CN106684501A - 电源设备及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电源设备及汽车。电源设备包括：多个平行设置的电池模组、绕行于多个电池模组之间的液冷扁管、处理控制器、多个加热件及温度传感器。每个加热件设置于液冷扁管上，与所述电池模组接触。每个温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度。所述温度传感器和所述加热件与处理控制器电性连接。所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热。由此，能够对电池模组的加热管理进行单独控制(即分布式控制)，可根据电池模组的实际温度情况，对电池模组的温度进行灵活、动态调整，使加热效果更均匀，可有效延长电池模组的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电池热管理领域，具体而言，涉及一种电源设备及汽车。
背景技术
目前，由于能源成本以及环境污染的问题越来越突出，新能源汽车以其节能、环保、经济等特性，被上升到国家战略的高度。纯电动汽车以及混合动力汽车以其能够大幅消除甚至零排放汽车尾气的优点，受到政府以及各汽车企业的重视。然而纯电动以及混合动力汽车尚有很多技术问题需要突破，电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减。在过低温度下对电池进行充电，可能引发瞬间电压过充现象从而引发短路。
在现有技术中，对电池加热采用的方式是通过整车加热器统一对所有电池模组进行加热，不能分别单独控制(即分布式控制)。在使用过程中，电池会由于自身质量差异及位置设置等原因出现有的电池温度高有的电池温度低的差异情况，若对所有电池统一加热，则会影响整个电池模组的使用寿命，不能有效均衡加热效果。
发明内容
为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供了一种电源设备及汽车，其能够对所述电池模组的加热管理进行单独控制(即分布式控制)，可根据电池模组的实际温度情况灵活动态调整，使加热效果更均匀，有效延长电池模组的使用寿命。
本发明较佳实施例提供一种电源设备及汽车，所述电源设备包括：多个电池模组、绕行于所述多个电池模组之间的液冷扁管、多个加热件、多个温度传感器及处理控制器；
所述多个电池模组平行设置；
每个所述加热件设置于所述液冷扁管上，与所述电池模组接触；
每个所述温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度；
所述温度传感器和所述加热件分别与处理控制器电性连接；
所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热。
在本发明较佳实施例中，所述液冷扁管绕行于平行设置的相邻电池模组之间，所述液冷扁管与相邻的电池模组接触。
在本发明较佳实施例中，所述液冷扁管与所述电池模组接触的一侧设置有绝缘导热层。
在本发明较佳实施例中，所述加热件包括加热膜，所述加热膜包括膜本体及设置于所述膜本体内的加热丝，所述加热膜还包括金属电极，所述金属电极与所述加热丝电性连接。
在本发明较佳实施例中，所述的电源设备还包括用于为所述加热件提供电能的电源；
所述电源与所述金属电极电性连接，所述电源还与所述处理控制器电性连接，所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于所述第一预设温度值时，控制所述电源为所述加热件提供电能。
在本发明较佳实施例中，多个所述加热件等间距设置在所述液冷扁管上。
在本发明较佳实施例中，所述电源设备还包括用于控制所述液冷扁管内液体流动的液冷泵，所述液冷泵与所述处理控制器电性连接，所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度大于第二预设温度值时，控制所述液冷泵工作以使所述液冷扁管内的液体流动，其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值。
在本发明较佳实施例中，所述电池模组包括多个单体电池，所述多个单体电池相互之间平行设置，所述加热件位于相邻的所述单体电池之间和/或所述液冷扁管的U型弯曲处。
本发明较佳实施例还提供一种汽车，所述汽车包括发动机及与该发动机电性连接的电源设备，其中：
所述电源设备包括：多个电池模组、绕行于所述多个电池模组之间的液冷扁管、及设置在所述液冷扁管上的多个加热件、多个温度传感器及处理控制器；
所述多个电池模组平行设置；
设置在所述液冷扁管的每个所述加热件与所述电池模组接触；
每个所述温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度；
所述温度传感器和所述加热件分别与处理控制器电性连接；
所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热；
所述电源设备提供电能给所述发动机，所述发动机将电能转化为机械能带动所述汽车运动。
在本发明较佳实施例中，所述加热件包括加热膜，所述加热膜包括膜本体及设置于所述膜本体内的加热丝，所述加热膜还包括金属电极，所述金属电极与所述加热丝电性连接；
