專利名稱：一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動自行車領域，特別是一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)。
背景技術：
眾所周知，目前電動車在低溫環(huán)境下電池充電飽和度會大大降低，在低溫環(huán)境下電池放電容量也會大大降低。電動車用鉛酸蓄電池在工作溫度低于25°C時，續(xù)行里程會在溫度每下降1°C時縮短I %，當氣溫下降至O°C時電池容量隨之下降25% ;由于充電充入的電量少，放電放不徹底，用戶在使用時電動車的續(xù)行里程也會大大縮短，給用戶出行帶來很大不變。為了解決此難題，本發(fā)明突破性的開發(fā)出電動車“保熱墻”技術，解決了溫低環(huán)境中電動車電池充、放電飽和度低的問題，從而大大提升電動車在低溫環(huán)境中的續(xù)行里程，增強電動車在冬季市場的競爭力。行業(yè)內有些廠家盡管有充電器對電池加熱膜充電加熱的技術，但電池充電與加熱膜加熱的電路是完全獨立的，沒實現(xiàn)充電器內部結構的“共正、不共負”或“共負、不共正”的簡單結構，從而造成其生產(chǎn)出來的充電器體積大，輸出端多的弊端，充電插座的結構也相應的復雜了很多，且充電器不能與行業(yè)內的產(chǎn)品通用，成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種絕對安全可靠的用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過加熱輻射對電池體進行加熱，其固定在電池盒內壁上，能在低溫環(huán)境中充、放電時給電池提供源源不斷的熱環(huán)流保溫墻，將電池溫度提升至常溫狀態(tài)。為解決上述技術問題，本發(fā)明是按如下方式實現(xiàn)的:本發(fā)明所述一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)包括由若干電池單體組成的電池組、固定連接在電池盒內壁上的加熱膜、專用主線纜和專用充電器，專用充電器包括整流電路、變換電路、PWM脈寬調制控制電路、采樣電阻、光耦、電流和電壓反饋控制電路，專用充電器仍采用行業(yè)內充電器廠家采用的恒流、恒壓、脫離析氣區(qū)消流充電階段三段式充電工作原理設計，PWM脈寬調制控制電路通過開關管與變換電路連接，電流和電壓反饋控制電路的輸入端分別與專用充電器的輸出端由變換電路引出的充電器第一正極N及充電器第一負極L連接，其輸出端與光耦連接，光耦的另一端與PWM脈寬調制控制電路連接；由變換電路引出的充電器第一負極L的線路上設置有采樣電阻，其特征在于:所述專用充電器的輸出端還設置有由變換電路引出的充電器第二負極E ;所述充電器第二負極E的引出線的引出端連接于專用充電器的采樣電阻前端，由采樣電阻前端的線路引出，充電器第二負極E的引出線上還設置有切換開關，用于切斷充電器第二負極E的輸出，從而控制加熱膜的供電；充電器第一負極L的引出線上，在采樣電阻后端還設置有二極管；從而構成了由充電器第一正極N及充電器第一負極L供電的電池充電輸出端，及由充電器第一正極N及充電器第二負極E供電的加熱膜供電輸出端，電池充電輸出端與加熱膜供電輸出端構成了 “共正，不共負”的電路結構；所述電池盒上設置有三相充電插座，三相充電插座上設置有第一正極N、第一負極L和第二負極E ;所述電池組正極與第一正極N連接，所述電池組負極與第一負極L連接；所述加熱膜正極與第一正極N連接，加熱膜負極與第二負極E連接；所述專用主線纜上設置有繼電器和冬夏轉換開關；所述繼電器的控制端分別與電池組正極和電池組負極連接，電池組正極與繼電器的控制端的連接線路上設置有電源鎖；所述冬夏轉換開關的一端與三相充電插座上設置的第一負極L連接，另一端連接于繼電器被控端上，繼電器另一個被控端與第二負極E連接，可通過控制繼電器的控制端通電或者斷電來控制繼電器兩個被控端的連接與斷開。