CN116261236B - 电芯加热装置与方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电芯加热装置与方法，装置包括至少一个加热单元，加热单元包括多个加热模组以及第二导磁体。每个加热模组均包括线圈、骨架以及第一导磁体。线圈绕设于骨架上，第一导磁体穿设于骨架中。第二导磁体分别与多个加热模组的第一导磁体的端部相连。将多个第一导磁体分别与第二导磁体相连，也即多个第一导磁体并联连接，根据基尔霍夫定律，各个第一导磁体的总磁阻小于单个第一导磁体的磁阻，第一导磁体的数量越多时，损耗越小，能带动的负载也越大。此外，在相同空间尺寸下，能增加加热模组的数量，使其最大饱和磁场相应增大，损耗降低，性能提高，进而能够有效控制温差，同时能提高加热效率。

Description

电芯加热装置与方法

技术领域

本申请涉及电芯加热技术领域，特别是涉及一种电芯加热装置与方法。

背景技术

电芯的制造过程中需要进行热压，以使极片与隔膜之间粘接固定，相关技术中，通常通过电热管、电阻丝、电热薄膜等加热装置对电芯进行加热，加热装置产生的热量通过导热介质传导至电芯，然而存在功耗过大、加热效率低等缺陷。后来有人提出采用电磁感应加热原理技术，不需要采用导热介质并直接利用电磁线圈的旋转磁场在电芯内部产生感应涡流发热，一定程度地提高了加热效率以及降低了功耗。然而，电磁线圈的加热均匀性低，温差较大，对工艺性能较高的产品无法满足要求。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种电芯加热装置与方法，它能够有效控制温差，同时能提高加热效率。

一种电芯加热装置，所述电芯加热装置包括至少一个加热单元，所述加热单元包括：

多个加热模组，每个所述加热模组均包括线圈、骨架以及第一导磁体，所述线圈绕设于所述骨架上，所述第一导磁体穿设于所述骨架中；以及

第二导磁体，所述第二导磁体分别与多个所述加热模组的所述第一导磁体的端部相连。

在其中一个实施例中，所述第一导磁体为一字型、T字形或L形。

在其中一个实施例中，所述第一导磁体与所述第二导磁体的材料相同。

在其中一个实施例中，所述第一导磁体与所述第二导磁体相互卡接、粘接或采用紧固件固定相连；或者，所述第一导磁体与所述第二导磁体为一体化结构。

在其中一个实施例中，所述第二导磁体沿其延伸方向上设有依次间隔设置的多个连接部，所述连接部与所述第一导磁体的端部对应相连。

在其中一个实施例中，多个所述加热模组沿所述第二导磁体的延伸方向依次等间隔设置。

在其中一个实施例中，所述第二导磁体的轴向截面面积大于所述第一导磁体的轴向截面面积。

在其中一个实施例中，所述第二导磁体为直线杆、弧形杆、S形杆、W形杆、Z形杆、弧形杆、圆环形杆、椭圆环形杆或方环形杆。

在其中一个实施例中，所述加热单元为多个并间隔地布置于所述电芯的其中一侧面；或者，所述加热单元设有多个并分别布置于所述电芯的两个相对侧面。

在其中一个实施例中，所述加热单元的长度与所述电芯的长度或宽度相同。

一种电芯加热方法，所述电芯加热方法包括如下步骤：

采用了所述的电芯加热装置；

使所述加热单元布置于电芯的侧面，给所述加热单元的线圈通电，通过所述加热单元给所述电芯进行加热；

获取所述电芯的多个不同位置的第一温度信息；

根据多个所述第一温度信息，调整所述加热单元中的各个所述加热模组在所述电芯侧面上的布置位置。

在其中一个实施例中，所述电芯加热方法还包括步骤：

获取多个不同位置的所述线圈的第二温度信息；

根据多个所述第二温度信息，调整所述加热单元中的各个所述加热模组在所述电芯侧面上的布置位置。

在其中一个实施例中，当所述电芯为长方形状时，所述第二导磁体为直线杆，且所述加热单元设为一个或多个，所述加热单元的长度与所述电芯的长度相同，所述第二导磁体沿所述电芯的长度方向设置；

