CN219658811U - 一种电池包加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池包加热装置，属于电动汽车电池包技术领域。针对现有技术中存在的电池包边缘电芯与中心电芯温度不均衡、存在较大的电压差，影响电池包的使用寿命等问题，本实用新型提供了一种电池包加热装置，通过在电池箱体内壁以及电池内梁上分别安装有若干个PTC芯片，PTC芯片对电池箱体和电池内梁加热，电池箱体和电池内梁通过热传导对电池模组边缘进行加热，同时在电池箱体内设置有温感点，实时检测各部位电芯温度，从而可以有效降低电池包边缘电芯与中心电芯之间的温度差，减小电池包边缘电芯与中心电芯的电压差，提高电池包的使用寿命。

Description

一种电池包加热装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车电池包技术领域，更具体地说，涉及一种电池包加热装置。

背景技术

相较于燃油汽车，电动汽车兼具污染排放少、运行噪声小和燃油经济性高等诸多优势。近年来，电动汽车得到了广泛的推广与应用。在电动汽车系统中，汽车的主要动力来源是动力电池，电池能量需要通过充电进行补充。但是，目前在动力电池系统中，尤其是低温环境下，由于电池包的外壳一般为铝或其他金属，导热系数较大，因此会导致靠近电池包箱体边缘的电池温度较低，而电池包中心内部电池温度较高，进而会引起温度不均衡，同时也会导致电池包边缘电芯与中心电芯之间存在较大的电压差，使电池包的使用寿命受到损伤，也极大地影响了电动汽车的安全性能。

经检索，中国专利申请，申请号202110990695.2，公开日2021年11月5日，公开了一种电动汽车动力电池加热方法和电动汽车。该发明电动汽车动力电池加热方法包括：控制模块在电池加热模式下产生加热指令，并根据加热指令输出驱动控制信号，其中，加热指令包括电压加热指令和电流加热指令中的至少一种；电机驱动模块根据驱动控制信号驱动电机，并对动力电池进行充放电形式的加热。该方案能够实现对动力电池的均匀加热，但是该方案对电池加热的控制方法繁琐，加热效果不能得到很好的保证，且对电动汽车的电池包没有做出改进，仅通过控制方法对电池进行加热，加热效率不高。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的在动力电池系统中，靠近电池包箱体边缘的电池温度较低，而电池包中心内部电池温度较高，导致电池包边缘电芯与中心电芯温度不均衡、存在较大的电压差，影响电池包的使用寿命等问题，本实用新型提供了一种电池包加热装置，通过将PTC芯片集成安装在电池箱体以及电池内梁内，从而对电池箱体以及电池内梁进行加热，电池箱体以及电池内梁通过热传导对电池模组加热，有效降低电池包边缘电芯与中心电芯之间的温度差，减小电池包边缘电芯与中心电芯的电压差，提高电池包的使用寿命。

2.技术方案

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

一种电池包加热装置，包括电池箱体和电池内梁，所述电池内梁设置在电池箱体内，所述电池箱体内壁安装有若干个PTC芯片，所述电池内梁上安装有若干个PTC芯片，所述PTC芯片加热电池箱体和电池内梁，所述电池箱体和电池内梁对电池模组边缘进行加热。

进一步地，所述电池箱体包括第一侧板、第二侧板，所述第一侧板与第二侧板平行；在第一侧板上开设有若干个凹槽，所述PTC芯片安装在第一侧板的凹槽中；在第二侧板上同样开设有若干个凹槽，所述PTC芯片安装在第二侧板的凹槽中。

进一步地，所述电池内梁包括第一电池内梁、第二电池内梁以及第三电池内梁，所述第二电池内梁设置于第一电池内梁以及第三电池内梁之间，所述第一电池内梁、第二电池内梁以及第三电池内梁互相平行，且第一电池内梁、第二电池内梁以及第三电池内梁均垂直于第一侧板与第二侧板设置；在第一电池内梁的上开设有若干个凹槽，所述PTC芯片安装在第一电池内梁的凹槽中；在第二电池内梁上设置有若干个凹槽，所述PTC芯片安装在第二电池内梁的凹槽中；在第三电池内梁上开设有若干个凹槽，所述PTC芯片安装在第三电池内梁的凹槽中。

