CN107799849B - 电池包加热系统和电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池包加热系统和电动车，电池包加热系统，用于电动车，包括电池管理单元和电位控制单元，包括：供电输入端和供电输出端。加热支路，在加热支路的一端连接有加热开关元件，加热开关元件通过电池管理单元的控制以闭合或者断开。多个加热单元，加热单元串联于加热支路，至少一组相邻的两个加热单元之间连接有保护开关元件。保护开关元件通过电位控制单元的控制以闭合或者断开。动力支路，与加热支路并联于供电输入端和供电输出端之间。保护开关元件通过电位控制单元的控制能够闭合或断开，因此电池包加热系统能够有效解决由于线路故障造成的电池和加热单元之间循环加热的问题。

Description

电池包加热系统和电动车
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池包加热系统和电动车。
背景技术
目前，我国纯电动汽车动力来源主要是锂离子电池。锂离子电池在20℃到45℃范围内，其充放电性能最优，使用寿命也最佳。因此对于电池包使用环境温度较低的地区或气候较冷的冬天，为了保持电池在最优的环境温度下工作，业内普遍做法是给电池包增加加热系统。在纯电车行车和停车充电时，当电池包温度较低时，电池包本身给加热系统提供电能，从而通过加热片热传导提高整个电池包的温度，来实现电池使用温度保持在合理范围内。
但是，在实际应用中，由于电池包加热系统在实际应用过程中常常会发生电池包给加热系统供电，同时加热系统又在给电池包加热的“死循环”状况，如此持续造成电池包过热，损害电池性能和使用寿命，严重导致电池包起火，引起车辆起火产生严重安全事故。
发明内容
基于此，有必要针对传统的电池包加热系统容易发生的加热循环问题，提供一种电池包加热系统和电动车。
一种电池包加热系统，用于电动车，所述电动车包括电池管理单元和电位控制单元，包括：
供电输入端和供电输出端；
加热支路，在所述加热支路的一端连接有加热开关元件，所述加热开关元件通过所述电池管理单元的控制以闭合或者断开；
多个加热单元，所述加热单元串联于所述加热支路，至少一组相邻的两个所述加热单元之间连接有保护开关元件，所述保护开关元件通过所述电位控制单元的控制以闭合或者断开；
动力支路，与所述加热支路并联于所述供电输入端和所述供电输出端之间。
在其中一个实施例中，所述供电输入端、所述加热支路和所述动力支路之间连接有动力开关元件，所述动力开关元件通过所述电池管理单元的控制以闭合或者断开，用以控制所述加热支路和所述动力支路的通断。
在其中一个实施例中，还包括多个电池安装单元，多个所述电池安装单元串联于所述动力支路。
在其中一个实施例中，所述电池安装单元包括多个并联连接的电池安装装置。
在其中一个实施例中，所述电池安装装置中设置有多个串联连接的电池位。
在其中一个实施例中，所述加热单元包括多个并联连接的加热带。
在其中一个实施例中，所述加热带中串联有多个加热元件。
在其中一个实施例中，所述电池安装单元与所述加热单元一一对应设置形成多个电池包。
一种电动车，包括所述电池管理单元和所述电位控制单元，还包括所述的电池包加热系统，所述电位控制单元包括巡航档和充电档，所述巡航档和所述充电档分别与所述保护开关元件电连接。
在其中一个实施例中，还包括电池，所述动力支路通过所述电池安装单元给所述电池充电。
本发明提供的电池包加热系统用于电动车，所述电动车包括电池管理单元和电位控制单元。电池包加热系统包括供电输入端和供电输出端、加热支路、动力支路、多个加热单元。电池包加热系统包括供电输入端和供电输出端。在所述加热支路的一端连接有加热开关元件。所述加热开关元件通过所述电池管理单元的控制以闭合或者断开。加热单元用于给电池加热。所述加热单元串联于所述加热支路。至少一组相邻的两个所述加热单元之间连接有保护开关元件。所述保护开关元件通过所述电位控制单元的控制以闭合或者断开。所述动力支路与所述加热支路并联于所述供电输入端和所述供电输出端之间，用于给电池供电。所述保护开关元件通过所述电位控制单元的控制能够闭合或断开，从而能够根据所述电池包加热系统的工作状态断开和接通所述加热单元和所述电池单元之间形成的回路。因此所述电池包加热系统能够有效解决由于线路故障造成的电池和加热单元之间循环加热的问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电动车控制系统示意图；
