[发明专利]纯内阻电池加热系统

说明书

本发明公开了一种纯内阻电池加热系统，属于动力电池能源应用领域。它包括外部控制电路、电池，通过外部控制电路和电池回路产生的持续以及脉冲电流，并作用在电池低温内阻上从而实现利用焦耳热对电池的预热。本技术方案无需改变锂离子电池内部及外部的结构，任何市场上现有的锂离子电池都可以使用该系统来实现预加热功能；整个预加热系统通过简单的外部控制电路来实现，成本可以控制在较低范围内；该预加热系统可以快速预热锂离子电池，在一分钟之内可以将电池由零下三十度加热至零度；由于依靠电池自身发热，该加热系统可以非常均匀地加热电池，从而实现电池组内温差的最小化。

技术领域

本发明属于动力电池能源应用领域，具体来说，是一种纯内阻电池加热系统。

背景技术

现阶段锂离子电池已非常广泛地应用在日常生活当中。由于具有较高的能量密度和比能量，锂离子电池已经是未来电动汽车行业必不可少的核心部件。然而锂离子电池对工作温度的需求较为苛刻，过低的温度(由锂离子电池正负极材料，电解液材料，以及装配工艺决定)会导致锂离子电池在放电过程中可用能量的急剧衰减；并且在充电过程中，阳极表面会出现镀锂现象，其将加速锂离子电池寿命的衰减，甚至导致电池的短路和安全隐患。这些锂离子电池在低温下的缺陷都会影响其在一些驱动设备(比如：电动汽车)中的正常使用：比如纯电动汽车在低温时续航能力会迅速降低甚至无法正常启动，手机在低温下会自动关机，相机在低温下闪光功能也无法使用。因而，一个锂离子电池快速预热技术是锂离子电池在低温环境下启动和正常工作必不可少的部分。

锂离子电池预热装置需要达到的基本要求是：当检测到电池处于低温并不适宜运行时，加热系统可以将电池组中每个电池的温度都均衡地加热到适宜运行的温度区间，并且确保所有电池间的最大温度差不高于5摄氏度(最好在3摄氏度以内)，从而达到延长整体电池组寿命周期的效果。在满足该基本要求的基础上，高效快速的加热系统则会更进一步地促进锂离子电池驱动设备在寒冷地区的应用广泛性。

现有的预加热系统主要有三大类：空气对流加热系统，交流电加热，以及内置加热片加热。

电热丝对流加热系统是最为普遍的一种外部加热装置，其通过在入风口加设电热丝来实现强制对流的加热效果。这种加热方法具有以下缺点：1)由于加热的过程由电池外部传导至电池内部，这样会产生较大的电池内外温差；2)在加热过程中，大量的热风由出口散失，将会导致加热效率相对较低；3)对于较大的电池组，入风口和出风口的电池存在非常大的温度差，这将致使电池组中电池温度产生不均一性。

区别于空气对流加热，其余两种加热系统均由电池的内部来实现对电池的预热。

交流电加热通过外部电源提供的高频率交流电对电池进行连续充放电使得电池产生焦耳热从而加热电池。这种加热方法有两个缺点：1)加热时间相对较慢，加热时间一般在10分钟左右；2)长期高频电流的作用会引起锂离子电池的寿命衰减。

近年来，一种新的锂离子电池预加热系统采用了将加热片置于片状电池内部的设计，其可以在1分钟之内将锂离子电池从零下三十度加热至零度。然而，该设计的加热仅限于片状锂离子电池的加热。对于圆柱状锂离子电池，该设计将无法实现。同时该设计需要对锂离子电池内部的结构进行改造，增加了工艺难度和制造成本。

发明内容

本发明目的是旨在提供了克服现有技术的不足，设计出一种纯内阻电池加热系统。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纯内阻电池加热系统，包括外部控制电路、电池，通过外部控制电路和电池回路产生的持续以及脉冲电流，并作用在电池低温内阻上从而实现利用焦耳热对电池的预热。

进一步限定，所述外部控制电路包括微程序控制器、电流传感器、温度传感器、控制开关，所述电流传感器与控制开关串联后与锂离子电池构成回路；

所述电流传感器、温度传感器、控制开关均与微程序控制器信号连通，所述温度传感器用于感应电池温度。