本公开涉及新能源电池,尤其涉及一种电池模组用pcb采集板及其应用。
背景技术:
1、随着技术与经济的发展,新能源汽车的市场占有率也在逐年增高,而作为新能源汽车的关键部件——电池,其性能的提升也是人们最为关注的点。其中,续航里程是大家选择新能源汽车的一个重要指标,而影响电池续航里程的,除了材料因素,还有一个重要因素就是电池的环境温度。
2、目前市面大部分的新能源汽车在冬季运行时,电量会损失20%-40%。低温环境下电池可用电量大打折扣,为了解决这一问题,市场涌现了诸多解决方案,包括硅胶加热膜加热、传统pi加热膜加热、传统ptc板加热及ptc涂敷膜式加热等。
3、其中,硅胶加热膜和传统pi加热膜都属于ntc加热方式,即随着温度越高,加热膜电阻值越低,电压相对恒定的条件下会导致加热膜功率变大,加热温度一直升高,如果加热膜热传导不好,即发生干烧的情况,温度可能达200℃以上,极易引发热失控,带来安全问题。
4、采用传统ptc板加热很好的避免了这个问题,其随着温度上升电阻值增加,从而限制了加热功率,阻止加热温度持续升高,一般传统ptc板加热最高温度可以稳定在80℃左右,有效减小了热失控概率。但传统ptc板加热的材质为金属,比较笨重,且影响电池空间利用率、降低了电池包的体积能量密度和质量能量密度。而ptc涂敷式加热成本较高,且其需要在电池模组侧面单独安装,导致生产额外增加一道工序,也会使成本增加。
5、综上所述,如何提供一种不影响电池空间以及电池性能,且制作工序简单、成本较低、安全可靠的电池加热方式,成为当前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本公开提供了一种电池模组用pcb采集板及其应用,所述电池模组用pcb采集板在原有的常规采集板的基础上增设加热模块,并进行合理布局,使其集加热与信息采集于一体,节省空间,与外置加热装置相比,有效提升了电池模组的体积能量密度和质量能量密度;且加热模块能在低温环境下稳定发热,保证电池电量,安全性高,有利于工业化生产应用。
2、第一方面,本公开提供了一种电池模组用pcb采集板,包括pcb基板,还包括设置在所述pcb基板的其中一面的第一加热模块、信息采集模块以及第二加热模块;
3、所述第一加热模块与所述第二加热模块对称设置于所述信息采集模块的两侧,用于加热电池模组两侧的极耳;
4、所述信息采集模块包括:
5、至少2个极耳采集片,所述极耳采集片用于采集电池的电压;
6、温度采集部件,所述温度采集部件用于采集电池模组的内部温度;
7、加热插件,所述加热插件用于为所述第一加热模块以及所述第二加热模块供电;
8、和,采集信号输出插件,所述采集信号输出插件用于处理和传输所述极耳采集片采集的电压信号以及所述温度采集部件采集的温度信号;
9、所述第一加热模块和所述第二加热模块,从靠近所述pcb基板到远离所述pcb基板的方向上,各自独立地包括依次层叠设置的导电层、ptc发热层、绝缘层以及导热层。
10、本公开通过在原有的常规pcb采集板上合理设置加热插件与加热模块,使其集加热与信息采集于一体,节省空间,提升了电池模组的空间利用率,同时避免了现有技术中由于加热装置外置导致的电池能量密度降低的问题。此外,加热模块利用ptc(正温度系数材料)发热层的加热特性,辅以多种功能层,抑制了加热模块温度持续升高,使加热温度控制在一定范围内,减少了热失控的风险。且温度采集部件可实时采集和监控电池内部的温度,从而实现加热策略的调整,进一步提升了电池的安全性。
11、需要说明的是,所述极耳采集片具有一定的柔性,其一端焊接于所述pcb基板上,并通过pcb采集铜线与采集信号输出插件电连接,另一端与电池模组的极耳或极耳连接片形成电连接,从而实现电池电压的采集;极耳采集片的数量与电池模组所用电芯的数量有关,至少为2个,其他更多的选择如4个、7个、10个或20个等,但并不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
12、所述温度采集部件同样焊接于所述pcb基板上,并通过pcb采集铜线与采集信号输出插件电连接。
13、所述加热插件作为间接供电部件,一侧与外界的供电电源相连,另一侧通过针脚与所述第一加热模块以及所述第二加热模块的导电层相连。
14、以下作为本公开优选的技术方案,但不作为本公开提供的技术方案的限制,通过以下技术方案,可以更好地达到和实现本公开的技术目的和有益效果。
15、作为本公开优选的技术方案,所述极耳采集片的材质包括金属。
16、优选地,所述金属包括镍、铜或铝中的任意一种或至少两种的组合,例如铜镍合金、铜铝合金或铝镍合金等。
17、优选地,所述极耳采集片的厚度为0.2-0.5mm,例如0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm等,但并不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用,优选为0.2-0.3mm。
18、作为本公开优选的技术方案,所述温度采集部件包括负温度系数热敏电阻。
19、优选地,所述负温度系数热敏电阻通常是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍或锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型和烧结而成的,例如锰铜氧化物负温度系数热敏电阻或碳化硅负温度系数热敏电阻。
20、此外,所述负温度系数热敏电阻还包括以碳化硅、硒化锡或氮化钽等为代表的非氧化物系负温度系数热敏电阻。
21、优选地,所述负温度系数热敏电阻的厚度为0.2-2mm,例如0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或2mm等,但并不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用,优选为0.25-0.8mm。
