CN109860465A - 动力电池模组和动力电池系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种动力电池模组和动力电池系统，其中动力电池模组包括模组框架和多个电池单体；各个所述电池单体均固定在所述模组框架内，并且顺次排列；还包括金属导热壳和电加热膜片；所述金属导热壳包覆于所述电池单体的外侧；所述电加热膜片设置于所述金属导热壳的外侧。电加热膜片工作产生的热量传导至金属导热壳后，可以通过金属导热壳快速地传递至电池单体与金属壳体接触的区域，实现了电池单体各处的快速升温，使得电池单体各处的温度尽快达到一致，继而实现电池单体温度的一致性。

Description

动力电池模组和动力电池系统

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种动力电池模组及动力电池系统。

背景技术

动力电池模组处在合适的温度区间才能保证良好的功率输出特性；为避免低温环境造成的功率输出特性变差问题，电动车辆多配备为动力电池模组配备加热电池的加热装置。

现有的电加热装置包括与动力电池模组粘接连接的电加热膜片；实际应用中，电加热膜片产生的热量通过与电池单体粘接的部分传导至电池单体，热传导速率较差，热传导使得动力电池模组各个部分的温度并不相同。

发明内容

本申请提供一种动力电池模组，可以快速地实现电池单体的加热和电池单体各处温度的均衡；此外，本申请还提供一种采用前述动力电池模组的动力电池系统。

本申请提供一种动力电池模组，包括模组框架和多个电池单体；

各个所述电池单体均固定在所述模组框架内，并且顺次排列；

还包括金属导热壳和电加热膜片，

所述金属导热壳包覆于所述电池单体的外侧；

所述电加热膜片设置于所述金属导热壳的外侧。

可选的，所述金属导热壳包覆所述电池单体除设置极耳表面的其它表面。

可选的，相邻所述金属导热壳之间间隔开设置。

可选的，所述动力电池模组包括绝缘胶片；

相邻所述金属导热壳通过所述绝缘胶片间隔设置并实现绝缘。

可选的，所述电加热膜片粘接在所述金属导热壳的底侧；所述底侧为所述电池单体极耳所在表面的对侧。

可选的，所述电加热膜片的数量为多个；

每个所述电加热膜片分别与一个所述金属导热壳粘接。

可选的，所述金属导热壳为铝壳。

可选的，所述电加热膜片包括电阻丝层，包覆所述电阻丝层的耐温绝缘层，以及包覆所述耐温绝缘层的导热胶层；

所述导热胶层与所述金属导热壳粘接连接。

本申请还提供一种动力电池系统，包括温度传感器、电池管理系统、功率控制器和如前所述的动力电池模组；

所述温度传感器与所述动力电池模组固定连接，用于检测所述动力电池模组的温度；

所述功率控制器分别与所述电池管理系统和所述电加热膜片连接；

所述电池管理系统用于根据所述温度传感器检测的温度信号，控制所述功率控制器，继而控制所述电加热膜片的加热功率。

可选的，所述温度传感器的数量与所述电池单体的数量相同；

所述温度传感器与所述动力电池模组连接，包括：每个所述温度传感器分别与一个所述电池单体连接；

所述电池管理系统用于根据所述温度传感器检测的温度信号，控制所述功率控制器，继而控制所述电加热膜片的加热功率，包括：

所述电池管理系统用于根据每个所述温度传感器检测的温度信号，通过所述功率控制器分别控制用于加热对应所述电池单体的所述电加热膜片的加热功率。

本申请提供的动力电池模组包括包覆电池单体的金属导热壳和设置于金属导热壳外侧的电加热膜片，电加热膜片产生的热量直接传导至与其相连的金属导热壳，金属导热壳与电池单体相连，热量可以通过金属导热壳快速地传递至电池单体与金属壳体接触的区域，实现了电池单体各处的快速升温，使得电池单体各处的温度尽快达到一致，继而实现电池单体温度的一致性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的动力电池模组的轴侧示意图；

图2是本申请实施例提供的动力电池模组的主视图；

图3是本申请实施例提供的动力电池模组的仰视图；

图4是动力电池模组中的电加热膜片剖视图；

图5是本申请实施例提供的动力电池系统的结构框图；

其中：11-模组框架，12-电池单体，13-金属导热壳，14-电加热膜片，141-电阻丝层，142-耐温绝热层，143-导热胶层，15-温度传感器，16-电池管理系统，17-功率控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

本申请实施例提供一种可以应用在诸如电动车辆上的动力电池模组。图1是本申请实施例提供的动力电池模组的轴侧示意图，图2是本申请实施例提供的动力电池模组的主视图，图3是本申请实施例提供的动力电池模组的仰视图。

如图1-图3，动力电池模组包括模组框架11和电池单体12；模组框架11形成动力电池模组的外形结构，并支撑和保护安装在其内部空间中的电池单体12。

各个电池单体12均固定在模组框架11上，依次顺次排列。本申请实施例中，电池单体12优选采用软包电池，以利用软包电池呈立方体状的特性而充分利用模组框架11内的空间；在其他实施例中，电池单体12也可以采用诸如18650标准的圆柱形电池。

