CN109216830A - 一种动力电池及其加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力电池，包括外壳，设置在所述外壳上的电池正极接口、电池负极接口和整车通讯口，设置在所述外壳内部的加热回路，所述加热回路包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统。本发明保证了动力电池在低温下充放电性能，增加了电池在低温环境下的使用寿命；减少了用户在低温环境下停车后的二次加热等待时间，改善了用户体验。本发明还保护了一种动力电池的加热方法。

Description

一种动力电池及其加热方法
技术领域
本发明涉及动力电池。
背景技术
众所周知温度对锂离子电池的性能有着十分重要的影响，放电时，温度过低时由于电解液粘度的增加，SEI膜阻抗增大，石墨负极动力学性能变差，会导致电池的电化学极化增加，极大的降低电池放电能力。而充电时，对温度的要求更是严格，低温下充电不仅会降低锂电池性能，而且在充电过程中，负极的电化学极化明显加剧，析出的金属锂容易形成锂枝晶，穿破隔膜并导致正负极短路，存在安全隐患。在寒冷天气或极寒地区，锂电产品的使用性能及安全受限，用户体验过往往因此受到关键性的影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动力电池，包括外壳，设置在所述外壳上的电池正极接口、电池负极接口和整车通讯口，设置在所述外壳内部的加热回路，所述加热回路包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统。
进一步地，所述加热回路还包括与所述电池管理系统电连接的主继电器、加热继电器、加热熔断器。
进一步地，所述加热膜由加热电阻丝、双面胶、环氧树脂板组成。
进一步地，所述电池管理系统包含PCB基板、电池控制器、与所述控制器电连接的温度采集口、单体电压采集口、高压检测口、信号控制口、系统供电口、无线收发模块。
本发明还提供了动力电池的加热方法。
本发明保证了动力电池在低温下充放电性能，增加了电池在低温环境下的使用寿命；减少了用户在低温环境下停车后的二次加热等待时间，改善了用户体验。
附图说明
图1是本发明动力电池的示意图；
图2是图1中去除上盖的示意图；
图3是本发明动力电池的电路原理图；
图4是本发明动力电池的第一种加热方法；
图5是本发明动力电池的第二种加热方法；
图6是本发明动力电池的第三种加热方法；
图7是本发明动力电池的第四种加热方法。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、2所示，本发明的动力电池包含外壳1、提手2、整车通讯口3、电池正极接口4、电池负极接口5、电池管理系统6、加热膜7、电芯组8、主继电器9、加热继电器10、主熔断器11、分流器12、加热熔断器13。提手2、通讯接插口3、电池正极接口4、电池负极接口5设置在外壳1上。电池管理系统6、加热膜7、加热继电器10、加热熔断器13，电芯组8、主继电器9、主熔断器11、分流器12设置在外壳1的内部，电池管理系统6、加热膜7、加热继电器10、加热熔断器13组成加热回路，电芯组8、主继电器9、主熔断器11、分流器12组成主回路。整车通讯接口3用于电池与整车通讯，电池正极接口4、电池负极接口5、用于整车动力连接。电池管理系统6用于控制回路状况与采集回路信息，电池管理系统6用于电池管理和远程收发，加热膜7用于电池加热及保温。
如图3所示，电池管理系统6包含PCB基板、微控制器601、温度采集口602、单体电压采集口603、高压检测口604、信号控制口605、系统供电口606、无线收发模块607。微控制器601用于控制及处理回路信息，温度采集口602用于采集及反馈电芯温度，单体电压采集口603用于采集反馈电芯组单体电压、高压检测口604用于检测高压回路是否闭合、信号控制口605用于控制回路中继电器闭合、系统供电口606用于整个管理系统12v低压供电、无线收发模块607用于无线连接手持终端，可接受终端控制指令及反馈电池组信息。本发明的加热膜7由加热电阻丝、双面胶、环氧树脂板组成，所述环氧树脂板拥有热转换率高、可塑性强、温度均匀、抗震抗压、柔软超薄的优点。发热电阻丝选用铁铬铝合金材质，优点是运行温度高，实验得出铁铬铝合金电热丝的最高运行温度可到1400℃。铁铬铝合金电热丝的使用寿命长、电阻率高、表面复合高，并有较好的抗氧化性。
如图4所示，电动车在低温充电时，电池外接充电电源充电，电池管理系统对电芯组8(或电芯)温度进行检测，当电芯组8温度小于T1如10摄氏度时，外接充电电源通过加热膜7对电芯组8进行加热，当电芯组8温度大于10℃时，允许外接充电电源对电池进行充电，本加热方法在电池温度小于10℃时，需先对电芯组9进行加热至温度大于10℃时，才能进行充电，以保护电芯性能，此外，T1可根据实际要求进行设置。
如图5所示，电动车在低温放电时，在极寒环境下(如＜-20℃)放电时，电池外接负载，电池管理系统对电芯温度进行检测，电芯温度小于T2如-10℃时，电池通过加热膜7仅仅对电芯进行加热；当电芯温度大于T2如-10℃且小于T3如10℃时，电池对外部负载进行供电并通过加热膜7对电芯进行加热；当电芯组9被加热到T3如10℃时，停止加热。此外，T2、T3可根据实际要求进行设置。
如图6所示，在极寒(如＜-20℃)天气下，车子暂停一定的时间，电池断开负载，电池管理系统不间断的检测电池断开负载的时间是否小于S，如果小于S，则电池管理系统对电芯温度进行检测，当电芯温度大于T4如-20℃时，继续对电芯温度进行检测，当所述电芯温度小于T4时，对电芯进行加热，当电芯温度大于T5如0℃时，T5大于T4，停止对电芯进行加热；若电池断开负载的时间小于S，则结束检测。车子可开启保温模式，加热膜7给电芯组9加热到0℃时停止加热，待温度降到-20摄氏度以下时，再次开启加热。如此循环已达到保温效果，保温模式下加热膜由电芯组9供电。保温模式避免了用户在中短时间段内停车后，需花费时间等待放电加热所需时间。保温时间段内，用户可随时使用车辆，使锂电车辆在极寒(＜-20℃)温度下随开随走成为可能。
如图7所示，本发明动力电池的远程加热功能，电池断开负载，手持终端发出指令信号至电池管理系统，电池管理系统的无线收发模块607接受指令并不间断对电芯温度进行检测；当电芯温度小于T6如-20℃时，对电芯进行加热，当电芯温度大于T7如0℃时，停止对电芯进行加热，若电芯温度小于T7并大于T6时，T7大于T6，继续对电芯进行加热；若电芯温度大于T6时，则结束检测，进入待加热状态。上述进入待加热状态后，一定时间内，如一小时内若出现温度低于-20℃时，进入远程加热模式。此方法避免了用户在开启远程加热后温度降到-20℃以下导致锂电池不能使用的情况。

