CN216015499U - 动力电池和无人机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种动力电池和无人机，所述动力电池包括电池箱(1)、容纳在该电池箱(1)内的多个电芯(2)，所述动力电池还包括热电制冷器(4)和导热件，多个所述电芯(2)层叠设置，所述导热件(3)贴附于相邻两个电芯(2)之间，所述热电制冷器(4)的第一换热面贴附于所述导热件(3)外露于所述电芯(2)的同侧端壁，第二换热面配置为能够与所述电池箱(1)的外界热交换。本公开涉及的动力电池降低了动力电池的整体生产成本和维护成本。

Description

动力电池和无人机

技术领域

本公开涉及动力电池领域，具体地，涉及动力电池和无人机。

背景技术

动力电池应用于电动汽车、无人机等领域，随着动力电池领域的技术发展，动力电池的能量密度越来越大，随之带来的问题就是动力电池使用过程中的发热量也越来越大，动力电池内的散热系统使动力电池处于一个恒温的环境中，可有效提高动力电池的使用寿命和效能。

在电池温度控制的技术中，电池电芯可通过热电制冷器散热，热电制冷器是本领域公知的部件，其具有两个换热面，两个换热面之间通过半导体部件的珀尔帖效应实现制冷和加热。其中通过控制电流方向可以控制两个换热面的加热或制冷，其中一个换热面加热，则另一个换热面制冷。其中，可以将电池电芯连接在热电制冷器上，热电制冷器通过珀尔帖效应实现一侧吸热而另一侧散热，当改变流经热电制冷器的电流方向时，可使得吸热和散热的位置发生改变，进而实现对电池电芯的吸热或散热，使电池始终处于一个恒温工作环境下。

相关技术中，电池内的每一个电芯都连接一个热电制冷器，通过多个热电制冷器对电池电芯散热，增加了电池的整体生产成本和后续使用的维护成本，且当其中一个热电制冷器出现故障时，对应的电芯散热将会受到影响。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种动力电池和无人机，以降低动力电池的整体生产成本和维护成本。

为了实现上述目的，根据本公开的一个方面，提供一种动力电池，包括电池箱、容纳在该电池箱内的多个电芯，所述动力电池还包括热电制冷器和导热件，多个所述电芯层叠设置，所述导热件贴附于相邻两个电芯之间，所述热电制冷器的第一换热面贴附于所述导热件外露于所述电芯的同侧端壁，第二换热面配置为能够与所述电池箱的外界热交换。

可选地，所述第一换热面与所述导热件之间连接有第一导热绝缘件，所述第一导热绝缘件为贴附在所述导热件和所述第一换热面之间的导热硅胶。

可选地，所述导热件呈由片材整体弯折而成波状结构，且具有间隔设置的多个波峰结构和位于相邻两个波峰之间的波谷结构，所述电芯分别容纳进所述波谷结构中以使得所述波峰结构能嵌入并贴附于相邻的两个电芯之间，所述波峰结构的宽度小于所述波谷结构的宽度，所述热电制冷器的所述第一换热面与所述波谷结构的外侧壁贴合，所述片材为纳米碳铜箔或石墨片。

可选地，位于相邻两个电芯之间的所述导热件为多层结构，该多层结构的最外层贴附于所述电芯，且至少一对相邻层之间具有间隔。

可选地，所述电池箱外壁开设有散热口，所述散热口上安装遮蔽该散热口的散热件，该散热件的内侧面与所述热电制冷器的所述第二换热面热连接。

可选地，所述散热件形成为盖状结构，该盖状结构具有盖底和围绕该盖底边缘的环形盖缘，所述热电制冷器嵌入在所述盖状结构内并与所述盖底的内表面热连接，所述盖底的外表面上形成有多个散热筋。

可选地，所述环形盖缘的内壁上具有用于卡止所述热电制冷器的限位凸起，该限位凸起与所述盖底的内表面平行，所述热电制冷器和所述散热件之间设置有第二导热绝缘件。

可选地，所述电池箱外壁围绕所述散热口构造有凸出的安装边框，所述盖底还构造有环形台阶，所述环形台阶与所述环形盖缘之间形成有便于所述安装边框插入的环形槽，所述环形槽内还嵌设有柔性密封圈。

