一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法

技术领域

本发明涉及动力电池低温应急加热启动技术领域，具体为一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法。

背景技术

动力电池低温应急加热启动方法是解决动力电池在低温环境下无法正常启动和运行的技术方案，在低温环境下，动力电池的SOC会降低，充放电性能也会受到影响。这可能导致车辆无法正常启动和运行，通常使用车载加热装置和外部充电设施进行预热，加热效率不高、加热装置的负担较重，而一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法能够为动力电池低温启动提供便捷。

现有的动力电池低温应急加热启动方法存在的缺陷是：

1、专利文件JP2005214011中，公开了车用储能装置加热系统，其主要考虑如何通过控制模式将动力电池温度维持在确保电动车辆启动的水平，并且能够将动力电池温度维持在确保车辆性能最佳的模式，并没有考虑如何提高热传递效率的问题；

2、申请文件CN112910049A中，公开了沥青一种电加热车辆低温启动辅助装置，主要考虑如何满足部队车辆的低温启动要求的问题，并没有考虑到如何应对热化学储能装置或相关设施故障，提高系统可靠性的问题；

3、专利文件CN111769341B中，公开了基于热化学储能的动力电池低温启动应急加热装置及其控制方法，主要考虑如何解决动力电池在低温下启动难、容量低和稳定性下降的问题，并没有考虑到如何提供监测保护的问题；

4、专利文件CN108232344B中，公开了一种耦合非耗散式均衡系统的动力电池低温加热系统及方法，主要考虑如何解决了动力电池低温充电和电动汽车的冷启动问题，没有考虑到如何迅速提供热量，动力电池的启动时间长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，包括材料选择，材料选择用于选取制作材料，在材料选择后需要进行制作安装，制作安装用于制作板式换热器和反应槽并与动力电池连接在一起；

在材料选择时选用铜制材料制造板式换热器，板式换热器用于吸收导热，在制造板式换热器时需要控制尺寸与动力电池一致，并控制板式换热器的流动通道横截面积在0.2m

优选的，所述动力电池低温应急加热启动方法如下：

步骤S1、材料选择：一、铜；

二、氢氧化锂；

三、耐热钢；

步骤S2、制作安装：选择铜制材料制造板式换热器，并将板式换热器的尺寸制作成与动力电池尺寸相同的长度和宽度，同时保证板式换热器的热传递液的流动通道横截面积为0.2m

使用耐热钢设计制作反应槽作为热化学储能装置，同时在反应槽上设置一个入水口用于与送水管路连接，并在热化学储能装置中使用氢氧化锂作为化学反应材料，将反应槽与板式换热器的入口连接。

优选的，所述动力电池低温应急加热启动方法还包括：

步骤S3、控制系统：利用在板式换热器的进出口处安装温度传感器，来监测热传递液的温度，同时利用流量流速传感器监测板式换热器中热传递液的流速和流量，根据温度传感器的反馈来调整压力阀的开度，控制热传递液的流速到1.4m/s，并控制热传递液的流量到0.28L/s。

优选的，所述动力电池低温应急加热启动方法还包括：

步骤S4、多重备份：取用一个比动力电池的长和宽大1.5倍的电热毯，将电热毯盖在动力电池的顶部、两侧、正面和背面，同时利用绑带和夹具固定电热毯，使板式换热器与动力电池的底部紧密接触，并将电热毯连接到电源。

优选的，所述动力电池低温应急加热启动方法还包括：

步骤S5、监测保护：通过在板式换热器的进出口处设置温度传感器和压力阀其内部压力和温度，当板式换热器进出口内压力超过2.5MPa时压力阀会打开并释放流体或气体；

温度传感器与流量流速传感器配合组成监测系统，监测系统用于监测板式换热器进出口的流量流速与温度，并监测动力电池的温度，当动力电池的温度超过15℃监测系统则会与控制系统配合控制压力阀关闭停止为板式换热器提供热传递液；

步骤S6、低温监测和热化学反应触发：当控制系统监测到动力电池（1）任何部分的温度下降到-5℃时系统将触发温度监测算法，使控制系统打开进水口，使水引入反应槽中与氢氧化锂接触产生化学反应进行放热，同时打开压力阀使氢氧化锂与水接触混合形成的热传递液进在板式换热器中流通，使板式换热器将热量传递给动力电池，对动力电池进行加热，提高动力电池的温度。

优选的，所述步骤S2中，还包括如下步骤：

步骤S21、横截面积的计算公式如下：

A=Q/V

其中，Q是流量，A是横截面积，V是流速；

步骤S22、板式换热器2、反应槽5和氢氧化锂配合组成热化学储能装置，用于利用热化学升温动力电池。

优选的，所述步骤S4中，还包括如下步骤：

步骤S41、将电热毯连接到电源并打开电源开关，电热毯将会将通电产生热量，并将热量传递给动力电池，使动力电池吸收热量逐渐升温，从而实现加热动力电池，利用电热毯和热化学储能装置配合形成多重备份。

