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CN114050356B - 一种多功能的动力电池模组热管理系统装置 - Google Patents

一种多功能的动力电池模组热管理系统装置 Download PDF

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Abstract

本发明专利公开了一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其包括动力电池、加热组件、相变模块、多功能连接板、温度监控系统、加热控制系统。所述的动力电池以串联或并联方式进行N节组装，所述的加热组件贴合于所述的动力电池外表面进行加热，所述的相变模块包裹或贴合于所述的加热组件外侧，所述的多功能连接板置于所述动力电池的上端或底端，并与所述的动力电池和加热组件进行连通，所述的温度监控系统分布于所述的动力电池表面采集温度，所述的加热控制系统用来控制所述的加热组件的工作模式。通过本发明专利的实施，可以有效的解决电池模组热管理系统一体化集成设计，实现即可高温散热，又可低温加热功能，降低电池堆热管系统整体成本。

Description

一种多功能的动力电池模组热管理系统装置
技术领域
本发明专利涉及动力电池热管理系统领域，尤其涉及一种多功能的动力电池模组热管理系统装置。
背景技术
新能源电动汽车近些年作为国家大力发展替代传统燃油汽车的技术之一，也作为实现“双碳”战略目标的重要举措之一，受到了越来越多的消费者青睐。作为新能源电动汽车的动力供给和储存心脏，对锂离子电池的能量密度、功率密度和使用寿命的要求也越来越高。然而锂离子电池对外界的环境温度非常敏感，过低的温度将会导致其电化学活性下降，严重时会影响其可充放电性能；在高温环境中时，容易导致电池的热堆积致使温度升高，严重时可诱发动力电池的热失控事故。因此，针对新能源电动汽车的动力电池系统开发设计一套高效的、安全的热管理系统显得尤其的重要。
目前，关于动力电池包设计的热管理系统方案也多种多样，但普遍的热管理系统设计仅是考虑了某一种功能，如高温散热或者低温加热，从而使得动力电池为适应全天候气候不得不重复设计热管理系统，造成系统结构复杂以及成本高昂，例如现有专利CN201610154183.1和CN201410700453.5等专利所述。
发明内容
针对上述缺陷，本发明专利一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，可以有效解决目前热管理系统散热与加热系统分割设计的问题，从而保障动力电池在恶劣环境下也可以保持较高的工作效率。
为实现上述目的，本发明专利的技术方案为：
一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其特征在于，包括：动力电池、加热组件、相变模块、多功能连接板、温度监控系统和加热控制系统，所述的动力电池采用串联和并联共混式N节组装构成以12V为基础单元的模块，并且所述的动力电池为圆柱型或方形或聚合物软包电池，所述的加热组件贴合于所述的动力电池外表面，所述的加热组件外侧贴合或包裹有所述的相变模块，使得所述动力电池、所述加热组件和所述相变模块构成串联式结构组装，所述的多功能连接板设置于所述动力电池的顶端或底端，其中所述的多功能连接板主要包括基板、第一层电路、绝缘材料、第二层电路，在所述的两层电路之间设置有绝缘材料，在第二层电路外侧也设置有绝缘材料，所述的第一层电路用于与所述的动力电池正极或负极进行串联或并联连接用，所述的第二层电路用于与所述的加热组件外部电源电路连接用，所述第一层电路与所述第二层电路设置有连通控制开关，其中连通控制开关设置于所述的加热控制系统内，并且执行指令由加热控制系统来发送，在初始加热阶段该所述的控制开关处于关闭状态，在加热进入目标温度保温阶段后，所述的加热控制系统协调所述的控制开关合并或断开，执行脉冲保温模式，此阶段的加热能耗来自所述动力电池自身的电能，通过所述多功能连接板将单个模块的所述动力电池进行串联或并联连接，同时所述的加热组件的外接电源接口也设置于所述的多功能连接板上，所述的温度监控系统分布于所述的动力电池外表面上，用于采集整个模块的温度数据并进行处理上传至所述的加热控制系统，所述的加热控制系统控制着所述的加热组件的工作模式。
进一步地，所述的动力电池为圆柱或方形或软包聚合物动力电池，采用串联和并联共混式N节组装构成以12V为基础单元的模块，其中N大于或等于4。
进一步地，所述的加热组件设置于所述的动力电池外表面贴合，所述的加热组件为加热膜或硅胶加热片或聚酰亚胺加热片或电加热片。
进一步地，所述的相变模块设置于所述的加热组件的外层，紧密贴合或者包裹住所述的加热组件，使得与所述动力电池和所述加热组件构成串联式结构组件。
进一步地，所述的温度监控系统由温度传感器与芯片处理器构成，温度传感器设置于所述的动力电池外表面，用来实时采集动力电池的温度反馈于芯片处理器，其中芯片处理器设置于所述的加热控制系统内部，将采集的温度数据进行处理和加工上传至所述的加热控制系统。
进一步地，所述的加热控制系统与所述的加热组件、所述的温度监控系统和所述的多功能连接板有着直接或间接的控制联动，与所述的加热组件连接是用来控制加热组件的工作模式，与所述的温度监控系统连接是根据芯片处理器上传的温度数据来指导、控制所述的加热组件的工作模式，与所述的多功能连接板连接是用来控制所述多功能连接板内部第一层电路与第二层电路之间的控制开关。
附图说明
图1为一种多功能的动力电池模组热管理系统装置圆柱型电池模组结构示意图
