共享式电池加热系统、系统设计方法、电池包及车辆与流程

1.本发明设计车辆电池包设计技术领域，尤其涉及一种共享式电池加热系统、系统设计方法、电池包及车辆。


背景技术：

2.随着新能源技术的发展，电动汽车逐渐得到普及，由于低温环境下，不仅影响电动汽车续航里程，且低温环境下充电影响动力电池寿命因此，电动汽车的低温加热逐渐被越来越多汽车企业和用户所关注。在冬季环境下，纯电动汽车乘员舱和电池包分别需要两套加热系统来进行采暖，因而会增加前机舱器件的布置要求，提高了整车的单车成本。
3.当前主流的动力电池加热方式为电池底部或顶部采用液热、电芯间粘贴加热片等，存在加热速率慢，且仅实现给动力电池自身加热，热量无法实现共享；在寒冷冬天当用户进入乘员舱时，空调无法及时提高乘员舱温度，用户需忍受空调的冷风；以上问题亟待解决。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种共享式电池加热系统、系统设计方法、电池包及车辆，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种共享式电池加热系统，包括：
6.车身地板，以所述车身地板作为动力电池上盖；
7.下箱体，所述下箱体与所述车身地板下表面连接，所述下箱体与车身地板围设形成容纳腔；
8.电池组，所述电池组由多个电芯组成，设置于所述容纳腔内；
9.液热板，所述液热板作为下箱体的底板，所述电池组固定在所述液热板上，所述液热板内部设置有流道，所述流道内填充有循环于所述流道内的液体，通过热管理方式调节所述电池组的温度；
10.加热装置，所述加热装置与车身地板集成，为所述电池组加热；
11.导热结构，所述导热结构设置于所述电池组上方，用于将加热装置的热量传递给电池组的电芯上。
12.进一步地，所述加热装置设置于车身地板下方的容纳腔内与所述车身地板连接，所述加热装置的下表面与所述电池组相应设置。
13.进一步地，所述加热装置由ptc加热板、pi加热片、有机ptc加热片或石墨烯高功率电加热片组成。
14.进一步地，所述加热装置通过机械压合的方式与所述车身地板集成，或通过胶粘方式粘贴在所述车身地板下表面。
15.进一步地，所述加热装置可为车身地板加热。
16.进一步地，所述液热板上表面铺设导热胶或者导热垫。
17.另一方面，提供了一种共享式电池加热系统的设计方法，包括上述任一种共享式电池加热系统,其中，所述加热装置由pi加热片构成，其特征在于，包括以下步骤：
18.s1、为所述加热装置的加热速率赋予初始值；
19.s2、计算所述加热装置的加热功率密度e；
20.s3、pi加热片承受干烧温度相应的功率密度e0,其中，e0为区间范围值；
21.s4、将计算得到的加热装置的加热功率密度e和e0比较；
22.s5、若e的数值超出e0的取值区间，则调整加热速率初始值，进入步骤s2；
23.s6、若e的数值落入e0的取值区间内，则加热速率初始值符合设计要求，计算结束。
24.进一步地，步骤s2计算所述加热装置的加热功率密度e的计算公式为：
25.e＝cmv*a/a；
26.式中，e为功率密度，单位为w/cm2；c为电芯比热容，单位w/(kg
˙
k)；m为电芯重量，单位kg；a为修正系数系数；a为每片加热片面积，单位为cm2。
27.又一方面，提供了一种电池包，包括上述任一种共享式电池加热系统。
28.再一方面，提供了一种电动汽车，包括上述的一种电池包。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种共享式电池加热系统，车身地板作为动力电池上盖，取消动力电池常用的金属上盖或者是注塑上盖，将车身地板通过螺接的方式与下箱体组合在一起，降低动力电池的成本，减轻动力电池的重量，提高动力电池的能量密度，有效的节约整车布置空间；在车身地板与电池包之间集成加热装置，提高动力电池的加热速率，并实现电池包与乘员舱同时加热；本发明的结构简单，在电池包加热的同时也可实现对乘员舱加热，寒冷的冬季用户开车起始阶段不用忍受空调口的冷风，可提高动力电池的加热速率。
附图说明
30.图1为本发明实施例中液热板结构示意图；
31.图2为本发明实施例中电芯结构示意图；
32.图3为本发明实施例中下箱体结构示意图；
33.图4为本发明实施例中加热装置与车身地板结构连接示意图；
34.图5为本发明实施例中一种共享式电池加热系统的设计方法流程图；
