电池加热系统、电池装置及电动汽车的制作方法_2

文档序号:9767085阅读:来源:国知局
放电回路的总阻值发生变化,即电池组I的内阻和大电流放电模块4的阻值会随着温度的变化而变化,放电回路中的电流也会随之改变,为了避免电流过大对电池组I和大电流放电模块4等造成伤害,需要对放电回路的电流进行控制,避免电流太大。因此,在本发明的一个实施例中,还包括可调电阻(图中没示出)和电流检测装置(图中没示出),可调电阻与大电流放电模块4串联。电流检测装置用于检测电池组I的加热电流,其中,控制器用于调节可调电阻的阻值以对电池组I的加热电流进行控制。例如:通过调节可点电阻的阻值,使放电回路中的总阻值保持不变,或者变化较小,从而使放电回路中的加热电流维持在一个相对合理的范围内,对电池组I和大电流放电模块4等起到保护作用。此夕卜,有效控制放电回路中的电流,也可增加电池组I加热的稳定性和可靠性。
[0029]在上述示例中,由于电池组I以大电流进行放电,因此,在放电过程中,大电流放电模块4和可调电阻将产生大量的热量,为避免其温度过高而影响电池加热系统的加热效率,本发明的实施例可包括含冷却液的密闭容器5,大电流放电模块4和可调电阻浸泡在密闭容器5中的冷却液中,冷却液用于对大电流放电模块4和可调电阻进行降温。从而,对大电流放电模块4进行降温,避免其高温容易烧毁的同时还可提高电池加热系统的加热效率。
[0030]在本发明的一个实施例中,密闭容器5为由非导电材料制成的密闭容器5,例如:塑料制成的密闭容器5。由于塑料成本较低,可以有效节省电池加热系统的成本。另外,由于冷却液通常是导电的,因此,密闭容器5起到绝缘作用,避免发生危险,提高电池加热系统的安全性。
[0031]另外,冷却液的密闭容器的容积及冷却液的体积根据需求进行调整,即密闭容器5的大小(即体积)和形状可以根据大电流放电模块4的大小和形状进行调整,从而尽可能节省密闭容器5的材料消耗,而且使得密闭容器5足以容纳大电流放电模块4。
[0032]具体而言,在电池组I正负极之间串联金属加热丝(如镍铬合金加热丝,简称加热丝),加热丝浸入冷却液,如果冷却液导电,则可对加热丝表面做绝缘处理,选择IGBT绝缘栅双极型晶体管作为控制开关3控制电路的通断。结合图1所示,回路闭合后,电池组I以较大的电流放电,由于低温下电池组I的内阻较大,因此电池组I能通过自身内阻发热实现快速升温。加热丝实际是作为一个负载电阻,并不直接提供热量给电池组I。由于加热丝上发热功率非常大,因此将其浸入冷却液中降温,而冷却液则被加热。
[0033]本发明实施例的电池组I以较大的电流放电,通常在1C以上,因此电池组I升温非常快,可在30秒内完成加热。为了达到较大电流,可根据电池组I的规格选择相应的加热丝。
[0034]之所以采用镍铬合金加热丝作为大电流放电模块4,是由于镍铬合金高温强度高,长时间使用后冷却不变脆,发射率高易散热,无磁性,耐腐蚀性强,因此选择镍铬合金加热丝作为大电流放电模块4。
[0035]镍铬合金一般含Crl5?31 %,含Ni29?80%,其中镍含量越高,合金电阻率越大,同时耐温值越高,因此Cr20Ni80为适用本发明的加热丝的材料,电阻率为(1.14±0.05) XlO6 Ω*πι,最高使用温度1200°C。金属加热丝要通过大电流,对截面积有一定要求,可按照102(A2): 1.131 (mm2),电流的平方与截面积的比值,即通过100A的电流,加热丝的截面积不小于1.131mm2ο本发明的实施例需要通过500A电流,选用直径6mm,截面积28.27mm2的圆柱形加热丝。加热丝阻值由电池组I的电压V,以及加热电流I决定。I = V/(R+r),其中r为电池组I的内阻,R为加热丝的电阻值,R = V/I_r,r随温度升高而变小,R随温度升高而变大,为保证电流不大于500A,可使用的一个较合适的R = 480m Ω的加热丝作为大电流放电模块4。
[0036]该电池加热系统的工作过程如下:在低温环境下,当车辆需要使用或充电时,控制器接收BMS (即电池管理系统,BATTERY MANAGEMENT SYSTEM)的温度信号(即电池组I的当前温度,简称电池温度),当电池温度< Tl时,控制IGBT开关导通,执行加热;当电池温度多T2时,IGBT开关断开,加热结束。
