CN110336098B - 一种具有加热膜的电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车用电池包技术领域，尤其涉及一种具有加热膜的电池模组，包括加热膜系统总成和电芯模组，所述加热膜系统总成包括PI加热膜本体、隔离泡棉和底部支撑泡棉，所述PI加热膜本体包括PI膜和电阻丝，所述PI膜上开设有镂空孔，所述镂空孔将PI膜分隔成至少两个模组布设区，所述相邻模组布设区之间通过镂空孔两侧的PI膜连接，所述电阻丝包覆于模组布设区内部，所述隔离泡棉分别设置于镂空孔两侧的PI膜上，所述底部支撑泡棉设置于PI加热膜本体的下方，所述电芯模组的导热底面压设于模组布设区上。在本方案中能够大大降低电池模组的重量有利于轻量化设计，同时电池模组加热效率高，且能够防止电芯模组在实际工作时出现振动磨损。

Description

一种具有加热膜的电池模组
技术领域
本发明涉及电动汽车用电池包技术领域，尤其涉及一种具有加热膜的电池模组。
背景技术
当前电动汽车锂电池包设计越来越注重高比能量设计。当前电池模组中的热管理系统设计的主要方式为风冷或者液冷；在低温加热时，风冷电池包一般采取集成PTC吹内部热循环风来实现加热功能；液冷则是通过前舱PTC加热制冷液来实现加热功能；而对于自然电池包，一般需要采取带电阻丝的加热膜来实现，目前加热膜集成方案常见有整体式环氧板集成电阻丝加热膜方案、铝均热板集成PTC电阻丝方案。然而，在电池模组中电芯模组的主体部分都是硬质材料，传统的加热膜与电芯模组的硬质导热面难以充分接触，不仅会导致加热效率低，而且二者相互贴合不紧密，还会导致安装困难大，在实际使用时容易出现振动磨损。而为了提高电芯模组的硬质导热面与加热膜的接触面，故实际使用中需要配合导热硅胶垫使用，容置电池模组的重量以及使用成本都大幅度提升。
发明内容
为此，需要提供了一种具有加热膜的电池模组，来解决现有电池模组导热效率低，容易出现振动磨损，影响电池模组使用寿命的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种具有加热膜的电池模组，所述电池模组包括加热膜系统总成和电芯模组，所述加热膜系统总成包括PI加热膜本体、隔离泡棉和底部支撑泡棉，所述PI加热膜本体包括PI膜和电阻丝，所述PI膜上开设有镂空孔，所述镂空孔将PI膜分隔成至少两个模组布设区，所述相邻模组布设区之间通过镂空孔两侧的PI膜连接，所述电阻丝包覆于模组布设区内部，相邻模组布设区之间的电阻丝串联设置，且镂空孔的开设位置不与电阻丝的布设区域重叠，所述隔离泡棉分别设置于镂空孔两侧的PI膜上，所述底部支撑泡棉设置于PI加热膜本体的下方，所述电芯模组的导热底面压设于模组布设区上。
作为本发明的一种优选结构，所述模组布设区的底部均设置有底部支撑泡棉，所述底部支撑泡棉的形状大小与模组布设区的PI膜外廓尺寸相适配。
作为本发明的一种优选结构，底部支撑泡棉包括硅胶泡棉层和微孔发泡聚丙烯层，所述微孔发泡聚丙烯泡棉层与所述硅胶泡棉层分层堆叠设置。
作为本发明的一种优选结构，所述模组布设区的PI膜为方形结构，所述底部支撑泡棉与模组布设区的PI膜形状相适配。
作为本发明的一种优选结构，所述底部支撑泡棉的上表面的两侧设置有粘接背胶。
作为本发明的一种优选结构，所述底部支撑泡棉的下表面的两侧设置有粘接背胶。
作为本发明的一种优选结构，所述PI加热膜本体通过整体串联式镂空冲压而成。
作为本发明的一种优选结构，所述加热膜系统总成还包括带插件的出线端，所述带插件的出线端分别设置于PI加热膜本体的两端，并与串联设置电阻丝连通。
作为本发明的一种优选结构，所述加热膜系统总成还包括出线端隔离泡棉，所述出线端隔离泡棉包裹设置于带插件的出线端与电阻丝的连接处。
区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明一种具有加热膜的电池模组，所述PI加热膜本体包括PI膜和电阻丝，并且在所述PI膜上开设有镂空孔以将PI膜分隔成至少两个模组布设区，电阻丝包覆于模组布设区内部，相邻模组布设区之间的电阻丝串联设置，电阻丝通电发热从而对导热介质以及设置于模组布设区的电芯模组的导热底面进行加热，进而实现在低温时对电池模组进行加热升温。在本发明中采用PI(聚酰亚胺)加热膜，基于PI膜的柔软性，使得PI加热膜本体可以根据安装接触面曲面特性进行自适应调整，以与电芯模组底部的导热面贴合紧密。此外，底部支撑泡棉具有压缩顶紧功能，其与隔离泡棉压缩下顶功能配合下，使得电芯模组能够与PI膜充分接触而又与电池模组周边的元件隔离开来，无需额外导热硅胶垫、导热脂等材料即可实现和电池模组的高效传热；节省材料成本同时防止电池模组在实际工作时出现磨损。
