CN206878144U - 动力电池交流充放电低温加热*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池交流充放电低温加热***，包括温度检测模块、电子控制模块和交流激励模块，温度检测模块实时地检测动力电池的温度并将检测出的温度值传输至电子控制模块；电子控制模块根据温度值判断是否需要低温加热，是时根据温度值控制交流激励模块对动力电池输出一定幅值和频率的交流电。相比其他加热方法，本实用新型的能量损耗小，效率更高，温升更均匀；充放电控制的频率高于电化学阻抗谱测试中电池电化学反应过程的最低频率点，可有效避免低温充放电过程中枝晶的形成；自加热过程中，实时监测电池的温度和电压信息，并根据电压和温度信息进行高频充放电控制，从而进一步保证电池的安全。

Description

动力电池交流充放电低温加热***

技术领域

本实用新型涉及电动汽车的电池管理技术领域，尤其涉及一种动力电池交流充放电低温加热***。

背景技术

动力电池作为制约电动汽车发展的关键部件，迎来了前所未有的发展机遇，锂离子电池具有工作电压高、质量轻、比能量高、循环寿命长、快速充电等优良特性，被认为是未来几年电动汽车用电源的重要发展方向，并且在移动式电子设备以及国防军工等高新技术中得到了越来越广泛的应用。

尽管锂离子电池因其诸多的优点而得到广泛的应用，但是锂离子电池应用领域拓宽的同时，也暴露了一些问题，锂离子电池低温性能始终差强人意，限制了电池的使用范围。常用的电动汽车锂离子动力电池在-10℃时，容量及工作电压会明显降低，-20℃时性能会明显恶化，放电比容量骤降，仅能保持常温时比容量的30％左右。在温度低的季节和地区，锂离子电池性能发挥受到了极大的限制，特别是对电动汽车的使用。锂离子电池低温性能的缺陷在很大程度上限制了其在动力电池领域的广泛应用。

目前，国内外的关于锂离子电池低温研究并不多，特别是国内的电池低温预加热研究更是凤毛麟角，且国内的电池低温预加热主要集中在加热膜加热、宽线法加热等外部加热方法，外部加热不仅能量消耗大，造成电池容量的过度浪费，同时具有加热效果差、温度梯度大、加热时间长等缺点。国外的关于电池预加热的主要集中在电池的内部加热，利用电池的内阻，不需外部任何加热装置，节省成本，结构简单。但不管是外部加热还是内部加热研究都处于研究的初步阶段，并未深入探讨其内部变化及电池产热规律，无法有效地克服当前电池低温充放电时存在的严重性能缺陷。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种结构简单、效率高、对电池损伤小、成本低的动力电池交流充放电低温加热***。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种动力电池交流充放电低温加热***，其特点在于，其包括一温度检测模块、一电子控制模块和一交流激励模块，该温度检测模块和该交流激励模块均与该电子控制模块电连接；

该温度检测模块用于实时地检测该动力电池的温度并将检测出的温度值传输至该电子控制模块；

该电子控制模块用于根据该温度值判断是否需要低温加热，在为是时根据该温度值控制该交流激励模块对该动力电池输出一定的幅值和频率的交流电。

较佳地，该电子控制模块用于判断该温度值是否小于一设定温度值，在为是时根据该温度值控制该交流激励模块输出该交流电，在为否时***进入休眠状态。

较佳地，该交流激励模块包括一输入电源、一AC/DC变换器、一储能单元、一升压电路、一降压电路、一第一二极管和一第二二极管；

该输入电源通过该AC/DC变换器与该储能单元电连接，该电子控制模块分别与该升压电路和该降压电路电连接，该升压电路的输入端与该储能单元电连接、输出端通过该第二二极管与该动力电池的正极电连接，该降压电路的输入端与该动力电池的正极电连接、输出端通过该第一二极管与该储能单元电连接，该动力电池的负极接地。

较佳地，该交流激励模块还包括一第三二极管，该第三二极管电连接于该AC/DC变换器的输出端和该储能单元的输入端之间。

较佳地，该温度检测模块为一温度传感器。

较佳地，该温度传感器采用热电偶、热敏电阻或红外感应器。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

1)本实用新型利用高频驱动信号控制外部电源对动力电池进行交流充放电自加热，由于动力电池内阻的存在及电化学反应的机理，在电池循环充放电过程中，会产生欧姆热，从而从内部给动力电池加热，使动力电池的温度更均匀；而传统方式通过外部装置加热，靠电池壳壁来传递热量，相比其他加热方法，本实用新型的能量损耗小，效率更高，温升更均匀。

2)本实用新型充放电控制的频率高于电化学阻抗谱测试中电池电化学反应过程的最低频率点，可有效避免低温充放电过程中枝晶的形成；

3)本实用新型自加热过程中，实时监测电池的温度和电压信息，并根据电压和温度信息进行高频充放电控制，从而进一步保证电池的安全；

4)本实用新型只使用极少数的元器件就可以对动力电池进行高频的充放电，从而高效的实现动力电池的整体低温自加热，对电池损伤小，控制简单，成本低，易于实现。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的动力电池交流充放电低温加热***的结构框图。

图2为本实用新型较佳实施例的动力电池交流充放电低温加热***的电路图。

图3为本实用新型较佳实施例的动力电池交流充放电低温加热方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

