CN107565634A - 一种加热式电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热式电池包，包括第一并联电路、第二并联电路、加热装置、第一接触器、第二接触器和温度传感器，第一并联电路和第二并联电路并联设置，所述加热装置及第一接触器串联设置于第一并联电路上，第二接触器设置在第二并联电路上，第二并联电路与电池组相连接，温度传感器设置在电池组上，电池管理系统分别与温度传感器及各个接触器连接，通过在电池包内设置第一并联电路和第二并联电路，将第一并联电路和第二并联电路并联设置，并在两条并联电路上分别通过两个接触器独立控制电池组充电和加热装置加热的状态，使得电池组通过独立进行通断的加热装置对电池组进行加热处理。

Description

一种加热式电池包

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种加热式电池包。

背景技术

目前市面上的新能源汽车电池一般采用锂离子电池，而锂离子电池在低温的情况下禁止充电，否则会出现析锂现象，将对电池造成损害，降低电池的安全性，若出现严重的析锂现象，会导致电芯内部短路，甚至引起起火、爆炸等风险。

现有技术中，新能源汽车若需要在低温情况进行快速充电，一般是通过电池包内部自身的加热装置给电池包加热，电芯温度达到充电条件后，再通过充电桩对电池包进行充电，或者将车辆移至室内空间等温度较高的区域静置，等待电芯温度达到充电条件后，再移至充电桩对电池包充电，电池内部的加热装置直接由电池包提供电源，在温度较低的情况下，电池包馈电严重，无法为加热装置提供足够的电力，导致车辆无法充电，须移至温度较高的区域静置放置较长时间，待电池温度达到充电条件后，再移至充电桩对电池包进行充电，时间消耗长，且车辆的使用便捷性大大降低。

发明内容

为此，需要提供一种加热式电池包，以解决现有技术中加热装置使用电池包的电力为加热装置进行加热，在温度较低的情况下，电池包馈电严重，无法为加热装置提供足够的电力，导致车辆无法充电的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种加热式电池包，其特征在于，所述加热式电池包内设有多个电池组，包括第一并联电路、第二并联电路、加热装置、第一接触器、第二接触器和温度传感器；

所述第一并联电路和第二并联电路并联设置于电池包输入端口的正极输入端与负极输入端之间；

所述加热装置及第一接触器串联设置于第一并联电路上；

所述第二接触器设置在第二并联电路上，第二并联电路与电池组相连接；

所述温度传感器设置在电池组上；

所述温度传感器、第一接触器和第二接触器与车辆的电池管理系统连接，电池管理系统用于检测温度传感器的信号并控制第一接触器和第二接触器的接通或断开。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：通过在电池包内设置第一并联电路和第二并联电路，将第一并联电路和第二并联电路并联设置，并在两条并联电路上分别通过两个接触器独立控制电池组充电和加热装置加热的状态，使得电池组通过独立进行通断的加热装置对电池组进行加热处理，在充电时对电池包进行保护，避免造成电池在低温下充电引起的电池组损伤，影响电池包的安全性及寿命。

进一步地，还包括高压保险，所述高压保险串联设置于第一并联电路上。

通过在第一并联电路上串联设置高压保险，避免通电时的瞬间高压对加热装置造成损坏。

进一步地，还包括手动维修开关，所述手动维修开关设置于电池内。

通过在电池内设置手动维修开关，防止电池包出现短路的情况，并可通过拔出手动维修开关，切断电池的输出。

进一步地，还包括第三并联电路和第三接触器，所述第三并联电路设置在电池与电池包输出端口之间，所述第三接触器设置于第三并联电路上，并与车辆的电池管理系统连接。

通过在电池与电池包输出端口之间设置第三并联电路，并在第三并联电路上设置第三接触器，通过电池管理系统控制第三接触器，使电池包输出端口为车辆的高压电器进行供电。

进一步地，还包括第四并联电路、第四接触器和保护电阻，所述第四并联电路与第三并联电路并联设置，所述第四接触器和保护电阻串联设置于第四并联电路上，第四接触器与车辆的电池管理系统连接。

通过设置第四并联电路，第四并联电路与第三并联电路并联设置，在电池包输出端口接通前，通过电池管理系统控制第四接触器预先连通第四并联电路，通过第四并联电路上的保护电阻，由小电流对车载高压电器的电容进行充电，待车载高压电器电容电压达到规定值时，电池管理系统再控制第三接触器闭合，然后控制断开第四接触器，防止瞬间的大电流引起车车辆电器的继电器或熔断器烧毁，起到安全保护的作用。