当所述电芯为正方形状时，所述第二导磁体为直线杆，且所述加热单元设为多个并依次间隔设置，和/或，所述第二导磁体为圆环形杆。

上述电芯加热装置与方法，相对于相关技术中的U形状的导磁体而言，将多个加热模组的第一导磁体分别与第二导磁体相连，也即多个加热模组的第一导磁体并联连接，第一导磁体相当于支路，根据基尔霍夫定律，各个第一导磁体的总磁阻小于单个第一导磁体的磁阻，第一导磁体的数量越多时，损耗越小，能带动的负载也越大。此外，相邻加热膜组的间隙小于相关技术中的相邻加热模组的间隙，这样在相同空间尺寸下，能增加加热模组的数量，使其最大饱和磁场相应增大，损耗降低，性能提高，进而能够有效控制温差，同时能提高加热效率。

另外，相关技术中的U形状的导磁体采用冲压或者线切割的加工方式得到，废料较多，而采用本实施例中的多个加热模组与第二导磁体相互配合的结构形式，第一导磁体例如为一字型，能便于分别加工出第一导磁体，几乎不产生废料，能大大降低成本。

附图说明

图1为本申请一实施例的电芯加热装置的结构图。

图2为图1所示结构的另一视角图。

图3为本申请又一实施例的电芯加热装置的结构图。

图4为本申请再一实施例的电芯加热装置的结构图。

图5为本申请一实施例的电芯加热装置中的加热模组的结构图。

图6为图5所示结构的分解结构图。

图7为本申请一实施例的电芯加热装置的俯视图。

图8为本申请另一实施例的电芯加热装置的俯视图。

图9为本申请又一实施例的电芯加热装置的俯视图。

图10为本申请再一实施例的电芯加热装置的俯视图。

10、加热单元；11、加热模组；111、线圈；112、骨架；113、第一导磁体；12、第二导磁体；121、连接部；20、电芯。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术所述，现有技术中的电芯加热装置有电磁线圈的加热效果均匀性低，温差较大，对工艺性能较高的产品无法满足要求问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，相关技术中，电磁加热线圈模组通常采用励磁线圈固定在铁心（又叫铁芯）上，其铁心结构常为U型，当需要多组电磁加热线圈模组组合排列时，U型状的铁心结构会导致相邻电磁加热线圈模组之间的间隙较大，且U型状的铁心结构的尺寸较大，基于电磁线圈的磁场特性，其加热均匀性温差较大，对工艺性能较高的产品无法满足要求。

基于以上原因，本发明提供了一种电芯加热装置与方法，它能够有效控制温差，同时能提高加热效率的方案。

参阅图1、图2、图5与图6，图1示出了本申请一实施例的电芯加热装置的结构图。图2示出了图1所示结构的另一视角图。图5示出了本申请一实施例的电芯加热装置中的加热模组11的结构图。图6示出了图5所示结构的分解结构图。本申请一实施例提供的一种电芯加热装置，电芯加热装置包括至少一个加热单元10。具体而言，加热单元10包括多个加热模组11以及第二导磁体12。每个加热模组11均包括线圈111、骨架112以及第一导磁体113。线圈111绕设于骨架112上，第一导磁体113穿设于骨架112中。第二导磁体12分别与多个加热模组11的第一导磁体113的端部相连。

上述电芯加热装置与方法，相对于相关技术中的U形状的导磁体而言，将多个加热模组11的第一导磁体113分别与第二导磁体12相连，也即多个加热模组11的第一导磁体113并联连接，第一导磁体113相当于支路，根据基尔霍夫定律，各个第一导磁体113的总磁阻小于单个第一导磁体113的磁阻，第一导磁体113的数量越多时，损耗越小，能带动的负载也越大。此外，相邻加热膜组的间隙小于相关技术中的相邻加热模组11的间隙，这样在相同空间尺寸下，能增加加热模组11的数量，使其最大饱和磁场相应增大，损耗降低，性能提高，进而能够有效控制温差，同时能提高加热效率。

另外，相关技术中的U形状的导磁体采用冲压或者线切割的加工方式得到，废料较多，而采用本实施例中的多个加热模组11与第二导磁体12相互配合的结构形式，第一导磁体113例如为一字型，能便于分别加工出第一导磁体113，几乎不产生废料，能大大降低成本。

