CN113363620A - 一种电池自加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池自加热系统。包括如下步骤：(1)将电池插入终端设备，唤醒BMS模块；(2)设定电池允许的最低放电温度，BMS模块检测电池温度T，(3)判定电池当前处于充电状态还是放电状态选择进入步骤(4)或是步骤(5)；(4)若电池当前处于放电状态，选择电池的电源对加热膜加热提高电池温度；直到符合电池工作要求；(5)若电池当前处于充电状态，选择充放电口的外接电源对加热膜加热提高电池温度，直到符合电池工作要求。本发明在电池充电时利用外部充电器的电能对电池加热，避免损失电池自身的电能；在电池放电时，电池控制通过自身的能量对其进行加热，且电池可与终端设备的通信，告知终端设备电池的加热状态，便于后续的工作。

Description

一种电池自加热系统
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电池自加热系统。
背景技术
在现有技术中，锂电池被普遍使用在电动车、无人车或无人机等领域，低温下使用锂电池，存在容量低、电量衰减严重、循环倍率性能差等问题，无论充电或者放电都性能不佳，在低温环境下，锂电池内部的化学反应活性降低，电解液的电阻率会升高，充电会增加电池的极化好内阻，严重影响电芯的寿命，低温会让充电困难和危险；同时低温下放电又十分迅速；低温使用锂电池会造成电池单元Cell电解液凝滞内阻降低，并能在阴极形成锂凝结，不可逆的影响电池寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池自加热系统，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：
一种电池自加热系统，包括电池、加热膜、充放电口、加热模块、BMS模块；电池外包裹有加热膜；所述加热膜通过加热模块加热；充放电口分别与电池和加热模块连接。
电池的自加热包括如下步骤：
(1)将电池插入终端设备，唤醒BMS模块；
(2)设定电池允许的最低放电温度Tmin，BMS模块检测电池温度T，若T＞Tmin则电池正常进行工作，若T≤Tmin则进入步骤(3)；
(3)BMS模块继续判定电池当前处于充电状态还是放电状态选择进入步骤(4)或是步骤(5)；
(4)若电池当前处于放电状态，BMS模块发出信号控制加热模块使用电池的电源对加热膜加热以提高电池的温度；
BMS模块循环检测电池的当前温度T，当T≥Tmin+5℃，停止对加热膜加热；根据终端设备的指令执行下一步任务；
(5)若电池当前处于充电状态，BMS模块选择关闭电池的充放电口暂停对电池的充电，发出信号控制加热模块使用充放电口的外接电源对加热膜加热以提高电池的温度；
BMS模块循环检测电池的当前温度T，当T≥Tmin+10℃，BMS模块选择停止对加热膜加热，开启电池的充放电口对电池进行充电。
进一步的，所述终端设备包括电动车、无人车、无人机、电器。
进一步的，还包括通信模块，所述通信模块用于终端设备、BMS模块、加热模块之间的信息互通。
进一步的，对加热模块的加热电流不高于电池的0.2C放电倍率。
进一步的：所述电芯为锂离子电芯组成的电池包。
本发明的技术效果是：
本发明可在电池正常充电和放电时，自动完成对电池温度的检测，并根据电池当前的温度决策是否对电池自加热。在电池充电时利用外部充电器的电能对电池加热，避免损失电池自身的电能；在电池放电时，电池控制通过自身的能量对其进行加热，且电池可与终端设备的通信，告知终端设备电池的加热状态，便于后续的工作。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明方法的逻辑示意图；
图2是本发明系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的不当限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1所示，一种电池自加热系统，包括电池、加热膜、充放电口、加热模块、BMS模块；电池外包裹有加热膜；所述加热膜通过加热模块加热；充放电口分别与电池和加热模块连接。
电池的自加热包括如下步骤：
(1)将电池插入终端设备，唤醒BMS模块；
(2)设定电池允许的最低放电温度Tmin，BMS模块检测电池温度T，若T＞Tmin则电池正常进行工作，若T≤Tmin则进入步骤(3)；
(3)BMS模块继续判定电池当前处于充电状态还是放电状态(例如可以通过在回路串联一个小电阻，电阻的两端分别引至运放的正负两端，运放搭建成比较器，判断输出是高电平还是低电平，电路即可知道充放电状态)选择进入步骤(4)或是步骤(5)；
