电池预热装置及电动设备的制作方法

1.本技术涉及厚膜加热领域，还涉及一种电池预热装置及电动设备。


背景技术：

2.电池的性能很大一部分受制于工作环境的影响，特别是在低温条件下，电池的充电时间增加并且电池在低温环境下的充放电性能下降。因此，如何高效率地对电池进行预加热，一直是业界所要研发的趋势。


技术实现要素：

3.针对于上述技术问题，本技术的实施例提供一种电池预热装置及电动设备，有利于提高对电池进行预热的效率。
4.第一方面，本技术的实施例提供一种电池预热装置，应用于外壳防水的电池，包括：收容仓、第一管道、第二管道及加热厚膜。收容仓设置有收容腔，收容仓的第一侧壁开设有开口，开口用于插置电池，并与电池外壳卡合以及将电池收容于收容腔内，且收容腔的位于收容仓与电池外壳之间为密封区域，电池的极耳外露于收容仓；第一管道穿设并密封连接于收容仓的侧壁，且延伸至收容腔的密封区域内，第一管道设置有允许水或水蒸汽进入密封区域的进入通路；第二管道穿设并密封连接于收容仓的侧壁，第二管道用于提供水或水蒸汽的排出通路并与收容腔连通；加热厚膜设置于收容仓的外表面上，加热厚膜用于加热并与收容仓导热连接以加热收容于密封区域内的水或水蒸汽。
5.可选地，电池预热装置还包括芯柱，设置于第一管道的内部，芯柱的表面设置有外螺旋槽，外螺旋槽与第一管道的内表面形成螺旋通道。
6.可选地，沿水或水蒸汽在螺旋通道内的流通方向，外螺旋槽的间距逐渐减小。
7.可选地，加热厚膜设置于收容仓的连接第一管道的侧壁上。
8.可选地，第一管道和/或第二管道与收容仓的侧壁的连接处设置有密封圈，密封圈密封第一管道和/或第二管道收容仓的侧壁的连接处。
9.可选地，加热厚膜包括：绝缘层，设置于收容仓的外表面；加热线圈，设置于绝缘层上；封装层，设置于绝缘层上并覆盖加热线圈。
10.可选地，加热厚膜包括：加热线圈，设置于收容仓的外表面；封装层，设置于收容仓的外表面并覆盖加热线圈。
11.可选地，电池预热装置还包括温度控制器，温度控制器连接于加热线圈的通路上，用于在监测到温度达到预定温度时断开加热线圈的通路以停止加热。
12.第二方面，本技术的实施例提供一种电动设备，包括电池、走线、以及前述任一项电池预热装置，电池收容于收容腔内，走线电连接电池的极耳。
13.可选地，电池包括单个电池或者多个电池形成的电池组。
14.如上所述，在本技术实施例的电池预热装置及电动设备中，收容仓的第一侧壁开设有开口，开口用于插置电池，并与电池外壳卡合以及将电池收容于收容腔内，且收容腔的
位于收容仓与电池外壳之间为密封区域，通过在收容仓的外表面设置加热厚膜，利用加热厚膜加热密封区域内的水，以此产生热水或水蒸汽，对收容腔内的电池进行预热，加热厚膜的厚度较薄，可以与收容仓更好地进行位置和形状上的匹配，具有较高的加热效率，因此有利于提高对电池进行预热的效率；另外，加热厚膜的体积小、可贴置于收容仓的外表面，有利于电池预热装置的小型化设计，并且加热厚膜的能耗较小，可降低预热电池所需的功率及能耗；
15.另外，水或者水蒸汽可以通过第一管道进入收容仓和电池之间的区域内，在经过加热厚膜的加热之后，从第二管道排出，水或者水蒸汽在收容腔内流通并将热量传导给电池，也有利于及时的电池预热。
附图说明
16.图1为本技术的电池预热装置一实施例的局部结构示意图；
17.图2为本技术的电池预热装置插置电池的结构示意图；
18.图3为本技术的加热厚膜一实施例的结构示意图；
19.图4为本技术的电池预热装置另一实施例的局部结构示意图；
20.图5为本技术的第二管道一实施例的截面示意图；
21.图6为本技术的芯柱一实施例的结构示意图。
具体实施方式
22.加热厚膜是采用糊状导电浆料，例如超导陶瓷材料微粉与有机粘合溶剂调和成的糊状浆料，以电路布线或图案形式印制在衬底基材上，经过热处理工序之后进行烧结，制成厚膜。本技术将加热厚膜应用于车辆等电池预热装置中，加热厚膜设置于收容电池的收容仓的外表面，利用加热厚膜加热收容仓以及水，以此加热收容仓内的电池，提高对电池的预热效率。
