CN208862132U - 一种动力电池用ptc加热板防过载系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种动力电池用PTC加热板防过载系统，包括PTC加热板、电池模组、电池管理系统、充放电正极柱、充放电负极柱、预热电阻；所述电池模组正极端通过第一继电器与充放电正极柱连接，电池模组负极端与充放电负极柱直连，所述PTC加热板一端通过第三继电器与充放电正极柱连接，另一端与充放电负极柱直连，所述预热电阻与第二继电器串联后再与第三继电器并联；所述PTC加热板上设置有第一温感探头，所述电池模组上设置有第二温感探头；所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第一温感探头、第二温感探头分别与电池管理系统连接。本实用新型可以消除PTC本身物理特性的NTC段的影响，防止低温时直接启用PTC加热板加热造成PTC加热板过载的情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源电池行业，特别涉及一种动力电池用PTC加热板防过载系统。
背景技术
目前新能源行业正在高速发展中，尤其是纯电动新能源车的发展，已经达到炽热化状态了。作为纯电动新能源车大三电之一的动力电池系统，目前的新能源汽车使用的锂电池的使用条件对温度的要求比较大，当新能源车辆在冬天或者温度较低的地区使用时，充电与放电容易受到温度的影响，所以就需要电池系统加入加热系统对电池系统进行低温管控。
市场上加热器种类很多，有传统的电阻PI(聚酰亚胺薄膜)加热膜、传统电阻硅胶加热板、PTC(正温度系数热敏电阻)加热板、以及水冷板热管理加热方案，相较于传统电阻加热，PTC(正温度系数热敏电阻)加热板可以有效预防热失控现象，而且加热效果均匀，而相较于水冷板热管理加热方案，价格又相对低廉，所以PTC(正温度系数热敏电阻)加热板加热方案在新能源电池系统中加热方案有着很大的优势所在。
专利号为201711459090.0公开了一种基于相变储热的动力电池低温辅助加热装置及方法，固液相变换热器通过两个电子液体三通阀并联于电池冷却回路中，电子水泵与第二电子液体三通阀之间串联有PTC加热器，第一电子液体三通阀另两端分别连接冷却液流出管上的温度传感器和散热器、第二电子液体三通阀另两端分别连接PTC加热器和散热器。该发明是通过动力电池正常工作状态下利用相变材料的相变潜热回收动力电池散发的部分余热，并存储在相变材料中，当动力电池在低温条件下需要加热时，可以将相变材料中储存的热量通过冷却液传递给动力电池辅助加热。
该发明虽然能在一定程度上缓解低温对电池加热的影响，但还是存在以下不足：
(1)相变材料中储存的热量是有限的，在温度较低的情况下，这些热量是不足以辅助加热。
(2)并没有考虑到低温情况下PTC物理特性的影响，会造成在低温情况下PTC过载的情况。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种动力电池用PTC加热板防过载系统，旨在解决PTC加热板在低温情况下加热动力电池时会造成PTC加热板过载的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种动力电池用PTC加热板防过载系统，包括PTC加热板、电池模组、电池管理系统、充放电正极柱、充放电负极柱、预热电阻；
所述电池模组正极端通过第一继电器与充放电正极柱连接，电池模组负极端与充放电负极柱直连，所述PTC加热板一端通过第三继电器与充放电正极柱连接，另一端与充放电负极柱直连，所述预热电阻与第二继电器串联后再与第三继电器并联；
所述PTC加热板上设置有第一温感探头，所述电池模组上设置有第二温感探头；
所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第一温感探头、第二温感探头分别与电池管理系统连接。
工作时，由电池管理系统通过第二温感探头检测是否电池模组温度低于0摄氏度，当电池模组温度低于0摄氏度时，开始充电预加热流程，首先通过电池管理系统控制第二线圈带电，使第二开关闭合，将PTC加热板与预热电阻串联，进行预加热，当电池管理系统通过第一温感探头检测到PTC加热板温度达到50摄氏度时，表示预加热过程结束，电池管理系统先控制第三线圈带电，闭合第三开关，然后控制第二线圈不带电从而断开第二开关，PTC加热板开始给电池模组加热，当电池管理系统通过第二温感探头检测电池模组的温度达到5摄氏度以上时，先控制第一线圈带电，使得第一开关闭合，然后控制第三线圈不带电，从而断开第三开关，电池模组在合适的温度内开始充电。
