電池加熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)支路和電池組系統(tǒng)支路兩個(gè)子系統(tǒng)集成，所述電池組系統(tǒng)支路包括電池包和若干繼電器，所述電池包包括多個(gè)電池模組和加熱子系統(tǒng)，所述加熱子系統(tǒng)包含多個(gè)加熱器，所述電池模組裝配至少一個(gè)所述加熱器，所述加熱器設(shè)置于所述電池模組的底面或側(cè)面。本申請電池加熱系統(tǒng)可滿足行車加熱與停車充電加熱兩種需求，能夠?yàn)槭褂谜咛峁┒喾N模式的體驗(yàn)；加熱器安裝位置多樣，組裝簡便，適用于不同應(yīng)用場合；加熱系統(tǒng)線路連接方式多樣，線路連接簡單；能夠有效減小加熱所導(dǎo)致的電池包溫度不均勻性。
【專利說明】
電池加熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請有關(guān)一種電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種動(dòng)力電池加熱系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]參照中國實(shí)用新型第204167438號(hào)專利公開了一種車用鋰離子動(dòng)力電池加熱裝置。該裝置的第一繼電器、加熱元件及電池總成串接構(gòu)成加熱回路。所述加熱元件有多個(gè)加熱膜串聯(lián)而成，且各加熱膜片粘貼在單個(gè)電芯單體的側(cè)面。
[0003]目前鋰離子電池一般在20?40度范圍內(nèi)時(shí)，其充放電性能最佳，壽命最好。而市場上出現(xiàn)的電池包基本上都是采用風(fēng)冷方式，同時(shí)集成固體加熱器，比如金屬加熱膜片或PTC板式加熱器?；蛘卟捎靡豪湎到y(tǒng)，要么沒有加熱功能，要么需要采用加熱棒進(jìn)行加熱。若無加熱功能則導(dǎo)致限制了電池的應(yīng)用。若采用加熱棒或其他類型加熱器，而這些加熱器的電能都來源電池自身，則會(huì)消耗電池系統(tǒng)的能量，導(dǎo)致電動(dòng)車輛的純電動(dòng)行駛里程降低缺點(diǎn)，極大降低了電池包續(xù)航里程使用能量所占的有效比例。
[0004]因此，確有必要提供一種新的電池加熱系統(tǒng)，以克服上述缺陷。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005]本申請的目的在于提供一種電池加熱系統(tǒng)，在順應(yīng)小型化趨勢下，保證加熱效果，便于節(jié)能及量產(chǎn)。
[0006]本申請的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):電池加熱系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)支路和電池組系統(tǒng)支路兩個(gè)子系統(tǒng)集成，所述電池組系統(tǒng)支路包括電池包和若干繼電器，其特征在于:所述電池包包括多個(gè)電池模組和加熱子系統(tǒng)，所述加熱子系統(tǒng)包括多個(gè)加熱器，所述電池模組裝配至少一個(gè)所述加熱器，所述加熱器設(shè)置于所述電池模組的底面或側(cè)面；
[0007]所述加熱系統(tǒng)支路和電池組系統(tǒng)支路由繼電器控制，來實(shí)現(xiàn)行車加熱模式和停車加熱充電模式，所述繼電器包括加熱正繼電器、加熱負(fù)繼電器、主正繼電器以及主負(fù)繼電器，所述加熱正繼電器與所述加熱負(fù)繼電器位于所述加熱系統(tǒng)支路，所述主正繼電器和所述主負(fù)繼電器位于所述電池組系統(tǒng)支路。
[0008]優(yōu)選的，所述加熱器裝配或集成到所述電池模組上。
[0009]優(yōu)選的，所述加熱器之間采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的方式連接。
[0010]優(yōu)選的，所述電池模組的、兩側(cè)面對應(yīng)設(shè)置所述加熱器。
[0011 ]優(yōu)選的，所述電池模組的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。
[0012]優(yōu)選的，所述加熱器采用并聯(lián)的連接方式，所述電池包內(nèi)的偶數(shù)個(gè)所述電池模組至少分為兩組，不同組的所述電池模組上設(shè)置的所述加熱器之間采用并聯(lián)方式連接;奇數(shù)個(gè)所述電池模組中位于中間位置的電池模組的不同側(cè)的全部所述加熱器之間采用并聯(lián)方式連接。