23.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本技术的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本技术的一部分实施例，而非全部。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本技术的技术方案。
24.应理解，在本技术实施例的描述中，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”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技术相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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技术的限制。
25.图1为本技术的电池预热装置一实施例的局部结构示意图，图2为本技术的电池预热装置插置电池的结构示意图。请一并参阅图1和图2，电池预热装置包括：收容仓11、第一管道121、第二管道122及加热厚膜13。
26.收容仓11设置有用于收容电池(未图示出)的收容腔。收容仓11的第一侧壁111(例如顶壁)开设有开口112，开口112用于插置电池20，并与电池20的外壳卡合以及将电池20收容于收容腔内，且收容腔的位于收容仓11与电池20外壳之间为密封区域，电池20的极耳外
露于收容仓11。该电池20为单个电池或者多个电池形成的电池组。
27.第一管道121穿设并密封连接于收容仓11的第二侧壁113，且延伸至收容腔的密封区域内，第一管道121设置有允许水或水蒸汽进入密封区域的进入通路。第二管道122穿设并密封连接于收容仓11的第三侧壁，该第三侧壁与第二侧壁113相对设置，第二管道用于提供水或水蒸汽的排出通路并与收容腔连通。图1中的黑色粗线箭头表示水或者水蒸汽的流通方向。
28.加热厚膜13设置于收容仓11的外表面上，加热厚膜13用于加热并与收容仓11导热连接以加热收容于密封区域内的水或水蒸汽。
29.将电池20收容于收容仓11的收容腔内，电池20设置有极耳的一端外露于收容仓11的收容腔，例如伸出收容仓11的第一侧壁111，收容仓11的第一侧壁111与电池20外壳卡合，且收容腔的位于收容仓11与电池20外壳之间为密封区域，通过在收容仓11的外表面设置加热厚膜13，利用加热厚膜13加热收容仓11的收容腔内的水，以此产生热水或水蒸汽，对收容腔内的电池20进行预热，加热厚膜13的厚度较薄，可以与收容仓11更好地进行位置和形状上的匹配，具有较高的加热效率，因此有利于提高对电池20进行预热的效率；另外，加热厚膜13的体积小、可贴置于收容仓11的外表面，有利于电池预热装置的小型化设计，并且加热厚膜13的能耗较小，可降低预热电池20所需的功率及能耗。另外，水或者水蒸汽可以通过第一管道121进入收容仓11和电池20之间的区域内，在经过加热厚膜13的加热之后，从第二管道122排出，水或者水蒸汽在收容腔内流通并将热量传导给电池20，也有利于及时的电池20预热。
30.在一些实施例中，加热厚膜13可以设置于收容仓11的连接第一管道121的第二侧壁113上，用于对刚进入的水或者水蒸汽进行加热。应理解，加热厚膜13还可以设置于收容仓11的其他侧壁或者全部侧壁，有利于提高加热效率。
31.应理解，密封区域是与外界完全隔绝的密封空间，电池20的外壳为防水外壳，因此水或者水蒸汽无法进入电池20内部。
32.在一些实施例中，第一管道121与收容仓11的第二侧壁113连接，连接处可以设置有密封圈(未图示出)，密封圈可以环绕第一管道121设置，例如为橡胶圈，于此，密封圈密封第一管道121和第二侧壁113的连接处。当然，第二管道122与收容仓11的第三侧壁连接，连接处也可以设置有密封圈(未图示出)，密封圈可以环绕第二管道122设置，例如为橡胶圈，于此，密封圈密封第二管道122和第三侧壁的连接处。在图1所示的场景中，第二侧壁113与第一侧壁111相连接，在其他实施例中，第一管道121也可以与第一侧壁111连接或者其他任一或多个侧壁连接。
