电池包和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种电池包和车辆。


背景技术：

2.相关技术中的电池包通常包括多个电池以及为电池加热的加热件，在电池之间设有隔热件，用于隔热缓冲以降低电池发生热失控后的传热速率，以及加热件在环境温度较低时为电池组加热，保证充电速率。
3.但是，由于结构设置不合理，导致隔热件和加热件整体的占用空间较大，电池包体积较大，而且，加热件可以布置于电池的外部或者内部，加热件布置于电池的内部时，存在加热件的塑料包膜破损后引发电池内污染的问题，容易引起安全事故，且也存在挤占电池内部空间的缺陷；加热件布置于电池的外部时，一般仅仅加热电池的底部或者侧面，对电池的加热效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池包，该电池包具有体积小、安全性高和加热效率高等优点。
5.根据本实用新型还提出了一种具有上述电池包的车辆。
6.为了实现上述目的，根据本实用新型的第一方面实施例提出了一种电池包，包括：多个电池组，每个所述电池组包括至少一个电池，多个所述电池组沿同一方向依次排布；至少一个隔热弹性件，所述隔热弹性件与所述电池组交替排布，所述隔热弹性件设于相邻两个所述电池组之间；至少一个加热件，所述加热件安装于所述隔热弹性件。
7.根据本实用新型实施例的电池包具有体积小、安全性高和加热效率高等优点。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述加热件、所述多个电池组的总正极与所述多个电池组的总负极串联为加热供电回路；所述电池包还包括控制开关，所述控制开关串联于所述加热供电回路，用于控制所述加热供电回路的通断。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述加热件和所述隔热弹性件为多个，多个所述加热件、所述多个电池组的总正极连接与所述多个电池组的总负极之间串联。
10.根据本实用新型的一些实施例，多个所述加热件中的至少两个的电阻值不同。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述加热件为负温度系数的热敏电阻。
12.根据本实用新型的一些实施例，多个所述加热件与多个所述隔热弹性件一一对应。
13.根据本实用新型的一些实施例，每个所述加热件埋入对应的所述隔热弹性件，或者每个所述加热件安装于对应的所述隔热弹性件的表面。
14.根据本实用新型的一些实施例，每个所述加热件包括：加热主体，所述加热主体安装于所述隔热弹性件；加热引出件，所述加热引出件连接于所述加热主体的两端且伸出所述隔热弹性件，所述加热引出件串联在所述加热供电回路中。
15.根据本实用新型的一些实施例，每个所述隔热弹性件包括：隔热弹性主体，所述隔热弹性主体位于相邻两个所述电池组之间；封装部，所述隔热弹性主体安装于所述封装部内；其中，所述加热主体埋入所述隔热弹性主体，所述加热引出件伸出所述封装部，所述封装部设有避让所述加热引出件的避让槽；或，所述加热件安装于所述封装部的外表面。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述电池包还包括：电流传感器，所述电流传感器串联于所述加热导电回路，用于测量通过所述加热件的电流；电路安全保护件，所述电路安全保护件串联于所述加热导电回路。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述电池包还包括：多个温度传感器，多个所述温度传感器一一对应地安装于多个所述电池组，用于检测多个所述电池组的温度。
18.根据本实用新型的第二方面实施例提出了一种车辆，包括根据本实用新型的第一方面实施例所述的电池包。
19.根据本实用新型的第二方面实施例的车辆，通过利用根据本实用新型的第一方面实施例的电池包，具有体积小、安全性高和加热效率高等优点。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是根据本实用新型实施例的电池包部分结构的示意图。
23.图2是根据本实用新型实施例的加热件和隔热弹性件的结构示意图。
24.图3是根据本实用新型实施例的加热供电回路的原理图。
25.图4是根据本实用新型实施例的加热件为热敏电阻时的加热升温曲线图。
26.图5是根据本实用新型实施例的加热件为热敏电阻时的另一加热升温曲线图。
27.图6是根据本实用新型实施例的加热件的排布示意图。
28.附图标记：
29.1、电池包；
30.100、电池组；
31.200、隔热弹性件；210、隔热弹性主体；220、封装部；
32.300、加热件；310、加热主体；320、加热引出件；
33.400、加热供电回路；500、控制开关；600、电流传感器；700、电路安全保护件；800、温度传感器、