所述的电源设备还包括用于为所述加热件提供电能的电源，所述电源与所述金属电极电性连接，所述电源还与所述处理控制器连接，所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于所述第一预设温度值时，控制所述电源为所述加热件提供电能。
相对于现有技术而言，本发明提供的电源设备及汽车具有以下有益效果：
所述电源设备包括：多个平行设置的电池模组、绕行于多个电池模组之间的液冷扁管、处理控制器、多个加热件及温度传感器。每个加热件设置于液冷扁管上，与所述电池模组接触。每个温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度。所述温度传感器和所述加热件与处理控制器电性连接。所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热。由此，能够对电池模组的加热管理进行单独控制(即分布式控制)，可根据电池模组的实际温度情况，对电池模组的温度进行灵活、动态调整，使加热效果更均匀，可有效延长电池模组的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明较佳实施例提供的电源设备的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例提供的图1所示的液冷扁管的结构示意图。
图3为本发明较佳实施例提供的图1所示的电池模组、液冷扁管及加热件的位置结构示意图。
图4为本发明较佳实施例提供的液冷扁管、单体电池及温度传感器的位置结构示意图。
图5为本发明较佳实施例提供的图4所示的单体电池及温度传感器的位置结构示意图。
图6为本发明较佳实施例提供的加热膜的结构示意图。
图标：10-电源设备；100-电池箱；110-电池模组；112-单体电池；120-液冷扁管；130-加热件；132-加热膜；1320-膜本体；1322-金属电极；140-温度传感器；150-处理控制器；160-绝缘导热层；170-电源；200-液冷泵；300-储液箱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，图1为本发明较佳实施例提供的电源设备10的结构示意图。所述电源设备10包括：多个电池模组110、绕行于所述多个电池模组110之间的液冷扁管120、多个加热件130、多个温度传感器140及处理控制器150。
在本实施例中，多个电池模组110平行设置，加热件130设置于所述液冷扁管120上，与所述电池模组110接触。温度传感器140设置于电池模组110上用于测量所述电池模组110的温度。所述温度传感器140和所述加热件130与处理控制器150电性连接，所述处理控制器150在所述温度传感器140检测的电池模组110温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件130为所述电池模组110加热。
请参阅图2，图2为本发明较佳实施例提供的图1所示的液冷扁管120的结构示意图。所述液冷扁管120为蛇形弯曲结构，制造所述液冷扁管120的材料可以选用，但不限于，铝质口琴管，即由铝合金制成的口琴扁管。铝合金密度低，但强度较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导热性和抗腐蚀性，使用所述铝质口琴管既便于将其制作为本实施例所需的扁管形状，又能提升散热效率。
请再次参阅图1及图2，所述液冷扁管120上设置有多个加热件130，所述多个加热件130等间距地设置在所述液冷扁管120上，所述间距的距离可根据实际情况灵活设定。在本实施例中，所述加热件130与所述处理控制器150电性连接，所述处理控制器150可控制所述加热件130对所述电池模组110进行加热。
请参阅图3，图3为本发明较佳实施例提供的图1所示的电池模组110、液冷扁管120及加热件130的位置结构示意图。
在本实施例中，所述液冷扁管120的绕行于平行设置的相邻电池模组110之间，所述液冷扁管120与相邻的电池模组110接触。具体地，在保证散热效果的前提下，为节省液冷扁管120的制作材料以节约成本，所述液冷扁管120可以仅与所述电池模组110中的上表面和/或下表面相接触。
在本实施例中，所述电池模组110包括多个单体电池112，所述多个单体电池112相互之间平行设置。每个单体电池112的接触面可为曲面形状，所述液冷扁管120与所述电池模组110表面相接触的接触面可呈波浪形曲面。通过上述设置可以有效增大液冷扁管120与电池模组110的接触面积，以提高散热效率。
在本实施例中，所述加热件130可设置在，但不限于，相邻的所述单体电池112之间，所述液冷扁管120的U形弯曲处，或者在所述相邻的单体电池112之间及所述液冷扁管120的U形弯曲处均设置所述加热件130。所述加热件130的具体设置位置可根据实际情况设定，以实现加热管理的单独控制(即分布式控制)，使加热效果更加均匀。
请再次参阅图3，所述液冷扁管120上还设置有绝缘导热层160。所述绝缘导热层160的设置方式可以是，但不限于，采用粘性部件将所述绝缘导热层160粘贴在与所述电池模组110接触一侧的所述液冷扁管120的表面上，采用绝缘导热材料涂抹所述液冷扁管120外侧表面，采用绝缘导热套套设在所述液冷扁管120外侧。
具体地，所述绝缘导热层160的材料可以是，但不限于，高热导率绝缘云母带、导热绝缘橡胶等。所述绝缘导热层160能够在防止电池模组110与液冷扁管120之间发生短路或单体电池112漏电造成危险事故的同时，又能保证液冷扁管120有效吸收单体电池112散发的热量以达到散热的目的。
