[發明專利]鋰離子動力電池組線路板通電生熱式加熱裝置

無效

• 申請號: 201010581892.0
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102074769A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 張承寧;董玉剛;雷治國
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明公開了一種鋰離子動力電池組線路板通電生熱式加熱裝置。

背景技術

最近幾年電動汽車得到了快速發展，一些混合動力電動汽車已經開始大批量生產，有幾款純電動汽車也即將上市。電池作為電動汽車的能源，得到前所未有的重視，其中鋰離子電池以其高的能量密度、功率密度和長循環壽命，在電動汽車發展進程中得到越來越廣泛的使用，正逐步替代其它電池成為電動汽車的動力電池。

雖然鋰離子動力電池的性能相比而言比較優越，但是，電動汽車上所用的鋰離子電池是由許多電池單體串并連而成，由于電池單體上的性能差異使得電池組的性能有所下降，因此，現在的電動汽車都有電池管理系統，以便對電池組中每一個電池單體的溫度和電壓進行監控。目前大部分電池管理系統只是簡單地對電池單體的溫度和電壓進行監控，而沒有調控功能，尤其忽視對電池的加熱。當鋰離子動力電池處于低溫環境中，電池的放電性能大大下降，動力電池無法提供電動汽車啟動所需的功率；如果對電池進行充電，由于溫度比較低，容易在電池內部產生大量氣體，造成電池的損壞，甚至引發安全事故。為了提高鋰離子電池在寒區的性能，本發明提供了鋰離子動力電池的加熱裝置，如果電動汽車在低溫嚴寒地帶時，無論鋰離子電池是處于放電還是充電狀態，電池管理系統可以對電池進行加熱，溫度采集系統將采集到的電池溫度傳送到電池管理系統，電池管理系統對溫度進行分析后，發送指令給溫度控制系統，開啟或停止加熱裝置對電池進行加熱，這樣，電動汽車在嚴寒地區也能正常使用。

發明內容

本發明公開了一種鋰離子動力電池組線路板通電生熱式加熱裝置，使電池管理系統從被動監控，轉為可以對低溫進行主動調控，使電池能夠在低溫環境中正常工作。

本發明的電池加熱裝置使電池管理系統能夠對鋰離子電池的低溫進行主動調控，當電池管理系統檢測到鋰離子電池的溫度低于0℃時，管理系統將發送指令啟動加熱裝置對電池進行加熱，如果檢測到電池溫度高于0℃時，管理系統將發送指令停止對電池的加熱。

本發明的特征是在鋰離子電池本身不出問題的情況下，電池管理系統可以使鋰離子電池在-30℃甚至更低的溫度環境下正常工作。

附圖說明

圖為本發明的結構圖。

具體實施方式

參照說明書附圖對本發明作如下詳解。

如圖所示，本發明的鋰離子動力電池組線路板通電生熱式加熱裝置包括鋰離子電池單體(2)、電池單體兩側的線路板(1)、溫度采集系統、溫度控制系統和電池管理系統。溫度采集系統實時采集電池的溫度，并將采集的溫度發送到電池管理系統，電池管理對溫度采集系統輸入的溫度進行分析，然后發送指令給溫度控制系統，開啟或停止加熱裝置。

本發明通過對每個鋰離子電池單體面積最大的兩個側面進行加熱，提高鋰離子電池的溫度，同時，采用這樣的加熱方式可以最大限度的減少加熱裝置對鋰離子電池散熱的影響。

如圖所示，線路板(1)緊貼在鋰離子電池單體面積最大的兩個側面上，其形狀與兩個側面相同。線路板可采用兩種形式，一種是采用單面板，板厚0.5mm，線路板的銅膜面在加一層可耐高溫的膠木，膠木層厚度為0.5mm；另一種方法是采用四面板，中間兩面為銅膜面，兩外側面為耐高溫的絕緣面，四面板的總厚度為0.5mm。由于線路板的厚度比較薄，且只貼于電池最大的兩側面，所以不會對電池的散熱造成影響。

啟動電動汽車時，如果鋰離子電池需要加熱，加熱裝置的電源由鋰離子電池本身提供。對于一些比較特殊的車輛，本身的車載24V電池可以耐低溫，那么，在溫度比較低的情況下(比如-20℃以下)，可以先使用車載24V電池對鋰離子電池進行加熱。通過計算，對于100Ah的鋰離子電池，一輛電動汽車按140塊電池單體計算，從低溫加熱到正常工作溫度范圍，功率大約需要20KW，加熱時間需要15分鐘。

對鋰離子電池進行充電時，溫度采集系統先采集各個電池單體的溫度并將采集到的溫度傳送到電池管理系統，電池管理系統電池單體的溫度進行綜合分析，首先確定是否需要對鋰離子電池進行加熱，如果不需要加熱，則不啟動電池加熱裝置；如果需要加熱，則外部電源先對鋰離子電池進行加熱，當加熱到規定溫度時，溫度控制系統停止對電池加熱，外部電源對鋰離子電池進行充電。

電動汽車啟動時，鋰離子電池組先不大電流放電，而是溫度采集系統先采集電池單體的溫度并將采集到的溫度傳送到電池管理系統，電池管理系統對輸入的溫度進行綜合分析，首先確定是否需要對鋰離子電池進行加熱，如果不需要加熱，則不啟動電池加熱裝置；如果需要加熱，還需確定是否使用車載24V電池對鋰離子電池進行預加熱。根據上述分析，電池管理系統發送指令給溫度控制系統，決定是否啟動加熱裝置。在電池加熱過程中，溫度采集系統將按一定的采樣頻率對電池的溫度進行采集，并將溫度傳送到電池管理系統，電池管理系統通過對溫度的綜合分析，決定是否停止對電池的加熱，當需要停止加熱時，電池管理系統將向溫度控制系統發送指令停止加熱系統對電池的加熱。