请参阅图6，在一个实施例中，第一导磁体113例如为一字型、T字形、L形等等规则形状以及其它不规则形状，具体可以根据实际需求灵活调整与设置。

在一个实施例中，第一导磁体113、第二导磁体12各自包括但不限于为铁心或其它导磁材料。

请参阅图1与图2，在一个实施例中，第一导磁体113与第二导磁体12的材料相同。如此，第一导磁体113与第二导磁体12采用相同的导磁材料时，接口部位可以采用相同的处理工艺，组装连接后磁路通畅，能避免出现电化学腐蚀，以及避免采用不同导磁材料时导致的接口部分的处理不同、容易造成接口不齐或者磁路不畅导致损耗增加的缺陷。

当然，作为一些可选的方案，第一导磁体113与第二导磁体12也可以采用不同的导磁材料。

请参阅图1与图2，在一个实施例中，第一导磁体113与第二导磁体12相互卡接、粘接或采用紧固件固定相连。可选地，紧固件包括但不限于为螺钉、螺栓、销钉、铆钉、连接丝等等。本实施例中，第一导磁体113与第二导磁体12的其中一个上设有卡块，另一个上设有卡槽，第一导磁体113通过卡块卡入到卡槽中与第二导磁体12固定相连，能实现快速地组装在一起。

在一些实施例中，第一导磁体113与第二导磁体12两者还可以是设计成一体化结构，具体包括但不限于采用焊接相连、模压一体成型、锻压一体成型、铣切一体成型等等。

请参阅图1与图2，在一个实施例中，第二导磁体12沿其延伸方向上设有依次间隔设置的多个连接部121。连接部121与第一导磁体113的端部对应相连。如此，第二导磁体12通过多个连接部121与多个第一导磁体113对应相连，能实现多个加热模组11与第二导磁体12相连组合在一起；此外，当多个加热模组11与第二导磁体12相连组合形成大的模组后，可优化整体磁路，提高磁场强度。

请参阅图3与图4，图3示出了本申请又一实施例的电芯加热装置的结构图，图4示出了本申请再一实施例的电芯加热装置的结构图。在一个实施例中，多个加热模组11沿第二导磁体12的延伸方向依次等间隔设置。如此，多个加热模组11沿第二导磁体12的延伸方向依次等间隔设置，使得对电芯20的加热效果更加均匀。

当然，作为一些可选的方案，多个加热模组11沿第二导磁体12的延伸方向不等间隔布置。

在一个实施例中，第一导磁体113例如为柱体，其轴向截面包括但不限于圆形、椭圆形、方形、三角形、五边形、六边形等等规则形状与不规则形状，具体可以根据实际需求灵活调整与设置，在此不进行限定。

具体而言，当电芯20的形状为方形时，第一导磁体113的轴向截面例如为方形或圆形，能使得加热单元10的各个加热模组11排布紧密，从而在相同空间尺寸下，能增加加热模组11的数量，使其最大饱和磁场相应增大，损耗降低，性能提高，进而能够有效控制温差，同时能提高加热效率。

在一个实施例中，第二导磁体12例如为杆体，其轴向截面为轴向截面包括但不限于圆形、椭圆形、方形、三角形、五边形等等规则形状与不规则形状，具体可以根据实际需求灵活调整与设置，在此不进行限定。

在一个实施例中，第二导磁体12的轴向截面面积大于第一导磁体113的轴向截面面积。如此，第一导磁体113的轴向截面面积相对较小，适合于绕设线圈111，以及有利于多个加热模组11紧密排布；第二导磁体12的轴向截面面积相对较大，磁阻越小，损耗越小。

具体而言，第二导磁体12例如呈方柱形，并在其中一侧面上设有连接部121，通过连接部121与第一导磁体113相连，连接部121使得侧面尺寸较大的第二导磁体12过渡至端面尺寸较小的第一导磁体113。

在一个实施例中，第一导磁体113的轴向截面面积为S1，第二导磁体12的轴向截面面积为S2，S2为S1的1.5倍以上，并具体例如为S1的2倍至5倍。

需要说明的是，第二导磁体12既可以是封闭式环形杆（如图10所示），也可以是非封闭式环形杆（也可以是图7至图9所示），具体可以根据实际需求灵活调整与设置。封闭式环形杆指的是，从第二导磁体12上选取一点，从该点沿第二导磁体12移动能返回该点。反之，非封闭式环形杆指的是，从第二导磁体12上选取一点，从该点沿第二导磁体12移动不能返回该点。

