本實(shí)用新型涉及一種加熱裝置，特別涉及一種用于電池單元的加熱裝置。

背景技術(shù)：

電池單元的工作溫度與其工作能力密切相關(guān)，關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力輸出和能量輸出。電池單元在極端低溫和極端高溫環(huán)境下都無(wú)法正常工作。目前，常用的加熱方法是通過(guò)加熱電池組內(nèi)的空氣，使電池單元的溫度上升，如中國(guó)專(zhuān)利CN100452530C公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)電池包溫度控制系統(tǒng)和方法，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)循環(huán)介質(zhì)通過(guò)多路循環(huán)介質(zhì)熱交換裝置，對(duì)電池包進(jìn)行加熱；中國(guó)專(zhuān)利CN105449314A公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車(chē)電池包充電加熱裝置，通過(guò)水循環(huán)回路，利用加熱室加熱循環(huán)水，從而使電池模組升溫；CN105742745A公開(kāi)了一種電池包液體冷卻/加熱系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，當(dāng)電池包工作在低于0℃的低溫情況下，通過(guò)電池包外的電加熱棒加熱液體，通入電池包內(nèi)進(jìn)而對(duì)電池包進(jìn)行加熱。

由上述可知，目前對(duì)電池單元的加熱均為在電池單元外圍加熱以及以空氣作為傳熱介質(zhì)的加熱方式，加熱功率有限且對(duì)電池單元內(nèi)部加熱不均勻，可能導(dǎo)致電池單元內(nèi)頻繁出現(xiàn)溫差而破壞電池單元的整體性能。因此，對(duì)電池單元的加熱系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提高換熱效率以提高電池單元的整體性能，是亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：將加熱裝置設(shè)于電池單元內(nèi)，利用導(dǎo)熱油的強(qiáng)流動(dòng)性及傳熱快的特點(diǎn)，在電池單元中注滿(mǎn)導(dǎo)熱油，通過(guò)加熱裝置對(duì)電池單元內(nèi)導(dǎo)熱油的直接加熱提高電池單元的溫度，從而完成了本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型的目的在于提供以下技術(shù)方案：

(1)一種加熱裝置，所述加熱裝置1由下向上依次包括底板層11、加熱層12和導(dǎo)熱層13，所述底板層11支撐加熱層12和導(dǎo)熱層13，所述加熱層12通過(guò)導(dǎo)熱層13密封于底板層11上；

所述加熱層12包括至少一個(gè)加熱單元121。

(2)根據(jù)上述(1)所述的加熱裝置，其中，所述加熱單元121為彎曲排布的電阻絲，所述電阻絲的寬度為1～3mm，厚度為20～30μm，電阻率為7.3×10^-6Ω·m。

(3)根據(jù)上述(1)所述的加熱裝置，其中，所述加熱單元121沿底板層11的長(zhǎng)度方向排布成一行或多行，同行中左右相鄰的加熱單元121在底板層11的長(zhǎng)度方向上的寬度相同，和/或同行中左右相鄰的加熱單元121之間的距離相等。

(4)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的加熱裝置，其中，在加熱單元121為多個(gè)時(shí)，各加熱單元121串連連接，電流入口和電流出口位于加熱層12的同一端。

(5)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的加熱裝置，其中，所述底板層11為板材；在所述板材的上表面開(kāi)設(shè)凹部，在所述凹部?jī)?nèi)設(shè)置加熱層12。

(6)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的加熱裝置，其中，所述導(dǎo)熱層13由硅膠形成，導(dǎo)熱層13將加熱單元121密封于所述凹部中。

(7)根據(jù)上述(1)至(3)之一所述的加熱裝置，其中，所述加熱裝置1為設(shè)置在電池單元2內(nèi)部的至少一個(gè)加熱板，其與電池單元2內(nèi)填充的導(dǎo)熱油直接接觸。

(8)根據(jù)上述(7)所述的加熱裝置，其中，所述電池單元2包括單元?dú)んw21、電池支架22和電芯23和導(dǎo)熱油，電芯23安裝于電池支架22上，單元?dú)んw21密封安裝于電芯23和電池支架22外，電池支架22包括平行安裝的右支架板221和左支架板222。

(9)根據(jù)上述(8)所述的加熱裝置，其中，右支架板221和左支架板222內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)設(shè)置有插槽224，所述加熱裝置1固定在電池支架22的插槽上。

