CN117293423B - 一种锂电池的低温冷启动系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池的低温冷启动系统及控制方法，属于锂电池领域，系统包括：锂电池、锂电池电压补偿单元、加热元件、开关管SW1、二极管D1、快速自加热电路、二极管D2、负载、温度检测模块和控制模块；快速自加热电路包括电感L1、开关管SW2和限流电阻R2；温度检测模块用于监测锂电池温度；控制模块用于在系统启动过程中根据锂电池温度输出控制信号，从而控制开关管SW1和开关管SW2的工作状态，分阶段依次实现锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热。本发明无需提前预热，能提高锂电池冷启动速度和电池加热速度，能保证负载端的稳定电压输出和系统快速响应能力。

Description

一种锂电池的低温冷启动系统及控制方法

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种锂电池的低温冷启动系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着锂电池技术的发展，汽车、农机或工程机械混合动力化或纯电动化逐渐流行。然而，电池系统在低温条件下的大功率放电或者启动性能很差。在我国北方寒冷地区或高原地区，温度甚至在零下40摄氏度以下，低温会导致锂电池的极化电阻增大、电压输出平台严重下降、输出功率降低，极大地限制了电动化的全面有效应用。

在工程机械和大型运载车启动时，需要较大的起始电流和功率，同时，负载需要稳定的电压输出保证正常启动，而在低温条件下，极化电阻很大，大的启动电流会导致锂电池出现很大的压降，无法提供足够的功率和稳定的电压输出平台来启动车辆，如何快速高效的冷启动是目前电池系统应用于寒冷地区亟待解决的问题之一。

目前，常见的锂电池冷启动方案是使用电池加热系统来提升电池温度。然而，这种方法需要一定的预热时间，难以快速启动。同时，在寒冷条件下系统热量自动消耗，长时间的小功率加热效率极低。

因此，需要更高效的锂电池冷启动方法，寻求大功率加热方法，以减少电池冷启动时的预热时间和能量消耗，并确保系统在低温环境下能够快速提供足够的功率输出。同时，还需要考虑如何保证系统的稳定电压输出能力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种锂电池的低温冷启动系统及控制方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池的低温冷启动系统，包括：

锂电池、锂电池电压补偿单元、加热元件、开关管SW1、二极管D1、快速自加热电路、二极管D2、负载、温度检测模块和控制模块；其中，所述快速自加热电路包括电感L1 、开关管SW2和限流电阻R2；其中，所述限流电阻R2的阻值为锂电池额定电压与最大电流限制的比值；

所述温度检测模块用于监测所述锂电池的温度；所述控制模块用于在所述锂电池的低温冷启动系统的启动过程中，根据不同温度输出不同的控制信号；通过输出的控制信号控制所述开关管SW1和所述开关管SW2的工作状态，分阶段依次实现锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热。

在本发明的一个实施例中，所述锂电池的低温冷启动系统的部件连接关系包括：

所述锂电池的正极连接所述二极管D1的正极以及所述电感L1的输入端；

所述二极管D1的负极连接所述锂电池电压补偿单元的正极以及所述负载的正极；且所述二极管D1的负极连接所述开关管SW1的漏极；

所述开关管SW1的源极连接所述加热元件的一端，所述加热元件的另一端连接所述锂电池的负极以及所述负载的负极；

所述电感L1的输出端连接所述二极管D2的正极以及所述开关管SW2的漏极；

所述二极管D2的负极连接所述锂电池电压补偿单元的正极以及所述负载的正极；

所述开关管SW2的源极连接所述限流电阻R2的一端，所述限流电阻R2的另一端与所述锂电池的负极、所述锂电池电压补偿单元的负极以及所述负载的负极相连；

所述开关管SW1的栅极接入所述控制模块输出的控制信号S1，所述开关管SW2的栅极接入所述控制模块输出的控制信号S2。

在本发明的一个实施例中，所述控制模块输出的控制信号包括高电平信号、低电平信号和PWM信号。

在本发明的一个实施例中，所述锂电池电压补偿单元包括超级电容。

在本发明的一个实施例中，所述加热元件包括热敏电阻。

在本发明的一个实施例中，所述加热元件包括包覆所述锂电池的加热保温膜。

在本发明的一个实施例中，实现锂电池内部自加热和限流的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为低电平信号，所述控制信号S2为高电平信号时，控制所述开关管SW1关断，所述开关管SW2导通，使得所述自加热电路基于所述限流电阻R2，产生不超过所述锂电池的最大放电倍率的瞬时短路电流，实现锂电池内部自加热和限流。

