[发明专利]一种提高锂电池使用性能的温度控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池箱温度控制装置，具体为一种提高锂电池使用性能的温度控制装置，特别是一种在各种极端工况下能使锂电池便捷使用和长寿命的温度控制装置。

背景技术

现阶段，我国汽车保有量的急剧增长在方便居民出行的同时，也带来一系列的能源和环境问题。近年来，多地持续出现的“雾霾”和巨大的能量需求，对人类现有的能源消费模式给以警示。纯电动汽车行驶时零排放，是现阶段解决城市交通污染的最佳方法。电池是电动汽车主要的储能元件，其工作性能与温度密切相关。锂电池在能量密度、功率密度等方面相对其他类型的电池而言性能更为优良，故锂电池在电动汽车上的应用更为广泛。锂电池在零下20℃时的容量仅为常温时容量的30%，且易在负极析出“枝晶”并刺破隔膜造成电池的短路；高温时电池内部不可逆物质生成加快，容易加速电池的老化，极端情况下电池会出现热失控，进而危及车辆的安全。特别是在冬季时我国北方的地区以及夏季时我国南方的地区，温度控制显得尤为必要。

中国专利文献CN202111198U公开了一种电池箱加热方法，通过在电池箱内增加加热膜的方式，快速地升高电池工作的环境温度。但该专利无法在电池高温时降温，无法保证电池处于最佳的温度范围。现有电池箱通常采用风扇进行温度控制，结构简单但冷却效果有限。尤其是高温时通过空气流动对电池组进行冷却效果较差，会造成电池使用寿命缩短。

中国专利文献CN103612570A公开了一种纯电动汽车整车热管理控制系统及控制方法，能够实现电池组在高温和低温工况下的有效温度控制，但是该专利中热管理控制系统较为复杂，如何在有限的汽车空间布置较为困难。同时，复杂的结构也造成了系统的成本偏高。

中国专利文献CN203722291U公开了一种升压式动力电池模块交流电低温加热模块，该专利利用电池本身的内阻通过控制加热模块的电流来改变电池组的温度。该专利的优点是结构简单、传热效率高，缺点是不能有效实现高温工况下的散热。文献表明类似方法仅对铅酸电池做过试验，加热是否对锂电池的寿命造成影响尚未得到可靠的验证。

中国专利文献CN204333167U公开了一种用于锂离子电池组散热及加热的结构，主要依靠散热片和加热模块进行温度控制。该专利的优点是结构比较紧凑，但是电池在高温工况下散热效果难以保障。

有必要指出，电动汽车动力电池的温度控制还有相变材料、热管冷却及波耳贴效应热泵等技术，这些新兴技术由于成本高、技术不成熟等原因目前还没有在电动汽车上进行应用。未来只有在进一步完善技术、大幅降低成本及提高可靠性的条件下才有在电动车领域大规模普及的可能。

总之，现有的电池温度控制装置都存在一些不足，例如难以兼顾电池的高温和低温、电池温度的不均衡、温度控制结构复杂及成本高、相关技术在理论上完全可行但在具体的应用中缺乏操作性等等。因此，基于温度对电池性能具有较大的影响，有必要进一步进行电池温度控制方面的技术创新。相关的温度控制应该包含：电动汽车停止时的电池组充电状态和电动汽车行驶状态下电池组持续放电的两种工况。

发明内容

针对现有技术中锂电池组温度控制系统难以兼顾冷热控制，或者加热时间过长及效果差的现状，以及现有技术中温度控制装置的结构复杂导致高成本的问题，本发明提供一种提高锂电池使用性能的温度控制装置，有效解决锂电池高低温时电池容量的急剧下降及不可逆物质的生成的问题，大幅度提高锂电池的稳定性和可靠性。

本发明有效地利用加热模块、动力循环系统、温度控制系统的协同作用，容易保证锂电池处于合适的工作温度范围内，有利于提高锂电池的稳定性和使用寿命，同时降低温度控制装置的成本以及提高实际应用中的可操作性。

术语解释：

涓流充电模式：补偿自放电，使电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电，是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提高锂电池使用性能的温度控制装置，包括动力电池组，电池管理系统，动力循环系统，温度测量系统，充电控制系统，所述动力电池组分别与电池管理系统、动力循环系统、温度测量系统、充电控制系统连接；所述温度测量系统与电池管理系统连接，电池管理系统与充电控制系统连接；还包括温度控制系统，加热模块，所述温度控制系统分别与温度测量系统、动力循环系统及加热模块连接，加热模块分别与充电控制系统连接及动力循环系统连接；

所述电池管理系统用于监测动力电池组中单个电池的电压、电流、温度、电阻值；