一種動(dòng)力電池加熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動(dòng)力電池技術(shù)，具體涉及一種用于純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池加熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前純電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池普遍使用鋰離子電池，鋰離子電池在低溫環(huán)境下的性能明顯下降，如在o°c以下的環(huán)境中工作時(shí)，明顯表現(xiàn)出放電能量小、充電電流微弱甚至不能充電、電池壽命驟降等缺陷，而上述缺陷顯然都是影響電動(dòng)汽車用戶體驗(yàn)的至關(guān)重要因素。
[0003]為了克服上述缺陷，有兩種解決方案:一種是從電池技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)，由于目前的電池水平不能從根本上得到突破，因此采用這種方案可以在一定程度上提高低溫的放電特性，但是充電電流仍無(wú)法達(dá)到一個(gè)較高的水平，不能從根本上解決低溫環(huán)境的性能驟降缺陷；另一種是目前普遍采用的解決方案，即通過(guò)在動(dòng)力電池的周圍環(huán)境使用加熱機(jī)構(gòu)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱，使電池達(dá)到一個(gè)合理的溫度區(qū)間后再進(jìn)行充電和放電作業(yè)。
[0004]對(duì)于第二種方案，常見(jiàn)的加熱方案如圖1所示，在電池系統(tǒng)的電池箱I內(nèi)部的電池組2后方添加PTC加熱器3，并通過(guò)風(fēng)扇4實(shí)現(xiàn)擾流，將PTC加熱器3的熱量帶給電池組2，從而提高了電池組2的溫度。但是上述這種方案有存在一些缺陷:首先，電池系統(tǒng)內(nèi)部需要空間去布置加熱器和風(fēng)扇，這勢(shì)必要犧牲一部分電池的空間，整個(gè)系統(tǒng)的能量密度就會(huì)減小，汽車的續(xù)航里程也將會(huì)相應(yīng)降低；其次，這種加熱方式是PTC產(chǎn)生熱量后，給附近的空氣加熱，熱空氣被風(fēng)扇擾動(dòng)，順著流動(dòng)方向再給電池加熱，熱量經(jīng)過(guò)兩次傳遞而且同時(shí)熱空氣也與其他部件進(jìn)行熱交換，有熱量損失，加熱效率較低；再次，電池溫升明顯不均勻，靠近PTC加熱器位置近的電池會(huì)較早持續(xù)地接觸熱氣流，熱交換時(shí)的熱空氣溫度也較高，因此溫度上升較快，而遠(yuǎn)離PTC加熱器的電池相反的就溫度上升較慢，溫度不一致很可能會(huì)導(dǎo)致電池的差異化，甚至可能影響整個(gè)電池系統(tǒng)的性能，而若等到所有電池的溫度差異變小達(dá)到熱量平衡狀態(tài)才開(kāi)始動(dòng)力電池的充放電作業(yè)時(shí)，通常需要l_2h甚至更長(zhǎng)時(shí)間，這顯然超出了車主的接受范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種動(dòng)力電池加熱裝置，旨在使低溫狀態(tài)下的動(dòng)力電池均勻、快速地溫升。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體為:
[0007]一種動(dòng)力電池加熱裝置，包括至少一個(gè)加熱單元，每個(gè)所述加熱單元包括加熱膜和熱縮套，所述加熱膜貼合于動(dòng)力電池單體，所述熱縮套罩于所述加熱膜。
[0008]在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述加熱膜和所述熱縮套的厚度之和為0.4-0.6mm。
[0009]在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述加熱膜包括第一膜層和第二膜層，所述第一膜層和第二膜層之間設(shè)有電加熱絲。
[0010]在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述第一膜層為聚酰亞胺膜。[0011 ] 在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述第二膜層為聚酰亞胺膜。在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述電加熱絲為合金箔電加熱絲。
[0012]在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述加熱膜通過(guò)背膠層貼合于動(dòng)力電池。