在本发明的一个实施例中，实现锂电池升压输出和外部辅助加热的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为高电平信号，所述控制信号S2为PWM信号时，控制所述开关管SW1导通，所述开关管SW2频繁导通和关断，实现锂电池升压输出，同时通过并联所述加热元件实现升压过程中的外部辅助加热。

在本发明的一个实施例中，实现锂电池正常输出和外部辅助加热的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为高电平信号，所述控制信号S2为低电平信号时，控制所述开关管SW1导通，所述开关管SW2关断，实现电池常规外部辅助加热，并使得所述锂电池通过所述二极管D1输出，实现锂电池正常输出，且由所述锂电池电压补偿单元首先放电实现外部辅助加热，并在所述锂电池电压补偿单元的放电电压等于所述锂电池的电压时，由所述锂电池电压补偿单元和所述锂电池被动并联共同为所述负载提供功率，所述锂电池电压补偿单元作为一个功率滤波器，被动提供功率或吸收所述锂电池的多余输出功率。

第二方面，本发明实施例提供了一种锂电池的低温冷启动控制方法，应用于第一方面所述的锂电池的低温冷启动系统，所述方法包括：

当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度低于预设温度下限时，所述控制模块输出低电平信号控制所述开关管SW1关断，并输出高电平信号控制所述开关管SW2导通，实现锂电池内部自加热和限流；

当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度大于或等于所述预设温度下限，但小于预设常温启动温度时，所述控制模块输出PWM信号控制所述开关管SW2频繁导通或关断，并输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，实现锂电池升压输出和外部辅助加热；

当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度大于或等于所述预设常温启动温度时，所述控制模块输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，并输出低电平信号控制所述开关管SW2关断，实现锂电池正常输出和外部辅助加热。

本发明的有益效果：

本发明实施例通过检测锂电池的温度情况，利用控制信号控制开关管SW1和开关管SW2导通或关断，能够分阶段依次实现锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热。相比于锂电池传统自加热方式，本发明无需进行提前预热，能够实现锂电池内部和外部同时加热，能够利用快速自加热电路升压和锂电池电压补偿，在锂电池自加热过程中保证系统稳定的电压输出和快速启动，能够提高整个系统的响应速度和电池加热速度。

附图说明

图1为锂电池低温及常温下放电特性曲线；

图2为本发明实施例所提供的一种锂电池的低温冷启动系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中锂电池的低温冷启动系统的主电路拓扑结构图；

图4为本发明实施例中作为示例的锂电池内部主动加热的电流路径图；

图5为本发明实施例中作为示例的锂电池升压辅助加热的电流路径图；

图6为本发明实施例中作为示例的超级电容辅助加热的电流路径图；

图7为本发明实施例中作为示例的锂电池常规辅助加热的电流路径图；

图8为本发明实施例所提供的一种锂电池的低温冷启动控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1所示，为一种锂电池不同温度下放电特性曲线，从中可以看出，低温下锂电池启动时温度较低，有明显压降；随着工作时间增加，自身温度升高，电压开始回升。常见的锂电池冷启动方案是使用电池加热系统来提升电池温度，但需要一定的预热时间，难以快速启动。同时，在寒冷条件下系统热量自动消耗，长时间的小功率加热效率极低。因此，为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种锂电池的低温冷启动系统及控制方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种锂电池的低温冷启动系统，如图2所示，该系统可以包括：

锂电池、锂电池电压补偿单元、加热元件、开关管SW1、二极管D1、快速自加热电路、二极管D2、负载、温度检测模块和控制模块；其中，所述快速自加热电路包括电感L1 、开关管SW2和限流电阻R2；

其中，所述限流电阻R2的阻值为锂电池额定电压与最大电流限制的比值；本领域技术人员可以理解的是，通过上述设置，所述限流电阻R2的阻值为一个极小值，具体的，限流电阻R2的阻值小于1欧姆，甚至小于0.1欧姆。