除了具有前述的模组框架11和电池单体12外，本申请实施例提供的动力电池模组还包括金属导热壳13和电加热膜片14。金属导热壳13包覆在各个电池单体12的外侧表面。电加热膜片14粘接在金属导热壳13的外侧，用于在电池单体12温度低于正常工作区间温度时加热电池单体12。

因为金属具有良好的导热特性，能够实现热量的快速传递，采用前述结构的动力电池模组使用时，电加热膜片14工作产生的热量传导至金属导热壳13后，可以通过金属导热壳13快速地传递至电池单体12与金属壳体接触的区域，实现了电池单体12各处的快速升温，使得电池单体12各处的温度尽快达到一致，继而实现电池单体12温度的一致性；另外，电加热膜片14采用电加热的方式，加热功率的调整快速准确，能够保证电池单体12处在合理的工作温度区间内。

本申请实施例提供的动力电池模组中，在电池单体12为软包电池的情况下，金属导热壳13包覆电池单体12除设置输出端极耳表面的其它的表面，主要考虑以下：电池单体12的输出端极耳需要连接用电极耳等导电部件，实际应用中如果在设置极耳的表面输出端所在表面设置金属导热壳13，则金属导热壳13可能与极耳或接触而造成电池单体12短路；而将电池单体12除设置极耳的表面均包覆金属导热壳13，则可以尽可能快速地实现热量向电池单体12各处的传递，实现电池单体12各处温度快速达到相同。在其他实施例中，如果电池单体12为圆柱形电池，因为圆柱型电池两端均需要连接外接导线或者设置极耳，金属导热壳13可以包覆电池单体12的圆柱表面。

除了应用在低温环境外，本申请实施例提供的动力电池模组也可能应用在高温环境下。在高温环境下，动力电池模组中各个电池单体12工作时产生的热量需要快速地耗散；为了保证高温条件下热量的快速耗散，本申请实施例提供的动力电池模组中，相邻的电池单体12并没有贴合设置，而是隔开地设置；对应的，包覆相邻电池单体12的金属壳体也隔开地设置。

在相邻的金属壳体之间隔开设置的情况下，为了避免电池单体12因为冲击而晃动，动力电池模组还设置有绝缘胶片；绝缘胶片夹设在相邻的金属导热壳13之间，实现相邻金属导热壳13的隔开和绝缘。实际应用中，绝缘胶片可以是诸如绝缘泡棉等具有良好缓冲、绝缘和隔热特性的材料制成；为了实现良好散热和良好地支撑，绝缘胶片可以设置为H型结构、M型结构或者U型结构。

请继续参见图1-图3，本申请实施例提供的动力电池模组中，在电池单体12为软包电池的情况下，电加热膜片14粘接在金属导热壳13的底面；其中，底面为软包电池设置极耳表面的对侧表面，其也为电池单体直接坐放在模组框架11，使得模组框11直接承受电池单体重量的表面。

实际应用中，大多数的电加热膜片14的外侧多为树脂结构材料，具有一定的缓冲特性。将电加热膜片14设置在金属导热壳13的底面，使得电加热膜片14隔开金属导热壳13和模组框架11，可以使电加热膜片14起到缓冲金属导热壳13和模组框架11之间冲击的作用；如此，实现电加热膜片14的功能复用。当然，在其他实施例中，电加热膜片14也可以设置在金属导热壳13的其它位置处，并不限于设置在金属导热壳13的底部。

在其他实施例中，如果电池单体12为圆柱形电池，则电加热膜片14可以设置在电池单体12的圆柱周面上。

请继续参见各个附图，本申请实施例提供的动力电池模组中，电加热膜片14的数量为多个；每个电加热膜片14分别与一个电池单体12外侧的金属导热壳13粘接连接。在其他实施例中，动力电池模组中也可以设置一个尺寸较大的电加热膜片14，并且此电加热膜片14与各个电池单体12的金属导热壳13都粘接连接。

本申请实施例中提供的动力电池模组中，考虑结构减重、长期使用的耐腐蚀性和良好的强度特性，金属导热壳13为铝壳。实际应用中，金属导热壳13可以是铝薄板包覆电池单体12而形成铝壳，也可以是采用压铸工艺制成铝壳，本申请并不做特别限定。考虑到金属导热壳13本身的结构强度和需要达到相应的导热能力，铝制金属导热壳13的厚度可以在1.0mm左右。

前文提及，本申请实施例提供的动力电池模组中，用于电池单体12加热的加热元件为电加热膜片14。图4是动力电池模组中的电加热膜片剖视图，在一个具体实施例中，电加热膜片14包括电阻丝层141、耐温绝缘层142和导热胶层143；其中，耐温绝缘层142包覆电阻丝层141设置，导热胶层143包覆在耐温绝缘层142的外侧，并且三者一体注塑成型；此外，用于与电阻丝层141中的电阻丝电连接的外接电极设置在电加热膜片14的一侧。本申请实施例提供的电加热膜片14中，导热胶层143的导热性能大于耐温绝热层的导热性能。

