本實(shí)用新型涉及電池領(lǐng)域，具體而言，涉及一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，對(duì)電動(dòng)汽車的使用性能有直接的影響。鋰離子動(dòng)力電池以其良好的綜合性能，在電動(dòng)汽車上得到了廣泛應(yīng)用。但是，當(dāng)動(dòng)力電池在零下10℃以下的低溫環(huán)境時(shí)，由于電池正負(fù)極材料和電解液活性下降，其充放電性能會(huì)大幅下降，導(dǎo)致電動(dòng)汽車在低溫條件下無(wú)法正常使用。

針對(duì)上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力電池在環(huán)境溫度低時(shí)無(wú)法正常工作的技術(shù)問題。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)，包括：金屬膜，設(shè)置在動(dòng)力電池的單體電池的第一側(cè)面，與電池包電源相連；溫度傳感器，設(shè)置在所述動(dòng)力電池的單體電池的第二側(cè)面，用于檢測(cè)所述單體電池的表面溫度，其中，所述第一側(cè)面和所述第二側(cè)面是所述單體電池的不同側(cè)面；控制器，與所述溫度傳感器相連，用于在所述溫度傳感器測(cè)量得到的所述單體電池的表面溫度滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，控制所述電池包電源對(duì)所述單體電池供電。

進(jìn)一步地，所述金屬膜為鋁基板材。

進(jìn)一步地，所述鋁基板材的兩面覆有銅模。

進(jìn)一步地，所述鋁基板材的一面為矩形平面的銅模。

進(jìn)一步地，所述鋁基板材的另一面為連續(xù)的、具有預(yù)設(shè)寬度的銅線。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括：開槽散熱鋁板，設(shè)置在兩個(gè)所述單體電池之間，用于對(duì)所述單體電池進(jìn)行散熱。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括：AD轉(zhuǎn)換器，所述控制器通過所述AD轉(zhuǎn)換器與所述溫度傳感器相連，所述AD轉(zhuǎn)換器用于將所述溫度傳感器檢測(cè)到的表面溫度轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并將所述二進(jìn)制數(shù)發(fā)送給所述控制器。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括：顯示單元，與所述控制器相連，用于顯示第一參數(shù)和/或第二參數(shù)，其中，所述第一參數(shù)用于指示溫度信息，所述第二參數(shù)用于指示故障信息。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括：狀態(tài)指示燈，與所述控制器相連，用于指示所述系統(tǒng)的加熱狀態(tài)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，溫度傳感器設(shè)置在動(dòng)力電池的單體電池的側(cè)面，溫度傳感器檢測(cè)動(dòng)力電池的表面溫度，并將檢測(cè)到的表面溫度發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)動(dòng)力電池包內(nèi)部溫度與表面溫度的關(guān)系曲線，估算動(dòng)力電池的內(nèi)部溫度，如果估算出的內(nèi)部溫度較低，控制器控制電池包電源對(duì)單體電池供電，金屬膜產(chǎn)生的熱量均勻傳給單體電池，使得單體電池的溫度上升，達(dá)到了加熱單體電池的效果，即使在環(huán)境溫度低時(shí)，也能使動(dòng)力電池保持在能夠工作的溫度，達(dá)到了動(dòng)力電池在環(huán)境溫度低時(shí)正常工作的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力電池在環(huán)境溫度低時(shí)無(wú)法正常工作的技術(shù)問題。

附圖說明

此處所說明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)的示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)對(duì)單體電池加熱的示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)的軟件流程的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括：金屬膜10、溫度傳感器12、控制器16。

金屬膜10，設(shè)置在動(dòng)力電池的單體電池的第一側(cè)面，與電池包電源14相連。

溫度傳感器12，設(shè)置在動(dòng)力電池的單體電池的第二側(cè)面，用于檢測(cè)單體電池的表面溫度，其中，第一側(cè)面和第二側(cè)面是單體電池的不同側(cè)面。

溫度傳感器安裝于每個(gè)電池包中間位置的單體電池的未加裝金屬膜的側(cè)面，不與加熱用的金屬膜直接接觸，用于檢測(cè)動(dòng)力電池的表面溫度。根據(jù)通過大量試驗(yàn)測(cè)量得到的動(dòng)力電池包內(nèi)部溫度與表面溫度的關(guān)系曲線，估算動(dòng)力電池的內(nèi)部溫度。

