CN103151574B - 一种电动汽车电池模组加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池模组加热装置，该加热装置包括，顺次设置的导热层、热反射层和保温层；嵌设在导热层内的加热层；以及，聚温固定架，所述导热层、热反射层和保温层的边缘均收容于所述聚温固定架内壁的凹槽内。本发明解决了现有技术未能解决的以下技术问题：热利用率低、系统复杂、温度不均匀、升温时间长、接触不良以及绝热风险大等问题，具有以下特点：单向传热、高聚能、低热耗、模块化、结构强度高、温度均匀和成本合理七大特点。其可实现极低的能量损耗、紧贴电池模组单向传热，以模块化加热总成形式作用于纯电动汽车和增程式电动车的电池模组加热，使电池模组实现快速加热和温度一致性。

Description

一种电动汽车电池模组加热装置

技术领域

本发明涉及电动汽车的电池系统技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池模组加热装置。

背景技术

电池作为新能源汽车的核心部件之一，其温度控制的好坏直接决定电池的使用寿命和续驶里程。新能源汽车动力电池模组由大量单体电芯堆叠设计而成，而动力电池在低温环境下的充放电性能较正常温度差，放电时动力会降低，而更甚的是在0℃以下时，磷酸铁锂等动力电池不能直接充电。动力电池的低温特性直接影响到其市场表现。因此，开发高效、快速、均匀地实现动力电池模组加热的加热装置尤为重要。

目前新能源汽车动力电池模组的加热方式主要有以下几种：加热片、加热丝、硅胶带加热、热敏电阻加热器加热、水冷板加热等方式。其中加热片采用接触热传导方式加热，但由于其直接作用于电池单体，在电池组中数量众多、系统复杂，同时还有片材薄、容易刺穿造成绝热故障等缺陷。加热丝和热敏电阻加热器加热均采用加热空气后由空气对流对整组电池加热，具有热量传递方向分散、效率低、升温时间长、温度不均匀等缺点。硅胶带加热由于其材质软、易变形等缺点不易于接触导热。而水冷板加热需要电池水冷系统（如水泵、水加热器、热交换器等系统部件支持），系统复杂、成本高，且系统热量浪费大。

发明内容

本发明的目的解决了现有技术未能解决的以下技术问题：热利用率低、系统复杂、温度不均匀、升温时间长、接触不良以及绝热风险大等问题，提出一种电动汽车电池模组加热装置。该装置具有以下特点：单向传热、高聚能、低热耗、模块化、结构强度高、温度均匀和成本合理七大特点。

为实现上述目的，所述电动汽车电池模组加热装置，其特点是，所述加热装置包括，

顺次设置的导热层、热反射层和保温层；

嵌设在导热层内的加热层；以及，

聚温固定架，所述导热层、热反射层和保温层的边缘均收容于所述聚温固定架内壁的凹槽内。

优选的是，所述导热层与热反射层之间设有绝热垫片。

优选的是，所述热反射层与保温层粘合连接。

优选的是，所述聚温固定架包括卡合连接的第一固定架和第二固定架、以及多个绝热卡扣，所述第一固定架和第二固定架的内壁均开设有用于容置导热层、热反射层和保温层的边缘的凹槽；所述多个绝热卡扣分布在加热装置的四周，各所述绝热卡扣顺次贯穿第一固定架或第二固定架的上表面、导热层、加热层、热反射层、保温层以及第一固定架或第二固定架的下表面后固定。

优选的是，所述导热层为导热铝型材，所述加热层为加热带，所述热反射层为薄片状的热反射片；并且，

所述导热铝型材具有用于容置所述加热带的容置槽，所述导热铝型材与嵌设在其内的加热带通过压机压紧固定在一起；所述加热带的线束顺次贯穿导热铝型材和聚温固定架后，与电源电连接。

优选的是，所述加热带为硅橡胶加热带。

优选的是，所述加热带的线束与聚温固定架相接触处设置绝热过孔护套。

优选的是，所述加热装置还包括固装在导热层上的导热硅胶层。

优选的是，所述导热硅胶层与导热层粘合连接。

优选的是，所述聚温固定架由热导率极低的硬PVC材料制成。

本发明主要创新点和发明点即为高聚能、低能耗、模块化、单向加热、结构强度高、温度均匀和成本合理。而该创新点均由该装置总成各部件共同组合才能实现。与已有技术相比，本发明具有以下技术点：

（1）高聚能、温度均匀、单向传热。本发明最大限度地将加热带所产生的热量聚集后通过平面单侧单向、均匀地传热至电池模组，实现模组快速加热。克服了现有技术的加热速度慢、温度不均匀现象。

（2）低能耗、模组化、成本合理。本发明采用模组化加热总成装置设计，其对外接口仅为加热线束，因此其在热量传递过程中能耗非常低，最大化实现其加热性能。采用模组化开发，独立成组，不需要外协部件配合加热，仅需要4颗螺栓即可实现其安装，成本合理。克服了现有技术的高能耗、系统复杂、成本高昂等缺点。

（3）结构精巧、强度高。本发明通过卡槽、绝热卡扣、绝缘垫片及护套等组合使用，整体结构薄、结构精巧且能直接有效地与被加热电池模组贴合。整体强度高，不容易出现损坏加热片导致加热失效或绝缘故障等问题。

