CN107621611A - 一种电池加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池加热器，解决了现有技术中采用的热辐射方式，由于电池接收热辐射量不均匀，导致的电池表面升温不均匀电池在热失控时刻，向辐射面和背辐射面的温差超过160℃，很难判断电池热失控临界温度的技术问题，其次，虽然热辐射炉的功率可调，但由于电池形状的不规则性以及电池与辐射炉间距离的影响，很难确定电池各个部位接收的热辐射功率，导致的无法计算电池在热失控前所接收的总的外部能量的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池加热技术领域，尤其涉及一种电池加热器。
背景技术
锂离子电池在使用过程中常常由于电池散热不佳，或阳光暴晒以及短路引起的温度过高而出现热失控事故，因此需要在使用电池前通过对电池进行外部加热使电池温度升高最终引发热失控来监测电池的耐热特性。
现有技术中的电池外部加热方式主要为热辐射方式，例如将电池水平或竖直放置，使用热辐射炉辐射电池对电池辐射升温直至电池发生热失控，进而分析电池表面温度变化来判断电池热失控的临界条件。
现有技术中采用的热辐射方式，由于电池接收热辐射量不均匀，导致了电池表面升温不均匀电池在热失控时刻，向辐射面和背辐射面的温差超过160℃，很难判断电池热失控临界温度的技术问题，其次，虽然热辐射炉的功率可调，但由于电池形状的不规则性以及电池与辐射炉间距离的影响，很难确定电池各个部位接收的热辐射功率，导致了无法计算电池在热失控前所接收的总的外部能量的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种电池加热器，用于解决现有技术中采用的热辐射方式，由于电池接收热辐射量不均匀，导致了电池表面升温不均匀电池在热失控时刻，向辐射面和背辐射面的温差超过160℃，很难判断电池热失控临界温度的技术问题，其次，虽然热辐射炉的功率可调，但由于电池形状的不规则性以及电池与辐射炉间距离的影响，很难确定电池各个部位接收的热辐射功率，导致了无法计算电池在热失控前所接收的总的外部能量的技术问题。
本发明提供的一种电池加热器，包括：
待加热电池、金属导热套筒、保护套筒、加热元件和功率调节器；
所述金属导热套筒同轴紧密套接在所述待加热电池外部，所述保护套筒紧密同轴套接在所述金属导热套筒外部，所述加热元件缠绕在所述保护套筒外部，所述功率调节器与所述加热元件电连接；
所述金属导热套筒的内侧形状与所述待加热电池匹配，所述保护套筒的内侧形状与所述金属导热套筒的外侧形状匹配。
优选地，还包括：充放电循环仪；
所述充放电循环仪与所述待加热电池的电极电连接，用于获取所述待加热电池的电压。
优选地，所述金属导热套筒和所述保护套筒均为空心圆柱。
优选地，所述金属导热套筒的高度大于所述待加热电池的高度。
优选地，还包括：电热偶；
所述电热偶设置在所述待加热电池和所述金属导热套筒之间。
优选地，所述金属导热套筒为铜套筒或铝套筒。
优选地，所述金属导热套筒的导热系数大于或等于300W/(m·K)，且所述金属导热套筒的导热系数小于或等于400W/(m·K)。
优选地，所述保护套筒为不锈钢套筒。
本发明提供的一种电池加热器，包括：待加热电池、金属导热套筒、保护套筒、加热元件和功率调节器；所述金属导热套筒同轴紧密套接在所述待加热电池外部，所述保护套筒紧密同轴套接在所述金属导热套筒外部，所述加热元件缠绕在所述保护套筒外部，所述功率调节器与所述加热元件电连接；所述金属导热套筒的内侧形状与所述待加热电池匹配，所述保护套筒的内侧形状与所述金属导热套筒的外侧形状匹配。