所述温度检测模块用于监测所述锂电池的温度；所述控制模块用于在所述锂电池的低温冷启动系统的启动过程中，根据不同温度输出不同的控制信号；通过输出的控制信号控制所述开关管SW1和所述开关管SW2的工作状态，分阶段依次实现锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热。

其中，锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热可以理解为低温冷启动过程中的三个阶段。

请参见图2，所述锂电池的低温冷启动系统的部件连接关系包括：

所述锂电池的正极连接所述二极管D1的正极以及所述电感L1的输入端；

所述二极管D1的负极连接所述锂电池电压补偿单元的正极以及所述负载的正极；且所述二极管D1的负极连接所述开关管SW1的漏极；

所述开关管SW1的源极连接所述加热元件的一端，所述加热元件的另一端连接所述锂电池的负极以及所述负载的负极；

所述电感L1的输出端连接所述二极管D2的正极以及所述开关管SW2的漏极；

所述二极管D2的负极连接所述锂电池电压补偿单元的正极以及所述负载的正极；

所述开关管SW2的源极连接所述限流电阻R2的一端，所述限流电阻R2的另一端与所述锂电池的负极、所述锂电池电压补偿单元的负极以及所述负载的负极相连；

所述开关管SW1的栅极接入所述控制模块输出的控制信号S1，所述开关管SW2的栅极接入所述控制模块输出的控制信号S2。

本发明实施例中，所述加热元件可以用R1表示。

可选的一种实施方式中，所述加热元件包括热敏电阻，简称PTC。

可选的一种实施方式中，所述加热元件包括包覆所述锂电池的加热保温膜。

或者，本发明实施例中的加热元件也可以是热敏电阻和包覆所述锂电池的加热保温膜的结合。但需要说明的是，本发明实施例的加热元件不限于以上所示，凡是可以在电路中实现加热功能的元件都可以纳入到本发明实施例加热元件的保护范围内，具体在此不做具体限制。

可选的一种实施方式中，所述控制模块输出的控制信号包括高电平信号、低电平信号和PWM(脉冲宽度调制)信号。本发明实施例中，所述控制模块输出的控制信号S1用于控制所述开关管SW1，所述控制模块输出的控制信号S2用于控制所述开关管SW2，其中，控制信号S1可以为高电平信号或低电平信号，控制信号S2可以为高电平信号、低电平信号，或者PWM信号。可以理解的是，PWM信号由周期性的高低电平构成。

本发明实施例通过高低电平信号或PWM信号依次控制两个开关管SW1和SW2，可实现锂电池内部和外部快速加热或保温，并保证系统稳定电压输出和快速响应。

其中，开关管SW1受高低电平信号驱动控制，在高电平信号时导通，在低电平信号时关断，开关管SW1用于控制锂电池外部辅助加热；开关管SW2受PWM信号或高低电平信号驱动控制，在高电平信号时导通，在低电平信号时关断，开关管SW2不仅可以控制锂电池内部的主动加热，而且可以控制锂电池升压输出，具体在后文中详细说明。

可选的一种实施方式中，所述锂电池电压补偿单元包括超级电容，或者也可以包括低温锂电池等，在此不做具体限制。

为了便于理解本发明实施例方案，后文中均以所述加热元件为热敏电阻，所述锂电池电压补偿单元为超级电容进行图示说明，因此本发明实施例的锂电池的低温冷启动系统可参见图3理解。

可选的一种实施方式中，针对锂电池的低温冷启动系统，实现锂电池内部自加热和限流的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为低电平信号，所述控制信号S2为高电平信号时，控制所述开关管SW1关断，所述开关管SW2导通，使得所述自加热电路基于所述限流电阻R2，产生不超过所述锂电池的最大放电倍率的瞬时短路电流，实现锂电池内部自加热和限流。