(10)根據(jù)上述(9)所述的加熱裝置，其中，所述加熱裝置1包括兩個(gè)加熱板，一個(gè)加熱板安裝在電池支架22底部，另一個(gè)加熱板安裝在電池支架22中部，加熱單元121對(duì)應(yīng)位置處對(duì)應(yīng)于左右兩相鄰電芯23之間的空隙，左右兩相鄰加熱單元121之間的空隙對(duì)應(yīng)位置處對(duì)應(yīng)于電芯23所在位置。

根據(jù)本實(shí)用新型提供的一種加熱裝置，具有以下有益效果：

(1)本實(shí)用新型中加熱裝置直接設(shè)置在電池單元內(nèi)部，對(duì)電池單元的加熱更快速，加熱效率更高；

(2)本實(shí)用新型加熱裝置中包括獨(dú)立分布的加熱單元，對(duì)電池單元的不同部位采用不同的加熱方式，更利于電池單元內(nèi)部能量的傳遞和受熱均衡；

(3)本實(shí)用新型中采用導(dǎo)熱油作為填充在電池單元內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)，其與電芯直接接觸，且具有高閃點(diǎn)、高流動(dòng)性、大比熱和電絕緣等性能，可快速與電芯發(fā)生熱交換，便于電池單元內(nèi)溫度的調(diào)控；

(4)本實(shí)用新型中電芯以“插空”的方式進(jìn)行排布，此排布方式增大了電芯間的空隙，便于導(dǎo)熱油在電芯間隙中流動(dòng)，有利于電芯與導(dǎo)熱油換熱效率的提高；

(5)本實(shí)用新型加熱裝置中加熱單元對(duì)應(yīng)位置處為電芯間形成的空隙，加熱單元間隙對(duì)應(yīng)位置處為電芯，在避免部分電芯直接受熱的同時(shí)，更有利于通過(guò)電芯間的空隙結(jié)構(gòu)快速將熱量傳遞至遠(yuǎn)離熱源的部位。

附圖說(shuō)明

圖1示出加熱裝置的主截面示意圖；

圖2示出加熱裝置中加熱層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出本實(shí)用新型中電池單元俯視透視圖；

圖4示出圖3中A-A截面示意圖；

圖5示出電池支架的立體圖；

圖6示出電池支架上通孔的交錯(cuò)排布示意圖；

圖7示出支架板上插槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1-加熱裝置；

11-底板層；

12-加熱層；

121-加熱單元；

13-導(dǎo)熱層；

2-電池單元；

21-單元?dú)んw；

211-殼身；

212-殼蓋；

213-殼內(nèi)層；

214-殼外層；

22-電池支架；

221-右支架板；

222-左支架板；

223-通孔；

224-插槽；

23-電芯；

231-焊條；

232-保險(xiǎn)絲。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)用新型的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更為清楚、明確。

在這里專(zhuān)用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

如圖1所示，本實(shí)用新型公開(kāi)的是一種加熱裝置，所述加熱裝置1為復(fù)合結(jié)構(gòu)，由下向上依次包括底板層11、加熱層12和導(dǎo)熱層13。所述底板層11用于支撐加熱層12和導(dǎo)熱層13，所述加熱層12向外部傳遞熱量；所述導(dǎo)熱層13具有耐高溫和電絕緣性，其密封在加熱層12上進(jìn)行導(dǎo)熱。

