基于ptc電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電池?zé)峁芾硌b置，具體涉及一種鋰離子電池組熱管理裝置?；赑TC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，其技術(shù)方案是，鋁板(5)上設(shè)有若干開槽，鋁板(5)與鋰離子電池(4)最大表面積一側(cè)貼合；PTC電阻帶(3)嵌入鋁板(5)并纏繞在鋰離子電池(4)表面；溫度采集單元(6)布置在單體鋰離子電池(4)上采集溫度，并將采集到的溫度信息上報至電池從控單元(8)；電池主控單元(9)接收電池從控單元(8)上報的溫度信息，對配電單元(2)進(jìn)行管理，或?qū)﹄姵貜目貑卧?8)下達(dá)開啟風(fēng)扇(7)的控制信號；本實用新型加熱功率調(diào)節(jié)方便、加熱和散熱集成度高。
【專利說明】
基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電池?zé)峁芾硌b置，具體涉及一種鋰離子電池組熱管理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車的發(fā)展，電池作為電動汽車的電源，得到了前所未有的發(fā)展。在各類動力電池中，鋰離子動力電池能量密度高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，被電動汽車廣泛采用。
[0003]然而，現(xiàn)有鋰離子動力電池溫度適應(yīng)性還不能較好地滿足電動汽車使用要求。低溫環(huán)境中，鋰離子動力電池內(nèi)阻變大，電池的充放電性能會大大降低，影響電動汽車性能發(fā)揮，電池內(nèi)阻增大和不一致性加劇，高溫環(huán)境下，電池?zé)岱€(wěn)定性下降，電池充放電能力也隨之下降，上述影響使得鋰離子動力電池使用效率降低和壽命變短，阻礙了鋰離子電池在電動汽車上推廣應(yīng)用，因此提高鋰離子動力電池高低溫環(huán)境適應(yīng)能力成為一個亟待解決的難題。
[0004]目前有關(guān)鋰離子動力電池加熱或者冷卻的裝置，專利CN201699105提出通過可控?zé)嵩磳﹄姵貥O柱加熱和傳熱，專利CN102074769A提出采用電路板充電方式對電池側(cè)面進(jìn)行加熱，專利CN201285784Y提出采用半導(dǎo)體電效應(yīng)對電池進(jìn)行加熱和散熱，專利CN201797350U提出在電池箱進(jìn)風(fēng)口采用電阻絲加熱方式將熱風(fēng)傳遞到電池箱內(nèi)部進(jìn)行加熱，并在排風(fēng)口強制抽風(fēng)進(jìn)行散熱。
[0005]上述電池?zé)峁芾硌b置散熱采用強制風(fēng)冷、加熱采用電加熱為主，但存在電池組加熱供電困難、加熱功率調(diào)節(jié)電路復(fù)雜、傳熱效率低、加熱和散熱集成性差等問題，尤其是高壓電池組加熱供電存在電氣安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是:為克服上述技術(shù)缺陷，針對鋰離子電池組，提出一種電池組熱管理裝置。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是:基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，它包括:配電單元、PTC電阻帶、鋁板、溫度采集單元、風(fēng)扇、電池從控單元以及電池主控單元；
[0008]配電單元根據(jù)電池主控單元的管理信號控制PTC電阻帶加熱電源的通斷；
[0009]鋁板上設(shè)有相互平行的直線型開槽，多塊相同的鋁板并列排布，在相鄰的鋁板之間布置一塊或兩塊鋰離子電池，鋁板與鋰離子電池最大表面積一側(cè)貼合，開槽與鋰離子電池最大表面積側(cè)相平行；