控制器16，與溫度傳感器12相連，用于在溫度傳感器12測(cè)量得到的單體電池的表面溫度滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)，控制電池包電源14對(duì)單體電池供電。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，溫度傳感器設(shè)置在動(dòng)力電池的單體電池的側(cè)面，溫度傳感器檢測(cè)動(dòng)力電池的表面溫度，并將檢測(cè)到的表面溫度發(fā)送給控制器，控制器根據(jù)動(dòng)力電池包內(nèi)部溫度與表面溫度的關(guān)系曲線，估算動(dòng)力電池的內(nèi)部溫度，如果估算出的內(nèi)部溫度較低，控制器控制電池包電源對(duì)單體電池供電，金屬膜產(chǎn)生的熱量均勻傳給單體電池，使得單體電池的溫度上升，達(dá)到了加熱單體電池的效果，即使在環(huán)境溫度低時(shí)，也能使動(dòng)力電池保持在能夠工作的溫度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力電池在環(huán)境溫度低時(shí)無(wú)法正常工作的技術(shù)問題，達(dá)到了動(dòng)力電池在環(huán)境溫度低時(shí)正常工作的技術(shù)效果。

我國(guó)幅員遼闊，氣候隨地域和季節(jié)差別顯著。本實(shí)用新型實(shí)施例動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)能夠在環(huán)境溫度低時(shí)，加熱動(dòng)力電池，使動(dòng)力電池保持在能夠工作的溫度，保證電動(dòng)汽車在寒冷條件下的正常使用。

由于加熱動(dòng)力電池的電源是動(dòng)力電池的電池包提供的，因此，本實(shí)用新型實(shí)施例的動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)也可以稱為動(dòng)力電池的自加熱系統(tǒng)，或，基于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池自身能源工作的自加熱系統(tǒng)。

可選地，金屬膜為鋁基板材?？蛇x地，鋁基板材的兩面覆有銅模?？蛇x地，鋁基板材的一面為矩形平面的銅模。可選地，鋁基板材的另一面為連續(xù)的、具有預(yù)設(shè)寬度的銅線。金屬膜可以是寬線金屬膜。寬線金屬膜采用1mm厚的鋁基板材，在板材兩面覆上銅膜，一面銅膜為完整矩形平面，另一面是由一條連續(xù)的、具有一定寬度的銅線組成，電源從銅線的兩端引入，電流通過銅線時(shí)，銅線會(huì)發(fā)熱，產(chǎn)生的熱量通過銅膜平面均勻傳給動(dòng)力電池，從而達(dá)到加熱電池的目的。

可選地，系統(tǒng)還包括：開槽散熱鋁板。開槽散熱鋁板，設(shè)置在兩個(gè)單體電池之間，用于對(duì)單體電池進(jìn)行散熱?？紤]到散熱需要，兩電池單體之間插入具有一定厚度的開槽散熱鋁板，這樣電池可以通過開槽鋁板進(jìn)行散熱。

可選地，系統(tǒng)還包括：AD轉(zhuǎn)換器。AD轉(zhuǎn)換器，控制器通過AD轉(zhuǎn)換器與溫度傳感器相連，AD轉(zhuǎn)換器用于將溫度傳感器檢測(cè)到的表面溫度轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并將二進(jìn)制數(shù)發(fā)送給控制器。

可選地，系統(tǒng)還包括：顯示單元。顯示單元，與控制器相連，用于顯示第一參數(shù)和/或第二參數(shù)，其中，第一參數(shù)用于指示溫度信息，第二參數(shù)用于指示故障信息。

第一參數(shù)可以為各個(gè)電池的表面測(cè)量溫度、估計(jì)的電池內(nèi)部溫度。

第二參數(shù)可以為溫度傳感器故障信息。

顯示單元可以在充電時(shí)或者其他需要時(shí)接通，顯示各個(gè)電池的表面測(cè)量溫度、估計(jì)的電池內(nèi)部溫度、加熱狀態(tài)、溫度傳感器故障信息等。