可选地，所述动力电池箱还包括印刷电路板和极耳连接板，所述极耳连接板位于所述多个电芯的上方并与多个电芯的极耳电连接，所述印刷电路板位于所述极耳连接板的上方并与该极耳连接板电连接，并且所述印刷电流板设置有控制电芯的第一电器件和用于根据所述电芯的温度控制通过所述热电制冷器的电流的大小和方向的第二电器件。

可选地，所述动力电池为无人机用动力电池，所述热电制冷器的所述第二换热面通过外露于所述电池箱的散热件与外界热交换，所述散热件的外表面构造有散热筋，所述散热筋的延伸方向与无人机的螺旋桨轴线相同。

根据本公开的第二个方面，提供一种无人机，包括无人机本体和设置于无人机的动力电池，所述动力电池为如上所述的动力电池。

通过上述技术方案，导热件贴附于多个电芯的外壁，且导热件与热电制冷器连接，热电制冷器可以根据流经热电制冷器电流的大小和方向，使热电制冷器根据电芯的温度调整为散热或加热状态，以使电芯始终处于恒温状态。其中，本公开中通过导热件和热电制冷器的布置方式，可以通过一个热电制冷器对多个电芯进行散热或加热，相比于传统技术中每个电芯都连接一个热电制冷器，本公开涉及的动力电池生产成本和维护成本更低，也避免了其中一个电芯的热电制冷器故障，导致该电芯散热出现问题的情况。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的动力电池的整体结构示意图；

图2是本公开实施例提供的动力电池的爆炸示意图；

图3是本公开实施例提供的动力电池的导热件的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的动力电池的电芯与导热件配合示意图；

图5是图4中A处放大图；

图6是图4中B处放大图；

图7是本公开实施例提供的动力电池的电池箱与散热件的配合示意图；

图8是本公开实施例提供的动力电池的散热件整体结构示意图；

图9是本公开实施例提供的动力电池的散热件的剖视图。

附图标记说明

1-电池箱，11-散热口，12-安装边框，2-电芯，3-导热件，31-波峰结构，32-波谷结构，33-第一导热绝缘件，4-热电制冷器，5-极耳连接板，6-散热件，61-散热筋，62-盖底，63-环形盖缘，64-限位凸起，65-环形台阶，66-环形槽，67-柔性密封圈，68-第二导热绝缘件，7-印刷电路板，71-第一电器件，72-第二电器件。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指当动力电池正常放置时动力电池的上和下，具体可参考图1的图面方向。“内、外”是指动力电池的电池箱1的内和外，也指导热件3相对于电芯2的两侧的内和外，还指散热件6相对于热电制冷器4的两侧的内和外。

如图1至图2所示，为了实现本申请的目的，根据本公开的一个方面，提供一种动力电池，包括电池箱1、容纳在该电池箱1内的多个电芯2，动力电池还包括热电制冷器4和导热件3，多个电芯2层叠设置，导热件3贴附于相邻两个电芯2之间，热电制冷器4的第一换热面贴附于导热件3外露于电芯2的同侧端壁，第二换热面配置为能够与电池箱1的外界热交换。

通过上述技术，导热件3贴附于多个电芯2的外壁，且导热件3与热电制冷器4连接，热电制冷器4可以根据流经热电制冷器4电流的大小和方向，使热电制冷器4根据电芯2的温度调整为散热或加热状态，再通过与多个电芯2贴附接触的导热件3，可以通过热电制冷器4的换热能力和导热件3的均温能力，使电芯2始终处于恒温状态。其中，由于热电制冷器4的第一换热面可以和导热件3的同侧端部同时接触，因此本公开中可以仅通过一个热电制冷器4对多个电芯2进行散热或加热，相比于传统技术中每个电芯2都连接一个热电制冷器4，本公开涉及的动力电池生产成本和维护成本更低，也避免了其中一个电芯2的热电制冷器4故障，导致该电芯2散热出现问题的情况。其中，热电制冷器4的第二换热面与电池箱1外界能够进行热交换可以使得在热电制冷器4的第一换热面在对导热件3进行加热或制冷时，第二换热面不会产生影响箱体内温度的热量，而影响对电芯2的加热或制冷。其中第二换热面和电池箱1外界进行热交换的方式有很多，可以直接暴露在电池箱1外，也可以通过暴露在电池箱1外的散热板等散热件6与外界进行热交换。