如圖2所示，加熱層12包括至少一個(gè)加熱單元121，在加熱單元121為多個(gè)時(shí)，各加熱單元121獨(dú)立排布。優(yōu)選地，各加熱單元121通過(guò)串連連接，電流入口和電流出口位于加熱層12的同一端。所述加熱單元121為彎曲排布的電阻絲，如S形往復(fù)排布的電阻絲。所述電阻絲為單一金屬電阻絲、合金電阻絲或非金屬電阻絲，所述單一金屬電阻絲包括Mo、W、Ta電阻絲，所述合金電阻絲包括Ni-Cr合金或Fe-Cr-Al合金電阻絲，所述非金屬電阻絲包括石墨或碳化硅電阻絲，優(yōu)選為Ni-Cr合金電阻絲，更優(yōu)選所述電阻絲的寬度為1～3mm，厚度為20～30μm，電阻率為7.3×10^-6Ω·m，電阻絲最高加熱溫度為50℃。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述加熱單元121沿底板層11的長(zhǎng)度方向排布成一行或多行。優(yōu)選地，同行中左右相鄰加熱單元121在底板層11的長(zhǎng)度方向上的寬度相同，和/或同行中左右相鄰的加熱單元121之間的距離相等。如圖2所示，加熱單元121在加熱層12中排布成兩行，兩行中加熱單元121以行間中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)排布，各加熱單元121在加熱板的長(zhǎng)度方向上的寬度相同，且同行左右相鄰的加熱單元121的間距相等。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述底板層11為平板，優(yōu)選為上表面設(shè)有凹部的平板，在所述凹部?jī)?nèi)部排布加熱單元121。優(yōu)選地，所述底板層11的厚度為2～3mm，凹部深度為1～2mm。底板層11具有高強(qiáng)度、耐高溫和電絕緣性，其材質(zhì)優(yōu)選為酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯或電木。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱層13由硅膠形成，導(dǎo)熱層13的厚度為1～2mm。硅膠電絕緣且耐高溫，其化學(xué)性能和物理性能隨溫度的變化很小。同時(shí)，其作為粘結(jié)材料，將加熱單元121密封于所述凹部中。

加熱板可通過(guò)下述工藝制備：洗去電木板中部區(qū)域使成凹部，在凹部?jī)?nèi)通過(guò)一股或多股電阻絲S形排布成間隔排列的加熱單元，將液態(tài)硅膠倒入凹部?jī)?nèi)，密封電阻絲，硅膠固化后即得加熱板。

如圖3和圖4所示，本實(shí)用新型中，所述加熱裝置1為設(shè)置在電池單元2內(nèi)部的至少一個(gè)加熱板，其與電池單元2內(nèi)填充的導(dǎo)熱介質(zhì)直接接觸。

所述電池單元2包括單元?dú)んw21、電池支架22和電芯23，所述單元?dú)んw21用于使電池單元2形成密封結(jié)構(gòu)，電池支架22位于電池單元2內(nèi)部，用于固定電芯23。電芯23之間以及電芯23與單元?dú)んw21之間存在空隙，所述空隙以導(dǎo)熱介質(zhì)填充，用于電池單元2內(nèi)熱量的交換和傳遞。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油，電池支架22和電芯23浸在導(dǎo)熱油中。所述導(dǎo)熱油為變壓器油或經(jīng)改性后變壓器油，所述改性是指以變壓器油為基質(zhì)，對(duì)變壓器油的流動(dòng)性等性能進(jìn)行的改進(jìn)。所述導(dǎo)熱油具有高閃點(diǎn)、高流動(dòng)性、大比熱和電絕緣等性能。導(dǎo)熱油填充于電池單元2內(nèi)部，可直接吸收電芯23產(chǎn)生的熱量而使電芯23的溫度不至于過(guò)高，而在低溫時(shí)憑借其高流動(dòng)性，可迅速將從外界吸收到的熱量傳送至整個(gè)電池單元2，使電池單元2維持在特定的均勻溫度范圍內(nèi)。

除上述熱交換功能外，填充在電池單元2內(nèi)的導(dǎo)熱油依靠其流體性能，還可緩沖外界沖擊對(duì)電池單元2的振動(dòng)。

如圖5所示，電池支架22包括平行安裝的右支架板221和左支架板222，右支架板221和左支架板222上對(duì)應(yīng)設(shè)置多個(gè)可插入電芯23的通孔223。所述通孔223在右支架板221和左支架板222上排布成至少兩行或兩列，其中，以右支架板221和左支架板222的縱向安裝為基準(zhǔn)，設(shè)定沿右支架板221或左支架板222平面的上下方向?yàn)榭v向(Y軸)，沿右支架板221或左支架板222平面的左右方向?yàn)闄M向(X軸)，通孔223在縱向上排布為列，在橫向上排布成行。優(yōu)選地，相鄰兩行或兩列的通孔223交錯(cuò)排布。如圖6所示，交錯(cuò)排列是指：位于第n(n≥1)列的通孔223a距第n+1列中與其距離最近的通孔223b的中心距離是L1，與第n+2列中與其距離最近的通孔223c的中心距離是L3，通孔223b與通孔223c的中心距離是L2，若L1+L2＞L3，則所述通孔223之間為交錯(cuò)排列。

