電池模組及電池模組熱管理系統的制作方法

本發明涉及電池模組技術領域，具體而言，涉及一種電池模組及電池模組熱管理系統。

背景技術：

隨著新能源行業優勢的快速發展，新能源行業將成為世界各國培育新的經濟增長點的一個重要突破口。在新能源電池模組行業領域中，組成電池模組的單體電池通常受環境溫度的影響較大，具體表現為：相同類型的電池模組在低溫環境(比如溫度低于0℃)下工作時，充放電容量比在常溫(比如溫度為25℃)工作時的充放電容量低。當環境溫度較低時，會導致電池內部產生嚴重的極化效應，致使充電容量降低，并且，多次低溫充放電還會產生不可逆的樹枝狀晶體(簡稱枝晶)，嚴重者，形成的枝晶會刺破單體電池內的隔膜，造成電池內短路引發電池安全事故。現有技術中的電池模組便存在上述問題。

因此，如何提供一種既不影響單體電池的壽命，又能在低溫環境下不影響電池模組的充放電容量的電池模組及電池模組熱管理系統已成為本領域技術人員亟需解決的技術。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術中的不足，本發明提供一種電池模組及電池模組熱管理系統，以解決現有技術中電池模組在低溫環境下充放電容量低、使用壽命短等問題。

為了實現上述目的，本發明較佳實施例所提供的技術方案如下所示：

本發明較佳實施例提供一種電池模組，所述電池模組包括：

至少一個加熱部；

多個單體電池；

儲熱部，以及

多個與所述加熱部和所述單體電池相配合的導熱套，其中：

所述導熱套套設在每個單體電池上并與每個所述單體電池接觸；所述加熱部與每個導熱套接觸，用于對導熱套加熱進而加熱所述單體電池；所述儲熱部具有可容納儲熱材料的容納腔室，并固定多個所述單體電池或導熱套。

在本發明的較佳實施例中，上述多個單體電池層疊排布在所述電池模組中，所述加熱部呈波浪形的條狀，并往復折返地排布在每層所述單體電池的至少一側，以加熱每層的所述單體電池。

在本發明的較佳實施例中，上述加熱部為兩個，兩個所述加熱部分別設置在每層所述單體電池靠近電極的兩端，并與所述導熱套接觸。

在本發明的較佳實施例中，上述單體電池為圓柱形電池，所述導熱套為與所述單體電池相配合的筒狀結構。

在本發明的較佳實施例中，上述儲熱部的兩側分別設置有用于容置所述單體電池或所述導熱套的容置槽。

在本發明的較佳實施例中，上述電池模組還包括至少一個用于檢測所述單體電池溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器設置在所述單體電池上或設置在所述容置槽中，并與所述單體電池接觸，當所述溫度傳感器檢測到的溫度值低于第一預設溫度值時，所述加熱部開始加熱，當溫度高于比所述第一預設溫度值大的第二預設溫度值時，所述加熱部停止加熱。

在本發明的較佳實施例中，上述容置槽為與所述單體電池或導熱套相配合的弧形凹槽。

在本發明的較佳實施例中，上述電池模組還包括兩個用于固定所述單體電池的固定板，兩個所述固定板上均設置有與所述單體電池相配合的用于卡固所述單體電池的第一通孔，且分別固定多個所述單體電池的兩端，所述固定板與所述儲熱部之間預留有用于容納所述加熱部的間隙。

在本發明的較佳實施例中，上述固定板還包括用于固定兩個所述固定板的固定件，兩個所述固定板的側邊均設置有與所述固定件相配合的第二通孔，所述固定件穿過所述第二通孔并固定兩個所述固定板。

