一种电池热管理装置、电动自行车

1.本发明属于电池储能领域，具体涉及一种电池热管理装置、电动自行车。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、无污染等优点。然而，锂离子电池的寿命、性能和安全性主要受工作时的温度影响。锂离子电池允许的放电温度范围是-20℃至60℃，这意味着锂离子电池的最高工作温度应低于60℃。为了避免电池单元内部可能出现的短路现象，一般在电池周围填充相变材料，下面铺设液冷板。温度高时，相变材料吸热，然后液冷将相变材料的热量带走；温度低时，液冷板对相变材料进行加热，相变材料加热电池。
3.专利号cn114639866a提供了一种基于复合相变材料与液体冷却的锂离子电池热管理装置，包括电池包、底座、顶盖、翅片、锂离子电池、线排、液冷板、复合相变材料、动力泵、低温储液容器、换热器、高温储液容器、管道、换热器等结构，以解决相变材料的低导热性以及在高温环境中二次储热能力有限的问题，但在实际应用中又会带来以下问题：
①
填充有相变材料的电池包，受热时内部空气会发生膨胀，因而使电池鼓包甚至严重变形；
②
电动自行车用电池，体积小，对其进行加热保温时，仅需要少量热量，采用换热器，翅片，液冷板，储热容器，动力泵，能耗高，稳定性差；
③
水冷散热量更大，耗能更多，电动自行车电池产热量小，容易引起电池局部温度过高、电池包内部温度不均匀、电池包内部空气膨胀发生鼓包、变形等情况甚至发生电池爆炸，无法适用于电动自行车。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种电池热管理装置、电动自行车，在内壳的顶部开设通风口并在通风口的下方设置密封毛毡，既可以防止内壳内部的相变材料在熔化后溢出通风口，又允许空气通过密封毛毡自由进出，避免了由于内壳的内部压强过高引起的电池变形鼓包现象。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池热管理装置，包括：内壳；若干个电池，固定在内壳的内部；相变材料，位于内壳的内部并填充在电池的间隙中；通风口，开设在内壳的顶部；密封毛毡，紧贴在通风口的下方。
6.进一步，所述内壳为导热材质，其外表面贴附有电热膜。
7.进一步，所述电池为方形电池并通过侧面螺栓连接内壳的侧壁。
8.进一步，所述相变材料为石蜡，其相变温度为55℃。
9.进一步，所述热管理装置还包括位于包裹在内壳外侧的外壳；所述外壳为隔热材质并通过底面螺栓连接内壳的底部。
10.进一步，所述外壳的顶部设有呈倒u形的上盖；所述通风口连通内壳与上盖。
11.进一步，所述上盖的外侧设置有提手。
12.进一步，所述电池热管理装置还包括位于内壳内部的若干个温度传感器；所述温度传感器与电池热管理装置的核心控制器相连。
13.第二方面，本发明提供了一种采用如前所述电池热管理装置的电动自行车。
14.本发明的有益效果是，本发明的电池热管理装置将若干个电池固定在内壳的内部并在电池的间隙中填充相变材料，当电池及相变材料温度升高时，内壳内部的空气膨胀，可通过通风口自由进出，避免了内部压强过高引起的电池变形鼓包。同时在通风口的下方设置密封毛毡，可以防止内壳内部的相变材料在熔化后溢出通风口。
15.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
16.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
18.图1是电池热管理装置的结构示意图；
19.图2是电池热管理装置的内部结构示意图；
20.图3是外壳的俯视图；
21.图4是外壳的主视图；
22.图中：
23.内壳1，通风口11，密封毛毡12，电热膜13，电池2，侧面螺栓21，相变材料3，外壳4，底面螺栓41，上盖5，提手51，温度传感器6。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
25.实施例1
26.见图1-图4，本实施例1提供了一种电池热管理装置，包括：内壳1；若干个电池2，固定在内壳1的内部；相变材料3，位于内壳1的内部并填充在电池2的间隙中；通风口11，开设在内壳1的顶部；密封毛毡12，紧贴在通风口11的下方。
