[發(fā)明專利]一種利用交流充放電快速預(yù)加熱的動(dòng)力電池充電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410010053.1
• 申請(qǐng)日: 2014-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN104779652B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏學(xué)哲;劉耀鋒;朱建功;孫澤昌;戴海峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H01M10/615;H01M10/637;H01M10/44
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 趙繼明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池充電裝置，尤其是涉及一種利用交流充放電快速預(yù)加熱的動(dòng)力電池充電機(jī)，適用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等在低溫環(huán)境下使用時(shí)的電池加熱。

背景技術(shù)

動(dòng)力電池作為制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵部件，迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，鋰離子電池具有工作電壓高、質(zhì)量輕、比能量高、循環(huán)壽命長、快速充電等優(yōu)良特性，被認(rèn)為是未來幾年電動(dòng)汽車用電源的重要發(fā)展方向，并且在移動(dòng)式電子設(shè)備以及國防軍工等高新技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。盡管鋰離子電池因其諸多的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用，但是鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域拓寬的同時(shí)，也暴露了一些問題，鋰離子電池低溫性能始終差強(qiáng)人意，限制了電池的使用范圍。常用的電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池在-10℃時(shí)，容量及工作電壓會(huì)明顯降低，-20℃時(shí)性能會(huì)明顯惡化，放電比容量驟降，僅能保持常溫時(shí)比容量的30％左右。在溫度低的季節(jié)和地區(qū)，鋰離子電池性能發(fā)揮受到了極大的限制，特別是對(duì)電動(dòng)汽車的使用。鋰離子電池低溫性能的缺陷在很大程度上限制了其在動(dòng)力電池領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

目前，國內(nèi)外的關(guān)于鋰離子電池低溫研究并不多，特別是國內(nèi)的電池低溫預(yù)加熱研究更是鳳毛麟角，且國內(nèi)的電池低溫預(yù)加熱主要集中在加熱膜加熱，寬線法加熱等外部加熱方法，外部加熱不僅能量消耗大，造成電池容量的過度浪費(fèi)，同時(shí)加熱效果差，溫度梯度大，加熱時(shí)間長等缺點(diǎn)。國外的關(guān)于電池預(yù)加熱的主要集中在電池的內(nèi)部加熱，利用電池的內(nèi)阻，不需外部任何加熱裝置，節(jié)省成本，結(jié)構(gòu)簡單。但不管是外部加熱還是內(nèi)部加熱研究都處于研究的初步階段，并未深入探討其內(nèi)部變化及電池產(chǎn)熱規(guī)律。

多孔電極和濃縮溶液理論是解釋電池充放電過程中，電池內(nèi)部微觀變化和反應(yīng)過程的一套理論體系，利用多孔電極理論，我們可以找到低溫下電池性能惡化的原因，進(jìn)而避開導(dǎo)致電池性能惡化的因素，利用電池的自身內(nèi)阻，使用高頻交流電來對(duì)電池進(jìn)行加熱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種利用交流充放電快速預(yù)加熱的動(dòng)力電池充電機(jī)，可有效實(shí)現(xiàn)電池預(yù)加熱，同時(shí)能夠避免低溫充放電過程中枝晶的形成。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種利用交流充放電快速預(yù)加熱的動(dòng)力電池充電機(jī)，通過電池包充電接口P3與待充電汽車動(dòng)力電池包B連接，所述的充電機(jī)包括依次連接的電源輸入接口P1、整流模塊Mod1、濾波模塊Mod2、穩(wěn)壓模塊Mod3和充電機(jī)輸出接口P2，所述的充電機(jī)輸出接口P2與電池包充電接口P3連接，還包括選通模塊Mod4、交流加熱模塊Mod5、控制單元Mod6和溫度傳感器TS，所述的選通模塊Mod4、交流加熱模塊Mod5依次連接在穩(wěn)壓模塊Mod3和充電機(jī)輸出接口P2之間，所述的控制單元Mod6分別連接選通模塊Mod4、交流加熱模塊Mod5和溫度傳感器TS，所述的溫度傳感器TS與待充電汽車動(dòng)力電池包B連接；

溫度傳感器TS將實(shí)時(shí)采集的待充電汽車動(dòng)力電池包B的溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后傳輸給控制單元Mod6，控制單元Mod6控制選通模塊Mod4和交流加熱模塊Mod5，實(shí)現(xiàn)對(duì)待充電汽車動(dòng)力電池包B的正常充電或預(yù)加熱。

所述的選通模塊Mod4包括開關(guān)S1、S2，所述的S1、S2均為可控單刀雙擲開關(guān)，所述的開關(guān)S1的動(dòng)端連接穩(wěn)壓模塊Mod3，開關(guān)S1的第一不動(dòng)端連接充電機(jī)輸出接口P2，第二不動(dòng)端連接交流加熱模塊Mod5；所述的開關(guān)S2的動(dòng)端連接穩(wěn)壓模塊Mod3，開關(guān)S2的第一不動(dòng)端連接充電機(jī)輸出接口P2，第二不動(dòng)端連接交流加熱模塊Mod5。

所述的交流加熱模塊Mod5為頻率可控的直流逆變模塊，控制單元Mod6根據(jù)溫度信息控制交流加熱模塊Mod5輸出不同頻率的交流電。

所述的交流加熱模塊Mod5包括開關(guān)管M1、M2、M3、M4和可變電阻R1，所述的開關(guān)管M1、M2、M3、M4的基極均與控制單元Mod6連接，所述的M1的集電極連接開關(guān)S1的第二不動(dòng)端，發(fā)射極分別連接M2的集電極和充電機(jī)輸出接口P2，所述的M2的發(fā)射極連接開關(guān)S2的第二不動(dòng)端，所述的M3的集電極連接充電機(jī)輸出接口P2，發(fā)射極連接開關(guān)S2的第二不動(dòng)端，所述的M4的發(fā)射極連接充電機(jī)輸出接口P2，集電極連接可變電阻R1的一端，所述的可變電阻R1的另一端連接開關(guān)S2的第二不動(dòng)端。