22、作为本公开优选的技术方案,所述温度采集部件靠近所述极耳采集片设置。
23、靠近所述极耳采集片设置的温度采集部件能更精准的采集极耳的温度,从而调整加热策略。
24、作为本公开优选的技术方案,所述导电层的材料包括导电银浆或铜。
25、其中,导电银浆的组分不作特殊限定,常规市售产品均可。
26、作为本公开优选的技术方案,ptc发热层的材料包括碳基ptc材料。
27、优选地,所述碳基ptc材料包括碳材料与聚合物材料形成的复合材料。
28、优选地,所述碳材料包括石墨、石墨烯或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合,例如石墨和石墨烯的组合,石墨和碳纳米管的组合等。
29、优选地,所述聚合物材料包括聚乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯中的任意一种或至少两种的组合,例如聚乙烯和聚丙烯的组合,聚酰胺和聚酰亚胺的组合等。
30、作为本公开优选的技术方案,所述绝缘层的材料包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或硅胶中的任意一种或至少两种的组合,例如聚酰亚胺和聚对苯二甲酸乙二醇酯的组合,聚酰亚胺和硅胶的组合等。
31、作为本公开优选的技术方案,所述导热层的材料包括导热胶。
32、优选地,所述导热胶的材料包括聚酯胺、硅胶或硅脂中的任意一种或至少两种的组合,例如聚酯胺和硅胶的组合,硅胶和硅脂的组合等。
33、作为本公开优选的技术方案,所述导电层、所述ptc发热层、所述绝缘层以及所述导热层的厚度各自独立地为0.02-0.2mm,例如0.02mm、0.03mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm或0.2mm等,但并不限于所列举的数值,该范围内其他未列举的数值同样适用。
34、第二方面,本公开提供了一种电池模组,包括主体框架,组装于所述主体框架之中的至少一组电芯,所述电芯通过极耳连接片串联或并联设置,相邻电芯间设置有绝缘膜,所述主体框架的两端分别设置有端板,且两个端板外套设有固定带,所述电池模组还包括如第一方面所述的电池模组用pcb采集板;
35、所述电池模组用pcb采集板设置有所述极耳采集片的一面扣装于所述电芯上方;
36、所述第一加热模块与所述电池模组其中一侧的极耳连接片相接触;
37、所述第二加热模块与所述电池模组另一侧的极耳连接片相接触;
38、所述极耳采集片与所述极耳连接片之间电连接。
39、一般地,电池模组中的多组电芯会根据串联模式或并联形模式采用极耳连接片将不同组的电芯极耳进行连接,从而在垂直于电池模组端板的方向上使极耳连接片形成两列,其中一列与第一加热模块相接触,另一列则与第二加热模块相接触。
40、另,若是电池模组中的电芯未通过极耳连接片连接,第一加热模块和第二加热模块也可直接与其对应侧的极耳相接触。
41、本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:
42、(1)本公开利用电池模组极耳上方的空间,在原有pcb采集板上合理设置加热模块,实现对电池模组的一体化加热及信息采集,安装方便;与现有技术相比,本公开无需制备单独的加热组件占用额外空间,提升了电池模组的空间利用率,从而有效提升电池模组的体积能量密度和质量能量密度。
43、(2)本公开设置的加热模块利用ptc发热层的加热特性,辅以多种功能层,实现对电池极耳的稳定加热,加热温度控制在一定范围以内,减少了热失控的风险;且温度采集部件可实时采集和监控电池内部的温度,从而调整加热策略,进一步提升了电池的安全性。
1.一种电池模组用pcb采集板,包括pcb基板,其特征在于,还包括设置在所述pcb基板的其中一面的第一加热模块、信息采集模块以及第二加热模块;
2.根据权利要求1所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述极耳采集片的材质包括金属;
3.根据权利要求1或2所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述温度采集部件包括负温度系数热敏电阻;
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述温度采集部件靠近所述极耳采集片设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述导电层的材料包括导电银浆或铜。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述ptc发热层的材料包括碳基ptc材料;
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述绝缘层的材料包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或硅胶中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述导热层的材料包括导热胶;
9.根据权利要求1-8任一项所述的电池模组用pcb采集板,其特征在于,所述导电层、所述ptc发热层、所述绝缘层以及所述导热层的厚度各自独立地为0.02-0.2mm。
10.一种电池模组,包括主体框架,组装于所述主体框架之中的至少一组电芯,所述电芯通过极耳连接片串联或并联设置,相邻电芯间设置有绝缘膜,所述主体框架的两端分别设置有端板,且两个端板外套设有固定带,其特征在于,所述电池模组还包括如权利要求1-9任一项所述的电池模组用pcb采集板;