CN111092182B - 一种均温加热的动力电池系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种均温加热的动力电池系统及其汽车，包括电池模组、电池模组测温组件、加热单元以及加热控制模块，所述电池模组根据电池模组测温组件的测量情况将电池模组分为自然降温快的第一电池模组区域和自然降温慢的第二电池模组区域，根据电池模组区域的自然降温特性和主动升温特性来差异性设计加热功率，将加热过程的主动均温功能与充电过程的被动均温功能相结合，利用串联回路进行整体控制，保证了加热过程和充电过程的整体温度均匀性，保证了动力电池的性能。

Description

一种均温加热的动力电池系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种均温加热的动力电池系统及汽车。
背景技术
随着新能源汽车技术的不断发展，和人们环保意识的不断提升，电动汽车已越来越普及。电动汽车是以动力电池(即电池包)提供动力源，驱动动力电机推动汽车前进，动力电池作为新能源汽车的主要动力源，其对工作环境温度的要求较为苛刻，为满足全国范围内的正常使用，动力电池工作环境温度一般要求为-30.0℃-60.0℃。动力电池在高温环境下工作时，循环寿命减少；低温环境下工作时，充放电容量降低。，这是由动力电池本身化学特性决定的。为弥补动力电池化学特性的短板，需对动力电池的工作温度进行有效控制，使动力电池工作在较为理想的工作温度范围内，减少温度对动力电池工作性能的影响。
现有技术中，针对减小动力电池包温差的办法，要么只能实现边缘电池模组的温差降低，要么加热过程中统一控制能源消耗大、加热效率低，不能有效的保证动力电池包的温度范围恒定。
发明内容
为此，需要提供一种均温加热的动力电池系统及汽车，解决现有技术中统一控制电池包加热温度时能源消耗大，加热效率低的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种均温加热的动力电池系统，包括电池模组、电池模组测温组件、加热单元以及加热控制模块；
所述电池模组包括第一电池模组区域以及第二电池模组区域；
所述电池模组测温组件包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于第一电池模组区域，用于测量第一电池模组区域的温度变化范围，所述第二温度传感器设置于第二电池模组区域，用于测量第二电池模组区域的温度变化范围；
所述加热单元设置在所述电池模组的底部，所述加热单元包括第一加热模块以及第二加热模块，所述第一加热模块设置在所述第一电池模组区域的底部，所述第二加热模块所述在所述第二电池模组区域的底部，所述第一加热模块与所述第二加热模块相互串联形成加热回路；
所述第一加热模块用于根据所述第一温度传感器所发送的数据设定加热功率，所述第二加热模块用于根据所述第二温度传感器所发送的数据设定加热功率，使得所述第一电池模组区域与所述第二电池模组区域的温差在预设阈值范围内。
所述加热控制模块与所述加热单元电连接，所述加热控制模块用于控制加热单元启停和监测加热单元的温度。
作为本发明的一种优选结构，所述加热回路上设置有加热继电器，所述加热继电器用于控制加热回路的连通与断开。
作为本发明的一种优选结构，所述加热回路上设置有保险丝，所述保险丝用于防止加热回路出现过流风险。
作为本发明的一种优选结构，所述加热单元上还设置有加热单元测温组件，所述加热单元测温组件用于监测所述加热单元的温度变化情况。
作为本发明的一种优选结构，所述加热单元测温组件包括第三温度传感器和第四温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述第一加热模块上，所述第四温度传感器设置在所述第二加热模块上。
作为本发明的一种优选结构，所述加热单元测温组件与加热控制模块连接。
作为本发明的一种优选结构，所述加热控制模块的电源来自车载充电机、电池包、直流充电柱其中任意一种。
作为本发明的一种优选结构，所述加热单元与所述电池模组之间还设置有导热件，所述导热件用于降低热阻。
作为本发明的一种优选结构，所述加热单元为硅胶加热片。
区别于现有技术，上述技术方案包括电池模组、电池模组测温组件、加热单元以及加热控制模块，其中加热单元设置在所述电池模组的底部，所述加热单元包括第一加热模块以及第二加热模块，所述第一加热模块设置在所述第一电池模组区域的底部，所述第二加热模块所述在所述第二电池模组区域的底部，所述第一加热模块与所述第二加热模块相互串联形成加热回路，所述加热模块用于根据其温度传感器发送的数据设定加热功率，使得第一电池模组区域与所述第二电池模组区域的温差在预设阈值范围内，所述加热控制模块与所述加热单元的串联回路电连接，所述加热控制模块用于控制加热单元的启停和监测加热单元的温度。
根据所在电池模组区域的自然降温特性和主动升温特性来差异性设计加热功率，在自然降温慢的区域设置较小的加热功率，在自然降温快的区域设置较大的加热功率，实现加热过程的主动均温功能，同时实现低温充电的过程中，高温区降温快，低温区降温慢，实现被动均温的过程，将加热过程的主动均温功能与充电过程的被动均温功能相结合，利用加热单元的串联回路，保证了加热过程和充电过程的整体温度均匀性，保证了动力电池的性能。