具体的，当该系统需要快速启动时，此时锂电池自身温度由于长期处于寒冷环境中相对较低，直接启动由于负载需要较大电流，锂电池出现巨大压降导致系统无法正常或可靠启动。现有技术通常采用电池加热系统进行预热以提高锂电池温度，但需要一定的预热时间，难以快速启动。同时，在寒冷条件下系统热量自动消耗，长时间的小功率加热会导致效率极低。为了不花费额外等待时间，超级电容可以直接提供启动电流，但超级电容只能提供瞬时大电流，长时间大电流输出必然导致电压下降，因此，本发明实施例考虑在锂电池温度极低时，在超级电容提供大电流期间，先对锂电池进行主动自加热。由于所述自加热电路中的限流电阻R2很小，当所述开关管SW2导通后，在短时间内通过锂电池的内部电流会很大，相当于瞬时短路电流，这时，锂电池通过自身内阻发热实现内部主动加热，即进行锂电池内部自加热，实现了一种大功率加热方式，可以减少电池冷启动时的预热时间和能量消耗；并且本发明实施例通过设置限流电阻R2的阻值，能够使得产生的瞬时短路电流不超过锂电池的最大放电倍率，因而可以实现限流功能，起到保护电路的作用。此时的电路工作原理可以结合图4所示的锂电池内部主动加热的电流路径图理解；其中黑色加粗箭头线表示的是此时的电流路径。

可选的一种实施方式中，针对锂电池的低温冷启动系统，实现锂电池升压输出和外部辅助加热的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为高电平信号，所述控制信号S2为PWM信号时，控制所述开关管SW1导通，所述开关管SW2频繁导通和关断，实现锂电池升压输出，同时通过并联所述加热元件实现升压过程中的外部辅助加热。

具体的，当进行锂电池内部自加热后，锂电池温度快速升高，因而极化电阻降低，导致锂电池电压输出平台明显下降，这时，可以通过PWM信号控制开关管SW2频繁导通和关断，实现锂电池升压大功率输出，从而有效保证系统的稳定电压输出；同时，将所述开关管SW1导通，通过加热元件R1进行外部辅助加热，可以实现升压辅助加热，作为一种锂电池的一种外部辅助加热方式，并且，锂电池升压输出还可以进一步提高电池加热的速度。此时的电路工作原理可以结合图5所示的锂电池升压辅助加热的电流路径图理解；其中黑色加粗箭头线表示的是此时的电流路径。

可选的一种实施方式中，针对锂电池的低温冷启动系统，实现锂电池正常输出和外部辅助加热的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为高电平信号，所述控制信号S2为低电平信号时，控制所述开关管SW1导通，所述开关管SW2关断，实现电池常规外部辅助加热，并使得所述锂电池通过所述二极管D1输出，实现锂电池正常输出，且由所述锂电池电压补偿单元首先放电实现外部辅助加热，并在所述锂电池电压补偿单元的放电电压等于所述锂电池的电压时，由所述锂电池电压补偿单元和所述锂电池被动并联共同为所述负载提供功率，所述锂电池电压补偿单元作为一个功率滤波器，被动提供功率或吸收所述锂电池的多余输出功率。

具体的，通过锂电池升压输出和外部辅助加热，可以使得该系统达到常温完全启动的状态，这时，可以关断开关管SW2，停止内部加热、升压工作，并且保持开关管SW1导通，锂电池通过二极管D1正常输出，可以利用加热元件R1实现外部辅助加热，即实现电池常规外部辅助加热，此时，由于前期升压导致超级电容的电压高于锂电池电压，超级电容将首先放电为负载和外部辅助加热提供能量，即实现超级电容辅助加热功能，请参见图6所示的超级电容辅助加热的电流路径图理解；当超级电容的放电电压等于锂电池的电压时，两者被动并联共同为负载提供功率，超级电容此时为一个功率滤波器，被动提供功率或吸收锂电池多余输出功率，图7所示，图7为本发明实施例中作为示例的锂电池常规辅助加热的电流路径图；图6和图7以黑色加粗箭头线示意相应的电流路径。

本发明实施例所提供的锂电池的低温冷启动系统，通过集成内部自加热、限流和升压输出实现锂电池内部快速自加热，保证负载端的稳定电压输出，通过外部辅助加热能够实现外部快速加热并具备保温功能，能够提高系统内外部加热速度的同时，保证负载端的稳定电压输出和系统快速响应能力。