请参阅图4及图5，图4为本发明较佳实施例提供的液冷扁管120、单体电池112及温度传感器140的位置结构示意图，图5为本发明较佳实施例提供的图4所示的单体电池112及温度传感器140的位置结构示意图。
在本实施例中，所述温度传感器140设置在所述单体电池112外侧壁上，所述温度传感器140与所述处理控制器150电性连接。所述温度传感器140用于检测所述电池模组110的温度，并将检测到的温度发送给所述处理控制器150，再由所述处理控制器150控制所述加热件130完成电池模组110的加热管理的工作。
具体地，所述温度传感器140(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。电阻传感是指金属随着温度变化，其电阻值也发生变化。对于不同金属来说，温度每变化一度，电阻值变化是不同的，而电阻值又可以直接作为输出信号。热电偶是由两个不同材料的金属线组成，在末端焊接在一起。测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为热电偶。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，它们的灵敏度也各不相同。热电偶的灵敏度是指加热点温度变化1℃时，输出电位差的变化量。对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在5～40微伏/℃之间。由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。
在本实施例中，所述加热件130可以采用，但不限于，加热器、加热膜等具有加热功能的器件。下面将以加热膜为例进行具体说明。
请参阅图6，图6为本发明较佳实施例提供的加热膜132的结构示意图。所述加热膜132包括膜本体1320及设置于所述膜本体1320内的加热丝，所述加热膜132还包括金属电极1322，所述金属电极1322与所述加热丝电性连接。
具体地，所述膜本体1320由耐高温绝缘材料制成。所述加热丝由导电材料制成，所述加热丝的材料可以是，但不限于，铁铬铝、镍铬电热合金等。目前，加热丝分为铁铬铝电热丝和镍铬电热丝。铁铬铝合金的优点是：使用温度高，最高使用温度可达1400度，使用寿命长、表面负荷高、抗氧化性能好、电阻率高，价格便宜等，缺点是：主要是高温强度低，随着使用温度升高其塑性增大，元件易变形，不易弯曲和修复。
而镍铬电热合金系列的优点是：高温强度较铁铬铝高，高温使用下不易变形，其结构不易改变，塑性较好，易修复，其辐射率高，无磁性，耐腐蚀性强，使用寿命长等，缺点是：由于采用较稀缺的镍金属材料制成，故该系列产品价格高出铁铬铝最多达几倍，使用温度较铁铬铝低。
请再次参阅图1及图6，所述的电源设备10还包括用于为所述加热件130提供电能的电源170。所述电源170与所述金属电极1322电性连接，所述电源170还与所述处理控制器150电性连接，所述处理控制器150在所述温度传感器140检测的电池模组110温度小于所述第一预设温度值时，控制所述电源170为所述加热件130提供电能。所述第一预设温度值可根据实际情况设定。
请再次参阅图1，所述的电源设备10还包括一电池箱100，所述电池模组110、液冷扁管120、加热件130、温度传感器140、处理控制器150及电源170均设置在所述电池箱100内。
在本实施例中，所述的电源设备10还包括用于控制所述液冷扁管120内液体流动的液冷泵200，所述液冷泵200通过管道与所述液冷扁管120连接。所述液冷泵200还与所述处理控制器150电性连接。具体地，所述处理控制器150在所述温度传感器140检测的电池模组110的温度大于第二预设温度值时，控制所述液冷泵200工作以使所述液冷扁管120内的液体流动，以此降低所述电池模组110的温度。其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值，所述第二预设温度值可更据实际情况具体设定。
在本实施例中，所述的电源设备10还包括储液箱300，所述储液箱300与所述液冷泵200通过管道连接。所述储液箱300中储存有制冷液体，用于提供给所述液冷泵200使用。
本发明实施例还提供一种汽车，所述汽车包括发动机及与该发动机电性连接的电源设备10。所述电源设备10包括：多个电池模组110、绕行于所述多个电池模组110之间的液冷扁管120、及设置在所述液冷扁管120上的多个加热件130、多个温度传感器140及处理控制器150。
具体地，所述多个电池模组110平行设置。设置在所述液冷扁管120上的每个所述加热件130与所述电池模组110接触。每个所述温度传感器140设置于电池模组110上用于测量所述电池模组110的温度。所述温度传感器140和所述加热件130与处理控制器150电性连接。所述处理控制器150在所述温度传感器140检测的电池模组110温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件130工作为所述电池模组110加热。所述电源设备10提供电能给所述发动机，所述发动机将电能转化为机械能带动所述汽车运动。
