一种电芯加热模块的制作方法

本实用新型属于电池加热技术领域，特别是涉及一种电芯加热模块。

背景技术：

锂离子电芯具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽及贮存寿命长等优点，广泛应用于各种小型电器以及电动汽车中。应用于电动汽车的锂离子动力电芯其工作环境通常为-20℃～60℃，在适宜的温度下锂离子动力电芯才能较好的运作，温度较低会对锂离子动力电芯的运行寿命产生不良影响；另一方面，在锂离子动力电芯开始启动或充电的时候，电池温度变化较大，对电池产生不利影响；因此，在气候寒冷的冬天，需考虑对锂离子动力电芯的加热问题。

现有大部分电动汽车电芯模块配备的加热系统主要是：在电芯模组的外部侧壁设置电阻丝加热片进行加热。然而该加热方式存在以下不足：

1、加热片对电芯加热主要是通过空气热传导，而空气热传导效率较低，；

2、电阻丝加热片最高可以达到1000℃高温，一旦温度传感器失效，电芯存在燃烧的风险；

3、电阻丝加热片电热转换效率较低，从通电到电芯满足工作温度要求所需时间过长；

4、电阻丝加热片方案无法对所有电芯进行均匀的加热，导致不同电芯输出电压不一致。

技术实现要素：

针对现有电芯加热技术中存在热传导效率低以及加热效果不均匀的问题，本实用新型提供了一种电芯加热模块，该电芯加热模块能够实现电芯阵列的快速加热，同时使得电芯阵列中的各个单体电芯受热均匀，保证输出电压的一致性。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种电芯加热模块，包括电芯阵列和加热膜；

所述电芯阵列包括多个单体电芯；

所述加热膜环绕设置于多个单体电芯之间，所述加热膜的两端分别引出电芯阵列的外部，且加热膜的两端分别电连接有正极引出端和负极引出端。

进一步的，所述电芯阵列中的多个单体电芯呈矩形阵列排布，且所述多个单体电芯相互间隔。

进一步的，所述加热膜为柔性带体，所述加热膜呈波浪形并环绕于各个单体电芯的外壁之间，所述单体电芯与加热膜绝缘接触。

进一步的，所述加热膜为石墨烯加热膜。

进一步的，还包括有用于固定所述电芯阵列的第一电芯支架和第二电芯支架，所述第一电芯支架和第二电芯支架分别连接在所述电芯阵列的两侧。

进一步的，所述第一电芯支架朝向第二电芯支架一面上开有容置腔，所述电芯阵列位于所述容置腔中，所述第二电芯支架覆盖所述容置腔的开口；

所述第一电芯支架上设置有多个第一通孔，所述第一通孔分别连通所述容置腔和第一电芯支架背离容置腔的表面；

所述第二电芯支架上设置有多个第二通孔，所述第二通孔分别连通所述容置腔和第二电芯支架背离第一电芯支架的表面；

所述单体电芯的两端分别位于第一通孔和第二通孔中。

进一步的，所述加热膜设置于所述容置腔中，所述第一电芯支架的侧壁上开有引出槽，所述正极引出端和负极引出端从所述引出槽引出。

进一步的，所述第一电芯支架上设置有第一导向柱，所述第一导向柱沿第一电芯支架的外侧朝第二电芯支架方向延伸，所述第二电芯支架沿所述第一导向柱的延伸方向设置有第二导向柱，所述第一导向柱和第二导向柱均为中空结构，所述第二电芯支架与第一电芯支架连接时，第一导向柱和第二导向柱端部轴向导通。

进一步的，所述第一电芯支架和第二电芯支架卡扣连接。

进一步的，所述单体电芯为圆柱形电芯。

根据本实用新型的电芯加热模块，在电芯阵列中设置了加热膜，加热膜环绕设置于电芯阵列的多个单体电芯之间，通过加热膜与电芯的侧壁直接接触，不需要通过空气进行传导，使加热膜产生的热量快速传递至单体电芯上，提高加热效率；另一方面，通过加热膜环绕于电芯阵列内部的方式，能够使得电芯阵列内部和外部的单体电芯同时得到加热，有效避免了不同位置单体电芯加热温度不一致的问题，单体电芯的温度一致，进而保证各单体电芯输出电压的一致性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的电芯加热模块的截面图；

图2是本实用新型实施例1提供的电芯加热模块的爆炸示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的第一电芯支架的结构示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的第二电芯支架的结构示意图；

