[發(fā)明專利]一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011025812.3
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112072217A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 張友朋;王恬;馮煒喆;王馨;胡興軍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M10/615
• 分類號: H01M10/615;H01M10/625;H01M10/63;H01M10/635;H01M10/6571;H01M10/659
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 劉小嬌

本發(fā)明公開一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)，包括：箱體；以及電加熱模塊，其設置在所述箱體的內(nèi)側(cè)；多組鋰電池，其設置在所述電加熱模塊內(nèi)側(cè)；相變材料模塊，其設置在相鄰兩組鋰電池之間。本發(fā)明還公開一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)的控制方法，根據(jù)不同的環(huán)境溫度以及多組鋰電池的溫度，通過相變材料進行一重保護，通過調(diào)節(jié)電加熱模塊的加熱溫度實現(xiàn)多組鋰電池的二重保護，保證了電池組始終在合適的溫度范圍內(nèi)。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰電池熱管理技術領域，更具體的是，本發(fā)明涉及一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)及控制方法。

背景技術

鋰離子動力電池具有壽命長、自放電率低、比能量高及儲存時間長等優(yōu)點，作為動力電池廣泛應用于新能源汽車，但溫度對其性能發(fā)揮有很大影響，其最佳工作溫度區(qū)間為20～45℃。研究表明，環(huán)境溫度低于0℃時，鋰電池的各種性能開始出現(xiàn)衰減；-20℃時，鋰電池性能急劇惡化，容量和工作電壓急劇下降，嚴重影響其使用；當環(huán)境溫度為-40℃時，商用18650型鋰離子電池只能保持1.25％的電量，嚴重制約了鋰電池汽車的續(xù)航能力。低溫充電電壓高、恒流充電階段所占比例變小,充電緩慢,充電容量大幅衰減,易產(chǎn)生析鋰而對鋰離子電池的容量和阻抗造成不可恢復性嚴重損傷，嚴重影響電池壽命。

目前鋰電池組低溫下的性能研究開展較少，鋰電池組低溫保護方面的技術也較少。現(xiàn)有技術為防止鋰電池汽車在低溫環(huán)境下續(xù)航能力下降，主要采取了以下幾種方案：

(一)空氣加熱，這種方案結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但是其加熱效率低下，效果較差；

(二)液體加熱，此方案換熱效率高，加熱均勻，但其裝置復雜，成本較高，不適合低端的車型；

(三)相變材料加熱，這種方案是未來的發(fā)展方向之一，其溫度控制效果和成本方面均十分優(yōu)秀，而且不消耗電池組自身的電量，但受目前材料儲熱的限制，一旦相變材料失效，將失去保護效果，不適合長時間工作；

(四)內(nèi)熱法，主要有高低頻交流電加熱、電池自身加熱等方案，此方法加熱均勻，效率較高，加熱迅速，但實際應用中會對電池造成一定的損傷，而且成本較高昂。

目前這些解決方案，都有一定的低溫保護能力，但均存在一些弊端，制約了新能源汽車的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設計開發(fā)了一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)，采用相變材料作為第一重保護，同時又采用電加熱片作為第二重保護，在相變材料失效后啟用電加熱裝置，有效保證了電池組工作溫度在合適的范圍內(nèi)。

本發(fā)明還設計開發(fā)了一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)的控制方法，根據(jù)不同的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)電加熱模塊的溫度，使鋰電池的溫度保持在最佳工作溫度區(qū)間。

本發(fā)明提供的技術方案為：

一種基于相變材料與電加熱裝置的鋰電池低溫保護系統(tǒng)，包括：

箱體；以及

電加熱模塊，其設置在所述箱體的內(nèi)側(cè)；

多組鋰電池，其設置在所述電加熱模塊內(nèi)側(cè)；

相變材料模塊，其設置在相鄰兩組鋰電池之間。

優(yōu)選的是，所述相變材料模塊的材質(zhì)為固液相變材料。

優(yōu)選的是，所述電加熱模塊為電加熱片。

優(yōu)選的是，所述電加熱模塊的功率密度為0.05～0.06W/cm³。

優(yōu)選的是，還包括：

保溫層，其設置在所述箱體內(nèi)部。

優(yōu)選的是，還包括：