动力电池加热系统的制作方法

本实用新型涉及汽车技术领域，特别是涉及一种动力电池加热系统。

背景技术：

目前新能源汽车所用的动力电池大部分为锂离子电池，而温度极大地影响着锂离子电池的寿命，通常需保证电池工作在适宜的温度区间(例如25℃-35℃)，避免电池因高温或者低温寿命衰减。加热系统具备在低温下实现加热电池模组的功能，加热效率及模组温差是衡量加热系统性能的重要指标，直接影响到动力电池的充放电效率及寿命。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：对于传统的加热系统，通常加热成本高，重量大，加热效率较低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的加热系统通常加热成本高，重量大，加热效率较低的问题，提供一种动力电池加热系统。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种动力电池加热系统，包括加热继电器，由各电池模组串联形成的电池包，以及由各加热膜串联形成的加热膜组件；电池包的正极电连接加热继电器的一端，负极电连接加热膜组件的第一端；加热膜组件的第二端电连接加热继电器的另一端；

还包括设于电池模组与加热膜的第一表面层之间的冲压冷板，以及多个支撑件；各支撑件与各加热膜一一对应，支撑件靠近加热膜的第二表面层。

在其中一个实施例中，加热膜包括位于第一表面层与第二表面层之间的中间层；

第一表面层为PET绝缘层，第二表面层为PET绝缘层，中间层为铜镀铝箔合金电阻。

在其中一个实施例中，第一表面层与冲压冷板胶粘连接。

在其中一个实施例中，还包括设于第二表面层上的温度传感器。

在其中一个实施例中，支撑件具有靠近第二表面层的板面；

板面设有用于吻合镶嵌温度传感器的凹槽。

在其中一个实施例中，支撑件为弹性支撑件。

在其中一个实施例中，弹性支撑件为发泡硅橡胶支撑件。

在其中一个实施例中，还包括设于电池模组与冲压冷板之间的导热垫。

在其中一个实施例中，还包括电连接在加热继电器的一端和加热膜组件的第二端之间的保险丝。

在其中一个实施例中，还包括电连接在电池包的负极和加热膜组件的第一端之间的主负继电器，以及电连接在任意两个电池模组之间的维护开关。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

基于电池包的正极电连接加热继电器的一端，负极电连接所述加热膜组件的第一端；加热膜组件的第二端电连接所述加热继电器的另一端；通过控制加热继电器的通断，能够实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间。基于冲压冷板设于电池模组与加热膜之间，加热膜设于支撑件与冲压冷板之间，通过加热膜设于冲压冷板底部的方式对电池模组加热，通过支撑件使得加热膜、冲压冷板以及电池模组相互紧密接触，提供了良好的导热路径，进而有效提升加热效率，同时减小了加热成本和加热系统的重量。

附图说明

图1为一个实施例中动力电池加热系统的电路结构示意图；

图2为一个实施例中动力电池加热系统的装配结构示意图；

图3为一个实施例中加热膜的结构示意图；

图4为一个实施例中支撑件的结构示意图；

图5为一个实施例中动力电池加热系统的另一装配结构示意图；

图6为一个实施例中动力电池加热系统的另一电气结构示意图；

图7为一个实施例中动力电池加热系统的又一装配结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的对动力电池加热的方式有：在电池外部液冷冷却回路中串联PTC加热器，通过加热冷却液的方式实现加热电池的功能，但存在加热效率低，外部加热器重量大且成本高的问题；在电池模组上方增加加热膜，利用额外的蓄电池供电，通过电芯极耳传热，但存在加热功率低，加热时间长，导致电池低温充电时间长且放电功率低的问题；在电池模组侧面贴加热膜，通过模组的侧板传热；但贴于电池模组侧面的加热膜加热功率低，模组侧板与电芯之间的间隙导致传热路径热阻较大，且电芯不同部位温差大，容易增加电池寿命衰减速度。

而本申请提供的动力电池加热系统，通过加热膜和弹性支撑配合设置在电池模组加热部分，控制加热继电器的通断，能够实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间，极大提高加热效率；通过加热膜设于冲压冷板底部的方式对电池模组加热，通过支撑件使得加热膜、冲压冷板以及电池模组相互紧密接触，提供了良好的导热路径，进而有效提升加热效率，同时减小了加热成本和加热系统的重量。