本發明較佳實施例還提供一種電池模組熱管理系統，所述電池模組熱管理系統包括上述的電池模組，以及與所述電池模組中的加熱部連接并用于給所述加熱部提供能量的電源。

相對于現有技術而言，本發明具有以下有益效果：

本發明較佳實施例提供一種電池模組及電池模組熱管理系統。所述電池模組包括加熱部、多個單體電池、儲熱部以及導熱套。所述加熱部設置在每層單體電池的至少一側，所述導熱套套設在每個單體電池上并與每個單體電池接觸，所述加熱部與每個導熱套接觸，以對每個導熱套加熱，進而加熱所述單體電池。通過控制加熱部的開始加熱或停止加熱可實現對電池模組的熱管理。在低溫環境下，通過設置的加熱部和導熱套，所述電池模組的充放電容量不會因低溫而降低，同時延長了電池模組的使用壽命，提高了電池模組的穩定性。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明較佳實施例提供的電池模組的結構示意圖。

圖2為本發明較佳實施例提供的電池模組中的加熱部的排布示意圖。

圖3為本發明較佳實施例提供的電池模組在圖2中I部位的局部放大示意圖。

圖4為本發明較佳實施例提供的電池模組中的儲熱部與導熱套和單體電池的配合示意圖。

圖5為本發明較佳實施例提供的電池模組的另一結構示意圖。

圖6為本發明較佳實施例提供的電池模組基于圖5的爆炸圖。

圖標：100-電池模組；110-加熱部；120-單體電池；130-儲熱部；131-容置槽；140-導熱套；150-固定板；151-第一通孔；152-第二通孔。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中”、“上”、“下”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術語“水平”、“豎直”等術語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接。可以是機械連接，也可以是電性連接。可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

請參照圖1，本實施例提供一種電池模組100，所述電池模組100包括至少一個加熱部110、多個單體電池120、儲熱部130以及導熱套140。其中，所述導熱套140套設在每個單體電池120上，并與每個所述單體電池120接觸，所述加熱部110與每個導熱套140接觸，所述導熱套140與所述單體電池120一一對應。所述儲熱部130可用于固定多個單體電池120或導熱套140。當加熱部110被加熱后，可通過導熱套140將熱量均勻地傳遞給與該導熱套140相對應的單體電池120，進而提升單體電池120的溫度，實現對單體電池120的熱管理。

所述加熱部110可以是，但不限于加熱絲、加熱片等。例如，所述加熱部110可以為加熱絲，而該加熱絲可以為一種電熱絲，通過對電熱絲的兩端施加與該電熱絲相匹配的電流或電壓，使電熱絲通過電阻熱效應產生熱量，其熱量經導熱套140分散并傳遞給單體電池120，進而實現對單體電池120的加熱。導熱套140用于分散加熱部110產生的熱量，以使單體電池120受熱更加均勻。在本實施例中，所述電熱絲可以是，但不限于鐵鉻鋁加熱絲、鎳鉻加熱絲等，在此不作具體限定。

組成導熱套140的材料可以為導熱系數高的材料，該材料可以為一種絕緣導熱材料。所述的絕緣導熱材料可以為導熱硅膠、導熱矽膠等。

所述儲熱部130可以為一種由絕緣導熱材料組成的部件，該儲熱部130可以設置有用于容納儲熱材料的容納腔室。所述儲熱材料用于吸收所述單體電池120或加熱部110的熱量，以避免電池模組100的溫度過高。

所述儲熱材料具體的作用過程可以如下所述：

當單體電池120的溫度高于儲熱材料的溫度時，單體電池120所吸收的一部分熱量便可依次經由導熱套140和儲熱部130傳遞給儲熱材料，以降低單體電池120的溫度。

所述儲熱材料可以是一種相變材料。所述相變材料可以是，但不限于無機水合鹽(比如蘇打的結晶水合鹽，其化學式為Na₂CO₃·10H₂O)、石蠟、脂酸類、高分子化合物等，在此不作具體限定。例如所述相變材料為石蠟，石蠟具有性能穩定、無毒、無腐蝕、無過冷及析出現象以及價格便宜等優點，非常適合作為本實施例中的儲熱材料。