进一步地，还包括第五接触器，所述第五接触器串联设置于电池包输入端口的正极输入端，并与车辆的电池管理系统连接。

通过在电池包输入端口的正极输入端设置第五接触器，可通过第五接触器在电池包输入端口接入加热式电池包时，通过电池管理系统对进入加热式电池包的电流进行整体通断。

附图说明

图1为本发明实施例一中加热式电池包的电路连接示意图；

图2为本发明实施例二中电池管理系统的结构示意图。

附图标记说明：

101、电池包输入端口；102、正极输入端；103、负极输入端；

201、第一并联电路；202、加热装置；203、第一接触器；

204、高压保险；

301、第二并联电路；302、第二接触器；

401、第三并联电路；402、第三接触器；

501、第四并联电路；502、第四接触器；503、保护电阻；

601、第五接触器；

701、电池组；702、手动维修开关；703、温度传感器；

801、电池包输出端口；

901、电池管理系统；

1001、电池包；

1101、电源；

1201、比较器电路；1202、第一比较器；1203、第二比较器；

1204、第三比较器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例一

本发明的实施例一请参阅图1，图1为本发明实施例一中加热式电池包的电路连接示意图，电池包输入端口101上设有正极输入端102和负极输入端103，第五接触器601的与电池包输入端口101的正极输入端102连接。第一并联电路201和第二并联电路301并联设置，第一并联电路201和第二并联电路301两端分别与第五接触器601和负极输入端103电连接。加热装置202、第一接触器203和高压保险204串联设置于第一并联电路201上，第二接触器302串联302设置于第二并联电路301上。电池组701与第二并联电路301电连接，手动维修开关702及温度传感器703设置在电池组701上。电池组701设有一个与车辆用电器电连接的电池包输出端口801。第三并联电路401和第四并联电路501并联设置，两端分别与第五接触器601及电池包输出端口801的正极相连接，电池包输出端口801的负极与电池包输入端口101的负极输入端103连接。第三接触器402串联设置于第三并联电路401上。第四接触器502和保护电阻503设置于第四并联电路501上，电池管理系统901分别与第一接触器203、第二接触器302、第三接触器402、第四接触器502和第五接触器601和温度传感器703相连接，电池包1001通过电池包输入端口101与电源1101相连接。

根据上述结构，在具体操作时，快充电源通过电池包输入端口与电池包电连接，电池管理系统依据温度传感器传输的信号检测电池组温度。当电池组温度低于电池组充电所需的最低温度时，电池管理系统控制第五接触器及第一接触器接通，电流由电源经第五接触器进入第一并联电路，并经过第一并联电路上的第一接触器及高压保险。随后使加热装置开始工作，加热装置对电池组进行升温处理。当电池组温度达到电池组充电所需的最低温度时，电池管理系统控制第二接触器接通，电流通过第二并联电路上的第二接触器，并对连接在第二并联电路上的电池组进行充电。当温度达到电池组充电的正常温度时，电池管理系统控制第一接触器断开，加热装置停止工作，电池组进行正常充电。当电池组需进行放电时，电池管理系统闭合第四接触器，电流经过第四并联电路上的第四接触器及保护电阻，保护电阻防止瞬间高压大电流通入，并向电池包输出端口供电。电池包输出端口向车内电器进行供电，并对车内电器的电容进行充电。当车内电器的电容电压达到安全电压时，电池管理系统控制第三接触器闭合，电流从第三接触器通过，并通过第三并联电路及电池包输出端口向车内电器进行供电。在完成第三并联电路的连通后，电池管理系统控制第四接触器断开，停止通过第四并联电路向车内电器提供电流。当充电过程中产生异常，电池组温度超过电池组安全充电的温度上限时，电池管理系统控制第五接触器断开，停止充电过程。若需要对电池组进行检修，则通过操作手动维修开关，切断电池组的电源输出，随后对电池组进行检修操作。

实施例二

本发明的实施例二请参阅图2，图2为本发明实施例二中比较器电路的结构示意图，实施例一中电池管理系统901控制第一接触器、第二接触器及第五接触器的通断的功能可由多个比较器形成的比较器电路实现，比较器电路1201包括第一比较器1202、第二比较器1203和第三比较器1204。第一比较器1202的输入端与温度传感器703相连接，第一接触器203和第二比较器1203并联设置于第一比较器1202的输出端，第二比较器1203的输入端与第二比较器1202的输出端相连接，第二比较器1203的输出端与第二接触器302相连接，第三比较器1204与第一接触器203并联设置，第三比较器1204的输入端与温度传感器703连接，输出端与第五接触器601连接，(本实施例中第三接触器及第四接触器通过延时断电继电器及延时通电继电器进行控制，延时断电继电器串联设置在第四并联电路上，延时通电继电器分别连接第三接触器及第四接触器，延时断电继电器的延时时间长于延时通电继电器的延时时间)。

