能源提供装置及车辆的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，具体涉及一种应用于新能源领域的能源提供装置及包括该能源提供装置的车辆。


背景技术：

2.新能源车中的能源提供装置主要为电池，电池在正常温度下释放的能量基本可以满足车辆的设计要求和使用要求。但在低温条件下，电池无法正常释放电量。按照常规下环境温度
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15℃，锂电池输出电量为标称容量的70％，环境温度
‑
25℃，锂电池输出电量约为标称容量的30％，可见低温环境对锂电池输出能量的影响之大。
3.低温环境也会影响锂电池的使用寿命，所以保持锂电池的工作环境温度，对锂电池尤为重要，特别是在北方寒冷的冬季。在我国北方大部分地区都受此限制，尤其在东北地区冬季电池电量实际使用只有全年正常环境下的一半以下，使车辆无法满足正常行驶要求。尤其严冬时节，车辆经过一夜停泊，早上根本无法启动，其次，在低温环境下电池的充放电，也是一大问题，直接关系到电池的寿命和耗能。
4.为了解决低温对电池的使用受损的问题，目前市场上正在使用的电池加热组件主要是电阻丝加热板，电阻丝加热膜和陶瓷pct等加热器为主，部分厂家虽采用泵技术，但在零下20度情况下与pct性能几乎无差异。上述产品虽然能起到加热的作用，但有的加热材料能耗过大，有的加热材料加热速度慢。同时部分加热材料功能衰减厉害，起车预热虽然能缓解低温问题，但在一定程度上牺牲了产品使用的便捷性和经济性。


技术实现要素：

5.为了解决温度不合适对电池的使用受损的问题本实用新型提供一种能源提供装置，包括电池和温度调节装置，所述温度调节装置对电池温度进行调节；所述温度调节装置包括加热组件；所述加热组件的部分位于电池的外周和/或与电池接触；在预定条件下，所述加热组件为电池提供热量。
6.优选地，所述加热组件包括加热元件、温度传感器及开关；所述加热元件与温度传感器及开关分别连接；所述温度传感器检测是否达到预定条件；在预定条件下，所述开关控制加热元件为电池提供热量。
7.优选地，所述加热元件包括导电层及加热层；所述加热层位于导电层内。
8.优选地，所述加热组件通过直流电供电。
9.优选地，所述温度调节装置还包括保温组件，所述保温组件位于电池外周。
10.优选地，所述保温组件设置有保温腔体；所述电池的部分或者全部穿插于保温腔体。
11.优选地，所述保温组件包括壳体及保温层；所述壳体设置保温腔体；所述保温层位于保温腔体内。
12.优选地，所述温度调节装置的至少部分位于保温腔体内。
13.优选地，还包括微控单元；所述微控单元与加热组件连接，所述微控单元控制所述加热组件的工作状态。
14.本实用新型还提供一种车辆，包括车体和能源提供装置；所述能源提供装置为车体提供电能；所述能源提供装置为以上任一项实施例所述的能源提供装置。
15.本实用新型的有益效果：
16.与现有技术相比，
17.本实用新型的能源提供装置，包括电池和温度调节装置，所述温度调节装置对电池温度进行调节；所述温度调节装置包括加热组件；所述加热组件的部分位于电池的外周和/或与电池接触；在预定条件下，所述加热组件为电池提供热量。通过温度调节装置对电池或者电池周围环境的温度进行调整，可以避免因为环境温度变化导致电池的使用受损的问题，保证电池始终可以正常释放电量。
18.本实用新型还提供一种车辆，包括车体和能源提供装置，由于所述能源提供装置可以正常的提供电量，从而使得车辆不管出于何种温度的环境下，能源提供装置均可正常释放能量，从而满足车辆的设计要求和使用要求。
附图说明
19.图1为本实用新型具体实施例中一种能源提供装置示意图；
20.图2为本实用新型具体实施例中一种能源提供装置截面剖视图之一；
21.图3为本实用新型具体实施例中一种能源提供装置截面剖视图之一；
22.图4为实用新型具体实施例中一种加热组件电路示意图；
23.图5为实用新型具体实施例中一种加热组件控制电路示意图。
具体实施方式
24.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
25.参照图1
‑
图4，本实施例提供一种能源提供装置100包括电池1 及温度调节装置2。所述温度调节装置2对电池温度或者电池周围温度进行调节。该温度调节装置2可以保持电池处于最优条件(大于等于十摄氏度且小于或者等于三十五摄氏度)下。例如：当电池温度低于某预定值时(以下所述的预定条件的一个实施例)，该温度调节装置2可为电池提供热量。当电池1温度或者电池周围温度高于另一预定值时，可以对电池或者电池周围温度进行降温。当电池1或者电池 1周围温度处于最优条件时，可以对电池1或者电池1周围环境进行保温。可以通过该温度调节装置2让电池在不同环境均可以处于最优条件下，从而保证电池1的电量始终保持在正常范围内，还可以提高电池的使用寿命。作为优选地，所述电池1可以为锂电池。
