CN217606907U

CN217606907U - 一种电池模组

Info

Publication number: CN217606907U
Application number: CN202221680359.4U
Authority: CN
Inventors: 詹振江; 罗自皓; 于璐嘉; 孙娅丽; 廖方俊
Original assignee: Zhuhai Cosmx Power Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Cosmx Power Co Ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2032-06-30

Abstract

本实用新型提供一种电池模组，包括：电芯、发热元件、散热片、热电转换元件、加热膜和外壳；所述热电转换元件设置在所述发热元件与所述散热片之间并分别于所述发热元件和所述散热片相接触；所述电池外壳上设置有所述散热片相匹配的空槽，所述散热片设置在所述空槽中；所述热电转换元件与所述加热膜电连接，所述加热膜通过所述热电转换元件对所述电芯进行加热。本实用新型实施例通过将芯片运行过程中产生的废热转化为电能后储存在储能装置中，在寒冷条件下启动电池时再将储能装置中的电能转换为热量提供给电芯，实现了减少电池在寒冷条件下的使用成本和提高电池使用周期的效果。

Description

一种电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术，尤其涉及一种电池模组。

背景技术

随着科技的不断进步，越来越多的电子产品走进了人们的日常生活中，很多电子产品都在往无线的方向发展，无线电子产品的能源来自与产品的电池，随着产品性能的要求提高，对产品电池的性能要求也越来越高。首先是产品的功耗不断提升，随着功耗的提升，电池的发热也随着增加，不仅会影响用户的体验，更严重还会影响电池寿命，进而影响整个产品的使用寿命。目前大部分电子产品，发热最严重的位置通常是电芯或者电路板上的芯片，常规设计针对这些发热高的位置，通常都只是通过加翅片、外壳开窗、通过高导热材料将热量导到外壳等方式，通过增强与外界的对流来进行散热，最终的热量都是散发到外界，对电池来说就是损失了一部分能量，造成了电池热量浪费的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例公开了一种电池模组，解决了电池热量浪费和在寒冷条件下加热使用成本过高的问题。

本实用新型实施例公开了一种电池模组，包括：电芯、发热元件、散热片、热电转换元件、加热膜和外壳；

所述热电转换元件设置在所述发热元件与所述散热片之间并分别于所述发热元件和所述散热片相接触；

所述电池外壳上设置有所述散热片相匹配的空槽，所述散热片设置在所述空槽中；

所述热电转换元件与所述加热膜电连接，所述加热膜通过所述热电转换元件对所述电芯进行加热。

可选的，所述散热片为翅片，所述散热片均匀设置在所述热电转换元件的一面上，所述热电转换元件的另一面与所述发热元件连接。

可选的，还包括电路板，所述电路板的一端与所述热电转换元件相接触，所述发热元件与所述电路板的另一端连接。

可选的，所述电池模组包括若干个并列排布的电芯；

所述加热膜包括多个沿所述电芯的排列方向并排设置的多个导热部以及将相邻的两个导热部连接的连接部；

所述电芯的至少一面与所述导热部接触。

可选的，所述电芯包括呈相对设置的两个第一侧面以及呈相对设置的两个第二侧面；

所述第一侧面的面积大于所述第二侧面的面积；

所述电芯的至少一个所述第一侧面与所述导热部接触。

可选的，所述电芯包括有位于第一侧的第一电芯和位于与所述第一侧相对的第二侧上的第二电芯；

所述第一电芯的两个第一侧面分别与所述导热部接触，和/或

所述第二电芯的两个第一侧面分别与所述导热部接触。

可选的，所述导热部和所述连接部之间形成有夹角，所述夹角为弧形角或线性角。

可选的，所述夹角的角度范围为0-90°。

可选的，相邻的所述导热部之间容纳有至少两个电芯。

可选的，还包括控制模块和储能模块，所述控制模块与所述储能模块连接，所述控制模块用于控制所述热电转换元件对所述储能模块充电或控制所述加热膜对所述电芯进行加热。

可选的，还包括铝片，所述铝片设置在所述发热元件与所述热电转换元件之间。

可选的，还包括放大模块，所述放大模块设置在热电模块与所述储能模块之间，并分别与所述热电模块和所述储能模块连接，所述放大模块用于将所述热电转换元件生成的电压进行放大后传输到所述储能模块中以对所述储能模块进行充电。

