專(zhuān)利名稱：動(dòng)力電池差別式加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種動(dòng)カ電池的差別式加熱裝置，具體涉及ー種用于電動(dòng)汽車(chē)的鋰離子動(dòng)カ電池的差別式加熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家“電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)”兩個(gè)五年計(jì)劃的組織實(shí)施，“十城千輛”示范 推廣工程的展開(kāi)，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已被確立為國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，同時(shí)在眾多產(chǎn)學(xué)研單位和廣大技術(shù)人員的努力工作下，作為新能源汽車(chē)的核心技術(shù)動(dòng)カ電池也取得了較大的進(jìn)展。而隨著國(guó)家對(duì)中西部發(fā)展扶持政策的出臺(tái)以及中西部經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)也以中西部大城市作為據(jù)點(diǎn)向內(nèi)陸滲透，這就意味著在推進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)時(shí)必須解決低溫對(duì)動(dòng)カ電池性能的限制問(wèn)題。這是因?yàn)?，一些被大范圍?yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)上的鋰離子蓄電池在-1 (TC時(shí)容量及工作電壓會(huì)明顯降低，-20°C時(shí)性能會(huì)明顯惡化，在-40°C時(shí)放電容量只有室溫容量的30%左右，個(gè)別鋰離子蓄電池甚至在-40°C時(shí)啟動(dòng)不了。因此，為了提高鋰離子蓄電池使用的可靠性，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的全國(guó)普及，需要改進(jìn)鋰離子動(dòng)力電池的低溫性能或是為鋰離子動(dòng)力電池創(chuàng)建良好的工作環(huán)境。一般而言，改進(jìn)鋰離子動(dòng)力電池的低溫性能通常做法是研制新型電解液或是利用電池內(nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)改善電池低溫性能；而為鋰離子動(dòng)力電池創(chuàng)建良好的工作環(huán)境的通常做法是在電池外部設(shè)置加熱裝置，以提高電池的整體溫度而使電池在合適的溫度范圍工作。目前，電池外部設(shè)置的加熱裝置，大多是通過(guò)檢測(cè)電池的溫度來(lái)啟動(dòng)或停止對(duì)電池的加熱，即當(dāng)溫度低于某ー預(yù)定溫度時(shí)開(kāi)始對(duì)電池加熱，當(dāng)溫度達(dá)到該預(yù)定溫度時(shí)停止對(duì)電池的加熱。采用上述方式?jīng)]有考慮電池的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，如沒(méi)有考慮當(dāng)車(chē)輛在高速、低速、加速、減速等交替變換的不同行駛狀況下運(yùn)行時(shí)，電池會(huì)以不同倍率放電，從而以不同生熱速率產(chǎn)生熱量；而且電池在充電時(shí)也會(huì)以不同的生熱速率產(chǎn)生大量熱量，以單ー加熱功率的設(shè)置來(lái)控制加熱到何溫度，即采用統(tǒng)ー的加熱速率、加熱到同一溫度，在實(shí)際情況中并不能夠很好地防止因加熱導(dǎo)致的電池?zé)崾Э?。因此，有必要針?duì)電池的不同工作狀態(tài)，設(shè)定不同的中止加熱條件，須建立一種針對(duì)低溫下鋰離子動(dòng)カ電池的加熱裝置，從而更合理的對(duì)電池進(jìn)行加熱，以確保電池高效率、長(zhǎng)壽命的運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容為有效降低低溫下鋰離子動(dòng)カ電池加熱裝置容易產(chǎn)生的熱失控風(fēng)險(xiǎn)和提高電池壽命，本實(shí)用新型提出ー種新的加熱裝置。