[發(fā)明專利]一種鋰離子電池管理系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710530229.X
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107275714B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周舜
• 申請（專利權(quán)）人: 周舜
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/615;H01M10/617;H01M10/625;H01M10/6556;H01M10/6563;H01M2/10;B60L11/18
• 代理公司: 北京創(chuàng)遇知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11577
• 代理人: 武媛,孫進(jìn)華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鋰離子電池能量密度大，其容量是同重量鎳氫電池的2～3倍，而且具有自放電率低，無記憶效應(yīng)，以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)飛機(jī)等電動(dòng)設(shè)備。

為了達(dá)到電動(dòng)設(shè)備所需的額定電壓，需要將單體電池串并聯(lián)以電池組的形式使用。然而單體電池在串并聯(lián)工作條件下，其內(nèi)阻、電容、電壓、溫度、自放電等參數(shù)存在一致性差異，極大地影響了電池組的工作效率，特別在大電流、超低溫、超高溫等極端充放電條件下，相對較差的單體電池會加速劣化，影響電池組的整體壽命，最終容易導(dǎo)致劣化電池反極，出現(xiàn)安全問題。

例如，在電池組充電時(shí)，當(dāng)最差的單體電池充滿電而其他單體電池還未充滿電時(shí)，電源管理系統(tǒng)會默認(rèn)電池組已經(jīng)充滿；同樣，在電池組放電時(shí)，當(dāng)最差的單體電池放完電而其他單體電池還未放完電時(shí)，電源管理系統(tǒng)默認(rèn)電池組已經(jīng)放完電，這將大大降低電池組的循環(huán)壽命。而且，在充放電時(shí)，最差的單體電池極有可能出現(xiàn)過充；在放電時(shí)，最差的電池極有可能出現(xiàn)過放，過充和過放均會引起電池的安全性問題。

再如，雖然鋰離子電池的工作溫度通常在-20～60℃，但其綜合性能跟實(shí)際環(huán)境溫度仍存在較大關(guān)系，如果環(huán)境溫度過高，不僅會影響鋰離子電池的性能和使用壽命，還會產(chǎn)生熱擾動(dòng)，導(dǎo)致電池組成材料的熱穩(wěn)定性被破壞，引發(fā)熱副反應(yīng)，最終導(dǎo)致安全問題。如果環(huán)境溫度過低，由于材料本身固有因素的限制，如分子運(yùn)動(dòng)能力降低、內(nèi)阻變大等，電池的充放電性能大大降低，導(dǎo)致鋰離子電池?zé)o法正常發(fā)揮作用。

由于鋰離子電池在充放電過程中均會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)熱和電阻熱，特別是大單體容量、高能量比的鋰離子電池，在大電流放電時(shí)產(chǎn)生較多的熱量，嚴(yán)重影響鋰離子電池的性能。因此，目前針對鋰離子電池的研究主要集中在散熱管理。但電池組在低溫下使用時(shí)，尤其在單體電池的溫度不均勻時(shí)，同樣會導(dǎo)致較差的單體電池加速劣化，降低單體電池的一致性，影響電池組的壽命和安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池管理系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有低溫使用時(shí)鋰離子單體電池性能下降的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明鋰離子電池管理系統(tǒng)包括電池箱體和單體電池，在所述電池箱體內(nèi)設(shè)置有N個(gè)電池內(nèi)腔，所述單體電池組成N個(gè)電池組，每個(gè)所述電池組對應(yīng)地設(shè)置在一所述電池內(nèi)腔內(nèi)，在所述電池內(nèi)腔的頂部或底部設(shè)置溫度調(diào)節(jié)管，所述溫度調(diào)節(jié)管將N個(gè)所述電池內(nèi)腔相互連通，所述電池內(nèi)腔的熱量通過所述溫度調(diào)節(jié)管從溫度較高的電池內(nèi)腔向溫度較低的電池內(nèi)腔傳遞，其中，N為大于或等于2的整數(shù)。

優(yōu)選地，所述溫度調(diào)節(jié)管的管口朝向所述電池內(nèi)腔方向設(shè)置。

優(yōu)選地，所述溫度調(diào)節(jié)管為拉瓦爾管。

其中，在所述溫度調(diào)節(jié)管的每個(gè)管口各設(shè)置一風(fēng)扇，用以加快該風(fēng)扇對應(yīng)的所述電池內(nèi)腔熱量的傳遞。

優(yōu)選地，所述鋰離子電池管理系統(tǒng)還包括風(fēng)扇控制單元和溫度監(jiān)測單元，在所述電池內(nèi)腔各設(shè)置一個(gè)所述溫度監(jiān)測單元，所述溫度控制單元用于監(jiān)測所述電池內(nèi)腔的溫度，并將溫度監(jiān)測值發(fā)送至所述風(fēng)扇控制單元，所述風(fēng)扇控制單元根據(jù)所述溫度檢測值控制該溫度監(jiān)測單元對應(yīng)的所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

優(yōu)選地，所述鋰離子電池管理系統(tǒng)還包括電壓監(jiān)測單元、電流監(jiān)測單元和充放電控制單元，其中，

所述電壓監(jiān)測單元用于監(jiān)測所述電池組的放電電壓，并將電壓監(jiān)測值發(fā)送至所述充放電控制單元；

所述電流監(jiān)測單元用于監(jiān)測所述電池組的放電電流，并將電流監(jiān)測值發(fā)送至所述充放電控制單元；

所述充放電控制單元根據(jù)所述電壓監(jiān)測值和所述電流監(jiān)測值控制所述電池組的放電速度。

優(yōu)選地，所述鋰離子電池管理系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述電池內(nèi)腔之間的風(fēng)道、風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)控制單元，所述風(fēng)機(jī)用于推動(dòng)氣流在所述風(fēng)道內(nèi)流動(dòng)，所述風(fēng)機(jī)控制單元用于控制所述風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

其中，N個(gè)所述電池組串聯(lián)或并聯(lián)，而且每個(gè)所述電池組內(nèi)的所述單體電池串聯(lián)或并聯(lián)。

本發(fā)明系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：