CN112928359A - 一种低温锂电池加热装置的温度控制方法 - Google Patents

一种低温锂电池加热装置的温度控制方法 Download PDF

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潘成久
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Abstract

本发明提供一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，所述的方法为在所述的电池在充电和放电的不同状态下，设置不同的加热启停条件，并且在放电状态下，加热装置的启动和停止的条件需同时考虑电池芯的温度、电池剩余容量和单串电池的最低电压。避免了低温充电导致锂离子析出和枝晶，增加电池的安全性，在电池存储和备用时，在耗能最小的情况下，保证骑手换电后，电池组放电功率强劲，骑行使用体验驱动有力，同时可延长电池组的使用循环寿命。

Description

一种低温锂电池加热装置的温度控制方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种低温锂电池加热装置的温度控制方法。
背景技术
为了改善电池的低温性能，现在已经有在电池中加入加热装置的方式对出于低温环境的电池进行加热，例如：公开号为CN 207852865 U的中国专利公开了一种低温电池组，在电池中加入加热装置，并且通过电池BMS检测内置于每个电池中的温度传感器用以控制加热温度。
然而，我们在实际使用中发现：一般的加热控温装置的控温效果和节能效果不好，为此，我们研发了低温锂电池的加热装置的温度控制方法，实现以更低的能耗达到电池在低温下正常使用的目的。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，避免了低温充电导致锂离子析出和枝晶，增加电池的安全性，在电池存储和备用时，在耗能最小的情况下，保证骑手换电后，电池组放电功率强劲，骑行使用体验驱动有力，同时可延长电池组的使用循环寿命。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，所述的方法为在所述的电池在充电和放电的不同状态下，设置不同的加热启停条件，并且在放电状态下，加热装置的启动和停止的条件需要同时考虑电池芯的温度、电池剩余容量和单串电池的最低电压。
进一步地，所述的电池处于充电状态时，其加热装置的启停条件为：
1)当电池芯的最低温度大于T1时，不启动加热装置；
2)当电池芯的最低温度小于等于T1时，先启动加热装置，然后，待电池芯的最低温度大于T2时，停止加热装置。
进一步地，所述的电池处于静止或放电状态时，其加热装置的启停条件为：
1)需同时满足以下的条件才启动加热装置：
A、电池芯的平均温度小于等于T3；
B、电池剩余容量大于等于S1；
C、单串电池的最低电压大于U1；
2)如果满足以下条件的任意一个则停止加热装置：
D、电池芯的平均温度大于等于T4或最高电池芯的温度大于等于T5；
E、电池剩余容量小于S2；
F、单串电池的最低电压小于U2。
进一步地，当所述的电池为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元电池或钛酸锂电池其中的一种时，T1为0±2℃，T2为7±6℃。
进一步地，当所述的电池为磷酸铁锂电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为3250±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为3200±10mv。
进一步地，当所述的电池为锰酸锂电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为3850mv±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为3800±10mv。
进一步地，当所述的电池为三元电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为3700±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为3650±10mv。
进一步地，当所述的电池为钛酸锂电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为2350±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为2300±10mv。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明避免了低温充电导致锂离子析出和枝晶，增加电池的安全性，在电池存储和备用时，在耗能最小的情况下，保证骑手换电后，电池组放电功率强劲，骑行使用体验驱动有力，同时可延长电池组的使用循环寿命。
2、使用本发明的方法制作的产品适合在东北及西北等其他寒冷地区广泛推广使用，在冬季会有良好的客户使用体验，有利于产品品牌的建立，同时可以延长产品的使用寿命和安全性，具有综合的经济效益。
附图说明
图1是本发明的节能测试第1)过程的电池充放电电压和电流曲线图；
图2是本发明的节能测试第2)过程的电池充放电电压和电流曲线图；
图3是本发明的节能测试第2)过程的电池放电电流图；
图4是本发明的节能测试第2)过程的电池温度变化图；
图5是本发明的节能测试第3)过程的电池充放电电压和电流曲线图；
图6是本发明的节能测试第3)过程的电池放电电流图；
图7是本发明的节能测试第3)过程的电池温度变化图；
图8是本发明的节能测试第4)过程的的电池充放电电压和电流曲线图；
图9是本发明的节能测试第4)过程的电池放电电流图；
图10是本发明的节能测试第4)过程的电池温度变化图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种低温锂电池的加热装置的温度控制方法，所述的方法为在所述的电池在充电和放电的不同状态下，设置不同的加热启停条件，并且在放电状态下，加热装置的启动和停止的条件需同时考虑电池芯的温度、电池剩余容量和单串电池的最低电压。
所述的电池处于充电状态时，其加热装置的启停条件为：
3)当电池芯的最低温度大于T1时，不启动加热装置；
4)当电池芯的最低温度小于等于T1时，先启动加热装置，然后，待电池芯的最低温度大于T2时，停止加热装置。
所述的电池处于静止或放电状态时，其加热装置的启停条件为：
3)需同时满足以下的条件才启动加热装置：
G、电池芯的平均温度小于等于T3；
H、电池剩余容量大于等于S1；
I、单串电池的最低电压大于U1；
4)如果满足以下条件的任意一个则停止加热装置：
J、电池芯的平均温度大于等于T4或最高电池芯的温度大于等于T5；
K、电池剩余容量小于S2；
L、单串电池的最低电压小于U2。
具体实施例1：磷酸铁锂电池
一、电池充电时
1、电池放入换电柜时，电芯温度＞0℃时，无需启动加热装置；
2、电池放入换电柜时，电芯温度≤0℃时，需先启动加热装置，待电池温度＞7±6℃时，停止加热。
二、电池放电时
1、电池静止或放电时，电芯平均温度≤-5±5℃，并且电池剩余容量≥35％时，同时单串最低电压＞3250mv时，启动加热装置；
2、电池静止或放电时，电芯平均温度≥7±6℃或最高电芯温度≥15±5℃、或电池SOC＜30％时或单串最低电压＜3200mv时，停止加热。
具体实施例2：锰酸锂电池
一、电池充电时
1、电池放入换电柜时，电芯温度＞0℃时，无需启动加热装置；
2、电池放入换电柜时，电芯温度≤0℃时，需先启动加热装置，待电池温度＞7±6℃时，停止加热；
二、电池放电时
1、电池静止或放电时，电芯平均温度≤-5±5℃，并且电池剩余容量≥35％时，同时单串最低电压＞3850mv时，启动加热装置；
2、电池静止或放电时，电芯平均温度≥7±6℃或最高电芯温度≥15±5℃、或电池SOC＜30％时或单串最低电压＜3800mv时，停止加热；
具体实施例3：三元电池
一、电池充电时
1、电池放入换电柜时，电芯温度＞0℃时，无需启动加热装置；
2、电池放入换电柜时，电芯温度≤0℃时，需先启动加热装置，待电池温度＞7±6℃时，停止加热；
二、电池放电时
1、电池静止或放电时，电芯平均温度≤-5±5℃，并且电池剩余容量≥35％时，同时单串最低电压＞3700mv时，启动加热装置；
2、电池静止或放电时，电芯平均温度≥7±6℃或最高电芯温度≥15±5℃、或电池SOC＜30％时或单串最低电压＜3650mv时，停止加热；
具体实施例4：钛酸锂电池
一、电池充电时
1、电池放入换电柜时，电芯温度＞0℃时，无需启动加热装置；
2、电池放入换电柜时，电芯温度≤0℃时，需先启动加热装置，待电池温度＞7±6℃时，停止加热；
二、电池静止或放电时
1、电池静止或放电时，电芯平均温度≤-5±5℃，并且电池剩余容量≥35％时，同时单串最低电压＞2350mv时，启动加热装置；
2、电池静止或放电时，电芯平均温度≥7±6℃或最高电芯温度≥15±5℃、或电池SOC＜30％时或单串最低电压＜2300mv时，停止加热。
节能测试：
1、测试方法
1)首先将锂电池在常温下先充至满电后静置1小时，使电池内电芯均衡；
2)分别在常温、-10℃、-20℃、-25℃下1I1A进行放电，并记录放电信息。
注：-10℃、-20℃、-25℃下放电时，电池需在对应的温度下静置12小时。
2、测试结果
1)常温搁置1小时后，放电容量20.75Ah，测试结果见图1。
2)电池放入零下10℃低温箱后，加热膜在498min后启动加热，搁置12小时后加热膜总耗电量为0.81Ah；放电至SOC剩余10％时，放电容量为16.285Ah；放电至SOC剩余0％时，放电容量为18.36Ah，测试结果见图2-4。
3)电池放入零下20℃低温箱后，加热膜在407min后启动加热，搁置12小时后加热膜总耗电量为2.26Ah；放电至SOC剩余10％时，放电容量为15.392Ah；放电至SOC剩余0％时，放电容量为17.467Ah，测试结果见图5-7。
4)电池放入零下25℃低温箱后，加热膜在219min后启动加热，搁置12小时后加热膜总耗电量为2.32Ah；放电至SOC剩余10％时，放电容量为14.705Ah；放电至SOC剩余0％时，放电容量为16.78Ah，测试结果见图8-10。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (8)

