CN112117516B - 电池加热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池加热系统，用于对电池进行加热；其中，所述电池包括至少两个电芯；本发明提供的电池加热系统通过设置于所述电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，用于在所述电池中对应的两个电芯进行加热；其中，所述加热膜的最外围的一面包括隔热层；所述隔热层用于降低电池加热过程中的温差。从而实现在不影响电池的加热速率的情况下，对电池均匀加热。

Description

电池加热系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池加热系统。
背景技术
随着汽车行业的发展以及科技的进步，越来越多的新能源汽车进入了人们的视线。但多数人对新能源汽车还是抱有观望态度，其最重要的原因就是新能源汽车的续航问题。由于，新能源汽车中的电池在低温的情况下，会对电池的寿命产生危害，同时会影响电池容量，会在很大程度上影响新能源汽车的行驶里程。
目前，为了保障新能源汽车行驶中的电池温度，通常会采用加热膜加热的方法。现有技术中，通过加热膜对电池进行加热的过程，通常会出现对电池加热不均匀的情况。许多厂家在面对电池加热不均匀的情况，采用的解决方案为降低加热膜的功率，从而有更多的时间进行电池内部的热平衡，但这样会明显的影响电池的加热速率。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种电池加热系统，在不影响电池的加热速率的情况下，对电池均匀加热。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种电池加热系统，用于对电池进行加热；其中，所述电池包括至少两个电芯；所述电池加热系统，包括：
设置于所述电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，用于在所述电池中对应的两个电芯进行加热；
其中，所述加热膜的最外围的一面包括隔热层；
所述隔热层用于降低电池加热过程中的温差。
可选的，所述电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，均包括：
双面胶层、第一绝缘层、加热电阻丝层和第二绝缘层；其中：
所述双面胶层的上表面与所述相邻的两个电芯中的第一个电芯相接触；
所述第一绝缘层位于所述双面胶层的下表面，用于将所述加热电阻丝层与所述第一个电芯隔离；
所述加热电阻丝层位于所述第一绝缘层的下表面，用于对所述第一个电芯进行加热；
所述第二绝缘层位于所述加热电阻丝层的下表面，用于将所述加热电阻丝层与所述相邻的两个电芯中的第二个电芯隔离；
其中，所述隔热层位于所述第二绝缘层的下表面，所述隔热层的下表面与所述第二个电芯相接触。
可选的，所述电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，还包括：
温度感应器；
所述温度感应器在所述加热膜的凸出位置；其中，所述加热膜的凸出位置为所述加热膜的边缘，且与加热膜正负极出线位置的距离大于预设阈值；
所述凸出位置的电阻丝与所述加热电阻丝层的加热电阻丝功率密度一致。
可选的，所述电池中包括至少3个电芯，所述每相邻的两个电池中设置的加热膜中的隔热层，与所述相邻的两个电芯中偏向中间位置的电芯相接触。
可选的，所述系统，还包括：
熔断器、第一开关、第二开关和电池管理单元；
所述第一开关、所述第二开关和所述熔断器串联成支路，所述支路的一端接入电源的正极，另一端接入电源的负极；
所述第一开关和所述第二开关的公共端连接加热膜的正极或负极，所述加热膜未连接所述第一开关和所述第二开关的公共端的一极接入电源；
所述电池管理单元，用于监测所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关是否出现故障；
若所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关出现故障，所述电池管理单元用于控制所述第一开关和所述第二开关中与所述加热膜并联的开关闭合。
可选的，所述电池管理单元执行监测所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关是否出现故障时，用于：
在所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关的断开状态下，检测所述温度传感器发出的温度信号是否降低；
若所述温度传感器发出的温度信号中的温度没有降低，则说明第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关出现故障。
可选的，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材质、导热系数和厚度中至少一种或任意组合相一致。
可选的，所述温度传感器为接触式温度传感器，其中，所述温度传感器包括发送单元，用于将温度信号发送给电池管理单元。
由以上方案可知，本申请提供的一种电池加热系统中，本申请中通过设置于电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，用于在电池中对应的两个电芯进行加热；其中，加热膜的最外围的一面包括隔热层；隔热层用于降低电池加热过程中的温差。从而实现在不影响电池的加热速率的情况下，对电池均匀加热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电池加热系统的示意图；
