CN105161793A - 一种动力电池加热装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够对汽车用动力电池均匀加热的加热装置及控制方法，包括加热片、温度传感器和控制单元；加热片紧贴在电池表面为其加热；温度传感器固定在电池和加热片表面的温度评价点；控制单元连接温度传感器和动力电池，对电池温度和加热装置进行控制；动力电池为多个电池组成的电池组结构，电池之间的间隙大于加热片厚度控制单元用于温度数据采集处理、监控回路中的电流电压、诊断加热装置绝缘故障、根据设定条件开启或断开全部或特定的n个加热片回路，n≥1。本加热装置能够安全、快速、均匀、精确的加热动力电池。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车动力电池热管理技术领域。
背景技术
目前，电动汽车的能量主要来源是车上的动力电池组，考虑到汽车需要在复杂的路况和恶劣的环境下行驶，作为能量来源的动力电池同样需要在这样的条件下正常工作，特别是低温恶劣环境下，动力电池需要有优异的充放电性能来满足顾客的使用。但动力电池本身的特性决定了其在低温环境下的充放电性能较差，零摄氏度以下对其进行充电甚至会发生危险。目前常用的加热***不同程度存在加热效率低、加热时间长、温差过大、加热***安全诊断功能缺失或不能满足使用要求等问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种电动汽车用动力电池加热装置及控制方法，能够精确、快速、安全、方便的加热动力电池。
本发明的技术方案如下：
本发明首先提供一种动力电池加热装置，其包括加热片、温度传感器和控制单元。
其中，所述加热片紧贴在电池表面为其加热。加热片的尺寸与电池外表面裸露部分相吻合；，n（n≥1）个加热片能够根据需要独立或全部对电池组进行加热。
所述温度传感器固定在电池和加热片表面的温度评价点，温度传感器4在整个加热过程中对电池3和加热片2的温度进行监控，并反馈给控制单元6。
所述控制单元连接温度传感器、加热片，对电池温度和加热装置进行控制。所述控制单元用于温度数据采集处理、监控回路中的电流电压、诊断加热装置绝缘故障、根据设定条件开启或断开全部或特定的n个加热片回路，n≥1，将电池组的温度和温差控制在一定范围内。
所述动力电池为多个电池组成的电池组结构，电池之间的间隙大于加热片厚度，使得加热片可以通过粘贴或其它方式可靠的紧贴在每一个电池的表面。
本发明进一步提供利用该加热装置进行温度控制的方法：当温度传感器4检测到全部或其中n个(n≥1)电池3的温度达到加热***的开启条件时，控制单元6开启整个或其中的n个(n≥1)加热片2加热回路，加热片2对电池3进行加热，当温度传感器4检测到电池3的温度达到所设定的截止温度时，控制单元6断开整个或其中的n个(n≥1)加热回路，加热片2停止加热；同时，在加热过程中，当控制单元6检测到加热装置存在绝缘故障、电流电压过大、加热片2温度过高等涉及安全的问题时，控制单元6会立即断开加热回路，加热片2停止加热。
由以上的设计方案可见，本发明提出的加热装置能够安全、快速、均匀、精确的加热动力电池。动力电池能在低温恶劣环境下保持优异的充放电性，满足使用要求。
附图说明
图1为加热装置结构示意图；
图2为加热片结构示意图；
图3为加热片固定位置示意图；
图4为控制方法逻辑流程图。
具体实施方式
为便于对本发明进一步理解，现结合附图对本发明的具体实施方式及工作原理进行详细描述。
如图1所示，本加热装置包含紧贴在电池表面为其加热的加热片2、固定在电池和加热片表面的温度传感器4、对电池温度和加热装置进行控制的控制单元6，所述的加热装置由电池组固定框架1、加热片2、电池3、温度传感器4、紧固件5、控制单元6集合而成。
如图2所示，加热片2内部的发热电路是纯电阻电路，热电转换效率在98%以上，纯电阻电路的阻值受温度变化影响较小，发热部分温度均匀，常温下最高温度一般不超过60℃。加热片2厚度≤2mm，包括用于发热的纯电阻电路和电路外部的上下两层绝缘导热层，发热电路的引出导线8位于加热片2的同一端，加热片2的一侧布设有背胶层，方便与物体的粘接固定。
