CN105720319A - 一种ptc加热器及动力电池加热与冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PTC加热器及动力电池加热与冷却装置，PTC加热器包括外壳和内部集成电路板及加热器本体，内部加热器本体包括：PTC发热体、铝结构件、密封圈、密封盖；铝结构件与密封圈、密封盖组合形成液体管路，铝结构件上设有第一扰流片，PTC发热体与铝结构件压合；动力电池加热与冷却装置，主要包括PTC加热器、水泵、冷冻液箱、电池组液冷板、散热器，还可包括压缩机制冷系统，形成一电池加热循环系统和一电池冷却循环系统。本发明可有效解决动力电池热管理问题，既能实现在恶劣的热环境下对动力电池进行整体有效地降温，又能在低温环境下有效地加热，保证了电池的良好的安全性和工作性能。

Description

一种PTC加热器及动力电池加热与冷却装置
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种PTC加热器及动力电池加热与冷却装置。
背景技术
随着科学技术的发展，新能源采用动力锂电池作为动力来源，而动力锂电池工作温度范围一般为5～45℃，动力电池在高温环境下充放电时，由于散热不及时和不均匀，会造成电池组局部温度快速上升，发生严重事故；而当动力电池处于低温环境中时，电池的充放电性能明显衰减，甚至无法正常工作。因此，对动力电池进行有效热保护是保证动力电池正常工作的重要条件，例如：在北方冬天，动力电池需要先被加热到一定温度才可以正常使用；而在夏天，电池在使用过程中因放电导致温度过高，需要进行冷却以防止电池出现安全问题。
目前，动力电池的冷却方式通常采用空气冷却方式，如通过风直接吹在电池表面来冷却。如动力电池在恶劣的热环境下工作时，如仅依靠空气冷却方式将很难控制电池的最佳工作温度，同时也不能保证个电池间温度的一致性，从而使电池性能下降、导致电池寿命缩短。另外，动力电池的加热方式通常采用电加热膜或者PTC加热板直接安装于电池表面进行加热的方式，这种加热方式加热效率低、也不能保证各个电池间温度的一致性。因而，急需一种高效、性能优越的动力电池加热与冷却装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种PTC加热器及动力电池加热与冷却装置，使得动力电池在高温环境下工作时能够很好的被冷却以及各个单电池间的温度达到一致性，同时在低温条件下能够被快速地加热。
为实现上述目的，本发明提供了一种PTC加热器，包括外壳和固定装设于外壳内部的内部加热器本体，所述内部加热器本体包括：PTC发热体、设有第一扰流片的铝结构件、密封圈、密封盖；所述铝结构件与密封圈、密封盖组合形成液体管路，所述第一扰流片内设于液体管路内，所述PTC发热体包括有一个或者多个，呈均匀分布，与铝结构件直接压合；
所述PTC加热器内部还集成有集成控制PCB板，用于控制加热器功率输出及液体温度，同时实现过压、过流、过温、漏电保护功能，并通过CAN通讯或模拟电压传输、反馈加热器工作状态。
可选的，所述铝结构件与密封圈、密封盖采用紧固螺丝密封方式。
可选的，所述铝结构件与密封圈、密封盖采用焊接密封方式。
可选的，所述第一扰流片在铝结构件上采用单面装设方式或者双面装设方式。
一种动力电池加热与冷却装置，包括：如上任一所述的PTC加热器、水泵、冷冻液箱、电池组液冷板、散热器；
所述PTC加热器、水泵、冷冻液箱、电池组液冷板依次通过管道相连，形成一电池加热循环系统，在电池加热过程中冷却液的循环方向为：冷冻液箱—>水泵—>PTC加热器—>电池组液冷板—>冷冻液箱；
所述水泵、冷冻液箱、电池组液冷板、散热器依次通过管道相连，形成一电池冷却循环系统，在电池冷却过程中冷却液的循环方向为：冷冻液箱—>水泵—>散热器—>电池组液冷板—>冷冻液箱。
可选的，该装置还包括：依次相连的热交换器、制冷压缩机、蒸发器、储液罐，形成一制冷循环系统，辅助所述电池冷却循环系统实现制冷效果。
可选的，所述电池组液冷板内部形成有液体流道，液体流道内均匀设有第二扰流片。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明采用液体传热介质，通过电池冷却板、液体PTC加热器、散热器与制冷压缩机及配套零部件组成动力电池加热、冷却系统，可有效解决动力电池热管理问题，且PTC加热器加热均匀、换热效率高，既能实现在恶劣的热环境下对动力电池进行整体有效地降温，又能在低温环境下有效地加热，使得各单个电池间温度均匀的分布，保证了电池的良好的安全性和工作性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动力电池加热与冷却装置的整体结构图；
图2为本发明实施例提供的PTC加热器的整体结构的主视图；
图3为本发明实施例提供的PTC加热器的整体结构的仰视图；
图4为本发明实施例提供的采用紧固螺丝密封方式的内部加热器本体的主视图；
图5为本发明实施例提供的PTC加热器的铝结构件的结构视图；
图6为本发明实施例提供的图4所示内部加热器本体在采用单面扰流片结构时的仰视图；
图7为图4所示内部加热器本体在采用双面扰流片结构时的仰视图；
图8为本发明实施例提供的采用焊接密封方式的内部加热器本体的主视图；
图9为图8所示内部加热器本体的仰视图；
图10为本发明实施例提供的电池组液冷板的结构视图；
图11为本发明实施例提供的集成控制PCB板的结构视图；
