一种保温装置的制作方法

本实用新型涉及一种保温装置，特别涉及一种用于电池单元的保温装置。

背景技术：

电池单元的工作温度与其工作能力密切相关，关系到电动汽车的动力输出和能量输出。电池单元在极端低温和极端高温环境下都无法正常工作。高温可以加速电池单元中电芯的电解液、电极和隔板的老化速率，高温部分的老化速率会明显快于低温部分，若电芯之间持续存在此物性差异，将破坏电池单元的一致性，造成电芯之间的性能不匹配，最终使电池单元失效。在低温下，电芯的充电率下降20％～40％，从而使电池单元的使用效率降低，而在温度低于0℃下，作为电动汽车理想电源的锂离子电池由于会发生锂离子还原反应引发电芯内短路而不允许充电。

因此，对电池单元实施保温以及适当的温度控制是保证电池单元工作效率所亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：在电池单元外围设置保温装置，所述保温装置具有高机械强度和保温效果，配合保温装置上的温控系统，可保证电池单元稳定地维持在合适的温度范围内，从而完成了本实用新型。

本实用新型的目的在于提供以下技术方案：

(1)一种保温装置，其中，所述保温装置包括本体1和盖 体2，所述本体1为一端开口的中空结构，所述盖体2位于本体1的开口处以封闭本体1。

所述本体1包括第一内壳层11和第一恒温层12，所述第一恒温层12包括内防护层121、外防护层123以及两者之间的保温层122，所述内防护层121和外防护层123固定保温层122。

(2)根据上述(1)所述的保温装置，其中，所述内防护层121由金属或高分子材料制成，其厚度为0.3～0.5mm；和/或

所述外防护层123由金属或高分子材料制成，其厚度为0.3～0.5mm；

所述保温层122由岩棉板、硅酸铝纤维板、聚苯乙烯泡沫板或聚氨酯泡沫板中任意一种制成，其厚度为20～30mm。

(3)根据上述(1)所述的保温装置，其中，第一内壳层11由金属或高分子材料制成，厚度为1～3mm。

(4)根据上述1所述的保温装置，其中，所述盖体2由内向外依次包括第二内壳层21和第二恒温层22，所述第二恒温层22包括内防护层、外防护层以及两者之间的保温层。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的保温装置，其中，所述保温装置套设于电池单元3外围，所述电池单元3的数目为至少一个，电池单元3之间串联连接；

电池单元3包括单元壳体31，以及其内部安装的电池支架32和电芯33，电池单元3内部还填充有导热油。

(6)根据上述(1)至(4)之一所述的保温装置，其中，所述保温装置还包括加热装置4、冷却装置5、温度感应装置6和调控装置，温度感应装置6将监测到的温度传给调控装置，调控装置根据接收的温度确定是否启动加热装置4或冷却装置5。

(7)根据上述(6)所述的保温装置，其中，所述冷却装置5包括设置在盖体2的第二恒温层22内部的半导体制冷器，所 述半导体制冷器的一端与第二内壳层21的外表面相连，以吸收保温装置内电池单元3发出的热量，另一端与外部空气接触以散热。

(8)根据上述(6)或(7)所述的保温装置，其中，所述温度感应装置6包括分别设置在电池单元3与保温装置之间的腔体中以及电池单元3内部的多个温度感应元件，其分别测定电池单元3与保温装置之间的腔体和电池单元3内部的温度。

(9)根据上述(6)或(7)所述的保温装置，其中，所述加热装置4包括设置在电池单元3内部的一个或多个加热板，其由下向上依次包括底板层41、加热层42和导热层43。

所述加热层42包括多个独立排布的加热单元421，所述加热单元421电性连接串连。

(10)根据上述(9)所述的保温装置，其中，所述加热装置4横向插入在电池支架32内部，加热单元421对应位置处对应于两相邻电芯33之间的空隙，两相邻加热单元421之间的空隙对应位置处对应于电芯33所在位置。