发明人还提供了一种汽车，如权利要求1-9任一所述均温加热的动力电池系统。
区别于现有技术，上述技术方案包括电池模组、电池模组测温组件、加热单元以及加热控制模块，其中加热单元设置在所述电池模组的底部，所述加热单元包括第一加热模块以及第二加热模块，所述第一加热模块设置在所述第一电池模组区域的底部，所述第二加热模块所述在所述第二电池模组区域的底部，所述第一加热模块与所述第二加热模块相互串联形成加热回路，所述加热模块用于根据其温度传感器发送的数据设定加热功率，使得第一电池模组区域与所述第二电池模组区域的温差在预设阈值范围内，所述加热控制模块与所述加热单元的串联回路电连接，所述加热控制模块用于控制加热单元的启停和监测加热单元的温度。
根据所在电池模组区域的自然降温特性和主动升温特性来差异性设计加热功率，在自然降温慢的区域设置较小的加热功率，在自然降温快的区域设置较大的加热功率，实现加热过程的主动均温功能，同时在低温充电的过程中，高温区降温快，低温区降温慢，实现被动均温的过程，将加热过程的主动均温功能与充电过程的被动均温功能相结合，利用加热单元的串联回路，保证了加热过程和充电过程的整体温度均匀性，保证了动力电池的性能。
附图说明
图1为具体实施方式所述动力电池包的结构示意图；
图2为具体实施方式所述单个电池模组的结构示意图；
图3为具体实施方式所述动力电池包电路连接结构图。
附图标记说明：
1、电池模组；
2、电池模组测温组件；
21、第一温度传感器；
22、第二温度传感器；
3、加热单元；
4、加热控制模块；
5、加热继电器；
6、保险丝；
7、加热单元测温组件；
71、第三温度传感器；
72、第四温度传感器；
8、导热件。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1-图3，本实施例涉及一种均温加热的动力电池系统，包括电池模组1、电池模组测温组件2、加热单元3以及加热控制模块4，所述电池模组包括第一电池模组区域以及第二电池模组区域。
如图1和图2所示，所述电池模组测温组件2包括第一温度传感器21和第二温度传感器22，所述第一温度传感器21设置于第一电池模组区域，用于测量第一电池模组区域的温度变化范围，所述第二温度传感器22设置于第二电池模组区域，用于测量第二电池模组区域的温度变化范围；具体的，所述电池模组的划分是根据电池模组测温组件2的测量情况将电池模组1分为自然降温快的第一电池模组区域和自然降温慢的第二电池模组区域。
所述加热单元3设置在所述电池模组1的底部，所述加热单元3包括第一加热模块以及第二加热模块，所述第一加热模块与所述第二加热模块相互串联形成加热回路，便于加热单元3整体的控制和监测，所述第一加热模块设置在所述第一电池模组区域的底部，所述第二加热模块所述在所述第二电池模组区域的底部。在其他的事实例中，所述加热单元3也可以设置在电池模组1的四周，能够更加全面的实现在动力电池系统的均温效果。
如图3所示，进一步地，所述加热回路上设置有加热继电器5，所述加热继电器5设置在加热回路上，用于控制加热回路的连通与断开。在电路中起到自动调节、安全保护、转换电路的作用。
进一步地，所述加热回路上设置有保险丝6，所述保险丝6用于防止加热回路出现过流风险。保险丝6可以在电路异常升到一定高度的时候，自身熔断切断电流，保护电路的安全运行。
所述第一加热模块用于根据所述第一温度传感器21所发送的数据设定加热功率，所述第二加热模块用于根据所述第二温度传感器22所发送的数据设定加热功率，使得所述第一电池模组区域与所述第二电池模组区域的温差在预设阈值范围内。
所述加热控制模块4与所述加热单元3电连接，所述加热控制模块4用于控制所述加热单元3。即在自然降温慢的第二电池模组区域设置较小的加热功率，在自然降温快的第一电池模组区域设置较大的加热功率，从而保证了加热过程中的系统温差在目标阈值范围内，在实现加热过程结束时，自然降温慢的区域变成低温区，自然降温快的区域变成高温区，加热停止后的低温充电过程中，高温区降温快，低温区降温慢，电池包温差呈收缩减小趋势，即实现低温充电过程中不加热的被动均温功能。
进一步地，所述加热单元3上还设置有加热单元测温组件7，所述加热单元测温组件7用于监测所述加热单元3的温度变化情况。具体的，所述加热单元测温组件7包括第三温度传感器71和第四温度传感器72，所述第三温度传感器71设置在所述第一加热模块上，所述第四温度传感器72设置在所述第二加热模块上。具体的，所述第三温度传感器71和第四温度传感器72分别设置在自然降温快的第一加热模块和自然降温慢区域内的第二加热模块上，可以对加热单元3的运行温度情况进行实时的监测，便于对加热单元3 的运行情况进行一个预测和反馈。
进一步地，所述加热单元测温组件7与加热控制模块4连接，加热单元测温组件7的温度变化情况作为加热控制模块4的观察参数。具体的，当加热单元3的温度过高时，加热控制模块4可以及时断开加热回路，防止加热单元3损坏。