[0037]更为具体地,当车辆需要使用或充电时,IGBT开关接收来自BMS的温度信号,当电池温度< Tl (例如-30°C )时,IGBT开关闭合,此时电池组I (如500V的电池组I)以较大的电流(如400-500A)通过金属加热丝4 (镍铬合金加热丝,480mΩ)放电,电池组I靠自身内阻发热升温,加热丝4通过冷却液散热(如汽车冷冻液,-40°C )。当电池温度多T2 (例如0°C)时,IGBT开关断开,加热结束,用时可控制在25秒内。其中T1、T2可以根据需要进行设置,金属加热丝4的规格根据电池组I进行适配,按加热时间的要求选择,通常将加热时间控制在30秒以内即可。
[0038]根据本发明实施例的电池加热系统,利用大电流放电模块使电池组进行较大电流的放电,这样,电池组的内阻可在短时间内发出较多的热量,并且是从电池组内部进行加热的,从而可实现电池组在低温时的大电流放电而实现电池组的快速加热。具体地,电池加热系统的回路中电流较大,电池组从内部直接发热,加热速度快,加热效率高,满足用户需求。另外,本发明实施例的电池加热系统作为电池装置或整车的一部分,并不局限于在电池组充电之前进行加热,可以随时随地将电池组加热到合适温度,使用方便。
[0039]为了能够充分利用大电流放电模块上产生的热量,本发明实施例的电池加热系统可以包括以下几种实现方式。
[0040]1、如果电池组本身含有液冷系统,可以直接将被加热的冷却液提供给液冷系统使用。或者,含冷却液的密闭容器5临近电池组I设置,这样,当冷却液由大电流放电模块4加热后,可以直接对电池组I的外部进行加热,以提高电池组I的加热效率,进一步降低电池组I的加热时间。
[0041]2、对于拥有发动机的混合动力车,被加热的冷却液也可以直接用来给发动机预热,或者,被加热的冷却液也可以用于车载空调给车内加热。例如:含冷却液的密闭容器5临近空调或发动机设置,从而,当冷却液由大电流放电模块4加热后,可以给发动机预热使用,或者,用于车载空调给车内加热使用。降低发动机预热或车载空调制热的能耗。
[0042]3、如果电池组含有PTC电阻加热模块,或者空调系统使用PTC电阻加热,可以将回路电流分流给PTC电阻使用。
[0043]具体而言,如图2所述,本发明实施例的电池加热系统还可包括:第一继电器8和电池组PTC加热模块13。其中,电池组PTC加热模块13通过第一继电器8与控制开关3的第二端相连,以在控制开关闭3合后,电池组PTC加热模块13对电池组I进行外部加热。例如:电池组PTC加热模块13贴于电池组I表面,电池组PTC加热模块13的一端与控制开关3的第一端相连,电池组PTC加热模块13的另一端与控制开关3的第二端相连。这样,电池组PTC加热模块13可有效地对电池组I的外部进行加热。提高电池组I的加热效率。
[0044]具体来说,当车辆需要使用或充电时,当电池温度< Tl (-300C )时,IGBT开关闭合,此时电池组1(500V)以较大的电流(400-500Α)通过金属加热丝4 (镍铬合金,480mΩ )放电,电池组I靠自身内阻发热升温。同时第一继电器8闭合,主回路电流分流给电池组PTC加热模块13使用,从外部对电池组I池加热,提高加热效率。
[0045]如图2所示,该电池加热系统,还包括:第一水栗7和电池组液冷系统12。其中,电池组液冷系统12通过第一水栗7与密闭容器5相连通,第一水栗7启动后,电池组液冷系统12与密闭容器5之间进行冷却液循环,电池组液冷系统12对电池组进行辅助加热。
[0046]具体而言,金属加热丝4对密闭容器5中的冷却液(汽车冷冻液-40°C )加热后,第一水栗7开始工作,使密闭容器5与电池组液冷系统12之中的冷却液形成对流,进行热交换,提高电池加热效率。
[0047]根据本发明实施例的电池加热系统,利用大电流放电模块使电池组进行较大电流的放电,这样,电池组的内阻可在短时间内发出较多的热量,并且是从电池组内部进行加热的,从而可实现对电池组的快速加热。具体地,电池加热系统的回路中电流较大,电池组从内部直接发热,加热速度快,加热效率高,满足用户需求。另外,该电池加热系统中的密闭容器中的被加热的冷却液可以给其他需要的部件使用(如发动机冷却系统、车载空调系统和电池组液冷系统等),因此,在满足用户需求的同时降低能耗。
[0048]如图1和图2所示,本发明实施例的电池加热系统还包括:保险丝2。保险丝2设置在电池组I的正极与控制开关3之间。由此,可以避免电池加热系统烧毁,提高电池加热系统的安全
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1