可選地，系統(tǒng)還包括：狀態(tài)指示燈。狀態(tài)指示燈，與控制器相連，用于指示系統(tǒng)的加熱狀態(tài)。在系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)的情況下，狀態(tài)指示燈處于點(diǎn)亮狀態(tài)；在系統(tǒng)不處于加熱狀態(tài)的情況下，狀態(tài)指示燈處于熄滅狀態(tài)。

本實(shí)用新型實(shí)施例的動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)采用12只電池包的設(shè)計(jì)，每只電池包標(biāo)稱電壓32V(10只磷酸鐵鋰離子電池串聯(lián))。寬線金屬膜加熱法是在動(dòng)力電池組每塊電池單體面積最大的兩個(gè)側(cè)面上加裝寬線金屬膜進(jìn)行加熱,如圖2所示。在圖2中，1為寬線金屬膜，2為溫度傳感器，3為電池包電源，4為單體電池，5為接觸器觸點(diǎn)。圖2中的寬線金屬膜可以是圖1中的金屬膜10。圖2中的溫度傳感器可以是圖1中的溫度傳感器12。圖2中的電池包電源可以是圖1中的電池包電源14。寬線金屬膜采用1mm厚的鋁基板材，在板材兩面覆上銅膜，一面銅膜為完整矩形平面，另一面是由一條連續(xù)的、具有一定寬度的銅線組成，電源從銅線的兩端引入，電流通過銅線時(shí)，銅線會(huì)發(fā)熱，產(chǎn)生的熱量通過銅膜平面均勻傳給動(dòng)力電池，從而達(dá)到加熱電池的目的。考慮到散熱需要，兩電池單體之間插入具有一定厚度的開槽散熱鋁板，這樣電池可以通過開槽鋁板進(jìn)行散熱。這種加熱方式與電池表面直接接觸，并通過兩兩電池單體夾緊寬線金屬膜，不需要對(duì)動(dòng)力電池及電池箱進(jìn)行改裝。

寬線金屬膜加熱法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝，容易實(shí)現(xiàn)，工作可靠，工作溫度范圍廣；加熱裝置與電池單體直接接觸，加熱功率損失小；整個(gè)電池組受熱均勻，避免了電池組的溫度不一致性；此外，在電池單體間加入散熱鋁板，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的散熱。

如圖2所示，溫度傳感器2安裝于每個(gè)電池包中間位置的單體電池4的未加裝寬線金屬膜的側(cè)面，不與加熱用的寬線金屬膜直接接觸，用于檢測(cè)動(dòng)力電池的表面溫度。由于動(dòng)力電池內(nèi)部溫度在實(shí)際應(yīng)用時(shí)無(wú)法直接測(cè)量，本裝置采用成本低廉的貼片式溫度傳感器測(cè)量動(dòng)力電池包的表面溫度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室里通過大量試驗(yàn)測(cè)量得到的動(dòng)力電池包內(nèi)部溫度與表面溫度的關(guān)系曲線，估算動(dòng)力電池的內(nèi)部溫度。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是通過控制動(dòng)力電池包的表面溫度來(lái)保證動(dòng)力電池包的內(nèi)部溫度在合適的范圍內(nèi)，從而保證動(dòng)力電池的充放電性能。

自加熱系統(tǒng)由車載直流電源供電，根據(jù)動(dòng)力電池包表面溫度控制動(dòng)力電池的加熱功率、加熱時(shí)間及加熱間隔等，為動(dòng)力電池提供合適的環(huán)境溫度。動(dòng)力電池的加熱電源由其自身提供。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的自加熱系統(tǒng)不受電動(dòng)汽車的運(yùn)行時(shí)間和地點(diǎn)的限制。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種動(dòng)力電池的加熱系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的示意圖。該系統(tǒng)硬件部分主要包括控制器、溫度傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、狀態(tài)指示燈、加熱開關(guān)及加熱裝置等，硬件組成示意圖如圖3所示。此外，系統(tǒng)提供顯示單元，可以查看系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障信息及相關(guān)參數(shù)的顯示與設(shè)置等。為了減少自加熱系統(tǒng)的能量消耗，顯示單元可以設(shè)置僅在電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電時(shí)使用。整個(gè)系統(tǒng)供電電源采用車載直流電源，加熱用電源由動(dòng)力電池組的各個(gè)電池包提供。