进一步地，所述预热电阻可以包括一个单体电阻或者若干单体电阻串联和/或并联。
进一步地，所述预热电阻的大小为20-80欧姆，优选为50欧姆。
进一步地，所述第一继电器包括第一开关和第一线圈，所述第一开关的一端与充放电正极柱连接，另一端与电池模组正极端连接，所述第一线圈与电池管理系统连接。
进一步地，所述第二继电器包括第二开关和第二线圈，所述第二开关与预热电阻串联后再与第三继电器并联，所述第二线圈与电池管理系统连接。
进一步地，所述第三继电器包括第三开关和第三线圈，所述第三开关一端与PTC加热板连接，另一端与充放电正极柱连接，所述第三线圈与电池管理系统连接。
进一步地，所述电池模组包括若干单体电池串联和/或并联。
进一步地，所述第一温感探头为环形温感探头。
进一步地，所述第二温感探头为环形温感探头。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种动力电池用PTC加热板防过载系统，在温度较低的情况下给动力电池充电时，由于PTC加热板在低温启动过程中因为其本身物理特性的NTC(负温度系数热敏电阻)段的影响，可以通过电池管理系统控制预热电阻与PTC加热板串联，进行预加热，待PTC加热板到达合适的温度后，可以断开预热电阻，由PTC加热板给电池模组加热，本实用新型可以消除PTC本身物理特性的NTC段的影响,防止低温时直接启用PTC加热装置造成PTC加热板过载的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型PTC加热板电阻与温度的物理特性图；
图2为本实用新型实施例一的电路结构示意图；
上述附图标记：1充放电正极极柱，2，充放电负极柱，3第一继电器，4，第二继电器，5第三继电器，6电池管理系统，7电池模组，8 PTC加热板，9预热电阻，10第一环形温感探头，11第二环形温感探头；
3-1第一开关，3-2第一线圈；
4-1第二开关，4-2第二线圈；
5-1第三开关，5-2第三线圈。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。
需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系，运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，本实用新型中如设计“第一”、“第二”等描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个该特征。本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以互相结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现互相矛盾或者无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
如图1所示，PTC(正温度系数热敏电阻)加热板在使用中，由于PTC(正温度系数热敏电阻)在低温启动过程中有因为其本身物理特性的NTC(负温度系数热敏电阻)段的影响，造成加热板在启动过程中存在一个峰值电流，此峰值电流往往是额定电流的2到3倍，而在车辆交流充电过程中，交流充电机的功率往往会低于其峰值功率，在有些没有对过载情况有效管控的交流充电机，在实际应用中会出现无法加热和充电的情况，造成对用户新能源车使用的影响。
如图2所示，为了解决上述问题，本实用新型实施例一提供了一种动力电池用PTC加热板防过载系统，包括PTC加热板8、电池模组7、电池管理系统6、充放电正极柱1、充放电负极柱2、第一继电器3、第二继电器4、第三继电器5、预热电阻9、第一温感探头10和第二温感探头11；
所述第一继电器3包括第一开关3-1和第一线圈3-2，所述第二继电器4包括第二开关4-1和第二线圈4-2，所述第三继电器5包括第三开关5-1和第三线圈5-2，所述充放电正极柱1通过第一开关3-1与电池模组7正极端连接，所述电池模组7负极端与充放电负极柱连接，所述预热电阻9与第二开关4-1串联后再与第三开关5-1并联，并联后的整体一端与充放电正极柱1连接，另一端通过PTC加热板8与充放电负极柱2连接，所述预热电阻的大小为20-80欧姆，优选为50欧姆。
所述第一线圈3-2、第二线圈4-2、第三线圈5-2的一端与地连接，另一端分别与电池管理系统6连接；
所述第一环形温感探头10设置在PTC加热板8上，所述第二环形温感探头11设置在电池模组7上，第一环形温感探头10和第二环形温感探头11分别与所述电池管理系统6连接。