进一步地，所述PTC芯片包括PTC加热芯片以及PTC外壳；所述PTC加热芯片加热PTC外壳，PTC外壳将热量传递至电池箱体以及电池内梁上。

进一步地，所述PTC加热芯片、PTC外壳与电池箱体形成加热通路，所述PTC加热芯片、PTC外壳与电池内梁形成加热通路。

进一步地，所述PTC芯片还包括PTC固定部，若干个PTC芯片通过PTC固定部分别安装在第一侧板、第二侧板、第一电池内梁、第二电池内梁以及第三电池内梁的凹槽中。

进一步地，所述PTC芯片还包括PTC线束，所述PTC线束与PTC加热芯片电连接，通过电路的通断控制PTC加热芯片启动加热或停止加热。

进一步地，还包括液冷板以及电池模组端板，所述PTC芯片固定设置在液冷板上并连接电池内梁与电池模组端板。

进一步地，所述电池内梁、液冷板以及电池模组端板形成加热通路。

进一步地，还包括温感点，所述温感点包括第一温感点、第二温感点以及第三温感点；在第一侧板一侧的电池模组的两端设置有一个或多个第一温感点，在第二电池内梁中心位置处一侧的电池模组上设置有一个或多个第二温感点；在第一电池内梁与第二电池内梁之间的电池模组上设置有一个或多个第三温感点。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

本实用新型的一种电池包加热装置，将PTC芯片集成安装在电池箱体以及电池内梁中，进而PTC芯片加热电池箱体和电池内梁，电池箱体和电池内梁对电池模组边缘进行加热，有效降低电池包边缘电芯与中心电芯之间的温度差，同时极大地节约了电池包的安装空间；此外，在第一侧板、第二侧板以及电池内梁处的电池模组上设置温感点用于实时检测电池包各部位的温度差异，进而控制PTC芯片启动加热或停止加热，在尽可能降低能耗的情况下，有效改善电芯温度情况，减小电池包边缘电芯与中心电芯的电压差，提高电池包的使用寿命。

附图说明

图1为本实施例电池包结构图；

图2为本实施例电池包箱体结构图；

图3为本实施例电池包剖视图；

图4为本实施例电池包箱体和电池包端板连接结构图；

图5为本实施例PCT加热片结构图；

图6为图5中A处放大结构图；

图7为本实施例温度检测点位置图；

图8为本实施例功率分布图；

图9为本实施例控制流程图。

图中标号说明：1、电池箱体；11、第一侧板；12、第二侧板；2、电池内梁；21、第一电池内梁；22、第二电池内梁；23、第三电池内梁；3、电池模组；4、液冷系统；5、PTC芯片；51、PTC固定部；52、PTC线束；53、PTC加热芯片；54、PTC外壳；6、液冷板；7、电池模组端板；8、第一温感点；9、第二温感点；10、第三温感点。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例，对本实用新型作详细描述。

实施例

如图1-图7所示，为本实施例提供的一种电池包加热装置，所述电池包加热装置包括电池箱体1和电池内梁2，所述电池内梁2设置在电池箱体1内，所述电池箱体1内壁安装有若干个PTC芯片5，所述电池内梁2上安装有若干个PTC芯片5，PTC芯片5加热电池箱体1和电池内梁2，电池箱体1和电池内梁2对电池模组3边缘进行加热。