进一步的，当采用超级电容作为锂电池电压补偿单元时，该系统所提供的外部辅助加热包括升压辅助加热、超级电容辅助加热和电池常规辅助加热三种模式。

第二方面，一种锂电池的低温冷启动控制方法，应用于第一方面所述的锂电池的低温冷启动系统，参见图8，所述方法可以包括：

S100，当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度低于预设温度下限时，所述控制模块输出低电平信号控制所述开关管SW1关断，并输出高电平信号控制所述开关管SW2导通，实现锂电池内部自加热和限流；

其中，所述预设温度下限可以为-40℃等，具体在此不做限制。

具体的，当温度检测模块检测到锂电池的温度低于所述预设温度下限时，该系统开始工作，所述控制模块输出低电平信号控制开关管SW1关断，输出高电平控制开关管SW2导通，由于限流电阻R2很小，此时，锂电池通过快速自加热电路以不超过最大放电倍率的电流进行内部快速自加热，超级电容向负载提供第一阶段启动功率，如图4所示。

S200，当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度大于或等于所述预设温度下限，但小于预设常温启动温度时，所述控制模块输出PWM信号控制所述开关管SW2频繁导通或关断，并输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，实现锂电池升压输出和外部辅助加热；

其中，所述预设常温启动温度可以为0℃等，具体在此不做限制。

具体的，锂电池内部加热后，极化电阻减少，可以保证锂电池的电压输出功率，温度检测模块检测到锂电池的温度大于或等于所述预设温度下限，但小于预设常温启动温度时，此时，超级电容剩余能量减少，所述控制模块输出PWM信号驱动开关管SW2，实现锂电池升压输出，然后锂电池与超级电容共同提供第二阶段启动功率，同时，所述控制模块输出高电平信号控制开关管SW1导通，锂电池通过电阻加热元件R1进行升压辅助加热，如图5所示。

S300，当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度大于或等于所述预设常温启动温度时，所述控制模块输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，并输出低电平信号控制所述开关管SW2关断，实现锂电池正常输出和外部辅助加热。

其中，所述预设温度下限小于所述预设常温启动温度。

具体的，所述温度检测模块检测到锂电池内部和外部温度达到所述预设常温启动温度时，可以保证锂电池的正常电压平台输出，所述控制模块输出低电平信号控制开关管SW2关断，锂电池通过二极管D1正常输出，所述控制模块输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，利用加热元件R1实现电池常规辅助加热。此时，由于前期升压导致超级电容的电压高于锂电池电压，超级电容将首先放电为负载和外部辅助加热提供能量，实现超级电容辅助加热，如图6所示。并且，当超级电容的放电电压等于锂电池的电压时，两者被动并联共同为负载提供功率，超级电容此时为一个功率滤波器，被动提供功率或吸收锂电池多余输出功率，如图7所示。

本发明实施例所提供的锂电池的低温冷启动控制方法，在当系统需要快速启动时，此时锂电池自身温度由于长期处于寒冷环境中相对较低，直接启动由于负载需要较大电流，锂电池出现巨大压降导致系统无法正常或可靠启动，首先对锂电池进行主动自加热。同时，为了不花费额外等待时间，超级电容等锂电池电压补偿单元可以直接提供启动电流，但其只能提供瞬时大电流，长时间大电流输出必然导致电压下降，在超级电容提供大电流期间，锂电池可以通过快速自加热电路实现内部主动加热，温度快速升高后极化电阻降低，此后通过PWM信号控制实现升压大功率输出；在系统完全启动后，控制开关管SW2关断，使得内部加热停止、升压工作停止，锂电池通过二极管D1正常输出，与超级电容被动并联为负载提供功率，并控制开关管SW1保持导通，实现锂电池外部辅助加热保温，从而在低温条件下能够保持持续的电压和功率输出能力。

可见，本发明实施例通过检测锂电池的温度情况，利用控制信号控制开关管SW1和开关管SW2导通或关断，能够分阶段依次实现锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热。相比于锂电池传统自加热方式，本发明无需进行提前预热，能够实现锂电池内部和外部同时加热，能够利用快速自加热电路升压和锂电池电压补偿，在锂电池自加热过程中保证系统稳定的电压输出和快速启动，能够提高整个系统的响应速度和电池加热速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种锂电池的低温冷启动系统，其特征在于，包括：

