CN102074769A - 锂离子动力电池组线路板通电生热式加热装置 - Google Patents

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张承宁
董玉刚
雷治国
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Abstract

本发明公开了一种锂离子动力电池组线路板通电生热式加热装置，它包括由长方体锂离子单体组成的电池组、线路板、温度采集系统、电池管理系统以及温度控制系统。线路板对每个电池单体进行加热，温度采集系统通过温度传感器对电池温度进行实时测量，测量的结果传送到电池管理系统，电池管理系统通过分析，发送启动或停止加热的指令给温度控制系统，温度控制系统通过控制线路板电源的通断来实现对电池加热和停止加热。本发明通过对每个电池单体面积最大的两侧面进行加热，实现电动汽车在严寒地带也能正常行驶和进行充电，减少低温对锂离子电池充电和放电的影响。同时，本发明考虑到加热装置对电池散热的影响，采取对电池单体面积最大的两侧面进行加热的方式。

Description

锂离子动力电池组线路板通电生热式加热装置
技术领域
本发明公开了一种锂离子动力电池组线路板通电生热式加热装置。
背景技术
最近几年电动汽车得到了快速发展，一些混合动力电动汽车已经开始大批量生产，有几款纯电动汽车也即将上市。电池作为电动汽车的能源，得到前所未有的重视，其中锂离子电池以其高的能量密度、功率密度和长循环寿命，在电动汽车发展进程中得到越来越广泛的使用，正逐步替代其它电池成为电动汽车的动力电池。
虽然锂离子动力电池的性能相比而言比较优越，但是，电动汽车上所用的锂离子电池是由许多电池单体串并连而成，由于电池单体上的性能差异使得电池组的性能有所下降，因此，现在的电动汽车都有电池管理系统，以便对电池组中每一个电池单体的温度和电压进行监控。目前大部分电池管理系统只是简单地对电池单体的温度和电压进行监控，而没有调控功能，尤其忽视对电池的加热。当锂离子动力电池处于低温环境中，电池的放电性能大大下降，动力电池无法提供电动汽车启动所需的功率；如果对电池进行充电，由于温度比较低，容易在电池内部产生大量气体，造成电池的损坏，甚至引发安全事故。为了提高锂离子电池在寒区的性能，本发明提供了锂离子动力电池的加热装置，如果电动汽车在低温严寒地带时，无论锂离子电池是处于放电还是充电状态，电池管理系统可以对电池进行加热，温度采集系统将采集到的电池温度传送到电池管理系统，电池管理系统对温度进行分析后，发送指令给温度控制系统，开启或停止加热装置对电池进行加热，这样，电动汽车在严寒地区也能正常使用。
发明内容
本发明公开了一种锂离子动力电池组线路板通电生热式加热装置，使电池管理系统从被动监控，转为可以对低温进行主动调控，使电池能够在低温环境中正常工作。
本发明的电池加热装置使电池管理系统能够对锂离子电池的低温进行主动调控，当电池管理系统检测到锂离子电池的温度低于0℃时，管理系统将发送指令启动加热装置对电池进行加热，如果检测到电池温度高于0℃时，管理系统将发送指令停止对电池的加热。
本发明的特征是在锂离子电池本身不出问题的情况下，电池管理系统可以使锂离子电池在-30℃甚至更低的温度环境下正常工作。
附图说明
图为本发明的结构图。
具体实施方式
参照说明书附图对本发明作如下详解。
如图所示，本发明的锂离子动力电池组线路板通电生热式加热装置包括锂离子电池单体(2)、电池单体两侧的线路板(1)、温度采集系统、温度控制系统和电池管理系统。温度采集系统实时采集电池的温度，并将采集的温度发送到电池管理系统，电池管理对温度采集系统输入的温度进行分析，然后发送指令给温度控制系统，开启或停止加热装置。
本发明通过对每个锂离子电池单体面积最大的两个侧面进行加热，提高锂离子电池的温度，同时，采用这样的加热方式可以最大限度的减少加热装置对锂离子电池散热的影响。
如图所示，线路板(1)紧贴在锂离子电池单体面积最大的两个侧面上，其形状与两个侧面相同。线路板可采用两种形式，一种是采用单面板，板厚0.5mm，线路板的铜膜面在加一层可耐高温的胶木，胶木层厚度为0.5mm；另一种方法是采用四面板，中间两面为铜膜面，两外侧面为耐高温的绝缘面，四面板的总厚度为0.5mm。由于线路板的厚度比较薄，且只贴于电池最大的两侧面，所以不会对电池的散热造成影响。
启动电动汽车时，如果锂离子电池需要加热，加热装置的电源由锂离子电池本身提供。对于一些比较特殊的车辆，本身的车载24V电池可以耐低温，那么，在温度比较低的情况下(比如-20℃以下)，可以先使用车载24V电池对锂离子电池进行加热。通过计算，对于100Ah的锂离子电池，一辆电动汽车按140块电池单体计算，从低温加热到正常工作温度范围，功率大约需要20KW，加热时间需要15分钟。
对锂离子电池进行充电时，温度采集系统先采集各个电池单体的温度并将采集到的温度传送到电池管理系统，电池管理系统电池单体的温度进行综合分析，首先确定是否需要对锂离子电池进行加热，如果不需要加热，则不启动电池加热装置；如果需要加热，则外部电源先对锂离子电池进行加热，当加热到规定温度时，温度控制系统停止对电池加热，外部电源对锂离子电池进行充电。
电动汽车启动时，锂离子电池组先不大电流放电，而是温度采集系统先采集电池单体的温度并将采集到的温度传送到电池管理系统，电池管理系统对输入的温度进行综合分析，首先确定是否需要对锂离子电池进行加热，如果不需要加热，则不启动电池加热装置；如果需要加热，还需确定是否使用车载24V电池对锂离子电池进行预加热。根据上述分析，电池管理系统发送指令给温度控制系统，决定是否启动加热装置。在电池加热过程中，温度采集系统将按一定的采样频率对电池的温度进行采集，并将温度传送到电池管理系统，电池管理系统通过对温度的综合分析，决定是否停止对电池的加热，当需要停止加热时，电池管理系统将向温度控制系统发送指令停止加热系统对电池的加热。