图2为本发明的另一实施例提供的一种电池加热系统的示意图；
图3为本发明的另一实施例提供的一种加热电阻丝层的示意图；
图4为本发明的另一实施例提供的一种电池加热系统的示意图；
图5为本发明的另一实施例提供的一种电池加热系统的示意图；
图6为本发明的另一实施例提供的一种电池加热系统加热过程中的仿真图；
图7为现有技术中电池加热系统加热过程中的仿真图。
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。
本发明实施例提供的一种电池加热系统，用于对电池进行加热；其中，所述电池包括至少两个电芯；所述电池加热系统，如图1所示，包括：
设置于电池中的相邻的电芯101和电芯104之间的加热膜102，用于对电池中的对应的电芯101和电芯104进行加热。
其中，加热膜102的最外围的一面包括隔热层103，隔热层103用于降低电池加热过程中的温差，隔热层103属于加热膜102。
需要说明的是，电芯101和电芯104可以是方形的电芯模组，与加热膜102的形状、大小相一致。
具体的，在加热膜102的最外围增加了隔热层103后，加热膜102在向电芯101和电芯104的热传导速率发生了变化，加热膜102向原来温度较高的一侧的热传导速度将会减慢；同时，加热膜102本体的温度会比没有隔热层103之前的温度高一些，因此，原来温度较低的一侧的温度也会稍有提升。
在本实施例的具体实现过程中，加热膜102的厚度可以为1.3mm，加热膜102的导热系数可以为0.35W/m.K，隔热层103的厚度可以为0.8mm，隔热层103的的导热系数可以为0.0345W/m.K。其中，隔热层103的材质需要耐高温(90℃)、耐腐蚀、绝缘(500MΩ)和长寿命(8年以上)，可以使用氯丁橡胶发泡材料(CR泡棉)进行制造。
需要说明的是，根据不同的电芯，以及电芯不同的特性，可以选择不同的加热膜与隔热层的搭配方式。
可选的，本发明的另一实施例中，加热膜102具体的一种结构示意图，如图2所示，包括：
双面胶层201、第一绝缘层202、加热电阻丝层203和第二绝缘层204；其中：
双面胶层201的上表面与相邻的两个电芯中的第一个电芯206相接触。
第一绝缘层202位于双面胶层201的下表面，用于将加热电阻丝层203与第一个电芯206隔离。
加热电阻丝层203位于第一绝缘层202的下表面，用于对第一个电芯206进行加热。
第二绝缘层204位于加热电阻丝层203的下表面，用于将加热电阻丝层203与相邻的两个电芯中的第二个电芯207隔离。
其中，隔热层205位于第二绝缘层204的下表面，隔热层205的下表面与所述第二个电芯207相接触。
需要说明的是，加热电阻丝层203可以为热敏电阻丝，也可以为其他材质的加热电阻丝。
在本实施例的具体实现过程中，第一绝缘层202和第二绝缘层204，可以利用聚酰亚胺材料进行制造，也可以使用硅胶等材料进行制造，第一绝缘层202和第二绝缘层204材质、导热系数和厚度中至少一种或任意组合相一致。
本发明上述实施例公开的隔热层205的具体参数性能与如图1中的隔热层103一致，此处不再赘述。
可选的，本发明的另一实施例中，加热电阻丝层203，如图3所示，包括：
温度感应器301；其中，温度感应器在加热膜的凸出位置，可以在如图3所示黑色圆圈位置，也可以在加热膜的边缘，且与加热膜正负极出线位置302的距离大于预设阈值的位置。
可选的，温度感应器可以为接触式温度感应器，也可以为其他温度感应器，温度感应器可以包括发送单元，用于将温度信号实时的发送给电池管理单元。
需要说明的是，凸出位置的电阻丝与加热电阻丝层的加热电阻丝功率密度一致。
在本实施例的具体实现过程中，根据不同大小的加热电阻丝，会有不同的预设阈值，凸出位置可以在除了加热膜的正负极出线位置的任意加热膜的边缘位置。
可选的，本发明的另一实施例提供的一种电池加热系统，如图4所示，包括：
熔断器401、第一开关402、第二开关403、电池管理单元404和加热膜405。
其中，第一开关402、第二开关403和熔断器401串联成支路，支路的一端接入电源的正极，另一端接入电源的负极。
具体的，第一开关402和第二开关403的公共端连接加热膜405的正极，加热膜405未连接第一开关402和第二开关403的公共端的一极接入电源的负极。
电池管理单元404，用于监测第一开关402和第二开关403中未与加热膜405并联的开关是否出现故障。
在本实施例的具体实现过程中，电池管理单元404监测当第一开关402和第二开关403中未与加热膜405并联的开关断开时，温度传感器发出的温度信号是否降低，若温度传感器发出的温度信号中的温度没有降低，则说明第一开关和第二开关中未与加热膜并联的开关出现故障。
若第一开关402和第二开关403中未与加热膜405并联的开关出现故障，电池管理单元404用于控制第一开关402和第二开关403中与加热膜405并联的开关闭合。
需要说明的是，在本实施例的具体实现过程中，图4只是其中的一种实现方式。可选的，熔断器401、第一开关402、第二开关403和加热膜405在支路中的连接方式，还可以是，第一开关402的第一端连接加热膜405的负极，第一开关402的第二端连接电源的负极；熔断器401的第一端连接加热膜405的正极，熔断器401的第二端连接电源的正极；第二开关403的第一端连接加热膜405的正极，第二开关403的第二端连接加热膜405的负极。
可选的，熔断器401、第一开关402、第二开关403和加热膜405在支路中的连接方式，还可以是，第一开关402的第一端连接加热膜405的正极，第一开关402的第二端连接电源的正极；熔断器401的第一端连接加热膜405的负极，熔断器401的第二端连接电源的负极；第二开关403的第一端连接加热膜405的正极，第二开关403的第二端连接加热膜405的负极。