34.910、总正极；920、总负极。
具体实施方式
35.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
38.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
39.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电池包1。
40.如图1-图6所示，根据本实用新型实施例的电池包1包括多个电池组100、至少一个隔热弹性件200、至少一个加热件300和控制开关500。
41.每个电池组100包括至少一个电池，多个电池组100沿同一方向依次排布，隔热弹性件200与电池组100交替排布，隔热弹性件200设于相邻两个电池组100之间，用于对相邻两个电池组100之间隔热，加热件300安装于隔热弹性件200。
42.其中，隔热弹性件200可以为气凝胶材料制成。
43.根据本实用新型实施例中的电池包1，通过将多个电池组100沿同一方向依次排布，隔热弹性件200与电池组100交替排布，隔热弹性件200设于相邻两个电池组100之间，用于对相邻两个电池组100之间隔热，并且能够对相邻两个电池组100进行缓冲。
44.这样，多个电池组100的排布更加整齐，电池包1的外形更加规整，便于布置，而且，每个隔热弹性件200设于相邻的两个电池组100之间，隔热弹性件200能够降低相邻的两个电池组100之间的热传递，当多个电池组100中的一个温度过高而发生热失控时，隔热弹性件200能够降低发生热失控的电池组100向相邻的电池组100的传热速率，进而可以延长电池包1发生热扩散的时间，有利于提高电池包1的安全性。
45.并且，对于以电池面积最大的面(大面)相邻排布的多个电池组100，由于隔热弹性件200设于相邻的电池组100之间，加热件300安装于隔热弹性件200，因此加热件300与电池组100的换热面积更大，加热件300可以向电池组100传递更多的热量，以实现多个电池组100的快速升温，这样，加热件300向电池组100的传热面积更大，进一步提高了加热件300对多个电池组100的加热效果，且加热速率更快，进而可以有效地为温度较低的电池组100进行加热。
46.加热件300安装于隔热弹性件200也就是说，加热件300可以和隔热弹性件200复合构造在一起，这样，加热件300不会额外占用电池包1的空间，加热件300和隔热弹性件200的总体积可以较小，并且，在进行电池包1的装配时，可以通过压紧多个电池组100，以挤压隔热弹性件200，使加热件300和隔热弹性件200的安装所需空间更小，有利于降低电池包1的整体体积。
47.如此，根据本实用新型实施例的电池包1具有体积小、安全性高和加热效率高等优点。
48.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，加热件300、多个电池组100的总正极910与多个电池组100的总负极920串联为加热供电回路400，控制开关500串联于加热供电回路400，用于控制加热供电回路400的通断。也就是说，当车辆在低温下启动时或者车辆需要在低温下充电时，多个电池组100可以为加热件300供电，以使加热件300能够升温为
多个电池组100加热，通过控制控制开关500的闭合与断开，可以控制加热件300的开启和关闭，这样，当环境温度较高，也就是不需要为电池组100进行加热时，可以断开控制开关500，进而可以关闭加热件300，加热件300不再为电池组100加热，安全性更高。
49.需要说明的是，本实用新型中的加热件300仅用于为多个电池组100进行加热，电池包1设有连通多个电池组100的结构，即便断开加热供电回路400也不会影响多个电池组100之间的电连接，有利于提高多个电池组100的连接稳定性。
50.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，加热件300和隔热弹性件200为多个，多个加热件300、多个电池组100的总正极910与多个电池组100的总负极920之间串联。
51.这样，多个加热件300和电池包1可以组成电流回路，电池包1能够为多个加热件300供电，加热件300能够为多个电池组100进行加热，而且，当多个加热件300中的一个出现故障时，整个电流回路都会断电，所有加热件300都不会再加热，进一步提高了电池包1的安全性。并且，可以利用一个控制开关500可以控制所有的加热件300通断，便于走线和节省成本。
52.举例而言，每个隔热弹性件200可以设于相邻的两个电池组100之间，以阻挡相邻的电池组100进行热传递，并且，最外侧的电池组100的外侧也可以设有隔热弹性件200和加热件300，加热件300能够更好地为最外侧的电池组100进行加热。
53.具体地，如图1所示，多个加热件300与多个隔热弹性件200一一对应。这样每两个相邻的电池组100，都能够被加热，对多个电池组100整体的加热效果好。
