一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统技术方案

本发明专利技术属于电动汽车应用技术领域，提供了一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统。布置在方形电池上下位置的涡流线圈中通入高频交变电流，利用电磁感应效应在方形电池金属极板上产生涡流，利用涡流的热效应均匀加热方形电池。方形电池表面布有温度传感器，电池表面的温度信号传至单片机，由单片机控制逆变器，从而控制加热过程。相比于传统的电动汽车冷启动系统具有以下优点：利用电磁感应效应实现对方形电池隔空加热，保证电池单体温度的均匀性，减少导热对车体内其他零部件造成的影响。涡流加热相比于传统的加热方式效率高达95％。涡流加热速度快，响应时间短。该系统可直接利用方形电池提供的直流电源，通过逆变器转变成高频交流电源。交流电源。交流电源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统


[0001]本专利技术属于电动汽车应用
，具体涉及一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统。

技术介绍

[0002]随着电动汽车领域快速发展，目前电动汽车的技术日益成熟，要逐渐代替依靠传统能源的汽车，因此电动汽车需要在更加极端的应用场景中正常运行，当电动汽车处于
‑
20℃～
‑
30℃的环境温度下进行冷启动时，由于低温会导致电解液粘度变大，离子活性降低，内阻增大，进而会导致电动汽车续航里程急剧下降，容易导致电池过度放电，进而造成动力电池的不可逆损伤。因此选择一种高效可靠的电池冷启动系统对于提升电动汽车在极端条件下的可靠性，保证电动汽车高效运行是至关重要的。
[0003]目前电动汽车冷启动系统主要采用的加热方式为：电加热、热泵加热、交流充放电预热等加热方式。例如朱思群在“一种电动汽车用抗低温锂电池组”专利中(专利号：202020421061.6)当电池组温度较低时通过利用电加热管对空气进行加热，加热后的空气来预热电池组，通过对于电池组的设计有效的避免了电池组工作温度过高或过低对于电池组的影响，同时提升了电池组工作效率。
[0004]例如陶林等人在“一种电动汽车用集成间接式热泵的整车加热管理系统”专利中(专利号：201922014228.7)通过利用电动汽车乘客舱用来除湿供暖的热泵对低温电池组进行加热，使电池组温度提升至适宜工作的温度。通过利用乘客舱热泵对电池组进行加热，高效的利用了电动汽车内部的组件，大大简化了电动汽车内部的冷启动系统结构，提升电动汽车电池组的工作效率。
[0005]例如魏学哲等人在“一种利用交流充放电快速预加热的动力电池充电机”专利中(专利号：201410010053.1)通过利用电控系统将电池组直流转化为高频交变电流，利用交变电流对电池进行充放电，进而从电池内部产生热量，提升了电池组温度的均匀性，并且极大的简化了冷启动系统的结构，提升了电池组的效率。
[0006]但是传统的电动汽车冷启动系统存在一些不足，电加热只能通过导热的方式对电池进行加热，这就存在电池内部温度的不均匀，造成电池内部存在热应力。热泵加热通过加热空气对电池组进行加热，热泵系统过于庞大，不利于电动汽车结构简化，重量的降低。交流充放电预热利用交变电流对电池进行充放电，这样的加热方式需要复杂的电控设备，由于电池之间存在单体差异，因此系统设计较为复杂，可靠性较低。
[0007]鉴于以上几种电动汽车冷启动系统的不足，本专利技术提供一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统，通过利用逆变器将方形电池组提供的直流电源转化为高频交变电流，将高频交变电流通入布置在方形电池组上下端面的涡流线圈中，利用电磁感应原理，在电池内部的金属极板上产生涡流，进而对方形电池进行均匀的加热。保证方形电池单体各部位温度场均匀，加热速度快，加热效率高，并且系统结构简单可靠。