其中，当第二导磁体12设置为封闭式环形杆时，第二导磁体12包括但不限于为圆形（如图10所示）、椭圆形、多边形等等。其中，多边形包括但不限于为三角形、四边形、五边形等等，具体可以根据实际需求灵活调整与设置。

当第二导磁体12设置为非封闭式环形杆时，第二导磁体12包括但不限于为直线杆（如图7至图9任一幅所示）、弧形杆、S形杆、W形杆、Z形杆、弧形杆等等规则形状杆体或者不规则形状杆体，具体可以根据实际需求灵活调整与设置。

在一个实施例中，加热单元10为多个并间隔地布置于电芯20的其中一侧面。

请参阅图3与图4，在一个实施例中，加热单元10设有多个并分别布置于电芯20的两个相对侧面。如此，其中多个加热单元10给电芯20的其中一侧进行加热，另外多个加热单元10给电芯20的另一侧进行加热，使得电芯20有较好的加热效果，提高加热效率。

在一个实施例中，加热单元10的长度与电芯20的长度或宽度相同。如此，加热单元10工作时，能使电芯20沿其长度方向上或沿其宽度方向上的各个部位均被加热升温，使得电芯20有较好的加热效果，各个部位的温差小。

在一个实施例中，一种电芯加热方法，电芯加热方法包括如下步骤：

采用了上述任一实施例的电芯加热装置；

使加热单元10布置于电芯20的侧面，给加热单元10的线圈111通电，通过加热单元10给电芯20进行加热；

获取电芯20的多个不同位置的第一温度信息；

其中，电芯20的多个不同位置包括但不限于为两个、三个、四个、五个等等。可选地，多个不同位置中，至少一个为电芯20侧面的中心位置，至少一个为电芯20的周边位置，具体可以根据实际需求灵活调整与选取。

根据多个第一温度信息，调整加热单元10中的各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置。

可选地，当确定了加热单元10中的各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置后，选择相对应形状的第二导磁体12分别与多个加热模组11的第一导磁体113相互连接。

上述的电芯加热方法，通过及时地获取电芯20的多个不同位置的第一温度信息，并根据第一温度信息相应调整加热单元10中的各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置，使多个不同位置的温度均处于第一预设范围，从而能够有效控制温差。

在一个实施例中，当第一温度信息高于第一预设范围时，使得一个以上加热模组11的布置位置朝远离于与该第一温度信息所对应的位置，从而能降低与该第一温度信息所对应位置的温度。反之，当第一温度信息小于第一预设范围时，使得一个以上加热模组11的布置位置朝靠近于与该第一温度信息所对应的位置，从而能增大与该第一温度信息所对应位置的温度。

可选地，预设范围包括但不限于设为55℃-95℃。

可选地，电芯20的多个不同位置分别设置有第一温度感应器，各个第一温度感应器分别获取各自位置在不同加热时间点的多个第一温度信息，并根据各自的第一温度信息分别形成有关于时间的第一温度变化曲线。

经研究发现，因磁场的分布不均匀，经常会导致电芯20的中心位置过热，电芯20的外围区域温度偏低。

在一个具体实施例中，根据电芯20的第一温度变化曲线来调整各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置，使电芯20整体温度上升变均匀。

在一个实施例中，电芯加热方法还包括步骤：

获取多个不同位置的线圈111的第二温度信息；

根据多个不同位置的线圈111的第二温度信息，调整加热单元10中的各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置。

可选地，当确定了加热单元10中的各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置后，选择相对应形状的第二导磁体12分别与多个加热模组11的第一导磁体113相互连接。

如此，线圈111通电过程中因为自身发热导致温度升高，通过及时地获取多个不同位置的线圈111的第二温度信息，当第二温度信息超出第二预设范围时，根据第二温度信息相应调整加热单元10中的各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置，使多个不同位置的线圈111温度均处于第二预设范围，能使得各个不同位置的线圈111的温度不至于过高，进而能沿长线圈111的使用寿命。

