[發(fā)明專利]一種適用于低溫環(huán)境的鋰電池便攜式安全充電系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110287537.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113162141B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軍求;楊子傳;孫逢春;朱超峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H01M10/44;H01M10/615
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 岳東升;楊帥峰

一種低溫電池安全充電的便攜式系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括低溫供能源、供能源選擇切換電路、供電調(diào)整電路、充電控制模塊以及逆變模塊，其先將供能源、低溫鋰電池與便攜式低溫充電設(shè)備組合；然后由供能源供電，便攜低溫充電設(shè)備控制輸出交流電對鋰電池加熱，恢復(fù)溫度；最后再由便攜低溫充電設(shè)備控制輸出直流電對恢復(fù)溫度的鋰電池進(jìn)行充電。能夠適應(yīng)多種形式的供能源供電，通過人工可以設(shè)定多種加熱條件與充電要求，實現(xiàn)了低溫鋰電池的無需預(yù)裝加熱設(shè)備的安全充電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種為外部低溫虧電電池的便攜式安全充電方法。

背景技術(shù)

隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，多樣化的充電形式也相繼涌現(xiàn)。由于低溫對鋰離子電池性能及安全性的影響較大，尤其在0℃以下的條件下對鋰離子電池直接充電，更容易造成內(nèi)部鍍鋰，進(jìn)一步影響使用壽命并降低安全性，因此低溫環(huán)境下進(jìn)行安全充電是目前本領(lǐng)域有待解決的重要技術(shù)問題。現(xiàn)有的解決手段通常采用先加熱后充電的方法，即通過使用油浴、PTC加熱電阻的方式由外部設(shè)備對鋰電池加熱，而后轉(zhuǎn)為使用充電機(jī)充電。然而，隨著移動式充電技術(shù)的發(fā)展，上述現(xiàn)有低溫加熱方式的應(yīng)用也受到了一定限制，尚無法解決在低溫環(huán)境的移動充電過程中，及時為待充電的電池提供適配的加熱設(shè)備的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種適用于低溫環(huán)境的鋰電池便攜式安全充電系統(tǒng)及方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中需要外部設(shè)備生熱對鋰電池加熱的不具備通用性的問題，并解決現(xiàn)有技術(shù)中需要電網(wǎng)供電不具備便攜性的問題。

本發(fā)明的一種低溫電池安全充電的便攜式系統(tǒng)及方法實現(xiàn)了使用外部供能源先對外部低溫虧電電池先進(jìn)行交流加熱，恢復(fù)溫度后再進(jìn)行充電的功能，也具備單獨進(jìn)行充電或加熱的能力。

所述系統(tǒng)具體包括以下主要功能模塊：

低溫供能源、供能源選擇切換電路、供電調(diào)整電路、充電控制模塊以及逆變模塊；

其中，低溫供能源與供能源選擇切換電路連接，用于實現(xiàn)供能源類別選擇，和當(dāng)供能源為全氣候電池時的自加熱選通；

所述供能源選擇切換電路用于根據(jù)鋰電池類型以及低溫供能源類型，使所述低溫供能源自產(chǎn)熱和/或鋰電池自產(chǎn)熱；

所述供電調(diào)整電路用于對工頻交流電進(jìn)行整流、調(diào)壓和隔離，輸出直流電為完成加熱升溫的鋰電池充電；

所述充電控制模塊用于根據(jù)鋰電池類型及其表面溫度，確定是否滿足充電條件；若是，則使所述低溫供能源和/或鋰電池停止加熱并閉合供電調(diào)整電路進(jìn)行充電；若否，則保持低溫供能源和/或鋰電池繼續(xù)加熱升溫；所述充電控制模塊還可用于對低溫供能源提供電力；

所述逆變模塊用于在為鋰電池進(jìn)行直流充電或者提供交流激勵使鋰電池自產(chǎn)熱兩種狀態(tài)間切換。

進(jìn)一步地，所述低溫供能源采用全氣候電池和/或耐低溫電池，被設(shè)置成在充電時臨時通過結(jié)構(gòu)部件連接于鋰電池附近，或者安裝于鋰電池端利用工頻交流電激勵產(chǎn)熱；如此本發(fā)明共有三種供能方式：全氣候電池+耐低溫電池+工頻交流電，均可作為該設(shè)備的供能輸入。區(qū)別在于全氣候電池需要利用自身電能和自身加熱片進(jìn)行自加熱，最終輸出直流電；其余兩類不需要自加熱步驟。

進(jìn)一步地，以鋰電池內(nèi)阻直接作為低溫生熱元件，利用交流激勵進(jìn)行自發(fā)熱，無需額外設(shè)置加熱元件。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種適用于低溫環(huán)境的鋰電池便攜式安全充電方法，具體包括以下步驟：

S1、將所述低溫供能源輸入與供能源選擇切換電路連接；所述供能選擇切換電路對低溫供能源類型及鋰電池類型進(jìn)行識別，充電控制模塊感測鋰電池表面溫度，確定鋰電池是否處于低溫虧電狀態(tài)；

S2、根據(jù)低溫供能源、鋰電池類型以及溫度感測結(jié)果，在鋰電池存在加熱需求的情況下，提供相應(yīng)的加熱升溫方式并設(shè)置相應(yīng)的加熱參數(shù)；