在本实施方式中，如图3至图6所示，作为一种可选的实施方式，导热件3是整体件，其上形成有贴附在电芯2上的贴附分支，也有在电芯2外的结构以用于和热电制冷器4热交换。具体地，作为一种实施例，导热件3呈由片材整体弯折而成波状结构，且具有间隔设置的多个波峰结构31和位于相邻两个波峰之间的波谷结构32，电芯2分别容纳进波谷结构32中以使得波峰结构31能嵌入并贴附于相邻的两个电芯2之间，这样，利用波峰结构31的两个有间隔的侧壁能够使得在相邻两个电芯2之间的导热件3为两层结构，并且利用这个间隔，可防止电芯2因为热膨胀使得导热件3被挤压破坏。提升导热件3的使用寿命，另外为电芯2热膨胀提供空间还能够降低电芯3热膨胀时出现爆炸等危险，提升安全性。

另外，可以设计波峰结构31的宽度小于波谷结构32的宽度，这样一方面较宽的波谷结构32能够用于容纳电芯2，较小宽度的波峰结构31能够适应电芯2的微量热膨胀，提升电芯2的空间利用率，此外另一方面，由于热电制冷器4的第一换热面与波谷结构32的外侧壁贴合热电制冷器4连接于波谷结构32的侧壁，由于波谷结构32的宽度大于波峰结构31的宽度，使得导热件3与热电制冷器4接触面积更大，有利于电芯2热量的传递。

其中，作为可选的实施方式，片材为纳米碳铜箔或石墨片，导热性更好。其它实施例方式中可选导热材料也都能够应用到本申请中，本申请对此不作限制。

这样可以看出，在本申请的实施方式中，设计思路在于，可以设计位于相邻两个电芯2之间的导热件3为多层结构，如上述实施方式中的两层，该多层结构的最外层贴附于电芯2，且至少一对相邻层之间具有间隔。如此设置，使得贴附于电芯2外壁的导热件3之间存有一定的间隙，可防止电芯2因为热膨胀使得导热件3被挤压破坏。

即如图3和图4所示的实施方式中，导热件3是呈“S”状折叠绕设在多个电芯2之间，相邻两个电芯2之间的导热件3折叠为两层，该两层导热件3之间存有一定的间隙，且该两层导热件3形成的结构为上述的波峰结构31，而相邻于波峰结构31的波谷结构32用于放置电芯2。并且导热件3最外侧的两部分可以尽可能地保护电芯2，实现电芯2的均温。

在一些其它实施例中，导热件3还可以完全包裹电芯2，使电芯2与导热件3的接触面积更大，更有利于热量的传递。

在一些其它实施例中，导热件3还可以设计为单独的多个，每个导热件3贴附一个电芯2，且每个导热件3均与热电制冷器4连接，也可实现对电芯2的散热或加热，而且每个电芯2都连接一个导热件3，因此，当某一个电芯2的导热件3损坏时，只需将该电芯2的导热件3更换即可。

作为一种可选的实施方式，热电制冷器4与导热件3之间连接有第一导热绝缘件33，在一些实施例中，第一导热绝缘件33可以为贴附在导热件3和第一换热面之间的导热硅胶。为了避免导热件3将电芯2的电流泄露到热电制冷器4，从而干扰热电制冷器4的正常工作，在热电制冷器4和导热件3之间连接有第一导热绝缘件33，即能将导热件3的温度和热电制冷器4的温度进行对流交换，也能起到绝缘作用。其中，第一导热绝缘件33为导热硅胶，导热硅胶使得导热件3与热电制冷器4为柔性连接，当动力电池发生振动时，热电制冷器4与导热件3由于柔性连接可以允许一定的相对位移，可以起到隔振的效果，进而保证了热电制冷器4与导热件3连接的稳定性。

如图7至图9所示，作为一种可选的实施方式，电池箱1外壁开设有散热口11，散热口11上安装遮蔽该散热口11的散热件6，该散热件6的内侧面与热电制冷器4的第二换热面热连接。热电制冷器4抵靠于散热件6的内侧面，使得热电制冷器4可以通过散热件6与外界空气进行热量传递。其中，散热件6安装于散热口11处，对电池箱1进行密封，避免热电制冷器4暴露在外界被损坏的风险。