进一步地，所述加热控制模块4的电源来自车载充电机、电池包或者直流充电柱。
进一步地，所述加热单元3与所述电池模组之间还设置有导热件8，所述导热件8用于降低热阻。所述导热件8采用柔性填充材料，具体的可以为柔性导热片,导热硅脂,导热灌封材料,导热黏合剂,导热胶带,导热相变材料等。
进一步地，所述加热单元3为硅胶加热片。在其他的事实例中，所述加热单元3还可以为PTC加热板、云母片加热板或聚酰亚胺加热膜等。
本实施例还提供了一种汽车，包括上述技术方案任意一种均温加热的动力电池系统。
动力电池系统在使用的过程中，在加热时，依据电池模组不同区域的升温和降温特性来设计加热功率，从而保证加热过程中的系统温差在目标阈值范围内，同时又可以实现高效快速加热，降低加热系统能耗，降低低温充电时间，将不同电池模组区域内的加热阈值进行差异化设置，实现加热过程结束时，自然降温慢的区域变成低温区，自然降温快的区域变成高温区，加热停止后的低温充电过程中，高温区降温快，低温区降温慢，电池包温差呈收缩减小趋势，即实现低温充电过程中(不加热)的被动均温功能。解决了大多数低温加热系统无法实现的低温充电过程中(不加热)均温功能，而且不需要启动加热系统即可实现均温，既满足了电池包均温功能的需求，又不增加额外的能耗。将主动均温功能和被动均温功能结合在一起，实现低温下的全过程均温功能，既保证了加热过程的均温功能，又保证了充电过程的均温功能，达到了均温和降能耗的双重效果。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或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，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种均温加热的动力电池系统，其特征在于，包括电池模组、电池模组测温组件、加热单元以及加热控制模块；
所述电池模组包括第一电池模组区域以及第二电池模组区域；
所述电池模组测温组件包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器设置于第一电池模组区域，用于测量第一电池模组区域的温度变化范围，所述第二温度传感器设置于第二电池模组区域，用于测量第二电池模组区域的温度变化范围；
所述加热单元设置在所述电池模组的底部，所述加热单元包括第一加热模块以及第二加热模块，所述第一加热模块设置在所述第一电池模组区域的底部，所述第二加热模块在所述第二电池模组区域的底部，所述第一加热模块与所述第二加热模块相互串联形成加热回路；
所述第一加热模块用于根据所述第一温度传感器所发送的数据设定加热功率，所述第二加热模块用于根据所述第二温度传感器所发送的数据设定加热功率，使得所述第一电池模组区域与所述第二电池模组区域的温差在预设阈值范围内；
所述加热控制模块与所述加热单元电连接，所述加热控制模块用于控制加热单元启停和监测所述加热单元的温度；
电池模组的划分是根据电池模组测温组件的测量情况将电池模组分为自然降温快的第一电池模组区域和自然降温慢的第二电池模组区域，在自然降温慢的第二电池模组区域设置较小的加热功率，在自然降温快的第一电池模组区域设置较大的加热功率，从而保证了加热过程中的系统温差在目标阈值范围内，在实现加热过程结束时，自然降温慢的区域变成低温区，自然降温快的区域变成高温区；
所述加热单元上还设置有加热单元测温组件，所述加热单元测温组件用于监测所述加热单元的温度变化情况，所述加热单元测温组件包括第三温度传感器和第四温度传感器，所述第三温度传感器设置在所述第一加热模块上，所述第四温度传感器设置在所述第二加热模块上，所述第三温度传感器和第四温度传感器分别设置在自然降温快的第一加热模块和自然降温慢区域内的第二加热模块上，可以对加热单元的运行温度情况进行实时的监测，便于对加热单元的运行情况进行一个预测和反馈；
所述加热单元测温组件与加热控制模块连接，加热单元测温组件的温度变化情况作为加热控制模块的观察参数，当加热单元的温度过高时，加热控制模块可以及时断开加热回路，防止加热单元损坏。
2.如权利要求1所述均温加热的动力电池系统，其特征在于，所述加热回路上设置有加热继电器，所述加热继电器用于控制加热回路的连通与断开。
3.根据权利要求1或2所述的均温加热的动力电池系统，其特征在于，所述加热回路上设置有保险丝，所述保险丝用于防止加热回路出现过流风险。
4.根据权利要求1所述的均温加热的动力电池系统，其特征在于，所述加热控制模块的电源来自车载充电机、电池包、直流充电柱其中任意一种。
5.根据权利要求1所述的均温加热的动力电池系统，其特征在于，所述加热单元与所述电池模组之间还设置有导热件，所述导热件用于降低热阻。
6.根据权利要求1所述的均温加热的动力电池系统，其特征在于，所述加热单元为硅胶加热片。
7.一种汽车，其特征在于，包括：
如权利要求1-6任一所述均温加热的动力电池系统。
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