[0010]鋰離子電池并列排布組成鋰離子電池組；
[0011]溫度采集單元布置在單體鋰離子電池上采集溫度，并將采集到的溫度信息上報至電池從控單元；
[0012]電池主控單元接收電池從控單元上報的溫度信息，對配電單元進(jìn)行管理，或?qū)﹄姵貜目貑卧逻_(dá)開啟風(fēng)扇的控制信號；
[0013]PTC電阻帶呈S型的嵌入鋁板同一排的開槽中，并纏繞在鋰離子電池表面。
[0014]有益效果是:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、加熱電源配置靈活:PTC電阻帶的加熱電源可以選用車外220V、380V交流電，可以是從鋰離子電池組直流電，也可以是鋰離子電池組逆變后的交流電，將PTC電阻帶嵌入導(dǎo)熱的鋁板中并配合使用風(fēng)扇，加熱和散熱集成度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的組成示意圖；
[0016]圖2為本實用新型中鋰離子電池的另一種布置形式；
[0017]圖3為采用三角形接法的PTC電阻帶連接示意圖；
[0018]圖4為采用并聯(lián)接法的PTC電阻帶連接示意圖；
[0019]圖5為PTC電阻時間-電流(溫度)特性曲線；
[0020]其中，2-配電單元、3-PTC電阻帶、31-絕緣層、32-電極A、33_PTC材料、34-電極B、4-鋰離子電池、5-鋁板、6-溫度采集單元、7-風(fēng)扇、8-電池從控單元、9-電池主控單元。

【具體實施方式】
[0021]參見附圖1，基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，它包括:配電單元
2、PTC電阻帶3、鋁板5、溫度采集單元6、風(fēng)扇7、電池從控單元8以及電池主控單元9 ;
[0022]配電單元2根據(jù)電池主控單元9的管理信號控制PTC電阻帶3加熱電源的通斷；
[0023]參見附圖2，鋁板5上設(shè)有相互平行的直線型開槽，多塊相同的鋁板5并列排布，在相鄰的鋁板5之間布置一塊鋰離子電池4，鋁板5與鋰離子電池4最大表面積一側(cè)貼合，直線型開槽與鋰離子電池4最大表面積側(cè)相平行；為了進(jìn)一步減少加熱裝置的體積，可僅將鋰離子電池4的一個最大表面積一側(cè)與鋁板5接觸，即將兩塊鋰離子電池4布置在相鄰鋁板5之間；
[0024]鋰離子電池4并列排布組成鋰離子電池組；
[0025]溫度采集單元6布置在單體鋰離子電池4上采集溫度，并將采集到的溫度信息上報至電池從控單元8 ；
[0026]電池主控單元9接收電池從控單元8上報的溫度信息，對配電單元2進(jìn)行管理，或?qū)﹄姵貜目貑卧?下達(dá)開啟風(fēng)扇7的控制信號；
[0027]PTC電阻帶3呈S型的嵌入鋁板5同一排的開槽中，并纏繞在鋰離子電池4表面；穿入PTC電阻帶3時，首先將其嵌入第一塊鋁板5的開槽中，使之與鋰離子電池4最大表面積一側(cè)貼合，其次將PTC電阻帶3從鋰離子電池4 一側(cè)的最小表面積側(cè)引出，引出后彎折PTC電阻帶3沿著鋰離子電池4最小表面積側(cè)布線并嵌入第二塊鋁板5的開槽中，并與該處鋰離子電池4另一側(cè)的最小表面積側(cè)引出后，再次彎折嵌入第三塊鋁板5中，如此反復(fù)，直至PTC電阻帶3呈完全嵌入鋁板5同一排的所有開槽中；
[0028]PTC電阻帶3的最外層為絕緣層31，最內(nèi)層為PTC材料33，之間設(shè)有相同電氣特性的電極A32以及電極B34。當(dāng)電極I和電極2接通電源時，PTC材料產(chǎn)生熱量，絕緣層用于保護(hù)電極A32以及電極B34的電氣安全；
