CN208157498U - 并联网、电池模组、电池包加热*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种新型结构的并联网、配置这种并联网的电池模组、用于前述电池模组的电池包加热***。其中并联网用于装配于电池模组中以将多个电池单体并联连接，并联网为通电后发热升温的导电材质，所述并联网包括至少一个正极连接端子和至少一个负极连接端子。本申请无需为电池模组额外配置专门的加热部件，直接利用电池模组自身的并联网通电发热对电池进行加热，其方案巧妙易行，结构简单，实施方便，不会增加模组自重，总体成本下降。

Description

并联网、电池模组、电池包加热***

技术领域

本申请涉及一种并联网、配置这种并联网的电池模组、用于前述电池模组的电池包加热***。

背景技术

锂离子电池以其比功率高、能量密度大，寿命长，自放电率低和贮藏时间长等优点，成为研究的焦点，并逐渐取代传统铅酸、镍氢、镍镉等电池走向动力电池市场。作为新能源电池，锂离子动力电池走向动力市场的道路上正面临着无限的机遇和挑战。低温下的锂离子电池充放电容量衰减，功率性能下降。0℃以下，锂离子电池的输出性能受影响，在-20℃以下的低温时电池的性能均有明显的恶化，在-40℃电池只能放出额定容量的30％。更恶劣的是，在0℃以下进行充电，会发生析锂，电池有内短风险，存在严重的安全隐患。这很大程度上限制了其在气候严寒区域的的推广及应用。

针对锂离子动力电池低温使用问题，行业提出了若干解决方案，总结下来，加热方案多分为两类：

一类加热方案：以PTC、电阻丝或者碳材等作为主要发热元件，外表面包覆铝塑膜，硅胶，PI膜等防护层，根据电池模块形状和使用情况，一般制作为加热带、加热板和柱状加热器等等，***一般由电池管理***、继电器、保险丝，电池组、加热单元及若干个温度传感器组成，实现方式为电加热；主要代表专利有CN 205385095 U(安靠)和CN 107681065 A(沃特玛)。

另一类加热方案：为换热式加热，一般为导热板，导热管道，导热板与电池模块直接接触，导热板或者流道内为导热液，在***动力源的作用下，将导热液的热量传递给电池模块，达到提升电池包温度的目的。当然利用这种方案的一般会将加热制冷进行一体化设置，由液体循环交换热量，简单高效可靠。主要代表专利有CN 107666023 A(沃特玛)和CN107196003 A(长安汽车)。

第一类方案，行业内已批量化使用，较为成熟。第二类方案，行业内已有不少尝试，大部分企业正处于开发验证阶段。根据现在的使用状况来看，以上两类方案均可以有效地进行加热，解决电池包低温使用的问题。然而无论哪一种方案，均需要在电池模组中额外增加相应的加热设备，比如加热片、保险丝、继电器、传感器，水泵，水箱、压缩机亦或者其他动力源，这不可避免地存在以下问题：

1.动力电源成本增加；

2.控制策略比较复杂；

3.增加重量，能量密度降低；

4.占用一定的空间，体积利用率降低；

5.换热效率低，温度均一性差。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，本项目提出了一种新型结构的并联网、配置这种并联网的电池模组、用于前述电池模组的电池包加热***，其无需为电池模组额外配置专门的加热部件，直接利用电池模组自身的并联网通电发热对电池进行加热。

本申请的技术方案是：

一种并联网，用于装配于电池模组中以将多个电池单体并联连接，所述并联网为通电后发热升温的导电材质，所述并联网包括至少一个正极连接端子和至少一个负极连接端子。

本申请这种并联网在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述并联网包括若干呈矩阵分布的焊接盘以及连接在这些焊接盘之间的若干并联带。

