CN108682887B - 一种电池模组和动力电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种电池模组和动力电池系统，该电池模组包括加热电路、第一集流板、第二集流板和多个电芯，所述多个电芯安装于所述第一集流板和所述第二集流板之间，所述加热电路与所述第一集流板和/或所述第二集流板连接，所述加热电路用于在所述电池模组为非工作状态时为该电池模组中的各所述电芯提供热量，以避免由于低温等导致电芯损坏等问题发生而影响电池模组的正常工作。

Description

一种电池模组和动力电池系统
技术领域
本发明涉及电池应用技术领域，具体而言，涉及一种电池模组和动力电池系统。
背景技术
经发明人研究发现，现有的电池或电芯在非使用状态下，容易出现低温等引起的电池休眠、损伤等问题，极大的缩短了电池的使用寿命，且用户使用体验差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种电池模组和动力电池系统，其中，通过对电池模组的巧妙设计，能够有效避免上述问题的发生。
一方面，本发明较佳实施例提供一种电池模组，所述电池模组包括加热电路、第一集流板、第二集流板和多个电芯，所述多个电芯安装于所述第一集流板和所述第二集流板之间，所述加热电路与所述第一集流板和/或所述第二集流板连接，所述加热电路用于在所述电池模组为非工作状态时为该电池模组中的各所述电芯提供热量。
在本发明较佳实施例的选择中，所述加热电路还包括电热丝，所述第一集流板和/或所述第二集流板上远离所述电芯的一侧开设有凹槽，所述凹槽的内表面设置有导热绝缘层，所述电热丝设置于所述凹槽并通过所述导热绝缘层与所述凹槽的表面隔离。
在本发明较佳实施例的选择中，所述凹槽为迂回状，所述电热丝迂回设置于所述凹槽中。
在本发明较佳实施例的选择中，所述加热电路还包括电路开关，所述电路开关的输出端与所述电热丝连接、输入端外接电源。
在本发明较佳实施例的选择中，所述电路开关为温控开关或继电器中的一种。
在本发明较佳实施例的选择中，所述加热电路还包括过压保护装置，所述过压保护装置的两端分别与所述电路开关和所述电热丝连接。
在本发明较佳实施例的选择中，所述过压保护装置为保险丝。
另一方面，本发明较佳实施例还提供一种动力电池系统，所述动力电池系统包括电池管理系统、多个温度传感器以及上述的电池模组，各所述温度传感器分别与所述电池管理系统连接，且各温度传感器分别设置于所述电池模组中的电芯上，所述电池管理系统用于对所述温度传感器检测到的各所述电芯的温度值进行分析处理。
在本发明较佳实施例的选择中，所述电池管理系统与所述电池模组中的电路开关连接，用于根据各所述温度传感器检测到的电芯温度值控制所述电路开关的通/断状态。
在本发明较佳实施例的选择中，所述动力电池系统还包括电源，所述电源与所述电池模组中的加热电路连接。
与现有技术相比，本发明实施例提供一种电池模组和动力电池系统，其中，本发明基于电池模组中的集流板增加加热电路，能够在环境温度等过低时对非工作状态下的电池模组中的各电芯进行加热，以避免由于低温等导致电芯损坏等问题发生而影响电池模组的正常工作。同时，本发明给出能够有效延长电池模组的使用寿命，改善用户体验。
此外，本发明中给出的电池模组是基于集流板实现电芯加热，能够有效提高电池模组中的空间利用率，降低电池模组的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的电池模组的结构示意图。
图2为图1中所示的电池模组的电路结构示意图。
图3为本发明实施例提供的电池模组的另一结构示意图。
图4为图3中所示的第一集流板和电热丝之间的装配结构示意图。
图5为本发明实施例中提供的动力电池系统的电路结构示意图。
图标：10-动力电池系统；11-电池模组；110-第一集流板；1100-凹槽；111-第二集流板；112-电芯；113-加热电路；114-电热丝；115-电路开关；116-过压保护装置；12-电池管理系统；13-温度传感器；14-电源。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请结合参阅图1和图2，本发明实施例提供的电池模组11包括第一集流板110、第二集流板111、加热电路113和多个电芯112，所述多个电芯112安装于所述第一集流板110和所述第二集流板111之间，所述加热电路113与所述第一集流板110和/或所述第二集流板111连接，所述加热电路113用于在所述电池模组11为非工作状态时为该电池模组11中的各所述电芯112提供热量。
在本实施例中，通过对电池模组11的上述设计，能够在电池模组11为非工作状态时，通过加热电路113外接电源14获取电能，以及所述第一集流板110和/或所述第二集流板111充当加热器以对电池模组11中的电芯112等部件进行加热，可有效避免由于低温等环境因素对所述电池模组11造成损伤。
此外，本实施例中利用电池模组11本身的集流板充当加热器，相对于现有的电池包中采用加热膜等加热件实现对电芯112的加热，可有效避免额外的零部件引入，提高电池模组11内部的空间利用率，同时降低电池模组11的制造成本。