根据上述结构，在具体操作时，电池包输入端口的正极输入端和负极输入端与电源连通，电流经过第五接触器移动至第一并联电路和第二并联电路上。比较器电路通过设置于电池内的温度传感器传输的模拟电压信号进行处理，温度传感器的模拟电压信号传输至第一比较器，第一比较器将温度传感器的模拟电压信号与第一比较器的预设的基准电压进行对比。若电池温度低于电池充电所需的最低温度，此时温度传感器输出的模拟电压信号与第一比较器的基准电压对比后，第一比较器输出一种信号控制第一接触器连通，电流经过高压保险为加热装置供电，加热装置为电池进行加热处理。在电池加热达到充电所需的最低温度时，此时温度传感器输出的模拟电压信号与第一比较器的基准电压对比后，输出另一种控制信号传递至第一接触器和第二接触器，第一接触器接收到另一种控制信号后断开，停止加热。第二比较器依据第一接触器的控制信号输出信号控制第二接触器连通，第二接触器连通使电流为电池进行充电。若在充电过程中，电池温度大于电池充电的最高温度时，温度传感器的模拟电压信号传递至第三比较器，第三比较器将信号与基准电压对比后输出信号控制第五接触器断开，停止电池的充电。当电池包需要进行放电时，电流进入第四并联电路的延时断电继电器，并通过延时断电继电器、第四接触器和保护电阻通入电池包输出端口，由小电流对车载高压电器的内部电容进行充电。在第四并联电路连通时，电流经延时通电继电器延时，连通第三接触器，第三接触器连通后电流经第三并联电路连通，通过电池包输出端口为车内用电器进行供电。随后，延时断电继电器延时断电，断开第四接触器，使第四并联电路停止供电，第三并联电路单独为车内用电器供电，在使用过程中，若需要对电池进行检修，则通过操作手动维修开关，切断电池的电源输出，随后对电池进行检修操作。

在上述实施例中，比较器可选用的型号为LM393。

在上述实施例中，电池管理系统可直接选用BMS，当电池包处于低温环境需要充电时，BMS根据加热装置的工作功率向快充桩发出相应的功率请求，并控制第一接触器和第五接触器闭合，充电桩根据BMS的充电功率请求，输出相应的充电功率，快充桩总正和总负与加热装置导通，快充桩输出的电源给加热装置供电，当电池温度上升达到可进行小电流充电时，BMS控制闭合第二接触器，BMS对当前电池所能承受的最大充电功率和加热装置的工作功率进行累加，向快充桩提出总的充电功率请求，快充桩根据BMS的充电请求，输出相应的充电功率，当电池包温度上升达到正常工作温度时，BMS控制断开第二接触器，加热装置停止工作，同时BMS根据当前电池所能承受的最大充电功率向快充桩发出相应的充电功率请求，快充桩根据BMS的充电请求，输出相应的充电功率，此时电池包进入正常的快速充电。

在上述实施例中，手动维修开关即为MSD，包括一个高压熔断器，通过在手动维修开关上设置高压熔断器，可防止在特殊情况下出现短路现象造成电池的损坏。

在上述实施例中，电池包输出端口即为车内用电器的主回路接口，电池与主回路接口电连接，为车内用电器提供电力，并对车内用电器的内部电容进行充电。

在上述实施例中，电池包输入端口可以连接充电桩，或者是家用新能源汽车充电器。

在上述实施例中，加热装置可以选用红外线加热灯或加热电阻，红外线加热灯可通过照射均匀对电池组进行加热；加热电阻可通过电池包内部设置的风扇及风道均匀对电池组进行加热。

在上述实施例中，电池管理系统可通过电池包输入端口向充电桩或新能源汽车家用充电器发送充电功率的调整请求，对电池包输入端口的充电功率进行调整。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，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 (6)

1.一种加热式电池包，其特征在于，所述加热式电池包内设有多个电池组，包括第一并联电路、第二并联电路、加热装置、第一接触器、第二接触器和温度传感器；

所述第一并联电路和第二并联电路并联设置于电池包输入端口的正极输入端与负极输入端之间；

所述加热装置及第一接触器串联设置于第一并联电路上；

所述第二接触器设置在第二并联电路上，第二并联电路与电池组相连接；

所述温度传感器设置在电池组上；

所述温度传感器、第一接触器和第二接触器与车辆的电池管理系统连接，电池管理系统用于检测温度传感器的信号并控制第一接触器和第二接触器的接通或断开。

2.根据权利要求1所述的加热式电池包，其特征在于，还包括高压保险，所述高压保险串联设置于第一并联电路上。

3.根据权利要求1所述的加热式电池包，其特征在于，还包括手动维修开关，所述手动维修开关设置于电池组内。

4.根据权利要求1所述的加热式电池包，其特征在于，还包括第三并联电路、第三接触器和电池包输出端口，所述第三并联电路设置在电池组与电池包输出端口之间，所述第三接触器设置于第三并联电路上，并与车辆的电池管理系统连接。

5.根据权利要求4所述的加热式电池包，其特征在于，还包括第四并联电路、第四接触器和保护电阻，所述第四并联电路与第三并联电路并联设置，所述第四接触器和保护电阻串联设置于第四并联电路上，第四接触器与车辆的电池管理系统连接。

6.根据权利要求1所述的加热式电池包，其特征在于，还包括第五接触器，所述第五接触器串联设置于电池包输入端口的正极输入端，并与车辆的电池管理系统连接。