CN205231213U - 一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，包括电加热膜和导热片,多个单体动力电池通过串并联连组成电池模块，电加热膜分别覆盖在电池模块的两侧，其中，电池模块的最末端的两个单体动力电池之间插有工字型导热片，其余的单体动力电池之间插有凹字形导热片。本实用新型无需外接电源，能够通过动力电池自身能量来进行自加热，并通过导热铝片将热量均匀、迅速的传播，具有占用空间小而且热量传导效率高的明显优点，可以在较短时间内使电池的温度迅速上升，并且各部分的温升保持较小的温差。

Description

一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、自放电率低和储存寿命长等优点，因此逐渐受到人们青睐，并被广泛应用于手机、相机、电动汽车等领域。

在所有的环境因素中，温度对锂离子电池的充放电性能影响最大，电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，如果温度下降，电极反应速率下降，电池内阻增大，电池放电容量下降，试验证明，锂离子电池在冬季(－10℃)时可放出的能量仅为夏季(30℃)的2/3，内阻却增加了1倍。在这种情况下继续运行，放电电流会显著减小，启动加速能力会显著降低，在这种情况下充电，会严重影响电池的寿命，因此必须采取加热措施。

一般电池箱的加热措施是采用在电池箱内部设立几个定点进行加热，进而通过辐射加热整个电池箱的电池单元，这样以来，靠近加热器的电池单元温度会升高，远离加热器的电池单元温度则比较低。这种加热的方法，不但加热效果达不到预期，还会使每个电池单元形成温差，影响电池一致性，从而降低电池的工作寿命。

中国专利授权公告号CN202585679U公开了一种适合电动汽车动力电池的加热装置，其利用PTC热敏陶瓷材料作为加热源，热敏陶瓷升温速度慢，从0度升温至5度需要数小时，且陶瓷材料本身自重较大，会一定程度降低电池系统的能量密度。另外，加热片置于电池底部，虽然利用导热片进行导热，但还是难以保证电池温度一致性。

中国专利授权公告号CN104716401A公开了一种动力电池加热装置，其采用聚酰亚胺加热膜和热缩套，聚酰亚胺加热膜贴合于动力电池单体，热缩套罩于加热膜表面，对动力电池进行加热。但是其发明方案只是针对方形动力电池，对于软包和聚合物电池显然缺少结构支撑，且导热效果和热均匀性不能保证。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，本实用新型通过导热片的存在，旨在使低温状态下的动力电池均匀、快速地温升，使车载动力电池温度保持在一个较合理的范围内，实现动力电池能量合理科学的利用。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，包括电加热膜和导热片,多个单体动力电池通过串并联连组成电池模块，电加热膜分别覆盖在电池模块的两侧，其中，电池模块的最末端的两个单体动力电池之间插有工字型导热片，其余的单体动力电池之间插有凹字形导热片。

进一步的，所述凹字形导热片和工字型导热片均采用铝制材料。

进一步的，凹字形导热片存在两翼，两翼的宽度与电池厚度一致，工字型导热片则比凹字形导热片多出两翼，凹字形导热片和工字型导热片的翼片在电池组的两侧组成了一个铝制平面。

进一步的，所述电加热膜采用PI加热片，电加热膜包括两层聚酰亚胺薄膜，两层聚酰亚胺薄膜之间设有电加热丝，聚酰亚胺薄膜通过粘贴胶层贴合到由导热片组成的铝制平面上。

进一步的，电加热丝的末端通过电源线接头与与电池模块相连。

进一步的，对于M个单体动力电池组成的电池模块，需要M-2个凹字形导热片，1个工字型导热片，工字型导热片放在电池模块的最后一块单体动力电池上面。

进一步的，上述自加热装置适用于聚合物电池和软包电池的加热。

进一步的，聚酰亚胺薄膜厚度0.2-0.4mm，加热速度大于0.5℃/min。

聚酰亚胺薄膜电热膜具有优异的绝缘强度、优异的热传导效率和良好的电阻稳定性，加热过程可精确的进行温度控制。

加热膜通过粘贴胶层贴合于导热铝片的两翼组成的电池模块的两个侧面。所述粘贴胶层的工作温度区间为-50-150℃。

其中，导热片的作用是：通过加热片加热导热片的两翼，将热量传导到导热铝片上，导热铝片易于将热量传导到电芯表面给电芯加热。

本实用新型的有益效果：

本实用新型无需外接电源，能够通过动力电池自身能量来进行自加热，并通过导热铝片将热量均匀、迅速的传播，具有占用空间小而且热量传导效率高的明显优点，可以在较短时间内使电池的温度迅速上升，并且各部分的温升保持较小的温差。使车载动力电池温度保持在一个较合理的范围内，实现动力电池能量合理科学的利用，结构简单，操作方便，便于拆卸与安装。