图2为一种多功能的动力电池模组热管理系统装置方形电池模组结构示意图
图3为应用于圆柱型电池组多功能连接板结构示意图
图4为应用于方形电池组多功能连接板结构示意图
图5为圆柱型电池组电池装配结构示意图
图6为方形电池组电池装配结构示意图
图中说明：动力电池(1)；正极(101)；负极(102)；加热组件(2)；相变模块(3)；多功能连接板(4)；基板(401)；第一层电路(402)；绝缘材料层(403)；第二层电路(404)；温度控制系统(5)；加热控制系统(6)。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施案例中的附图，对本发明实施中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本发明专利一部分方式，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施案例1
参照图1至图6，本实施案例涉及动力电池(1)、加热组件(2)、相变模块(3)、多功能连接板(4)、温度控制系统(5)和加热控制系统(6)；电池模组分别可以采用圆柱型或方形电池构成，并以12V为最小单元模组，在所述的动力电池(1)上分别设置有正极(101)和负极(102)连接柱，所述的正极(101)和负极(102)分别与所述的多功能连接板(4)中的第一层电路(402)连接；在所述的动力电池(1)的外侧包裹或贴合有加热组件(2)，所述的加热组件(2)上也设置有电源连接线，并与所述的多功能连接板(4)中的第二层电路(404)连接，在所述的多功能连接板(4)的内部，所述加热组件(2)的电源接线不与所述的第一层电路(402)接触，避免了直接接触连通；在所述的加热组件(2)的外侧包裹或贴合有相变模块(3)，当所述动力电池(1)在高温环境下运行时产生的热量可以被所述的相变模块(3)吸收控制所述动力电池(1)的温度；所述的温度控制系统(5)中的温度传感器设置于所述的动力电池(1)的外表面，用来实时采集动力电池(1)的表面温度，并上传至所述温度控制系统(5)中的芯片处理器加工并最终发送至所述的加热控制系统(6)；所述的多功能连接板(4)设置于所述动力电池(1)的顶端或底部，所述的多功能连接板(4)由基板(401)、多层电路(402、404)和绝缘材料(403)构成；所述的加热控制系统(6)设置于所述的多功能连接板(4)上，与多功能连接板(4)内部的第一层电路(402)和第二层电路(404)分别连通。
参照图3和图4所示，所述的多功能连接板(4)由基板(401)、第一层电路(402)、绝缘材料(403)和第二层电路(404)组成，所述的基板(401)处于最底层，所述的第一层电路(402)铺设于上，并且根据所述多功能连接板(4)是应用于圆柱型电池或方形电池而结构有所差异；参照图3所示为应用于方形电池模组中的多功能连接板(4)的结构示意图，所述的第一层电路(402)是单片纵向铺设，用于串并连接多节动力电池(1)的正极(101)或负极(102)，在第一层电路(402)上铺设有绝缘材料(403)起到绝缘隔离作用，在所述的绝缘材料(403)的上方铺设有第二层电路(404)，所述的第二层电路(404)分为两片单片电路分布在所述绝缘材料(403)上，分别于所述加热组件(2)上的电源接线连接，最后在第二层电路(404)上再铺设一层绝缘材料(403)，以此构成应用于方形电池模组的多功能连接板(4)；在参照图4为应用于圆柱型电池模组中，所述的第一层电路(402)是单片铺设，用于连接第一排动力电池(1)的正极(101)与第二排动力电池(1)的负极(102)，以此构成串联结构，在所述第一层电路(402)的上方铺设有一层绝缘材料(403)，在所述的绝缘材料(403)的上方铺设有第二层电路(404)，所述的第二层电路(402)是整片铺设，用于与所述的加热组件(2)的电源接线连通，在所述的第二层电路(404)上方再铺设有一层绝缘材料(403)，以此构成应用于圆柱型电池模组的多功能连接板(4)。
参照图3和图4所示，所述的加热控制系统(6)设置于所述的多功能连接板(4)上，所述的第一层电路(402)和第二层电路(404)分别与所述的加热控制系统(6)连通，并且在所述的第一层电路(402)和第二层电路(404)之间设置有控制开关，所述的控制开关的合并或断开的指令由所述的加热控制系统(6)来控制执行，而加热控制系统(6)发出指令执行所述控制开关的信号指令来源于所述的温度控制系统(5)所监测、采集和运算处理后的温度数据，在加热组件(2)工作初始阶段，所述的第一层电路(402)和第二层电路(404)之间的控制开关是处于断开状态，所述加热组件(2)的电源来于加热控制系统(6)的外部电源，当所述温度控制系统(5)监测到所述动力电池(1)达到预设加热目标温度值后，温度控制系统(5)内的芯片处理器发出指令协同加热控制系统(6)控制所述的第一层电路(402)和第二层电路(404)之间设置的控制开关的合并或断开，调制成脉冲加热保温模式，采用所述动力电池(1)自身储备的电能进行加热。
参照图5和图6所示，所述的加热组件(2)采用包裹或贴合的方式与所述的动力电池(1)进行装配，所述加热组件(2)的电源连接线与所述动力电池(1)的正极(101)或负极(102)同向穿过所述基板(401)分别到达所在的第一层电路(402)和第二层电路(404)进行连通，在所述加热组件(2)的外侧包裹或贴合有相模块(3)，构成集加热/散热一体化结构紧凑的电池模组，所述的相变模块(3)的相变温度选取在35-45℃之间，使得所述的动力电池(1)在温和的温度环境下运行。