26.本实用新型的能源提供装置100通过设置温度调节装置2对电池 1或者电池1周围环境的温度进行调整，可以避免因为环境温度变化导致电池1使用受损的问题，保证电池1始终可以正常释放电量。
27.为了让电池1在低温环境下，电池1的电量实际使用保持在正常范围内，所述温度调节装置2包括加热组件21。所述加热组件21的部分位于电池1的外周和/或与电池1接触。在预定条件下(预定条件下的一个实施例可为：电池的1温度或者电池周围的温度低于零下
三十摄氏度时)，所述加热组件2为电池提供热量。
28.为了给低温的电池1保持温度。参照图4，所述加热组件21包括加热元件211、温度传感器212及开关213。所述加热元件211与温度传感器212及开关213分别连接。所述温度传感器212可以为热电阻或者热电偶中的至少一种。所述开关213可为温度开关。该温度开关与温度传感器212配合工作，温度传感器检测到预定条件发生时，该温度开关闭合，否则温度开关断开。
29.为了使得能源提供装置可以使用不用的场所，所述温度调节装置 2可以通过直流电供电。优选地，加热组件21通过直流电供电。通过直流电供电还可以节约电能。所述直流电的电压值的取值范围可以为10
‑
60v，例如12v、24v、36v、48v等。
30.参照图4，所述开关213可以控制加热元件211是否工作。例如开关213断开时，所述加热元件211停止加热，开关213闭合时，所述加热元件211开始为电池1加热。所述温度传感器212可以检测电池1本身或者电池1所在环境的温度是否低于预定温度(预定条件的另一实施例)，所述预定温度可以取值零下三十至四十摄氏度。所述温度传感器212可以根据其监测的温度判断电池1的温度或者电池1 所在环境的温度达到预定条件。所述温度传感器212检测是否达到预定条件；若是在预定条件下，所述开关213控制加热元件211为电池 1提供热量。例如当所述温度传感器检测到电池的温度或者电池所在环境的温度已经低于零下三十摄氏度，此时控制开关可以根据温度传感器检测的结果自行闭合，从而使加热元件开始工作，产生热量，从而为电池或者电池周围环境中的至少一个进行加热。从而使得在低温环境下电池输出能量保持在正常范围内。当所述电池温度或者电池周围的温度达到另一预定值时，控制开关可以根据温度传感器检测的结果自行断开。所述另一预定值可取值三十摄氏度至四十摄氏度。
31.参照图5，所述加热元件211包括导电层2111及加热层2112。所述加热层2112位于导电层内2111。该加热元件211可以将直流电转化成热能，从而实现为电池加热。所导电层2111可为内部空心的金属管，优选为铜管或者铝管或者其他合金管等。所述加热层2112 填充在金属金属管内部。所述加热层可为复合陶瓷材料制成，该加热层利用的无阻传热技术。所述复合陶瓷材料可以是利用数十种无机元素组合。所述复合陶瓷材料既可以用于加热，也可以用于制冷。
32.复合陶瓷无阻传热技术(制冷效果亦是一样)是利用数十种无机元素组合，将其置于金属管内而制成新型加热元件。其传热原理已不同于常规的传导对流传热的原理，与辐射传热原理可能近似，但却不需要辐射传热所需的高温。
33.1)、根据实验结果得出，加热元件在传递热量过程中，几乎可忽略热损失，会出现热效益接近100％的波峰现象，或者有局部的能量增益来补偿热损失，其总体传热效率比传统方式提高5～10％，这一数字对耗能大户，如冶金、石油、化工、电力等锅炉、换热和余热回收装置是极为可观。
34.2)、根据实验结果得出，加热元件的导热能力极强，热流密度大于8
×
10六次方/平方米，导热系数为导热能力极强的金属银的 32000倍，(根据斯坦福大学试验数据，)因而可开发体积小、热容量大、传热快速的传热装置或散热元件，可节省大量原材料和制造成本。
35.3)、根据实验结果得出，加热元件的热阻趋于零，在沿元件轴向长距离传输热量过程中，在元件外壁的温度，距热源愈远处温度反而高，或全线均衡，这一热阻趋于零的奇特
现象，可广泛应用于远距离输热工程，如石油管道的敷设、铁路、公路冻土防治(已在青藏铁路成功应用)严寒地区的机场跑道融雪(已在赤峰机场试用)。
36.4)、根据实验结果得出，加热元件的工作温度可达载体熔点，使用寿命可达十几年，在有特殊要求的场合可使用几十年，不会出现效果下降现象。
37.5)、加热元件内各类无机元素无毒、无污染、无放射性，完全符合国家环保标准和要求。
38.参照图2与图3可以根据车型和电池的结构进行订制加热组件。例如可以将加热组件设置成对电池包括底部加热、侧面加热、嵌入电池仓内等不同形式。