[0013]在上述動(dòng)力電池加熱裝置中，所述背膠層的工作溫度區(qū)間為-40-120°C，所述背膠層的貼合強(qiáng)度不小于5N/mm2。
[0014]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
[0015]采用本發(fā)明的電池加熱裝置對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行加熱，具有占用空間小而且熱量傳導(dǎo)效率高的明顯優(yōu)點(diǎn)，可以在較短時(shí)間內(nèi)使電池的溫度迅速上升，并且各部分的溫升保持較小的溫差。如，通過(guò)選擇合適參數(shù)的加熱膜，在含有7只電池單體的試驗(yàn)?zāi)K中，將電池的整體溫度從_30°C溫升至10°C僅需15min，且各個(gè)部分的溫度差控制在±3°C以內(nèi)。而目前PTC加熱，空氣導(dǎo)熱的方法通常需要兩個(gè)小時(shí)左右，溫差不低于10°C。
【附圖說(shuō)明】
[0016]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，能夠更完整更好地理解本發(fā)明。此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0017]圖1為目前動(dòng)力電池的加熱方案示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明一種加熱膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3-1為本發(fā)明一種動(dòng)力電池加熱裝置的主視示意圖；
[0020]圖3-2為本發(fā)明一種動(dòng)力電池加熱裝置的俯視示意圖；
[0021]圖3-3為本發(fā)明一種動(dòng)力電池加熱裝置的左視示意圖；
[0022]圖4為將電池加熱裝置串聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:1、電池箱2、電池組3、PTC加熱器4、風(fēng)扇5、電源線接頭6、聚酰亞胺膜7、電加熱絲8、加熱膜9、熱縮套10、電芯11、連接線。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025]首先，以一個(gè)加熱單元為例，闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。從理論上講，電池實(shí)現(xiàn)某個(gè)溫升值所需的熱量Ql?加熱膜提供的熱量Q2 ;其中:
[0026]Ql = cmAT，該式中:
[0027]c指電池的比熱容，m是電池質(zhì)量，ΔΤ是要求電池的溫升。
[0028]卩2= 口5扒該式中:
[0029]P是加熱膜的功率密度(功率與面積比值)，S是加熱膜與電芯接觸的面積，t是需要的加熱時(shí)間。
[0030]結(jié)合所需溫升值Λ Τ、加熱膜面積S以及需求的加熱時(shí)間t，通過(guò)選擇合適功率密度P的加熱膜參數(shù)，這樣加熱膜的選型即可確定。如:
[0031]單體電池質(zhì)量m = 0.5kg，比熱容為c = 1000J/°C.Kg，要求電池的溫升ΔΤ =20°C，加熱膜與電芯接觸的面積S = 10mm2，需要的加熱時(shí)間為t = 30min，將上述參數(shù)代入加熱膜的功率密度計(jì)算公式P = mΔΤ/St中，即可得出所需的加熱膜功率密度。
[0032]加熱膜8的結(jié)構(gòu)如圖2所示，此加熱膜的可制成各種形狀、規(guī)格和功率大小的聚酰亞胺電加熱板，電加熱板的結(jié)構(gòu)很薄(最厚僅0.25mm)，可以根據(jù)工件的形狀任意彎曲，確保與電池接觸緊密，保證最大的熱能傳遞。聚酰亞胺電加熱板是一種半透明或全透明的金屬柔性電加熱膜，其中上下表面是一種剛溫性好、絕緣性能優(yōu)越的聚酰亞胺薄膜，中間為電阻絲加熱膜8可以比絲狀電熱結(jié)構(gòu)提供更均勻的熱場(chǎng)、更短的加熱時(shí)間和更快的響應(yīng)時(shí)間。
[0033]上述電阻性電路的電加熱絲7兩端為電源線接頭6，加熱膜8與電池的固定是通過(guò)加熱膜8上的雙面膠粘連，雙面膠的參數(shù)要求須滿足整個(gè)電池系統(tǒng)的工作溫度區(qū)間(如-10-50°C )。然后再在電池周邊使用熱縮套9包覆，用于防止加熱膜8與電池因膠帶失效而分離。作為一種優(yōu)選，加熱膜8和熱縮套9的厚度共0.4-0.6_，優(yōu)選為0.5_，且熱縮套9的一端開(kāi)口，加熱膜8的電源線接頭從開(kāi)口處穿出(如圖3-1?3-3所示。)