根据本实用新型提供的一种保温装置，具有以下有益效果：

(1)本实用新型中加热装置中本体和盖体均包括坚固的内壳层和恒温层，其结构简单，保温效果好，且抗冲击性强；

(2)本实用新型中加热装置直接设置在电池单元内部，对电池单元的加热更快速，加热效率更高；

(3)本实用新型冷却装置为设置在系统壳体上的半导体制冷器，其制冷效果好，可靠性高，且对电池系统无制冷剂污染；

(4)本实用新型中温度感应装置包括分别设置在电池单元与保温装置之间的腔体中以及电池单元内部的多个温度感应元件，分别作为加热装置或冷却装置启动的依据以及电池单元内部温度调控的依据，温度感应装置在电池单元内外的分别设置， 使温度的控制更系统化。

附图说明

图1示出本实用新型中套设有电池单元的保温装置的立体图；

图2示出本实用新型中套设有电池单元的保温装置的主截面图；

图3示出本实用新型中电池单元的俯视透视图；

图4示出图3中A-A截面示意图；

图5示出电池支架的立体图；

图6示出电池支架上通孔的交错排布示意图；

图7示出支架板上插槽的结构示意图；

图8示出本实用新型中加热装置的主截面示意图；

图9示出图2中虚线圈内结构的放大示意图。

附图标号说明：

1-本体；

11-第一内壳层；

12-第一恒温层；

121-内防护层；

122-保温层；

123-外防护层；

2-盖体；

21-第二内壳层

22-第二恒温层；

3-电池单元；

31-单元壳体；

32-电池支架；

321-右支架板；

322-左支架板；

323-通孔；

324-插槽；

33-电芯；

331-焊条；

332-保险丝；

4-加热装置；

41-底板层；

42-加热层；

421-加热单元；

43-导热层；

5-冷却装置；

6-温度感应装置。

具体实施方式

下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1所示，本实用新型公开的是一种保温装置，所述保温装置包括本体1和盖体2，所述本体1为一端开口的中空结构，所述盖体2位于本体1的开口处封闭本体1。

如图2所示，所述本体1为复合结构，其由内向外依次包括 第一内壳层11和第一恒温层12，所述第一内壳层11和第一恒温层12紧密连接，如粘结连接。所述第一内壳层11为具有较高机械强度的金属层，用于提高保温装置的强度，其厚度为1～3mm。所述第一恒温层12用于电池系统的保温，为三层夹心结构，包括内防护层121、外防护层123，和两防护层之间的保温层122。所述内防护层121和外防护层123具有较强的机械强度，抗冲击性强，优选为金属材料或高分子材料，其用于保温层122的固定并降低外来冲击对保温装置的变形，其厚度均为0.3～0.5mm；所述保温层122选用传热效果差的材料，如岩棉板、硅酸铝纤维板、聚苯乙烯泡沫板或聚氨酯泡沫板，厚度为20～30mm，用于降低保温装置内外热量的传递。

盖体2下端伸入本体1开口内，与本体1的顶部开口相契合。所述盖体2优选为上宽下窄的T形结构或上宽下窄的梯形结构。盖体2同样为复合结构，由内向外依次包括第二内壳层21和第二恒温层22，所述第二恒温层22包括内防护层、外防护层以及两防护层之间的保温层。第二内壳层21和第二恒温层22与本体1中第一内壳层11和第一恒温层12材料相同。

如图2所示，本实用新型中，所述保温装置套设于电池单元3外，所述电池单元3的数目为至少一个，电池单元3之间串联连接。如图3和图4所示，电池单元3包括单元壳体31、电池支架32和电芯33，所述单元壳体31密闭安装于使电池单元3外，电池支架32位于电池单元3内部，用于固定电芯33。电芯33之间存在空隙，在所述空隙中填充导热油，用于与电芯33进行热量交换，电芯33和电池支架32与导热油直接接触。

如图5所示，电池支架32包括平行安装的右支架板321和左支架板322，右支架板321和左支架板322上对应设置多个可插入电芯33的通孔323。所述通孔323在右支架板321和左支架板322 上排布成至少两行或两列，其中，以右支架板321和左支架板322的纵向安装为基准，设定沿右支架板321或左支架板322平面的上下方向为纵向(Y轴)，沿右支架板321或左支架板322平面的左右方向为横向(X轴)，通孔323在纵向上排布为列，在横向上排布成行。优选地，相邻两行或两列的通孔323交错排布。如图6所示，交错排列是指：位于第n(n≥1)列的通孔323a距第n+1列中与其距离最近的通孔323b的中心距离是L1，与第n+2列中与其距离最近的通孔323c的中心距离是L3，通孔323b与通孔323c的中心距离是L2，若L1+L2＞L3，则所述通孔323之间为交错排列。