图2为本发明实施例提供的电池安装单元结构图；
图3为本发明实施例提供的电池包结构示意图。
主要元件符号说明
电池包加热系统10、电动车20、供电输入端110、供电输出端120、加热支路200、加热开关元件210、动力支路300、动力开关元件310、电池包400、电池安装单元410、电池安装装置412、电池位411、加热单元420、加热带421、加热元件422、保护开关元件500、电池600、电池管理单元700、电位控制单元800、巡航档810、充电档820。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及技术效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明的具体实施例进行描述。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。
请参见图1，本发明实施例提供一种电池包加热系统10。所述电池包加热系统10用于电动车20。所述电动车20包括电池管理单元和电位控制单元。所述电池包加热系统10包括供电输入端110、供电输出端120、加热支路200、动力支路300、多个电池包、多个加热单元420。所述加热支路200的一端连接有加热开关元件210。所述加热开关元件210通过所述电池管理单元700的控制以闭合或者断开。所述加热支路200与所述动力支路300并联于所述供电输入端110和所述供电输出端120之间。所述动力支路300用于给电池600供电。所述加热单元420串联于所述加热支路200。至少一组相邻的两个所述加热单元420之间连接有保护开关元件500。所述保护开关元件500通过所述电位控制单元800的控制以闭合或者断开。
所述供电输入端110和所述供电输出端120可以分别作为所述电池包加热系统10的正极和负极。所述供电输入端110和所述供电输出端120可以与供电桩连接。所述加热支路200用于给所述加热单元420供电。所述加热支路200的输入端和所述动力支路300的输入端可以与所述供电输入端110连接。所述加热支路200和所述动力支路300的输出端可以与所述供电输出端120连接。优选地，所述动力支路300可以由高压动力线构成。所述动力支路300用于连接电池600。进一步地，所述加热开关元件210连接在所述加热支路200靠近所述供电输出端120的一侧。所述加热单元420可以与电池600相邻设置，从而可以加速对电池600加热。优选地，在每两个相邻的所述加热单元420之间均设置有所述保护开关元件500，从而可以更好地避免由于电路短路造成的加热循环的问题。所述电动车20的电池管理单元700用于管理所述电池包加热系统10中的电源部分。所述电源部分可以包括不同型号的电池600。在其中一个实施例中，所述电池管理单元700还可以包括温控元件。所述电池管理单元700通过温控元件监测所述电池包400温度的变化。所述电池管理单元700通过所述电池包400温度的变化来控制所述电池包加热系统10的工作状态。所述电位控制单元800可以通过自动控制或者手动控制。进一步地，所述电位控制单元800设置在电动车20操作台上。所述电位控制单元800可以为电动车20操作台上的巡航档810或充电档820。当电动车20的工作处于巡航档810或者充电状态时，所述电位控制单元800可以控制所述保护开关元件500闭合。所述电位控制单元800能够控制所述保护开关元件500的开闭，从而能够根据所述电池包加热系统10的工作状态断开和接通所述加热单元420和所述电池600单元之间形成的回路。因此所述电池包加热系统10能够有效解决由于线路故障造成的电池600和加热单元420之间循环加热的问题。