54.在本实用新型的一些具体实施例中，如图3所示，多个加热件300中的至少两个的电阻值不同。
55.由焦耳定律p＝i2r可知，通过相同电流时，加热件300的电阻值越大，该加热件300产生的热量更大。并且，靠近电池包1的外侧的电池组100的温度会较低，且靠近电池包1的中间部位的电池组100的温度会较高。
56.具体地，靠近电池包1的外侧的加热件300的电阻值可以较大，且靠近电池包1的中间部位的加热件300的电阻值可以较小，例如，沿多个电池组100的排布方向的中间部位向外侧延伸，多个加热件300的电阻值可以逐渐增大，这样，外侧的加热件300的温度可以较大，且中间部位的加热件300的温度可以较低，以使不同部位的电池组100能够快速升温至同一适宜温度，电池包1的温度更加均匀，加热效果更好且安全性更高。
57.在本实用新型的另一些具体实施例中，加热件300为负温度系数的热敏电阻(negative temperature coefficient，ntc)，也就是说，环境温度越高，加热件300的电阻值越小；环境温度越低，加热件300的电阻值越大。
58.这样，加热件300的温度受到与其相邻的电池组100的温度影响，因此加热件300可以根据与其相邻的电池组100的温度改变其电阻值，以使加热件300所产生的热量能够根据电池组100的温度发生改变，进而使加热件300能够更好地将电池组100加热至适宜的温度，加热件300的加热温度能够实现自调节。
59.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1和图2所示，每个加热件300埋入对应的隔热弹性件200，这样，加热件300与隔热弹性件200的连接更加稳定，有利于提高加热件300和隔热弹性件200的结构强度，便于布置，同时使加热件300与隔热弹性件200的体积更小，有利于减小电池包1的整体体积。
60.在本实用新型的另一些具体实施例中，每个加热件300安装于对应的隔热弹性件200的表面，这样可以简化加热件300与隔热弹性件200的结构，便于加工，且装配后的加热件300可以距离电池组100更近，加热效果更好。
61.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1和图2所示，每个加热件300包括加热主体310和加热引出件320。
62.加热主体310安装于隔热弹性件200，加热引出件320连接于加热主体310的两端且伸出隔热弹性件200，加热引出件320串联在加热供电回路400中。
63.其中，加热主体310可以发热，以为电池组100进行加热，而加热引出件320可以不发热，加热引出件320用于连接相邻的两个加热主体310，或者加热引出件320也可以用于连接加热主体310和多个电池组100的总正极910或总负极920。
64.可以理解的是，加热引出件320可以为导线或者其他便于折弯的导电结构，加热引出件320能够进行折弯，进而便于多个加热主体310之间的电连接，以使加热供电回路400能够连通。
65.在本实用新型的一些具体实施例中，如图2所示，每个隔热弹性件200包括隔热弹性主体210和封装部220。
66.隔热弹性主体210位于相邻两个电池组100之间，隔热弹性主体210安装于封装部220内，加热主体310埋入隔热弹性主体210，加热引出件320伸出封装部220，封装部220设有避让加热引出件320的避让槽；或，加热件300安装于封装部220的外表面。
67.其中，封装部220的材料可以与隔热弹性主体210的材料不同，隔热弹性主体210可以为气凝胶，封装部220可以为塑料件，通过封装部220可以封盖隔热弹性主体210，避免隔热弹性主体210漏出，有利于提高电池包1的结构强度，多个电池组100和隔热弹性主体210之间装配结构更加可靠。或者，封装部220的材料可以与隔热弹性主体210的材料可以相同。
68.并且，通过在封装部220上设置避让槽，封装部220不会与加热引出件320发生位置干涉，便于加热引出件320与加热主体310之间连接。或者，加热件300安装于封装部220的外表面，这样，加热引出件320与加热主体310的连接更加方便，且加热主体310的热量可以通过封装部220传递至隔热弹性主体210，再通过隔热弹性主体210传递至多个电池组100，实现为多个电池组100的加热。
69.在本实用新型的一些具体实施例中，如图3所示，电池包1还包括电流传感器600和电路安全保护件700。
70.电流传感器600串联于加热导电回路，用于测量通过加热件300的电流，电路安全保护件700串联于加热导电回路。其中，电路安全保护件700可以为保险丝，保险丝的体积较小，无需占用过多的电池包1的空间，有利于保证电池包1的能量密度。
71.由此，可以通过电流传感器600监测加热件300的电流，避免加热件300的电流过大，同时电路安全保护件700在加热导电回路的电流过大时可以断开，进而断开加热导电回路的连通，进一步提高了电池包1的安全性，降低了电池包1发生热失控的几率。