如图7所示，右支架板321和左支架板322内侧(朝向电芯33的一侧)上对应设置有至少两对与成行排列的通孔323平行的插槽324，所处插槽324具有纵向截面为U形的开口部，右支架板321上的插槽324开口方向朝向左支架板322，左支架板322上的插槽324开口方向朝向右支架板321，其中一对插槽324位于右支架板321和左支架板322顶部，用于安装电池单元3的保护板，其余插槽324位于右支架板321和左支架板322的其它任意高度处，用于其他功能元件的安装。所述保护板为电路板，包括多个电池管理单元，用于调控电芯33的工作状态，对电芯33提供过充保护、过放保护、过流或短路保护，以及使电池单元3中各个电芯33都达到均衡一致的充放电状态。

单元壳体31内部的电池支架32上设置两行或两列以上电芯33，优选地，相邻两行(列)电芯33交错排布。此排布方式增大了电芯33间的空隙，便于导热油在电芯33间隙中流动，有利于电芯33与导热油换热效率的提高。

在一种优选的实施方式中，所述电芯33的正负极位于电芯33两侧，同列电芯33的同侧极性相同，相邻两列电芯33的同侧 极性相反。同列电芯33通过连接在正极上的焊条331并联，相邻两列电芯33的通过连接在焊条331上的保险丝332串连。所述焊条331为钢镀镍焊条，宽5～10mm，厚150～200μm。所述保险丝332为铝箔，保险丝332宽2～3mm，厚50～60μm。保险丝332为弹性构件，其整体或部分呈螺旋状弯曲，优选其与电芯33负极相连的一端呈螺旋状弯曲。螺旋状弯曲具有较好的延展性，相较于目前普遍采用的直线型连接，可有效避免电芯33振动造成的保险丝332断裂或脱落。

本实用新型中，所述保温装置还包括加热装置4、冷却装置5、温度感应装置6和调控装置，温度感应装置6将测得的温度传给调控装置，调控装置根据接收到的温度确定开启或关闭加热装置4和冷却装置5。

如图4所示，加热装置4为设置在电池单元3内部的一个或多个加热板，优选所述加热板安装在电池支架32的插槽324上，加热板与导热油直接接触。加热板的数目为一个时，其安装在电池支架32的底部；电热板为多个时，其设置在电池支架32内部的不同高度处。

如图8所示，加热装置4由下向上依次包括底板层41、加热层42和导热层43。所述底板层41用于支撑加热层42和导热层43，所述加热层42用于产生热量；所述导热层43具有耐高温和电绝缘性，用于热量的传递。加热层42包括至少一个加热单元421，在加热单元421为多个时，各加热单元421独立排布，并串连连接。所述加热单元421为弯曲排布的电阻丝，如S形排布的电阻丝。所述电阻丝的宽度为1～3mm，厚度为20～30μm，电阻率为7.3×10^-6Ω·m，电阻丝最高加热温度为50℃。

在一种优选的实施方式中，所述加热单元421沿底板层41的长度方向排布成一行或多行。优选地，同行中相邻加热单元 421在底板层41的长度方向上的宽度相同，和/或同行中各相邻加热单元421的间距相等。优选地，加热板横向插入在电池支架32内部时，加热单元421对应位置处对应于左右两相邻电芯33之间的空隙，左右两相邻加热单元421之间的空隙对应位置处对应于电芯33所在位置。所述底板层41为平板，优选为上表面设有凹部的平板，在所述凹部内部排布加热单元421。底板层41具有高强度、耐高温和电绝缘性，优选为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯或电木制成。所述导热层43为硅胶，其同时作为粘结材料，对加热层42进行密封。