[0013]優(yōu)選的，偶數(shù)個(gè)所述電池模組中同一組所述電池模組上設(shè)置的所述加熱器采用串聯(lián)的方式連接;奇數(shù)個(gè)所述電池模組，位于中間位置的電池模組的同一側(cè)的全部所述加熱器之間采用串聯(lián)的方式連接。
[0014]優(yōu)選的，所述加熱器均采用全部串聯(lián)的連接方式。
[0015]優(yōu)選的，所述加熱系統(tǒng)支路中的各所述加熱子系統(tǒng)之間的高壓加熱傳輸線纜連接方式與所述電池組系統(tǒng)支路中的電池包之間的高壓電力傳輸線纜連接方式一致。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有如下有益效果:本申請電池加熱系統(tǒng)可滿足行車加熱與停車充電加熱兩種需求，能夠?yàn)槭褂谜咛峁┒喾N模式的體驗(yàn);加熱器安裝位置多樣，組裝簡便，適用于不同應(yīng)用場合;加熱系統(tǒng)線路連接方式多樣，線路連接簡單;能夠有效減小加熱所導(dǎo)致的電池包溫度不均勻性。
【【附圖說明】】
[0017]圖1是本申請電池加熱系統(tǒng)的原理框圖。
[0018]圖2(a)?(c)是本申請電池加熱系統(tǒng)的柱形電池的立體示意圖及電池模組的俯視圖。
[0019]圖3(a)?(b)是本申請電池加熱系統(tǒng)的方形電池的立體示意圖及電池模組的俯視圖。
[0020]圖4(a)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第一實(shí)施方式的裝配圖。
[0021]圖4(b)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第一實(shí)施方式在單個(gè)電池包內(nèi)的連接方式示意圖。
[0022]圖5(a)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第二實(shí)施方式的裝配圖。
[0023]圖5(b)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第二實(shí)施方式在單個(gè)電池包內(nèi)的連接方式示意圖。
[0024]圖6(a)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第三實(shí)施方式的裝配圖。
[0025]圖6(b)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第三實(shí)施方式在單個(gè)電池包內(nèi)的連接方式示意圖。
[0026]圖7(a)是本申請電池加熱系統(tǒng)的加熱器第四實(shí)施方式的裝配圖。
[0027]圖7(b)是本申請電池加熱系統(tǒng)的奇數(shù)個(gè)加熱器第四實(shí)施方式在單個(gè)電池包內(nèi)的連接方式示意圖。
[0028]圖7(c)是本申請電池加熱系統(tǒng)的偶數(shù)個(gè)加熱器第四實(shí)施方式在單個(gè)電池包內(nèi)的連接方式示意圖。
[0029]1、電池包；11、電池模組；12、加熱子系統(tǒng)；121、加熱器;2、繼電器;21、加熱正繼電器;22、加熱負(fù)繼電器;23、主正繼電器;24、主負(fù)繼電器;3、高壓電力傳輸線纜;4、高壓加熱傳輸線纜;5、充電槍接口； 51、充電槍接口正;52、充電槍接口負(fù)。
【【具體實(shí)施方式】】
[0030]以下，將結(jié)合圖1至圖7(a)?(C)介紹本申請電池加熱系統(tǒng)100的【具體實(shí)施方式】。
[0031]參照圖1所示，本申請電池加熱系統(tǒng)由加熱系統(tǒng)支路和動(dòng)力電池組系統(tǒng)支路兩個(gè)子系統(tǒng)集成。電池組系統(tǒng)支路包括電池包I和若干繼電器2，電池包I包括多個(gè)電池模組11和一個(gè)加熱子系統(tǒng)12，加熱子系統(tǒng)12包括多個(gè)加熱器121，將加熱系統(tǒng)支路與電池組系統(tǒng)支路并聯(lián)，兩支路之間采用繼電器2進(jìn)行控制，使得加熱系統(tǒng)的電源既可以來自外部充電粧也可以來自動(dòng)力電池組本身。其中，繼電器2包括加熱正繼電器21、加熱負(fù)繼電器22、主正繼電器23以及主負(fù)繼電器24，所述加熱正繼電器21與所述加熱負(fù)繼電器22位于所述加熱系統(tǒng)支路，所述主正繼電器23和所述主負(fù)繼電器24位于所述電池組系統(tǒng)支路。