(4)若电池当前处于放电状态(图2中虚线所示)，BMS模块发出信号控制加热模块使用电池的电源对加热膜加热以提高电池的温度；
BMS模块循环检测电池的当前温度T，当T≥Tmin+5℃，停止对加热膜加热；根据终端设备的指令执行下一步任务；
(5)若电池当前处于充电状态(图2中实线所示)，BMS模块选择关闭电池的充放电口暂停对电池的充电，发出信号控制加热模块使用充放电口的外接电源对加热膜加热以提高电池的温度；
BMS模块循环检测电池的当前温度T，当T≥Tmin+10℃，停止对加热膜加热，开启电池的充电口对电池进行充电。
进一步的，电池的温度是通过温度传感器检测。
进一步的，所述终端设备包括电动车、无人车、无人机、或是其他任意使用电池的电器或是设备。
进一步的，还包括通信模块，所述通信模块用于终端设备、BMS模块、加热模块之间的信息互通。
进一步的，对加热模块的加热电流不高于电池的0.2C放电倍率。
在本发明中通过BMS判断电池所处的状态，再结合电池温度，选择合适的模式对加热膜进行加热以保证电池的正常工作。
在本发明中电池插入终端设备之后，电池开始以小电流放电，此时小电流放电在低温情况下，电池温度特性影响并不显著；此时BMS模块被唤醒，先是检测电池的温度，再对电池的状态进行判断，在电池处于放电时，是采用电池(电芯组)的电源对加热膜进行加热，对电池的性能影响小；同时在电池温度达到正常时，停止加热，通过通信执行正常工作；另外当电池处于充电状态时，先是关闭对电池充电的充放电口，有效的保证电池的充电安全，同时使用充放电口外接的电源对加热膜进行加热，减少锂电池本身的损耗；在BMS模块检测到电池温度合适之后，则关闭加热功能，之后开启对电池充点的充放电口对电池进行正常充电。
本发明可在电池正常充电和放电时，自动完成对电池温度的检测，并根据电池当前的温度决策是否对电池自加热。
本发明通过BMS判断电池状态，选择合适的模式对电池进行加热升温以保证锂电池始终处于合适的温度使用，本方法自动化程度高，不需要额外的设备就可以完成电池本身的加热。
本发明中的电池是若干串联的电芯组，电芯组外包裹有加热膜(例如采用金属箔与绝缘材料复合后制成，粘贴在电池的表面，加热膜厚度在1-2mm，占用电池空间比较少)。加热膜的使用能够在较低的能量消耗的情况下，实现更高的升温速率；而且加热膜的加热受到BMS模块的控制选择，无需额外的设备就可以完成电池本身的加热，自动化程度高，提高电池的使用寿命，保证锂电池的正常工作状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电池自加热系统，包括电池、加热膜、充放电口、加热模块、BMS模块；
电池外包裹有加热膜；所述加热膜通过加热模块加热；
充放电口分别与电池和加热模块连接；
其特征在于，电池的自加热包括如下步骤：
(1)将电池插入终端设备，唤醒BMS模块；
(2)设定电池允许的最低放电温度Tmin，BMS模块检测电池温度T，若T＞Tmin则电池正常进行工作，若T≤Tmin则进入步骤(3)；
(3)BMS模块继续判定电池当前处于充电状态还是放电状态选择进入步骤(4)或是步骤(5)；
(4)若电池当前处于放电状态，BMS模块发出信号控制加热模块使用电池的电源对加热膜加热以提高电池的温度；BMS模块循环检测电池的当前温度T，当T≥Tmin+5℃，停止对加热膜的加热；根据终端设备的指令执行下一步任务；
(5)若电池当前处于充电状态，BMS模块选择关闭电池的充放电口暂停对电池的充电，发出信号控制加热模块使用充放电口的外接电源对加热膜加热以提高电池的温度；BMS模块循环检测电池的当前温度T，当T≥Tmin+10℃，BMS模块选择停止对加热膜加热，开启电池的充放电口对电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的电池自加热系统，其特征在于，所述终端设备包括电动车、无人车、无人机、电器。
3.根据权利要求1所述的电池自加热系统，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块用于终端设备、BMS模块、加热模块之间的信息互通。
4.根据权利要求1所述的电池自加热系统，其特征在于，对加热模块的加热电流不高于电池的0.2C放电倍率。
5.根据权利要求1所述的电池自加热系统，其特征在于：所述电池为锂离子电芯组成的电池包。
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