ー種動(dòng)カ電池差別式加熱裝置，包括溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、第一判斷單元、第二判斷単元、控制單元以及加熱單元，其中，溫度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電池的實(shí)時(shí)溫度，并將檢測(cè)到的所述實(shí)時(shí)溫度T送至所述第一判斷単元；[0008]電流檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電池的放電電流I的大??；第一判斷単元，用于將所述實(shí)時(shí)溫度T與預(yù)設(shè)定的溫度Ts進(jìn)行比較，并將判斷結(jié)果提供給所述控制單元；第二判斷単元，用于判斷放電電流I的變化，并將放電電流的不同變化所對(duì)應(yīng)的不同判斷結(jié)果提供給所述控制單元；控制單元，用于根據(jù)所述第一判斷単元的判斷結(jié)果來(lái)決定是否對(duì)所述電流檢測(cè)單元啟動(dòng)對(duì)放電電流I的檢測(cè)；加熱單元，用于在所述控制單元的控制下對(duì)電池進(jìn)行加熱； 其特征在于，所述控制単元根據(jù)所述第二判斷単元的不同判斷結(jié)果向所述加熱單元提供不同級(jí)別的對(duì)應(yīng)加熱控制信號(hào)，所述加熱単元根據(jù)所述控制單元所提供的加熱控制信號(hào)的不同而采取不同的加熱級(jí)別。其中，所述加熱單元具體采用加熱板、加熱膜或加熱絲對(duì)電池進(jìn)行加熱。其中，所述電流檢測(cè)單元采用霍爾電流傳感器對(duì)放電電流進(jìn)行測(cè)量。其中，采取包括A級(jí)加熱和B級(jí)加熱的至少兩級(jí)不同的加熱級(jí)別，所述A級(jí)加熱和B級(jí)加熱在加熱速率和中止加熱溫度的設(shè)定上均不相同，其中，所述控制單元對(duì)所述加熱單元的控制策略為，當(dāng)放電電流I增大時(shí)，啟動(dòng)A級(jí)加熱直至加熱到中止加熱溫度Ta ;否則，啟動(dòng)B級(jí)加熱直至加熱到中止加熱溫度TB，其中A級(jí)加熱的加熱功率高于B級(jí)加熱功率；T、TA、Tb三者的大小關(guān)系為，T < Ta < ΤΒ。其中，所述A級(jí)加熱具體為，加熱速率為2V /min,加熱中止溫度Ta為18°C ;所述B級(jí)加熱具體為，加熱速率為1°C /min，加熱中止溫度Tb為200C ;所述預(yù)設(shè)定的溫度Ts的取值不大于16°C。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，充分考慮電池的各種實(shí)際運(yùn)行狀況，通過(guò)設(shè)置不同的加熱級(jí)別來(lái)對(duì)加熱單元進(jìn)行加熱調(diào)整從而降低了由于加熱速率過(guò)快、溫度過(guò)高可能引起電池?zé)崾Э氐母怕?，從而在一定程度上增?qiáng)了電池的安全性。

附圖I為本實(shí)用新型低溫鋰離子電池差別式加熱裝置具體實(shí)施方式
在附圖I中，動(dòng)カ電池差別式加熱裝置包括溫度檢測(cè)單元I、電流檢測(cè)單元2、第一判斷単元3、第二判斷単元4、控制單元5和加熱單元6，其中，溫度檢測(cè)單元1，用于檢測(cè)電池的實(shí)時(shí)溫度，并將檢測(cè)到的所述實(shí)時(shí)溫度T送至所述第一判斷単元3 ;電流檢測(cè)單元2，用于檢測(cè)電池的放電電流I的大?。坏谝慌袛鄥g元3，用于將所述實(shí)時(shí)溫度T與預(yù)設(shè)定的溫度Ts進(jìn)行比較，并將判斷結(jié)果提供給所述控制單元5 ；第二判斷単元4，用于判斷放電電流I是否増大，并將判斷結(jié)果提供給所述控制單元5 ；控制單元5，一方面用于根據(jù)所述第一判斷単元3的判斷結(jié)果來(lái)決定是否對(duì)所述電流檢測(cè)單元2啟動(dòng)放電電流檢測(cè)，另ー方面能夠根據(jù)所述第二判斷単元4的判斷結(jié)果對(duì)所述加熱單元6的加熱狀態(tài)進(jìn)行控制；加熱單元6，用于在所述控制單元5的控制下對(duì)電池進(jìn)行加熱；其中，所述加熱単元6根據(jù)控制単元5所提供的加熱控制信號(hào)的不同而采取A級(jí)加熱或B級(jí)加熱，所述A級(jí)加熱和B級(jí)加熱在加熱速率和加熱中止溫度的設(shè)定上均不相同。