本发明中，通过构建加热元件、保护套筒、金属导热套筒的三层加热结构，其中金属导热套筒与待加热电池的紧密套接，使得外部加热元件施加的热量可以均匀地施加在电池表面，加热更均匀；通过金属导热套筒、保护套筒和待加热电池之间的匹配，能够很方便地用理论计算的方法求得加热器在不同温度下的散热情况，从而能够定量分析电池在加热过程中接收到的热量，解决了现有技术中采用的热辐射方式，由于电池接收热辐射量不均匀，导致了电池表面升温不均匀电池在热失控时刻，向辐射面和背辐射面的温差超过160℃，很难判断电池热失控临界温度的技术问题，其次，虽然热辐射炉的功率可调，但由于电池形状的不规则性以及电池与辐射炉间距离的影响，很难确定电池各个部位接收的热辐射功率，导致了无法计算电池在热失控前所接收的总的外部能量的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种电池加热器的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的一种电池加热器的一个实施例的另一个结构示意图；
图3为本发明提供的一种电池加热器的另一个实施例的结构示意图；
其中，附图标记如下：
1、待加热电池；2、金属导热套筒；3、保护套筒；4、加热元件；5、功率调节器；6、充放电循环仪；7、电热偶。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电池加热器，用于解决现有技术中采用的热辐射方式，由于电池接收热辐射量不均匀，导致了电池表面升温不均匀电池在热失控时刻，向辐射面和背辐射面的温差超过160℃，很难判断电池热失控临界温度的技术问题，其次，虽然热辐射炉的功率可调，但由于电池形状的不规则性以及电池与辐射炉间距离的影响，很难确定电池各个部位接收的热辐射功率，导致了无法计算电池在热失控前所接收的总的外部能量的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供的一种电池加热器的一个实施例，包括：
待加热电池1、金属导热套筒2、保护套筒3、加热元件4和功率调节器5；
金属导热套筒2同轴紧密套接在待加热电池1外部，保护套筒3紧密同轴套接在金属导热套筒2外部，加热元件4缠绕在保护套筒3外部，功率调节器5与加热元件4电连接。
需要说明的是，加热器的形状为圆柱形，也可以根据待加热电池1的形状尺寸来调整金属导热套筒2的形状，使金属导热套筒2与待加热电池1充分接触，使加热元件4提供的热量高效率地传递给待加热电池1，金属导热套筒2具有导热系数大，传热快的优点，即使一点受热也可以快速将热量传播至整个金属导热套筒2，从而均匀地加热待加热电池1外表面。
加热元件4需连接功率调节器5来获取电能，功率调节器5通过控制电压电流大小来调节加热元件4的功率。
在待加热电池1的加热过程中，热量经过金属导热套筒2散发至空气，由于本发明实施例中保护套筒3具有规则的形状，因此可以选择合适的导热模型，结合测量得到的待加热电池1对应的温度变化曲线，可以准确得计算得到保护套筒3的散热功率，最终计算得到电池在失控前接收到的净热量。
本发明实施例中，通过构建加热元件4、保护套筒3、金属导热套筒2的三层加热结构，其中金属导热套筒2与待加热电池1的紧密套接，使得外部加热元件4施加的热量可以均匀地施加在电池表面，加热更均匀；通过金属导热套筒2、保护套筒3和待加热电池1之间的匹配，能够很方便地用理论计算的方法求得加热器在不同温度下的散热情况，从而能够定量分析电池在加热过程中接收到的热量，解决了现有技术中采用的热辐射方式，由于电池接收热辐射量不均匀，导致了电池表面升温不均匀电池在热失控时刻，向辐射面和背辐射面的温差超过160℃，很难判断电池热失控临界温度的技术问题，其次，虽然热辐射炉的功率可调，但由于电池形状的不规则性以及电池与辐射炉间距离的影响，很难确定电池各个部位接收的热辐射功率，导致了无法计算电池在热失控前所接收的总的外部能量的技术问题。
以上是对一种电池加热器的一个实施例进行的描述，下面将对一种电池加热器的另一个实施例进行详细的描述。
参照图3，本发明提供的一种电池加热器的另一个实施例，包括：
待加热电池1、金属导热套筒2、保护套筒3、加热元件4和功率调节器5；