优选的，所述步骤S5中，还包括如下步骤：

步骤S51、当压力阀打开释放流体或气体时系统内部压力会降低；

温度传感器测量到的温度数据会传递给控制系统，控制系统则会利用温度监测算法对温度进行分析并根据温度选择是否执行热化学反应，当温度没有达到-5℃，则继续进行低温检测。

优选的，所述步骤S6中，还包括如下步骤：

步骤S61、将水引入反应槽中与氢氧化锂反应的化学方程式如下：

LiOH+H

氢氧化锂在水中离解成锂离子和氢氧根离子，进行放热；

同时监测系统将利用温度传感器持续监测动力电池的温度，同时控制系统会持续监测板式换热器进出口温度和压力阀，当检测温度发生异常控制系统将自动进入安全模式，控制关闭所有设备并报警提示工作人员进行检修。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过选择铜制材料制造板式换热器，并将板式换热器的尺寸制作成与动力电池和反应槽的尺寸相同的长度和宽度，同时保证板式换热器的热传递液的流动通道横截面积为0.2m

2.本发明通过.在热化学储能装置中使用氢氧化锂作为化学反应材料，使用耐热钢设计的反应槽储存氢氧化锂，同时取用一个比动力电池的长和宽大1.5倍的电热毯，将电热毯盖在动力电池的顶部、两侧、正面和背面，同时利用绑带和夹具固定电热毯，使板式换热器与动力电池的底部紧密接触，并将电热毯连接到电源并打开电源开关，电热毯将会将通电产生热量，并将热量传递给动力电池，使动力电池吸收热量逐渐升温，从而实现加热动力电池，减少动力电池内部电阻，使动力电池在低温环境中更容易释放储存的电能，从而与热化学储能装置形成多重备份，在热化学储能装置出现意外无法使用时利用电热毯对动力电池进行加热，辅助动力电池启动，从而应对热化学储能装置或相关设施的故障，提高系统的可靠性。

3.本发明通过在板式换热器的进出口处安装温度传感器和压力，利用压力阀监测板式换热器进出口内部的压力，并将监测到的数据传输给监测系统，监测系统会与控制系统协同，在压力超过2.5MPa时控制压力阀打开，释放流体或气体，同时监测系统会利用温度传感器监测动力电池的温度，当动力电池温度超过15℃，监测系统则会与控制系统配合控制压力阀关闭停止为板式换热器提供热传递液，从而提供监测保护，提高安全性。

4.本发明通过利用温度传感器监测动力电池的温度，当动力电池任何部分的温度下降到-5℃时控制系统将触发温度监测算法，使控制系统打开进水口，使水引入反应槽中与氢氧化锂接触产生LiOH+H

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的模块图；

图3为本发明的热化学储能结构示意图。

图中：1、动力电池；2、板式换热器；3、温度传感器；4、压力阀；5、反应槽；6、进水口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1、图2和图3，一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，包括步骤S1、材料选择，材料选择：一、铜：制作板式换热器2；

二、氢氧化锂：作为热化学反应剂；

三、耐热钢：制作反应槽5；

进一步，材料选择用于选取制作材料，在材料选择后需要进行制作安装，制作安装用于制作板式换热器2和反应槽5并与动力电池1连接在一起；

在材料选择时选用铜制材料制造板式换热器2，板式换热器2用于吸收导热，在制造板式换热器2时需要控制尺寸与动力电池1一致，并控制板式换热器2的流动通道横截面积在0.2m

实施例二：

请参阅图1、图2和图3，一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，包括步骤S2、制作安装：选择铜制材料制造板式换热器2，并将板式换热器2的尺寸制作成与动力电池1尺寸相同的长度和宽度，同时保证板式换热器2的热传递液的流动通道横截面积为0.2m

横截面积的计算公式如下：

A=Q/V

其中，Q是流量，A是横截面积，V是流速；

使用耐热钢设计制作反应槽5作为热化学储能装置，同时在反应槽5上设置一个入水口用于与送水管路连接，并在热化学储能装置中使用氢氧化锂作为化学反应材料，将反应槽5与板式换热器2的入口连接；

进一步，步骤S3、控制系统：利用在板式换热器2的进出口处安装温度传感器3，来监测热传递液的温度，同时利用流量流速传感器监测板式换热器2中热传递液的流速和流量，根据温度传感器3的反馈来调整压力阀4的开度，控制热传递液的流速到1.4m/s，并控制热传递液的流量到0.28L/s，使冷却液在热交换器内提供更多的热量传递时间，确保适当的冷却液流量，以在热交换器内实现最佳的热传递效果。