详细地，在实际实施时，为了避免由于所述加热电路113的引入造成所述电池模组11的正负极导通，在本实施例中，针对任意一个集流板(如第一集流板110或第二集流板111)，该集流板的两侧可分别充当正极和负极，即所述集流板的一侧接正极，另一侧接负极以形成加热电路113的闭合回路。可选地，在实际实施时，本发明中可同时在所述第一集流板110和所述第二集流板111中加入两个独立的加热电路113以形成两个独立的加热回路，并为位于所述第一集流板110和所述第二集流板111之间的电芯112的两端同时进行加热，以提高所述电池模组11的整体加热效率；另外，本发明中也可以仅针对所述第一集流板110或所述第二集流板111中的一个集流板形成一个加热回路以对位于所述第一集流板110和所述第二集流板111之间的电芯112的一端进行加热。其中，所述电芯112可以是但不限于单体电芯、软包电芯等
可以理解的是，所述加热电路113与所述第一集流板110和/或第二集流板111之间可通过焊接、粘贴、卡扣等方式连接，本实施例在此不做限制。另外，在上述实现方式中，所述加热电路113可以为一个用于电流传输的导线等。
进一步地，如图3所示，在一个实施例中，为了进一步提高电池模组11使用过程的安全性，同时提高对电芯112加热过程的加热效率，所述加热电路113可包括电热丝114，所述第一集流板110和/或所述第二集流板111上远离所述电芯112的一侧开设有凹槽1100，所述凹槽1100的内表面设置有导热绝缘层，所述电热丝114设置于所述凹槽1100并通过所述导热绝缘层与所述凹槽1100的表面隔离。其中，在实际加热过程中，可通过集流板将所述电热丝114产生的热量传递给位于所述第一集流板110和所述第二集流板111之间的各所述电芯112的电芯112上，以对各电芯112进行加热。
可选地，所述凹槽1100的开设方式、形状等可根据实际需求进行灵活设定。例如，在本实施例中，所述凹槽1100可以为图4中所示的条形凹槽；也可以是迂回开设与所述第一集流板110或/和所述第二集流板111远离电芯112的一侧，即所述电热丝114可迂回设置于所述第一集流板110或/和所述第二集流板111上的凹槽1100中，以增大电热丝114与集流板之间的接触面积，进而提高加热效率。另外，所述电热丝114可以但不限于以卡扣、焊接等方式设置于所述凹槽1100中，且所述电热丝114可以选用但不限于铁铬铝电热丝和镍铬电热丝等。
进一步地，所述导热绝缘层用于实现对所述电热丝114和所述第一集流板110/第二集流板111之间的隔离，以避免由于对所述电热丝114的通电造成所述电池模组11中各电芯112的正负极连通的问题产生，即通过所述导热绝缘层的设置，既可以确保将所述电热丝114产生的热量传递给所述第一集流板110，进而传递给所述电芯112，还可以同时对第一集流板110和所述第二集流板111进行加热，以提高加热效率。可选地，所述导热绝缘层可以选用但不限于导热绝缘灌封胶材料等。
根据实际需要，为了进一步提高电池模组11在利用加热电路113进行加热过程中的安全性，本实施例中，所述加热电路113还可包括电路开关115，所述电路开关115的输出端与所述电热丝114连接、输入端外接电源14。其中，所述电路开关115用于控制所述加热电路113的通断状态。
可选地，在本实施例中，所述电路开关115的类型等可根据实际需求进行灵活选取，如所述电路开关115可以是但不限于温控开关、继电器中的一种。其中，当所述电路开关115为温控开关时，该温控开关可根据所述电池模组11所处环境的环境温度度确定是否需要连通加热回路以对所述电池模组11中的电芯112进行加热，进而有效提高所述电池模组11加热过程的智能性。
进一步地，所述加热电路113还包括过压保护装置116，所述过压保护装置116的两端分别与所述电路开关115和所述电热丝114连接，所述过压保护装置116用于在所述加热电路113中的电压出现过大等现象时使得所述加热电路113处于断路状态，以防止所述电池模组11出现损坏。可选地，所述过压保护装置116可以是但不限于保险丝，该保险丝可在加热电流异常升高到一定的高度和热度时，通过自身熔断以切断电流，保护电路的安全运行。
进一步地，基于对上述电池模组11的描述和设计，如图5所示，本发明实施例还提供一种动力电池系统10，该动力电池系统10包括电池管理系统12(BMS，BatteryManagement System)、多个温度传感器13以及上述的电池模组11，各所述温度传感器13分别与所述电池管理系统12连接，且各所述温度传感器13分别设置于所述电池模组11中的电芯112上，其中，所述电池管理系统12用于对所述温度传感器13检测到的各所述电芯112的温度值进行分析处理。
具体地，所述电池管理系统12可用于智能化管理、监控及维护所述电池模组11中的各个电池单元，以防止电池模组11中出现过充电、过放电、温度过高、漏液等问题，进而延长电池模组11的使用寿命，确保电池使用安全。本实施例中，所述电池管理系统12可以是但不限于BMS.EV01等。