可选地，多个不同位置的线圈111分别对应设置有第二温度感应器，各个第二温度感应器分别获取各自所对应线圈111在不同加热时间点的多个第二温度信息，并根据各自的第二温度信息分别形成有关于时间的第二温度变化曲线。

在一个实施例中，根据线圈111的第二温度变化曲线来调整各个加热模组11在电芯20侧面上的布置位置，使各个线圈111的温度均控制在第二预设范围以内，从而能提高线圈111的使用寿命与可靠性。

请参阅图7，在一个实施例中，当电芯20为长方形状时，第二导磁体12为直线杆，且加热单元10设为一个或多个，加热单元10的长度与电芯20的长度相同，第二导磁体12沿电芯20的长度方向设置。如此，能实现加热模组11紧密地排布于电芯20侧面上，电芯20沿其长度方向上的各个部位均得到加热，各个位置的温差小，且加热效率较高。

请参阅图8与图9，在一个实施例中，当电芯20为正方形状时，第二导磁体12为直线杆，且加热单元10设为多个并依次间隔设置，能实现加热模组11紧密地排布于电芯20侧面上。

请参阅图10，在一个实施例中，当电芯20为正方形状时，加热单元10的第二导磁体12为圆环形杆，各个加热模组11绕电芯20的中心周向设置。

可选地，加热单元10不止设为一个，例如还可以在电芯20的中心位置设置一个加热单元10，电芯20中心位置的加热单元10的第二导磁体12例如设为直线杆。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种电芯加热装置，其特征在于，所述电芯加热装置包括至少一个加热单元，所述加热单元包括：

多个加热模组，每个所述加热模组均包括线圈、骨架以及第一导磁体，所述线圈绕设于所述骨架上，所述第一导磁体穿设于所述骨架中；以及

第二导磁体，所述第二导磁体分别与多个所述加热模组的所述第一导磁体的端部相连。

2.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述第一导磁体为一字型、T字形或L形。

3.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述第一导磁体与所述第二导磁体的材料相同。

4.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述第一导磁体与所述第二导磁体相互卡接、粘接或采用紧固件固定相连；或者，所述第一导磁体与所述第二导磁体为一体化结构。

5.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述第二导磁体沿其延伸方向上设有依次间隔设置的多个连接部，所述连接部与所述第一导磁体的端部对应相连。

6.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，多个所述加热模组沿所述第二导磁体的延伸方向依次等间隔设置。

7.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述第二导磁体的轴向截面面积大于所述第一导磁体的轴向截面面积。

8.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述第二导磁体为直线杆、弧形杆、S形杆、W形杆、Z形杆、弧形杆、圆环形杆、椭圆环形杆或方环形杆。

9.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述加热单元为多个并间隔地布置于所述电芯的其中一侧面；或者，所述加热单元设有多个并分别布置于所述电芯的两个相对侧面。

10.根据权利要求1所述的电芯加热装置，其特征在于，所述加热单元的长度与所述电芯的长度或宽度相同。

11.一种电芯加热方法，其特征在于，所述电芯加热方法包括如下步骤：

采用了如权利要求1至10任一项所述的电芯加热装置；

使所述加热单元布置于电芯的侧面，给所述加热单元的线圈通电，通过所述加热单元给所述电芯进行加热；

获取所述电芯的多个不同位置的第一温度信息；

根据多个所述第一温度信息，调整所述加热单元中的各个所述加热模组在所述电芯侧面上的布置位置。

12.根据权利要求11所述的电芯加热方法，其特征在于，所述电芯加热方法还包括步骤：

获取多个不同位置的所述线圈的第二温度信息；

根据多个所述第二温度信息，调整所述加热单元中的各个所述加热模组在所述电芯侧面上的布置位置。

13.根据权利要求11所述的电芯加热方法，其特征在于，当所述电芯为长方形状时，所述第二导磁体为直线杆，且所述加热单元设为一个或多个，所述加热单元的长度与所述电芯的长度相同，所述第二导磁体沿所述电芯的长度方向设置；

当所述电芯为正方形状时，所述第二导磁体为直线杆，且所述加热单元设为多个并依次间隔设置，和/或，所述第二导磁体为圆环形杆。