多孔电极和浓缩溶液理论是解释电池充放电过程中，电池内部微观变化和反应过程的一套理论体系，利用多孔电极理论，可以找到低温下电池性能恶化的原因，进而避开导致电池性能恶化的因素，利用电池的自身内阻，使用高频交流电来对电池进行加热。

基于此，如图1和2所示，本实施例提供一种动力电池交流充放电低温加热***，对串联的动力电池(例如锂离子电池)进行交流充放电自加热。该动力电池BM由n节单体电池串联而成。

该动力电池交流充放电低温加热***包括一温度检测模块1、一电子控制模块2和一交流激励模块3，该温度检测模块1和该交流激励模块3均与该电子控制模块2电连接，其中，该温度检测模块1为一温度传感器，该温度传感器采用热电偶、热敏电阻或红外感应器。

该温度检测模块1用于实时地检测该动力电池BM的温度并将检测出的温度值传输至该电子控制模块2；

该电子控制模块2用于根据该温度值判断是否需要低温加热，在为是时根据该温度值控制该交流激励模块3对该动力电池BM输出一定的幅值和频率的交流电。例如，该电子控制模块2判断该温度值是否小于一设定温度值，在为是时根据该温度值控制该交流激励模块3输出该交流电，在为否时***进入休眠状态。

具体地，见图2，该交流激励模块3包括一输入电源U1、一AC/DC变换器、一储能单元E、一升压电路H、一降压电路L、一第一二极管D1、一第二二极管D2和一第三二极管D3。

该输入电源U1通过该AC/DC变换器与该储能单元E电连接，该第三二极管D3电连接于该AC/DC变换器的输出端和该储能单元E的输入端之间，该电子控制模块2分别与该升压电路H和该降压电路L电连接，该升压电路H的输入端与该储能单元E电连接、输出端通过该第二二极管D2与该动力电池BM的正极电连接，该降压电路L的输入端与该动力电池BM的正极电连接、输出端通过该第一二极管D1与该储能单元E电连接，该动力电池BM的负极接地。

在非交流加热状态下，AC/DC变换器、升压电路H和降压电路L均不工作。当动力电池的温度较低时，电子控制模块2判断此时需要进行交流加热，则开启AC/DC变换器、升压电路H和降压电路L，并通过控制使各个部件工作在不同状态。

在交流加热过程中，AC/DC变换器保持开启，持续补充***所需能量。升压电路H和降压电路L则交替工作。首先，降压电路L工作，此时动力电池BM通过降压电路L给储能单元E充电，即动力电池块BM处于放电状态；然后，降压电路L停止工作，升压电路H开始工作，此时储能单元E通过升压电路H给动力电池BM充电，即此时动力电池BM处于充电状态。上述过程即完成一个充放电循环，在这个循环中，动力电池BM交替进行高频的充放电，该频率点高于电化学阻抗测试发生电化学反应的最高频率点，在此过程中，电池欧姆内阻及锂离子液相迁移内阻产生热量，由此实现高效的电池模块内部均匀自产热。

如图3所示，本实施例还提供一种动力电池交流充放电低温加热方法，其利用上述的动力电池交流充放电低温加热***，该方法包括以下步骤：

步骤101、该温度检测模块实时地检测该动力电池的温度，并将检测出的温度值传输至该电子控制模块；

步骤102、该电子控制模块根据该温度值判断是否需要低温加热，若是则进入步骤103，否则重复执行步骤101；

步骤103、该电子控制模块根据该温度值设置输出激励的幅值和频率；

步骤104、该交流激励模块根据该电子控制模块传输来的控制信号对该动力电池输出对应幅值和频率的交流电，重复执行步骤101。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种动力电池交流充放电低温加热***，其特征在于，其包括一温度检测模块、一电子控制模块和一交流激励模块，该温度检测模块和该交流激励模块均与该电子控制模块电连接；

该温度检测模块用于实时地检测该动力电池的温度并将检测出的温度值传输至该电子控制模块；

该电子控制模块用于根据该温度值判断是否需要低温加热，在为是时根据该温度值控制该交流激励模块对该动力电池输出一定的幅值和频率的交流电。

2.如权利要求1所述的动力电池交流充放电低温加热***，其特征在于，该电子控制模块用于判断该温度值是否小于一设定温度值，在为是时根据该温度值控制该交流激励模块输出该交流电，在为否时***进入休眠状态。

3.如权利要求1所述的动力电池交流充放电低温加热***，其特征在于，该交流激励模块包括一输入电源、一AC/DC变换器、一储能单元、一升压电路、一降压电路、一第一二极管和一第二二极管；

该输入电源通过该AC/DC变换器与该储能单元电连接，该电子控制模块分别与该升压电路和该降压电路电连接，该升压电路的输入端与该储能单元电连接、输出端通过该第二二极管与该动力电池的正极电连接，该降压电路的输入端与该动力电池的正极电连接、输出端通过该第一二极管与该储能单元电连接，该动力电池的负极接地。

4.如权利要求3所述的动力电池交流充放电低温加热***，其特征在于，该交流激励模块还包括一第三二极管，该第三二极管电连接于该AC/DC变换器的输出端和该储能单元的输入端之间。

5.如权利要求1所述的动力电池交流充放电低温加热***，其特征在于，该温度检测模块为一温度传感器。

6.如权利要求5所述的动力电池交流充放电低温加热***，其特征在于，该温度传感器采用热电偶、热敏电阻或红外感应器。