电池包及含有其的充电机器人的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池包及含有其的充电机器人。


背景技术：

2.传统的电池包采用的是电芯-模组-电池包的层级方式，电芯组成模组，然后再将模组安装到托盘上，从而组成电池包。电池包中的电池的正常理想工作温度是20℃～35℃，在低温条件下，电池包会出现容量降低、内阻升高、内部副反应增加等现象，特别是在充电时极易出现析锂现象，会大大降低电池寿命，增加安全风险。
3.为了解决该问题，电池包配置了加热装置，当温度过低触发了整车的加热条件后，整车通过给加热装置供电，产生热量，通过加热回路和加热媒介，间接的将电池包加热，以保证新能源汽车可以在低温下正常工作。
4.例如，采用正温度系数电阻(ptc)对电池包进行电加热，将ptc直接接触电芯或模组，当电池的实际温度低于预设温度时，打开ptc供电回路，电池包供电给ptc，进行加热，当电池包温度达到加热停止温度时，断开ptc供电回路，停止加热。
5.又例如，采用加热膜对电池包进行电加热，该加热膜包括通电可发热的加热丝和包覆在所述加热丝外的绝缘包覆层，将加热膜贴在模组的外壳上，电池包供电给加热丝，当加热丝连接电源时，加热丝产热，进而扩散到两侧的绝缘包覆层上，从而对模组进行加热。
6.但申请人发现，上述加热装置均是由电池包自身供电的，电池包在低温状态下不仅要向电动车提供动力，还需要向加热装置提供发热的电能。低温状态下，电池内部电解液非常稠密流动性极差可能根本无法充放电，更谈不上放电给自己加热，因此，至少会带来以下问题：
7.(1)电池包的电芯存在严重馈电的风险，电池包的使用寿命严重衰减，短时间内就需更换新的电池包，由于电池包价格昂贵，增加了电动车的使用成本；
8.(2)电池包电量消耗快，影响了电动车的续航里程，导致电动车充电频繁，影响正常的使用；
9.(3)当电池包温度低于零摄氏度时，电池包放电会对电池包造成不可逆的损伤，导致电池容量下降。
10.因此，上述现有技术至少存在如下技术问题：现有技术中电池包的加热装置由电池包自身供电产热，导致加热功能在低温状态下容易失效、电池包容易损坏且具有较大安全风险。


技术实现要素：

11.本技术实施例提供了一种电池包及含有其的充电机器人，解决了现有技术中电池包的加热装置由电池包自身供电产热，导致加热功能在低温状态下容易失效、电池包容易损坏且具有较大安全风险的技术问题。
12.为解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例提供了一种电池包，所述电池包设
有加热装置，所述加热装置包括加热膜、用于与外接充电电源的正负极分别连接的加热膜正电源接口和加热膜负电源接口，且所述加热膜的两端与加热膜正电源接口和加热膜负电源接口分别连接，以在所述加热膜正电源接口和所述加热膜负电源接口分别与外接充电电源相连时导电并产热，从而加热电池包。
13.进一步的，所述电池包包括外壳，所述外壳内设有托盘及位于所述托盘内的模组，所述模组包括多个电芯，且所述电芯连接有用于与外接充电电源分别电连接的电芯正电源接口和电芯负电源接口，所述电芯正电源接口和所述电芯负电源接口用于与所述外接充电电源正负极分别相连，从而给所电芯充电。
14.进一步的，所述外接充电电源是充电桩。
15.进一步的，所述加热膜包括加热丝和包覆在所述加热丝外的绝缘包覆层，且所述加热丝的电阻随着温度的增加而增加，从而限制所述加热丝的发热功率。
16.进一步的，所述加热丝是镍铬合金或铁铬合金。
17.进一步的，所述加热装置包括多个加热膜，且所述加热膜设置在相邻两所述电芯之间，以同时加热两侧的所述电芯。
18.或者，每个所述电芯均对应设有一个所述加热膜，且所述加热膜固定设置在对应所述电芯的一侧。
19.再或者，各模组的两侧至少设有一个加热膜。
20.进一步的，所述电池包设有温控设备，且所述温控设备包括：
21.继电器，设置在所述加热膜与所述外接充电电源之间，以用于控制所述加热膜与外接充电电源之间的导通或断开；
22.温度传感器，用于检测所述电池包的温度；