前述结构的电加热膜片14中，电阻丝层141、耐温绝缘层142和导热胶层143采用的一体设置的方式，能够增大绝缘层和导热胶层143之间的接触面积，减少二者之间的接触热阻，尽可能的增加向金属导热壳13传递热能的效率。

在一些应用中，导热胶层143可以为导热硅橡胶，以充分利用硅橡胶本身良好的导热特性和粘接特性，方便地使电加热膜片14粘接在金属导热壳13上。

本申请实施例除了提供一种前述的动力电池模组外，还提供一种采用前述动力电池模组的动力电池系统。

图5是本申请实施例提供的动力电池系统的结构框图，请参见图5，本申请实施例提供的动力电池系统除了包括前述的动力电池模组外，还包括温度传感器15、电池管理系统16(Battery Management System,BMS)和功率控制器17。

其中温度传感器15安装在动力电池模组中，用于监测动力电池模组中电池单体12的温度；电池管理系统16和温度传感器15和功率控制器17的控制端均连接，可以接收温度传感器15生成的温度信号，根据温度信号生成相应的控制信号发送给功率控制器17。

功率控制器17的工作端与动力电池模组中的电加热膜片14和电池单体12串联连接；在接收到电池管理系统16发送的控制信号后，可以根据控制信号调整电加热膜片14所在电路的电阻特性，继而调整电加热膜片14的输出功率。

具体应用中，动力电池系统可以包括多个动力电池模组，并且每个动力电池模组均具有对应的温度传感器15；功率控制器17包括多个输出端，每个输出端分别与一个动力电池模组的电加热膜片14连接，电池管理系统16可以独立地控制各个动力电池模组中电加热膜片14的工作状态，实现各个动力电池模组中电池单体12温度的独立调节。

更进一步的，在一些实施例中，动力电池模组中每个电池单体12(或者是每个金属导热壳13)分别具有独立对应的电加热膜片14的情况下，动力电池系统中的每个动力电池模组均可以包括与电池单体12数量相同的温度传感器15；电池管理系统16分别与每个温度传感器15连接，电池管理系统16根据各个温度传感器15检测的温度信号，分别通过功率控制器17控制加热对应的电池单体12的电加热膜片13的输出功率，以分别调整各个电池单体12的温度。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种动力电池模组，包括模组框架和多个电池单体；

各个所述电池单体均固定在所述模组框架内，并且顺次排列，其特征在于：

还包括金属导热壳和电加热膜片；

所述金属导热壳包覆于所述电池单体的外侧；

所述电加热膜片设置于所述金属导热壳的外侧。

2.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于：

所述金属导热壳包覆所述电池单体除极耳所在表面之外的其它表面。

3.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于：

相邻所述金属导热壳之间间隔开设置。

4.根据权利要求3所述的动力电池模组，其特征在于：

所述动力电池模组包括绝缘胶片；

相邻所述金属导热壳通过所述绝缘胶片间隔设置并实现绝缘。

5.根据权利要求1或2所述的动力电池模组，其特征在于：

所述电加热膜片设置于所述金属导热壳的底侧；所述底侧为所述单体电池极耳所在表面的对侧。

6.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于：

所述电加热膜片的数量为多个；

每个所述电加热膜片分别与一个所述金属导热壳粘接。

7.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于：

所述金属导热壳为铝壳。

8.根据权利要求1-7任一项所述的动力电池模组，其特征在于：

所述电加热膜片包括电阻丝层，包覆所述电阻丝层的耐温绝缘层，以及包覆所述耐温绝缘层的导热胶层；

所述导热胶层与所述金属导热壳粘接连接。

9.一种动力电池系统，其特征在于，包括温度传感器、电池管理系统、功率控制器和如权利要求1-8任一项所述的动力电池模组；

所述温度传感器与所述动力电池模组连接，用于检测所述动力电池模组的温度并收集所述温度信号；

所述功率控制器分别与所述电池管理系统和所述电加热膜片连接；

所述电池管理系统用于根据所述温度传感器的所述温度信号，控制所述功率控制器的输出功率，继而控制所述电加热膜片的加热功率。

10.根据权利要求9所述的动力电池系统，其特征在于：

所述温度传感器的数量与所述电池单体的数量相同；

所述温度传感器与所述动力电池模组连接，包括：每个所述温度传感器分别与一个所述电池单体连接；

所述电池管理系统用于根据所述温度传感器检测的温度信号，控制所述功率控制器，继而控制所述电加热膜片的加热功率，包括：

所述电池管理系统用于根据每个所述温度传感器检测的温度信号，通过所述功率控制器分别控制用于加热对应所述电池单体的所述电加热膜片的加热功率。