具体到本实施例中，如图1-图2所示，所述电池包加热装置包括电池箱体1、电池内梁2、电池模组3、液冷系统4以及PTC芯片5。如图2所示，所述电池箱体1包括第一侧板11以及第二侧板12，第一侧板11与第二侧板12平行。所述电池内梁2包括第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23，所述第二电池内梁22设置于第一电池内梁21以及第三电池内梁23之间，所述第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23互相平行，且第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23均垂直于第一侧板11与第二侧板12设置。进而若干个电池模组3分布在电池箱体1内，所述电池箱体1、电池内梁2、电池模组3以及液冷系统4组成电池包。现有技术中，由于电池箱体1处的电池模组3向外传递热量速度快，而电池内梁2处的电池模组3向外传递热量速度慢，导致电池包边缘电芯与中心电芯存在较大温度差，从而严重影响了电池包的使用寿命。由此，本实施例中，如图3所示，在第一侧板11上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第一侧板11的凹槽中，在第二侧板12上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第二侧板12的凹槽中。此外，在第一电池内梁21上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第一电池内梁21的凹槽中；在第二电池内梁22上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第二电池内梁22的凹槽中；在第三电池内梁23上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第三电池内梁23的凹槽中。由此，本实施例中，将若干个PTC芯片5分别安装在第一侧板11、第二侧板12、第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23的凹槽中，从而能够有效节约电池包的安装空间。本实施例中，更优地，在第一侧板11靠近电池模组3的一侧上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第一侧板11的凹槽中；在第二侧板12靠近电池模组3的一侧上开设有若干个数量相同、位置相对的凹槽，PTC芯片5安装在第二侧板12的凹槽中；在第一电池内梁21靠近第二电池内梁22的一侧上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第一电池内梁21的凹槽中；在第二电池内梁22的两侧开设有若干个数量相同、位置相对的凹槽，PTC芯片5安装在第二电池内梁22两侧的凹槽中；在第三电池内梁23靠近第二电池内梁22的一侧上开设有若干个凹槽，PTC芯片5安装在第三电池内梁23的凹槽中。

进一步地，如图5-图6所示，所述PTC芯片5包括PTC固定部51、PTC线束52、PTC加热芯片53以及PTC外壳54。所述PTC芯片5通过PTC固定部51固定安装在第一侧板11、第二侧板12、第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23的凹槽中。需要说明的是，本实施例中，PTC固定部51可以通过胶粘等方式固定安装在第一侧板11、第二侧板12、第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23的凹槽中。PTC线束52与PTC加热芯片53电连接，通过电路的通断控制PTC加热芯片53启动加热或停止加热，本实施例中，PTC线束52可以通过电池箱体1以及电池内梁2处的中空位置进行布线。进而，PTC加热芯片53加热PTC外壳54，PTC外壳54将热量传递至电池箱体1以及电池内梁2上。值得说明的是，本实施例中，PTC外壳54的受热面积较大，使得PTC加热芯片53的传热更加均匀。由此，所述PTC加热芯片53、PTC外壳54与电池箱体1形成加热通路，电池箱体1通过热传导对电池模组3边缘进行加热，用于对电池包边缘电芯加热；所述PTC加热芯片53、PTC外壳54与电池内梁2形成加热通路，电池内梁2通过热传导对电池模组3边缘进行加热，用于对电池包中心电芯加热。由此，本实施例中，PTC芯片5加热电池箱体1以及电池内梁2，电池箱体1以及电池内梁2对电池模组3边缘进行加热，有效降低电池包边缘电芯与中心电芯之间的温度差。

如图4所示，本实施例中，电池包加热装置还包括液冷板6以及电池模组端板7。所述PTC芯片5固定设置在液冷板6上并连接电池内梁2与电池模组端板7，电池内梁2、液冷板6以及电池模组端板7形成加热通路。需要说明的是，在电池包实际应用过程中，电池模组端板7与电池内梁2的第三电池内梁23连接，第三电池内梁23与液冷板6连接，从而使得靠近电池模组端板7处的电池模组3散热较快，导致电池模组端板7处的电芯温度比其他部位处的电芯温度低，从而产生温度差。由此，本实施例中，将PTC芯片5固定设置在液冷板6上，PTC芯片5连接第三电池内梁23与电池模组端板7，第三电池内梁23、液冷板6以及电池模组端板7形成加热通路，从而通过PTC芯片5对电池模组端板7进行加热，控制电池包内部的温度差。