所述電流和電壓反饋控制電路的其中一個輸入端連接在采樣電阻和充電器第一負極L引出線路上的二極管之間。所述電池組正極與第一正極N連接的線路上設置有保險管。所述加熱膜正極與第一正極N連接的線路上設置有溫控開關。所述專用充電器的輸出端設置充電器第一正極N、充電器第一負極L和充電器第二負極E分別與電池盒的三相充電插座上設置的第一正極N、第一負極L和第二負極E對接。所述充電器上設置有功能按鈕開關，當環(huán)境溫度低于10°C，按下功能按鈕開關，啟動加熱膜充電加熱功能；當環(huán)境溫度高于10°c時，為防止電池充電溫度過高，可將功能按鈕開關彈起，停止加熱膜充電加熱功能。本發(fā)明的積極效果:本發(fā)明所述一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)不僅解決了溫度較低的環(huán)境中電動車電池充電飽和度低的問題，而且有效地解決了溫度較低的環(huán)境中電動車電池在騎行無法加熱的問題，極大地提高了在低溫環(huán)境中電動車電池的放電飽和度，能將電動車在低溫環(huán)境中的續(xù)行里程提高35%以上，具備一定的先進水平；當前在該領域只有溫低環(huán)境中對電動車電池充電加熱的技術，沒有在溫度較低的環(huán)境中對電池放電加熱的技術，不能解決電動車在低溫環(huán)境下放電不徹底的難題；電池充電輸出端與加熱膜供電輸出端構成了“共正，不共負”的電路結構，加熱膜供電輸出的電壓、電流不會對電池充電輸出端的各充電參數(shù)產(chǎn)生影 響，保證電池充滿而不充壞，對電池的使用壽命有保障；專用充電器結構簡單，體積小，電池盒上采用的三相充電插座與普通電動車使用的插座相同，便于采購，成本較低。在充電器第二負極E的引出線上設置有切換開關，使得加熱保溫系統(tǒng)的電路結構，即使在沒有隨車配套的專用充電器時，也可以臨時借用行業(yè)內同規(guī)格、同極性的通用充電器來應急充電，給騎行者帶來極大的方便。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1是三相充電插座的接線示意2是單電池盒加熱保溫系統(tǒng)的接線示意3是雙電池盒加熱保溫系統(tǒng)的接線示意4是充電器工作原理不意中，I三相充電插座 2保險管3加熱膜31加熱膜a 32加熱膜b4溫控開關41溫控開關a 42溫控開關b5電源鎖6繼電器7冬夏轉換開關8電池盒外接插件9開關管10切換開關
11采樣電阻12 二極管
具體實施例方式如圖1、圖2所示，作為特殊的實施案例，本發(fā)明所述一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)包括由安裝于電池盒內部的若干電池單體組成的電池組、固定連接在電池盒內壁上的加熱膜(3)、專用主線纜和專用充電器；專用充電器包括整流電路、變換電路、PWM脈寬調制控制電路、采樣電阻(11)、光耦、電流和電壓反饋控制電路，專用充電器仍采用行業(yè)內充電器廠家采用的恒流、恒壓、脫離析氣區(qū)消流充電階段三段式充電工作原理設計，PWM脈寬調制控制電路通過開關管(9)與變換電路連接，電流和電壓反饋控制電路的一個輸入端與專用充電器的輸出端由變換電路引出的充電器第一正極N連接，電流和電壓反饋控制電路的另一個輸入端連接在采樣電阻(11)和充電器第一負極L引出線路上的二極管(12)之間，電流和電壓反饋控制電路的輸出端與光耦連接；光耦的另一端與PWM脈寬調制控制電路連接；所述專用充電器的輸出端還設置有由變換電路引出的充電器第二負極E ;所述充電器第二負極E的引出線的引出端連接于專用充電器的采樣電阻(11)前端，由采樣電阻