附图说明
图1为具体实施方式所述具有加热膜的电池模组一实施例斜视结构示意图；
图2为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成一实施例斜视结构示意图；
图3为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成一实施例爆炸示意图；
图4为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成的PI加热膜本体一实施例斜视示意图；
图5为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成的底部支撑泡棉一实施例斜视示意图之一；
图6为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成的底部支撑泡棉一实施例斜视示意图之二；
图7为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成一实施例部分结构的主视示意图；
图8为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成与电芯模组配合时部分结构的主视示意图；
图9为具体实施方式所述电池模组中加热膜系统总成的电阻丝一实施例斜视示意图。
附图标记说明：
100、PI加热膜本体；
110、PI膜；111、镂空孔；
120、电阻丝；
130、模组布设区；
200、隔离泡棉；
300、底部支撑泡棉；
400、粘接背胶；
500、带插件的出线端；
600、出线端隔离泡棉；
700、电芯模组。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1至图9，本发明提供了一种具有加热膜的电池模组，所述的电池模组能够通过自带加热膜，在电池模组处于低温环境时，加热膜通电加热通过热传递的方式到电芯模组的导热面传递，以达到对电池模组加热的功能。具体的，所述电池模组包括加热膜系统总成和电芯模组，所述加热膜系统总成包括PI加热膜本体100、隔离泡棉200和底部支撑泡棉300，所述PI加热膜本体100包括PI膜110和电阻丝120，所述PI膜上开设有镂空孔111，所述镂空孔111将PI膜110分隔成至少两个模组布设区130，所述相邻模组布设区130之间通过镂空孔111两侧的PI膜连接，所述电阻丝120包覆于模组布设区内部，相邻模组布设区130之间的电阻丝120串联设置，且镂空孔111的开设位置不与电阻丝120的布设区域重叠，所述隔离泡棉200分别设置于镂空孔111两侧的PI膜上，所述底部支撑泡棉300设置于PI加热膜本体100的下方，所述电芯模组700的导热底面压设于模组布设区130上。
所述PI加热膜本体100是用于电芯模组700加热的主体部件。具体的，所述PI加热膜本体100包括PI膜110和电阻丝120，所述PI膜110又称聚酰亚胺膜，聚酰亚胺薄膜是世界上性能最好的薄膜类绝缘材料，其包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类。PI膜110具有优异的耐热性，优异的机械性能即抗张强度高、柔软性好，良好的化学稳定性及耐湿热性，良好的耐辐射性能、良好的绝缘性能。所述电阻丝120在通电后会散发大量的热量，以对导热介质进行加热，实现有效的电池包热管理。泡棉是塑料粒子发泡过的材料，简称泡棉。泡棉具有弹性好、重量轻、快速压敏固定、使用方便、弯曲自如、体积超薄、性能可靠等一系列优质特点。
