CN110858677B - 具有加热器的电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有加热器的电池模组，于一电池模组中，至少一支架用以固定所述电池芯。多个导电片分别设置于所述电池芯的两端。加热器覆盖电池模组的至少一侧的所述导电片。电路板电连接至所述导电片及加热器，其中，电路板检测到电池模组的温度小于一预定值时，供电给加热器以产生热，而对所述电池芯加温。本发明在电池模组感测到多个电池芯低温的情况时，使加热器产生热能后将热能传递给所述电池芯。

Description

具有加热器的电池模组
技术领域
本发明关于一种电池模组，尤其关于一种具有加热器的电池模组。
背景技术
锂离子电池具有重量轻、比容量大、循环使用寿命长等优点，作为车载动力电源，比起传统动力载具的铅酸电池，不仅轻量便携方便充电，而且有助于整车产品的“轻量化及简约化”设计。但由于锂离子电池有着0℃以下无法充电的致命缺陷，导致在车载电池上仍无法普及。而现有的锂电池加热技术不外乎是使用风扇将加热器的热量带向电池，使其电池温度提高。例如日本公开号JP2006-0286508，其利用风扇加热片产生的热风，吹向电池模组，以达到加热的功能。但由于此种方式需要额外的风扇，将造成成本上升且需要额外电源提供给风扇，另外，此种加热方式也容易因距离风扇的远近而造成电池温升不均的现象。
另一现有技术，是利用液体的加热方式来达到均温的效果，例如中国公开号CN106785185A，揭示一种液冷及加热一体化动力锂电池模组，但液体加热的方式造成成本大幅提高，液体加热的方式会需要额外的水帮浦、液体流道腔体等等零件，造成系统更为复杂，不适合用于电动脚踏车等较简易结构的电动载具。再者，另一现有电池加热技术将加热元件直接接触于电池的方式在多串多并的情形下难以实现，且易造成同一串加热温度不均的状况，进而造成同一串电池的压差。
发明内容
依据本发明一实施例的目的在于，提供一种具有加热器的电池模组。另一目的在于，提供一种具有加热器的电池模组，当它感测到多个电池芯低温的情况时，使加热器产生热能，以将热能传递给所述电池芯。
于一实施例，一种电池模组包含多个电池芯、至少一支架、多个导电片、一加热器及一电路板。至少一支架用以固定所述电池芯。多个导电片分别设置于所述电池芯的两端。加热器覆盖该电池模组的至少一侧的所述导电片。电路板电连接至所述导电片及该加热器，其中，该电路板检测到该电池模组的温度小于一预定值时，供电给该加热器以产生热，而对所述电池芯加温；
其中，该加热器包含一第一加热垫。该第一加热垫包含一第一绝缘层、一加热电路及一第二绝缘层，且该加热电路位于该第一绝缘层及该第二绝缘层之间。该加热电路包含相互电连接的多个接续部及多个线圈部，每一该接续部的线宽大于每一该线圈部的线宽，而且每一该线圈部的位置分别对应于每一该电池芯的一端的位置；
相较于该第二绝缘层，该第一绝缘层靠近所述导电片而且覆盖所述导电片。该第一加热垫更包含一背胶层，该背胶层设于该第一绝缘层的内侧面，用以黏贴至所述导电片；
其中，该加热器更包含一保护电路及多条电线，并且该第一加热垫的该加热电路、所述电线及该保护电路，构成一个没有中断的导电通路；
其中，该第一加热垫的该加热电路具有一第一中断点及一第二中断点，且第一中断点及第二中断点间隔一预定距离。该保护电路设于该第一加热垫的外侧面，而且该第一中断点及该第二中断点，通过所述电线电连接至该保护电路，藉以形成没有中断的该导电通路；其中较佳的情况是，电连接至该保护电路的所述电线，穿透过该第二绝缘层，而电连接至该第一中断点及该第二中断点。
于一实施例，该第一加热垫更包含一绝热层，而且该绝热层设于该第二绝缘层的外侧面。
于一实施例，该加热器更包含：一第二加热垫，一连接器，及多条电线。该第二加热垫的结构相同于该第一加热垫，该第一加热垫及该第二加热垫分别覆盖位在该电池模组的两侧的所述导电片。该第一加热垫及该第二加热垫的该加热电路、所述电线，构成一个没有中断的导电通路。该导电通路的一第一端及一第二端，分别电连接至该连接器的一第一电极及一第二电极，并且通过该连接器电连接至该电路板。
于一实施例，该加热电路的所述线圈部，隔着所述导电片，对所述电池芯加温。每一线圈部所围出来的面积，不大于每一电池芯的一端表面的面积，且每一接续部的位置对于两相邻所述电池芯间的位置。
于一实施例，电池模组更包含一电源线，电连接于该电路板，且隔着该电路板供电给该加热器以产生热，而对所述电池芯加温。
依据本发明一实施例，当电池模组感测到多个电池芯低温的情况时，使加热器产生热能后，将热能传递给所述电池芯。于一实施例中，通过导电片的高热传导特性，可让每颗电池芯的加热温升可以达到一致的功能。于一实施例中，加热电路包含相互电连接的多个接续部及多个线圈部，每一接续部的线宽大于每一线圈部的线宽，而且每一线圈部的位置分别对应于一电池芯的一端的位置。如此，可以让热能更有效率地传达至所述电池芯。
附图说明