33.在另一些实施例中，如图4所示，密封区域由多个侧壁围设形成，多个侧壁与电池20外壳贴合，电池预热装置还包括收容于密封区域内的水。多个侧壁的形状与电池20外壳的形状相同，以此增大贴合面积，有利于热传导效率。当然，在图4所示实施例的电池预热装置中，也设置第一管道121和第二管道122。
34.第一管道121和第二管道122可以为内部中空的结构，本技术的实施例不限制其截面形状，例如包括但不限于圆形，例如还可以为矩形等多边形。
35.请一并参阅图5和图6所示，在一些实施例中，电池预热装置还可以包括芯柱16，该芯柱16设置于第一管道121的内部，芯柱16的表面设置有外螺旋槽161，外螺旋槽161与第一
管道121的内表面形成螺旋通道。通过在第一管道121内部设置芯柱16，芯柱16的外螺旋槽161与第一管道121的内表面形成螺旋通道，螺旋通道延长了水或者水蒸汽在第一管道121内流通的长度和驻留的时间，有利于水或者水蒸汽获取更多的热量，以此提高热交换效率，并提高加热速度。当然，在其他实施例中，芯柱16也可以设置于第二管道122的内部，用于延长了水或者水蒸汽在第二管道122内流通的长度和驻留的时间，从而即可延长水或者水蒸汽在收容仓11内流通的长度和驻留的时间，有利于将更多的热量传导给电池20，提高电池20预热效率。
36.芯柱16可以为一体成型结构件，具体实现形式包括但不限于：硅胶柱、陶瓷柱或者塑料柱等。芯柱16的外表面可以设置有螺旋凸起162，这些螺旋凸起162形成外螺旋槽161。在一些实施例中，沿水或者水蒸汽在螺旋通道内的流通方向，外螺旋槽161的间距逐渐减小，也就是说，越靠近第一管道121的出口端，外螺旋槽161的密度逐渐增大，水或者水蒸汽流通的长度越大，单位时间内传递至水或者水蒸汽的热量越多，有利于提高加热速度。越靠近第一管道121的入口端，外螺旋槽161的密度越小，有利于水或者水蒸汽快速进入第一管道121内部，增大水或者水蒸汽的进入量。
37.电池预热装置还可以包括固定件163，固定件163穿设于芯柱16的内部，且固定件163的相对两端分别与第一管道121两端的结构件(例如分别设置于第一管道121两端的第一接头和第二接头)固定。
38.在一些实施例中，固定件163可以为螺栓，螺栓的螺帽设于第一接头和第二接头中的一者背向另一者的侧面，并与侧面相抵接，螺杆穿出第一接头和第二接头中的另一者后与螺母拧合。或者，螺栓设有螺纹的螺杆与第一接头和第二接头中的另一者拧合。例如，螺帽设置于第二接头背向第一接头的侧面，并与该侧面相抵接。
39.在一些实施例中，沿第一管道121的径向，外螺旋槽161与第一管道121的内表面相对间隔设置，外螺旋槽161与第一管道121之间留有一定间隙，第一管道121与芯柱16之间未直接形成导热接触，可以防止第一管道121的温度过高时烧坏芯柱16及其外螺旋槽161，有利于延长其使用寿命。
40.在另一些实施例中，沿水或者水蒸汽在螺旋通道内的流通方向，第一管道121的直径逐渐减小，外螺旋槽161与第一管道121的内表面抵接。
41.加热厚膜13还可以设置于第一管道121或者第二管道122的外表面，并与第一管道121或者第二管道122导热连接，有利于水或者水蒸汽获取更多的热量。下文均以第一管道121设置加热厚膜13为例进行描述。第一管道121上的加热厚膜13可以单独设置、单独控制，仅通过第一管道121上的加热厚膜13加热水或者水蒸汽，或者仅通过收容仓11上的加热厚膜13加热水或者水蒸汽，以实现较低温度的电池20预热需求；在满足较高温度或较快的电池20预热需求时，可以同时利用收容仓11和第一管道121上的加热厚膜13进行电池20预热。
42.第一管道121以及收容仓11可以采用热膨胀系数合适的材料，例如金属或合金，管道受热膨胀后与加热厚膜13以及该加热厚膜13的发热线圈的导热接触更加紧密，进一步有利于热量快速传递至水或者水蒸汽。
43.本技术的实施例不限制收容仓11的结构形状，例如，可以为如图1和图4所示的六面矩形体，也可以为其他任何形状的结构体。根据不同形状的收容仓11和第一管道121，加热厚膜13可以通过适应方式(例如贴膜方式或印刷方式)形成于对应的外表面上，加热厚膜