[0032]所述加熱系統(tǒng)支路包括各加熱子系統(tǒng)12(如PTC板或加熱膜等)、加熱正繼電器21和加熱負(fù)繼電器22，所述加熱子系統(tǒng)12包括多個(gè)加熱器121。利用高壓加熱傳輸線纜4連接的電池包I之間的加熱子系統(tǒng)12采用串并聯(lián)連接方式。根據(jù)目前動(dòng)力電池在整車上的電池包I數(shù)量最多不超過20個(gè)。常見的加熱子系統(tǒng)之間的連接可以分為:全部串聯(lián)、兩并聯(lián)支路、三并聯(lián)支路。優(yōu)選加熱系統(tǒng)支路中的加熱子系統(tǒng)之間的高壓加熱傳輸線纜4連接方式與電池組系統(tǒng)支路中的電池包I之間的高壓電力傳輸線纜3連接方式一致。這樣有利于降低電池包I間電氣連接方式的復(fù)雜程度，簡化線纜連接過程。本申請實(shí)施方式中電池包I之間的加熱子系統(tǒng)均是采用串聯(lián)的方式。
[0033]所述動(dòng)力電池組系統(tǒng)支路由動(dòng)力電池包I和若干個(gè)繼電器組成。根據(jù)外界供電方式存在兩種方式，交流充電方式和直流充電方式，因而米用并聯(lián)方式兼容這兩種充電接口。從外界進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部的電流在主干路上通過正繼電器和負(fù)繼電器進(jìn)行開關(guān)控制。
[0034]其中，加熱系統(tǒng)支路與電池組系統(tǒng)支路并聯(lián)，這種連接方式使得該系統(tǒng)可以滿足行車加熱與停車加熱充電兩種工作模式。
[0035]在行車加熱模式時(shí)，可以利用電池包I的電能給加熱器121供電以便電池能夠更快升溫至最佳工作溫度范圍，有利于在低溫環(huán)境下電池包I發(fā)揮回收減速或制動(dòng)的能量，達(dá)到節(jié)能的效果，延長行駛里程;有利于提高電池包I在低溫下的放電性能，使電池正常工作。這時(shí)候充電槍接口 5斷開，充電槍接口 5包括充電槍接口正51和充電槍接口負(fù)52，主干路上的主正繼電器23和主負(fù)繼電器24都斷開，加熱正繼電器21和加熱負(fù)繼電器22閉合，電池組的電能從加熱正繼電器21和加熱負(fù)繼電器22進(jìn)入加熱器系統(tǒng)支路。
[0036]在停車加熱充電模式，可以利用充電粧或家庭電源給加熱器121供電來預(yù)熱電池包1，該系統(tǒng)能夠達(dá)到較高的升溫速率，有利于提高電池包I的充電性能，達(dá)到快充的目的，提高電池包I的使用壽命。這時(shí)候充電槍接口正51和充電槍接口負(fù)52閉合，主干路上的主正繼電器23和主負(fù)繼電器24都閉合，加熱正繼電器21和加熱負(fù)繼電器22閉合，充電粧或家庭電源的電能從依次從外部電源出發(fā)經(jīng)過主正繼電器23、加熱正繼電器21、加熱系統(tǒng)支路、加熱負(fù)繼電器22和主負(fù)繼電器24回到外部電源。此時(shí)加熱請求的電源電壓等于電池組系統(tǒng)電壓，以至于外部電源無法給電池組充電，但是可以給加熱器121輸送電能。
[0037]根據(jù)加熱系統(tǒng)支路中的加熱子系統(tǒng)之間的高壓加熱傳輸線纜4的連接方式采用與電池組系統(tǒng)支路中的電池包I之間的高壓電力傳輸線纜3—致的連接方式。同時(shí)電池包I內(nèi)部加熱器121的安裝位置與加熱器121之間的連接方式多種多樣，可以設(shè)計(jì)出多種加熱子系統(tǒng)。在電池包I內(nèi)部，加熱器121可布置在電池模組11的單個(gè)側(cè)面、雙側(cè)面和底面;加熱器121之間的連接方式可以采用串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)的方式，以便滿足不同加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。
[0038]參閱圖2(a)?(C)及圖3(a)?(b)所示，業(yè)界常用的電池模組11通常是由圓形電池和方形電池組成。參閱圖2(b)?(C)所示，所述圓形電池通常采用錯(cuò)位排列的方式布局。參閱圖3(a)?(b)所示，本申請電池包I內(nèi)的電池模組11采用方形電池，并且采用并列排布的方式布局。