在一个实施例中，如图1和图2所示，提供了一种动力电池加热系统，包括加热继电器110，由各电池模组122串联形成的电池包120，以及由各加热膜132串联形成的加热膜组件130；电池包120的正极电连接加热继电器110的一端，负极电连接加热膜组件130的第一端；加热膜组件130的第二端电连接加热继电器110的另一端。还包括设于电池模组122与加热膜132的第一表面层之间的冲压冷板150，以及多个支撑件140；各支撑件140与各加热膜132一一对应，支撑件140靠近加热膜132的第二表面层。

其中，加热继电器110指的是能够控制线路通断的器件，加热继电器110可以是快充继电器，例如加热继电器110可通过小电流控制大电流，实现对线路中高压电的通断控制。电池包120指的是用于汽车上的动力电池包，电池包120可包括多个电池模组122。加热膜132可用来产生热能，加热膜132可以是电加热膜；加热膜组件130可包括多个加热膜132。冲压冷板150可以是液冷板；支撑件140可用来将加热膜132、冲压冷板150和电池模组122紧密接触。

具体地，基于电池包120的正极电连接加热继电器110的一端，电池包120的负极电连接所述加热膜组件130的第一端；加热膜组件130的第二端电连接所述加热继电器110的另一端；通过控制加热继电器110的通断，能够实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间。基于冲压冷板150设于电池模组122与加热膜132之间，加热膜132设于支撑件140与冲压冷板150之间，通过加热膜132设于冲压冷板150底部的方式对电池模组122加热，通过支撑件140使得加热膜132、冲压冷板150以及电池模组122相互紧密接触，提供了良好的导热路径。

进一步的，基于各个加热模132串联工作，进而在电路回路中出现故障时(例如任意一个加热膜132出现故障)，则通过加热继电器110可使得整个电路断开工作，进而起到保护加热系统的作用，避免因部分加热膜失效导致电池包的局部温度过高。

需要说明的是，冲压冷板150的尺寸和形状可根据电池模组122的实际尺寸设计得到；加热膜132的尺寸和形状可根据冲压冷板150的尺寸和形状而确定，例如加热膜132的形状可以是方形结构但不限于该外形尺寸。支撑件140的尺寸和形状可根据加热膜132的尺寸和形状而确定，例如支撑件140的形状可以是方形结构但不限于该外形尺寸。

上述动力电池加热系统中，通过加热膜的第一表面层靠近冲压冷板设置，支撑件靠近加热膜的第二表面层设置，使得加热膜、冲压冷板和电池模组紧密接触；通过控制加热继电器的通断，在加热继电器导通时，加热膜快速加热工作，实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间，进而有效提升加热效率，同时减小了加热成本和加热系统的重量。

在一个实施例中，如图3所示，为加热膜的结构示意图。加热膜132包括位于第一表面层与第二表面层之间的中间层；第一表面层为PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)绝缘层，第二表面层为PET绝缘层，中间层为铜镀铝箔合金电阻。

其中，第一表面层和第二表面层分别采用PET绝缘层，起到绝缘作用，使得加热系统安全运行。铜镀铝箔合金电阻指的是铜镀铝箔合金材质的电阻，铜镀铝箔合金电阻指的是一种电阻加热元件。

具体地，基于铜镀铝箔合金电阻设于两个PET绝缘层之间构成加热膜132，通过加热膜132设有冲压冷板和支撑件之间，在加热继电器导通时，电池包向加热膜供电，进而加热膜132中的镀铝箔合金电阻快速产生热量。

在一个示例中，第一表面层、中间层和第二表面层之间可通过阻燃胶粘贴合成加热膜。例如加热膜的厚度可以但不限于是0.5mm，铜镀铝箔合金电阻的阻值可以是12欧姆，最大加热功率为900W，最大电流为9A。通过控制加热继电器的通断，在加热继电器导通时，加热膜快速加热工作，实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间，例如基于本本申请的动力电池加热系统，能够实现电池包温度从-20℃至5℃只需要9分钟，而传统的加热系统的加热时间为50分钟，进而有效提高了加热效率。