实施例三：

请参阅图1、图2和图3，一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，包括步骤S4、多重备份：取用一个比动力电池1的长和宽大1.5倍的电热毯，将电热毯盖在动力电池1的顶部、两侧、正面和背面，同时利用绑带和夹具固定电热毯，使板式换热器2与动力电池1的底部紧密接触，并将电热毯连接到电源；

进一步，将电热毯连接到电源并打开电源开关，电热毯将会将通电产生热量，并将热量传递给动力电池1，开始加热电池，减少电池内部电阻，使动力电池1在低温环境中更容易释放储存的电能，使动力电池1吸收热量逐渐升温，从而实现加热动力电池1，利用电热毯和热化学储能装置配合形成多重备份。

实施例四：

请参阅图1、图2和图3，一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，步骤S5、监测保护：通过在板式换热器2的进出口处设置温度传感器3和压力阀4其内部压力和温度，当板式换热器2进出口内压力超过2.5MPa时压力阀4会打开并释放流体或气体，当压力阀4打开释放流体或气体时系统内部压力会降低，以降低压力有助于防止反应槽5或板式换热器2爆炸或管道破裂，从而减少潜在的危险；

温度传感器3与流量流速传感器配合组成监测系统，监测系统用于监测板式换热器2进出口的流量流速与温度，并监测动力电池1的温度，当动力电池1的温度超过15℃监测系统则会与控制系统配合控制压力阀4关闭停止为板式换热器2提供热传递液，温度传感器3测量到的温度数据会传递给控制系统，控制系统则会利用温度监测算法对温度进行分析并根据温度选择是否执行热化学反应，当温度没有达到-5℃，则继续进行低温检测；

进一步，在板式换热器2的进出口处安装温度传感器3和压力阀4，利用压力阀4监测板式换热器2进出口内部的压力，并将监测到的数据传输给监测系统，监测系统会与控制系统协同，在压力超过2.5MPa时控制压力阀4打开，释放流体或气体，同时监测系统会利用温度传感器3监测动力电池1的温度，当动力电池1温度超过15℃，监测系统则会与控制系统配合控制压力阀4关闭停止为板式换热器2提供热传递液，从而提供监测保护，提高安全性，温度监测系统可以使用传感器来测量温度，然后与控制系统连接，以执行必要的操作。

实施例五：

请参阅图1、图2和图3，一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，步骤S6、低温监测和热化学反应触发：当控制系统监测到动力电池1任何部分的温度下降到-5℃时系统将触发温度监测算法，使控制系统打开进水口6，使水引入反应槽5中与氢氧化锂接触产生化学反应进行放热，同时打开压力阀4使氢氧化锂与水接触混合形成的热传递液进在板式换热器2中流通，使板式换热器2将热量传递给动力电池1，对动力电池1进行加热，提高动力电池1的温度，将水引入反应槽5中与氢氧化锂反应的化学方程式如下：

LiOH+H

在这个反应中，氢氧化锂在水中离解成锂离子和氢氧根离子，是一个放热反应，会产生大量热量；

进一步，一旦开始进行热化学反应，监测系统将利用温度传感器3持续监测动力电池1的温度，同时控制系统会持续监测板式换热器2进出口温度和压力阀4，当检测温度发生异常控制系统将自动进入安全模式，控制关闭所有设备并报警提示工作人员进行检修，控制系统会根据温度传感器3的反馈，控制压力阀4的开度，使热传递液的流量和流速增加，从而加快热传递液与动力电池1的热量交换，提高动力电池1的温度，当动力电池1的温度升高后，控制系统会逐渐减小压力阀4的开度，使热传递液的流量和流速降低，从而减缓热传递液与动力电池1的热量交换，保持动力电池1的温度稳定。

实施例六：

请参阅图1、图2和图3，一种基于热化学储能的动力电池低温应急加热启动方法，包括动力电池1，动力电池1的底部设置有热化学储能装置，热化学储能装置包括设置在动力电池1底部的板式换热器2，板式换热器2的进出口处安装有温度传感器3和压力阀4，且压力阀4位于温度传感器3远离板式换热器2的一侧，板式换热器2的进口处连接有反应槽5，反应槽5内放置有氢氧化锂，反应槽5的一侧贯穿安装有进水口6；

进一步，动力电池1能够为电力提供储存空间，并且能够为板式换热器2提供支撑，板式换热器2用于为热交换液体提供流通通道，并利用热交换液体传递热量，将热量传递给动力电池1，并且能够为压力阀4和温度传感器3提供支撑，温度传感器3能够监测板式换热器2进出口处的温度，同时控制系统能够利用其他温度传感器3监测动力电池1的温度，而压力阀4能够控制进出口的开度，方便调节流量和流速，而反应槽5能够为氢氧化锂提供储存空间，并能够为氢氧化锂提供与水发生反应的空间，而进水口6能够为水提供进入反应槽5中的通道。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。