CN110752418A - 一种圆柱快充电池加热装置 - Google Patents

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韩伟
李亚辉
龙海涛
吴丽君
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Abstract

本发明提供一种圆柱快充电池加热装置，涉及快充锂离子电池技术领域。该圆柱快充电池加热装置，包括电芯，所述电芯的顶部设置有加热电阻，所述加热电阻的底部设置有与电芯相对应的电阻丝，所述加热电阻的顶部安装有控制器。该圆柱快充电池加热装置其加热对象可以是一颗电池，也可以是小型模组，同时控制器中的温度感应器可以实时监测电池工作环境温度，并根据温度控制加热电阻工作开关，全方位保证电池循环使用寿命，同时该装置所占空间比例小，升温速度快，可以有效提升低温充电效率，工作效率大大提高。

Description

一种圆柱快充电池加热装置
技术领域
本发明涉及快充锂离子电池技术领域，具体为一种圆柱快充电池加热装置。
背景技术
随着生活节奏的加快和工作效率的提升,电子充电速度的成为关注的热点，锂离子电池作为新型环保能源的需求与日俱增，同时要求锂离子电池的循环性能与充电速度性能进一步提高,快充锂离子电池常温下充电速度快,15-20min充满80％soc,但温度对充电速度及使用寿命造成很大的影响，一般20-40℃是电池最佳使用温度,当温度降低到0℃以下后,充电速度是常温的2倍以上,同时行驶里程小于常湿环境下的1/2.使用寿命名大大缩短。
现有加热系统多针对于模组或Pck，并没有针对单电芯的加热系统,且没有针对快充型电芯有效的加热系统，为此，研发一种快充电池加热装置显得尤为迫切。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种圆柱快充电池加热装置，解决了现有加热系统多针对于模组或Pck，并没有针对单电芯的加热系统,且没有针对快充型电芯有效的加热系统的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种圆柱快充电池加热装置，包括电芯，所述电芯的顶部设置有加热电阻，所述加热电阻的底部设置有与电芯相对应的电阻丝，所述加热电阻的顶部安装有控制器。
优选的，所述电阻丝缠绕在电芯的外壁，且所述电阻丝的两端均是通过焊接分别与电芯的正负两端固定连接。
优选的，所述电阻丝为丝状结构设置。
优选的，所述加热电阻以及电阻丝可由镍铬合金、铁铬铝合金、钨丝等金属材质或半导体材料制成。
优选的，所述加热电阻的阻值在0-20Ω。
优选的，所述控制器可操控1-500颗电池。
优选的，所述加热电阻和做功电路之间并联连接。
优选的，所述加热电阻和电阻丝的外壁均设置有耐高温绝缘膜，且所述耐高温绝缘膜由聚酰亚胺膜、聚酯薄膜或PET型膜等材质制成。
优选的，所述模组加热电池分布根据傅立叶定律,围绕在模组外圈1-2层。
工作原理：本发明提供的一种针对圆柱快充电池加热系统针对电池可以是单颗或者一个小型模组，每个电池正极焊接加热电阻，所述加热电阻表面贴耐高温绝缘保护膜,螺旋缠绕于电池表面0-3周,保证每颗电池都接触到加热电阻.所述电池表面都包裹耐高温绝缘膜,所述加热电阻由控制器控制,温度低于设定时,控制器闭合开关开始加热,温度达到设定温度后开关断开,加热完成,控制器中设有过流保护器.本发明所述的快充电池加热系统,占空间比例小，升温速度快,可以有效提升低温充电效率,延长电池使用寿命。
(三)有益效果
本发明提供了一种圆柱快充电池加热装置。具备以下有益效果：
1、该圆柱快充电池加热装置，其加热对象可以是一颗电池.也可以是小型模组，同时控制器中的温度感应器可以实时监测电池工作环境温度，并根据温度控制加热电阻工作开关，全方位保证电池循环使用寿命。
2、该圆柱快充电池加热装置，所占空间比例小，升温速度快，可以有效提升低温充电效率，延长电池使用寿命，工作效率大大提高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中，1、电芯；2、加热电阻；3、电阻丝；4、控制器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供一种圆柱快充电池加热装置，包括电芯1，电芯1的顶部设置有加热电阻2，加热电阻2的底部设置有与电芯1相对应的电阻丝3，加热电阻2的顶部安装有控制器4,控制器4由温度感应器、过流保护器和电路开关等部分组成，当电芯1的温度低于设定时,温度控制器会控制电路开关闭合开始加热,待温度达到设定温度后电路开关会自动断开，温度感应器、过流保护器和电路开关之间的联控技术均是现有技术，此处不再一一赘述，温度感应器可采用市场上现有的501型温度传感器，过流保护器可采用现有的TY-G60A型过流保护器。
电阻丝3缠绕在电芯1的外壁，且电阻丝3的两端均是通过焊接分别与电芯1的正负两端固定连接，通过焊接的方式既可以将电阻丝3的两端与别与电芯1的两端连接，同时也可以起到很好的固定作用。
电阻丝3为丝状结构设置，同时根据不同的电池或模组设计成条状或片状等形状，以便适用于不同的电池。
加热电阻2以及电阻丝3可由镍铬合金、铁铬铝合金、钨丝等金属材质或半导体材料制成，由上述半导体材料制成的加热电阻2以及电阻丝3使其具有更好的导热性，同时也能提高其工作性能。
加热电阻2的阻值在0-20Ω，加热电阻2的阻值可以根据需要在0-20Ω的范围内进行调节。
控制器4可操控1-500颗电池，控制器4可以根据需要控制不同数量的电池。