23.控制器，所述控制器的信号输入端与所述温度传感器相连接，用于接收所述温度传感器所获取的温度信号，所述控制器的信号输出端与所述继电器相连，且所述控制器的信号输出端输出控制信号，所述控制信号用于控制所述继电器的闭合或断开，从而控制所述加热膜与所述外接充电电源之间的导通或断开。
24.第二方面，本技术实施例还提供了一种充电机器人，用于给电动汽车充电，所述充电机器人包括所述的电池包。
25.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
26.(1)本技术实施例通过设置加热膜给电池包加热，且加热膜的电力由外接充电电源提供，因此加热过程完全不占用电池包的电能，不影响电池包的实际使用容量，且在极低温情况下依然能保证给加热膜供电，解决了现有技术中电池包的加热装置由电池包自身供电产热，导致加热功能在低温状态下容易失效、电池包容易损坏且具有较大安全风险的技术问题，实现了适应性强、稳定性高、安全性高、不影响电池包使用寿命的有益效果。
27.(2)加热膜的加热丝的电阻会随着温度的增加而增加，当电池包温度较低时，加热丝的电阻较低，通过的电流较大，加热量功率也比较快，当温度接近适宜工作温度后，加热丝的电阻会增加，通过电流降低，限制发热功率，从而有效防止热失控，提高了使用安全性。
28.(3)本技术实施例的电池包还设有温控设备，该温控设备能控制加热膜与外接充电电源之间的导通或断开，当电池包温度低于最低温度阈值时，温控设备导通加热膜与外接充电电源，从而给电池包供电，使加热膜产热并加热电池包；当电池包温度高于最高温度
阈值时，温控设备断开加热膜与外接充电电源，停止给电池包供电，从而防止热失控；当电池包温度位于最低温度阈值和最高温度阈值之间时，温控设备保持原状态，该温控设备提高了加热装置的使用安全性和可靠性。
29.(4)本技术实施例所述的电池包通过同时设置温控设备和可限制加热功率的加热膜来防止电池包热失控，双重保险，可靠性更高、稳定性更强。
附图说明
30.图1是本技术一实施例提供的电池包的结构示意图；
31.图2是本技术一实施例提供的电池包的结构框图；
32.图3是本技术一实施例中温控设备的结构示意图；
33.图4是本技术一实施例中充电机器人的结构示意图。
具体实施方式
34.本技术实施例提供了一种电池包及含有其的充电机器人，解决了现有技术中电池包的加热装置由电池包自身供电产热，导致加热功能在低温状态下容易失效、电池包容易损坏且具有较大安全风险的技术问题。
35.本技术实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
36.通过设置加热膜给电池包加热，且加热膜的电力由外接充电电源提供，因此加热过程完全不占用电池包的电能，不影响电池包的实际使用容量，且在极低温情况下依然能保证给加热膜供电，解决了现有技术中电池包的加热装置由电池包自身供电产热，导致加热功能在低温状态下容易失效、电池包容易损坏且具有较大安全风险的技术问题，实现了适应性强、稳定性高、安全性高、不影响电池包使用寿命的有益效果。
37.另外，通过同时设置温控设备和可限制加热功率的加热膜来防止电池包热失控，双重保险，可靠性更高、稳定性更强。
38.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
39.图1是本技术一实施例提供的电池包的结构示意图，如图1所示，所述电池包100包括外壳130，外壳130内设有托盘和设置在所述托盘内的模组，所述模组包括多个有序排列的电芯110，且所述托盘内形成有限位槽，所述电芯110固定在所述限位槽内。各所述电芯110串联形成用于给电动汽车供电的供电电源，且所述供电电源连接有用于与外接充电电源200的正、负极分别电连接的电芯负电源接口111和电芯正电源接口112。
40.具体的，所述外接充电电源200是充电桩，例如直流快充充电桩或者是连接有车载obc(on board charger，充电器)的慢充充电桩，慢充充电桩的电能通过obc转换后向所述外接充电电源200提供。所述电芯110用于给电动汽车提供电能，且所述电芯110通过与外接充电电源200连接实现充电。