(11)前端的線路引出，充電器第二負極E的引出線上還設置有切換開關(10)，用于切斷充電器第二負極E的輸出，從而控制加熱膜(3)的供電；充電器第一負極L的引出線上,在米樣電阻(11)后端還設置有二極管(12);從而構成了由充電器第一正極N及充電器第一負極L供電的電池充電輸出端，及由充電器第一正極N及充電器第二負極E供電的加熱膜供電輸出端，電池充電輸出端與加熱膜供電輸出端構成了“共正，不共負”的電路結構；所述電池盒上設置有三相充電插座(I)，三相充電插座(I)上設置有第一正極N、第一負極L和第二負極E ;所述電池組正極與第一正極N連接，電池組正極與第一正極N連接的線路上設置有保險管(2)，所述電池組負極與第一負極L連接；所述加熱膜(3)正極與第一正極N連接，加熱膜(3)正極與第一正極N連接的線路上設置有溫控開關(4)，溫控開關(4)的設定溫度為40°C，當電池盒內部溫度超過40°C時，溫控開關⑷自動斷開，當電池盒內部溫度低于40°C時，溫控開關⑷自動導通；加熱膜(3)負極與第二負極E連接；所述繼電器(6)的控制端分別與電池組正極和電池組負極連接，電池組正極與繼電器(6)的控制端的連接線路上設置有電源鎖(5);所述專用主線纜上設置有繼電器(6)和冬夏轉換開關(7);所述冬夏轉換開關(7)的一端與三相充電插座(I)上設置的第一負極L連接，另一端連接于繼電器
(6)被控端上，繼電器(6)另一個被控端與第二負極E連接，可通過控制繼電器￠)的控制端通電或者斷電來控制繼電器(6)兩個被控端的連接與斷開；此結構總體為加熱膜(3)的正極與電池組的正極為共同使用一個正極結構，而加熱膜(3)的負極與電池組負極為分開的兩個負極，彼此之間通過控制電路連接，整體電路構成了共正不共負的結構。在給電池組充電時，專用充電器的輸出端設置充電器第一正極N、充電器第一負極L和充電器第二負E極分別與電池盒的三相充電插座(I)上設置的第一正極N、第一負極L和第二負極E對接；在給充電器接入外接電源之后，由于電池組正極與三相充電插座(I)上第一正極N連接，電池組負極與三相充電插座(I)上第一負極L連接,而充電器第一正極與第一正極N連接，充電器第一負極與第一負極L連接， 構成了充電閉環(huán)回路，所以充電器開始給電池組充電；由于加熱膜(3)正極與三相充電插座(I)上第一正極N連接，加熱膜(3)負極與第二負極E連接，而充電器第一正極與第一正極N連接，充電器第二負極與第二負極E連接，構成了加熱膜(3)供電閉環(huán)回路，所以加熱膜(3)開始給電池組加熱保溫，此刻充電器為加熱膜提供的是恒流恒壓；當電池盒內部溫度超過40°C時，溫控開關(4)自動斷開，力口熱膜(3)停止工作，當電池盒內部溫度低于40°C時，溫控開關(4)自動導通，加熱膜(3)繼續(xù)工作，保證電池盒內部溫度穩(wěn)定。充電器上設置有功能按鈕開關，當環(huán)境溫度低于10°C，按下功能按鈕開關，啟動加熱膜(3)充電加熱功能，加熱膜(3)才能夠正常工作；當環(huán)境溫度高于10°C時，為防止電池充電溫度過高，可將功能按鈕開關彈起，停止加熱膜(3)充電加熱功能，加熱膜(3)即便是在充電時也不會進行加熱保溫工作。在騎行狀態(tài)下，電池放電時，通過電池為加熱膜(3)加熱的工作過程為:打開電源鎖(5)，繼電器￠)的控制端通電，從而繼電器￠)的兩個被控端連接；打開冬夏轉換開關
(7)，其設定狀態(tài)為在冬夏轉換開關(7)打開狀態(tài)下為冬季模式，電路處于導通狀態(tài)，即第一負極L與第二負極E短接；由于電池組正極與第一正極N連接，電池組負極與第一負極L連接，加熱膜(3)正極與第一正極N連接，加熱膜(3)負極與第二負極E連接，在冬夏轉換開關(7)打開的狀態(tài)下，第一負極L與第二負極E短接，從而構成通過電池組為加熱膜(3)供電的閉合回路，加熱膜(3)開始工作。從而保證了不論在外界任何環(huán)境下，騎行過程中本系統(tǒng)會保證電池盒內部溫度穩(wěn)定在40°C左右。圖3所示為雙電池盒加熱保溫系統(tǒng)的接線示意圖，其基本結構與圖2所示的結構相同，區(qū)別只是在兩個電池組的接線部分及兩部分加熱膜(3)的接線部分。