CN112002963B - 一种固态电池及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种固态电池及其控制方法，其包括：固态电池壳体、温控壳体、加热组件、温度传感控制器。其方法包括：S1，将固态电池安装于外界所需供电设备上；S2，对温度传感控制器设置温度阀值x；S3，电量检测芯片进行锂电池剩余电量的实时检测；S4，接通外界所需供电设备开关，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测；S5，温度不够时，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热；S6，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通供电。利用加热组件配合导热油以加装的锂电池为其供电对固态电池壳体进行加热，使得在固态电池开始加热前为其提供合适的工作温度。

Description

一种固态电池及其控制方法
技术领域
本发明应用于固态电池生产使用领域，具体是一种固态电池及其控制方法。
背景技术
固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。
由于科学界认为锂离子电池已经到达极限，固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质，取代以往锂电池的电解液，大大提升锂电池的能量密度。
固态电池与锂电池相比具有更强的安全性，相比于锂电池固态电池更加稳定，较少出现电池变形鼓包以及爆炸自燃的问题，但固态电池对工作环境温度要求较高，在较低的温度环境下固态电池的工作效率较低无法进行高效率供电，因此如何提高固态电池在低温环境下工作中的温度成为了技术瓶颈，现有技术采用短路短接的方式使得固态电池自发热加温，但这种方式安全性较差且加热效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种固态电池及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明的一种固态电池，其包括：
固态电池壳体，呈圆柱形，其底面向上开设有多组圆心相同半径逐渐减小的环形凹槽，且其内设有电解质和电极；
温控壳体，套接于固态电池壳体外侧，与固态电池壳体通过螺纹密封连接，且温控壳体内盛满导热油；
加热组件，包括电性连接的锂电池和加热丝，锂电池安装于温控壳体外侧，加热丝均匀环绕设置于温控壳体内腔侧壁，用于对温控壳体内的导热油进行加热；
温度传感控制器，安装于温控壳体外侧，用于感应测量外环境温度并控制加热组件工作。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述环形凹槽的深度大于固态电池壳体高度的一半。
作为一种可能的实施方式，进一步的，优选的，所述温控壳体内腔底部设有叶轮，且叶轮通过贯穿温控壳体的转轴与温控壳体转动连接，且转轴另一端与外部齿轮连接。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述锂电池上设有用于检测剩余电量的电量检测芯片。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述锂电池与固态电池壳体上的电极电性连接，由固态电池为其充电。
一种固态电池的控制方法，其包括如下步骤：
S1，将固态电池安装于外界所需供电设备上；
S2，对温度传感控制器设置温度阀值x；
S3，电量检测芯片进行锂电池剩余电量的实时检测；
S4，接通外界所需供电设备开关，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测，当所处的环境温度小于等于温度阀值x时，向下执行步骤S5，当所处的环境温度大于温度阀值x时，直接执行步骤S6；
S5，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热，以提高固态电池壳体内的电解质和电极的工作环境温度；
S6，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通供电。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31，对电量检测芯片设置锂电池剩余电量阀值y；
S32，电量检测芯片开始检测锂电池剩余电量并与阀值y比较；
S33，当锂电池剩余电量大于阀值y时返回步骤S32，当锂电池剩余电量小于阀值y时开始步骤S34；
S34，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测，当所处的环境温度小于等于温度阀值x时，向下执行步骤S35，当所处的环境温度大于温度阀值x时，直接执行步骤S36；
S35，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热，以提高固态电池壳体内的电解质和电极的工作环境温度；
S36，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通锂电池为其充电；