[0039]根據(jù)加熱系統(tǒng)支路中的加熱子系統(tǒng)之間的高壓加熱傳輸線纜4連接方式采用與電池組系統(tǒng)支路中的電池包I之間的高壓電力傳輸線纜3連接方式一致電氣連接采用與高壓電氣連接方式一致的原則，電池包I內(nèi)部的加熱器121的安裝位置與加熱器121之間的連接方式多種多樣，可以設(shè)計(jì)出多種加熱子系統(tǒng)。在電池包I內(nèi)部，加熱器121可布置在電池模組11的單個(gè)側(cè)面、雙側(cè)面和底面;加熱器121之間的連接方式可以采用串聯(lián)、并聯(lián)或者混聯(lián)的方式，以便滿足不同加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。在電池組內(nèi)部，從電池模組11至電池包I，加熱器121的串并聯(lián)方式可以有多種實(shí)施方式?，F(xiàn)有加熱器121最小加熱單元是電池模組11，電池組系統(tǒng)支路包括若干個(gè)電池包I，且每個(gè)電池包I又包括若干個(gè)電池模組11。本申請采用三種方式布置電池模組11的加熱器121，分別在電池模組11的單個(gè)側(cè)面、電池模組11的兩個(gè)側(cè)面或電池模組11的底面裝配加熱器121。
[0040]參閱圖4 (a)?(b)所示，在本申請實(shí)施方式一中，電池包I內(nèi)部的每個(gè)電池模組11裝配一個(gè)加熱器121，加熱器121裝配在電池模組11底面，加熱器121之間采用串聯(lián)的方式。從而加熱器121可直接裝配或集成到電池模組11的底板上。本申請實(shí)施方式一適用于貨架層疊電池包I和采用非電池模組11底部液冷方式的電池包I，這種加熱器121線束的裝配需求較大的操作空間和操作難度，特別是電池模組11之間的加熱器121連接。
[0041 ]參閱圖5 (a)?(b)所示，在本申請實(shí)施方式二中，電池包I內(nèi)部的每個(gè)電池模組11裝配一個(gè)加熱器121，加熱器121裝配在電池模組11側(cè)面，加熱器121之間采用串聯(lián)的方式。如果采用此方式，加熱器121可直接安裝或集成到電池模組11的側(cè)板上。此方式加熱器121裝配與線路連接均非常簡單，電池模組11升溫較為迅速。但是由于電池模組11單側(cè)面裝配加熱器121設(shè)計(jì)方式容易造成電池模組11高壓排布連接后，出現(xiàn)加熱器121“背靠背”的情況，導(dǎo)致單個(gè)電池包I內(nèi)部電池模組11之間的溫度差異比較大的問題。所以此加熱器121的設(shè)置方式適于電池包I數(shù)量較少的系統(tǒng)，比如一到四個(gè)電池包I的系統(tǒng)，以便此系統(tǒng)所有電芯的溫差控制在壽命可以滿足的要求內(nèi)。
[0042]參閱圖6(a)?(b)所示，在本申請實(shí)施方式三中，電池包I內(nèi)部的每個(gè)電池模組11裝配兩個(gè)加熱器121，加熱器121分別裝配在電池模組11兩個(gè)側(cè)面，加熱器121之間采用串聯(lián)的方式。如果采用此方式，加熱器121可直接裝配或集成到電池模組11的兩個(gè)側(cè)板上。此方式適用單個(gè)電池包I加熱總電壓小而加熱電流小的場合。雖然每個(gè)模組裝配兩個(gè)加熱器121，會(huì)增加一定的成本，但是此設(shè)計(jì)電池模組11是一個(gè)對稱性的電池模組11，溫度均勻性也比單側(cè)面裝配加熱器121好，適于各種電池包I類型的排布，通用性強(qiáng)，可以作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化電池模組11平臺(tái)應(yīng)用，更加適合于量產(chǎn)。
[0043 ]參閱圖7 (a)?(c)所示，在本申請實(shí)施方式四中，電池包I內(nèi)部的每個(gè)電池模組11裝配兩個(gè)加熱器121，加熱器121分別裝配在電池模組11兩個(gè)側(cè)面，單個(gè)電池模組11的兩個(gè)加熱器121并聯(lián)，電池模組11之間的加熱器121采用串聯(lián)的方式。參閱圖7(b)?7(c)，單個(gè)電池包I內(nèi)部電池模組11個(gè)數(shù)分別為奇數(shù)與偶數(shù)的加熱器121線路連接方式略有不同。本申請實(shí)施方式四的加熱器121可直接安裝或集成到電池模組11的側(cè)板上。此方式加熱器121裝配簡單，電池模組11升溫迅速，加熱過程溫度分布較為均勻，適用于單個(gè)電池包I加熱總電壓小而加熱電流大的場合。