[0034]上述結(jié)構(gòu)可視為一個(gè)基本單元，一個(gè)電池模塊由若干個(gè)基本單元組成，每個(gè)加熱膜8的兩端設(shè)有電源線接頭6，將相鄰基本單元中的加熱膜8的電源線接頭6通過(guò)連接線11依次串聯(lián)，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)模塊的加熱膜8同時(shí)工作，使動(dòng)力電池迅速升溫，兩側(cè)最外端的基本單元的電源線接頭6之一則分別用于接電源的正極和負(fù)極(如圖4所示)。
[0035]加熱系統(tǒng)的工作方式與常見(jiàn)的電池系統(tǒng)實(shí)施方法相同，當(dāng)電池溫度低時(shí)，電池管理模塊會(huì)閉合加熱繼電器，使加熱膜通電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的加熱；當(dāng)溫度上升至合理區(qū)間范圍內(nèi)后，電池管理模塊通過(guò)斷開(kāi)繼電器使加熱膜9斷電，停止加熱，當(dāng)遭遇低溫或者超低溫環(huán)境時(shí)，可使動(dòng)力電池迅速達(dá)到合理的工作溫度范圍。
[0036]上述方案只是針對(duì)方形動(dòng)力電池進(jìn)行的簡(jiǎn)述，顯然，類似的裝置還可以應(yīng)用于在圓形和軟包裝等其他電池方案中。原理也是根據(jù)電池實(shí)際熱量需求，選擇合適參數(shù)的加熱膜；而且圖3-1?3-3對(duì)應(yīng)的方案只是在電池單體的單面貼膜，顯然根據(jù)實(shí)際需要，除了選擇單面的膜面積，也可以考慮在單體的幾個(gè)面上均貼有加熱膜8，不過(guò)考慮到受熱升溫的均勻性，與電池貼合的加熱膜面積須做到每只電池相同。
[0037]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，顯然，只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果、對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的變形，也均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，包括至少一個(gè)加熱單元，每個(gè)所述加熱單元包括加熱膜和熱縮套，所述加熱膜貼合于動(dòng)力電池單體，所述熱縮套罩于所述加熱膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述加熱膜和所述熱縮套的厚度之和為0.4-0.6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述加熱膜包括第一膜層和第二膜層，所述第一膜層和第二膜層之間設(shè)有電加熱絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述第一膜層為聚酰亞胺膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述第二膜層為聚酰亞胺膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述電加熱絲為合金箔電加熱絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述加熱膜通過(guò)背膠層貼合于動(dòng)力電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動(dòng)力電池加熱裝置，其特征在于，所述背膠層的工作溫度區(qū)間為-40-120°C，所述背膠層的貼合強(qiáng)度不小于5N/mm2。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種動(dòng)力電池加熱裝置，包括至少一個(gè)加熱單元，每個(gè)所述加熱單元包括加熱膜和熱縮套，所述加熱膜貼合于動(dòng)力電池單體，所述熱縮套罩于所述加熱膜。將發(fā)明的動(dòng)力電池加熱裝置用于純電動(dòng)汽車上，不僅占用空間小，而且熱量傳導(dǎo)效率高，可以在明顯較短的時(shí)間內(nèi)使電池的溫度迅速上升，且單體各部分的升溫水平保持較小的溫差。
【IPC分類】H01M10-625, H01M10-615, H01M10-637
【公開(kāi)號(hào)】CN104716401
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510035939
【發(fā)明人】孟斐, 翟文波
【申請(qǐng)人】北京新能源汽車股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日