如图4所示，所述PI膜110上开设有镂空孔111将PI膜110分隔成至少两个模组布设区130，镂空孔111的设计可以方便电阻丝120通电后的散热，使得对电芯模组700的加热效果更好，同时其更符合电芯模组700的结构设计，能够节省PI膜110的材料用量节省成本。请参阅图2、图4和图9，,相邻模组布设区130之间通过镂空孔111两侧的PI膜110连接，相邻模组布设区130之间的电阻丝120串联设置，以便于电阻丝120经过两相邻模组布设区130之间连接处的PI膜110进行电阻丝120的走线，减少了传统加热膜之间的连接接头及导线转接的线路设置，使得电气连接更为简洁可靠。并且采用聚酰亚胺(PI)封装基材的加热膜替代传统的环氧板及铝均热板集成电阻丝120方案，大大的减轻了加热膜本体的重量，有利于加热膜以及电池包的轻量化设计。具体的如图1和图3所示，所述PI膜110上开设有5个镂空孔111，在PI膜110上形成6个模组布设区130。
优选的，所述加热膜采用PI膜110包埋电阻丝120设计，因PI膜110自身较轻且能够与电芯模组700底部的导热面贴合紧密，使得PI膜110对底部的力学支撑性能需求大大降低，因此其对底部支撑反弹结构的用材压缩量和压缩反弹强度需求就大大降低，从而也减少了底部支撑部件的重量和生产成本。如图1、图2和图7所示，具体的，所述底部支撑泡棉300具有压缩回弹顶紧功能，其与顶部的隔离泡棉200压缩下顶功能配合下，使得电芯模组700能够与PI膜110充分接触而又与电芯模组700周边的元件隔离开来，无需额外导热硅胶垫、导热脂等材料即可实现和电池模组的高效传热；节省材料成本同时防止电芯模组700或者周边元件发生磨损。并且底部支撑泡棉300能够与PI模实现自定位，因此无需额外定位工装，简化了生产工艺，提高生产效率还降低了生产成本，尤其适合于流水线式生产。
本实施例中一种具有加热膜的电池模组，所述PI加热膜本体包括PI膜和电阻丝，并且在所述PI膜上开设有镂空孔以将PI膜分隔成至少两个模组布设区，电阻丝包覆于模组布设区内部，相邻模组布设区之间的电阻丝串联设置，电阻丝通电发热从而对导热介质以及设置于模组布设区的电芯模组的导热底面进行加热，进而实现在低温时对电池模组进行加热升温。在本发明中采用PI(聚酰亚胺)加热膜，基于PI膜的柔软性，使得PI加热膜本体可以根据安装接触面凹凸特性进行自适应调整，以与电芯模组底部的导热面贴合紧密。此外，底部支撑泡棉具有压缩顶紧功能，其与隔离泡棉压缩下顶功能配合下，使得电芯模组能够与PI膜充分接触而又与电池模组周边的元件隔离开来，无需额外导热硅胶垫、导热脂等材料即可实现和电池模组的高效传热；节省材料成本同时防止电池模组在实际工作时出现磨损，并且在大大减轻加热膜系统总成的重量情况，有利于电池包的轻量化设计。
请参阅图1至图5，作为本发明的一种优选实施例，所述模组布设130的底部均设置有底部支撑泡棉300，所述底部支撑泡棉300的形状大小与模组布设区130的PI膜外廓尺寸相适配。如此，便可以保证底部支撑泡棉300对模组布设区130的PI膜110的完美支撑和配合，具有统一的形状大小标准使得二者的生产加工也更为的简单，并且在每一个模组布设区130的下方均设有单独的底部支撑泡棉300，节省材料、减轻重量同时也方便安装。具体的，所述模组布设区130的PI膜110为方形结构，底部支撑泡棉300与模组布设区130的PI膜形状相适配。目前电动汽车锂电池包中多用方形电芯模组，因此将模组布设区130的PI膜110设置为方形结构更加方便与方形电芯模组电池包匹配，适用性更强。优选的，所述PI加热膜本体100通过整体串联式镂空冲压而成。镂空冲压工艺是塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对材料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件(冲压件)，PI膜110上的镂空孔111通过采用机械制造业最为成熟高效的镂空冲压技术，适合大批量低成本生产，生产效率高，成本低。通过该整体冲压工艺，能够减少传统加热膜之间的连接接头及导线转接设计，保证了电气连接简洁可靠性。
如图7和图8所示，作为本发明的一种优选实施例，底部支撑泡棉包括硅胶泡棉层和微孔发泡聚丙烯层，所述微孔发泡聚丙烯泡棉层与所述硅胶泡棉层分层堆叠设置。在长期的实际使用及理论推算过程中，发现底部支撑泡棉300采用硅胶泡棉和微孔发泡聚丙烯组和而成的组合泡棉，同样能够顶部的隔离泡棉200配合，实现电池模组700与PI膜110的充分接触同时避免PI膜110和周边件的磨损，使用效果非常好。因此底部支撑泡棉300采用匹配设计的硅胶泡棉和微孔发泡聚丙烯的组合形式，减少高成本的硅胶材料的使用量的同时，保证了整车质保寿命内的压缩回弹性能，有利于节省生产使用成本。优选的，可将高耐性的硅胶泡棉置于下层，更为耐用。需要注意的是所述的组合泡棉仅仅是指硅胶泡棉和微孔发泡聚丙烯材料组成的结构产品，而不涉及到二者的化学成分组合。如图7所示，所述微孔发泡聚丙烯泡棉层与所述硅胶泡棉层分层堆叠设置，二者按支撑隔热性能要求设计匹配各自厚度。