锂电池、锂电池电压补偿单元、加热元件、开关管SW1、二极管D1、快速自加热电路、二极管D2、负载、温度检测模块和控制模块；其中，所述快速自加热电路包括电感L1 、开关管SW2和限流电阻R2；其中，所述限流电阻R2的阻值为锂电池额定电压与最大电流限制的比值；

所述温度检测模块用于监测所述锂电池的温度；所述控制模块用于在所述锂电池的低温冷启动系统的启动过程中，根据不同温度输出不同的控制信号；通过输出的控制信号控制所述开关管SW1和所述开关管SW2的工作状态，分阶段依次实现锂电池内部自加热和限流、锂电池升压输出和外部辅助加热、锂电池正常输出和外部辅助加热；

其中，所述锂电池的低温冷启动系统的部件连接关系包括：

所述锂电池的正极连接所述二极管D1的正极以及所述电感L1的输入端；

所述二极管D1的负极连接所述锂电池电压补偿单元的正极以及所述负载的正极；且所述二极管D1的负极连接所述开关管SW1的漏极；

所述开关管SW1的源极连接所述加热元件的一端，所述加热元件的另一端连接所述锂电池的负极以及所述负载的负极；

所述电感L1的输出端连接所述二极管D2的正极以及所述开关管SW2的漏极；

所述二极管D2的负极连接所述锂电池电压补偿单元的正极以及所述负载的正极；

所述开关管SW2的源极连接所述限流电阻R2的一端，所述限流电阻R2的另一端与所述锂电池的负极、所述锂电池电压补偿单元的负极以及所述负载的负极相连；

所述开关管SW1的栅极接入所述控制模块输出的控制信号S1，所述开关管SW2的栅极接入所述控制模块输出的控制信号S2；

其中，实现锂电池内部自加热和限流的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为低电平信号，所述控制信号S2为高电平信号时，控制所述开关管SW1关断，所述开关管SW2导通，使得所述自加热电路基于所述限流电阻R2，产生不超过所述锂电池的最大放电倍率的瞬时短路电流，实现锂电池内部自加热和限流；

其中，实现锂电池升压输出和外部辅助加热的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为高电平信号，所述控制信号S2为PWM信号时，控制所述开关管SW1导通，所述开关管SW2频繁导通和关断，实现锂电池升压输出，同时通过并联所述加热元件实现升压过程中的外部辅助加热；

其中，实现锂电池正常输出和外部辅助加热的工作原理，包括：

当所述控制信号S1为高电平信号，所述控制信号S2为低电平信号时，控制所述开关管SW1导通，所述开关管SW2关断，实现电池常规外部辅助加热，并使得所述锂电池通过所述二极管D1输出，实现锂电池正常输出，且由所述锂电池电压补偿单元首先放电实现外部辅助加热，并在所述锂电池电压补偿单元的放电电压等于所述锂电池的电压时，由所述锂电池电压补偿单元和所述锂电池被动并联共同为所述负载提供功率，所述锂电池电压补偿单元作为一个功率滤波器，被动提供功率或吸收所述锂电池的多余输出功率。

2.根据权利要求1所述的锂电池的低温冷启动系统，其特征在于，所述控制模块输出的控制信号包括高电平信号、低电平信号和PWM信号。

3.根据权利要求1所述的锂电池的低温冷启动系统，其特征在于，所述锂电池电压补偿单元包括超级电容。

4.根据权利要求1所述的锂电池的低温冷启动系统，其特征在于，所述加热元件包括热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的锂电池的低温冷启动系统，其特征在于，所述加热元件包括包覆所述锂电池的加热保温膜。

6.一种锂电池的低温冷启动控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的锂电池的低温冷启动系统，所述方法包括：

当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度低于预设温度下限时，所述控制模块输出低电平信号控制所述开关管SW1关断，并输出高电平信号控制所述开关管SW2导通，实现锂电池内部自加热和限流；

当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度大于或等于所述预设温度下限，但小于预设常温启动温度时，所述控制模块输出PWM信号控制所述开关管SW2频繁导通或关断，并输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，实现锂电池升压输出和外部辅助加热；

当所述温度检测模块检测到所述锂电池的温度大于或等于所述预设常温启动温度时，所述控制模块输出高电平信号控制所述开关管SW1导通，并输出低电平信号控制所述开关管SW2关断，实现锂电池正常输出和外部辅助加热。