锂电池模组离线加热装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种锂电池模组离线加热装置，包括电池箱、电源管理系统BMS和充电器。在电池箱内加设电阻加热丝和温度探测器。所述BMS包括：加热电路开关、充放电保护开关、温度测量电路、加热系统控制电路、BMS微处理器、充放电开关控制电路和BMS通信端口。所述BMS通信端口对外连接充电器通信端口，充电器的输入端连接到市电电源。所述电池箱底部设有固定式绝热底座，电池箱外罩有能够拆卸的绝热保温外壳。优点是：本实用新型专利技术利用充电器给加热系统提供电源，同时利用锂电池的BMS对离线加热过程进行智能化管理，无需额外增加电源系统与电子控制系统。电池箱外保温外层为可拆卸，在夏天高温季节可以拆除外部保温材料，确保电池模组良好的散热效果。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Lithium battery module off-line heating device

The utility model provides an off-line heating device for a lithium battery module, which comprises a battery box, a power supply management system BMS and a charger. A resistance heating wire and a temperature detector are arranged in the battery box. The BMS comprises a heating circuit switch, a charging and discharging protection switch, a temperature measuring circuit, a heating system control circuit, a BMS microprocessor, a charging and discharging switch control circuit and a BMS communication port. The BMS communication port is externally connected with the charger communication port, and the input end of the charger is connected with the power supply of the city. The bottom of the battery box is provided with a fixed thermal insulation base. The utility model has the advantages that the charger is used for supplying power to the heating system, and the intelligent control of the off-line heating process is realized by using the BMS of the lithium battery. The external thermal insulation layer of the battery box can be disassembled, and the external thermal insulation material can be removed in the summer high temperature season, so as to ensure the good radiating effect of the battery module.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种锂电池模组的离线加热装置，用于锂电池模组的升温。
技术介绍
锂电池由于其比能量大、循环寿命长及重量轻等特点，正在被越来越多地应用在电动汽车领域。但锂离子电池低温性能并不理想，如磷酸铁锂电池在-20°C低温放电条件下，实际容量仅为25°C时同等放电条件下容量的70% (见:冯祥明，张晶晶，李荣富等，LiFePO4锂离子电池的低温性能.电池，2009,39 (I))。即使是低温效应较好的锰酸锂电池，在-20°C低温下放电容量也仅为常温下的80%左右，如图1所示。低温环境降低了锂电池的有效使用电量，限制了锂离子动力电池在北方寒冷地区的推广应用。对锂离子动力电池进行加热，是解决锂电池低温特性问题的有效方法之一。利用锂电池自己的电量为加热设备提供电源是常用的电池加热方法，但这种方法会在加热过程中消耗掉相当一部分电池能量，在一定程度上降低了锂电池放电的有效容量。因此专利技术一种由外部提供电源的锂电池模组升温系统，并以离线式的方法进行加热，可以最大限度地利用锂电池模组的放电容量。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种锂电池模组离线式加热系统，该系统在低温环境下可以利用给锂电池模组充电的充电器作为电源，在锂电池模组充完电，开始工作之前将锂电池模组加热升温至30°C左右的温度，并利用电池箱外的保温外层，在锂电池模组的连续工作时间内保持电池模组的温度在10°C以上，确保锂电池在整个工作时间内，在冬季低温环境下能够保持在较高的工作温度，充分发挥锂电池的效能，克服锂电池的低温大电流放电的问题。按照本技术提供的技术方案，所述的锂电池模组离线加热装置包括:电池箱、电源管理系统BMS和充电器，锂电池或锂电池模组位于电池箱内，其特征是:在所述电池箱内设置电阻加热丝和温度探测器；所述电源管理系统BMS包括:加热电路开关、充放电保护开关、温度测量电路、加热系统控制电路、BMS微处理器、充放电开关控制电路和BMS通信端口，温度测量电路的输入端连接温度探测器，温度测量电路的输出端连接BMS微处理器，BMS微处理器的一个输出端通过加热系统控制电路连接到加热电路开关的控制端，BMS微处理器的另一输出端通过充放电开关控制电路连接到充放电保护开关的控制端，所述加热电路开关连接在电阻加热丝一端和充电器的负输出端之间，所述充放电保护开关连接在锂电池或锂电池模组负极和充电器的负输出端之间，电阻加热丝另一端以及锂电池或锂电池模组正极连接到充电器的正输出端；所述BMS通信端口与电源管理系统微处理器相连，并对外连接充电器通信端口，充电器的输入端连接到市电电源。