41.图2是本技术一实施例提供的电池包的结构框图，如图1、2所示，所述电池包100设有加热装置，所述加热装置包括若干个加热膜120、用于与外接充电电源200的正负极分别电连接的加热膜负电源接口122和加热膜正电源接口121，且每个所述加热膜120的两端分别通过导线与加热膜负电源接口122和加热膜正电源接口121连接，以在加热膜负电源接口
122和加热膜正电源接口121与外接充电电源200相连时导电并产热，从而对电芯110进行加热。
42.本技术实施例通过设置加热膜120给电池包100加热，且加热膜120的电力由外接充电电源200提供，因此加热过程完全不占用电池包100的电能，不影响电池包100的实际使用容量，且避免了电池包100在极低温情况下因不能放电，导致无法给加热膜120供电的问题。
43.通常，磷酸铁锂电池在零下40度无法充电放电，本技术实施例的电池包100则完全不惧极低温，有效的提高了电池包100的环境适应能力，而且由于电池包100一直工作在适宜的工作温度，电池包100的使用寿命，安全性，都大幅提高，提高了电池实际效能为社会节约大量资源，有效解决了现有技术中电池包的加热装置由电池包自身供电产热，导致加热功能在低温状态下容易失效、电池包容易损坏且具有较大安全风险的技术问题，实现了适应性强、稳定性高、安全性高、不影响电池包使用寿命的有益效果。
44.加热膜120的设置数量和位置根据电池包的具体结构而定，在此并不限定。例如，在本技术一实施例中，所述加热装置包括多个加热膜120，所述加热膜120固定设置在沿电芯110径向相邻的两电芯110之间，以同时加热两侧的电芯110，该设置方式即能做到同步加热各电芯110，使电池包100均匀温升，又能尽量减少加热膜120的设置数量，从而精简结构、降低成本。
45.在本技术另一实施例中，每个所述电芯110均设有一个所述加热膜120，所述加热膜120固定设置在电芯110的一侧，该设置方式既能做到同步加热各电芯110，使电池包100均匀温升，同时加热效率快，能快速使电池包100整体达到适宜的工作温度。
46.在本技术又一实施例中，加热膜120与模组对应设置，各模组的两侧分别设置一个加热膜120，该设置方式能减少加热膜120的设置数量，从而精简结构、降低成本，但加热效率低于前述两种设置方式。
47.需要说明的是，各加热膜120之间可以根据具体需要进行串联或并联，例如，在本技术一实施例中，各所述加热膜120内的加热丝串联后与所述加热膜负电源接口122和加热膜正电源接口121连接。而在本技术另一实施例中，同一模组内的加热膜120串联，不同模组内的加热膜120并联后与所述加热膜负电源接口122和加热膜正电源接口121连接。
48.电池包100加热过程中升温过快会导致温度失控，相关技术中的ptc加热一般存在温度管控滞后于实际温度升温问题，也就是当停止加热后实际上电池还会存在继续升温，如果停止加热过早会导致电池达不到适宜工作温度，如果停止加热过迟可能会导致电池升温超过安全温度引起安全问题。为解决该问题，本技术实施例所述的电池包100设置有温控设备。
49.图3是本技术一实施例中温控设备的结构框图，如图3所示，所述温控设备包括继电器210、用于检测所述电池包100温度的温度传感器140以及控制器300，所述继电器210连接在所述加热膜120与外接充电电源200之间，所述继电器210用于控制所述加热膜120与外接充电电源200之间的导通或断开。所述控制器300的信号输入端与所述温度传感器140相连接，用于接收所述温度传感器140所获取的温度信号，所述控制器300的信号输出端与所述继电器210相连，且所述控制器300的信号输出端输出控制信号，所述控制信号用于控制所述继电器210的闭合或断开，从而控制所述加热膜120与外接充电电源200之间的导通或
断开。
50.具体的，所述控制器300内预存有最高温度阈值和最低温度阈值，所述控制器300比较所述温度传感器140所获取的温度与最高温度阈值、最低温度阈值之间的大小，当所述温度低于所述最低温度阈值时，所述控制器300闭合所述继电器210，当所述温度高于所述最低温度阈值时，所述控制器300断开所述继电器210，当所述温度位于所述最低温度阈值和所述最高温度阈值之间时，即断定该温度为电池包100的适宜工作温度，所述控制器300保持所述继电器210的原状态不动作，即如果是闭合状态，继续导通加热，如果是断开状态，继续断开不加热。