在一个实施例中，第一表面层与冲压冷板胶粘连接。

具体地，加热膜的第一表面层胶粘连接冲压冷板，例如可通过阻燃胶将加热膜的第一表面层与冲压冷板胶粘一起，进而使得加热膜与冲压冷板相互固定，防止加热膜产生移位，提高了加热系统的可靠性。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种动力电池加热系统，还包括设于加热膜132的第二表面层上的温度传感器134。

其中，温度传感器134可用来测量加热膜132产生的热量。

具体地，通过加热继电器110的加热通断控制，使得在加热继电器导通时，加热膜快速加热工作，实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间，通过在加热膜132的第二表面层设置温度传感器134，能够实时监控加热膜表面温度，保证加热过程的安全可靠性。

进一步的，可通过BMU(Battery Management Unit，电池管理单元)连接温度传感器134，进而温度传感器134可将测量得到的温度数据传输给BMU，通过BMU可监控加热过程中电池模组122以及加热膜132的温度，进而能够实现实时监控电池模组122加热的最高温度及温差。例如温度传感器134测量得到的温度数据可用来指示加热膜132表面的最高温度，通过监控最高温度点保证加热膜132加热过程的安全性。当温度数据超出最高温度限值，立即断开加热继电器110终止加热，实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间，在提高加热效率，同时保证了加热过程的安全性。

需要说明的是，加热膜132可通过低压线与BMU电连接，加热膜132与加热膜132之间可通过高压线电连接。

进一步的，可通过泡棉将温度传感器134附着在加热膜132的第二表面层，进而可避免温度传感器134脱落与磨损。在一个示例中，泡棉的半径可以但不限于是9mm。

在一个实施例中，如图4所示，支撑件140具有靠近加热膜132的第二表面层的板面；板面设有用于吻合镶嵌温度传感器134的凹槽142。

具体地，通过在支撑件140板面上设置凹槽142，能够使得温度传感器134吻合镶嵌，凹槽142的形状可根据温度传感器134的形状而确定。基于支撑件140上的镂空设计，即通过在支撑件140上设计用于吻合镶嵌温度传感器134的凹槽142，进而能够保护温度传感器134不受安装压缩力，提高冲压冷板、加热膜与电池模组之间的紧密贴合度。

在一个实施例中，如图4所示，支撑件140为弹性支撑件。

具体地，弹性支撑件可用来提供压缩回弹力，通过弹性支撑件可使加热膜与冲压冷板紧密接触，防止出现气泡；同时弹性支撑件提供的压缩回弹力将冲压冷板、加热膜与电池模组紧密接触，为动力电池加热及冷却提供良好的导热路径。

进一步的，弹性支撑件为发泡硅橡胶支撑件。其中，发泡硅橡胶支撑件的厚度可以是8mm。

在一个实施例中，如图5所示，还包括设于电池模组122与冲压冷板150之间的导热垫160。

其中，导热垫160可用来提高热量传输速率，例如导热垫160可以是绝缘导热垫。基于导热垫160设于电池模组122与冲压冷板150之间，加热膜132设于冲压冷板150与支撑件140之间，通过支撑件140的回弹力作用，使得加热膜132、冲压冷板150、导热垫160和电池模组122相互之间紧密接触，进而在加热继电器导通时，实现在低温环境下快速将动力电池温度加热至适宜工作温度区间，在提高加热效率，且对于原电池包的结构无影响，减小了加热成本和加热系统的重量。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种动力电池加热系统，还包括电连接在加热继电器110的一端和加热膜组件130的第二端之间的保险丝170。

具体地，保险丝170指的是能够进行过载或短路的保护部件。基于保险丝170电连接在加热继电器110的一端和加热膜组件130的第二端之间，在加热系统发生过载或线路短路时，相应的回路能够自动切断供电，以确保高压附件设备不被损坏，保证汽车和驾乘人员的安全，进而提高了加热系统的可靠性。