技术实现思路

[0008]本专利技术解决的技术问题在于提供了一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统，利用电磁感应原理，在方形电池金属电极中产生涡流，产生热效应，进而对方形电池进行均匀的加热。利用温度传感器和单片机对涡流线圈中的交变电流进行控制，控制方形电池的升温速度以及涡流加热系统的开启关闭。
[0009]本专利技术的技术方案：
[0010]一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统，包括涡流线圈1、方形电池2、方形电池支架3、逆变器4、温度传感器5和单片机6；
[0011]所述涡流线圈1、方形电池2、方形电池支架3和温度传感器5位于箱体内；
[0012]所述涡流线圈1，通过方形电池支架3上下两端的卡槽进行固定；涡流线圈1阵列式布置在方形电池支架3的卡槽中，保证方形电池堆温度场的均匀性。
[0013]所述涡流线圈1在方形电池2顶部、底部对称布置，保证通过每个方形电池2磁通量的均匀性，并且保证穿过方形电池2的磁感线形态为直线；
[0014]所述方形电池2固定在方形电池支架3内，每6个电池为一个单元；
[0015]所述方形电池支架3间通过插槽实现相互连接；
[0016]所述逆变器4将方形电池组提供的直流电源转化成为高频交流电，为涡流线圈提供电源；
[0017]所述温度传感器5对方形电池2的温度进行实时监控，以调整涡流加热系统的开启、关闭时间，避免方形电池2过度加热而导致的损坏；
[0018]所述单片机6用来控制逆变器4，根据方形电池2表面的温度传感器5所传输的信号来调整涡流线圈1内部交变电流，使方形电池2间的温度场分布均匀，保证方形电池2温度均匀升高，避免局部的温升过高而导致电池寿命的损耗。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1)通过利用涡流对电池组进行加热，保证方形电池单体温度场分布均匀
[0021]2)涡流加热方式与方形电池之间没有直接接触，属于隔空加热方式，对汽车内部其他部件无热效应。
[0022]3)涡流加热方式效率高达95％，降低对电动汽车能量的消耗，增加续航里程。
[0023]4)电池升温速度快，有利于电动汽车的低温快速冷启动。
[0024]5)该冷启动系统电源由方形电池组提供。
[0025]6)通过温度传感器和单片机对电池加热过程进行实时的调控。
附图说明
[0026]图1为一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统示意图。
[0027]图2为一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统结构示意图。
[0028]图3为涡流线圈示意图。
[0029]图4a为方形电池支架示意图。
[0030]图4b为方形电池支架俯视图。
[0031]图5为方形电池示意图。
[0032]图6为逆变器示意图。
[0033]图7为单片机示意图。
[0034]图中：1涡流线圈、2方形电池、3方形电池支架、4逆变器、5温度传感器、6单片机。
具体实施方式
[0035]以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0036]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。但是应当解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权力要求的限制。
[0037]本专利技术公开了一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统，包括：涡流线圈1、方形电池2、方形电池支架3、逆变器4、温度传感器5、单片机6；
[0038]所述涡流线圈1，通过方形电池支架3上下两端的卡槽进行固定，便于维修。
[0039]所述涡流线圈1，为阵列式布置在方形电池支架3上下的卡槽中，保证通过方形电池堆温度场的均匀性。
[0040]所述涡流线圈1在方形电池2顶部、底部对称布置，保证通过每个方形电池磁通量的均匀性，并且保证穿过方形电池2的磁感线形态为直线。
[0041]所述涡流线圈1内通入高频交变电流，利用电磁感应原理，使方形电池2内部产生均匀的涡流，通过涡流在金属极板中的热效应对方形电池2进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于涡流加热的电动汽车冷启动系统，其特征在于，该基于涡流加热的电动汽车冷启动系统包括涡流线圈(1)、方形电池(2)、方形电池支架(3)、逆变器(4)、温度传感器(5)和单片机(6)；所述涡流线圈(1)、方形电池(2)、方形电池支架(3)和温度传感器(5)位于箱体内；所述涡流线圈(1)，通过方形电池支架(3)上下两端的卡槽进行固定；涡流线圈(1)阵列式布置在方形电池支架(3)的卡槽中，保证方形电池堆温度场的均匀性；所述涡流线圈(1)在方形电池(2)顶部、底部对称布置，保证通过每个方形电池(2)磁通量的均匀性，并且保证穿过方形电池(2)的磁感线形态为直线；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李羽白，刘轩羽，李洋，李玉龙，彭春阳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：