如图5和图6所示的实施例中，所述底部支撑泡棉300的上表面的两侧设置有粘接背胶400。优选的，所述底部支撑泡棉300的下表面的两侧设置有粘接背胶400。背胶是一种产品，一般预涂在产品背部，用隔离膜或者离型纸隔离。使用前去除隔离膜就可以张贴或者粘贴，一般用于粘贴薄的材料或部件。本实施例中底部支撑泡棉300的上下表面设计粘接背胶400能够方便其与PI膜110固定，同时也方便了加热膜系统的定位安装。
请参阅图1至图3，作为本发明的一种优选实施例，所述加热膜系统总成还包括带插件的出线端500，所述带插件的出线端500分别设置于PI加热膜本体100的两端，并与串联设置电阻丝120连通。所述带插件的出线端500用于连通加热丝以及外部电源设备，以实现对电阻丝120的加热。所述插件用于连接外部电源，使得安装更加的方便。优选的，所述加热膜系统总成还包括出线端隔离泡棉600，所述出线端隔离泡棉600包裹设置于带插件的出线端500与电阻丝120的连接处。出线端隔离泡棉600的设置能够在出线端进行漏电保护，同时防止出线端受到其他部件的磨损，出现断裂的情况，保证了带插件的出线端500的使用寿命。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括加热膜系统总成和电芯模组，所述加热膜系统总成包括PI加热膜本体、隔离泡棉和底部支撑泡棉，所述PI加热膜本体包括PI膜和电阻丝，所述PI膜上开设有镂空孔，所述镂空孔将PI膜分隔成至少两个模组布设区，相邻模组布设区之间通过镂空孔两侧的PI膜连接，所述电阻丝包覆于模组布设区内部，相邻模组布设区之间的电阻丝串联设置，且镂空孔的开设位置不与电阻丝的布设区域重叠，所述隔离泡棉分别设置于镂空孔两侧的PI膜上，所述底部支撑泡棉设置于PI加热膜本体的下方，所述电芯模组的导热底面压设于模组布设区上；
所述隔离泡棉为塑料粒子发泡过的材料。
2.根据权利要求1所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述模组布设区的底部均设置有底部支撑泡棉，所述底部支撑泡棉的形状大小与模组布设区的PI膜外廓尺寸相适配。
3.根据权利要求2所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述底部支撑泡棉包括硅胶泡棉层和微孔发泡聚丙烯层，所述微孔发泡聚丙烯层与所述硅胶泡棉层分层堆叠设置。
4.根据权利要求1所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述模组布设区的PI膜为方形结构，所述底部支撑泡棉与模组布设区的PI膜形状相适配。
5.根据权利要求4所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述底部支撑泡棉的上表面的两侧设置有粘接背胶。
6.根据权利要求4所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述底部支撑泡棉的下表面的两侧设置有粘接背胶。
7.根据权利要求1所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述PI加热膜本体通过整体串联式镂空冲压而成。
8.根据权利要求1所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述加热膜系统总成还包括带插件的出线端，所述带插件的出线端分别设置于PI加热膜本体的两端，并与串联设置电阻丝连通。
9.根据权利要求8所述的具有加热膜的电池模组，其特征在于，所述加热膜系统总成还包括出线端隔离泡棉，所述出线端隔离泡棉包裹设置于带插件的出线端与电阻丝的连接处。
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