在其中一个实施例中，所述供电输入端110、所述加热支路200和所述动力支路300之间连接有动力开关元件310。所述动力开关元件310通过所述电池管理单元700的控制以闭合或者断开，用以控制所述加热支路200和所述动力支路300的通断。所述动力开关元件310还与所述电池管理单元700电连接，用以控制所述加热支路200和所述动力支路300的通断。所述动力开关元件310能够直接控制所述加热支路200和所述动力支路300的通断电。所述电池管理单元700可以根据所述电池包400的温度变化控制所述动力开关元件310的开闭，从而切换所述电池包加热系统10的工作状态。所述动力开关元件310连接在所述供电输入端110的一侧能够在紧急情况时切断多个所述电池600和多个所述加热单元420的供电，从而避免危险的发生。
在其中一个实施例中，所述电池包400还包括电池安装单元410。所述电池安装单元410串联于所述动力支路300。所述电池安装单元410用于安装电池600或固定安装电池的装置。所述电池安装单元410与所述动力支路300连接的两端可以分别与电池600的正极和负极直接或间接连接。所述电池安装单元410可以为多个。所述电池安装单元410中可以并联或串联多个电池600。进一步地，所述加热单元420可以贴合于所述电池安装单元410的外表面，从而可以提高热量的传递效率。
在其中一个实施例中，所述电池安装单元410与所述加热单元420一一对应设置形成多个电池包400。所述电池包400用于给电动车20供电。多个所述电池包400可以串联于所述加热支路200和所述动力支路300之间。
在其中一个实施例中，所述电池安装单元410包括多个并联连接的电池安装装置412。所述电池安装装置412可以用于设置电池600的安装位置和数量。所述电池安装装置412中可以安装一个大容量电池600，也可以设置多个电池位411以安装多个电池600。可以理解，所述电池安装装置412并联设置可以使得安装在所述电池安装装置412中的电池600为所述电池包加热系统10提供较高的输出电流，从而能够使所述加热单元420快速生热。进一步地，所述电池安装装置412也可以串联设置。
请参见图2，在其中一个实施例中，所述电池安装装置412中设置有多个串联连接的电池位411。所述电池位411用于直接放置电池600。进一步地，电池600在所述电池位411中串联后，可以再通过所述电池安装装置412并联。从而提高总的电池容量，提高所述电池包400的续航能力。
在其中一个实施例中，所述加热单元420包括多个并联连接的加热带421。所述加热带421可以用于生热，也可以用于连接多个加热元件422。所述加热带421的两端可以分别与所述加热支路200连接。
在其中一个实施例中，所述加热带421中串联有多个加热元件422。所述加热元件422可以为碳纤维等发热材料。
在其中一个实施例中，所述电池安装单元410与所述加热单元420一一对应设置。优选地，所述加热单元420可以包覆在所述电池安装单元410的外表面，从而提高加热效率。
请参见图3，在其中一个实施例中，所述电池安装单元410和所述加热单元420可以集成形成所述加热包400。在并联设置的所述电池安装装置412之间可以设置有所述加热元件422。进一步地，所述加热元件422可以与安装在所述电池位411中的电池600贴合设置，从而可以更有效地提高传热速率。
本发明实施例还提供一种电动车20。所述电动车20包括所述的电池包加热系统10。所述电位控制单元800包括巡航档810和充电档820。所述巡航档810和所述充电档820分别与所述保护开关元件500电连接。所述电位控制单元800可以安装在所述电动车20的操纵盘上。钥匙处于所述巡航档810时所述巡航档810为高电位，所述保护开关元件500闭合。充电档820为高电位，所述保护开关元件500闭合。
在其中一个实施例中，所述电动车20还包括电池600，所述电池600安装于所述电池安装单元410。所述动力支路300通过所述电池安装单元410给所述电池600充电。
下面对所述电动车20处于不同的工作状态时所述电池包加热系统10的工作模式进行说明：
所述电动车20处于行车加热状态：
