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的120％时，该单体电池执行中间电位运行模式；
6)、在单体电池执行非完整运行模式时，
当所述电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的120％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的120％时，该单体电池执行完整运行模式。
实施例3
电池组系统，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组芯体包括60个单体电池，所述壳体为双层壳体，所述壳体的内层为铜导热层，所述壳体的外层为保温泡沫材料，内层和外层之间的中空部中设置温度检测器，温度控制器，加热电阻和冷却组件，冷却组件包括冷却液和冷却液管道；所述管理系统包括总控制器，电池控制器，以及能够检测每个单体电池信息的电池检测器；所述电池检测器检测的参数包括温度和电压，所述总控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述电池控制器根据总控制器发布的模式信息，通过控制每个单体电池的旁路电路的开断控制单体电池的运行模式；所述运行模式包括在2.7V-4.2V之间循环的完整运行模式；以及包括在2.7V-4.0V之间循环的低电位运行模式，在3.0V-4.2V之间循环的高电位运行模式，在3.0V-4.0V之间循环的中间电位运行模式的非完整运行模式；
所述运行过程包括：
1)、电池组收到启动信号；
2)、温度检测器检测壳体温度值，所述温度控制器控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度等于20℃；
3)、启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为20℃；
4)、单体电池执行完整运行模式；
5)、电池检测器检测单体电池电压，并且计算电压变化速率：
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的115％时，该单体电池执行低电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的115％时，该单体电池执行高电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的115％时，该单体电池执行中间电位运行模式；
6)、在单体电池执行非完整运行模式时，
当所述电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％时，该单体电池执行完整运行模式。
实施例4
电池组系统，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组芯体包括60个单体电池，所述壳体为双层壳体，所述壳体的内层为铜导热层，所述壳体的外层为保温泡沫材料，内层和外层之间的中空部中设置温度检测器，温度控制器，加热电阻和冷却组件，冷却组件包括冷却液和冷却液管道；所述管理系统包括总控制器，电池控制器，以及能够检测每个单体电池信息的电池检测器；所述电池检测器检测的参数包括温度和电压，所述总控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述电池控制器根据总控制器发布的模式信息，通过控制每个单体电池的旁路电路的开断控制单体电池的运行模式；所述运行模式包括在2.7V-4.2V之间循环的完整运行模式；以及包括在2.7V-4.0V之间循环的低电位运行模式，在3.0V-4.2V之间循环的高电位运行模式，在3.0V-4.0V之间循环的中间电位运行模式的非完整运行模式；
所述运行过程包括：
1)、电池组收到启动信号；
2)、温度检测器检测壳体温度值，所述温度控制器控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度等于25℃；
3)、启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为25℃；
4)、单体电池执行完整运行模式；
5)、电池检测器检测单体电池电压，并且计算电压变化速率：
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的130％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的130％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的110％时，该单体电池执行低电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的130％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的130％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的110％时，该单体电池执行高电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的130％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的130％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的110％时，该单体电池执行中间电位运行模式；
6)、在单体电池执行非完整运行模式时，
当所述电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的130％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的130％时，该单体电池执行完整运行模式。
实施例5
电池组系统，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组芯体包括60个单体电池，所述壳体为双层壳体，所述壳体的内层为铜导热层，所述壳体的外层为保温泡沫材料，内层和外层之间的中空部中设置温度检测器，温度控制器，加热电阻和冷却组件，冷却组件包括冷却液和冷却液管道；所述管理系统包括总控制器，电池控制器，以及能够检测每个单体电池信息的电池检测器；所述电池检测器检测的参数包括温度和电压，所述总控制器制定不同的运行模式，并根据电池检测器反馈的电池信息为单体电池选择相应的运行模式；所述电池控制器根据总控制器发布的模式信息，通过控制每个单体电池的旁路电路的开断控制单体电池的运行模式；所述运行模式包括在2.7V-4.2V之间循环的完整运行模式；以及包括在2.7V-4.0V之间循环的低电位运行模式，在3.0V-4.2V之间循环的高电位运行模式，在3.0V-4.0V之间循环的中间电位运行模式的非完整运行模式；
所述运行过程包括：
1)、电池组收到启动信号；
2)、温度检测器检测壳体温度值，所述温度控制器控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度等于25℃；
3)、启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为25℃；
4)、单体电池执行完整运行模式；
5)、电池检测器检测单体电池电压，并且计算电压变化速率：
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的110％时，该单体电池执行低电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的110％时，该单体电池执行高电位运行模式；
当电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率高于平均电池电压变化率的125％，且单体电池的温度高于电池组平均电池温度的110％时，该单体电池执行中间电位运行模式；
6)、在单体电池执行非完整运行模式时，
当所述电池检测器检测到单体电池在充电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％，在放电时的电压变化率不高于平均电池电压变化率的125％时，该单体电池执行完整运行模式。
比较例1
包括60个单体电池的电池组，电池组壳体由保温泡沫材料制成。
测试与结果
将实施例1-5，比较例1的系统在-30℃下启动，记录从发出启动指令到电池组正常运行的时间，以及1C的电流进行充放电循环，记录电池组的循环寿命。可见，采用本发明实施例的电池组，由于针对单体电池的具体情况采用了低负荷的非完整运行模式，延长了电池组的运行寿命。
表1
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电池组的启动方法，所述电池组包括壳体，电池组芯体，所述电池组壳体为双层壳体，所述壳体的内层为导热材料制成，所述壳体的外层由保温材料制成，内层和外层之间存在中空部，所述中空部中设置温度检测器，温度控制器，以及加热组件和冷却组件。当电池组收到启动信号时，所述温度控制器将温度检测器检测到的壳体温度与设定值比较，并且根据比较的结果控制加热组件或冷却组件，从而使壳体温度与设定值相等，然后启动电池组向外部负载供电，供电期间，所述温度控制器使壳体温度保持为设定值。
2.如权利要求1所述的方法，所述内层由金属材料制成。
3.如权利要求2所述的方法，所述金属材料选自铜，镍，铝，铁，银及其合金。
4.如权利要求1所述的方法，所述保温材料选自泡沫材料，塑料，橡胶。
5.如权利要求1所述的方法，所述加热组件为加热电阻。
6.如权利要求1所述的方法，所述冷却组件包括冷却剂以及供冷却剂流动的管道。
7.如权利要求1所述的方法，所述设定值为15-25℃。
8.一种电池组系统，所述系统采用权利要求1-7任一项所述的方法启动。
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CN103474715A (zh) * 2013-09-24 2013-12-25 广西南宁凯得利电子科技有限公司 一种电动车辆电池恒温保护装置
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