如圖7所示，右支架板221和左支架板222內(nèi)側(cè)(朝向電芯23的一側(cè))上對(duì)應(yīng)設(shè)置有至少兩對(duì)與成行排列的通孔223平行的插槽224，所處插槽224具有縱向截面為U形的開(kāi)口部，右支架板221上的插槽224開(kāi)口方向朝向左支架板222，左支架板222上的插槽224開(kāi)口方向朝向右支架板221，其中一對(duì)插槽224位于右支架板221和左支架板222頂部，用于安裝電池單元2的保護(hù)板，其余插槽224位于右支架板221和左支架板222的其它任意高度處，用于其他功能元件的安裝。所述保護(hù)板為電路板，包括多個(gè)電池管理單元，用于調(diào)控電芯23的工作狀態(tài)，對(duì)電芯23提供過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)流或短路保護(hù)，以及使電池單元2中各個(gè)電芯23都達(dá)到均衡一致的充放電狀態(tài)。

右支架板221和左支架板222上還設(shè)有多個(gè)分散的通油孔，所述通油孔便于導(dǎo)熱介質(zhì)(導(dǎo)熱油)進(jìn)出電池支架22，加快導(dǎo)熱介質(zhì)流通，同時(shí)，通油孔還可用于其它功能元件的固定，如電芯23間的導(dǎo)電元件(如下述焊條231)可穿過(guò)右支架板221和左支架板222頂部的通油孔固定安裝在保護(hù)板上。

右支架板221和左支架板222外側(cè)設(shè)有用于限定電芯23軸向方向移動(dòng)的擋片，所述擋片向外側(cè)突出，厚度為2～4mm。擋片對(duì)通孔223進(jìn)行部分遮擋，非遮擋部分可用于電芯23之間導(dǎo)電元件(如焊條)的固定安裝。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖4和圖5所示，單元?dú)んw21內(nèi)部的電池支架22上設(shè)置兩行或兩列以上電芯23，相鄰兩行(列)電芯23交錯(cuò)排布。此排布方式增大了電芯23間的空隙，便于導(dǎo)熱油在電芯23間隙中流動(dòng)，有利于電芯23與導(dǎo)熱油換熱效率的提高?？紤]到導(dǎo)熱油的成分，為避免導(dǎo)熱油對(duì)電池支架22的腐蝕，所述電池支架22選擇聚丙烯材料或酚醛樹(shù)脂材料，優(yōu)選為聚丙烯材料注塑而成。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述電芯23的正負(fù)極位于電芯23兩側(cè)，同列電芯23的同側(cè)極性相同，相鄰兩列電芯23的同側(cè)極性相反。同列電芯23通過(guò)連接在正極上的焊條231并聯(lián)，相鄰兩列電芯23的通過(guò)連接在焊條231上的保險(xiǎn)絲232串連。

在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述焊條231為鋼鍍鎳焊條，寬度為5～10mm，厚度為150～200μm。所述保險(xiǎn)絲232為鋁箔，保險(xiǎn)絲232寬度為2～3mm，厚度為50～60μm。保險(xiǎn)絲232為彈性構(gòu)件，其整體或部分呈螺旋狀彎曲，優(yōu)選其與電芯23負(fù)極相連的一端呈螺旋狀彎曲。螺旋狀彎曲具有較好的延展性，相較于目前普遍采用的直線(xiàn)型連接，可有效避免電芯23振動(dòng)造成的保險(xiǎn)絲232斷裂或脫落。

在更進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，電芯23正極上設(shè)置蓋帽，電芯23正極與焊條231通過(guò)電阻點(diǎn)焊或激光焊焊接，電芯23負(fù)極與保險(xiǎn)絲232通過(guò)超聲波焊焊接。

在本實(shí)用新型中，如圖4所示，用于包圍電池單體2的單元?dú)んw21包括頂部開(kāi)口的殼身211和用于殼身211密封的殼蓋212。

殼身211由內(nèi)向外依次包括殼內(nèi)層213、粘結(jié)層和殼外層214，其中，殼內(nèi)層213直接接觸導(dǎo)熱介質(zhì)，用于電池單體2的密封。殼內(nèi)層213選用高分子材料制成，在導(dǎo)熱介質(zhì)采用變壓器油時(shí)，考慮其對(duì)多種高分子材料的溶解性，為避免導(dǎo)熱油的泄露，所述殼內(nèi)層213為聚丙烯層或酚醛樹(shù)脂層，其厚度為2～4mm。殼外層214具有高機(jī)械強(qiáng)度，用于電池單元2的定型和保護(hù)。優(yōu)選地，所述殼外層214為不銹鋼板或合金鋼板，其厚度為0.5～1mm。殼身211組合安裝時(shí)，將殼內(nèi)層213套入殼外層214構(gòu)成的箱體中，對(duì)殼外層214外部加熱至80℃左右，使與殼外層214相接處的殼內(nèi)層213受熱成熔融狀態(tài)，冷卻后殼內(nèi)層213即粘結(jié)到殼外層214上，熔融后的部分殼內(nèi)層213即形成所述粘結(jié)層。