进一步地，本实施例中，电池包加热装置还包括温感点，所述温感点用于检测并记录电池包各部位温度。所述温感点包括第一温感点8、第二温感点9以及第三温感点10。在第一侧板11一侧的电池模组3的两端设置有一个或多个第一温感点8，在第二电池内梁22中心位置处一侧的电池模组3上设置有一个或多个第二温感点9；在第一电池内梁21与第二电池内梁22之间的电池模组3上设置有一个或多个第三温感点10。本实施例中，更优地，如图7所示，在第一侧板11一侧的电池模组3的两端设置有两个第一温感点8，在第二侧板12一侧的电池模组3的两端设置有两个第一温感点8，第一温感点8用于检测并记录电池包边缘电芯的温度。在第二电池内梁22两侧的电池模组3上分别对称设置有两个第二温感点9，第二温感点9用于检测并记录电池包中心电芯的温度。由此，第一温感点8、第二温感点9用于检测电池包边缘电芯与电池包中心电芯的温度差。在第一电池内梁21与第二电池内梁22之间的电池模组3上设置有两个第三温感点10，在第三电池内梁23与第二电池内梁22之间的电池模组3上设置有两个第三温感点10。由此，第二温感点9与第三温感点10用于检测电池包中心电芯与电池模组端板7之间的温度差。进而，在第一侧板11、第二侧板12以及电池内梁2处的电池模组3上设置温感点用于实时检测电池箱体1以及电池内梁2处电池模组3的温度差异，进而控制PTC加热芯片53启动加热或停止加热，在尽可能降低能耗的情况下，有效改善电芯温度情况，减小电池包边缘电芯与中心电芯的电压差，提高电池包的使用寿命。

如图9所示，本实施例的一种电池包加热装置用于检测电池包温差及加热方法为通过在电池包的电池模组3上设置温感点用于检测电池包不同部位电池模组3的温度差，具体包括以下步骤：

步骤一、启动电池管理系统(Battery Management System，BMS)，设置第一温感点8与第二温感点9的温度差m，设置第二温感点9与第三温感点10的温度差n；本实施例中，优选地，设定第一温感点8与第二温感点9的温度差m为5℃，设定第二温感点9与第三温感点10的温度差n为3℃。

步骤二、通过检测第一温感点8、第二温感点9以及第三温感点10的温度，测定电池模组3各部位温度，记录在电池管理系统中，通过电池管理系统计算第一温感点8与第二温感点9的温度差以及第二温感点9与第三温感点10的温度差。

步骤三、根据温度差情况，对电池模组3进行温度调节：

若第一温感点8记录的温度与第二温感点9记录的温度的温度差大于m，则固定安装在第一侧板11以及第二侧板12的一侧的PTC芯片5通过PTC线束52控制PTC加热芯片53启动加热；

若第二温感点9记录的温度与第三温感点10记录的温度的温度差大于n，则固定安装在第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23上的PTC芯片5通过PTC线束52控制PTC加热芯片53启动加热。

需要说明的是，若第一温感点8记录的温度与第二温感点9记录的温度的温度差小于等于m，则固定安装在第一侧板11以及第二侧板12的一侧的PTC芯片5通过PTC线束52控制PTC加热芯片53停止加热；若第二温感点9记录的温度与第三温感点10记录的温度的温度差小于等于n，则固定安装在第一电池内梁21、第二电池内梁22以及第三电池内梁23上的PTC芯片5通过PTC线束52控制PTC加热芯片53停止加热。

进而，本实施例所述的一种电池包加热装置，通过在电池箱体1内壁以及电池内梁2处固定安装PTC芯片5用于加热电池箱体1和电池内梁2，并且在电池箱体1和电池内梁2处的电池模组3上设置温感点用于实时检测并记录电池箱体1和电池内梁2处电池模组3的温度差，从而通过电池管理系统判断是否启动PTC加热芯片53对电池箱体1和电池内梁2进行加热或者控制PTC加热芯片53对电池箱体1和电池内梁2停止加热，避免电池包边缘电芯与中心电芯的温度差较大，降低电芯间的温度差，进而降低电芯间的电压差，极大地提高了电池包的使用寿命。

值得说明的是，本实施例中，进一步地对安装在电池箱体1和电池内梁2处的PTC芯片5设置不同的功率。具体地，增加安装在电池箱体1处PTC芯片5的功率，降低安装在电池内梁2处PTC芯片5的功率，从而达到节能的效果。如图8所示，a处和b处为电池箱体1部位，由于在a处和b处电芯温度较低，因此，在a处和b处安装功率较高的PTC芯片5，a处和b处为高功率区；c处为电池内梁2部位，在c处电芯温度较高，因此，在c处安装功率较低的PTC芯片5，c处为低功率区。由此，通过功率分区的形式，有效地利用能量，在提高能量利用率的同时实现温差最小化，也有效减少PTC芯片5的加热时间。