图12为本发明实施例提供的铝结构件的另一结构视图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
实施例一
请参阅图1，本实施例提出了一种动力电池加热与冷却装置，主要包括：PTC加热器1、水泵2、冷冻液箱3、电池组液冷板4、散热器5、热交换器6、制冷压缩机7、蒸发器8、储液罐9。
其中，PTC加热器1、水泵2、冷冻液箱3、电池组液冷板4依次通过管道相连，形成一电池加热循环系统，在电池加热过程中冷却液的循环方向为：冷冻液箱3—>水泵2—>PTC加热器1—>电池组液冷板4—>冷冻液箱3。
其中，水泵2、冷冻液箱3、电池组液冷板4、散热器5依次通过管道相连，形成一电池冷却循环系统，在电池冷却过程中冷却液的循环方向为：冷冻液箱3—>水泵2—>散热器5—>电池组液冷板4—>冷冻液箱3。
其中，热交换器6、制冷压缩机7、蒸发器8、储液罐9依次相连，形成一制冷循环系统，辅助电池冷却循环系统实现制冷效果。
上述动力电池加热与冷却装置的工作原理为：当在低温环境下需要对电池进行加热时，水泵2将冷却液由冷冻液箱3抽出、经PTC加热器1加热后送入电池组液冷板4，使得电池组液冷板4温度升高，再由电池组液冷板4给动力电池加热，从而提高动力电池的工作性能。当在高温环境下需要对电池进行冷却时，散热器5启动，水泵2将冷却液由冷冻液箱3抽出、经散热器5冷却后送入电池组液冷板4，使得电池组液冷板4温度降低，再由电池组液冷板4冷却动力电池，从而不断带走动力电池的热量，使得动力电池保持在安全温度范围内。
结合图2至图7所示，本实施例中，PTC加热器1用于对冷却液进行加热，主要包括外壳11和固定装设于外壳11内部的内部加热器本体12。
PTC加热器1的外部整体结构如图2和图3所示，外壳11上装设有高压连接器111和低压连接器112。
PTC加热器1的内部加热器本体12的结构如图4至图7所示，内部加热器本体12主要包括：PTC发热体121、设有扰流片123的铝结构件122、密封圈124、密封盖125以及紧固螺丝126。铝结构件122的结构如图5所示，其与密封圈124、密封盖125组合形成液体管路与，PTC发热体121包括有一个或者多个，呈均匀分布，与铝结构件122直接压合。
扰流片123的装设方式包括有如图6所示的单面装设方式、如图7所示的双面装设方式，使得冷却液在液体管路内均匀流动，在PTC发热体121均匀分布的前提下，实现了受热均匀，提高了热交换效率。
另外，PTC加热器1内部还集成有如图11所示的集成控制PCB板127，如12所示的加热器本体12上的铝结构件122上设有NTC31221、地线1222、PTC11223、PTC21224、PTC31225，密封盖125上设有NTC11251、NTC21252，同时与集成控制PCB127连接，用于控制加热器功率输出及液体温度，同时实现过压、过流、过温、漏电保护功能，并通过CAN通讯或模拟电压传输、反馈加热器工作状态。
在图4至图7所示的内部加热器本体12结构中，密封盖125与铝结构件122采用了通过紧固螺丝126紧固的固定方式，在其他实施例中还可采用如图8和图9所示的焊接密封方式，具体方式不限。
电池组液冷板4的结构如图10所示，其内部形成有液体流道41，液体流道41内设有扰流片42，使得冷却液均匀流动，保证对电池组加热和冷却的一致性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种PTC加热器，包括外壳和固定装设于外壳内部的内部加热器本体，其特征在于，所述内部加热器本体包括：PTC发热体、设有第一扰流片的铝结构件、密封圈、密封盖；所述铝结构件与密封圈、密封盖组合形成液体管路，所述PTC发热体包括有一个或者多个，呈均匀分布，与铝结构件直接压合；
所述PTC加热器内部还集成有集成控制PCB板，用于控制加热器功率输出及液体温度，同时实现过压、过流、过温、漏电保护功能，并通过CAN通讯或模拟电压传输、反馈加热器工作状态。
2.如权利要求1所述的PTC加热器，其特征在于，所述铝结构件与密封圈、密封盖采用紧固螺丝密封方式。
3.如权利要求1所述的PTC加热器，其特征在于，所述铝结构件与密封圈、密封盖采用焊接密封方式。
4.如权利要求1所述的PTC加热器，其特征在于，所述第一扰流片在铝结构件上采用单面装设方式或者双面装设方式。
5.一种动力电池加热与冷却装置，其特征在于，包括：如权利要求1至4任一所述的PTC加热器、水泵、冷冻液箱、电池组液冷板、散热器；
所述PTC加热器、水泵、冷冻液箱、电池组液冷板依次通过管道相连，形成一电池加热循环系统，在电池加热过程中冷却液的循环方向为：冷冻液箱—>水泵—>PTC加热器—>电池组液冷板—>冷冻液箱；
所述水泵、冷冻液箱、电池组液冷板、散热器依次通过管道相连，形成一电池冷却循环系统，在电池冷却过程中冷却液的循环方向为：冷冻液箱—>水泵—>散热器—>电池组液冷板—>冷冻液箱。
6.如权利要求5所述的动力电池加热与冷却装置，其特征在于，该装置还包括：依次相连的热交换器、制冷压缩机、蒸发器、储液罐，形成一制冷循环系统，辅助所述电池冷却循环系统实现制冷效果。
7.如权利要求5所述的动力电池加热与冷却装置，其特征在于，所述电池组液冷板内部形成有液体流道，液体流道内均匀设有第二扰流片。
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