殼蓋212優(yōu)選為上寬下窄的T形結(jié)構(gòu)或上寬下窄的梯形結(jié)構(gòu)。殼蓋212下端伸入殼身211開(kāi)口內(nèi)，與殼身211的頂部開(kāi)口相契合。殼蓋212下端可能接觸導(dǎo)熱介質(zhì)，為保證單元?dú)んw21的密封性，所述殼蓋212下端或殼蓋212整體由電木、環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂制備。

在本實(shí)用新型中，所述加熱裝置1可安裝在殼內(nèi)層213的內(nèi)壁上，也可設(shè)置在電池支架22的插槽224上，優(yōu)選加熱裝置1固定在電池支架22的插槽224上加熱裝置1的數(shù)目為一個(gè)時(shí)，其安裝在電池支架22的底部；加熱裝置1為多個(gè)時(shí)，其設(shè)置在電池支架22內(nèi)部的不同高度處，優(yōu)選地，加熱裝置1的數(shù)目為兩個(gè)，其中一個(gè)加熱裝置1橫向安裝在電池支架22底部，另一個(gè)橫向安裝在電池支架22中部，即加熱裝置1在電池支架22上與成行的電芯23平行。

加熱裝置1安裝在電池支架22上時(shí)，加熱單元121對(duì)應(yīng)位置處對(duì)應(yīng)于左右兩相鄰電芯23之間的空隙，左右兩相鄰加熱單元121之間的空隙對(duì)應(yīng)位置處對(duì)應(yīng)于電芯23所在位置。加熱層12的結(jié)構(gòu)配合電芯23的交錯(cuò)排布方式，在避免部分電芯23直接受熱的同時(shí)，更有利于通過(guò)電芯23之間的空隙結(jié)構(gòu)快速將熱量傳遞至遠(yuǎn)離熱源的部位。

實(shí)施例

實(shí)施例1

一種加熱裝置，所述加熱裝置1安裝在電池單元2內(nèi)，與電池單元2內(nèi)填充的導(dǎo)熱油直接接觸。所述電池單元2包括單元?dú)んw21、電池支架22和電芯23，電芯23之間以及電芯23與單元?dú)んw21之間存在空隙，所述空隙以導(dǎo)熱油填充，用于電池單元2內(nèi)熱量的交換和傳遞。電池支架22選用聚丙烯材料注塑而成，每行可容納20根電芯23，每列可容納10根電芯23，相鄰兩行上的電芯23交錯(cuò)排布。

所述加熱裝置1為兩個(gè)加熱板，其中一個(gè)加熱板橫向安裝在電池支架22底部，另一個(gè)橫向安裝在電池支架22中部。所述加熱板為復(fù)合結(jié)構(gòu)，由下向上依次包括底板層11、加熱層12和導(dǎo)熱層13。加熱層12上包括20個(gè)獨(dú)立排布的加熱單元121，加熱單元121在加熱層12中排布成兩行，每行10個(gè)加熱單元121，兩行中加熱單元121以行間中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)排布。所述底板層11為上表面設(shè)有凹部的平板，所述加熱單元121排布在所述凹部?jī)?nèi)。所述導(dǎo)熱層13為硅膠，硅膠同時(shí)作為粘結(jié)材料，對(duì)加熱層12進(jìn)行密封。加熱裝置1工作時(shí)，將熱量傳遞給導(dǎo)熱油，利用導(dǎo)熱油優(yōu)良的導(dǎo)熱性能及與各電芯23的大面積接觸，對(duì)電池單元2內(nèi)部進(jìn)行加熱。

以上結(jié)合具體實(shí)施方式和范例性實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，不過(guò)這些說(shuō)明并不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，在不偏離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案及其實(shí)施方式進(jìn)行多種等價(jià)替換、修飾或改進(jìn)，這些均落入本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。