CN111211382A - 一种提升普通电池低温性能的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提升普通电池低温性能的系统和方法，所述系统包括电芯、控制单元、温度检测单元、发热源和导热设备，所述方法为温度检测单元检测电芯的环境温度；当环境温度高于预设的门限温度时，发热源不工作；当环境温度低于预设的门限温度时，控制单元启动发热源产生热量，并通过导热设备将热量均匀地扩散到电芯周围，直到环境温度上升到高于门限温度时，控制单元关闭发热源。本发明通过温度检测单元检测环境温度、控制单元控制发热源加热及导热设备的热传导等方式，达到调节电芯周围温度，从而提高电池低温性能的目的。

Description

一种提升普通电池低温性能的系统和方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体地说，涉及一种提升普通电池低温性能的系统和方法。
背景技术
常见的普通蓄电池一般工作温度在-20℃--60℃，当温度低于-10℃时，电池放电能力会下降，最大放电电流也会急剧下降，难以满足电子产品的工作要求，容易出现死机甚至直接关机。
为了解决这个问题，有的采用特殊的低温电池；有的采用超低温电池给主电池加热；有的通过结构进行保温。
目前使用的这些方法存在以下问题：
1、特殊低温电池成本高，普及率不高；
2、低温电池极限低温大概是-30℃，与最低工作环境温度还有差距，无法满足更低工作温度需求；
3、采用超低温电池给主电池加热的方式，设计过于复杂；
4、采用结构保温方式，也难以实现超低温度工作。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种提升普通电池低温性能的系统和方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种提升普通电池低温性能的系统，所述系统包括电芯、控制单元、温度检测单元、发热源和导热设备；其中，温度检测单元与控制单元电连接和信号连接，温度检测单元检测电芯的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元，电芯为外部设备提高电压和电流；控制单元与发热源电连接和信号连接，控制单元接收温度检测单元传递过来的实际温度值，并比较实际温度值与预设门限温度值的大小，以控制发热源启动或关闭；发热源与导热设备热传导连接，导热设备与电芯热传导连接，发热源将电量转化为热量传递给导热设备，导热设备将热量传递到电芯的周围。
优选地，所述发热源可以是大功率电阻，也可以是二极管、三极管等器件。
优选地，所述导热设备可以是一块金属板，也可以是铺铜PCB板等。
通过上述技术方案，通过温度检测单元检测环境温度、控制单元控制发热源加热及导热设备的热传导等方式，达到调节电芯周围温度，从而提高电池低温性能的目的。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的系统的进一步说明，优选地，电芯、温度检测单元、发热源和控制单元固定在导热设备上，并封装在密闭的壳体中。
通过上述技术方案，避免电芯和外部接触、增强电池的抗跌抗摔能力抗撞击能力，并且避免电芯短路。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的系统的进一步说明，优选地，导热设备与所述壳体热传导连接，以使导热设备将产生的热量较均匀的传递到壳体内的各个位置。
通过上述技术方案，实现了调节电芯周围温度的技术效果。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的系统的进一步说明，优选地，电芯为外部设备提高电压和电流。
为了实现本发明的另一目的，本发明还提供了一种提升普通电池低温性能的方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1)、控制单元启动温度检测单元；步骤S2)、温度检测单元检测电芯的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元；控制单元比较环境温度的实际温度值是否大于预设的启动门限值；所述启动门限值大于电池的正常最低工作温度；如果实际温度值大于启动门限值，则温度检测单元继续检测电芯的环境温度，发热源不工作；如果实际温度值小于等于启动门限值，则进入步骤S3)；步骤S3)、控制单元启动发热源，发热源产生热量，并通过导热设备将热量均匀地扩散到电芯周围；步骤S4)、温度检测单元检测电芯的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元；控制单元比较环境温度的实际温度值是否小于等于预设的关闭门限值；所述关闭门限值大于或等于启动门限值；如果实际温度值小于等于关闭门限值，则温度检测单元继续检测电芯的环境温度，发热源继续工作；如果实际温度值大于关闭门限值，则进入步骤S5)；步骤S5)、控制单元关闭发热源，并返回步骤S2)。
优选地，所述发热源可以是大功率电阻，也可以是二极管、三极管等器件。
优选地，所述导热设备可以是一块金属板，也可以是铺铜PCB板等。
通过上述技术方案，通过温度检测单元检测环境温度、控制单元控制发热源加热及导热设备的热传导等方式，达到调节电芯周围温度，从而提高电池低温性能的目的，该方法方案简单，性价比高。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的方法的进一步说明，优选地，温度检测单元与控制单元电连接和信号连接，以使温度检测单元检测电芯的环境温度，并将环境温度的温度变化信息传递给控制单元。
