[发明专利]一种便携式电池组低温高功率输出辅助装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池组辅助装置，尤其是涉及一种要求低温情况下电池组仍然需要进行高功率输出的便携式电池组低温高功率输出辅助装置。

背景技术

随着化学电池组技术的进步，其储能的比能量快速提升，单位成本逐步下降，加上电池组本身所具有的快速响应、设置便捷等特点，使得电池组的应用变得越来越广泛。在数码产品中作为能量的供应装置，具有便携式和高能量密度的特点。在新能源(如风力发电、太阳能光伏发电)接入中作为能量的缓冲装置，平滑新能源，提升新能源的渗透率；在汽车中作为制动能量的回收装置，兼作为特殊工况(如启动、加速)的辅助动力能源提供装置(一般在HEV或PHEV中)，或直接作为汽车全部动力的能源来源(即纯电动汽车)；在微智能电网中，作为能源的缓冲平台，调配发电、用电之间的关系，维持整个微网的稳定运行和经济运行，等等。

通常情况下，电池组的使用环境为0℃～45℃，在这一温度范围内，电池组具有较佳的综合性能，例如高功率输出性能、循环寿命、安全性能等。如果使用环境为极端低温或极端高温，那么电池组的某些性能就往往大幅度降低，例如零下20℃情况下，LCO型锂离子电池组(正极为钴酸锂、负极为石墨)的高功率输出性能就大幅度下降。

因此，为了应对极端环境温度下的使用工况，往往通过对电池组外部的环境进行管控的方式。例如EV上使用的电池组，为了使得电池组在低温或高温下仍然能够正常工作，通常是在电池组周围设置热管理装置(如空调)，但是这种控制电池组环境温度的方法，往往带来热管理成本高、热管理效率低的问题。

同时，在某些需要电池组满足高功率输出工况工作的场合(如汽车启动点火)，由于要求电池组在很短的时间内(～3S)输出很大的功率，因此不可能通过外部的加热来使得电池组自身达到能够高功率输出工作的温度，一方面这需要较长的时间，此外还需消耗很多的电池组存储能量；而且通过外部加热的方式存在电池组自身温度不均衡的隐患(延长加热时间可以改善这一隐患，但是时间过长将导致满足应用需求变得没有意义，即用户不可能接受这么长的等待时间)。更进一步，对有低温高功率输出需求的场合，可以通过优化电池组的设计来进行改善，但是通过改变电池组化学体系本身，往往带来电池组成本的大幅度增加或其它性能的大幅度下降(例如电池组的高温性能降低)。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种可以使得电池组在低温情况下，在很短的时间内恢复高功率输出能力的便携式电池组低温高功率输出辅助装置。本发明通过以下方案实现：

一种便携式电池组低温高功率输出辅助装置，包括功率电阻、MOS管、按钮开关、时间控制开关和温度保护开关，所述功率电阻的一端连接正极第一导线，功率电阻的另一端通过正极第二导线与MOS管的D脚连接，MOS管的S脚连接负极导线；按钮开关、时间控制开关、温度保护开关依次相连，所述按钮开关通过第三导线与正极第一导线相连接，所述温度保护开关通过第四导线与MOS管的G脚相连接；所述正极第一导线、功率电阻、正极第二导线、MOS管和负极导线构成的电路为一次回路，所述第三导线、按钮开关、时间控制开关、温度保护开关和第四导线构成的电路为二次回路。一次回路为工作回路，对低温电池组实施温度辅助调整；二次回路为控制回路，实施对一次回路工作的时间和温度控制。

所述功率电阻的阻值满足公式(1)，功率电阻的质量和比热的乘积满足公式(2)，

其中:N为组成电池组的单体电池数量；I为电池组的低温最大允许放电电流，单位为A；R为功率电阻的阻值，单位为Ω；m为功率电阻的质量，单位为Kg；C_P为功率电阻的比热，单位为J/(℃*Kg)；t为便携式电池组低温高功率输出辅助装置使用前所处的环境温度，单位为℃。

功率电阻的上述参数设置，可以很好地实现低温情况下，对电池组进行辅助调整的目的，通过将该辅助装置作为电池组负载，串联成一个电路，电池组在低温下进行大电流放电，由于低温情况下，电池组自身内阻较大，产生剧烈的自热热量，在很短的时间内使得电池组内部温度上升，从而使得电池组具备高功率输出的能力。同时，这种调整又不会对电池组自身产生过放电能损伤。