51.所述控制器300可以是bms(电池管理系统)。所述温度传感器140可以是1个或多个，例如在本技术一实施例中，所述温度传感器140设置在所述电芯110的外壁上，当所述电池包100内设有多个温度传感器140时，所述控制器300会接收各温度传感器140获取的温度信息，在某些计算方法中，可以使用各温度传感器140获取的温度的平均值或中位数来与高温度阈值、最低温度阈值进行比较，在某些计算方法中，可以选择各温度传感器140获取的温度的最低值、最高值分别与最低温度阈值、最高温度阈值进行比较，但具体怎么通过所述温度传感器140获取的温度来判断加热包100的温度是否是适宜工作温度的方法属于现有技术且并不属于本技术实施例要求保护的范围，在此不再赘述。
52.同时，所述加热膜120包括加热丝和包覆在所述加热丝外的绝缘包覆层，所述加热丝的电阻会随着温度的增加而增加，所述加热丝通过导线与加热膜负电源接口122和加热膜正电源接口121连接，以在加热膜负电源接口122和加热膜正电源接口121与外接充电电源200相连时导电并产热，从而对电芯110进行加热。
53.例如，所述加热丝可以为镍铬合金或铁铬合金，所述绝缘包覆层可以为聚酰亚胺(pi膜)、硅胶或环氧树脂。当电池包100温度较低时，加热丝的电阻较低，通过的电流较大，加热量功率也比较快，当温度接近适宜工作温度后，加热丝的电阻会增加，通过电流降低，限制发热功率，从而有效防止热失控。
54.因此，本技术实施例所述的电池包100通过同时设置温控设备和可限制加热功率的加热膜120来防止电池包100热失控，双重保险，可靠性更高、稳定性更强。
55.在本技术一实施例中，所述继电器210设置在加热膜负电源接口122或加热膜正电源接口121与外接充电电源200之间，当然所述继电器210也可设置在加热膜负电源接口122或加热膜正电源接口121与加热膜100之间。
56.另外，所述控制器300还可设置用于检测加热包升温速度的监测模块，所述控制器300内预存有温升速度阈值，所述控制器300比较所述温升速度与温升速度阈值的大小，当所述温升速度低于或等于所述温升速度阈值时，所述控制器300不动作，当所述温升速度高于所述温升速度阈值时，所述控制器300断开所述继电器210。
57.当控制器300判断升温速度过快，超出温升速度阈值，或者升温温度已经达到了电池包100的适宜工作温度，或者电芯110的温差超过一定时间没有缓解，bms会立即控制继电器210断开，切断加热供电从而实现停止加热。
58.如果加热膜120通过电阻变化限制加热功率失效，同时控制器300监控温度失效，控制器300会认为工作异常，只要检测不到正常情况，一律认为是异常，包括温感传感器失效或者控制器300，控制器300都会一律切断加热，从而保证安全。
59.本技术实施例所述的电池包100可以用于构建一种用于给电动汽车充电的充电机器人400，例如，专利cn113954668a公开的充电桩机器人。
60.本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括上述实施例方法中的全部或部分步骤。所述计算机可读存储介质包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等。
61.应当理解的是，虽然在这里可能使用量术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。
62.以上所述，仅为本技术的较佳实施例，并非对本技术任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本技术方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本技术的等效实施例；同时，凡依据本技术的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本技术的技术方案的范围内。