可选的，熔断器401、第一开关402、第二开关403和加热膜405在支路中的连接方式，还可以是，第一开关402的第一端连接加热膜405的正极，第一开关402的第二端连接熔断器401的第一端；熔断器401的第二端连接电源的正极；第二开关403的第一端连接加热膜405的正极，第二开关403的第二端连接加热膜405的负极。
其中，第一开关402与第二开关403的位置可以互换，并且可以为继电器，也可以使用可控半导体材料(MOS管等)代替，第一开关402和第二开关403的材料可以不同也可以相同。
可选的，本发明的另一实施例提供的一种电池加热系统，如果电池中包括至少3个电芯的情况下，每相邻的两个电池中设置的加热膜中的隔热层，与所述相邻的两个电芯中偏向中间位置的电芯相接触。
具体的，如图5所示，加热膜502中带有隔热层503的一面贴近电芯504，加热膜502的另一面贴近电芯501；加热膜506中带有隔热层505的一面贴近504，加热膜506的另一面贴近电芯507。
在本实施例的具体实施过程中，在每相邻的两个电池中设置增加了隔热层的加热膜，与相邻的两个电芯中偏向中间位置的电芯相接触后，在电芯加热过程中如图6所示的加热的仿真图，与现有技术中的加热膜在电芯中如图7所示的加热的仿真图相比，电芯在加热的过程中的温差明显下降。
具体的，图6中加热膜附近位置的温度为3～8度，贴近加热膜的电芯位置的温度为-3～1.5度，远离加热膜的电芯位置的温度为-3～-9度；图7中加热膜附近的温度为12～16度，中间位置的电芯温度为1～16度，两侧的电芯位置的温度为-2～-13度，对比图6和图7可以明显的看出，本发明在电芯加热的过程中的温差明显小于现有技术中电芯在加热过程中的温差。
由以上方案可知，本申请提供的一种电池加热系统中，本申请中通过设置于电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，用于在电池中对应的两个电芯进行加热；其中，加热膜的最外围的一面包括隔热层；隔热层用于降低电池加热过程中的温差。从而实现在不影响电池的加热速率的情况下，对电池均匀加热。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电池加热系统，其特征在于，用于对电池进行加热；其中，所述电池包括至少两个电芯；所述电池加热系统，包括：
设置于所述电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，用于在所述电池中对应的两个电芯进行加热；
其中，所述加热膜的最外围的一面包括隔热层；
所述隔热层用于降低电池加热过程中的温差；
所述电池中的每相邻的两个电芯之间的加热膜，均包括：
双面胶层、第一绝缘层、加热电阻丝层和第二绝缘层；其中：
所述双面胶层的上表面与所述相邻的两个电芯中的第一个电芯相接触；
所述第一绝缘层位于所述双面胶层的下表面，用于将所述加热电阻丝层与所述第一个电芯隔离；
所述加热电阻丝层位于所述第一绝缘层的下表面，用于对所述第一个电芯进行加热；
所述第二绝缘层位于所述加热电阻丝层的下表面，用于将所述加热电阻丝层与所述相邻的两个电芯中的第二个电芯隔离；
其中，所述隔热层位于所述第二绝缘层的下表面，所述隔热层的下表面与所述第二个电芯相接触。
2.根据权利要求1所述的电池加热系统，其特征在于，还包括：
温度感应器；
所述温度感应器在所述加热膜的凸出位置；其中，所述加热膜的凸出位置为所述加热膜的边缘，且与加热膜正负极出线位置的距离大于预设阈值；
所述凸出位置的电阻丝与所述加热电阻丝层的加热电阻丝功率密度一致。
3.根据权利要求1所述的电池加热系统，其特征在于，所述电池中包括至少3个电芯，所述每相邻的两个电池中设置的加热膜中的隔热层，与所述相邻的两个电芯中偏向中间位置的电芯相接触。
4.根据权利要求2所述的电池加热系统，其特征在于，还包括：
熔断器、第一开关、第二开关和电池管理单元；
所述第一开关、所述第二开关和所述熔断器串联成支路，所述支路的一端接入电源的正极，另一端接入电源的负极；
所述第一开关和所述第二开关的公共端连接加热膜的正极或负极，所述加热膜未连接所述第一开关和所述第二开关的公共端的一极接入电源；
所述电池管理单元，用于监测所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关是否出现故障；
若所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关出现故障，所述电池管理单元用于控制所述第一开关和所述第二开关中与所述加热膜并联的开关闭合。
5.根据权利要求4所述的电池加热系统，其特征在于，所述电池管理单元执行监测所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关是否出现故障时，用于：
在所述第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关的断开状态下，监测所述温度传感器发出的温度信号是否降低；
若所述温度传感器发出的温度信号中的温度没有降低，则说明第一开关和所述第二开关中未与所述加热膜并联的开关出现故障。
6.根据权利要求1所述的电池加热系统，其特征在于，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材质、导热系数和厚度中至少一种或任意组合相一致。
7.根据权利要求2所述的电池加热系统，其特征在于，所述温度传感器为接触式温度传感器，其中，所述温度传感器包括发送单元，用于将温度信号发送给电池管理单元。
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