35.图中：10、车身地板；20、下箱体；30、电芯；11、加热装置；21、液热板；22、容纳腔。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：一种共享式电池加热系统，包括：
40.车身地板10，以所述车身地板10作为动力电池上盖；
41.下箱体20，所述下箱体20与所述车身地板10下表面连接，所述下箱体20与车身地板10围设形成容纳腔22；
42.电池组，所述电池组由多个电芯30组成，设置于所述容纳腔22内；
43.液热板21，所述液热板21作为下箱体20的底板，所述电池组固定在所述液热板21上，所述液热板21内部设置有流道，所述流道内填充有循环于所述流道内的液体，通过热管理方式调节所述电池组的温度；
44.加热装置11，所述加热装置11与车身地板10集成，为所述电池组加热；
45.导热结构，所述导热结构设置于所述电池组上方，用于将加热装置11的热量传递给电池组的电芯30上。
46.上述实施例中，优选地，车身地板10作为动力电池上盖，取消动力电池常用的金属上盖或者是注塑上盖，将车身地板通过螺接的方式与下箱体组合在一起，降低动力电池的成本，减轻动力电池的重量，提高动力电池的能量密度，有效的节约整车布置空间；所述液热板21为冲压钎焊结构，分为上板跟下板，内部根据电池总成的模组布置位置、热管理功能需求设计流道。本发明中，采用一进一出四组并联流道设计；下箱体20侧边框为铝合金型材挤出结构，通过搅拌摩擦焊焊接在一起，液热板21作为下箱体20的下板，通过fds或拉铆螺母与箱体边框组合在一起；
47.可选地，所述加热装置11设置于车身地板10下方的容纳腔22内与所述车身地板10连接，所述加热装置11的下表面与所述电池组相应设置。
48.可选地，所述加热装置11由ptc加热板、pi加热片、有机ptc加热片或石墨烯高功率电加热片组成。
49.可选地，所述加热装置11通过机械压合的方式与所述车身地板10集成，或通过胶粘方式粘贴在所述车身地板10下表面。
50.上述实施例中，优选地，加热装置11可通过机械压合的方式将ptc加热板与车身地板10集成；加热装置11可通过使用胶粘方式将pi加热片、有机ptc加热片或石墨烯高功率电加热片粘贴到车身地板10；所述的加热装置11可设计成夹层形式，中间放置pi加热片、有机ptc加热片、石墨烯高功率电加热片。
51.可选地，所述加热装置11可为车身地板10加热。
52.作为共享式电池加热系统，在车身地板10与电池包之间集成加热装置11，实现电池包与乘员舱同时加热，寒冷的冬季用户开车起始阶段不用忍受空调口的冷风。
53.可选地，所述液热板21上表面铺设导热胶或者导热垫。
54.上述实施例中，液热板21上表面铺设导热胶或者导热垫有利于热传导，提高了热
管理系统调节电池组温度的效率。
55.另一方面，提供了一种共享式电池加热系统的设计方法，包括上述任一种共享式电池加热系统，其中，所述加热装置11由pi加热片构成，包括以下步骤：
56.s1、为所述加热装置11的加热速率赋予初始值；
57.s2、计算所述加热装置11的加热功率密度e；
58.s3、pi加热片承受干烧温度相应的功率密度e0,其中，e0为区间范围值；
59.s4、将计算得到的加热装置11的加热功率密度e和e0比较；
60.s5、若e的数值超出e0的取值区间，则调整加热速率初始值，进入步骤s2；
61.s6、若e的数值落入e0的取值区间内，则加热速率初始值符合设计要求。
62.上述实施例中，加热装置11的加热速率v赋予的初始值为v＝0.0035℃/s；pi加热片承受干烧温度相应的功率密度e0在0.18-0.2范围之内。
63.可选地，步骤s2计算所述加热装置11的加热功率密度e的计算公式为：
64.e＝cmv*a/a；
65.式中，e为功率密度，单位为w/cm2；c为电芯30比热容，单位w/(kg
˙
k)；m为电芯30重量，单位kg；a为修正系数系数；a为每片加热片面积，单位为cm2。
66.上述实施例中，优选地，c＝1111；m＝28；、修正系数可在1-1.5之间取值，实施例中a＝1.2；实施例中a＝672；
67.又一方面，提供了一种电池包，包括上述实施例中所述的任一种共享式电池加热系统。
68.再一方面，提供了一种车辆，其特征在于，包括上述实施例中所述的一种电池包。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。