附图说明

图1为本实施例中一种电池的内部结构示意图；

图2为本实施例中一种电池的爆炸结构示意图；

图3为本实施例中一种加热膜的结构示意图；

图4为本实施例提供的一种电池模组的模块示意图；

图5为本实施例中的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另作定义，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参阅图1和图2，图1和图2为本实用新型实施例提供一种电池模组的结构示意图，包括：电芯、发热元件170、散热片200、热电转换元件190、加热膜240和外壳250；

所述热电转换元件190设置在所述发热元件170与所述散热片200之间并分别于所述发热元件170和所述散热片200相接触；

所述电池外壳250上设置有所述散热片200相匹配的空槽，所述散热片200设置在所述空槽中；

所述热电转换元件170与所述加热膜240电连接，所述加热膜240通过所述热电转换元件170对所述电芯进行加热。

在本实施例中，在电池工作过程中，发热最严重的部位是芯片170，发热元件为芯片170，散热片200是冷源，在芯片170与散热片200之间布置有热电转换元件190，因为芯片170位置不平整，芯片170与热电转换元件190之间还加有一层铝片180，以保证接触面平整，使得热电转换元件能更好的接受来自热源芯片的热量，必要时还可以在芯片的缝隙处点导热硅脂，进一步提高芯片到热电转换元件的导热效果，其中铝片180与热电转换元件190直接接触，热电转换元件190与散热片200直接接触。由热电转换元件190产生的电能，经放大模块210放大后储存在储能模块220中。在寒冷条件下需使用电池等系统需要的情况下，在控制模块230的控制下，储存在储能模块220中的电能释放给加热膜240，起到加热电芯的作用，当电芯加热到合适温度后，电池即可在寒冷条件下正常工作。加热膜加热时为了让各电芯受热更均匀，加热膜240设计成薄片，并将加热薄片多次折叠形成如图4所示折叠结构，将电芯置于折叠结构中，保证每个电芯都有一个大面与加热膜240直接接触，最外侧的电芯由于散热条件相对内侧电芯更好，最外侧的电芯正反两个大面均与加热膜240直接接触。加热膜240通过导线与控制模块230连接，在加热过程中，与储能模块220，控制模块230组成回路。

可选的，所述散热片200为翅片，所述散热片200均匀设置在所述热电转换元件190的一面上，所述热电转换元件190的另一面与所述发热元件170连接。

可选的，还包括电路板230，所述电路板230的一端与所述热电转换元件190相接触，所述发热元件170与所述电路板230的另一端连接。

具体地，散热片200设计暴露在空气中，且与空气接触面做成翅片设计，来增强散热片200与空气的对流散热，从而使得芯片170与散热片200的温差更大，经过热电转换元件190的热量更多，以产生更多电能。其中散热片与外壳的固定方式为：外壳放置散热片区域挖空，散热片200放入电池上壳250用于安装散热片的挖空区域，散热片的平整面与热电转换元件190直接接触。

在另一个实施例中，图3为本实施例中加热膜的结构示意图；所述电池模组包括若干个并列排布的电芯；

所述加热膜240包括多个沿所述电芯的排列方向并排设置的多个导热部242以及将相邻的两个导热部242连接的连接部241；

所述电芯的至少一面与所述导热部242接触。

所述电芯包括呈相对设置的两个第一侧面以及呈相对设置的两个第二侧面；

所述第一侧面的面积大于所述第二侧面的面积；

所述电芯的至少一个所述第一侧面与所述导热部242接触。

所述电芯包括有位于第一侧的第一电芯和位于与所述第一侧相对的第二侧上的第二电芯；

所述第一电芯的两个第一侧面分别与所述导热部242接触，和/或

所述第二电芯的两个第一侧面分别与所述导热部242接触。

所述导热部242和所述连接部241之间形成有夹角，所述夹角为弧形角或线性角。

所述夹角的角度范围为0-90°。

相邻的所述导热部242之间容纳有至少两个电芯。

在本实施例中，所述加热膜240为弯折结构，所述弯折结构包括多个导热部242和多个设置在任意两个导热部242之间的连接部241，所述电芯设置在所述连接部241中。所述加热模块还包括连接导线243，所述连接导线243的一端与所述导热部242的一端连接，所述连接导线243的另一端与所述控制模块连接，所述连接导线243用于对所述加热模块提供工作电压。电芯为长主体形状，电芯的第一侧面为面积较大的一面，第二侧面为面积较小的一面，通过将面积较大的一面与导热部接触，可以更好地对电芯进行加热。相邻的所述导热部242之间容纳有两个或两个以上的电芯，具体数量根据实际情况进行适应性调整。导热部242和所述连接部241之间的夹角一般需要小于90°，当大于90°时电芯无法完全与导热部242接触，因此会出现加热不均匀的问题。

