一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电系统及方法技术方案

一种低温电池安全充电的便携式系统及方法，所述系统包括低温供能源、供能源选择切换电路、供电调整电路、充电控制模块以及逆变模块，其先将供能源、低温锂电池与便携式低温充电设备组合；然后由供能源供电，便携低温充电设备控制输出交流电对锂电池加热，恢复温度；最后再由便携低温充电设备控制输出直流电对恢复温度的锂电池进行充电。能够适应多种形式的供能源供电，通过人工可以设定多种加热条件与充电要求，实现了低温锂电池的无需预装加热设备的安全充电。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电系统及方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种为外部低温亏电电池的便携式安全充电方法。
技术介绍
随着锂离子电池的广泛应用，多样化的充电形式也相继涌现。由于低温对锂离子电池性能及安全性的影响较大，尤其在0℃以下的条件下对锂离子电池直接充电，更容易造成内部镀锂，进一步影响使用寿命并降低安全性，因此低温环境下进行安全充电是目前本领域有待解决的重要技术问题。现有的解决手段通常采用先加热后充电的方法，即通过使用油浴、PTC加热电阻的方式由外部设备对锂电池加热，而后转为使用充电机充电。然而，随着移动式充电技术的发展，上述现有低温加热方式的应用也受到了一定限制，尚无法解决在低温环境的移动充电过程中，及时为待充电的电池提供适配的加热设备的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电系统及方法，旨在解决现有技术中需要外部设备生热对锂电池加热的不具备通用性的问题，并解决现有技术中需要电网供电不具备便携性的问题。本专利技术的一种低温电池安全充电的便携式系统及方法实现了使用外部供能源先对外部低温亏电电池先进行交流加热，恢复温度后再进行充电的功能，也具备单独进行充电或加热的能力。所述系统具体包括以下主要功能模块：低温供能源、供能源选择切换电路、供电调整电路、充电控制模块以及逆变模块；其中，低温供能源与供能源选择切换电路连接，用于实现供能源类别选择，和当供能源为全气候电池时的自加热选通；r>所述供能源选择切换电路用于根据锂电池类型以及低温供能源类型，使所述低温供能源自产热和/或锂电池自产热；所述供电调整电路用于对工频交流电进行整流、调压和隔离，输出直流电为完成加热升温的锂电池充电；所述充电控制模块用于根据锂电池类型及其表面温度，确定是否满足充电条件；若是，则使所述低温供能源和/或锂电池停止加热并闭合供电调整电路进行充电；若否，则保持低温供能源和/或锂电池继续加热升温；所述充电控制模块还可用于对低温供能源提供电力；所述逆变模块用于在为锂电池进行直流充电或者提供交流激励使锂电池自产热两种状态间切换。进一步地，所述低温供能源采用全气候电池和/或耐低温电池，被设置成在充电时临时通过结构部件连接于锂电池附近，或者安装于锂电池端利用工频交流电激励产热；如此本专利技术共有三种供能方式：全气候电池+耐低温电池+工频交流电，均可作为该设备的供能输入。区别在于全气候电池需要利用自身电能和自身加热片进行自加热，最终输出直流电；其余两类不需要自加热步骤。进一步地，以锂电池内阻直接作为低温生热元件，利用交流激励进行自发热，无需额外设置加热元件。相应地，本专利技术还提供了一种适用于低温环境的锂电池便携式安全充电方法，具体包括以下步骤：S1、将所述低温供能源输入与供能源选择切换电路连接；所述供能选择切换电路对低温供能源类型及锂电池类型进行识别，充电控制模块感测锂电池表面温度，确定锂电池是否处于低温亏电状态；S2、根据低温供能源、锂电池类型以及温度感测结果，在锂电池存在加热需求的情况下，提供相应的加热升温方式并设置相应的加热参数；S3、当锂电池表面温度升高至脱离低温状态时，提供相应的充电方式并设置充电参数。进一步地，全气候电池作为所述低温供能源时，其在充电时临时通过结构部件连接于锂电池附近，供能源选择切换模块控制供电调整模块输出直流驱动所述低温供能源自发热。进一步地，以锂电池内阻直接作为低温供能源，利用交流激励进行自产热。进一步地，所述充电控制模块在低温供能源电力不足时，为其提供充电电力。本专利技术相对于现有技术至少包括以下优点：1)本专利技术所提供的系统和方法使用全气候电池、耐低温电池与工频交流电作为供能源，通过设备实现可移动的、便携的对外部电低温亏电锂电池进行加热与充电；2)可使用工频交流电作为供能源，通过设备对外部低温亏电电池进行加热与充电，能够在通用标准下使用；3)锂电池的内阻直接作为低温供能源时，加热不需要其具备相关加热设备，简化了系统结构；4)所使用的高频交流电能够保证亏电电池在低温加热下不产生快速老化；5)先加热后充电的方式保证了亏电电池在低温下的不损伤与析锂，保证了电池低温充电的安全性；6)能够使用工频交流电作为供能源，对全气候电池和耐低温电池直接进行充电，实现了对便携电池的快速化充电。