如图2和图9所示，冷却装置5包括设置在盖体2上的半导体制冷器，具体地，在第二恒温层22上设置通孔，半导体制冷器安装在所述通孔中，半导体制冷器的一端与第二内壳层21的外表面相连，以吸收保温装置内电池单元3发出的热量，另一端与外部空气接触以散热。所述半导体制冷器的数目为2～6个，以满足降温需求。半导体制冷器中包括半导体制冷片，其可用于空间受限的场合，可靠性高，且无制冷剂污染。

如图2和图4所示，在一种优选的实施方式中，所述温度感应装置6包括分别设置在电池单元3与保温装置之间的腔体中、以及电池单元3内部的多个温度感应元件。位于保温装置内部腔体中的温度感应元件用于测定电池单元3与保温装置之间的温度，此温度的高低是加热装置4或冷却装置5启动的依据；而在加热装置4或冷却装置5运行中，位于电池单元3内部的温度感应元件测定的内部温度是温度调控的依据。电池单元3内部的温度感应元件为至少一个，优选为多个，多个温度感应元件的设置，便于电池单元3内部温度监测和调节。

保温装置使用过程中，其工作模式为：保温装置内部腔体中的温度感应元件测定电池单元3所处环境温度，当此环境温度 低于第一阈值时，通过调控装置启动电池单元3内的加热装置4，此时通过各电池单元3内部的温度感应元件进行温度反馈，当测到的某电池单元3内温度达到第二阈值时，控制此电池单元3加热装置4停止工作，对其他未达到第二阈值的电池单元3仍继续加热；停止加热后，当某电池单元3内温度下降至第三阈值时，再次控制此电池单元3内加热装置4的启动；如此往复调控，保证电池单元3内部温度维持在第二阈值与第三阈值之间。在此温控模式下进行电池单元3充电，配合恒温层的保温作用，可使电池单元3在充电完成后24h保持在0℃以上，即完成一次充电，在24h内不必再启动加热装置4进行加热，进而降低了能耗。其中，第一阈值温度值(如5℃)＜第三阈值温度值(如10℃)＜第二阈值温度值(如15℃)。

当电池单元3外部的温度感应元件测得环境温度高于第四阈值时，通过调控装置启动保温装置盖体2上的冷却装置5，冷却装置5运行后，再通过电池单元3内部的温度感应元件进行温度反馈，当某电池单元3内温度降到第五阈值时，控制该电池单元3内冷却装置5停止工作，对其他未达到第五阈值的电池单元3仍继续降温；停止降温后，环境温度使某电池单元3内温度上升至第四阈值时，再次控制冷却装置5启动；往复调控，使电池单元3内部温度维持在第四阈值与第五阈值之间。第五阈值温度值(如25℃)＜第四阈值温度值(如30℃)。

实施例

实施例1

一种保温装置，所述保温装置包括本体1和盖体2，所述本体1为一端开口的中空结构，所述盖体2位于本体1的开口处以封闭本体1。所述本体1和盖体2由内向外均包括内壳层和恒温层， 所述内壳层为厚度2mm的不锈钢板；所述恒温层包括内防护层、外防护层，和两防护层之间的保温层，其中，所述防护层为不锈钢板，所述保温层为30mm的岩棉板。

保温装置内部固定有10组电池单元3，所述电池单元3包括单元壳体31以及位于单元壳体31内部的电池支架32和电芯33，电芯33在电池支架32上排列成10行，相邻两行电芯33交错排布。单元壳体31内部的空隙中填充有导热油，用于电池单元3内部能量的交换和传递，电芯33和电池支架32与导热油直接接触。

保温装置还包括加热装置4、冷却装置5、温度感应装置6和调控装置。加热装置4为设置在电池支架32上的两个加热板，其加热单元421对应位置处对应于左右两相邻电芯33之间的空隙，左右两相邻加热单元421之间的空隙对应位置处对应于电芯33所在位置。冷却装置5为设置在第二恒温层22内部的4个半导体制冷器。温度感应装置6包括分别设置在电池单元3与保温装置之间的腔体中的1个温度感应元件以及每个电池单元3内部的9个温度感应元件，其分别测定电池单元3外部和内部的温度，并将温度传送至调控装置以开启或关闭加热装置4和冷却装置5。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。