1.一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，所述的方法为在所述的电池在充电和放电的不同状态下，设置不同的加热启停条件，并且在放电状态下，加热装置的启动和停止的条件需要同时考虑电池芯的温度、电池剩余容量和单串电池的最低电压。
2.根据权利要求1所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，所述的电池处于充电状态时，其加热装置的启停条件为：
1)当电池芯的最低温度大于T1时，不启动加热装置；
2)当电池芯的最低温度小于等于T1时，先启动加热装置，然后，待电池芯的最低温度大于T2时，停止加热装置。
3.根据权利要求1所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，所述的电池处于静止或放电状态时，其加热装置的启停条件为：
1)需同时满足以下的条件才启动加热装置：
A、电池芯的平均温度小于等于T3；
B、电池剩余容量大于等于S1；
C、单串电池的最低电压大于U1；
2)如果满足以下条件的任意一个则停止加热装置：
D、电池芯的平均温度大于等于T4或最高电池芯的温度大于等于T5；
E、电池剩余容量小于S2；
F、单串电池的最低电压小于U2。
4.根据权利要求2所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，当所述的电池为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元电池或钛酸锂电池其中的一种时，T1为0±2℃，T2为7±6℃。
5.根据权利要求3所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，当所述的电池为磷酸铁锂电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为3250±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为3200±10mv。
6.根据权利要求3所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，当所述的电池为锰酸锂电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为3850mv±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为3800±10mv。
7.根据权利要求3所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，当所述的电池为三元电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为3700±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为3650±10mv。
8.根据权利要求3所述的一种低温锂电池加热装置的温度控制方法，其特征在于，当所述的电池为钛酸锂电池时，T3为-5±5℃，S1为35±5％，U1为2350±10mv，T4为7±6℃，T5为15±5℃，S2为30±5％，U2为2300±10mv。
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