具体地，通过将加热膜设计成薄片，并将加热膜多次折叠形成折叠结构，将多个电芯置于折叠结构中，保证每个电芯都有一个大面与折叠结构直接接触，以达到增加加热速率，且加热时缩小各电芯之间的温差的效果。

参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的一种电池模组的模块示意图，包括：热电模块1、电芯2、控制模块3、加热模块4和储能模块5；所述加热模块4与所述电芯2接触，所述储能模块5分别与所述热电模块1和所述加热模块4连接，所述控制模块3分别与所述热电模块1、所述加热模块4电连接；所述热电模块1包括芯片、散热片和热电转换模块，所述热电模块1用于根据所述芯片和所述散热片的温差生成第一电压；所述储能模块5用于存储所述第一电压；所述加热模块4用于根据所述第一电压对所述电芯2进行加热；所述控制模块3用于控制热电模块1对储能装置5充电或控制所述加热模块4对所述电芯2加热。

在本实施例中，热电模块1通过利用塞贝克效应的热电转换技术，通过将热电转化模块设置在芯片和散热片之间，该热电转换装置中包含多组热电转换单元，可将电池运行中产生的热能转换为电能后，经由控制电路增幅电压、控制充放电过程后，将电能储存在电池、电容等蓄电装置中，有效的解决电池的发热问题，降低了电芯2等关键组件的温度，有利于提高电池的工作性能和使用寿命，提升了用户使用体验。

进一步的，所述芯片为热源，所述散热片为冷源，所述热电转换模块设置在所述热源和所述冷源之间，所述热电转换模块分别与所述热源和所述冷源接触。所述热电模块1还包括铝片，所述铝片设置在所述芯片与所述热电转换模块之间，所述铝片用于增强所述热电转换模块的导热能力。还包括铝片，所述铝片设置在所述发热元件与所述热电转换元件之间。

其中，在本实施例中以无人机电池为例，电池中芯片发热量最高，温度最低的组件为冷源散热片，在芯片和冷源之间布置热电转换模块，其中热电转换模块包含了多组热电转换单元，当有热量经过热电转换模块时，热电转换模块即可产生电能。当电池工作时，电流经过芯片，使芯片产生热量，热量在传导或辐射到冷源的过程中需要经过热电转换模块。若想在尺寸不变的情况下通过热电转换模块获得更多的电能，则需要加大热电转换模块两边，即芯片与冷源的温差。

在本实施例中，所述控制模块3为电路板，所述储能模块和所述放大模块设置在所述控制模块3上。

具体地，控制模块3用于控制所述热电转换元件对所述储能模块5充电或控制所述加热膜对所述电芯进行加热，其中，控制模块3可以为预先设置好的电路板，存储有控制程序。示例性的，加热模块4可以为加热膜等加热装置。

通过将与热电转换模块接触的冷源暴露在空气中，热电转换模块放置在与外界接触的冷源以及电池内部的热源之间，加大热电转换装置两端的温度差，使更多的热量通过热电转换装置，从而产生更多的电能。同时，因为冷源暴露在空气中，冷源吸收了来自电池内部的热量后，能更快的散发到外界，增强了电池的散热效果。在改善电池散热能力的同时，也能更大程度的回收电池运行时产生的废热，提升用户体验。

在另一个实施例中，参阅图5，图5为本实施例中的电路结构示意图，还包括放大模块130，所述储能模块140设置在所述热电模块与所述加热模块160之间，所述储能模块140用于存储所述第一电压，当所述加热模块160进行工作时，所述储能模块140释放第一电压生成的第二电压提供到所述加热模块160，所述加热模块160对所述电芯进行加热。所述放大模块130设置在所述热电模块与所述储能模块140之间，并分别与所述热电模块和所述储能模块140连接，所述放大模块130用于将所述第一电压进行放大后传输到所述储能模块140中以对所述储能模块140进行充电。