图5是本实用新型实施例2提供的电芯加热模块的截面图；

图6是本实用新型实施例3提供的电芯加热模块的截面图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、加热膜；11、正极引出端；12、负极引出端；2、电芯阵列；21、单体电芯；3、第一电芯支架；31、第一导向柱；32、第一通孔；33、容置腔；4、第二电芯支架；41、第二导向柱；42、第二通孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参见图1和图2所示，本实施例公开了一种电芯加热模块，包括电芯阵列2和加热膜1；

所述电芯阵列2包括多个单体电芯21，多个单体电芯21的位置相对固定，且单体电芯21之间存在间隙，所述单体电芯21可以为现有对工作温度有要求的各种电池，如锂离子电池、锌锰电池、镉镍电池，镍氢电池等。

所述加热膜1环绕设置于多个单体电芯21之间，所述单体电芯21的部分侧壁与加热膜1接触，所述加热膜1包裹于单体电芯21的部分外壁上，同时沿单体电芯21的外壁切线方向引出，单体电芯21的侧壁与加热膜1直接接触，将加热膜1的热量传导至单体电芯21上，不需要通过空气进行传导，提高导热效率。所述加热膜1的两端分别引出电芯阵列2的外部，且加热膜1的两端分别电连接有正极引出端11和负极引出端12，加热膜1通电后发出热量，所述正极引出端11和负极引出端12用于引入加热膜1所需的电能供应。

需要说明的是，本实施例并不限制所述加热膜1的数量，如图1所示，本实施例中设置一个加热膜1，本领域技术人员也可根据实际单体电芯21的数量对加热膜1的数量进行选择，对本实施例所做简单替换的技术方案均包括在本实用新型的保护范围。

在本实施例中，所述电芯阵列2中的多个单体电芯21呈矩形阵列排布，且所述多个单体电芯21相互间隔。需要说明的是，在本实施例的技术方案中，并不限制单体电芯21的外形和排列方式，采用其他现有的单体电芯21及其排列方式，如环形阵列等，进行替换的技术方案也应包括在本实用新型的保护范围内。

所述加热膜1为可弯折的柔性带体，选择柔性带体有利于加热膜1在电芯阵列2之中缠绕穿行，同时在单体电芯21和加热膜1的接触位置的部分加热膜1弯折形变，加大加热膜1与单体电芯21之间的接触面积，优选加热膜1呈波浪形环绕于不同单体电芯的外壁之间，所述单体电芯与加热膜1接触部分为绝缘设置，本领域技术人员也可根据实际情况在单体电芯21外壁设置热缩膜，或在加热膜1与单体电芯21的接触位置设置导热层，如导热硅胶等，进行热量传递和电性绝缘。

作为本实用新型的一种优选的实施例，所述加热膜1为石墨烯加热膜；石墨烯加热膜电热转换效率较高，按所述方案缠绕在电芯阵列2中，使电芯阵列2里所有单体电芯21同时加热，电芯迅速升温到设定温度，且石墨烯加热膜作为一种新型加热膜1具有加热功率可设计的优点，也可根据所需加热速度设计加热曲线，能够电芯温度将保持在最高温度以下，避免加热温度失控的风险，经试验，采用石墨烯加热膜结合上述加热膜1设置方式进行电芯阵列2的加热，可在10s内达到所需电芯温度的90％，30s后可稳定持续输出所需要的温度，保证电芯阵列2的所有单体电芯21同时迅速加热到所需温度。

如图2～图4所示，所述电芯加热模块还包括有用于固定所述电池阵列的第一电芯支架3和第二电芯支架4。

具体的，所述第一电芯支架3为半封闭盒状，所述第二电芯支架4为盖状，所述第一电芯支架3朝向第二电芯支架4一面上开有容置腔33，所述电池阵列位于所述容置腔33中，所述第二电芯支架4与第一电芯支架3连接时，第二电芯支架4封闭所述容置腔33的开口，所述第一电芯支架3和第二电芯之间通过卡扣连接；

所述第一电芯支架3上设置有多个第一通孔32，所述第一通孔32分别连通所述容置腔33和第一电芯支架3背离容置腔33的表面；

所述第二电芯支架4上设置有多个第二通孔42，所述第二通孔42分别连通所述容置腔33和第二电芯支架4背离第一电芯支架3的表面；

所述单体电芯21的两端分别位于第一通孔32和第二通孔42中，通过所述第一通孔32和第二通孔42将单体电芯21进行固定，同时保证单体电芯21之间留有供所述加热膜1穿过的间隙，单体电芯21的两个电极端面位于第一电芯支架3和第二电芯支架4的外表面，用于单体电芯21之间的电性连接。