Claims (7)

1.锂离子动力电池组加热装置，其特征在于：
每个锂离子电池单体(2)面积最大的两侧面都加上线路板(1)，温度采集系统通过温度传感器实时采集电池单体的温度(此处取极耳的温度)，然后将采集到的温度传送到电池管理系统，电池管理系统实时对传送到的温度值进行分析，然后向温度控制系统发送指令，控制加热装置的启动和停止。
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池组加热装置，其特征在于，所述的线路板(1)有两种形式：一种是采用单面板，线路板的铜膜面上加一层可耐高温的胶木；另一种方法是采用四面板，中间两面为铜膜面，两外侧面为耐高温的绝缘面。
3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池组加热装置，其特征在于，所述的线路板(1)使用耐高温绝缘胶对电源引入线的两焊点进行绝缘处理。
4.根据权利要求1所述的锂离子动力电池组加热装置，其特征在于，启动电动汽车时，如果温度控制系统发送指令要求对电池进行加热，所述的线路板(1)的电源来至车载24V电源和锂离子电池本身，；对锂离子电池进行充电时，如果温度控制系统发送指令要求对电池进行加热，所述的线路板(1)的电源至外部电源。
5.根据权利要求1所述的锂离子动力电池组加热装置，其特征在于，所述的线路板(1)形状与电池单体(2)面积最大的两个面相同。
6.根据权利要求1所述的锂离子动力电池组加热装置，其特征在于，所述的电池管理系统将对温度采集系统传送的电池单体的温度进行分析计算，并向温度控制系统发送指令，控制加热装置的启动和停止。
7.根据权利4所述的锂离子动力电池组加热装置，其特征在于，锂离子电池本身作为线路板的电源时，可以采用两种方式为线路板供电：一种是每个锂离子电池单体单独给自身的加热线路板供电；另一种是所有锂离子电池的电能先集中然后平均分配给每一块线路板。
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