阅读说明：本技术 一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统 (Pre-starting system of high-power lithium primary battery in low-temperature environment ) 是由 刘志伟 刘浩杰 王九洲 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统,属于化学电源技术领域,高功率锂原电池由方形软包电池和薄膜电加热片粘贴后层叠而成,高功率锂原电池的电气结构由软包电池单体串并联构成,预启动系统至少包括：铺设在所述高功率锂原电池中电池单体之间的电加热器件,电加热器件通过导线与串联电池组的正负极相接；控制所述电加热器件工作状态的控制器；控制器与上述导线上的电控开关电连接；用于获取高功率锂原电池中电池单体电压信息的电压传感器；用于获取高功率锂原电池中电池单体温度信息的温度传感器；控制器接收电压传感器的电压信号和温度传感器的温度信号,并根据接收到的电压信号和温度信号,进而控制电控开关的开闭状态。(The invention discloses a pre-starting system of a high-power lithium primary battery in a low-temperature environment, which belongs to the technical field of chemical power sources, wherein the high-power lithium primary battery is formed by sticking and laminating a square soft-package battery and a thin-film electric heating sheet, the electric structure of the high-power lithium primary battery is formed by connecting soft-package battery monomers in series and in parallel, and the pre-starting system at least comprises: the electric heating device is laid between the single batteries in the high-power lithium primary battery and is connected with the positive electrode and the negative electrode of the series battery pack through a lead; a controller for controlling the working state of the electric heating device; the controller is electrically connected with the electric control switch on the lead; the voltage sensor is used for acquiring the voltage information of a battery monomer in the high-power lithium primary battery; the temperature sensor is used for acquiring temperature information of battery monomers in the high-power lithium primary battery; the controller receives a voltage signal of the voltage sensor and a temperature signal of the temperature sensor, and controls the on-off state of the electric control switch according to the received voltage signal and the received temperature signal.)

一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统

技术领域

本发明属于化学电源技术领域，尤其涉及一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统。

背景技术

锂原电池是指以金属锂为负极的一次电池。目前成熟的3V锂原电池主要包括锂二氧化锰(Li/MnO₂)、锂亚硫酰氯(Li/SOCl₂)、锂二氧化硫(Li/SO₂)电池，比能量200Wh/kg～400Wh/kg，是目前比能量最高的一次电池体系，广泛应用于海、陆、空、天、电各领域。随着需求的不断提升，在保证高比能特性的前提下，具备高功率输出特性的锂原电池越来越受到关注。但是，因为低温环境对锂原电池的功率特性具有明显的抑制作用，从而导致高功率锂原电池在低温环境的下的带载能力受到极大的限制，这一问题已经成为当前工程应用亟需解决的重点问题。当前，高功率锂原电池在低温环境下通常采用降功率输出甚至停用等措施来处理上述问题，这会对整个系统或者装备的任务可靠性造成严重影响。针对这一问题，必须设计一种预启动方法，既能保证高比能特性，又能提升锂原电池在低温环境下初始阶段的大功率带载能力，从而改善高功率锂原电池的环境适应性。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题提出一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统，通过自加热预启动方式解决高功率锂原电池在低温环境下带载能力不足的问题，使其在低温环境下具备了高功率输出能力，从而极大改善了高功率锂原电池的环境适应性，提升了锂原电池的使用可靠性。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统，所述高功率锂原电池由方形软包电池和薄膜电加热片粘贴后层叠而成，高功率锂原电池的电气结构由软包电池单体串并联构成，所述预启动系统至少包括：铺设在所述高功率锂原电池中电池单体之间的电加热器件，所述电加热器件通过导线与串联电池组的正负极相接；

控制所述电加热器件工作状态的控制器；所述控制器与上述导线上的电控开关电连接；

用于获取高功率锂原电池中电池单体电压信息的电压传感器；

用于获取高功率锂原电池中电池单体温度信息的温度传感器；其中：

所述控制器接收电压传感器的电压信号和温度传感器的温度信号，并根据接收到的电压信号和温度信号，进而控制电控开关的开闭状态。

进一步，所述电控开关为电磁继电器或者MOS管。

进一步，所述温度传感器采用MF55薄膜热敏电阻。

进一步，所述电压传感器采用LTC6804芯片。

本发明的优点及积极效果为：

通过采用上述技术方案，本发明具有如下的技术效果：

1、该发明解决了高功率锂原电池在低温环境下初始放电阶段的大功率带载能力不足的问题；

2、该发明采用自加热方式，不仅避免了采用独立电源等外供电方式导致的电池组比能量下降的问题，同时极大缩短了预启动的时间；

3、该发明采用智能自主控制方式，实现了预启动时间的自适应控制，避免了手动控制以及简单定时控制等控制模式下，因环境温度不一致，导致的预启动效果不一致的问题，保证了预启动的可靠性。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构图；

图2为本发明优选实施例中高功率锂原电池与电加热片结构示意图。

图中：1、电池单体；2、电加热片；3、两芯J30J接插件；4、薄膜热敏电阻。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

请参阅图1和图2，一种高功率锂原电池低温环境下的预启动系统，在高功率锂原电池的电池单体1之间铺设电加热器件(如电加热片2等)，电加热器件通过导线与串联电池组的正负极相接，在导线上，设置有控制器件(电磁继电器或者MOS管等)可以实现电路的导通与关断控制，控制器件的控制信号由专门的微控制器单元来给出。当处于工作状态时，该控制单元通过电压采集芯片以及温度传感器等元件，实时采集锂原电池组的各个单体电压以及温度等参数信息，并以次为基础，完成对控制器件的控制信号输出，进而控制电加热器件的工作时间和工作状态，实现自加热模式的切换控制，从而完成高功率锂原电池在低温环境下的预启动。

上述优选实施例的预启动具体流程为：控制器通过电压采集芯片和温度传感器获取电池组的初始状态信息，并以次来判断电池组的初始状态，若判定结果为电池组的初始温度状态为低温状态，则控制器开启电加热器件的控制开关，执行预启动流程，预启动流程完成的判定条件为电池组的输出电压达到大功率输出的要求，通过关断电加热器件的开关，结束预启动流程，预启动过程中，需要实时监测电池组的温度信息，若温度超过了电池组的温度阈值上限，则关闭电加热器件的开关，终止预启动流程，判定此次预启动流程失败。

上述实施例包括以下四部分：高功率锂原电池、电加热装置、控制器件、微处理器控制单元。

高功率锂原电池由方形软包电池和薄膜电加热片粘贴后(如图1所示)层叠而成，电池组的电气结构由软包电池单体串并联构成，薄膜电加热片的各引出两根导线用于搭建自加热电路，电加热片可以采用串联方式来搭建自加热电路，电加热片的阻值和外形尺寸依据电池单体的外形尺寸设计。电加热片通过引出导线依靠两芯J30J接插件3接到电磁继电器的动力输出管脚，电磁继电器的控制管脚通过两芯J30J接插件接至微处理器控制单元。温度传感器采用MF55薄膜热敏电阻，贴附在薄膜电加热片上，通过引线和接插件与微处理器控制单元相连。微处理器控制单元通过多芯J30J接插件以及测试引线接至各个单体的极耳处以及MF55薄膜热敏电阻4处，用以实现电池组的单体电压和温度等状态信息的采集功能。电压采集芯片采用LTC6804芯片，单只芯片可以实现最多12串电池组的单体电压信息。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。