如图3所示，电池3根据需要排布成规则的电池组，电池与电池之间有一定的间隙，为加热片2预留安装空间，电池之间的间隙最好大于加热片厚度的2倍。考虑电池组固定后电池3剩余的面积，定制尺寸规格和发热功率合适的加热片2，将布设有背胶的加热片2的发热部分与电池3表面紧贴在一起，为保证在加热过程中电池受热均匀，每一个电池表面的相同位置都紧贴有相同规格的加热片2，且加热片2的引出导线8要在电池组的同一侧，方便导线连接。
如图1所示，电池组固定框架1通过紧固件5将紧贴有加热片2的电池3固定成为电池组，并在电池3表面和加热片2表面的温度评价点布置温度传感器4，为保证温度数据的准确性，温度传感器4精度小于等于1℃，电池3和加热片2的温度评价点应根据产品供应商建议和试验结果共同确定。温度传感器4包含温度传感器固定装置，温度传感器4上覆盖有隔热材料，防止温度数据受外界环境影响，具体结构视实际情况而定。
电池组固定框架1可以根据实际情况进行变化，只需为电池3预留出较大的表面即可。控制单元6与电池组集成在一起，固定位置优选电池模组上面，也可根据实际情况而定，控制单元6具有采集处理温度数据、监控回路中的电流电压、诊断加热装置绝缘故障、根据设定条件开启/断开整个或其中的n个(n≥1)加热回路的功能。
本发明针对的动力电池可以是表面平整的方形或者圆形金属壳体的镍氢和锂离子电池、带规整金属外壳的软包锂离子电池。
下面对本发明的控制方法和工作原理进行详细说明，参见图4：
电动车用户发出使用命令后，控制单元6会自动检测电池3的温度，当检测到全部或其中n个(n≥1)电池3的温度低于设定温度值T1时，为保证电池低温充电的安全性，或者保证电池能够足够的输出功率，或者保证电池组的温差控制在一定温度范围内，需要将电池组或单独的n个(n≥1)电池加热，将电池的温度提升到适宜的温度值，同时将电池温差控制在一定的温度范围内增加电池的循环寿命，控制单元6根据温度数据发出命令开启整个或其中的n个(n≥1)加热片2加热回路，电源给加热片2供电，加热片2发热部分7温度升高，热量从加热片2传递到温度较低的电池3，电池3温度持续升高。当控制单元6检测到电池3温度升高至适宜温度值T2时，控制单元6发出命令断开整个或其中的n个(n≥1)加热片2加热回路，电源停止给加热片2供电，加热停止；在加热过程中，当控制单元6检测到加热装置存在电流电压过大、绝缘故障、加热片2温度超过最高允许温度TMAX等安全风险时，控制单元6切断加热回路，加热片2停止加热。
以上中对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种动力电池加热装置，包括加热片、温度传感器和控制单元；其特征在于，所述加热片紧贴在电池表面为其加热；所述的温度传感器固定在电池和加热片表面的温度评价点；所述控制单元连接温度传感器、加热片，对电池温度和加热装置进行控制；所述动力电池为多个电池组成的电池组结构，电池之间的间隙大于加热片厚度；所述控制单元用于温度数据采集处理、监控回路中的电流电压、诊断加热装置绝缘故障、根据设定条件开启或断开全部或特定的n个加热片回路，n≥1。
2.根据权利要求1所述的动力电池加热装置，其特征在于：所述加热片为纯电阻电路，表面发热均匀，加热片为三明治片状结构，包括用于发热的纯电阻电路和电路外部的上下两层绝缘导热层，加热片导线引出端位于电池组的同侧。
3.根据权利要求2所述的动力电池加热装置，其特征在于：加热片厚度≤2mm，尺寸与电池外表面裸露部分相吻合。
4.根据权利要求3所述的动力电池加热装置，其特征在于：加热片的一侧有背胶层。
5.根据权利要求1-4之任一项所述的动力电池加热装置，其特征在于：所述控制单元与电池组集成在一起。
6.利用权利要求1-5所述加热装置对动力电池温度进行控制的方法，其特征在于，当温度传感器检测到全部或其中n个电池的温度达到加热***的开启条件时，n≥1，控制单元开启整个或其中的n个加热片加热回路，n≥1，加热片对电池进行加热；当温度传感器检测到电池的温度达到所设定的截止温度时，控制单元断开整个或其中的n个加热回路，n≥1，加热片停止加热；同时，在加热过程中，当控制单元检测到加热装置存在绝缘故障、电流电压过大、加热片温度过高等涉及安全的问题时，控制单元立即断开加热回路，加热片停止加热。
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