作为一种可选的实施方式，散热件6形成为盖状结构，该盖状结构具有盖底62和围绕该盖底62边缘的环形盖缘63，热电制冷器4嵌入在盖状结构内并与盖底62的内表面热连接，盖底62的外表面上形成有多个散热筋61。多个散热筋61增加了散热件6的散热面积，提高散热件6的散热效率。

作为一种可选的实施方式，环形盖缘63的内壁上具有用于卡止热电制冷器4的限位凸起64，该限位凸起64与盖底62的内表面平行，热电制冷器4和散热件6之间设置有第二导热绝缘件68。限位凸起64用于固定热电制冷器4的位置，便于生产线安装动力电池时，热电制冷器4抵靠于散热件6的位置确定，进而保证了产品质量一致性。

其中，限位凸起64具有多个，限位凸起64上下呈对称地设置在环形盖缘63的内壁，且上下限位凸起64之间的间隙稍大于热电制冷器4的高度，在一些实施例中，第二导热绝缘件68也可以为导热硅胶，这使得热电制冷器4进入上下限位凸起64的间隙时，导热硅胶被挤压产生形变，使导热硅胶配合热电制冷器4填满上述的间隙，使热电制冷器4可以稳定地贴附在盖底62的内表面。

作为一种可选的实施方式，电池箱1外壁围绕散热口11构造有凸出的安装边框12，盖底62还构造有环形台阶65，环形台阶65与环形盖缘63之间形成有便于安装边框12插入的环形槽66，环形槽66内还嵌设有柔性密封圈67。安装边框12的边缘嵌入环形槽66内，使散热件6安装于安装边框12，进而密封电池箱1。当安装边框12嵌入环形槽66后，安装边框12挤压柔性密封圈67，柔性密封圈67发生形变，进而使柔性密封圈67密封环形槽66，防止水或者灰尘从外界进入电池箱1内。

在一些其它实施例，电池箱1外壁围绕散热口11开设有安装槽，上述的盖状结构嵌入到该安装槽内，以密封散热口11，其中，当盖状结构嵌入到该安装槽时，盖状结构的外壁与电池箱1的外壁平齐，如此设置，该实施例中的电池箱1占用空间更小。

作为一种可选的实施方式，动力电池箱1还包括印刷电路板7和极耳连接板5，极耳连接板5位于多个电芯2的上方并与多个电芯2的极耳电连接，印刷电路板7位于极耳连接板5的上方并与该极耳连接板5电连接，并且印刷电流板设置有控制电芯2的第一电器件71和用于根据电芯2的温度控制通过热电制冷器4的电流的大小和方向的第二电器件72。

其中，第一电器件71是mosfet电源开关，mosfet电源开关有效降低了电芯2电能的损耗，动力电池箱1内还设置有温度检测装置，温度检测装置通过热敏电阻对电芯2温度进行实时监测，并将监测数据反馈给第二电器件72，使第二电器件72可以根据反馈信号控制热电制冷器4的电流的大小和方向。在一些其它实施例中，温度检测装置还可以通过无线热电偶或有线热电偶对电芯2温度进行实时监测。

作为一种可选的实施方式，动力电池为无人机用动力电池，因此处于轻便考虑，电池箱1内部空间利用比较重要。因此本申请上述的方案对此类应用场景更为有效，电芯2、导热件3、电路板等布局合理，在小空间内实现了较高功率密度的供应。另外，为了方便利用无人机飞行场景的空气散热作用，上述中提及与外界热交换的散热件6的散热筋61的延伸方向进行了特殊设计，即，可以设计散热筋61的延伸方向与无人机的螺旋桨轴线相同。这样，螺旋桨在旋转时所产生的轴向气流能够在螺旋桨运行期间，使得产生的高速气流经过动力电池的散热筋61，使散热件6附近的气流加速流动，提高了动力电池散热件6的散热效率。

如图1和图2所示，在一些其它实施例中，电池箱1包括箱体和上盖，上盖上设置有三个指示灯和一个控制按钮，三个指示灯可以显示三种不同的颜色，使用者可以根据其中一种颜色的指示灯的显示了解动力电池当前的储能状态，其中，控制按钮用于控制动力电池与无人机电源的连接。