在本实施例中，所述加热件130包括加热膜132，所述加热膜132包括膜本体1320及设置于所述膜本体1320内的加热丝，所述加热膜132还包括金属电极1322，所述金属电极1322与所述加热丝电性连接。所述的电源设备10还包括用于为所述加热件130提供电能的电源170，所述电源170与所述金属电极1322电性连接，所述电源170还与所述处理控制器150连接，所述处理控制器150在所述温度传感器140检测的电池模组110温度小于所述第一预设温度值时，控制所述电源170为所述加热件130提供电能。
在本实施例中，所述汽车采用的电源设备10与本实施例中在上述提供的电源设备10结构相同，具体情况请参照上述说明。
综上所述，本发明提供一种电源设备及汽车。所述电源设备包括：多个平行设置的电池模组、绕行于多个电池模组之间的液冷扁管、处理控制器、若干个加热件及温度传感器。每个加热件设置于液冷扁管上，与所述电池模组接触。每个温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度。所述温度传感器和所述加热件与处理控制器电性连接。所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热。由此，能够对电池模组的加热管理进行单独控制(即分布式控制)，可根据电池模组的实际温度情况，对电池模组的温度进行灵活、动态调整，使加热效果更均匀，可有效延长电池模组的使用寿命。
除此之外，所述电源设备还包括液冷泵及储液箱，用于在电池模组温度较高时，通过处理控制器控制所述液冷泵为电池模组降温，防止所述电池模组因高温而损坏。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电源设备，其特征在于，所述电源设备包括：多个电池模组、绕行于所述多个电池模组之间的液冷扁管、多个加热件、多个温度传感器及处理控制器；
所述多个电池模组平行设置；
每个所述加热件设置于所述液冷扁管上，与所述电池模组接触；
每个所述温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度；
所述温度传感器和所述加热件分别与处理控制器电性连接；
所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热。
2.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于：
所述液冷扁管绕行于平行设置的相邻电池模组之间，所述液冷扁管与相邻的电池模组接触。
3.根据权利要求2所述的电源设备，其特征在于：
所述液冷扁管与所述电池模组接触的一侧设置有绝缘导热层。
4.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于：
所述加热件包括加热膜，所述加热膜包括膜本体及设置于所述膜本体内的加热丝，所述加热膜还包括金属电极，所述金属电极与所述加热丝电性连接。
5.根据权利要求4所述的电源设备，其特征在于，所述的电源设备还包括用于为所述加热件提供电能的电源；
所述电源与所述金属电极电性连接，所述电源还与所述处理控制器电性连接，所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于所述第一预设温度值时，控制所述电源为所述加热件提供电能。
6.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，多个所述加热件等间距设置在所述液冷扁管上。
7.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，所述电源设备还包括用于控制所述液冷扁管内液体流动的液冷泵，所述液冷泵与所述处理控制器电性连接，所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度大于第二预设温度值时，控制所述液冷泵工作以使所述液冷扁管内的液体流动，其中，所述第二预设温度值大于所述第一预设温度值。
8.根据权利要求1所述的电源设备，其特征在于，所述电池模组包括多个单体电池，所述多个单体电池相互之间平行设置，所述加热件位于相邻的所述单体电池之间和/或所述液冷扁管的U型弯曲处。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括发动机及与该发动机电性连接的电源设备，其中：
所述电源设备包括：多个电池模组、绕行于所述多个电池模组之间的液冷扁管、及设置在所述液冷扁管上的多个加热件、多个温度传感器及处理控制器；
所述多个电池模组平行设置；
设置在所述液冷扁管的每个所述加热件与所述电池模组接触；
每个所述温度传感器设置于电池模组上用于测量所述电池模组的温度；
所述温度传感器和所述加热件分别与处理控制器电性连接；
所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于第一预设温度值时，控制所述加热件工作为所述电池模组加热；
所述电源设备提供电能给所述发动机，所述发动机将电能转化为机械能带动所述汽车运动。
10.根据权利要求9所述的汽车，其特征在于：所述加热件包括加热膜，所述加热膜包括膜本体及设置于所述膜本体内的加热丝，所述加热膜还包括金属电极，所述金属电极与所述加热丝电性连接；
所述的电源设备还包括用于为所述加热件提供电能的电源，所述电源与所述金属电极电性连接，所述电源还与所述处理控制器连接，所述处理控制器在所述温度传感器检测的电池模组温度小于所述第一预设温度值时，控制所述电源为所述加热件提供电能。
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