以上示意性地对本实用新型创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。附图中所示的也只是本实用新型创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种电池包加热装置，包括电池箱体(1)和电池内梁(2)，所述电池内梁(2)设置在电池箱体(1)内，其特征在于，所述电池箱体(1)内壁安装有若干个PTC芯片(5)，所述电池内梁(2)上安装有若干个PTC芯片(5)，所述PTC芯片(5)加热电池箱体(1)和电池内梁(2)，所述电池箱体(1)和电池内梁(2)对电池模组(3)边缘进行加热。

2.根据权利要求1所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述电池箱体(1)包括第一侧板(11)、第二侧板(12)，所述第一侧板(11)与第二侧板(12)平行；在第一侧板(11)上开设有若干个凹槽，所述PTC芯片(5)安装在第一侧板(11)的凹槽中；在第二侧板(12)上同样开设有若干个凹槽，所述PTC芯片(5)安装在第二侧板(12)的凹槽中。

3.根据权利要求2所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述电池内梁(2)包括第一电池内梁(21)、第二电池内梁(22)以及第三电池内梁(23)，所述第二电池内梁(22)设置于第一电池内梁(21)以及第三电池内梁(23)之间，所述第一电池内梁(21)、第二电池内梁(22)以及第三电池内梁(23)互相平行，且第一电池内梁(21)、第二电池内梁(22)以及第三电池内梁(23)均垂直于第一侧板(11)与第二侧板(12)设置；在第一电池内梁(21)的上开设有若干个凹槽，所述PTC芯片(5)安装在第一电池内梁(21)的凹槽中；在第二电池内梁(22)上设置有若干个凹槽，所述PTC芯片(5)安装在第二电池内梁(22)的凹槽中；在第三电池内梁(23)上开设有若干个凹槽，所述PTC芯片(5)安装在第三电池内梁(23)的凹槽中。

4.根据权利要求3所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述PTC芯片(5)包括PTC加热芯片(53)以及PTC外壳(54)；所述PTC加热芯片(53)加热PTC外壳(54)，PTC外壳(54)将热量传递至电池箱体(1)以及电池内梁(2)上。

5.根据权利要求4所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述PTC加热芯片(53)、PTC外壳(54)与电池箱体(1)形成加热通路，所述PTC加热芯片(53)、PTC外壳(54)与电池内梁(2)形成加热通路。

6.根据权利要求4所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述PTC芯片(5)还包括PTC固定部(51)，若干个PTC芯片(5)通过PTC固定部(51)分别安装在第一侧板(11)、第二侧板(12)、第一电池内梁(21)、第二电池内梁(22)以及第三电池内梁(23)的凹槽中。

7.根据权利要求6所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述PTC芯片(5)还包括PTC线束(52)，所述PTC线束(52)与PTC加热芯片(53)电连接，通过电路的通断控制PTC加热芯片(53)启动加热或停止加热。

8.根据权利要求1所述的一种电池包加热装置，其特征在于，还包括液冷板(6)以及电池模组端板(7)，所述PTC芯片(5)固定设置在液冷板(6)上并连接电池内梁(2)与电池模组端板(7)。

9.根据权利要求8所述的一种电池包加热装置，其特征在于，所述电池内梁(2)、液冷板(6)以及电池模组端板(7)形成加热通路。

10.根据权利要求1所述的一种电池包加热装置，其特征在于，还包括温感点，所述温感点包括第一温感点(8)、第二温感点(9)以及第三温感点(10)；在第一侧板(11)一侧的电池模组(3)的两端设置有一个或多个第一温感点(8)，在第二电池内梁(22)中心位置处一侧的电池模组(3)上设置有一个或多个第二温感点(9)；在第一电池内梁(21)与第二电池内梁(22)之间的电池模组(3)上设置有一个或多个第三温感点(10)。