本实用新型实施例一工作原理：工作时，由电池管理系统6通过第二环形温感探头11检测是否电池模组7温度低于0摄氏度，当电池模组7温度低于0摄氏度时，开始充电预加热流程，首先通过电池管理系统6控制第二线圈4-2带电，使第二开关4-1闭合，将PTC加热板8与预热电阻9串联，进行预加热；当电池管理系统6通过第一环形温感探头10检测到PTC加热板8温度达到50摄氏度时，表示预加热过程结束，电池管理系统6先控制第三线圈5-2带电，闭合第三开关5-1，然后控制第二线圈4-2不带电从而断开第二开关4-1，PTC加热板8开始给电池模组7加热，当电池管理系统6通过第二环形温感探头11检测电池模组7的温度达到5摄氏度以上时，先控制第一线圈3-2带电，使得第一开关3-1闭合，然后控制第三线圈5-2不带电，从而断开第三开关5-1，电池模组7在合适的温度内开始充电。
本实用新型提供一种动力电池用PTC加热板防过载系统，在温度较低的情况下给动力电池充电时，由于PTC加热板8在低温启动过程中因为其本身物理特性的NTC(负温度系数热敏电阻)段的影响，可以通过电池管理系统6控制预热电阻9与PTC加热板8串联，进行预加热，待PTC加热板8到达合适的温度后，可以断开预热电阻9，由PTC加热板8给电池模组7加热，本实用新型可以消除PTC本身物理特性的NTC段的影响，防止低温时直接启用PTC加热板8加热造成PTC加热板8过载的情况。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种动力电池用PTC加热板防过载系统，其特征在于，包括PTC加热板、电池模组、电池管理系统、充放电正极柱、充放电负极柱、预热电阻；
所述电池模组正极端通过第一继电器与充放电正极柱连接，电池模组负极端与充放电负极柱直连，所述PTC加热板一端通过第三继电器与充放电正极柱连接，另一端与充放电负极柱直连，所述预热电阻与第二继电器串联后再与第三继电器并联；
所述PTC加热板上设置有第一温感探头，所述电池模组上设置有第二温感探头；
所述第一继电器、第二继电器、第三继电器、第一温感探头、第二温感探头分别与电池管理系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，其特征在于，所述预热电阻为一个单体电阻或者若干单体电阻串联和/或并联。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，其特征在于，所述预热电阻的大小为20-80欧姆。
4.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，所述第一继电器包括第一开关和第一线圈，所述第一开关的一端与充放电正极柱连接，另一端与电池模组正极端连接，所述第一线圈与电池管理系统连接。
5.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，所述第二继电器包括第二开关和第二线圈，所述第二开关与预热电阻串联后再与第三继电器并联，所述第二线圈与电池管理系统连接。
6.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，所述第三继电器包括第三开关和第三线圈，所述第三开关一端与PTC加热板连接，另一端与充放电正极柱连接，所述第三线圈与电池管理系统连接。
7.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，其特征在于，所述电池模组包括若干单体电池串联和/或并联。
8.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，其特征在于，所述第一温感探头为环形温感探头。
9.根据权利要求1所述的一种动力电池用PTC加热板防过载系统，其特征在于，所述第二温感探头为环形温感探头。
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| CN112421074A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-02-26 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 氢能车辆燃料电池保温系统、方法、电子设备及存储介质 |
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