图1为本发明一实施例的电池模组的立体图。
图2为本发明一实施例的电池模组的分解图。
图3为本发明一实施例的加热器的第一加热垫的剖面图。
图4为本发明一实施例的加热器的第一加热垫的加热电路的示意图。
图5为本发明一实施例的加热器的第一加热垫的外侧面的示意图。
附图标记：
120：电池模组
121：电池芯
123：支架
124：所述导电片
125：加热器
126：电路板
127：电源线
250：导电通路
251：第一加热垫
252：第二加热垫
253：连接器
254：电线
254a：电线
254b：电线
255：保护电路
257a：第一中断点
257b：第二中断点
351：绝热层
352：第二绝缘层
353：加热电路
354：第一绝缘层
355：背胶层
451：接续部
452：线圈部
具体实施方式
图1为本发明一实施例的电池模组的立体图。图2为本发明一实施例的电池模组的分解图。如图1及图2所示，电池模组120包含多个圆柱形电池芯121、至少一支架(cellholder)123、多数的导电片124及一加热器125。所述支架123界定多个电池容置空间用以放置并固定电池芯121，所述电池芯121分别在所述支架123的长方向x及宽方向z堆迭。所述导电片124分别设于电池芯121的两端，用以使所述电池芯121并联或串联而形成多个电池芯阵列。于一实施例中，所述导电片124是用焊接方式焊接于每颗电池芯121上，达到串联及并联的功能。加热器125覆盖电池模组120的至少一侧的所述导电片124，用以产生热，并将热传导至所述电池芯121，以达到对所述电池芯121加温的效果。
于本实施例中，加热器125包含第一加热垫251及第二加热垫252。加热器125的第一加热垫251及第二加热垫252的一面，分别覆盖位在电池模组120的两侧的所述导电片124，用以产生热，并将热传导至所述电池芯121，以达到对所述电池芯121加温的效果。依据此设计，同时能够降低电池间温度差异以保持良好的供电效率与电池寿命。于一实施例中，第一加热垫251及第二加热垫252被黏贴于所述导电片124上，以达到加热电池的功能。
于一实施例中，电池模组120有包含一电路板126。电路板126可以为一BMS控制板，其中包含电芯温度感测装置，用以达到电芯温度感测功能。该至少一支架123更界定出一容置空间，用以容置电路板126。位于电池模组120两端的最终的正极或负极的所述导电片124被螺丝261锁附于电路板126，电路板126亦被螺丝261锁附于支架123。电路板126上设有多个电连接器。于一实施例中，电池模组120有包含一电源线127，电源线127一端的电连接器固定于电路板126的一电连接器，藉以电连接于电路板126。
于一实施例中，电池模组120利用所述电池芯121本身的电能提供给加热器125，或者，通过电源线127利用外部电能提供加热器125。图3为本发明一实施例的加热器的第一加热垫的剖面图。如图3所示，于一实施例中，加热器125的第一加热垫251可以为一种多层复合材料，第一加热垫251包含一第一绝缘层354、一加热电路353及一第二绝缘层352。加热电路353位于第一绝缘层354及第二绝缘层352之间，而且第一绝缘层354靠近且覆盖所述导电片124。相较于第一绝缘层354，第二绝缘层352较远离于所述导电片124。于一实施例中，第一加热垫251更包含一绝热层351。绝热层351设于第二绝缘层352的外侧面，用以隔热避免第一加热垫251产生的热逸散至外部环境。于一实施例中，第一加热垫251更包含背胶层355。背胶层355设于第一绝缘层354的内侧面，用以黏贴于所述导电片124。
于一实施例中，第二加热垫252的结构可以与第一加热垫251的结构相同。第一加热垫251及第二加热垫252的绝热层351位于电池芯121之间，能够将热保留在所述支架123所界定的电池容置空间内。
图4为本发明一实施例的加热器的第一加热垫的加热电路的示意图。图5为本发明一实施例的加热器的第一加热垫的外侧面的示意图。如图4及5所示，加热器125包含第一加热垫251、第二加热垫252、一连接器253及多条电线254。第一加热垫251及第二加热垫252的加热电路353、所述电线254，构成一个没有中断的导电通路250，而且该导电通路的第一端及第二端(于本实施例中，分别为两条电线254的端点)，分别电连接至连接器253的第一电极及第二电极，并且通过连接器253电连接至电路板126。
于一实施例中，加热器125更包含一保护电路255，并且第一加热垫251及第二加热垫252的加热电路353、所述电线254及保护电路255，构成一个没有中断的导电通路250。更具体而言，如图4所示，于区域S中，第一加热垫251的加热电路353具有一第一中断点257a及一第二中断点257b，第一中断点257a及第二中断点257b间隔一预定距离。如图5所示，保护电路255设于第一加热垫251的外侧面，而且第一中断点257a及第二中断点257b分别电连接至两条电线254(254a及254b)，且该两条电线254(254a及254b)电连接至保护电路255的第一极及第二极，而形成没有中断的导电通路250。于本实施例中，电线254a及254b穿透过第二绝缘层352，而电连接至第一加热垫251的加热电路353的第一中断点257a及第二中断点257b。于一实施例中，保护电路255所处的位置，没有形成绝热层351。