請結合參照圖2和圖3，在本實施例中，多個單體電池120層疊排布在電池模組100中，所述加熱部110呈波浪形的條狀，并往復折返地排布在每層所述單體電池120的至少一側，以保障每層的單體電池120至少有一側可通過加熱部110實現加熱。加熱部110中每一小段波浪形的條狀的弧度與導熱套140相匹配，可以理解為，導熱套140截面所在圓的圓心與該小段條狀的圓心相重合。加熱部110為波浪形的條狀可增大加熱部110與導熱套140的接觸面積，有利于提高導熱套140傳遞熱量的效率，并減少熱量的浪費。

請參照圖4，在本實施例中，所述加熱部110可以為兩個。電池模組100在設置有兩個加熱部110之后，可提高加熱速率和加熱效果。優選地，兩個加熱部110分別設置在每層單體電池120靠近其單體電池120電極的兩端，且均與每個導熱套140接觸。兩個加熱部110分別從導熱套140的兩端加熱，使熱量均勻分散在導熱套140中，然后經導熱套140將熱量的傳遞給單體電池120，進而使單體電池120受熱更均勻。所述單體電池120在充放電過程中，會因自身溫度和環境溫度的差異導致其輸出性能的差異，通過設置兩個加熱部110，可進一步保障單體電池120之間溫度條件的一致，從而確保電池使用參數的一致性。其中，電池使用參數可以理解為每個單體電池120的容量、內阻以及電壓等。

在本實施例中，導熱套140可以為與單體電池120相配合的筒狀結構。例如，所述單體電池120為圓柱狀結構的電池，優選地，所述導熱套140為內徑比該單體電池120的直徑略大的圓筒狀結構。所述單體電池120容納在導熱套140中，并與導熱套140接觸，所述導熱套140可顯露出單體電池120的兩端。所述單體電池120通過與之相配合的導熱套140，可增加單體電池120與導熱套140的接觸面積，進而使單體電池120受熱均勻，同時，單體電池120被加熱到指定溫度所需的時間更短，提升了加熱的效率。

在本實施例中，所述儲熱部130可以為一種內部設置有儲熱材料的板狀結構，或者在該板狀結構中設置有可容納儲熱材料的容納腔室。儲熱部130的兩側分別設置有多個用于容置單體電池120或導熱套140的容置槽131。所述儲熱部130的寬度與所述單體電池120或導熱套140的長度相匹配，所述儲熱部130兩側的容置槽131的軸線所在的方向可以與所述儲熱部130的長度的延伸方向垂直。

在本實施例中，所述儲熱部130一側的容置槽131可以相對于另一側的容置槽131交錯設置。所述容置槽131通過相互交錯的設置方式可以減小所述儲熱部130的體積，進而減小電池模組100的體積。

在本實施例中，所述容置槽131的形狀與所述單體電池120或導熱套140的形狀相匹配。例如，所述導熱套140為圓筒狀結構，相對應的容置槽131便為與該圓筒狀結構相匹配的弧形凹槽，通過弧形凹槽以使所述單體電池120卡固在儲熱部130中，同時，增加了所述儲熱部130與所述導熱套140的接觸面積，進而增大了儲熱部130對單體電池120溫度的微調效果。

具體地，多個儲熱部130可以相互配合并層疊設置，相鄰兩個儲熱部130上各自相互靠近的一側的容置槽131一一對應配合，以形成可以容納單體電池120或導熱套140的柱狀空間。在電池模組100在移動過程中，單體電池120通過該柱狀空間固定在儲熱部130中，可避免單體電池120在徑向上相對于儲熱部130運動。

所述儲熱部130的一端可以設置有與容納腔室連通的開口。利用該開口，可將儲熱材料灌注于容納腔室之中。當然，設置的開口的個數可根據具體情況而設置，在此不作具體限定。

在本實施例中，所述容置槽131可以直接用于容納導熱套140，而單體電池120容納在導熱套140中。所述容置槽131也可以直接用于容納單體電池120，該單體電池120至少有一端冒出于容置槽131，而導熱套140套設在冒出于容置槽131部分的單體電池120上。