通过上述技术方案，实现了控制单元根据温度检测单元检测的环境温度进行相应的控制的技术效果。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的方法的进一步说明，优选地，控制单元与发热源电连接和信号连接，以使控制单元控制发热源启动或关闭。
通过上述技术方案，实现了控制单元控制发热源启动或关闭的技术效果。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的方法的进一步说明，优选地，发热源与导热设备热传导连接，以使发热源将电量转化为热量传递给导热设备。
通过上述技术方案，实现了发热源将热量传递给导热设备的技术效果。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的方法的进一步说明，优选地，电芯、温度检测单元、发热源和控制单元固定在导热设备上，并封装在密闭的壳体中。
通过上述技术方案，避免电芯和外部接触、增强电池的抗跌抗摔能力抗撞击能力，并且避免电芯短路。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的方法的进一步说明，优选地，导热设备与所述壳体热传导连接，以使导热设备将产生的热量较均匀的传递到壳体内的各个位置。
通过上述技术方案，实现了调节电芯周围温度的技术效果。
作为对本发明所述的提升普通电池低温性能的方法的进一步说明，优选地，步骤S2)中，所述启动门限值为-5℃至-20℃，电池的正常最低工作温度为-20℃；步骤S4)中，所述关闭门限值为-5℃至-20℃，电池的正常最低工作温度为-20℃。
通过上述技术方案，本发明有效地提高电池在低温环境下的容量及最大放电电流；可以用于极寒温度，如-40℃、-50℃甚至更低；确保用户在极寒天气下仍然能够正常使用各种电子设备。
本发明的有益效果如下：本发明的系统和方法通过温度检测单元检测环境温度、控制单元控制发热源加热及导热设备的热传导等方式，达到调节电芯周围温度，从而提高电池低温性能的目的。该方法方案简单，性价比高；设计灵活，使用者可以比较方便的修改门限温度；减少电芯选型的难度，基本适用于任何电芯；有效地提高电池在低温环境下的容量及最大放电电流；可以用于极寒温度，如-40℃、-50℃甚至更低；确保用户在极寒天气下仍然能够正常使用各种电子设备。
附图说明
图1为本发明的提升普通电池低温性能的系统的结构示意图；
图2为本发明的提升普通电池低温性能的方法的流程图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，一种提升普通电池低温性能的系统，所述系统包括电芯1、控制单元2、温度检测单元3、发热源4和导热设备5；其中，温度检测单元3与控制单元2电连接和信号连接，温度检测单元3检测电芯1的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元2；控制单元2与发热源4电连接和信号连接，控制单元2接收温度检测单元3传递过来的实际温度值，并比较实际温度值与预设门限温度值的大小，以控制发热源4启动或关闭；发热源4与导热设备5热传导连接，导热设备5与电芯1热传导连接，发热源4将电量转化为热量传递给导热设备5，导热设备5将热量传递到电芯1的周围。上述系统通过温度检测单元检测环境温度、控制单元控制发热源加热及导热设备的热传导等方式，达到调节电芯周围温度，从而提高电池低温性能的目的。
其中，电芯1、温度检测单元3、发热源4和控制单元2均固定在导热设备5上，并封装在密闭的壳体中，避免电芯和外部接触、增强电池的抗跌抗摔能力抗撞击能力，并且避免电芯短路。发热源4可以是大功率电阻，也可以是二极管、三极管等器件；导热设备5可以是一块金属板，也可以是铺铜PCB板等。导热设备5与所述壳体热传导连接，以使导热设备5将产生的热量较均匀的传递到壳体内的各个位置，实现了调节电芯周围温度的技术效果。电芯1为外部设备提高电压和电流。
如图2所示，一种提升普通电池低温性能的方法，所述方法包括如下步骤：
S1)、控制单元2启动温度检测单元3。
S2)、温度检测单元3检测电芯1的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元2；控制单元2比较环境温度的实际温度值是否大于预设的启动门限值(例如：启动门限值设置为-10℃)；所述启动门限值大于电池的正常最低工作温度(-20℃)；如果实际温度值大于启动门限值(-10℃)，则温度检测单元3继续检测电芯1的环境温度，发热源4不工作；如果实际温度值小于等于启动门限值(-10℃)，则进入步骤S3)。
S3)、控制单元2启动发热源4，发热源4产生热量，并通过导热设备5将热量均匀地扩散到电芯1周围。
优选地，所述发热源可以是大功率电阻，也可以是二极管、三极管等器件。优选地，所述导热设备可以是一块金属板，也可以是铺铜PCB板等。
S4)、温度检测单元3检测电芯1的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元2；控制单元2比较环境温度的实际温度值是否小于等于预设的关闭门限值(例如：关闭门限值设置为-5℃)；所述关闭门限值大于或等于启动门限值；如果实际温度值小于等于关闭门限值(-5℃)，则温度检测单元3继续检测电芯1的环境温度，发热源4继续工作；如果实际温度值大于关闭门限值(-5℃)，则进入步骤S5)。