27.可选的，见图3，所述内壳1为导热材质，例如但不限于导热金属，如不锈钢，其外表面贴附有电热膜13，可以提供热量并通过内壳1传递给相变材料3和电池2，以起到对电池2保温的效果。
28.可选的，见图2，所述电池2为方形电池并通过侧面螺栓21连接内壳1的侧壁。可以根据内壳1的空间设置，如图2中示意，可以设置两列四排八个电池2，每两排之间的间距一致。
29.可选的，所述相变材料3为石蜡，其相变温度为55℃，适于填满内壳1的剩余空间。
30.进一步，见图2，所述热管理装置还包括位于包裹在内壳1外侧的外壳4；所述外壳4为隔热材质(如塑料)并通过底面螺栓41连接内壳1的底部。
31.可选的，见图2，所述外壳4的顶部设有呈倒u形的上盖5；所述通风口11连通内壳1与上盖5。所述上盖5可拆卸安装在外壳4的顶部。见图3，所述通风口11由多个通风孔组成，位于内壳1的正上方；当电池2及相变材料3温度升高时，内壳1内部的空气膨胀，可通过通风口11进入上盖5的u形空间，避免内部压强过高引起电池2变形鼓包。可选的，见图2，所述上盖5的外侧设置有提手51，所述提手51与上盖5一体成型。
32.进一步，见图2，所述电池热管理装置还包括位于内壳1内部的若干个温度传感器6，例如但不限于pt100温度传感器，通过螺栓连接固定在内壳1的内壁上；所述温度传感器6与电池热管理装置的核心控制器(如msp430f135微控制器芯片)相连。
33.为了清楚的描述本案的电池热管理装置对电池的散热、保温过程，现采用不锈钢内壳、塑料外壳、方形电池、石蜡作为相变材料、pt100温度传感器、msp430f135微控制器芯片等作为电池热管理装置的部件，对各个工况进行描述：
34.(1)冷却工况：方形电池向核心控制器及温度传感器供电。方形电池充放电时，温度会明显升高，此时方形电池周围填充的石蜡会以导热的形式从方形电池中吸热，使方形电池的温度下降。石蜡的相变温度为55℃，当方形电池局部温度到达55℃以上时，附近的石蜡会发生相变，此时石蜡会吸收大量的热量，使方形电池的温度始终保持在-20
°
到60
°
之间的正常工作温度，不会超过60
°
，避免了电池爆炸的危险。石蜡自身的导热特性会使不锈钢内壳内部的温度处于均匀状态。若不锈钢内壳内部的空气受热膨胀，则会通过依次密封毛毡、通风口进入上盖的u型空间。温度传感器(pt100)持续检测石蜡的温度，并将温度数据传输给核心控制器。
35.(2)加热工况：方形电池向核心控制器及温度传感器，电热膜供电。当方形电池的温度低于-20
°
时，充放电会变得困难，效果明显下降。石蜡自身的导热特性会使不锈钢内壳内部的温度处于均匀状态。当温度传感器检测到的温度低于-10
°
时，将温度数据传输给核心控制器，核心控制器控制电热膜开始工作。电热膜正常工作时，温度为60
°
，热量通过不锈钢内壁传入内部的石蜡，石蜡温度上升后会时将方形电池加热至同一温度。当温度传感器检测到的温度高于20
°
时，将温度数据传输给核心控制器，核心控制器控制电热膜停止工作。
36.(3)正常工作工况：方形电池向核心控制器及温度传感器供电。石蜡自身的导热特性使不锈钢内壳内部的温度处于均匀状态。温度传感器持续检测石蜡的温度，并将温度数据传输给核心控制器。
37.实施例2
38.在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种电动自行车，包括车架和位于车架上的所述电池热管理装置，所述电池热管理装置为电动自行车提供电能。
39.关于电池热管理装置的具体结构和实施方式参见实施例1中的相关内容，在此不再赘述。
40.综上所述，与现有技术相比，本发明的电池热管理装置、电动自行车：在电池包的内壳顶部增加了通风口，可以在电池过热时使内壳内部受热膨胀的空气通过依次密封毛
毡、通风口进入上盖的u型空间，有效防止电池鼓包与变形；采用电热膜为方形电池保温，具有响应速度快，加热效果好，能量转化效率高，节省空间等优势，适用于电动自行车的电池管理。此外，本电池热管理装置还提供了一种新的电动自行车电池排布结构，由多个部件组装形成，装置集成度高，电池热管理装置与电池合为一体，便于安装和使用。
41.在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
44.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。