在本實施例中，所述電池模組100還可以包括至少一個用于檢測所述單體電池120溫度的溫度傳感器。所述溫度傳感器可以設置在所述單體電池120上，也可以設置在導熱套140中，還可以設置在容置槽131中，所述溫度傳感器與單體電池120接觸，進而測得單體電池120的實時溫度。所述溫度傳感器通過將檢測到的溫度值與第一預設溫度值和第二預設溫度值相比較，并根據比較的結果控制加熱部110開始加熱或停止加熱。

具體地，在所述電池模組100處于低溫環境需要加熱之前，所述溫度傳感器開始檢測單體電池120的溫度值，當檢測到的溫度值低于第一預設溫度值時，所述加熱部110開始加熱；當檢測到的溫度值高于第二預設溫度值時，所述加熱部110停止加熱。所述溫度傳感器的個數可以根據具體情況而設定，比如所述溫度傳感器為多個，優選地，多個溫度傳感器均勻分布在電池模組100中，以使檢測的溫度數據更為準確。所述電池模組100通過設置溫度傳感器，可以更加便捷、有效地實現對電池模組100的熱管理。

請結合參照圖5和圖6，在本實施例中，所述電池模組100還可以包括用于固定多個單體電池120的固定板150，其固定板150的個數可以為兩個。每個固定板150上設置有與單體電池120相配合的用于卡固所述單體電池120的第一通孔151，且分別固定多個單體電池120的兩端，所述固定板150與所述儲熱部130之間預留有用于容納所述加熱部110的間隙，以方便加熱部110的排布。

優選地，所述導熱套140的長度與該單體電池120的長度相等，所述容置槽131的長度略小于單體電池120或導熱套140的長度，以使導熱套140伸出于容置槽131。所述導熱套140與儲熱部130和固定板150相配合，進而形成所述間隙，方便加熱部110排布在每層導熱套140上。所述儲熱部130的寬度和所述單體電池120的長度可根據具體情況而設計，在此不作具體限定。

所述固定板150還可以包括用于固定兩個固定板150的固定件，所述固定件可以是，但不限于螺釘、螺栓、螺桿等。兩個所述固定板150的側邊可以均設置有與所述固定件相配合的第二通孔152，所述固定件穿過第二通孔152，并固定這兩個固定板150。當然，在兩個固定板150在中心位置處也可以設置有第二通孔152，再利用所述固定件固定，使電池模組100中的單體電池120更穩固。

本發明實施例還提供一種電池模組熱管理系統。所述電池模組熱管理系統包括上述實施例中的電池模組100，以及與電池模組100中的加熱部110連接的電源。其中，電源用于給需要發熱的所述加熱部110提供能量。與現有技術相比，本實施例中的電池模組熱管理系統可避免電池模組100在低溫環境中充放電容量低，以及因低溫而造成單體電池120內部短路等問題，延長了電池模組100的使用壽命，并提高了電池模組100的安全性能。

在本實施例中，所述單體電池120可以是一種鋰離子電池。所述鋰離子電池可以是，但不限于鈷酸鋰電池、鎳酸鋰電池、錳酸鋰電池以及磷酸鐵鋰電池等。所述鋰離子電池具有體積小、容量大、電壓穩定、可以循環使用以及有利于可持續發展等優點，非常適合作為本實施例中的單體電池120。

綜上所述，本發明提供一種電池模組及電池模組熱管理系統。所述電池模組包括加熱部、多個單體電池、儲熱部以及導熱套。所述導熱套套設在每個單體電池上，并與每個所述單體電池接觸，所述加熱部與每個導熱套接觸。所述加熱部通過對導熱套加熱，進而均勻地加熱單體電池。所述電池模組可以通過設置溫度傳感器以檢測單體電池的溫度，進而便捷、有效地實現對電池模組的熱管理。電池模組通過加熱部加熱單體電池，可避免電池模組在低溫環境下充放電容量低，以及因低溫而造成單體電池內部短路等問題，延長了電池模組的使用壽命，并提高了電池模組的安全性能。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。