[发明专利]一种正弦交流的锂电池低温自加热装置及方法

说明书

本发明提出一种正弦交流的锂电池低温自加热装置，所述自加热装置包括与锂电池充电接口相连的正弦交流电路；所述正弦交流电路向锂电池充电接口输出交流电来对锂电池进行充电或加热；本发明能在低温及常温环境下，对锂电池边充电边加热。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是一种正弦交流的锂电池低温自加热装置及方法。

背景技术

在电路结构设计方面，CLC谐振网络常用于电场耦合式的无线电能传输和感应耦合式的无线电能传输；其由电感和电容组成的谐振网络，效率高，可以大大减少电路整体的损耗；同时，CLC谐振网络还具有阻抗放大作用，设计不同的参数值，其放大倍数也不同，且结构简单。

随着技术不断进步，锂电池由于能量密度高、寿命长，被广泛用于轨道交通、光伏发电、智慧电源以及军工供电等。但随着应用领域的增多，锂电池的弊端也逐渐显现出来。如锂电池在低温环境下，锂电池充放电性能大大降低；而且，在低温充电极易出现锂枝晶，若极化反应过于剧烈，会对电池产生不可逆转的伤害。因此随之出现的锂电池低温加热方法也不断涌现。但目前仍然居多还是外部加热方式，且该加热方式需要一套锂电池温度控制系统；而内部加热方式，目前都是采用锂电池的自放电加热方式，这种方式加热电池，也会造成锂电池容量和寿命减少。因此并未实质性改善锂电池在低温环境下的充放电性能。

目前，在低温下，对锂电池加热主要有两种形式：外部加热和内部加热。

(1)外部加热法是目前应用最为广泛的一种加热方式，主要是通过外部的热源对电池进行加热，主要特点是结构比较简单，但是外部加热效率较低，因此消耗的电能较多，同时也容易在电池内部产生温度梯度，从而导致电池内部衰减速度的不一致，影响锂离子电池的使用寿命。

(2)内部加热是利用锂电池等效内阻，通过一定电流产生热量，从而达到加热效果，即自加热。相比于外部加热，内部加热方式产生的热量均匀分布在电池内部，但目前内部加热多数采用直流自放电加热，消耗电池电量，降低电池使用寿命；且加热功率不能控制。

现有锂电池加热方式在技术上普遍存在以下几点缺点：

1、目前大多数锂电池加热都是采用外部加热方法，即用PTC(正温度系数)加热或者加热膜以及热对流模式为锂电池加热。虽然该方法加热速度快，但需要配套锂电池温度控制器，同时，该加热方法会导致锂电池受热不均匀，对电池寿命和容量造成影响。

2、现有的内部加热都是采用大电流放电来对电池加热，而这种方案是基于电池电量较多情况下；在电量较低时，无法采用该方法，因为，锂电池过度放电也会减少其寿命和容量。而且利用自放电方案的自加热不具有通用性。

同时，目前未并查知有能对锂电池实现边充电边加热的可用技术方案。

发明内容

本发明提出一种正弦交流的锂电池低温自加热装置及方法，能在低温及常温环境下，对锂电池边充电边加热。

本发明采用以下技术方案。

一种正弦交流的锂电池低温自加热装置，所述自加热装置包括与锂电池充电接口相连的正弦交流电路；所述正弦交流电路向锂电池充电接口输出交流电来对锂电池进行充电或加热。

所述自加热装置包括控制系统，当自加热装置向锂电池充电接口输出交流电流时，其工作模式包括单项加热模式和充电加热模式；所述单项加热模式下输出的交流电对锂电池加热；所述充电加热模式下输出的交流电可同时对锂电池进行加热及充电。

所述自加热装置还包括可检测锂电池温度的温度传感器，所述温度传感器与控制系统相连；当自加热装置向锂电池充电接口输出交流电流时，若控制系统经温度传感器监测到锂电池温度低于锂电池最适合工作环境温度，则自加热装置工作于单项加热模式对锂电池预热；当锂电池温度处于锂电池最适合工作环境温度时，则自加热装置工作于充电加热模式对锂电池进行充电和加热。