對于雙電池盒加熱保溫系統(tǒng)，包括加熱膜a (31)和加熱膜b (32);加熱膜a (31)和加熱膜b (32)通過電池盒外接插件(8)并聯(lián)在一起，加熱膜a (31)和加熱膜b (32)正極對接，加熱膜a (31)和加熱膜b(32)負極也對接；加熱膜a(31)和加熱膜b (32)在其正極的輸出端線路上分別設有溫控開關a(41)和溫控開關b (42)，從而可以保證兩個電池盒內部的溫度穩(wěn)定；兩個電池組串聯(lián)，串聯(lián)后電池組正極與三相充電插座(I)的第一正極N連接，串聯(lián)后電池組負極與三相充電插座(I)的第一負極L連接；兩組并聯(lián)的加熱膜a(31)和加熱膜b(32)的正極與三相充電插座(I)的第一正極N連接連接，兩組并聯(lián)的加熱膜a (31)和加熱膜b (32)的負極與三相充電插座(I)上設置的第二負極E連接；剩余部分的結構與單電池盒加熱保溫系統(tǒng)的接線完全相同，工作原理兩者也相同。`通過在25°C的常溫狀態(tài)下及_15°C的低溫環(huán)境狀態(tài)下48V10AH的新電池的充電容量進行數(shù)據(jù)對比，我們發(fā)現(xiàn)在25°C的常溫下充電的話，48V10AH的新電池的充電容量可達到12.5AH左右；而在_15°C的低溫環(huán)境狀態(tài)下充電，48V10AH的新電池的充電容量僅為7AH左右，相對比而言，同一組新電池分別在25°C的常溫狀態(tài)下及_15°C的低溫環(huán)境狀態(tài)下充電容量會相差40%多。將48V10AH的新電池在25°C的常溫狀態(tài)下進行充電后，放置于_15°C的低溫環(huán)境狀態(tài)下進行放電，其能放出9.9AH容量的電；而將48V10AH的新電池在_15°C的低溫環(huán)境狀態(tài)下進行充電后，仍放置于_15°C的低溫環(huán)境狀態(tài)下進行放電，其能放出6.9AH容量的電，二者對比相差約30%。將容量為12AH的兩個電池組，在_5°C的溫度下進行續(xù)行里程對比，兩組電池的區(qū)別在于一組電池增加了本發(fā)明所述的加熱保溫系統(tǒng)，另一個為普通電池，結果為安裝有加熱保溫系統(tǒng)的電動自行車的續(xù)行里程為40Km，未安裝加熱保溫系統(tǒng)的電動自行車的續(xù)行里程為 29.5Km。
將容量為20AH的兩個電池組，在-10°C的溫度下進行續(xù)行里程對比，兩組電池的區(qū)別在于一組電池增加了本發(fā)明所述的加熱保溫系統(tǒng)，另一個為普通電池，結果為安裝有加熱保溫系統(tǒng)的電動自行車的續(xù)行里程為58Km，未安裝加熱保溫系統(tǒng)的電動自行車的續(xù)行里程為43Km。本發(fā)明所述的一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)其采用的充電器為專用充電器，在專用充電器內部與加熱膜相連的加熱膜供電輸出端的充電器第二負極E，接在專用充電器的米樣電阻前端，并在充電器第一負極L上增加二極管隔離，電池充電輸出端與加熱膜供電輸出端構成了 “共正，不共負”的電路結構，在充電時如果直接使用共正共負的電路結構給電池及加熱膜同時供電，通過加熱膜的電流會直接影響充電器的電流和電壓反饋控制電路，會對電池充電輸出端的各充電參數(shù)產(chǎn)生影響，不能滿足電池充電的需求，有可能對電池造成充不滿，熱失控，充電時電池膨脹等故障。由于加熱膜負載是恒定的，加熱膜供電輸出端的電壓、電流恒定不變；在充電器第一負極L上增加二極管隔離，解決了在給加熱膜供電加熱時，對電流和電壓反饋控制電路的干擾；同時，由于與加熱膜相連的加熱膜供電輸出端的充電器第二負極E接在專用充電器的采樣電阻前端，并前置于電流和電壓反饋控制電路，其不會對電池充電輸出端的各充電參數(shù)產(chǎn)生影響，同時滿足了充電時對電池的加熱需求。在充電器第二負極E的引出線上設置有切換開關，在環(huán)境溫度高于10°C時，可關閉加熱輸出功能，防止電池充電過熱。上面所述的只是用圖解說明本發(fā)明相關的一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)的一些特殊的實施案例，由于對相同技術領域的技術人員來說很容易在此基礎上進行若干的修改，因此本說明書并非要將本發(fā)明所述的一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)局限在所示或者所述的具體機構及適用范圍內，故凡是可能被利用的相應修改以及等同物，均屬于本發(fā)明專利的保護范圍。
