CN104143670A - 一种电动汽车的动力电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车的动力电池装置，包括封装在模组上盖与模组底板之间的各电池模组，及用于对各电池模组进行加热的加热膜，模组底板的内表面设置有凹槽，以将模组底板的内表面分为支撑表面及凹槽表面，电池模组支撑在支撑表面上，加热膜粘贴在凹槽的底面上，加热膜的厚度小于对应凹槽的深度，以在加热膜与所述电池模组之间形成加热间隙。本发明的加热膜通过加热间隙为电池模组加热的加热结构，一方面可以避免因加热膜与电池模组直接接触而导致电池模组温度过高的问题发生，提高了加热安全性；另一方面可以提高加热均匀性，进而可以降低电池模组不同点间的温度梯度，提高电池模组的使用寿命。

Description

一种电动汽车的动力电池装置

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的动力电池装置，尤其涉及动力电池装置的加热结构设计。

背景技术

动力电池装置作为电动汽车的动力来源，其成本已经占到了整车成本的三分之一，因此，动力电池装置的价格已成为制约电动汽车发展的瓶颈之一。动力电池装置成本高的一个原因即为：动力电池装置需要配置在低温环境下对电池模组进行加热的加热结构，以保证电池模组在低温环境下能够正常使用。动力电池装置的现有加热结构分为加热丝加热、加热膜加热及液体加热，其中加热丝加热主要利用风扇带动加热丝表面空气流动实现对电池模组的加热，加热丝加热的劣势体现为效率较低、温差较大，因需要安装风扇，所以对动力电池装置的空间要求较高，成本也较高；加热膜加热主要是利用热传导实现对电池模组的加热，加热膜加热的优势在于加热均匀、效率高、安装方便、对空间要求较低及成本低；液体加热则需要先利用加热装置将液体加热，再通过泵等动力装置使液体流动通过电池模组，以通过热传导的方式实现对电池模组的加热，液体加热的优势在于加热效率高，劣势体现为加热成本高及系统稳定性差。

鉴于加热膜加热的上述优势，为了控制动力电池装置的成本，加热膜加热已成为更多设计人员的选择，但目前利用加热膜实现的加热结构基本是将加热膜直接粘贴在电池模组的侧壁上，该种加热结构存在的缺陷是：加热膜与电池模组直接接触会导致电池模组的温度过高及各电池模组之间产生较大的温度梯度，长时间运行对单个电池模组的寿命存在较大影响，如果采用将加热膜功率密度降低的方法解决上述问题，则又会导致加热时间过长，影响电动汽车的使用性能。

发明内容

本发明实施例的目的是为了解决现有采用加热膜的加热结构存在的上述缺陷，提供一种加热安全性较高及加热更加均匀的动力电池装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车的动力电池装置，包括封装在模组上盖与模组底板之间的各电池模组，及用于对所述各电池模组进行加热的加热膜，所述模组底板的内表面设置有凹槽，以将所述模组底板的内表面分为支撑表面及凹槽表面，所述电池模组支撑在所述支撑表面上，所述加热膜粘贴在所述凹槽的底面上，所述加热膜的厚度小于对应凹槽的深度，以在所述加热膜与所述电池模组之间形成加热间隙。

优选的是，所述凹槽的设置及所述各电池模组的排列结构使得位于每个电池模组正下方的加热膜的面积相等。

优选的是，所述各电池模组在所述模组底板上呈矩阵式排列，形成电池模组阵列，所述凹槽沿所述电池模组阵列的行的方向延伸。

优选的是，所述凹槽在所述电池模组阵列的行的方向上贯穿经过一行上的所有电池模组。

优选的是，与一行电池模组相对应的各凹槽在所述电池模组阵列的列的方向上等间隔设置。

优选的是，所述加热间隙小于或者等于5mm。

优选的是，所述模组底板的支撑表面上设置有用于确定各电池模组的排列位置的定位凸起。

优选的是，所述各电池模组在所述模组底板上呈矩阵式排列，形成电池模组阵列，所述定位凸起包括位于在所述电池模组阵列的行的方向上相邻的两个电池模组之间的行间定位凸起，及位于在所述电池模组阵列的列的方向上相邻的两个电池模组之间的列间定位凸起。