在电池中发热最多的组件为电路板芯片100，温度最低的组件为冷源120，在芯片100和冷源120之间布置热电转换模块110，其中热电转换模块110包含了多组热电转换单元，当有热量经过热电转换模块110时，热电转换模块110即可产生电能。当电池工作时，电流经过芯片100，使芯片100产生热量，热量在传导或辐射到冷源120的过程中需要经过热电转换模块110。若想在尺寸不变的情况下通过热电转换模块110获得更多的电能，则需要加大热电转换模块110两边，即芯片100与冷源120的温差。由热电转换模块110产生的电能，经放大模块130放大后储存在储能模块140中，其中放大模块130具有提高电压的功能，在本实施例中以运算放大器为例，使得由热电转换模块110产生的电势差增幅，高于储能模块140中储存电能的电压值，储能模块140可使用各种具有蓄电能力的装置，例如电容、特制低温使用电池等等，在本实施例中以电容为例。控制模块150能够控制储能模块140的放电过程，在电池需要加热的时候将储能模块140储存的电力释放、调整、匹配后为加热模块160供电，在寒冷条件下需使用电池等系统需要的情况下为加热模块160供电，将电池加热到正常工作温度，满足用户的使用需求。

在本实施例的方案，通过将设备运行中的废热转换为电能并储存在电池、电容等蓄电装置中，经过控制电路的调整和控制后，可以在寒冷条件下给电池内部的加热装置供电，为电芯提供热量，无需外部电源，即可让电池在寒冷条件下能达到良好放电温度，保证电池正常放电能力，为设备运行提供稳定电源。在这一过程中，存在控制模块控制储能模块控制热电转换所获取电能到储能模块的充电过程，同时存在控制电路控制储能模块对加热模块的放电过程，使得加热模块将电芯加热到合适温度，并为电路提供保护。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种电池模组，其特征在于，包括：电芯、发热元件、散热片、热电转换元件、加热膜和外壳；

2.根据权利要求1中所述的电池模组，其特征在于，所述散热片为翅片，所述散热片均匀设置在所述热电转换元件的一面上，所述热电转换元件的另一面与所述发热元件连接。

3.根据权利要求1中所述的电池模组，其特征在于，还包括电路板，所述电路板的一端与所述热电转换元件相接触，所述发热元件与所述电路板的另一端连接。

4.根据权利要求1中所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括若干个并列排布的电芯；

所述电芯的至少一面与所述导热部接触。

5.根据权利要求4中所述的电池模组，其特征在于，所述电芯包括呈相对设置的两个第一侧面以及呈相对设置的两个第二侧面；

所述第一侧面的面积大于所述第二侧面的面积；

所述电芯的至少一个所述第一侧面与所述导热部接触。

6.根据权利要求5中所述的电池模组，其特征在于，所述电芯包括有位于第一侧的第一电芯和位于与所述第一侧相对的第二侧上的第二电芯；

所述第一电芯的两个第一侧面分别与所述导热部接触，和/或

所述第二电芯的两个第一侧面分别与所述导热部接触。

7.根据权利要求4中所述的电池模组，其特征在于，所述导热部和所述连接部之间形成有夹角，所述夹角为弧形角或线性角。

8.根据权利要求7中所述的电池模组，其特征在于，所述夹角的角度范围为0-90°。

9.根据权利要求4中所述的电池模组，其特征在于，相邻的所述导热部之间容纳有至少两个电芯。

10.根据权利要求1中所述的电池模组，其特征在于，还包括控制模块和储能模块，所述控制模块与所述储能模块连接，所述控制模块用于控制所述热电转换元件对所述储能模块充电或控制所述加热膜对所述电芯进行加热。

11.根据权利要求10中所述的电池模组，其特征在于，还包括铝片，所述铝片设置在所述发热元件与所述热电转换元件之间。

12.根据权利要求11中所述的电池模组，其特征在于，还包括放大模块，所述放大模块设置在热电模块与所述储能模块之间，并分别与所述热电模块和所述储能模块连接，所述放大模块用于将所述热电转换元件生成的电压进行放大后传输到所述储能模块中以对所述储能模块进行充电。