[發明專利]基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置

有效

• 申請號: 201410317342.6
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104037472A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 李軍求;孫逢春;張承寧;檀斐
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M10/637
• 分類號: H01M10/637;H01M10/625;H01M10/635;H01M10/6563
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;仇蕾安

技術領域

本發明涉及一種電池熱管理裝置，具體涉及一種鋰離子電池組熱管理裝置。

背景技術

隨著電動汽車的發展，電池作為電動汽車的電源，得到了前所未有的發展。在各類動力電池中，鋰離子動力電池能量密度高、循環壽命長等優點，被電動汽車廣泛采用。

然而，現有鋰離子動力電池溫度適應性還不能較好地滿足電動汽車使用要求。低溫環境中，鋰離子動力電池內阻變大，電池的充放電性能會大大降低，影響電動汽車性能發揮，電池內阻增大和不一致性加劇，高溫環境下，電池熱穩定性下降，電池充放電能力也隨之下降，上述影響使得鋰離子動力電池使用效率降低和壽命變短，阻礙了鋰離子電池在電動汽車上推廣應用，因此提高鋰離子動力電池高低溫環境適應能力成為一個亟待解決的難題。

目前有關鋰離子動力電池加熱或者冷卻的裝置，專利CN201699105提出通過可控熱源對電池極柱加熱和傳熱，專利CN102074769A提出采用電路板充電方式對電池側面進行加熱，專利CN201285784Y提出采用半導體電效應對電池進行加熱和散熱，專利CN201797350U提出在電池箱進風口采用電阻絲加熱方式將熱風傳遞到電池箱內部進行加熱，并在排風口強制抽風進行散熱。

上述電池熱管理裝置散熱采用強制風冷、加熱采用電加熱為主，但存在電池組加熱供電困難、加熱功率調節電路復雜、傳熱效率低、加熱和散熱集成性差等問題，尤其是高壓電池組加熱供電存在電氣安全隱患。

發明內容

本發明的目的是：為克服上述技術缺陷，針對鋰離子電池組，提出一種電池組熱管理裝置。

本發明的技術方案是：基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，它包括：配電單元、PTC電阻帶、鋁板、溫度采集單元、風扇、電池從控單元以及電池主控單元；

配電單元根據電池主控單元的管理信號控制PTC電阻帶加熱電源的通斷；

鋁板上設有相互平行的直線型開槽，多塊相同的鋁板并列排布，在相鄰的鋁板之間布置一塊或兩塊鋰離子電池，鋁板與鋰離子電池最大表面積一側貼合，開槽與鋰離子電池最大表面積側相平行；

鋰離子電池并列排布組成鋰離子電池組；

溫度采集單元布置在單體鋰離子電池上采集溫度，并將采集到的溫度信息上報至電池從控單元；

電池主控單元接收電池從控單元上報的溫度信息，對配電單元進行管理，或對電池從控單元下達開啟風扇的控制信號；

PTC電阻帶呈S型的嵌入鋁板同一排的開槽中，并纏繞在鋰離子電池表面。

有益效果是：(1)本發明結構簡單、加熱電源配置靈活：PTC電阻帶的加熱電源可以選用車外220V、380V交流電，可以是從鋰離子電池組直流電，也可以是鋰離子電池組逆變后的交流電，將PTC電阻帶嵌入導熱的鋁板中并配合使用風扇，加熱和散熱集成度高；

(2)電池主控單元通過控制配電單元，實現對每個鋰離子電池組的PTC電阻帶(正溫度系數熱敏電阻)逐步上電，通過選用不同的加熱模式，減少PTC電阻帶低溫環境下啟動電流過大對電子開關、電池系統或者車外電源的沖擊。

附圖說明

圖1為本發明的組成示意圖；

圖2為本發明中鋰離子電池的另一種布置形式；

圖3為采用三角形接法的PTC電阻帶連接示意圖；

圖4為采用并聯接法的PTC電阻帶連接示意圖；

圖5為PTC電阻時間-電流(溫度)特性曲線；

其中，2-配電單元、3-PTC電阻帶、31-絕緣層、32-電極A、33-PTC材料、34-電極B、4-鋰離子電池、5-鋁板、6-溫度采集單元、7-風扇、8-電池從控單元、9-電池主控單元。

具體實施方式

參見附圖1，基于PTC電阻帶加熱的鋰離子電池組熱管理裝置，它包括：配電單元2、PTC電阻帶3、鋁板5、溫度采集單元6、風扇7、電池從控單元8以及電池主控單元9；

配電單元2根據電池主控單元9的管理信號控制PTC電阻帶3加熱電源的通斷；

參見附圖2，鋁板5上設有相互平行的直線型開槽，多塊相同的鋁板5并列排布，在相鄰的鋁板5之間布置一塊鋰離子電池4，鋁板5與鋰離子電池4最大表面積一側貼合，直線型開槽與鋰離子電池4最大表面積側相平行；為了進一步減少加熱裝置的體積，可僅將鋰離子電池4的一個最大表面積一側與鋁板5接觸，即將兩塊鋰離子電池4布置在相鄰鋁板5之間；

鋰離子電池4并列排布組成鋰離子電池組；