其中，所述控制単元對(duì)所述加熱單元的控制策略可以為，當(dāng)放電電流I增大時(shí)，啟動(dòng)A級(jí)加熱直至加熱到中止加熱溫度Ta ;否則，啟動(dòng)B級(jí)加熱直至加熱到中止加熱溫度TB，其中A級(jí)加熱的加熱功 率高于B級(jí)加熱功率；T、TA、TB三者的大小關(guān)系為，T < Ta < TB。例如可以設(shè)定為T(mén)s為16°C ;A級(jí)加熱加熱速率為2V /min，加熱中止溫度1\為18°C，所述的加熱速率指電池實(shí)際被加熱時(shí)的溫升速率級(jí)加熱加熱速率為1°C /min，加熱中止溫度 Tb 為 20°C。對(duì)于加熱方式，A級(jí)加熱和B級(jí)加熱的加熱方式可以相同或不同，可以從以下加熱方式中選取在電池包上下添加加熱板實(shí)行加熱、在每個(gè)電池列前后纏繞加熱線(如硅膠加熱線)來(lái)對(duì)電池加熱、利用加熱膜(如金屬電熱膜、碳基電熱膜等)整個(gè)包覆在電池四周進(jìn)行加熱，或者將電池短路使電池自己升溫。對(duì)于電池溫度T的測(cè)量，所述的電池溫度可通過(guò)溫度傳感器測(cè)量，對(duì)于由多個(gè)單體電池組成的電池組，可以利用多個(gè)溫度傳感器測(cè)得每個(gè)電池的溫度，取最低的溫度作為檢測(cè)的電池的溫度T。對(duì)于放電電流I，可以選擇通過(guò)霍爾電流傳感器來(lái)測(cè)量。值得注意的是，在本實(shí)用新型中，所謂“電池”指的是鋰離子蓄電池，既包括單個(gè)鋰離子電池單體，也包括由多個(gè)鋰離子電池單體組成的鋰離子電池組。其中對(duì)于“電池”的各種描述既適用于鋰離子單個(gè)電池単體，也適用于鋰離子電池組。實(shí)施例I :實(shí)驗(yàn)電池組包括20個(gè)模塊，每個(gè)模塊由6個(gè)單體電池串聯(lián)，其中單體電池樣品參數(shù)為1)額定電壓3. 7V，額定容量IlAh ；2)電池的組成正極活性材料為L(zhǎng)iMn2O4,負(fù)極活性材料為石墨，電解液的主要成分為L(zhǎng)iPF6、EC (碳酸こ烯酯)和DMC (碳酸ニ甲酯)，Wlcelgard 2325 隔膜等。試驗(yàn)儀器調(diào)溫調(diào)濕箱，型號(hào)SPHH-101 ； FLUKE 2620數(shù)據(jù)采集器，型號(hào)WT210DIGITAL POWERMETER) ;MACC0R 綜合電池測(cè)試儀，型號(hào) 340030V 5A。試驗(yàn)過(guò)程在環(huán)境溫度為20°C時(shí)，將安裝有動(dòng)カ電池差別式加熱裝置的電池置于調(diào)溫調(diào)濕箱中，并以-l°c /min的速率降到-30°c。在4min后，電池的溫度T降為小于16°C，即T < Ts，此時(shí)啟動(dòng)動(dòng)カ電池差別式加熱裝置的電流檢測(cè)單元2，獲得放電電流I = 0，通過(guò)控制單元5啟動(dòng)A級(jí)加熱，加熱速率為2V /min，直到電池的溫度為18°C，即T = Ta停止加熱。雖然上面已詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但在不偏離本實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型還可以用其它的形式來(lái)體現(xiàn)。因此，以上的描述僅僅是為了說(shuō)明，而不是為了限制。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求而不是說(shuō)明書(shū)中的以上描述來(lái)限定。