13的制备工艺、形状、材料等，本技术的实施例不予以限制。例如，如图1和图3所示，加热厚膜13可以设置于收容仓11的一个侧壁的外表面上，也可以设置于多个或者全部侧壁的外表面上；加热厚膜13可以全部覆盖所设置的侧壁的外表面，也可以部分覆盖侧壁的外表面。当加热厚膜13设置于管道(例如第一管道121)所穿设的侧壁上时，加热厚膜13绕开管道。
44.在一些实施例中，请参阅图2所示，加热厚膜13包括绝缘层131、加热线圈132和封装层(图未示出)。绝缘层131至少设置于收容仓11的外表面，当然，对于加热厚膜13还设置于第一管道121的外表面的场景，绝缘层131还设置于第一管道121的外表面。绝缘层131用于实现加热线圈132与对应元件(例如金属的收容仓11)之间的电气绝缘。加热线圈132设置于绝缘层131上，用于例如通过导电焊盘134接电并发热。封装层设置于绝缘层131上并覆盖加热线圈132，封装层用于避免加热线圈132暴露，从而避免加热线圈132与外界的导电的电子元器件电接触而形成短路。
45.封装层可以通过绝缘材料采用成膜方式(例如溅射或者蒸镀方式)直接形成并覆盖加热线圈132。应理解，该封装层也可以视为一隔热层，不仅包覆加热线圈132，还可以具有良好的隔热性能，有利于将加热线圈132产生的热量更多的传递给水或者水蒸汽，以及避免向外部传递。
46.在另一些实施例中，加热厚膜13所设置的元件(例如收容仓11)的外表面不导电，则加热厚膜13可以不设置前述绝缘层131，而是包括加热线圈132和封装层。加热线圈132直接设置于元件(例如收容仓11)的外表面上，用于例如通过导电焊盘134接电并发热。封装层设置于元件(例如收容仓11)的外表面上并覆盖加热线圈132。
47.加热厚膜13还可以设置有导电焊盘134，封装层暴露导电焊盘134，以允许导电焊盘134接电。在一些实施例中，第一管道121的表面可以设置有端子片，端子片的一端用于接电，端子片的另一端电连接导电焊盘134。在另一些实施例中，暴露的导电焊盘134可以直接接电。
48.应理解，图3所示的两个导电焊盘134仅供示例性展示，本技术的实施例不限制导电焊盘134的数量。例如，加热厚膜13可以设置四个导电焊盘134，其中两个导电焊盘134可用于接电，另外两个导电焊盘134可分别连接图5所示的温度控制器145的两个引脚，并根据温度控制器145检测到的温度选择性断开加热线圈132(两个导电焊盘134之间)的通路上，例如，在检测到加热温度达到并超过预设温度时断开两个导电焊盘134之间的通路，而低于该预设温度时保持两个导电焊盘134之间的通路连通，以停止加热。
49.本技术的实施例还提供一种电动设备，包括电池、走线、以及前述任一实施例的电池预热装置，电池20收容于第一收容腔内，走线电连接电池20的极耳。于此，该电动设备具有电池预热装置所具有的有益效果。
50.本技术的实施例不限制电动设备的具体表现形式，例如，在实际场景中，该可以为电动车辆、备用电源等。电池预热装置可以在电动设备处于寒冷环境时对电池20进行预热，增加电池20的充放电性能。
51.以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
52.在本技术的描述中，在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要
素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
53.另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，仅是用来将同一类型的信息彼此区分开来。例如，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也可以包括复数形式，仅当与对应实施例的描述内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。