位置最外侧的其中两个所述焊接盘上分别一体连接有一个引出条，其中一个所述引出条形成所述正极连接端子，另一个所述引出条形成所述负极连接端子。

所述并联网的外轮毂呈矩形，所述正极连接端子和所述负极连接端子分别布置在所述并联网的对角位置。

所述并联网为金属材质。

一种电池模组，包括：

带有若干电池插装孔的电池夹具，

分别嵌入各个所述电池插装孔中的若干电池串联片，

分别插装至各个所述电池插装孔中、且与各个所述电池串联片一一对应连接的若干单体电池，以及

与各个所述电池串联片均焊接连接的一并联网；

所述并联网采用上述的并联网结构。

所述正极连接端子和所述负极连接端子均伸出至所述电池夹具的侧部。

每个所述电池模组的所述并联网并联在同一供电电路中。

每一个所述并联网的正、负极支路上分别串联一继电器，每个所述继电器均与同一单片机电路连接。

本申请无需要额外增加加热片、保险丝或者水泵，水箱、压缩机等***热管理***，具有以下优势：

1、无需为电池模组额外配置专门的加热部件，直接利用电池模组自身的并联网通电发热对电池进行加热，总体成本下降；

2、多个电池模组可共用同一个加热供电电源构成包含多个并联网的加热升温***，该***的控制策略相对简单，容易实施；

3、无需额外增加重量，能量密度有效保持，在新能源政策的导向下，产品优势更大，续航里程提高；

4、无需占用空间，体积利用率提高；

5、并联网与电芯接触面积较以往夹片切线式接触面积更大大，换热效率有效提高，温度均一性好。

6、一块并联网通电发热后，可以向其两侧的两层单体同时电池加热，覆盖范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中单个电池模组的立体结构示意图；

图2为本申请实施例中由多个电池模组构成的电池包结构示意图；

图3为本申请实施例中并联网的结构示意图；

图4为本申请实施例中电池包加热***的电路结构示意图；

其中：1-并联网，101-正极连接端子，102-负极连接端子，103-焊接盘，104-并联带，2-电池夹具，201-电池插装孔，3-单体电池。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

图1至图3示出了本申请的一个具体实施例，其中图1为单个电池模组的结构图，图2为包含多个图1这种电池模组的电池包结构，图3为图1这种电池模组中并联网的结构图，图4为图2所示电池包中各个并联网间的发热供电电路连接图。

图1所示的这种电池模组，与传统电池包结构相同的是，其也包括：带有众多电池插装孔201的电池夹具2(或称电池支架)，分别嵌入各个电池插装孔201中的多个电池串联片(图中未画出)，分别插装至各个电池插装孔201中、且与各个电池串联片一一对应连接的众多单体电池3，与各个电池串联片均焊接连接的一个并联网1。其中，电池串联片大致呈有底圆筒结构，其由圆形底片以及间隔设置在圆形底片四周的多个弹爪构成，圆形底片和弹爪均为金属材质二者为一体式结构，装配时，将电池串联片沿电池插装孔201轴向嵌入电池插装孔201，再将下层电池的正极端***电池插装孔201下端、并与电池串联片的圆形底片焊接固定，放入并联网1，将并联网1与各个电池串联片的的圆形底片焊接，之后将上层电池的负极端***电池插装孔201上端、并被电池串联片周围的摊爪仅仅保证夹紧。

本实施的关键改进在于，上述并联网1为通电后发热升温的导电材质，而且该并联网包括一个正极连接端子101和一个负极连接端子102。

具体地，该并联网1为金属材质，其具有一定的电阻，向其通入电流后会产生热量而温度升高，进而对与之接触的单体电池加热升温。而并联网1的正极连接端子101和负极连接端子102正是为了方便其接入供电电路。

与传统的并联网结构相同，本实施例中的并联网1的外轮毂也呈矩形，其也包括众多呈矩阵分布的焊接盘103以及连接在这些焊接盘103之间的众多并联带104。其中焊接盘103为圆形，而并联带104为条带形状。装配完成后，焊接盘103与上述电池串联片的圆形底片接触并焊接，而并联带104用于将焊接盘103相连连接，实现同一层中各颗单体电池的并联连接。

施加在并联网上电压大小的选择依据两个条件：1.单体电池(或称电芯)运行使用温度上限60℃；2.确保电池在规定的时间内达到需要加热的温度所需的对应功率。与传统电芯径向方式加热不同的是，并联网通过电池串联片传递热量，在轴向上实现对电芯的加热。每一支电芯均与并联网的焊接盘103接触，加热时可确保加热温度的均匀性。

既然并联网1的各个焊接盘103呈矩阵分布，那么其必然有一部分焊接盘103处于并联网1的最外侧位置(也即并联网的边缘部位)。而本实施例就是在并联网边缘部位中的其中两个焊接盘103上分别一体连接有一个引出条，其中一个引出条形成上述正极连接端子101，用于接供电电路的正极端，另一个引出条形成上述的负极连接端子102，用于接供电电路的负极端。通电后，电流由并联网的正极连接端子101向负极连接端子102流动。