附图说明图1为本专利技术的低温外部电池安全充电的便携式方法工作流程图；图2为本专利技术的低温外部电池安全充电的便携式设备结构示意图；图3为本专利技术的低温外部电池安全充电的便携式设备功能说明图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部地实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护的范围。本专利技术的系统先将供能源、外部低温亏电电池与便携式低温充电设备组合；当使用全气候电池时作为供能源时，由便携式低温充电设备控制下输出电流给自身加热元件以产生热量，恢复全气候电池本身温度。当使用其他类型耐低温电池或工频交流电作为供能源时，没有此步骤；然后由供能源供电，便携低温充电设备控制输出交流电对低温亏电的锂电池加热，恢复温度；最后再由便携低温充电设备控制输出直流电对恢复温度的亏电锂电池进行充电，设备结构组成参见图1，工作流程图参见图2。系统各组成核心结构为：低温供能源、供能源选择切换电路、供电调整电路、充电控制模块以及逆变模块；其中，低温供能源与供能源选择切换电路连接，用于实现供能源类别选择，和当供能源为全气候电池时的自加热选通；所述供能源选择切换电路用于根据锂电池类型以及低温供能源类型，使所述低温供能源自产热和/或锂电池自产热；所述供电调整电路用于对工频交流电进行整流、调压和隔离，输出直流电为完成加热升温的锂电池充电；所述充电控制模块用于根据锂电池类型及其表面温度，确定是否满足充电条件；若是，则使所述低温供能源和/或锂电池停止加热并闭合供电调整电路进行充电；若否，则保持低温供能源和/或锂电池继续加热升温；所述充电控制模块还可用于对低温供能源提供电力；所述逆变模块用于在为锂电池进行直流充电或者提供交流激励使锂电池自发热两种状态间切换。本专利技术所提供的系统包括三种具体工作模式，工作模式参见图3：a)模式1：使用外部供能电池为锂电池低温充电：通过外部供能电池提供28V直流电，将其变换为32V直流电后，通过逆变产生交流电实现对锂电池的交流加热。当温度达到合适温度后，转为直接使用直流电对锂电池进行充电。b)模式2：使用工频交流电作为锂电池低温充电：通过外部工频交流电提供220V、50Hz交流电，将其变换为32V直流电后，通过逆变产生交流电实现对锂电池的交流加热。当温度达到合适温度后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温电池安全充电的便携式系统，其特征在于：/n所述系统具体包括以下主要功能模块：/n低温供能源、供能源选择切换电路、供电调整电路、充电控制模块以及逆变模块；/n其中，低温供能源与供能源选择切换电路连接，用于实现供能源类别选择，和当供能源为全气候电池时的自加热选通；/n所述供能源选择切换电路用于根据锂电池类型以及低温供能源类型，使所述低温供能源自产热和/或锂电池自产热；/n所述供电调整电路用于对工频交流电进行整流、调压和隔离，输出直流电为完成加热升温的锂电池充电；/n所述充电控制模块用于根据锂电池类型及其表面温度，确定是否满足充电条件；若是，则使所述低温供能源和/或锂电池停止加热并闭合供电调整电路进行充电；若否，则保持低温供能源和/或锂电池继续加热升温；所述充电控制模块还可用于对低温供能源提供电力；/n所述逆变模块用于在为锂电池进行直流充电或者提供交流激励使锂电池自产热两种状态间切换。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温电池安全充电的便携式系统，其特征在于：
所述系统具体包括以下主要功能模块：
低温供能源、供能源选择切换电路、供电调整电路、充电控制模块以及逆变模块；
其中，低温供能源与供能源选择切换电路连接，用于实现供能源类别选择，和当供能源为全气候电池时的自加热选通；
所述供能源选择切换电路用于根据锂电池类型以及低温供能源类型，使所述低温供能源自产热和/或锂电池自产热；
所述供电调整电路用于对工频交流电进行整流、调压和隔离，输出直流电为完成加热升温的锂电池充电；
所述充电控制模块用于根据锂电池类型及其表面温度，确定是否满足充电条件；若是，则使所述低温供能源和/或锂电池停止加热并闭合供电调整电路进行充电；若否，则保持低温供能源和/或锂电池继续加热升温；所述充电控制模块还可用于对低温供能源提供电力；
所述逆变模块用于在为锂电池进行直流充电或者提供交流激励使锂电池自产热两种状态间切换。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述低温供能源采用全气候电池和/或耐低温电池和/或工频交流电，被设置成在充电时临时通过结构部件连接于锂电池附近，或者安装于锂电池端。


3.如权利要求1所述的系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军求，杨子传，孙逢春，朱超峰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11