權利要求
1.一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)，包括由若干電池單體組成的電池組、固定連接在電池盒內壁上的加熱膜、專用主線纜和專用充電器，專用充電器包括整流電路、變換電路、PWM脈寬調制控制電路、采樣電阻、光耦、電流和電壓反饋控制電路，PWM脈寬調制控制電路通過開關管與變換電路連接，電流和電壓反饋控制電路的輸入端分別與專用充電器的輸出端由變換電路引出的充電器第一正極N及充電器第一負極L連接,其輸出端與光I禹連接，光耦的另一端與PWM脈寬調制控制電路連接；由變換電路引出的充電器第一負極L的線路上設置有采樣電阻，其特征在于:所述專用充電器的輸出端還設置有由變換電路引出的充電器第二負極E ;所述充電器第二負極E的引出線的引出端連接于專用充電器的采樣電阻前端，由采樣電阻前端的線路引出，充電器第二負極E的引出線上還設置有切換開關，用于切斷充電器第二負極E的輸出，從而控制加熱膜的供電；充電器第一負極L的引出線上，在采樣電阻后端還設置有二極管，構成了由充電器第一正極N及充電器第一負極L供電的電池充電輸出端，及由充電器第一正極N及充電器第二負極E供電的加熱膜供電輸出端；所述電池盒上設置有三相充電插座，三相充電插座上設置有第一正極N、第一負極L和第二負極E ;所述電池組正極與第一正極N連接，所述電池組負極與第一負極L連接；所述加熱膜正極與第一正極N連接，加熱膜負極與第二負極E連接；所述專用主線纜上設置有繼電器和冬夏轉換開關；所述繼電器的控制端分別與電池組正極和電池組負極連接，電池組正極與繼電器的控制端的連接線路上設置有電源鎖；所述冬夏轉換開關的一端與三相充電插座上設置的第一負極L連接，另一端連接于繼電器被控端上，繼電器另一個被控端與第二負極E連接，可通過控制繼電器的控制端通電或者斷電來控制繼電器兩個被控端的連接與斷開。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)機，其特征在于:所述電流和電壓反饋控制電路的其中一個輸入端連接在采樣電阻和充電器第一負極L引出線路上的二極管之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)，其特征在于:所述專用充電器的輸出端設置充電器第一正極N、充電器第一負極L和充電器第二負E極分別與電池盒的三相充電插座上設置的第一正極N、第一負極L和第二負極E對接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電動車電池的加熱保溫系統(tǒng)，包括由若干電池單體組成的電池組、固定連接在電池盒內壁上的加熱膜、專用主線纜和專用充電器，專用主線纜上設置有繼電器和冬夏轉換開關；專用充電器的輸出端設置三根引線為充電器第一正極、充電器第一負極和充電器第二負極；電池盒的三相充電插座上設置有第一正極N、第一負極L和第二負極E；加熱膜正極與第一正極N連接，加熱膜負極與第二負極E連接；繼電器的控制端分別與電池組正極和電池組負極連接，電池組正極與繼電器的控制端的連接線路上設置有電源鎖。本發(fā)明解決了低溫中電池充電飽和度低的問題，解決了低溫環(huán)境中電池在騎行無法加熱的問題，提高了低溫時電池的放電飽和度及電動自行車續(xù)行里程。
文檔編號H01M10/50GK103165960SQ201310088559
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月20日 優(yōu)先權日2013年3月20日
發(fā)明者姜健 申請人:淮安蘇能電動車有限公司