金属导热套筒2同轴紧密套接在待加热电池1外部，保护套筒3紧密同轴套接在金属导热套筒2外部，加热元件4缠绕在保护套筒3外部，功率调节器5与加热元件4电连接。
进一步的，还包括：充放电循环仪6；
充放电循环仪6与待加热电池1的电极电连接，用于获取待加热电池1的电压。
需要说明的是，充放电循环仪6能实时记录待加热电池1的电压变化，利用充放电循环仪6对待加热电池1输入其他脉冲信号或其他操作时，可以监测待加热电池1内阻等参数在加热过程中的变化规律。
金属导热套筒2和保护套筒3均为空心圆柱。
金属导热套筒2的高度大于待加热电池1的高度。
进一步的，还包括：电热偶7；
电热偶7设置在待加热电池1和金属导热套筒2之间。
需要说明的是，贴附在待加热电池1外表面的热电偶能实时记录待加热电池1的温度变化。
进一步的，金属导热套筒2为铜套筒或铝套筒。
需要说明的是，金属导热套筒2的材料为高导热系数的材料，导热系数k一般高于200W/(m·K)，如铜或铝等金属，能够及时将外部接收到的热量传递给内部待加热电池1，提高加热效率。在实际实施过程中，金属导热套筒2的厚度可以应为加热器套筒总厚度的30％～50％。
进一步的，保护套筒3为不锈钢套筒。
需要说明的是，保护套筒3的材料为高强度的金属及其复合材料，可以选择不锈钢等强度高且导热系数大的金属材料，在实际实施过程中，保护套筒3的厚度可以为加热器套筒总厚度的50％～80％。
进一步的，加热元件4为：电阻丝。
进一步的，还包括：电压表和电流表；
电压表和电流表与功率调节器5的输出端电连接，用于测量功率调节器5的输出电压和输出电流。
需要说明的是，电压表量程可取为0-250V，最小刻度为10V，电流表量程可取为0-1A，最小刻度为0.02A，也可以根据加热功率的需要来选择电压表、电流表的量程大小。
本发明实施例的制作步骤为：先制作内部金属导热套筒2，再采用紧配合的方式在金属导热套筒2外部增设保护套筒3，然后在保护套筒3外缠绕加热元件4，加热元件4与功率调节器5相连，在金属导热套筒2中放置待加热电池1，固定好热电偶，之后连接好充放电循环仪6，即可开始对待加热电池1进行实验。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种电池加热器，其特点在于，包括：
待加热电池、金属导热套筒、保护套筒、加热元件和功率调节器；
所述金属导热套筒同轴紧密套接在所述待加热电池外部，所述保护套筒紧密同轴套接在所述金属导热套筒外部，所述加热元件缠绕在所述保护套筒外部，所述功率调节器与所述加热元件电连接；
所述金属导热套筒的内侧形状与所述待加热电池匹配，所述保护套筒的内侧形状与所述金属导热套筒的外侧形状匹配。
2.根据权利要求1所述的电池加热器，其特征在于，还包括：充放电循环仪；
所述充放电循环仪与所述待加热电池的电极电连接，用于获取所述待加热电池的电压。
3.根据权利要求2所述的电池加热器，其特征在于，所述金属导热套筒和所述保护套筒均为空心圆柱。
4.根据权利要求3所述的电池加热器，其特征在于，所述金属导热套筒的高度大于所述待加热电池的高度。
5.根据权利要求4所述的电池加热器，其特征在于，还包括：电热偶；
所述电热偶设置在所述待加热电池和所述金属导热套筒之间。
6.根据权利要求5所述的电池加热器，其特征在于，所述金属导热套筒为铜套筒或铝套筒。
7.根据权利要求5所述的电池加热器，其特征在于，所述金属导热套筒的导热系数大于或等于300W/(m·K)，且所述金属导热套筒的导热系数小于或等于400W/(m·K)。
8.根据权利要求6所述的电池加热器，其特征在于，所述保护套筒为不锈钢套筒。
9.根据权利要求8所述的电池加热器，其特征在于，所述加热元件为：电阻丝。
10.根据权利要求9所述的电池加热器，其特征在于，还包括：电压表和电流表；
所述电压表和所述电流表与所述功率调节器的输出端电连接，用于测量所述功率调节器的输出电压和输出电流。
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