优选的是，将所述各电池模组封装在所述模组上盖与所述模组底板之间的封装结构包括：在所述电池模组阵列的位于所述列的方向的两侧及在所述电池模组阵列的相邻两行电池模组之间各设置一行向定位板，两根列向侧拉杆在所述电池模组阵列的位于所述行的方向的两侧依次穿过各行向定位板后锁紧固定，以限制各电池模组在所述列的方向上的移动自由度；在所述电池模组阵列的位于所述行的方向的两侧及在所述电池模组阵列的相邻两列电池模组之间各设置一列向定位板，两根行向侧拉杆在所述电池模组阵列的位于所述列的方向的两侧依次穿过各列向定位板后锁紧固定，以限制各电池模组在所述行的方向上的移动自由度；各竖向拉杆穿过所述模组上盖与所述模组底板固定连接，以限制各电池模组在竖直方向上的移动自由度。

优选的是，所述封装结构还通过另外的列向侧拉杆在相邻两列电池模组之间依次穿过各行向定位板后锁紧固定；及/或，所述封装结构还通过另外的行向侧拉杆在相邻两行电池模组之间依次穿过各列向定位板后锁紧固定。

本发明的有益效果为：本发明的动力电池装置采用将加热膜粘贴在形成于模组底板的内表面的凹槽中的结构，以在加热膜与电池模组之间形成加热间隙，使得加热膜通过该加热间隙为电池模组加热，这一方面可以避免因加热膜与电池模组直接接触而导致电池模组温度过高的问题发生，提高了加热安全性；另一方面可以提高加热均匀性，进而可以降低电池模组不同点间的温度梯度，提高电池模组的使用寿命。

附图说明

图1示出了根据本发明所述电动汽车的动力电池装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为图1所示模组底板的一种实施方式的结构示意图；

图3为图1所述动力电池装置在沿电池模组阵列的行的方向延伸的竖向截面上的截面示意图；

图4为图3中C部分的局部放大示意图。

附图标记说明：

1-模组上盖；     2-电池模组；

31-竖向拉杆；    32-行向侧拉杆；

33-行向定位板；  34-列向侧拉杆；

35-列向定位板；  4-模组底板；

41-支撑表面；      42-凹槽；

43-行间定位凸起；  44-列间定位凸起；

6-电池下壳体；     7-加热膜；

x-行的方向；       y-列的方向。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1至图4所示，本发明的电动汽车的动力电池装置与现有动力电池装置一样，同样包括封装在模组上盖1与模组底板4之间的各电池模组2，及用于对各电池模组2进行加热的加热膜7，本发明针对现有动力电池装置对利用加热膜实现的加热结构进行了改进，具体体现在：在上述模组底板4的内表面设置凹槽42，进而将模组底板4的内表面分为支撑表面41及凹槽表面，其中的凹槽表面包括凹槽底面和凹槽侧面，在本发明中，上述电池模组2在模组上盖1与模组底板4之间直接支撑在支撑表面41上，而加热膜7粘贴在凹槽42的底面上，并且加热膜7的厚度小于对应凹槽42的深度，以在加热膜7与电池模组2之间形成加热间隙，具体为在加热膜7的顶面与电池模组2的底面之间形成加热间隙。本发明的该种使加热膜7通过加热间隙传递热量至电池模组，进而对电池模组进行非接触式间接加热的方式，一方面可以有效避免电池模组2因加热温度过高而遭到损坏的问题发生，提高加热安全性；另一方面可以降低电池模组内部不同点间的温度梯度，延长电池模组的使用寿命。在此，为了便于将加热膜7粘贴在凹槽42的底面上，可使该凹槽42的长度和宽度对应略大于加热膜7的长度和宽度。