通过上述第一电芯支架3和第二电芯支架4对电芯阵列2进行固定，所述加热膜1与电芯阵列2共同设置于所述容置腔33中，所述第一电芯支架3的侧壁上开有引出槽(未图示)，所述正极引出端11和负极引出端12从引出槽引出，所述正极引出端11和负极引出端12外接有直流电源，通过所述直流电源给加热膜1供电，所述正极引出端11和负极引出端12为银电极。

所述第一电芯支架3上设置有第一导向柱31，所述第一导向柱31沿第一电芯支架3的外侧朝第二电芯支架4方向延伸，所述第二电芯支架4在第一导向柱31的延伸方向设置有第二导向柱41，所述第一导向柱31和第二导向柱41均为中空结构，所述第二电芯支架4与第一电芯支架3连接时，第一导向柱31和第二导向柱41端部连接且相互导通。所述电芯阵列2在相应位置预留有空位，以供第一导向柱31和第二导向柱41穿过，所述第一导向柱31和第二导向柱41形成导向通孔，可通过螺栓穿过所述导向通孔将多个电芯加热模块进行串联。

为了便于加热膜1在电芯阵列2中的环绕、减小单体电芯21棱边对加热膜1的磨损以及加大加热膜1与单体电芯21的接触换热面积，所述单体电芯21优选为圆柱形电芯。

在本实用新型中，所述加热膜1与电芯阵列2的环绕方式有多种，以下通过具体实施例对加热膜1的环绕方式进行进一步解释：

在以下实施例的描述中，需要理解的是，术语“行”、“列”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对以下实施例的限制。

如图1所示，包括电芯阵列2、第一电芯支架3、第二电芯支架4和加热膜1；所述电芯阵列2固定安装于第一电芯支架3和第二电芯支架4之间，所述电芯阵列2中的单体电芯21呈矩形阵列排布，单体电芯21之间间隔相等，所述第一电芯支架3和第二电芯支架4之间设置有第一导向柱31和第二导向柱41，所述第一导向柱31和第二导向柱41相互连接形成导向柱，所述导向柱的数量为5个，其中4个位于第一电芯支架3的四角位置，1个位于第一电芯支架3的中心位置，所述导向柱取代电芯阵列2中相应位置的单体电芯21；

所述加热膜1为石墨烯加热膜，石墨烯加热膜从电芯阵列2的左上角方向进入，沿电芯阵列2的行方向呈波浪状环绕于电芯阵列2的第一行单体电芯21上，达到第一行单体电芯21的末尾后引入第二行单体电芯21，沿反方向波浪状环绕于电芯阵列2的第二行单体电芯21上，依次类推，最终从电芯阵列2的右下角引出，所述石墨烯加热膜的两端分别连接正极引出端11和负极引出端12。实施例2

如图5所示，为本实用新型中一种电芯加热模块的实施方式，包括实施例1中大部分技术特征，其不同之处在于：

所述加热膜1为石墨烯加热膜，石墨烯加热膜从电芯阵列2的左上角方向进入，沿电芯阵列2的行方向呈直线状穿过电芯阵列2的第一行与第二行单体电芯21的间隙之间，达到第二行单体电芯21的末尾后沿列方向引入第二行与第三行单体电芯21的间隙之间，沿反方向直线状穿过电芯阵列2的第二行与第三行单体电芯21的间隙之间，依次类推，最终从电芯阵列2的左下角引出，所述石墨烯加热膜的两端分别连接正极引出端11和负极引出端12。

实施例3

如图6所示，为本实用新型中一种电芯加热模块的实施方式，包括实施例1中大部分技术特征，其不同之处在于：

所述加热膜1为石墨烯加热膜，石墨烯加热膜从电芯阵列2的左上角方向进入，沿电芯阵列2的行方向呈直线状穿过电芯阵列2的第一行与第二行单体电芯21的间隙之间，达到第二行单体电芯21的末尾后沿列方向引入第三行与第四行单体电芯21的间隙之间，沿反方向直线状穿过电芯阵列2的第三行与第四行单体电芯21的间隙之间，依次类推，最终从电芯阵列2的左下角引出，所述石墨烯加热膜的两端分别连接正极引出端11和负极引出端12。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。