72.在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，电池包1还包括多个温度传感器800，多个温度传感器800一一对应地安装于多个电池组100，用于检测多个电池组100的温度。
73.这样，每个温度传感器800能够用于检测与其对应的电池组100的温度，检测更加
精准，当多个温度传感器800检测到多个电池组100中的至少一个的温度过高时，此时可以断开控制开关500，加热供电回路400断开，加热件300停止加热，有效地避免了电池组100发生热失控，进一步提高了电池包1的安全性。
74.下面描述使用ntc(negative temperature coefficient负温度系数)热敏电阻作为加热件300进行加热的示例，如图4和图5所示：
75.以8只电池组100串联，且每个电池组100包括一个电池的vda进行为例，8个加热件300与8只电池组100交替排布，假设初始温度分别为0℃和15℃，需要在10分钟内使用加热件300将电池包1的温度加热到适合进行快充的35℃，假设每个加热件300的加热功率相同，根据仿真结果，分别需要133w和74.5w的加热功率。
76.如图4所示，初始温度为0℃，在10分钟内使用加热件300将8只电池组100的温度加热到35℃时，8只电池组100整体的温度最高值、温度平均值和温度最低值的变化曲线，图4中，横坐标为时间(单位为秒，s)，纵坐标为温度(单位为摄氏度，℃)，cell-max曲线为8只电池组100的温度最高值的变化曲线，cell-avg曲线为8只电池组100的温度平均值的变化曲线，cell-mix曲线为8只电池组100的温度最低值的变化曲线。
77.如图5所示，初始温度为15℃，在10分钟内使用加热件300将8只电池组100的温度加热到35℃时，8只电池组100整体的温度最高值、温度平均值和温度最低值的变化曲线，图5中，横坐标为时间(单位为秒，s)，纵坐标为温度(单位为摄氏度，℃)，cell-max曲线为8只电池组100的温度最高值的变化曲线，cell-avg曲线为8只电池组100的温度平均值的变化曲线，cell-mix曲线为8只电池组100的温度最低值的变化曲线。
78.但是，经过了10分钟的加热，虽然电池包1的最高温度达到了35℃，但是温度分布并不均匀，电池包1的中间的电池组100的温度最高，但是靠外侧的电池组100的温度较低，相差可以达到5-15℃，这样的温度差显然不利于快充的进行。
79.为了克服上述温度分布不均的问题，需要在加热时让不同位置的加热件300具有不同的加热功率，根据焦耳定律，发热功率p＝i2r，由于加热件300之间串联在一起，通过每个加热件300的电流相同，需要使加热件300具有不同的电阻r，才能使其加热功率不同，当使用热敏电阻作为加热丝时，其电阻r随温度变化。
80.其中，电阻-温度特性可以表示为：r＝r0exp{b(1/t-1/t0)}。
81.需要说明的是，r是温度t时的电阻值，r0是温度t0时的电阻值，b是热敏指数，对于ntc来讲，由于要求t》t0时，r《r0，即r/r0＝exp{b(1/t-1/t0)}《1,两边取对数，可得：b(1/t-1/t0)《0；
82.由于t》t0，因此b》0时具有负温度系数，以上述的电池包1为例，其中的7个加热件300的位置如图6所示，p1是靠近电池包100外侧的加热件300，而p3则是位于电池包1的中央的加热件300，p2则位于p1和p3之间。
83.根据仿真结果，假如电池包1的初始温度为0℃，为将电池包1加热到35℃，则p1的加热功率为156w，p2的加热功率为131w,以及p3的加热功率为130w时可以在10min的时间内得到较均匀的电池包1温度分布。
84.假如电池包1的初始温度为15℃，为将电池包1加热到35℃，则p1的加热功率为88w，p2的加热功率为77w,以及p3的加热功率为74.5w时可以在10min的时间内得到较均匀的电池包1温度分布。
85.以初始温度0℃开始加热为例，假设电池组100平均电压为3.8v，7个加热件300加起来的电阻r为0.96ω，则加热电流为3.8*8/0.96＝31.7a，平均每个加热件300的加热功率和所需的阻抗，如下表所示，由此可以看出位于电池包1外侧温度较低的p1比位于电池包1中心、温度较高的p3的电阻r要大，即加热件300的热敏电阻具有负温度系数时可以达到自动调节加热功率的效果。
86.0℃
→
35℃数量加热功率/w电阻/ωp121560.15514p221310.13028p331300.12928
87.在从0℃升温到35℃的过程中，p1的温度是38.69℃，电阻值为0.15514ω，温度最高是位于电池包1中央的p3，p3的温度为39.46℃，电阻值为0.12928ω。根据公式r＝r0exp{b(1/t-1/t0)}可以计算出此时的热敏指数b为23060k。