[0044]本申請采用了加熱系統(tǒng)支路和電池組系統(tǒng)支路并聯(lián)集成的方式，使得加熱系統(tǒng)支路與電池組系統(tǒng)支路通過四個(gè)繼電器控制。通過四個(gè)繼電器的狀態(tài)控制加熱系統(tǒng)支路在行車加熱模式和停車加熱充電模式。在停車加熱充電方式下，向外界請求的加熱電壓為電池組系統(tǒng)的電壓。加熱系統(tǒng)支路設(shè)計(jì)中電池包I之間的加熱器121支路采用與電池包I之間高壓加熱一致的設(shè)計(jì)原則。同時(shí)，本申請?zhí)峁┝硕喾N加熱器121線路連接方式，可滿足不同電池包I應(yīng)用場合的適用。
[0045]以上所述僅為本申請的部分實(shí)施方式，不是全部的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本申請說明書而對本申請技術(shù)方案采取的任何等效的變化，均為本申請的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電池加熱系統(tǒng)，由加熱系統(tǒng)支路和電池組系統(tǒng)支路兩個(gè)子系統(tǒng)集成，所述電池組系統(tǒng)支路包括電池包和若干繼電器，其特征在于:所述電池包包括多個(gè)電池模組和加熱子系統(tǒng)，所述加熱子系統(tǒng)包括多個(gè)加熱器，所述電池模組裝配至少一個(gè)所述加熱器，所述加熱器設(shè)置于所述電池模組的底面或側(cè)面； 所述加熱系統(tǒng)支路和電池組系統(tǒng)支路由繼電器控制，來實(shí)現(xiàn)行車加熱模式和停車加熱充電模式，所述繼電器包括加熱正繼電器、加熱負(fù)繼電器、主正繼電器以及主負(fù)繼電器，所述加熱正繼電器與所述加熱負(fù)繼電器位于所述加熱系統(tǒng)支路，所述主正繼電器和所述主負(fù)繼電器位于所述電池組系統(tǒng)支路。2.如權(quán)利要求1所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器裝配或集成到所述電池模組上。3.如權(quán)利要求1所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器之間采用串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)的方式連接。4.如權(quán)利要求1所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述電池模組的兩側(cè)面對應(yīng)設(shè)置所述加熱器。5.如權(quán)利要求1所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述電池模組的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)。6.如權(quán)利要求5所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器采用并聯(lián)的連接方式，所述電池包內(nèi)的偶數(shù)個(gè)所述電池模組至少分為兩組，不同組的所述電池模組上設(shè)置的所述加熱器之間采用并聯(lián)方式連接;奇數(shù)個(gè)所述電池模組中位于中間位置的電池模組的不同側(cè)的全部所述加熱器之間采用并聯(lián)方式連接。7.如權(quán)利要求6所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:偶數(shù)個(gè)所述電池模組中同一組所述電池模組上設(shè)置的所述加熱器采用串聯(lián)的方式連接;奇數(shù)個(gè)所述電池模組，位于中間位置的電池模組的同一側(cè)的全部所述加熱器之間采用串聯(lián)的方式連接。8.如權(quán)利要求1所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器均采用全部串聯(lián)的連接方式。9.如權(quán)利要求1或5所述的電池加熱系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱系統(tǒng)支路中的各所述加熱子系統(tǒng)之間的高壓加熱傳輸線纜連接方式與所述電池組系統(tǒng)支路中的電池包之間的高壓電力傳輸線纜連接方式一致。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK205609707SQ201620165186
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月4日
【發(fā)明人】李清, 亓海明
【申請人】寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司