为了让电流能够尽可能均匀地流过整个并联网1，本实施例将上述正极连接端子101和负极连接端子102分别布置在并联网1的两个对角位置，如图3。

为了更加方便上述的正极连接端子101和负极连接端子102接入发热供电电路，本实施例电池模组中并联网1的正极连接端子101和负极连接端子102均伸出至电池夹具2的侧部。

图2这种电池包包括多个(图中为4个)上述结构的电池模组，这四个电池模组中的单体单体层层插接，形成具有四倍于图1这种电池模组容量的大容量电池组(电池包)。

显然，图2中四个电池模组就一共具有四个上述结构的并联网1(图中只画出了三个，省略了其中的一个)。

参照图4所示，如果某一电池包由N个上述结构的电池模组构成，那么我们可以将这N个电池模组中的N个并联网1并联连接在同一供电电路中，而且每一个并联网1的正、负极支路上分别串联一继电器，每个继电器均与同一单片机电路连接。

在图4中各字母标记的含义分别是，MCU：微控制单元，又名单片机；VCC：电源正极；GND：接地端；R1-RN：并联网电阻值；Q1-QN、Q1a-QNa：继电器。

在每一个并联网1的正、负极支路上分别串联一继电器，不对并联网1通电加热时，其两端的两个继电器均处于断开状态，如此可防止电池模组中的单体电池3发生短路。

具体地，对于本实施例图2所述的这种具有四个电池模组的电池包，将四个并联网1公用同一个供电电源来通电发热，并利用继电器和单片机对每个并联网1的通/断电进行控制。由单片机统一控制各个继电器的通断，在使用时，其中一个并联网1正负两端的两个继电器(比如Q1和Q1a)处于闭合接通状态时，其余继电器(Q2-QN、Q2a-QNa)均处于断开状态，如此是为了防止电池模组中的单体电池3发生短路。最好能实现短时间内(比如1S内或者10S内)进行交替，保证每个并联支路都闭合一次，如此往复进行交替加热，最终实现电池的低温加热功能。

多个并联网之间采用并联方式组装在一起，并联网3之间通过用光刻覆铜板制成的过渡板连接，连接可靠又美观。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种并联网，用于装配于电池模组中以将多个电池单体并联连接，其特征在于，所述并联网(1)为通电后发热升温的导电材质，所述并联网包括至少一个正极连接端子(101)和至少一个负极连接端子(102)。

2.根据权利要求1所述的并联网，其特征在于，所述并联网(1)包括若干呈矩阵分布的焊接盘(103)以及连接在这些焊接盘(103)之间的若干并联带(104)。

3.根据权利要求2所述的并联网，其特征在于，位置最外侧的其中两个所述焊接盘(103)上分别一体连接有一个引出条，其中一个所述引出条形成所述正极连接端子(101)，另一个所述引出条形成所述负极连接端子(102)。

4.根据权利要求3所述的并联网，其特征在于，所述并联网(1)的外轮毂呈矩形，所述正极连接端子(101)和所述负极连接端子(102)分别布置在所述并联网(1)的对角位置。

5.根据权利要求1所述的并联网，其特征在于，所述并联网(1)为金属材质。

6.一种电池模组，包括：

带有若干电池插装孔(201)的电池夹具(2)，

分别嵌入各个所述电池插装孔(201)中的若干电池串联片，

分别插装至各个所述电池插装孔(201)中、且与各个所述电池串联片一一对应连接的若干单体电池(3)，以及

与各个所述电池串联片均焊接连接的一并联网(1)；

其特征在于，所述并联网(1)采用如权利要求1至4中任一所述并联网的结构。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述正极连接端子(101)和所述负极连接端子(102)均伸出至所述电池夹具(2)的侧部。

8.一种电池包加热***，包括至少两个电池模组，其特征在于，所述电池模组采用如权利要求6或7所述电池模组的结构，每个所述电池模组的所述并联网(1)并联在同一供电电路中。

9.根据权利要求8所述的电池包加热***，其特征在于，每一个所述并联网(1)的正、负极支路上分别串联一继电器，每个所述继电器均与同一单片机电路连接。