附图说明

图1示出了本发明所述的电动汽车电池模组加热装置总成图；

图2示出了图1中所示的电动汽车电池模组加热装置的爆炸图；

图3示出了图1中所示的电动汽车电池模组加热装置的俯视图；

图4示出了图1中所示的电动汽车电池模组加热装置的正视图；

图5示出了所述电动汽车电池模组加热装置在沿图4中所示的A-A方向的剖视图。

具体实施方式

为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1示出了本发明所述的电动汽车电池模组加热装置总成图，从该图外露部分可看到其外部由导热硅胶层1、聚温固定架6、绝热卡扣7、聚温固定架卡扣6a、聚温固定架固定螺栓孔6b、绝热过孔护套9和加热带3的线束3a组成。其整体结构呈扁平状。

从图2至图5中可明确看出本发明的结构组成。具体地，导热硅胶层1通过背胶粘贴方式粘贴于导热铝型材2的上表面。加热带3为硅橡胶加热带，先将其从导热铝型材2的用于容置该加热带3的通孔中塞入至指定位置，然后通过压机将导热铝型材2压扁至一定高度，将加热带3压实于导热铝型材2的内部。作为热反射层的热反射片4为薄片，其位于导热铝型材2的下方，中间通过绝热垫片8分隔。保温层5位于热反射片4的下方且粘贴至热反射片4。聚温固定架6由第一固定架61和第二固定架62组成，该第一固定架61和第二固定架62由同一模具注塑而成，两者相对设置，并通过卡扣结构卡合在一起，卡扣结构包括如图2所示的聚温固定架卡扣6a以及卡口6d。设置于聚温固定架6内壁的凹槽6c将导热铝型材2及加热带3、热反射片4、保温层5、绝热垫片8包围，通过绝热卡扣7实现整体固定。所述加热带3的线束3a顺次贯穿导热铝型材2和聚温固定架6后，与电源电连接，且所述加热带3的线束3a与聚温固定架6相接触处设置绝热过孔护套9。

本发明的工作原理如下：

图1所示，当电动汽车电池模组加热装置安装至电池模组表面时，导热硅胶层1与电池模组严密贴合，可单向高效地将加热装置所产生热量传导至电池模组。

如图2、图5所示：

当加热装置通电后，加热带3发热。

加热带3所产生热量通过压实的导热铝型材2向四周散热。

导热铝型材2下方的热反射片4将阻止热量往图示下方传热。

热反射片4下方的保温层5进一步确保热反射片4所吸收的少量热量被有效保存且不往下方传热。

聚温固定架6由热导率极低的硬PVC（聚氟乙烯）材料制成，它将导热铝型材2及加热带3、热反射片4、保温层5、绝热垫片8包围，通过绝热卡扣7实现整体固定，从而阻止热量从水平方向四边散热。

绝热卡扣7和绝热垫片8阻止热量通过固定连接件对外散热。

最终，热量被有效收集后只能从导热硅胶层1侧单向对外传热。

如图2所示，导热硅胶层1、导热铝型材2和加热带3均由导热性能高的材料制造，具体地，导热硅胶层1由硅胶材料制成，导热铝型材2由铝材料制成，加热带3由硅胶材料制成。同时，热反射片4、保温层5、聚温固定架6、绝热卡扣7、绝热垫片8和绝热过孔护套9则由绝热材料制造。导热材料可最大化导热，而绝热材料则最大化聚能从而避免热量损失。

再参照图2，加热带3自身为均匀发热，导热硅胶层1、导热铝型材2、热反射片4和保温层5则由平面片状结构组成，该结构能确保热量均匀分布于面的各个角落，从而实现电池模组温度均匀性的控制。

另外，值得说明的是，在本发明的一个实施例中，当由于电池模组设计因素导致本加热装置不能直接贴至电池模组时，本加热装置可通过去除最表层的导热硅胶层1，从而实现热辐射和热对流加热。但该加热会比直接传导效率低。由于电池模组设计导致加热装置不能直接贴至电池模组表面时，现有加热方式也存在同样难点。因此本发明仍然具有极大地优势。

另外，本发明装置其尺寸可依据电池模组的实际尺寸调节自身尺寸。

再有，虽然所述加热装置用于向电动汽车电池模组加热，但本加热装置也可以应用于其他技术领域，即本装置设计电压为320V，但如通过更改输入电压，则可以用于220V电压加热设备、12V电压等。该装置可以用于所有平面加热设备。

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限定。

Claims (8)

1.一种电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述加热装置包括，

顺次设置的导热层、热反射层和保温层；

嵌设在导热层内的加热层；以及，

聚温固定架，所述导热层、热反射层和保温层的边缘均收容于所述聚温固定架内壁的凹槽内；

其中，所述导热层为导热铝型材，所述加热层为硅橡胶加热带，所述热反射层为薄片状的热反射片；并且，

所述导热铝型材具有用于容置所述加热带的容置槽，所述导热铝型材与嵌设在其内的硅橡胶加热带通过压机压紧固定在一起；所述硅橡胶加热带的线束顺次贯穿导热铝型材和聚温固定架后，与电源电连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述导热层与热反射层之间设有绝热垫片。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述热反射层与保温层粘合连接。

4.根据权利要求1所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述聚温固定架包括卡合连接的第一固定架和第二固定架、以及多个绝热卡扣，所述第一固定架和第二固定架的内壁均开设有用于容置导热层、热反射层和保温层的边缘的凹槽；所述多个绝热卡扣分布在加热装置的四周，各所述绝热卡扣顺次贯穿第一固定架或第二固定架的上表面、导热层、加热层、热反射层、保温层以及第一固定架或第二固定架的下表面后固定。

5.根据权利要求1所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述加热带的线束与聚温固定架相接触处设置绝热过孔护套。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述加热装置还包括固装在导热层上的导热硅胶层。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述导热硅胶层与导热层粘合连接。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动汽车电池模组加热装置，其特征在于：所述聚温固定架由硬PVC材料制成。