在一些实施例中，在电池箱1内的印刷电路板7上还可以设置无线信号控制模块，该无线信号控制模块可以将电池的储能信号无线传送到接收终端，使用者可以通过接收终端及时了解到电池的储能状态，使用者还可以通过该接收终端，对热电制冷器4的电流通断、电流大小和电流流通方向等进行远程控制。

本公开还提供了一种无人机，包括无人机本体和设置于无人机的动力电池，动力电池为如上的动力电池。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种动力电池，包括电池箱(1)、容纳在该电池箱(1)内的多个电芯(2)，其特征在于，所述动力电池还包括热电制冷器(4)和导热件，多个所述电芯(2)层叠设置，所述导热件(3)贴附于相邻两个电芯(2)之间，所述热电制冷器(4)的第一换热面贴附于所述导热件(3)外露于所述电芯(2)的同侧端壁，第二换热面配置为能够与所述电池箱(1)的外界热交换。

2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述第一换热面与所述导热件(3)之间连接有第一导热绝缘件(33)，所述第一导热绝缘件(33)为贴附在所述导热件(3)和所述第一换热面之间的导热硅胶。

3.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述导热件(3)呈由片材整体弯折而成波状结构，且具有间隔设置的多个波峰结构(31)和位于相邻两个波峰之间的波谷结构(32)，所述电芯(2)分别容纳进所述波谷结构(32)中以使得所述波峰结构(31)能嵌入并贴附于相邻的两个电芯(2)之间，所述波峰结构(31)的宽度小于所述波谷结构(32)的宽度，所述热电制冷器(4)的所述第一换热面与所述波谷结构(32)的外侧壁贴合，所述片材为纳米碳铜箔或石墨片。

4.根据权利要求1或3所述的动力电池，其特征在于，位于相邻两个电芯(2)之间的所述导热件(3)为多层结构，该多层结构的最外层贴附于所述电芯(2)，且至少一对相邻层之间具有间隔。

5.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述电池箱(1)外壁开设有散热口(11)，所述散热口(11)上安装遮蔽该散热口(11)的散热件(6)，该散热件(6)的内侧面与所述热电制冷器(4)的所述第二换热面热连接。

6.根据权利要求5所述的动力电池，其特征在于，所述散热件(6)形成为盖状结构，该盖状结构具有盖底(62)和围绕该盖底(62)边缘的环形盖缘(63)，所述热电制冷器(4)嵌入在所述盖状结构内并与所述盖底(62)的内表面热连接，所述盖底(62)的外表面上形成有多个散热筋(61)。

7.根据权利要求6所述的动力电池，其特征在于，所述环形盖缘(63)的内壁上具有用于卡止所述热电制冷器(4)的限位凸起(64)，该限位凸起(64)与所述盖底(62)的内表面平行，所述热电制冷器(4)和所述散热件(6)之间设置有第二导热绝缘件(68)。

8.根据权利要求6所述的动力电池，其特征在于，所述电池箱(1)外壁围绕所述散热口(11)构造有凸出的安装边框(12)，所述盖底(62)还构造有环形台阶(65)，所述环形台阶(65)与所述环形盖缘(63)之间形成有便于所述安装边框(12)插入的环形槽(66)，所述环形槽(66)内还嵌设有柔性密封圈(67)。

9.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池箱(1)还包括印刷电路板(7)和极耳连接板(5)，所述极耳连接板(5)位于所述多个电芯(2)的上方并与多个电芯(2)的极耳电连接，所述印刷电路板(7)位于所述极耳连接板(5)的上方并与该极耳连接板(5)电连接，并且所述印刷电路板设置有控制电芯(2)的第一电器件(71)和用于根据所述电芯(2)的温度控制通过所述热电制冷器(4)的电流的大小和方向的第二电器件(72)。

10.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池为无人机用动力电池，所述热电制冷器(4)的所述第二换热面通过外露于所述电池箱(1)的散热件(6)与外界热交换，所述散热件(6)的外表面构造有散热筋(61)，所述散热筋(61)的延伸方向与无人机的螺旋桨轴线相同。

11.一种无人机，包括无人机本体和设置于无人机的动力电池，其特征在于，所述动力电池为根据权利要求1-10中任意一项所述的动力电池。

Images