Claims (8)

1.一种动力电池，包括外壳，设置在所述外壳上的电池正极接口、电池负极接口和整车通讯口，设置在所述外壳内部的加热回路，所述加热回路包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统。
2.如权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述加热回路还包括与所述电池管理系统电连接的主继电器、加热继电器、加热熔断器。
3.如权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述加热膜由加热电阻丝、双面胶、环氧树脂板组成。
4.如权利要求3所述的动力电池，其特征在于，所述电池管理系统包含PCB基板、电池控制器、与所述控制器电连接的温度采集口、单体电压采集口、高压检测口、信号控制口、系统供电口、无线收发模块。
5.一种动力电池的加热方法，所述动力电池包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统，包括以下步骤：步骤1，电池外接充电电源充电；步骤2，电池管理系统对电芯温度进行检测；步骤3，当所述电芯温度大于T1时，外接充电电源对电池进行充电，当所述电芯温度小于T1时，外接充电电源对电芯进行加热并重复步骤2、步骤3。
6.一种动力电池的加热方法，所述动力电池包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统，包括以下步骤：步骤1，电池外接负载；步骤2，电池管理系统对电芯温度进行检测；步骤3，当所述电芯温度大于T2时，电池对外部负载进行供电并对电芯进行加热，当所述电芯温度小于T2时，电池对电芯进行加热，并重复所述步骤2、步骤3；步骤4，电池管理系统对电芯温度进行检测，当所述电芯温度大于T3时，所述T3大于T2，电池只对外部负载进行供电；当所述电芯温度小于T3时，所述T3大于T2，重复所述步骤3。
7.一种动力电池的加热方法，所述动力电池包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统，包括以下步骤：步骤1，电池断开负载；步骤2，电池管理系统不间断的检测电池断开负载的时间是否小于S；若是，步骤3，电池管理系统对电芯温度进行检测，当所述电芯温度大于T4时，继续对电芯温度进行检测，当所述电芯温度小于T4时，对电芯进行加热，当所述电芯温度大于T5时，所述T5大于T4，停止对电芯进行加热；若电池断开负载的时间是否小于S，为否，则结束检测。
8.一种动力电池的加热方法，所述动力电池包括电芯组、与所述电芯组并联的加热膜、与所述电芯组和所述加热膜电连接的电池管理系统，包括以下步骤：步骤1，电池断开负载；步骤2，手持终端发出指令信号至电池管理系统；步骤3，电池管理系统接收信号并不间断对电芯温度进行检测；步骤4，当所述电芯温度小于T6时，对电芯进行加热，当所述电芯温度大于T7时，所述T7大于T6，停止对电芯进行加热，若所述电芯温度小于T7并大于T6时，所述T7大于T6，继续对电芯进行加热；步骤3中当所述电芯温度大于T6时，则结束检测。
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