S37，固态电池接通锂电池为其充电后电量检测芯片继续检测锂电池剩余电量，当其电量充满后，返回步骤S32。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述锂电池剩余电量阀值y大于加热组件为导热油加热10分钟所需的电量。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
1.本发明利用加热组件配合导热油以加装的锂电池为其供电对固态电池壳体进行加热，使得在固态电池开始加热前为其提供合适的工作温度，且整体加热过程效果更高，能够在短时间内为处于低温环境下的固态电池完成加热。
2.本发明通过设置带有多组圆心相同半径逐渐减小的环形凹槽的固态电池壳体使得固态电池整体与导热油的接触面积更大，使得导热油对其加热的效率提高，达到了能够快速为固态电池创造合适温度环境的目的。
3.本发明通过使用温度传感控制器使得装置整体能够根据环境温度做出不同选择，当环境温度较低时为固态电池加热创造合适温度环境，当环境温度足够高时加热组件不工作，节约能源。
4.本发明通过固态电池给锂电池充电，解决了加热组件的供电问题，其中设置固态电池由外部电源充电供电，锂电池的容量远小于固态电池，即加热组件所需的电量较小，解决了锂电池供电效率的问题，使得装置整体能够在不对固态电池供电效率造成较大影响的情况下，利用固态电池为锂电池充电以为加热丝供电达到为固态电池提供合适工作温度的目的。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明结构剖视图；
图2为本发明固态电池壳体结构立体示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-2所示，本发明提供了一种固态电池，其包括：固态电池壳体1，呈圆柱形，其底面向上开设有多组圆心相同半径逐渐减小的环形凹槽101，所述环形凹槽101的深度大于固态电池壳体1高度的一半。使得固态电池壳体1与导热油接触更加充分提高整体的加热效率，使得固态电池整体与导热油的接触面积更大，使得导热油对其加热的效率提高，达到了能够快速为固态电池创造合适温度环境的目的。且固态电池壳体1内设有电解质102和电极103。温控壳体2，套接于固态电池壳体1外侧，与固态电池壳体1通过螺纹密封连接，且温控壳体2内盛满导热油201。加热组件3，包括电性连接的锂电池301和加热丝302，锂电池301安装于温控壳体2外侧，锂电池301上设有用于检测剩余电量的电量检测芯片，电量检测芯片可采用型号为BQ3050的TI检测芯片。锂电池301与固态电池壳体1上的电极103电性连接，由固态电池为其充电。加热丝302均匀环绕设置于温控壳体2内腔侧壁，用于对温控壳体2内的导热油201进行加热。利用加热组件3配合导热油201以加装的锂电池301为其供电对固态电池壳体1进行加热，使得在固态电池开始加热前为其提供合适的工作温度，且整体加热过程效果更高，能够在短时间内为处于低温环境下的固态电池完成加热。温度传感控制器4，安装于温控壳体2外侧，用于感应测量外环境温度并控制加热组件3工作。设置固态电池由外部电源充电供电，锂电池301的容量远小于固态电池，即加热组件3所需的电量较小，解决了锂电池供电效率的问题，使得装置整体能够在不对固态电池供电效率造成较大影响的情况下，利用固态电池为锂电池充电以为加热丝供电达到为固态电池提供合适工作温度的目的。现有的固态电池温度环境创造大多需要外部能源，或者短接的方式自发热。本发明的目的就是利用添加锂电池301的方式达到不需要外界能源即可为固态电池创造环境升温，且升温效率远高于短接自发热，利用锂电池301在固态电池能够正常工作的情况下储存固态电池的电能，并在工作温度不理想使得固态电池无法正常工作的情况下将锂电池301储存的电能用于对导热油201进行加热为固态电池创造合适的温度环境进行工作。所述温控壳体2内腔底部设有叶轮5，且叶轮5通过贯穿温控壳体2的转轴与温控壳体转动连接，且转轴另一端与外部齿轮连接，可由外部电机配合齿轮组驱动，对导热油进行搅拌使得导热油受热均匀，解决了导热油可能存在的温度不均的问题。温控壳体2侧壁固定连接有与叶轮5相配合的扰流板，叶轮5传动连接的外部齿轮可在外部电机传动连接的其余齿轮组的驱动下转动达到带动叶轮5转动的目的，转动的叶轮搅动导热油201转动，在温控壳体2内旋转的导热油201撞击在扰流板上使得位于温控壳体2内腔各部位的导热油201混合达到温度均匀的目的，使得固态电池壳体1受加热的各位置受加热状况均匀，避免了存在局部温度过高或过低的问题。
在温控壳体2内腔中设有用于监控导热油201温度的导热油温度传感控制器；可选择为其感应温度设置阀值Z1和Z2，当导热油温度传感控制器检测至导热油201温度达到Z1时，发送控制信号控制加热丝302停止加热工作，当导热油温度传感控制器检测至导热油201温度降至Z2，发送控制信号控制加热丝302开始工作对导热油201进行加热。也可选择为导热油温度传感控制器预装经过神经训练的预判系统，即向系统输入完成加热并停止时的导热油201温度T初、停止加热后温度不断下降至需要开始加热的导热油201温度T末以及各个环境温度Wn(n＝-30-40℃)下T初降至T末所需的时间t对其进行神经训练，使得预装预判系统的导热油温度传感控制器能够不需要实时测量导热油201温度的情况下即可预测导热油需要再次加热的时间，从而控制加热组件3进行加热，即整体操作过程为加热组件3对导热油201进行加热，当导热油温度传感控制器检测至导热油201温度到达预设温度T初时发送控制信号控制加热组件3停止加热并感应测量当下的环境温度Wn，此时预装的经过神经训练的预判系统对在环境温度为Wn的情况下T初降至T末所需的时间t进行计算，并控制加热组件3停止加热t时间后继续开始对导热油201加热而不需要对导热油进行实时测温。