所述充电器包括:调压及开关电路、转换及检测电路、充电器通信端口和充电器微处理器，所述调压及开关电路的输入端连接市电，调压及开关电路的输出端连接转换及检测电路，转换及检测电路的输出连接到充电器的正、负输出端，并连接充电器微处理器的输入端，充电器微处理器的输出端连接调压及开关电路的输入端，充电器微处理器与充电器通信端口相连。所述电池箱底部设有固定式绝热底座，电池箱外罩有能够拆卸的绝热保温外壳。本技术的优点是:本技术利用充电器给加热系统提供电源，同时利用锂电池的电源管理系统(BMS)对离线加热过程进行智能化管理，无需额外增加电源系统与电子控制系统，可以有效地降低使用成本。本系统所用的电池箱外保温外层也使用可拆卸式设计，在夏天高温季节可以拆除外部保温材料，确保电池模组良好的散热效果。附图说明图1:锂电池模组放电容量与温度的关系曲线。图2:锂电池模组离线加热装置示意图。图3:锂电池模组离线加热流程示意图。图4:锂电池模组离线加热装置电路结构框图。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本技术作进一步说明。如图4所示，本技术所述的装置包括:电池箱、电源管理系统4和充电器1，锂电池或锂电池模组2位于电池箱内。在所述电池箱内设置电阻加热丝3和温度探测器5 ;所述电源管理系统4包括:加热电路开关8、充放电保护开关9、温度测量电路10、加热系统控制电路11、BMS微处理器12、充放电开关控制电路13和BMS通信端口 14，温度测量电路10的输入端连接温度探测器5，温度测量电路10的输出端连接BMS微处理器12，BMS微处理器12的一个输出端通过加热系统控制电路11连接到加热电路开关8的控制端，BMS微处理器12的另一输出端通过充放电开关控制电路13连接到充放电保护开关9的控制端，所述加热电路开关8连接在电阻加热丝3 —端和充电器I的负输出端之间，所述充放电保护开关9连接在锂电池或锂电池模组2负极和充电器I的负输出端之间，电阻加热丝3另一端以及锂电池或锂电池模组2正极连接到充电器I的正输出端；所述BMS通信端口 14与电源管理系统微处理器12相连，并对外连接充电器通信端口 18，充电器I的输入端连接到市电电源。所述充电器I包括:调压及开关电路16、转换及检测电路17、充电器通信端口 18和充电器微处理器19，所述调压及开关电路16的输入端连接市电，调压及开关电路16的输出端连接转换及检测电路17，转换及检测电路17的输出连接到充电器的正、负输出端15，并连接充电器微处理器19的输入端，充电器微处理器19的输出端连接调压及开关电路16的输入端，充电器微处理器19与充电器通信端口 18相连。与常规锂电池模组相比较，图4所示的电池模组在电池箱内增加了电阻加热丝3，在BMS 4内增加了一个加热电路开关8与加热系统控制电路11，该系统所用的充电器I也比常规锂电池充电器增加了一项恒压加热功能，即充电器可以按照预先设定的恒定电压\给电池箱中的电阻加热丝提供直流电源。在实际使用过程中，当充电器I连接至锂电池模组开始充电后，锂电池模组系统会先进行常规的充电。充电完成以后，BMS微处理器12会通过充放电开关控制电路13关闭充放电保护开关9，切断充电器I与锂电池之间的充电回路；然后通过加热系统控制电路11检测加热电路开关8是否处于关闭状态，确保充电器I向电阻加热丝3供电的电路处于断开状态；最后BMS微处理器12会通过通信端口 14将充电器I转至待机状态的信号传输至充电器通信端口 18，充电器微处理器19接到开始充电信号后，将控制充电器处于待机状态。上述状态调整完毕以后，BMS 4中的温度测量电路10会通过放置在电池箱内的温度探测器5测量得到表征锂电池温度高低的电压模拟信号，并将该电压模拟信号转换成数字信号后传送至BMS微处理器12内，BMS微处理器12将该温度值T与预先设定的加热启动温度Ts (25°C)进行比较。如果环境温度比较高，测量到的电池温度T彡Ts，BMS微处理器12会继续控制温度测量电路10测量锂电池模组的温度，直到出现T〈Ts的情况出现。如果BMS 4测量到的锂电池温度T < Ts，BMS微处理器12会控制电池模组进入加热流程。BMS微处理器12通过加热系统控制电路11闭合加热电路开关8，导通充电器I向电阻加热丝3供电的通路；最后BMS微处理器12会通过BMS通信端口 14将开启加热功能的信号传送至充电器I的通信端口 18，通信端口 18将该信号传递至充电器微处理器19，充电器微处理器19 接收到信号后控制充电器调压及开关电路16，将充电器I工作模式转换为恒压供电，转换及检测电路1本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂电池模组离线加热装置，包括电池箱、电源管理系统（4）和充电器（1），锂电池或锂电池模组（2）位于电池箱内，其特征是：在所述电池箱内设置电阻加热丝（3）和温度探测器（5）；所述电源管理系统（4）包括：加热电路开关（8）、充放电保护开关（9）、温度测量电路（10）、加热系统控制电路（11）、电源管理系统微处理器（12）、充放电开关控制电路（13）和电源管理系统通信端口（14），温度测量电路（10）的输入端连接温度探测器（5），温度测量电路（10）的输出端连接电源管理系统微处理器（12），电源管理系统微处理器（12）的一个输出端通过加热系统控制电路（11）连接到加热电路开关（8）的控制端，电源管理系统微处理器（12）的另一输出端通过充放电开关控制电路（13）连接到充放电保护开关（9）的控制端，所述加热电路开关（8）连接在电阻加热丝（3）一端和充电器（1）的负输出端之间，所述充放电保护开关（9）连接在锂电池或锂电池模组（2）负极和充电器（1）的负输出端之间，电阻加热丝（3）另一端以及锂电池或锂电池模组（2）正极连接到充电器（1）的正输出端；所述电源管理系统通信端口（14）与电源管理系统微处理器（12）相连，并对外连接充电器通信端口（18），充电器（1）的输入端连接到市电电源。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宝诚，金鹰，
申请(专利权)人：无锡新纬电池有限公司，
类型：实用新型
国别省市：