在一个实施例中，如图6所示，还包括电连接在电池包120的负极和加热膜组件130的第一端之间的主负继电器180，以及电连接在任意两个电池模组122之间的维护开关190。

具体地，基于主负继电器180电连接在电池包120的负极和加热膜组件130的第一端之间，能够实现对正负极电路的有效控制，提高加热系统的安全性。基于维护开关190电连接在任意两个电池模组122之间，当需要对加热系统进行维修时，可以将维修开关190断开，进而可进一步提高整个加热系统的安全性能。

在一个实施例中，提供了一种动力电池加热系统，如图6所示，为动力电池加热系统的电气结构示意图，电池包120的正极电连接加热继电器110的一端，负极电连接加热膜组件130的第一端，加热膜组件130的第二端电连接加热继电器110的另一端；保险丝170电连接在加热继电器110的一端和加热膜组件130的第二端之间，主负继电器180电连接在电池包120的负极和加热膜组件130的第一端之间，以及维护开关190电连接在任意两个电池模组122之间。各个加热膜132串联分压，加热回路通过加热继电器110的通断控制。如图7所示，为动力电池加热系统的装配结构示意图，导热垫160位于电池模组122与冲压冷板150之间，加热膜132位于冲压冷板150与支撑件140之间。其中，加热膜132的第一表面层通过阻燃胶黏贴于冲压冷板150；支撑件140通过提供压缩回弹力，使得加热膜132与冲压冷板150紧密接触，防止出现气泡；同时支撑件140提供的压缩回弹力，使得冲压冷板150、导热垫160与电池模组122之间紧密接触，为加热及冷却提供良好的导热路径。

具体地，加热膜可根据冲压冷板的外形尺寸进行配合设计，通过支撑件的压缩回弹力作用及镂空设计，满足冲压冷板及温度传感器的装配要求，进而无需采用传统的外部加热器，可减轻外部加热器重量(如能够减小约2千克)；同时满足电池低温加热的功能，例如电池加热效率比传统的外部加热器快一倍左右。通过加热继电器进行加热通断的控制，控制硬件成本较低。加热膜上温度传感器测量加热过程中加热膜的温度，进而能够通过BMU控制加热最高温度及温差。

在一个示例中，图7所示的四片加热膜132为对称性结构，四片支撑件140为对称性结构。加热膜132可采用胶粘的方式与冲压冷板150相连，安装简单方便，不需要改变电池模组122或其他结构件的设计。同时，加热膜132位于冲压冷板150和支撑件140之间，通过支撑件140的回弹力使得加热膜132、冲压冷板150、导热垫160和电池模组122紧密接触；通过冲压冷板150对加热进行均温，使得本申请的动力电池加热系统相比于传统的包内加热方式加热温差明显降低。同时，加热膜132的生产工艺灵活性很高，可做成不同外形尺寸且同一片加热膜132不同区域内的面加热功率可变，进而可适用于不同型号的电池包。当电池模组122数量尺寸不同，可通过改变加热膜132的外形尺寸，以及支撑件140的外形尺寸，即可实现上述的加热控制过程。

在一个示例中，加热膜的外形尺寸与冲压冷板的外出尺寸一致，通过冲压冷板的边缘进行安装定位，安装简单方便。

进一步的，温度传感器位置处于加热过程中高温区域，通过实验仿真可知，温度传感器测量得到的温度数据可代表加热膜表面最高温度，通过监控最高温度点保证大功率加热膜过程的安全性，当温度数据超出最高温度限值，立即断开快充继电器终止加热。

上述动力电池加热系统中，通过加热继电器进行加热的通断控制，同时在加热膜表面增加温度传感器，实时监控加热膜表面温度，保证加热过程的安全可靠性。通过支撑件的设计，使得加热膜与冲压冷板紧密接触，提供良好的导热路径，且对于原电池包的结构无影响。整个加热系统相比于传统的外部加热器，减小了重量，降低了成本，提高了加热效率且均温性良好。

需要说明的是，本申请的动力电池加热系统中，可依据不同电池包内电池模组的排列位置而灵活变更支撑件和加热膜的形状尺寸，整个加热系统成本低重量轻，调整设计后可适应不同车型的动力电池需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。