再请参照图4，第一加热垫251的加热电路353分成接续部451及线圈部452，而且一线圈部452的位置对应于一电池芯121的一端的位置。较佳的情况是，接续部451的线宽大于线圈部452的线宽，因此在加热时，线圈部452产生的热量较高，而接续部451产生的热量较低。由于接续部451的位置对应于所述电池芯121间的间隙的位置，而且一线圈部452的位置对应于一电池芯121的一端的位置，因此能够将大部分的热传导至所述电池芯121。此外，为了达到良好的效果，较佳的情况是一线圈部452的总长度大于接续部451的长度。线圈部452的所围出来的面积或界出来的面积，不大于电池芯121的电极的面积。于一实施例中，接续部451的位置对于两相邻电池芯121的电极间的位置，如此能够减少热逸散以及增加热的使用效率。
依据本发明一实施例，当电池模组120感测到多个电池芯121低温的情况时，使加热器125产生热能后，将热能传递给所述电池芯121。于一实施例中，当电路板126(BMS控制板)感测到所述电池芯121低温的情况时，加热器125产生热能后，会将热能直接提供给导电片124，再经由焊接导电片124处将热能直接传递给电池芯121，利用此种方式可用很低的功率即可将电池芯121快速加热，且制造组装方式简便，极具成本优势。再者此种通过导电片124加热的方式可以将热源稳定且一致的传至电池芯121本体，通过导电片124的高热传导特性，可让每颗电池芯121的加热温升可以达到一致的功能，减少电池芯121温度加热不均的产生，进而提升电池模组120使用寿命。

Claims (5)

1.一种电池模组，其特征在于，包含：
多个电池芯；
至少一支架，用以固定所述电池芯；
多个导电片分别设置于所述电池芯的两端；
一加热器，覆盖该电池模组的至少一侧的所述导电片；及
一电路板，电连接至所述导电片及该加热器，其中，该电路板检测到该电池模组的温度小于一预定值时，供电给该加热器以产生热，而对所述电池芯加温；
其中，该加热器包含一第一加热垫，该第一加热垫包含一第一绝缘层、一加热电路及一第二绝缘层，且该加热电路位于该第一绝缘层及该第二绝缘层之间，且该加热电路包含相互电连接的多个接续部及多个线圈部，每一该接续部的线宽大于每一该线圈部的线宽，而且每一该线圈部的位置分别对应于每一该电池芯的一端的位置；
相较于该第二绝缘层，该第一绝缘层靠近所述导电片而且覆盖所述导电片，且该第一加热垫更包含一背胶层，该背胶层设于该第一绝缘层的内侧面，用以黏贴至所述导电片；
其中，该加热器更包含一保护电路及多条电线，并且该第一加热垫的该加热电路、所述电线及该保护电路，构成一个没有中断的导电通路；
其中，该第一加热垫的该加热电路具有一第一中断点及一第二中断点，该第一中断点及该第二中断点间隔一预定距离，该保护电路设于该第一加热垫的外侧面，而且该第一中断点及该第二中断点，通过所述电线电连接至该保护电路，藉以形成没有中断的该导电通路；
其中，电连接至该保护电路的所述电线，穿透过该第二绝缘层，而电连接至该第一中断点及该第二中断点。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
该第一加热垫更包含一绝热层，而且该绝热层设于该第二绝缘层的外侧面。
3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
该加热器更包含：一第二加热垫，一连接器，及多条电线，
该第二加热垫的结构相同于该第一加热垫，该第一加热垫及该第二加热垫分别覆盖位在该电池模组的两侧的所述导电片，
该第一加热垫及该第二加热垫的该加热电路、所述电线，构成一个没有中断的导电通路，且
该导电通路的一第一端及一第二端，分别电连接至该连接器的一第一电极及一第二电极，并且通过该连接器电连接至该电路板。
4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
该加热电路的所述线圈部，隔着所述导电片，对所述电池芯加温，
每一该线圈部所围出来的面积，不大于每一该电池芯的一端表面的面积，且
每一该接续部的位置对于两相邻所述电池芯间的位置。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，更包含一电源线，电连接于该电路板，且隔着该电路板供电给该加热器以产生热，而对所述电池芯加温。
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