[0029]PTC電阻帶3加熱電源為外接電源或由鋰離子電池組直接提供，提供形式為直流電或交流電；配電單元2內(nèi)包括多個控制開關(guān)，每個控制開關(guān)對3條PTC電阻帶3進(jìn)行控制；采用快速加熱法時，閉合所有控制開關(guān)；采用緩慢加熱法時，閉合部分控制開關(guān)；
[0030]參見附圖4，采用直流電或單相交流電時，PTC電阻帶3采用并聯(lián)方式接入加熱電源，即單相交流電源火線或者直流電源正極與PTC電阻帶電極A32相連，單相交流電源零線或者直流電源負(fù)極與PTC電阻帶電極B34相連；
[0031]參見附圖3，采用三相交流電時，PTC電阻帶3采用三角形接法接入加熱電源，SP采用三相交流電Ua、Ub、Uc供電時，與PTC電阻帶3采取“Λ”接法，即Ua與第一根PTC電阻帶的電極A32相連，Ub與第一根PTC電阻帶電極B34相連，Ub與第二根PTC電阻帶電極A32相連，Uc與第二根PTC電阻帶電極B34相連，Uc與第三根PTC電阻帶電極A32相連，Ua與第三根PTC電阻帶B34相連；
[0032]鋁板5上開槽的個數(shù)為3的倍數(shù)，且開槽數(shù)多于PTC電阻帶3的條數(shù)；空置開槽形成風(fēng)道，用于散熱；
[0033]參見附圖5，PTC電阻帶3加熱開始時阻值很小發(fā)熱功率大，到達(dá)溫度TO時，阻值變大且趨于穩(wěn)定，放熱功率變小，并最終維持在恒定溫度Tl ;當(dāng)電池主控單元9接收到的溫度信息小于TO時，采用快速加熱法；當(dāng)電池主控單元9接收到的溫度信息小于Tl時且大于TO時，采用緩慢加熱法；當(dāng)電池主控單元9接收到的溫度信息大于等于Tl時，則斷開配電單元2內(nèi)所有控制開關(guān)；
[0034]當(dāng)電荷狀態(tài)SOC > (S0Cmin+S0Cmax)/2，可以采取電池組自身取電方式也可以外部供電方式，當(dāng)電池SOC容量不足則采用外部供電方式；當(dāng)不能從外部取電且電池SOC低于SOCmin，則關(guān)閉PTC電阻帶3。
【權(quán)利要求】
1.基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，其特征在于，它包括:配電單元(2) ,PTC電阻帶(3)、鋁板(5)、溫度采集單元(6)、風(fēng)扇(7)、電池從控單元⑶以及電池主控單元(9)； 所述配電單元⑵根據(jù)所述電池主控單元(9)的管理信號控制所述PTC電阻帶(3)加熱電源的通斷； 所述鋁板(5)上設(shè)有相互平行的直線型開槽，多塊相同的所述鋁板(5)并列排布，在相鄰的所述鋁板(5)之間布置一塊或兩塊鋰離子電池(4)，所述鋁板(5)與所述鋰離子電池(4)最大表面積一側(cè)貼合，所述開槽與所述鋰離子電池(4)最大表面積側(cè)相平行； 所述鋰離子電池(4)并列排布組成鋰離子電池組； 所述溫度采集單元(6)布置在所述鋰離子電池(4)上采集溫度，并將采集到的溫度信息上報至所述電池從控單元(8)； 所述電池主控單元(9)接收所述電池從控單元(8)上報的溫度信息，對所述配電單元(2)進(jìn)行管理，或?qū)λ鲭姵貜目貑卧?8)下達(dá)開啟所述風(fēng)扇(7)的控制信號； 所述PTC電阻帶(3)呈S型的嵌入所述鋁板(5)同一排的開槽中，并纏繞在所述鋰離子電池⑷表面。
2.如權(quán)利要求1所述的基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，其特征在于，PTC電阻帶(3)的最外層為絕緣層(31)，最內(nèi)層為PTC材料(33)，之間設(shè)有相同電氣特性的電極A (32)以及電極B (34)。
【文檔編號】H01M10/637GK204011607SQ201420367133
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】李軍求, 孫逢春, 張承寧, 檀斐 申請人:北京理工大學(xué)