圖3中的控制器可以與圖1中的控制器16相同；圖3中的溫度傳感器可以與圖1中的溫度傳感器12相同；圖3中的加熱裝置可以是圖1中的金屬膜10。

系統(tǒng)工作原理如下：安裝于每個(gè)電池包單體電池的溫度傳感器檢測(cè)動(dòng)力電池組表面溫度，通過AD轉(zhuǎn)換器換算為二進(jìn)制數(shù)送到控制器，控制器根據(jù)動(dòng)力電池的表面溫度，調(diào)整加熱開關(guān)的通斷，當(dāng)加熱開關(guān)接通時(shí)，接通各個(gè)電池包與寬線金屬膜電路，對(duì)其進(jìn)行加熱從而實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力電池的加熱?？刂齐娐酚绍囕d直流電源供電，加熱用電源取自各個(gè)電池包。顯示單元可以在充電時(shí)或者其他需要時(shí)接通，顯示各個(gè)電池的表面測(cè)量溫度、估計(jì)的電池內(nèi)部溫度、加熱狀態(tài)、溫度傳感器故障信息等。

在每個(gè)電池包上分別安裝一個(gè)溫度傳感器，通過測(cè)量電池包單體電池的表面溫度可以利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算電池包的內(nèi)部溫度。此外，基于溫度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)利用軟件算法可以更好地解決電池包溫度不一致的問題。

電動(dòng)汽車動(dòng)力電池自加熱系統(tǒng)軟件部分主要實(shí)現(xiàn)控制算法、加熱功率和加熱時(shí)間調(diào)整、電池包溫度一致性控制、人機(jī)交互、保護(hù)控制、系統(tǒng)自檢等，系統(tǒng)控制流程如圖4所示。

如圖4所示，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池自加熱系統(tǒng)上電后，控制系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化。系統(tǒng)自檢無(wú)誤后，計(jì)算各個(gè)電池包溫度是否滿足設(shè)定條件，若滿足溫度條件，則無(wú)需加熱；否則，則接通加熱開關(guān)，對(duì)電池包進(jìn)行加熱。系統(tǒng)上電時(shí)測(cè)量的電池包表面溫度反映了不同的環(huán)境溫度，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了3種加熱方案，分別基于最大功率、中等功率和較小功率加熱，且不同的加熱方案設(shè)置了不同的加熱時(shí)間和加熱間隔限制。加熱方案由系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的電池包表面溫度決定，加熱過程中不會(huì)更改，直到重新啟動(dòng)自加熱系統(tǒng)。

在軟件設(shè)計(jì)中，根據(jù)動(dòng)力電池自加熱系統(tǒng)的幾大功能，程序設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊：控制系統(tǒng)主程序、溫度處理程序、故障處理與保護(hù)程序、人機(jī)交互程序等。各個(gè)模塊之間相互獨(dú)立，互不影響。主程序能夠有效地協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的工作，完成整個(gè)動(dòng)力電池的加熱過程。

為了節(jié)省能量，人機(jī)交互單元根據(jù)需要隨時(shí)啟用和關(guān)閉。人機(jī)交互單元提供各個(gè)電池包表面測(cè)量溫度的顯示，加熱狀態(tài)的顯示和故障、狀態(tài)信息等；同時(shí)，可以在人機(jī)交互單元設(shè)置期望的加熱后電池包溫度，此參數(shù)可以斷電存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。

本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)計(jì)了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池基于自身電源的寬線金屬膜加熱系統(tǒng)。硬件部分以單片機(jī)控制器為核心，集成了AD轉(zhuǎn)換器、加熱開關(guān)與加熱裝置、狀態(tài)指示燈、顯示單元以及保護(hù)裝置等；軟件程序包括基于動(dòng)力電池包表面溫度的多種加熱方案、溫度處理程序、報(bào)警程序、顯示程序等,完成了自加熱系統(tǒng)的溫度采集、電池包加熱、狀態(tài)顯示及系統(tǒng)報(bào)警等功能。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。