当所述电池管理单元700检测到所述电池包400温度低于5℃时，控制所述动力开关元件310和所述加热开关元件210闭合。此时巡航档810处于24V高电位，所述保护开关元件500闭合使得所述加热单元420和所述电池安装单元410形成闭合回路。所述加热元件422通电后将电能转化为热能给所述电池安装单元410中的电池600加热。当所述电池600管理系统检测到所述电池包400温度上升到10℃以上时，控制所述动力开关元件310和所述加热开关元件210断开，此时所述电池包400停止给所述加热元件422供电。
所述电动车20处停车充电状态：
当所述电池管理单元700检测到电动车20的供电输入端110和所述供电输出端120连接到充电桩正极和负极时，所述电池管理单元700控制所述动力开关元件310和所述加热开关元件210闭合。并且此时充电档820处于24V高电位状态，所述保护开关元件500闭合。此时充电桩电压和电池600的电压相等，此时充电桩无法给安装在所述电池安装单元410中的电池600充电。但充电桩可以给所述加热单元420供电。所述加热元件422通电后将电能转化为热能给所述电池安装单元410中的电池600加热，使得电池包400温度升高。所述电池管理单元700检测到所述电池包400温度上升到10℃以上时，控制所述动力开关元件310和所述加热开关元件210断开，此时所述电池包400停止给所述加热元件422供电。充电桩开始给安装在所述电池安装单元410中的电池600充电。
所述电车处于停车不充电状态：
此时所述巡航档810关闭，所述保护开关元件500处于断开状态。由此可以避免特殊情况下所述加热单元420和所述电池安装单元410中的电池600发生短路引起所述电池包400过热发生危险。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池包加热系统，用于电动车(20)，所述电动车(20)包括电池管理单元(700)和电位控制单元(800)，其特征在于，包括：
供电输入端(110)和供电输出端(120)；
加热支路(200)，在所述加热支路(200)的一端连接有加热开关元件(210)，所述加热开关元件(210)通过所述电池管理单元(700)的控制以闭合或者断开；
多个加热单元(420)，所述加热单元(420)串联于所述加热支路(200)，在每两个相邻的所述加热单元(420)之间均设置有保护开关元件(500)，所述保护开关元件(500)通过所述电位控制单元(800)的控制以闭合或者断开；
动力支路(300)，与所述加热支路(200)并联于所述供电输入端(110)和所述供电输出端(120)之间。
2.如权利要求1所述的电池包加热系统，其特征在于，所述供电输入端(110)、所述加热支路(200)和所述动力支路(300)之间连接有动力开关元件(310)，所述动力开关元件(310)通过所述电池管理单元(700)的控制以闭合或者断开，用以控制所述加热支路(200)和所述动力支路(300)的通断。
3.如权利要求1所述的电池包加热系统，其特征在于，还包括多个电池安装单元(410)，多个所述电池安装单元(410)串联于所述动力支路(300)。
4.如权利要求3所述的电池包加热系统，其特征在于，所述电池安装单元(410)包括多个并联连接的电池安装装置(412)。
5.如权利要求4所述的电池包加热系统，其特征在于，所述电池安装装置(412)中设置有多个串联连接的电池位(411)。
6.如权利要求1所述的电池包加热系统，其特征在于，所述加热单元(420)包括多个并联连接的加热带(421)。
7.如权利要求6所述的电池包加热系统，其特征在于，所述加热带(421)中串联有多个加热元件(422)。
8.如权利要求3所述的电池包加热系统，其特征在于，所述电池安装单元(410)与所述加热单元(420)一一对应设置形成多个电池包(400)。
9.一种电动车，包括所述电池管理单元(700)和所述电位控制单元(800)，其特征在于，还包括权利要求1-8任一项所述的电池包加热系统(10)，所述电位控制单元(800)包括巡航档(810)和充电档(820)，所述巡航档(810)和所述充电档(820)分别与所述保护开关元件(500)电连接。
10.如权利要求9所述的电动车，其特征在于，还包括电池(600)，所述动力支路(300)通过所述电池安装单元(410)给所述电池(600)充电。
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