附图说明

图1-1为本实用新型一种凹字形导热片的结构示意图；

图1-2为本实用新型一种工字形导热片的结构示意图；

图2为本实用新型一种加热膜的结构示意图；

图3为本实用新型导热片与动力电池配合示意图；

图4-1为本实用新型一种动力电池模块加热装置的主视示意图；

图4-2为本实用新型一种动力电池模块加热装置的俯视示意图；

图中：1、凹字形导热片2、工字型导热片3、电加热丝4、聚酰亚胺薄膜5、电源线接头6、单体动力电池7、电加热膜8、电池连接导线。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

以一个电池模块单元为例，进一步具体介绍本实用新型所述的电动汽车动力电池的导热及低温自加热装置，每个加热单元包括单体动力电池6、电加热膜7和凹字形导热片1、工字型导热片2。导热片采用铝制材料，导热铝片有凹字形导热片1和工字型导热片2两种，具体结构如图1-1至图1-2所示，对于M个单体动力电池6组成的模块，需要M-2个凹字形导热片，1个工字型导热片2。凹字形导热片1存在两翼，两翼的宽度与电池厚度正好一致，工字型导热片2则比凹字形导热片1多出两翼，凹字形导热片1、工字型导热片2的翼片在电池组的两侧组成了一个铝制平板，聚酰亚胺薄膜电热膜7通过背胶层贴合到这个铝制平板上，当电源芯片开启加热模式时，通过加热片可直接加热这个由导热片的翼片组成的铝制平板，铝片传热速度快，可以将热量快速均匀地传导到电芯表面给电芯加热。除了快速导热性能外，导热片还在聚合物电池和软包电池模块成组过程中起的良好的结构支撑作用。

导热片与动力电池配合如图3所示，电动汽车动力电池的导热及低温自加热装置中单体动力电池6之间通过电源连接导线8连接，单体动力电池6的两个侧面设置有电加热膜7。

电加热膜7的结构如图2所示，又称聚酰亚胺薄膜电热膜，是一种半透明或全透明的金属柔性电加热膜，其中上下表面是一种刚温性好、绝缘性能优越的聚酰亚胺薄膜4，中间为电阻丝3，电阻丝3通过电源线接头5与动力电池模块相连，加热膜7可以比丝状电热结构提供更均匀的热场、更短的加热时间和更快的响应时间，加热速度大于0.5℃/min。此加热膜质地柔软，可制成各种形状、规格和功率大小的聚酰亚胺薄膜电热膜，电热膜的结构很薄，厚度0.2-0.4mm，可以根据工件的形状任意弯曲，确保与电池接触紧密，保证最大的热能传递。聚酰亚胺薄膜电热膜通过粘贴胶层贴合于导热铝片的两翼组成的电池模块的两个侧面。电加热膜7具有优异的绝缘强度、优异的热传导效率和良好的电阻稳定性，加热过程可精确的进行温度控制。

一种动力电池模块加热装置的主视示意图及俯视示意图如图4-1至图4-2所示，当电源系统处于低温0℃时，利用车载动力电池自身能量启动电加热膜7，热量通过单体动力电池6两侧的导热铝片将热量导入到电芯表面给电芯加热；当电芯的温度达到7℃时，停止电加热膜7工作。通过一定的控制程序检测车载动力电池各模块温度，控制动力电池各模块的电加热膜7，从而实现车载动力电池自身的保温及加热，使车载动力电池各模块间的温度保持在较小的温差范围，使车载动力电池温度保持在一个较合理的范围内，实现动力电池能量的合理科学的利用。

上述方案主要针对聚合物电池和软包电池进行的简述，铝壳方形电池不需要结构支撑，而且铝壳电池壳体本身具有良好的导热性，因此可以省去导热板1和导热板2，其他电热膜使用方法与本实用新型一致。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，包括电加热膜和导热片,多个单体动力电池通过串并联连组成电池模块，电加热膜分别覆盖在电池模块的两侧，其中，电池模块的最末端的两个单体动力电池之间插有工字型导热片，其余的单体动力电池之间插有凹字形导热片。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，所述凹字形导热片和工字型导热片均采用铝制材料。

3.如权利要求1或2所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，凹字形导热片存在两翼，两翼的宽度与电池厚度一致，工字型导热片则比凹字形导热片多出两翼，凹字形导热片和工字型导热片的翼片在电池组的两侧组成了一个铝制平面。

4.如权利要求3所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，所述电加热膜采用PI加热片，电加热膜包括两层聚酰亚胺薄膜，两层聚酰亚胺薄膜之间设有电加热丝，聚酰亚胺薄膜通过粘贴胶层贴合到由导热片组成的铝制平面上。

5.如权利要求4所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，电加热丝的末端通过电源线接头与与电池模块相连。

6.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，对于M个单体动力电池组成的电池模块，需要M-2个凹字形导热片，1个工字型导热片，工字型导热片放在电池模块的最后一块单体动力电池上面。

7.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，上述自加热装置适用于聚合物电池和软包电池的加热。

8.如权利要求4所述的一种电动汽车动力电池导热及低温自加热装置，其特征是，聚酰亚胺薄膜厚度0.2-0.4mm，加热速度大于0.5℃/min。