一种固态电池的控制方法，其包括如下步骤：
S1，将固态电池安装于外界所需供电设备上；
S2，对温度传感控制器设置温度阀值x；
S3，电量检测芯片进行锂电池剩余电量的实时检测；
S4，接通外界所需供电设备开关，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测，当所处的环境温度小于等于温度阀值x时，向下执行步骤S5，当所处的环境温度大于温度阀值x时，直接执行步骤S6；
S5，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热，以提高固态电池壳体内的电解质和电极的工作环境温度；
S6，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通供电。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31，对电量检测芯片设置锂电池剩余电量阀值y；
S32，电量检测芯片开始检测锂电池剩余电量并与阀值y比较；
S33，当锂电池剩余电量大于阀值y时返回步骤S32，当锂电池剩余电量小于阀值y时开始步骤S34；
S34，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测，当所处的环境温度小于等于温度阀值x时，向下执行步骤S35，当所处的环境温度大于温度阀值x时，直接执行步骤S36；
S35，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热，以提高固态电池壳体内的电解质和电极的工作环境温度；
S36，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通锂电池为其充电；
S37，固态电池接通锂电池为其充电后电量检测芯片继续检测锂电池剩余电量，当其电量充满后，返回步骤S32。
作为一种可能的实施方式，进一步的，所述锂电池剩余电量阀值y大于加热组件为导热油加热10分钟所需的电量。其中的温度阀值x可具体设置为15摄氏度。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种固态电池，其特征在于：其包括：
固态电池壳体，呈圆柱形，其底面向上开设有多组圆心相同半径逐渐减小的环形凹槽，且其内设有电解质和电极；
温控壳体，套接于固态电池壳体外侧，与固态电池壳体通过螺纹密封连接，且温控壳体内盛满导热油；
加热组件，包括电性连接的锂电池和加热丝，锂电池安装于温控壳体外侧，加热丝均匀环绕设置于温控壳体内腔侧壁，用于对温控壳体内的导热油进行加热；
温度传感控制器，安装于温控壳体外侧，用于感应测量外环境温度并控制加热组件工作；
所述温控壳体内腔底部设有叶轮，且叶轮通过贯穿温控壳体的转轴与温控壳体转动连接，且转轴另一端与外部齿轮连接；
所述锂电池上设有用于检测剩余电量的电量检测芯片；所述锂电池与固态电池壳体上的电极电性连接，由固态电池为其充电。
2.根据权利要求1所述的一种固态电池，其特征在于：所述环形凹槽的深度大于固态电池壳体高度的一半。
3.一种根据权利要求1所述的固态电池的控制方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1，将固态电池安装于外界所需供电设备上；
S2，对温度传感控制器设置温度阀值x；
S3，电量检测芯片进行锂电池剩余电量的实时检测；
S4，接通外界所需供电设备开关，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测，当所处的环境温度小于等于温度阀值x时，向下执行步骤S5，当所处的环境温度大于温度阀值x时，直接执行步骤S6；
S5，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热，以提高固态电池壳体内的电解质和电极的工作环境温度；
S6，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通供电。
4.根据权利要求3所述的一种固态电池控制方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31，对电量检测芯片设置锂电池剩余电量阀值y；
S32，电量检测芯片开始检测锂电池剩余电量并与阀值y比较；
S33，当锂电池剩余电量大于阀值y时返回步骤S32，当锂电池剩余电量小于阀值y时开始步骤S34；
S34，温度传感控制器工作对固态电池的所处的环境温度进行检测，当所处的环境温度小于等于温度阀值x时，向下执行步骤S35，当所处的环境温度大于温度阀值x时，直接执行步骤S36；
S35，温度传感控制器发送控制信号控制加热组件工作，由锂电池为加热丝供电对温控壳体内的导热油进行加热，以提高固态电池壳体内的电解质和电极的工作环境温度；
S36，温度传感控制器发送控制信号控制固态电池接通锂电池为其充电；
S37，固态电池接通锂电池为其充电后电量检测芯片继续检测锂电池剩余电量，当其电量充满后，返回步骤S32。
5.根据权利要求4所述的一种固态电池控制方法，其特征在于：所述锂电池剩余电量阀值y大于加热组件为导热油加热10分钟所需的电量。
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