S5)、控制单元2关闭发热源4，并返回步骤S2)。
所述启动门限值和所述关闭门限值可以在-5℃到-20℃之间设置，且所述关闭门限值大于或等于启动门限值，所述启动门限值大于电池的正常最低工作温度，电池的最低工作温度是在-20℃左右。
其中，电芯1、温度检测单元3、发热源4和控制单元2固定在导热设备5上，并封装在密闭的壳体中，避免电芯和外部接触、增强电池的抗跌抗摔能力抗撞击能力，并且避免电芯短路。
上述方法温度检测单元检测电芯的环境温度；当环境温度高于预设的门限温度时，发热源不工作；当环境温度低于预设的门限温度时，控制单元启动发热源产生热量，并通过导热设备将热量均匀地扩散到电芯周围，直到环境温度上升到高于门限温度时，控制单元关闭发热源，通过温度检测单元检测环境温度、控制单元控制发热源加热及导热设备的热传导等方式，达到调节电芯周围温度，从而提高电池低温性能的目的。
上述方法方案简单，性价比高；设计灵活，使用者可以比较方便的修改门限温度；减少电芯选型的难度，基本适用于任何电芯；有效的提高电池在低温环境下的容量及最大放电电流；可以用于极寒温度，如-40℃、-50℃甚至更低；确保用户在极寒天气下仍然能够正常使用各种电子设备。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种提升普通电池低温性能的系统，其特征在于，所述系统包括电芯(1)、控制单元(2)、温度检测单元(3)、发热源(4)和导热设备(5)；其中，
温度检测单元(3)与控制单元(2)电连接和信号连接，温度检测单元(3)检测电芯(1)的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元(2)，电芯(1)为外部设备提高电压和电流；
控制单元(2)与发热源(4)电连接和信号连接，控制单元(2)接收温度检测单元(3)传递过来的实际温度值，并比较实际温度值与预设门限温度值的大小，以控制发热源(4)启动或关闭；
发热源(4)与导热设备(5)热传导连接，导热设备(5)与电芯(1)热传导连接，发热源(4)将电量转化为热量传递给导热设备(5)，导热设备(5)将热量传递到电芯(1)的周围。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，电芯(1)、温度检测单元(3)、发热源(4)和控制单元(2)均固定在导热设备(5)上，并封装在密闭的壳体中。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，导热设备(5)与所述壳体热传导连接，以使导热设备(5)将产生的热量较均匀的传递到壳体内的各个位置。
4.一种利用如权利要求1-3任一所述的提升普通电池低温性能系统的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤S1)、控制单元(2)启动温度检测单元(3)；
步骤S2)、温度检测单元(3)检测电芯(1)的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元(2)；控制单元(2)比较环境温度的实际温度值是否大于预设的启动门限值，所述启动门限值大于电池的正常最低工作温度；
如果实际温度值大于启动门限值，则温度检测单元(3)继续检测电芯(1)的环境温度，发热源(4)不工作；
如果实际温度值小于等于启动门限值，则进入步骤S3)；
步骤S3)、控制单元(2)启动发热源(4)，发热源(4)产生热量，并通过导热设备(5)将热量均匀地扩散到电芯(1)周围；
步骤S4)、温度检测单元(3)检测电芯(1)的环境温度，并将环境温度的实际温度值传递给控制单元(2)；控制单元(2)比较环境温度的实际温度值是否小于等于预设的关闭门限值，所述关闭门限值大于或等于启动门限值；
如果实际温度值小于等于关闭门限值，则温度检测单元(3)继续检测电芯(1)的环境温度，发热源(4)继续工作；
如果实际温度值大于关闭门限值，则进入步骤S5)；
步骤S5)、控制单元(2)关闭发热源(4)，并返回步骤S2)。
5.如权利要求4所述的提升普通电池低温性能的方法，其特征在于，温度检测单元(3)与控制单元(2)电连接和信号连接，以使温度检测单元(3)检测电芯(1)的环境温度，并将环境温度的温度变化信息传递给控制单元(2)。
6.如权利要求4所述的提升普通电池低温性能的方法，其特征在于，控制单元(2)与发热源(4)电连接和信号连接，以使控制单元(2)控制发热源(4)启动或关闭。
7.如权利要求4所述的提升普通电池低温性能的方法，其特征在于，发热源(4)与导热设备(5)热传导连接，以使发热源(4)将电量转化为热量传递给导热设备(5)。
8.如权利要求4所述的提升普通电池低温性能的方法，其特征在于，电芯(1)、温度检测单元(3)、发热源(4)和控制单元(2)固定在导热设备(5)上，并封装在密闭的壳体中。
9.如权利要求4所述的提升普通电池低温性能的方法，其特征在于，导热设备(5)与所述壳体热传导连接，以使导热设备(5)将产生的热量较均匀的传递到壳体内的各个位置。
10.如权利要求4所述的提升普通电池低温性能的方法，其特征在于，步骤S2)中，所述启动门限值为-5℃至-20℃，电池的正常最低工作温度为-20℃；步骤S4)中，所述关闭门限值为-5℃至-20℃，电池的正常最低工作温度为-20℃。
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