Claims (5)

1.一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其特征在于，包括：动力电池、加热组件、相变模块、多功能连接板、温度监控系统和加热控制系统，所述的动力电池采用串联和并联共混式N节组装构成以12V为基础单元的模块，并且所述的动力电池为圆柱型或方形或聚合物软包电池，所述的加热组件贴合于所述的动力电池外表面，所述的加热组件外侧贴合或包裹有所述的相变模块，使得所述动力电池、所述加热组件和所述相变模块构成串联式结构组装，所述的多功能连接板设置于所述动力电池的顶端或底端，其中所述的多功能连接板主要包括基板、第一层电路、绝缘材料、第二层电路，在所述的两层电路之间设置有绝缘材料，在第二层电路外侧也设置有绝缘材料，所述的第一层电路用于与所述的动力电池正极或负极进行串联或并联连接用，所述的第二层电路用于与所述的加热组件外部电源电路连接用，所述第一层电路与所述第二层电路设置有连通控制开关，其中连通控制开关设置于所述的加热控制系统内，并且执行指令由加热控制系统来发送，在初始加热阶段该所述的控制开关处于关闭状态，在加热进入目标温度保温阶段后，所述的加热控制系统协调所述的控制开关合并或断开，执行脉冲保温模式，此阶段的加热能耗来自所述动力电池自身的电能，通过所述多功能连接板将单个模块的所述动力电池进行串联或并联连接，同时所述的加热组件的外接电源接口也设置于所述的多功能连接板上，所述的温度监控系统分布于所述的动力电池外表面上，用于采集整个模块的温度数据并进行处理上传至所述的加热控制系统，所述的加热控制系统控制着所述的加热组件的工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其特征在于，所述的动力电池为圆柱或方形或软包聚合物动力电池，采用串联和并联共混式N节组装构成以12V为基础单元的模块，其中N大于或等于4。
3.根据权利要求1所述的一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其特征在于，所述的加热组件设置于所述的动力电池外表面贴合，所述的加热组件为加热膜或硅胶加热片或聚酰亚胺加热片或电加热片。
4.根据权利要求1所述的一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其特征在于，所述的温度监控系统由温度传感器与芯片处理器构成，温度传感器设置于所述的动力电池外表面，用来实时采集动力电池的温度反馈于芯片处理器，其中芯片处理器设置于所述的加热控制系统内部，将采集的温度数据进行处理和加工上传至所述的加热控制系统。
5.根据权利要求1所述的一种多功能的动力电池模组热管理系统装置，其特征在于，所述的加热控制系统与所述的加热组件、所述的温度监控系统和所述的多功能连接板有着直接或间接的控制联动，与所述的加热组件连接是用来控制加热组件的工作模式，与所述的温度监控系统连接是根据芯片处理器上传的温度数据来指导、控制所述的加热组件的工作模式，与所述的多功能连接板连接是用来控制所述多功能连接板内部第一层电路与第二层电路之间的控制开关。
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