为了各电池模组可以获得相同的热功率，保证各电池模组间的受热均匀性，提高整个动力电池的使用寿命，上述凹槽42的设置及各电池模组2的排列结构使得位于每个电池模组2正下方的加热膜7的面积相等。

另外，为了防止各电池模组之间交叉传递热量及防止热量散失，以进一步保证各电池模组间的受热均匀性，本发明的实施例可在每个电池模组2的除底面以外的表面上包裹绝热膜，以保证经电池模组2的底面传递基本在对应电池模组2的内部传递，而不会传递至其他电池模组或者传递至空气中。

为了便于设置凹槽42及封装各电池模组2，如图1至图4所示，各电池模组2可在模组底板4上呈矩阵式排列，形成电池模组阵列，而该凹槽42则沿电池模组阵列的行的方向x延伸。在该实施例的基础上，该凹槽42特别是在电池模组阵列的行的方向x上贯穿经过一行上的所有电池模组2，这样，一方面可以轻易地实现使得位于每个电池模组2正下方的加热膜7的面积相等的设计，另一方面也因使一行上所有电池模组2的加热间隙相互贯通而进一步保证各电池模组间的加热均匀性。在此，为了使模组底板4的利用率最大化，该行的方向x特别是与模组底板4的长度方向一致，而电池模组阵列的列的方向y特别是与模组底板4的宽度方向一致。

为了提高每个电池模组2自身的加热均匀性，可使与一行电池模组2相对应的各凹槽在电池模组阵列的列的方向y上等间隔设置，这样可以进一步降低电池模组内部不同点间的温度梯度。

为了保证加热效率，上述加热间隙优选是小于或者等于5mm，特别是设计为大于或者等于1.5mm，小于或者等于2.5mm，在此，由于加热间隙的尺寸过小，因此，在图4的放大比例下仍无法示出该加热间隙。

为了便于在模组底板4上准确确定各电池模组2的排列位置，以保证位于每个电池模组2正下方的加热膜7的面积相等，本发明的实施例可使模组底板4的支撑表面41在相邻电池模组2之间的位置上设置定位凸起，该定位凸起可包括位于在行的方向x上相邻的两个电池模组2之间的行间定位凸起43，及位于在列的方向y上相邻的两个电池模组2之间的列间定位凸起44。对于凹槽42则沿行的方向x延伸的实施例，该列间定位凸起44可在行的方向x上从电池模组阵列的一端一直延伸至电池模组阵列的另一端；而该行间定位凸起43为了避免妨碍使一行上所有电池模组2的加热间隙相互贯通，优选是间隔设置在支撑表面41上。

本发明在提供以上加热结构的基础上，本发明在各电池模组2在模组底板4上呈矩阵式排列的实施例的基础上，还提出了一种简单、可靠的将各电池模组封装在所述模组上盖与所述模组底板之间的封装结构，具体地，如图1至图4所示，该封装结构包括：在电池模组阵列的位于列的方向y的两侧及在电池模组阵列的相邻两行电池模组之间各设置一行向定位板33，两根列向侧拉杆34在电池模组阵列的位于行的方向x的两侧依次穿过各行向定位板33后锁紧固定，例如通过锁紧螺母与列向侧拉杆34螺纹配合的方式实现锁紧固定，以限制各电池模组2在列的方向y上的移动自由度；在电池模组阵列的位于行的方向x的两侧及在电池模组阵列的相邻两列电池模组之间各设置一列向定位板35，两根行向侧拉杆32在电池模组阵列的位于列的方向y的两侧依次穿过各列向定位板35后锁紧固定，例如通过锁紧螺母与行向侧拉杆32螺纹配合的方式实现锁紧固定，以限制各电池模组2在行的方向x上的移动自由度；各竖向拉杆31穿过模组上盖1与模组底板4固定连接，以限制各电池模组2在竖直方向上的自由度。另外，本领域技术人员应当清楚的是，通过上述封装结构也同时限制了各电池模组2的三个转动自由度，这样，就可利用通过各种拉杆及定位板实现对各电池模组2的可靠封装。