88.并且，考虑到不同快充工况下的加热功率需求，热敏指数b值所取的范围在1500k-25000k之间，热敏电阻的材料首选具有低电阻的负温度系数材料，比如各种低电阻的钙态矿结构的材料，例如lacoo3(b＝1765k),srfe0.9sn0.1o3(b＝2117k),各种三元系及四元系材料如mn-co-ni系和mn-co-ni-m(m＝cu,fe,si,pb,zn等)。
89.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的车辆，车辆包括根据本实用新型上述实施例的电池包1。
90.根据本实用新型实施例的车辆，通过利用根据本实用新型上述实施例的电池包1，具有体积小、安全性高和加热效率高等优点。
91.根据本实用新型实施例的电池包1和车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
92.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
93.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种电池包，其特征在于，包括：多个电池组，每个所述电池组包括至少一个电池，多个所述电池组沿同一方向依次排布；至少一个隔热弹性件，所述隔热弹性件与所述电池组交替排布，所述隔热弹性件设于相邻两个所述电池组之间；至少一个加热件，所述加热件安装于所述隔热弹性件。2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述加热件、所述多个电池组的总正极与所述多个电池组的总负极串联为加热供电回路；所述电池包还包括控制开关，所述控制开关串联于所述加热供电回路，用于控制所述加热供电回路的通断。3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述加热件和所述隔热弹性件为多个，多个所述加热件、所述多个电池组的总正极与所述多个电池组的总负极之间串联。4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，多个所述加热件中的至少两个的电阻值不同。5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述加热件为负温度系数的热敏电阻。6.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，多个所述加热件与多个所述隔热弹性件一一对应。7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，每个所述加热件埋入对应的所述隔热弹性件，或者每个所述加热件安装于对应的所述隔热弹性件的表面。8.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，每个所述加热件包括：加热主体，所述加热主体安装于所述隔热弹性件；加热引出件，所述加热引出件连接于所述加热主体的两端且伸出所述隔热弹性件，所述加热引出件串联在所述加热供电回路中。9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，每个所述隔热弹性件包括：隔热弹性主体，所述隔热弹性主体位于相邻两个所述电池组之间；封装部，所述隔热弹性主体安装于所述封装部内；其中，所述加热主体埋入所述隔热弹性主体，所述加热引出件伸出所述封装部，所述封装部设有避让所述加热引出件的避让槽；或所述加热件安装于所述封装部的外表面。10.根据权利要求1-9中任一项所述的电池包，其特征在于，还包括：电流传感器，所述电流传感器串联于所述加热导电回路，用于测量通过所述加热件的电流；电路安全保护件，所述电路安全保护件串联于所述加热导电回路。11.根据权利要求1-9中任一项所述的电池包，其特征在于，还包括：多个温度传感器，多个所述温度传感器一一对应地安装于多个所述电池组，用于检测多个所述电池组的温度。12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的电池包。

技术总结
本实用新型公开了一种电池包和车辆，所述电池包包括：多个电池组，每个所述电池组包括至少一个电池，多个所述电池组沿同一方向依次排布；至少一个隔热弹性件，所述隔热弹性件与所述电池组交替排布，所述隔热弹性件设于相邻两个所述电池组之间；至少一个加热件，所述加热件安装于所述隔热弹性件。根据本实用新型实施例的电池包具有体积小、安全性高和加热效率高等优点。高等优点。高等优点。


技术研发人员：熊明 袁万颂 鄂从吉
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：2022.07.29
技术公布日：2023/1/6