[发明专利]一种电动自行车锂离子电池充电加热系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种电动自行车锂离子电池充电加热系统及其控制方法。

背景技术

锂离子电池比能量密度高、循环寿命长、对环境友好，非常适合用作电动自行车电源。目前，电动自行车锂电化已经成为电动自行车发展的一大趋势。锂离子电池采用石墨作为负极活性物质，但是低温下石墨负极的锂离子扩散速率小，嵌锂过程中电极/电解液界面上的电荷传递阻抗较大，低温充电时，容易造成锂在负极析出和沉淀，电池性能发生不可逆式衰减，甚至会严重析锂产生锂枝晶，刺穿隔膜，造成电池内部短路，发生严重安全事故。

直接有效的方法是为锂离子电池配置加热装置来解决锂电池低温充电问题。该方法已经在电动汽车电池、风能发电顺浆电池等得到广泛应用。例如内置加热装置，通过电池管理系统(BMS)智能化控制，利用电池本身电能为电池电热。或者是设置复杂的充电机构，在充电线路之外另设外接电路，利用充电设备为电池加热。但是这些方法都较难应用到电动自行车锂离子电池上。主要原因是：一是，电动自行车电池容量较小，一般只有5-20Ah，而且用户往往是在电池完全放完电时再充电，如果利用电池本身电能为电池加热，很可能造成电池过度放电，损坏电池。二是，一些技术的控制方法过于复杂，需要高精度的BMS和测温系统才能实现，大幅增加电池的生产成本，而电动自行车作为普通民众的代步工具，对电池价格非常敏感。三是，多数技术采用机械式继电器作为加热装置控制开关。但电动自行车电池体积小，结构设计紧凑，无法放置传统技术中的机械式继电器等开关部件。因此，这些因素制约电动自行车电池在低温条件下的正常使用，甚至产生严重影响电池安全等技术问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种电动自行车锂离子电池充电加热系统及其控制方法。

本发明的目的之一是提供一种具有结构简单，成本低廉，经济实用，性能优异，使用寿命长等特点的电动自行车锂离子电池充电加热系统。

本发明电动自行车锂离子电池充电加热系统所采取的技术方案是：

一种电动自行车锂离子电池充电加热系统，其特点是：电动自行车锂离子电池充电加热系统包括控制IC、加热开关、充电开关、PI加热带和热敏开关；充电开关用于连接充电器和电池，加热开关连接控制PI加热带，连接热敏开关的控制IC连接控制加热开关、充电开关；充电开关与电池串联构成充电系统，加热开关与PI加热带串联构成加热系统。

本发明电动自行车锂离子电池充电加热系统还可以采用如下技术方案：

所述的电动自行车锂离子电池充电加热系统，其特点是：加热开关和充电开关为MOSFET管。

所述的电动自行车锂离子电池充电加热系统，其特点是：PI电热带直接连接充电器。

所述的电动自行车锂离子电池充电加热系统，其特点是：热敏开关(6)为常闭型热敏开关。

本发明的目的之二是提供一种具有操作简单，控制方便，安全可靠，适用范围广等特点的电动自行车锂离子电池充电加热系统的控制方法。

本发明电动自行车锂离子电池充电加热系统的控制方法所采取的技术方案是：

一种电动自行车锂离子电池充电加热系统的控制方法，其特点是：控制IC依据热敏开关的开关状态控制加热开关和充电开关；电池温度适合直接充电时，控制IC控制充电开关接通直接用充电器为电池充电；电池温度低不适合直接充电时，控制IC控制加热开关接通，先用PI加热带为电池加热，然后再为电池充电。

本发明电动自行车锂离子电池充电加热系统的控制方法还可以采用如下技术方案：

所述的电动自行车锂离子电池充电加热系统的控制方法，其特点是：热敏开关为常闭型热敏开关；控制IC首先判断热敏开关的开关状态；如果热敏开关处于断开状态，控制IC控制加热开关断开、充电开关接通，充电器为电池正常充电；若热敏开关处于接通状态，控制IC控制充电开关断开、加热开关接通，充电器和PI加热带处于接通状态，开始为电池加热直至热敏开关处于断开状态，控制IC控制加热开关断开、充电开关接通，停止加热，充电器为电池正常充电。

所述的电动自行车锂离子电池充电加热系统的控制方法，其特点是：热敏开关的断开动作温度为10-20℃，复位温度为0-10℃。

本发明具有的优点和积极效果是：

电动自行车锂离子电池充电加热系统及其控制方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下明显特点：