一種電動自行車鋰離子電池充電加熱系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種電動自行車鋰離子電池充電加熱系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池比能量密度高、循環壽命長、對環境友好，非常適合用作電動自行車電源。目前，電動自行車鋰電化已經成為電動自行車發展的一大趨勢。鋰離子電池采用石墨作為負極活性物質，但是低溫下石墨負極的鋰離子擴散速率小，嵌鋰過程中電極/電解液界面上的電荷傳遞阻抗較大，低溫充電時，容易造成鋰在負極析出和沉淀，電池性能發生不可逆式衰減，甚至會嚴重析鋰產生鋰枝晶，刺穿隔膜，造成電池內部短路，發生嚴重安全事故。
[0003]直接有效的方法是為鋰離子電池配置加熱裝置來解決鋰電池低溫充電問題。該方法已經在電動汽車電池、風能發電順漿電池等得到廣泛應用。例如內置加熱裝置，通過電池管理系統(BMS)智能化控制，利用電池本身電能為電池電熱。或者是設置復雜的充電機構，在充電線路之外另設外接電路，利用充電設備為電池加熱。但是這些方法都較難應用到電動自行車鋰離子電池上。主要原因是:一是，電動自行車電池容量較小，一般只有5_20Ah，而且用戶往往是在電池完全放完電時再充電，如果利用電池本身電能為電池加熱，很可能造成電池過度放電，損壞電池。二是，一些技術的控制方法過于復雜，需要高精度的BMS和測溫系統才能實現，大幅增加電池的生產成本，而電動自行車作為普通民眾的代步工具，對電池價格非常敏感。三是，多數技術采用機械式繼電器作為加熱裝置控制開關。但電動自行車電池體積小，結構設計緊湊，無法放置傳統技術中的機械式繼電器等開關部件。因此，這些因素制約電動自行車電池在低溫條件下的正常使用，甚至產生嚴重影響電池安全等技術問題。

【發明內容】

[0004]本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種電動自行車鋰離子電池充電加熱系統及其控制方法。
[0005]本發明的目的之一是提供一種具有結構簡單，成本低廉，經濟實用，性能優異，使用壽命長等特點的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統。
[0006]本發明電動自行車鋰離子電池充電加熱系統所采取的技術方案是:
[0007]—種電動自行車鋰離子電池充電加熱系統，其特點是:電動自行車鋰離子電池充電加熱系統包括控制1C、加熱開關、充電開關、PI加熱帶和熱敏開關;充電開關用于連接充電器和電池，加熱開關連接控制PI加熱帶，連接熱敏開關的控制IC連接控制加熱開關、充電開關;充電開關與電池串聯構成充電系統，加熱開關與PI加熱帶串聯構成加熱系統。
[0008]本發明電動自行車鋰離子電池充電加熱系統還可以采用如下技術方案:
[0009]所述的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統，其特點是:加熱開關和充電開關為MOSFET 管。
[0010]所述的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統，其特點是:PI電熱帶直接連接充電器。
[0011 ]所述的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統，其特點是:熱敏開關(6)為常閉型熱敏開關。
[0012]本發明的目的之二是提供一種具有操作簡單，控制方便，安全可靠，適用范圍廣等特點的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統的控制方法。
[0013]本發明電動自行車鋰離子電池充電加熱系統的控制方法所采取的技術方案是:
[0014]—種電動自行車鋰離子電池充電加熱系統的控制方法，其特點是:控制IC依據熱敏開關的開關狀態控制加熱開關和充電開關；電池溫度適合直接充電時，控制IC控制充電開關接通直接用充電器為電池充電；電池溫度低不適合直接充電時，控制IC控制加熱開關接通，先用PI加熱帶為電池加熱，然后再為電池充電。
[0015]本發明電動自行車鋰離子電池充電加熱系統的控制方法還可以采用如下技術方案:
[0016]所述的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統的控制方法，其特點是:熱敏開關為常閉型熱敏開關;控制IC首先判斷熱敏開關的開關狀態;如果熱敏開關處于斷開狀態，控制IC控制加熱開關斷開、充電開關接通，充電器為電池正常充電；若熱敏開關處于接通狀態，控制IC控制充電開關斷開、加熱開關接通，充電器和PI加熱帶處于接通狀態，開始為電池加熱直至熱敏開關處于斷開狀態，控制IC控制加熱開關斷開、充電開關接通，停止加熱，充電器為電池正常充電。
[0017]所述的電動自行車鋰離子電池充電加熱系統的控制方法，其特點是:熱敏開關的斷開動作溫度為10_20°c，復位溫度為0-10°C。
[0018]本發明具有的優點和積極效果是:
[0019]電動自行車鋰離子電池充電加熱系統及其控制方法由于采用了本發明全新的技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下明顯特點:
[0020]1、本發明所提出的電池加熱系統主要部件均為普通電子元器件，無需配置復雜的BMS(電池管理系統)和測溫系統，成本低廉；
[0021]2、本發明不需要傳輸和處理復雜的溫度測量數據和控制信號，控制IC僅判斷熱敏開關的閉合狀態即可實現對電池充電和加熱的控制，方法簡單可靠；
[0022]3、本發明所提出的電池加熱系統利用外接充電器電源充電，且體積小巧，非常適合用作電動自行車用鋰離子電池的充電加熱。
【附圖說明】
[0023]圖1為電動自行車鋰離子電池充電加熱系統示意圖。
[0024]圖2為電動自行車鋰離子電池充電加熱系統控制流程圖。
[0025]圖中，1、電池，2、充電開關，3、加熱開關，4、PI加熱帶，5、控制控制IC，6、熱敏開關，
7、充電器。
【具體實施方式】
[0026]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0027]參閱附圖1和圖2。
[0028]實施例1
[0029]—種電動自行車鋰離子電池充電加熱系統，包括控制IC5、加熱開關3、充電開關2、PI加熱帶4和熱敏開關6;充電開關用于連接充電器7和電池I，加熱開關3連接控制PI加熱帶4，連接熱敏開關6的控制IC5連接控制加熱開關3、充電開關2。加熱開關3和充電開關2為MOSFET管。熱敏開關2為常閉型熱敏開關，即電池溫度低于其斷開動作溫度Tl時，熱敏開關6處于閉合狀態，電池溫度高于溫度Tl時，熱敏開關6處于斷開狀態，當電池溫度重新降至復位溫度TO時，熱敏開關6重新處于閉合狀態。控制ICl與熱敏開關6、充電開關2和加熱開關3連接。控制ICl通過判斷熱敏開關6的開關狀態，對充電開關2和加熱開關3進行管理，控制兩個開關斷開或者接通，使充電加熱系統處于加熱或者充電狀態。控制1C、加熱開關和充電開關集成