加热电阻2和做功电路之间并联连接，通过并联连接使其可以在做功的同时可体系升温，使电池的工作环境达到恒温的效果。
加热电阻2和电阻丝3的外壁均设置有耐高温绝缘膜，且耐高温绝缘膜由聚酰亚胺膜、聚酯薄膜或PET型膜等材质制成，使用聚酰亚胺膜、聚酯薄膜或PET型膜等材质制成的耐高温绝缘膜既可以起到很好的耐高温作用，同时可以起到绝缘的效果，提高的加热装置的工作效率和使用寿命。
模组加热电池分布根据傅立叶定律,围绕在模组外圈1-2层。
实施例二：
实施对象为两节18650组成的充电宝配置不同阻值加热电阻在不同温度下所产生的循环数据。
实施例1：无加热电阻，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例2：无加热电阻，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例3：加热电阻阻值1Ω，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例4：加热电阻阻值1Ω，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例5：加热电阻阻值2Ω，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例6：加热电阻阻值2Ω，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例7：加热电阻阻值5Ω，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例8：加热电阻阻值5Ω，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例9：加热电阻阻值7Ω，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例10：加热电阻阻值7Ω，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例11：加热电阻阻值9Ω，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例12：加热电阻阻值9Ω，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例13：加热电阻阻值11Ω，充电宝在-30℃进行3C充电，2C放电的循环测试；
实施例14：加热电阻阻值11Ω，充电宝在-20℃进行3C充电，2C放电的循环测试。
实验循环截止条件为容量剩余80％，实施例循环结果如表1：
表1循环数据
Figure BDA0002230345850000061
综上实施例循环结果可得，在此快速充电体系中，搭配5Ω加热电阻时其体系循环性能有最佳改善。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种圆柱快充电池加热装置，包括电芯（1），其特征在于：所述电芯（1）的顶部设置有加热电阻（2），所述加热电阻（2）的底部设置有与电芯（1）相对应的电阻丝（3），所述加热电阻（2）的顶部安装有控制器（4）。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述电阻丝（3）缠绕在电芯（1）的外壁，且所述电阻丝（3）的两端均是通过焊接分别与电芯（1）的正负两端固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述电阻丝（3）为丝状结构设置。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述加热电阻（2）以及电阻丝（3）可由镍铬合金、铁铬铝合金、钨丝等金属材质或半导体材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述加热电阻（2）的阻值在0-20Ω。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述控制器（4）可操控1-500颗电池。
7.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述加热电阻（2）和做功电路之间并联连接。
8.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述加热电阻（2）和电阻丝（3）的外壁均设置有耐高温绝缘膜，且所述耐高温绝缘膜由聚酰亚胺膜、聚酯薄膜或PET型膜等材质制成。
9.根据权利要求1所述的一种圆柱快充电池加热装置，其特征在于：所述模组加热电池分布根据傅立叶定律,围绕在模组外圈1-2层。
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US20130108896A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 Brammo, Inc. Methods and apparatus for combined thermal management, temperature sensing, and passive balancing for battery systems in electric vehicles
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