所有在權(quán)利要求含義內(nèi)的等價(jià)變換均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種動(dòng)カ電池差別式加熱裝置，包括溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、第一判斷單元、第二判斷単元、控制單元以及加熱單元，其中， 溫度檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電池的實(shí)時(shí)溫度，并將檢測(cè)到的所述實(shí)時(shí)溫度T送至所述第一判斷單元； 電流檢測(cè)單元,用于檢測(cè)電池的放電電流I的大?。? 第一判斷単元，用于將所述實(shí)時(shí)溫度T與預(yù)設(shè)定的溫度Ts進(jìn)行比較，并將判斷結(jié)果提供給所述控制單元； 第二判斷単元，用于判斷放電電流I的變化，并將放電電流的不同變化所對(duì)應(yīng)的不同判斷結(jié)果提供給所述控制單元； 控制單元，用于根據(jù)所述第一判斷単元的判斷結(jié)果來(lái)決定是否對(duì)所述電流檢測(cè)單元啟動(dòng)對(duì)放電電流I的檢測(cè)； 加熱單元，用于在所述控制單元的控制下對(duì)電池進(jìn)行加熱； 其特征在于，所述控制単元根據(jù)所述第二判斷単元的不同判斷結(jié)果向所述加熱單元提供不同級(jí)別的對(duì)應(yīng)加熱控制信號(hào)，所述加熱単元根據(jù)所述控制單元所提供的加熱控制信號(hào)的不同而采取不同的加熱級(jí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)カ電池差別式加熱裝置，其特征在于，所述加熱単元具體采用加熱板、加熱膜或加熱絲對(duì)電池進(jìn)行加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的動(dòng)カ電池差別式加熱裝置，其特征在于，所述電流檢測(cè)單元采用霍爾電流傳感器對(duì)放電電流I進(jìn)行測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的動(dòng)カ電池差別式加熱裝置，其特征在于，采取包括A級(jí)加熱和B級(jí)加熱的至少兩級(jí)不同的加熱級(jí)別，所述A級(jí)加熱和B級(jí)加熱在加熱速率和中止加熱溫度的設(shè)定上均不相同；其中，所述控制単元對(duì)所述加熱單元的控制策略為，當(dāng)放電電流I增大時(shí)，啟動(dòng)A級(jí)加熱直至加熱到中止加熱溫度Ta ;否則，啟動(dòng)B級(jí)加熱直至加熱到中止加熱溫度TB，其中A級(jí)加熱的加熱功率高于B級(jí)加熱功率；T、TA、TB者的大小關(guān)系為，T< Ta < TB。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的所述動(dòng)カ電池差別式加熱裝置，其中，所述A級(jí)加熱具體為，加熱速率為2°C /min，加熱中止溫度Ta為18°C;所述B級(jí)加熱具體為，加熱速率為1°C /min,加熱中止溫度Tb為20°C ;所述預(yù)設(shè)定的溫度Ts的取值為不大于16°C。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力電池差別式加熱裝置，包括溫度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元、第一判斷單元、第二判斷單元、控制單元以及加熱單元，其中，所述加熱單元根據(jù)控制單元所提供的加熱控制信號(hào)的不同而采取不同的加熱級(jí)別。本實(shí)用新型的裝置能夠降低由于加熱速率過(guò)快、溫度過(guò)高可能引起的電池?zé)崾Э馗怕?，從而在一定程度上增加了電池的安全性?br> 文檔編號(hào)H01M10/50GK202444035SQ20122005416
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者于紅梅, 付艷玲, 劉軍, 施亞申, 王宏偉, 王超, 肖海清, 謝?？? 鄧爽 申請(qǐng)人:中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院