所述温度传感器13用于检测所述电池模组11中各电芯112的温度值并将检测结果发送给所述电池管理系统12进行处理。实际实施时，所述温度传感器13可以以粘接、焊接等方式设置于所述电芯112以及所述第一集流板110和/或所述第二集流板111靠近所述电芯112的一侧。此外，所述温度传感器13的型号、数量、分布方式等均可根据实际需求进行灵活设计，本实施例在此不做限制。
进一步地，为了实现对所述电池模组11中的加热电路113更加智能化、精确化控制，本实施例中，所述电池管理系统12与所述电池模组11中的电路开关115连接，以根据接收到的各所述温度传感器13检测并发送的电芯112温度值控制所述电路开关115的通/断状态。可以理解的是，当通过所述电池管理系统12实现对所述电路开关115的控制时，该电路开关115需选用电控开关，如继电器等。
实际实施时，所述动力电池系统10还包括电源14，所述电源14与所述电池管理系统12和所述电池模组11中的加热电路113分别连接，该电源14为所述电池模组11中的加热电路113提供电能供给。
可选地，在本实施例中，由于采用所述加热电路113、所述第一集流板110以及所述第二集流板111构成的加热回路对所述电池模组11中的各电芯112进行加热的过程是在电池模组11的非工作状态下进行，因此，所述电源14应为区别于所述电池模组11的独立电源，如外设的充电桩等。另外，所述电源14可以是直流电源14或和交流电源14，本实施例在此不做限制。
进一步地，所述动力电池系统10中还可设置有多个压力检测器件，多个所述压力检测器件可分别与所述电池管理系统12连接，且多个所述压力检测器件分别设置于各所述电芯112之间。其中，所述压力检测器件可用于检测所述电池模组11中的各所述电芯112之间的压力值(如软包电池充放电过程或加热过程中产生的压力值等)，以有效避免电池模组11中由于各电芯112之间的压力过大等发生的爆炸现象等。
另外，所述电池管理系统12中还可设置对应的报警装置、降温装置或降压装置等，当通过所述温度传感器13或/和所述压力检测器件检测到的温度值或/和压力值异常时，可进行报警、降温或降压等，确保电池模组11的使用安全。
综上所述，本发明实施例提供一种电池模组11和动力电池系统10，其中，本发明基于电池模组11中的集流板增加加热电路113，能够在环境温度等过低时对非工作状态下的电池模组11中的各电芯112进行加热，以避免由于低温等导致电芯112损坏等问题发生而影响电池模组11的正常工作。同时，本发明给出的电池模组11能够有效延长电池模组11的使用寿命，改善用户体验。
此外，本发明中给出的电池模组11是基于集流板实现电芯112加热，能够有效提高电池模组11中的空间利用率，降低电池模组11的制造成本。
在本发明的描述中，术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括加热电路、第一集流板、第二集流板和多个电芯，所述多个电芯安装于所述第一集流板和所述第二集流板之间，所述加热电路与所述第一集流板和/或所述第二集流板连接，所述加热电路用于在所述电池模组为非工作状态时为该电池模组中的各所述电芯提供热量；
所述加热电路还包括电热丝，所述第一集流板和/或所述第二集流板上远离所述电芯的一侧开设有凹槽，所述凹槽的内表面设置有导热绝缘层，所述电热丝设置于所述凹槽并通过所述导热绝缘层与所述凹槽的表面隔离，所述电热丝产生的热量通过所述第一集流板和/或所述第二集流板传递给位于所述第一集流板和所述第二集流板之间的多个电芯上。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述凹槽为迂回状，所述电热丝迂回设置于所述凹槽中。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述加热电路还包括电路开关，所述电路开关的输出端与所述电热丝连接、输入端外接电源。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述电路开关为温控开关或继电器中的一种。
5.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于，所述加热电路还包括过压保护装置，所述过压保护装置的两端分别与所述电路开关和所述电热丝连接。
6.根据权利要求5所述的电池模组，其特征在于，所述过压保护装置为保险丝。
7.一种动力电池系统，其特征在于，所述动力电池系统包括电池管理系统、多个温度传感器以及上述权利要求1-6中任一项所述的电池模组，各所述温度传感器分别与所述电池管理系统连接，且各温度传感器分别设置于所述电池模组中的电芯上，所述电池管理系统用于对所述温度传感器检测到的各所述电芯的温度值进行分析处理。
8.根据权利要求7所述的动力电池系统，其特征在于，所述电池管理系统与所述电池模组中的电路开关连接，用于根据各所述温度传感器检测到的电芯温度值控制所述电路开关的通/断状态。
9.根据权利要求7所述的动力电池系统，其特征在于，所述动力电池系统还包括电源，所述电源与所述电池模组中的加热电路连接。
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