为了进一步增强封装可靠性，上述封装结构还可通过另外的列向侧拉杆34在相邻两列电池模组之间依次穿过各行向定位板33后锁紧固定。同理，上述封装结构还可通过另外的行向侧拉杆32在相邻两行电池模组之间依次穿过各列向定位板35后锁紧固定。

为了便于进行电池模组2的拆装，该竖向拉杆31穿过所述模组上盖1特别是通过与模组底板4上设置的螺纹孔螺纹配合连接的方式实现与模组底板4间的固定连接。

在使用时，上述模组底板4通常通过螺栓固定安装在如图1和图4所示的电池下壳体6上，为此，该电池下壳体6具有与螺栓配合的凸焊螺母。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的动力电池装置，包括封装在模组上盖与模组底板之间的各电池模组，及用于对所述各电池模组进行加热的加热膜，其特征在于，所述模组底板的内表面设置有凹槽，以将所述模组底板的内表面分为支撑表面及凹槽表面，所述电池模组支撑在所述支撑表面上，所述加热膜粘贴在所述凹槽的底面上，所述加热膜的厚度小于对应凹槽的深度，以在所述加热膜与所述电池模组之间形成加热间隙。

2.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，所述凹槽的设置及所述各电池模组的排列结构使得位于每个电池模组正下方的加热膜的面积相等。

3.根据权利要求2所述的动力电池装置，其特征在于，所述各电池模组在所述模组底板上呈矩阵式排列，形成电池模组阵列，所述凹槽沿所述电池模组阵列的行的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的动力电池装置，其特征在于，所述凹槽在所述电池模组阵列的行的方向上贯穿经过一行上的所有电池模组。

5.根据权利要求4所述的动力电池装置，其特征在于，与一行电池模组相对应的各凹槽在所述电池模组阵列的列的方向上等间隔设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的动力电池装置，其特征在于，所述加热间隙小于或者等于5mm。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的动力电池装置，其特征在于，所述模组底板的支撑表面上设置有用于确定各电池模组的排列位置的定位凸起。

8.根据权利要求7所述的动力电池装置，其特征在于，所述各电池模组在所述模组底板上呈矩阵式排列，形成电池模组阵列，所述定位凸起包括位于在所述电池模组阵列的行的方向上相邻的两个电池模组之间的行间定位凸起，及位于在所述电池模组阵列的列的方向上相邻的两个电池模组之间的列间定位凸起。

9.根据权利要求3、4或5中任一项所述的动力电池装置，其特征在于，将所述各电池模组封装在所述模组上盖与所述模组底板之间的封装结构包括：在所述电池模组阵列的位于所述列的方向的两侧及在所述电池模组阵列的相邻两行电池模组之间各设置一行向定位板，两根列向侧拉杆在所述电池模组阵列的位于所述行的方向的两侧依次穿过各行向定位板后锁紧固定，以限制各电池模组在所述列的方向上的移动自由度；在所述电池模组阵列的位于所述行的方向的两侧及在所述电池模组阵列的相邻两列电池模组之间各设置一列向定位板，两根行向侧拉杆在所述电池模组阵列的位于所述列的方向的两侧依次穿过各列向定位板后锁紧固定，以限制各电池模组在所述行的方向上的移动自由度；各竖向拉杆穿过所述模组上盖与所述模组底板固定连接，以限制各电池模组在竖直方向上的移动自由度。

10.根据权利要求9所述的动力电池装置，其特征在于，所述封装结构还通过另外的列向侧拉杆在相邻两列电池模组之间依次穿过各行向定位板后锁紧固定；及/或，所述封装结构还通过另外的行向侧拉杆在相邻两行电池模组之间依次穿过各列向定位板后锁紧固定。