39.作为优选方案，为了进一步减少加热组件需要的电能。所述能源提供装置还可以包括保温组件3，所述保温组件3位于电池1外周。作为优选方案，所述保温组件3可以将电池1全部包覆。当温度调节装置2对电池1的温度或者电池1周围环境的温度调整至最优条件范围内时，可以对电池1的温度或者电池1周围环境的温度保持一定时间。减少温度调节装置的使用频率，从而可以提高温度调节装置的使用寿命。对电池进行保温，可以有效的保证电池输出电量的稳定性，还可以提高电池的使用寿命。
40.作为优选方案，为了方便将电池1与保温组件3进行安装。所述保温组件设置有保温腔体30。所述电池1的部分或者全部穿插于保温腔30。优选地，可以将电池1的全部设置于保温腔30内。
41.作为优选方案，为了进一步提高所述保温组件3的保温效果。所述保温组件包括壳体31及保温层32。所述壳体31设置保温腔30。所述保温层32位于保温腔体内。该保温层32位于壳体31与电池1 之间。所述电池1周围环境的温度可以是指所述保温腔30内的温度。所述保温组件3还可以对电池1进行保护。所述壳体31可以打开或者关闭，以便对壳体31内的各种零部件进行检修。所述壳体31可以为金属材质制成。所述保温层32可以为软瓷保温材料、硅酸铝保温材料、酚醛泡沫材料、膨胀玻化微珠材料、胶粉聚苯颗粒材料、聚苯乙烯挤塑板材、eps膨胀聚苯板材、聚氨酯保温材料、玻璃棉保温材料或者其他保温材料等中的一种或者多种。
42.作为优选方案，为了提高温度调节装置的调节效果，所述温度调节装置的至少部分位于保温腔体30内。优选的，可以将加热组件或者制冷组件的加热元件或制冷元件设置于保温腔内。进一步优选方案，所述加热元件211可以设置于保温层32和电池1之间。
43.作为另一较佳实施例，为了保持电池或者电池周围环境处于最优条件范围内。若需要实现加热和制冷两种功能时，所述开关至少包括两个档位。优选所述开关包括三个档位(图中未示出)：一个加热档位，一个制冷档位以及一个断开档位。所述能源提供装置还可以包括微控单元(图中未示出)。所述微控单元可以与温度调节装置连接。所述微控单元控制所述加热组件的工作状态。所述微控单元可为 mcu(microcontroller unit,单片微型计算机或者单片机)。
44.所述微控单元可以根据温度传感器检测的温度值是否为第一预定条件(以上所述的预定条件)，若是，则发送加热信号至开关，让开关切换在加热档位。所述微控单元可以根据温度传感器检测的温度值是否为第二预定条件(例如，第二预定条件可以为电池温度或者电池周围环境温度高于三十摄氏度)，若是，则发送制冷信号至开关，让开关切换在制冷档位。所述微控单元可以根据温度传感器检测的温度值是否为最优条件范围内(例如，最优
条件范围可为除了第一预定条件及第二预定条件之外的范围)，若是，则发送断开信号至开关，让开关切换在断开档位。所述微控单元可以使得温度调节装置在夏天冬季均可使用；也可在放电时使用，亦可在充电使用。
45.本实用新型所述的能源提供装置的相关测试报告以及数据如下：
46.相继做了12v、24v、36v、48v四个电压等级，最终决定采用12v12w的样品做可行性实验。将8米加热元件分割成数段，以并联的方式黏贴在50升的锂电池的外壁，外加保温层。将加有保温层的锂电池放置在在零下30℃环境中，通过安装在锂电池外壁的感应测试仪器。同时通过对加热元件的物理性能的监测，观察温控性能与能耗。
47.按照以上数据计算，单位水箱在
‑
30℃的条件下，保持5
‑
10℃的温度，每小时耗电6
‑
7w，也就是每5.9
‑
6.9天消耗1kwh的能量。
48.实验及测算后初步结论
49.(1)根据实际测得参数结果，由于我们的恒温系统能耗极
50.低，达到了设备不间断式工作；
51.(2)无需在车辆充电时提前预热；
52.(3)加热系统低压供电，安全可靠；
53.(4)采用车辆自身电池给恒温系统供电。
54.锂电池温度波动加热元件能耗情况，参照下表1：
[0055][0056]
表1
[0057]
据检测结果可知，本实用新型的能源提供装置一直在零下30℃的环境下继续运行实验结束，加热元件数据稳定。
[0058]
本实用新型还涉及一种车辆包括车体(图中未示出)和能源提供装置100。所述能源提供装置100为车体提供电能；所述能源提供装置100为以上任一实施例所述的能源提供装置。所述车体可以为新能源汽车的车体。优选地，所述能源提供装置的温度调节装置可以通过主电池或车体内专用电池供电，微控单元对电池温度进行加热管理，安全可靠。由于所述能源提供装置中设置有温度调节装置，从而使得车辆的能源提供装置的电池不管是在正常温度、还是低温环境下释放的能量均为正常范围，基本可以满足车辆的设计要求和使用
要求。甚至在高温环境下，可以对保证电池正常释放电量和使用寿命。
[0059]
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
[0060]
需要说明的是：以上所述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。