CN107240734A - 一种可双向温度控制的车载电池*** - Google Patents

一种可双向温度控制的车载电池*** Download PDF

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姜晶
葛澍
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Abstract

该发明公开了一种可双向温度控制的车载电池***，属于新型电动汽车应用和新能源器件领域，可在以绿色电池为机动力的新能源汽车中进行广泛使用。本发明通过TEC双向控温***使电池一直在适当的温度范围内工作，通过将整个车载电池分为多个电池组，每个电池组又包括多个单电池，在个电池组上设置TEC热电片，在电池高温时采用TEC热电片制冷，电池温度较低时采用TEC热电片制热，使这套***具有能够自动调节温度、安全环保、易于维护、使用方便、成本低廉。

Description

一种可双向温度控制的车载电池***
技术领域
本发明设计电池的温度控制***，属于新型电动汽车应用和新能源器件领域，可在以绿色电池为机动力的新能源汽车中进行广泛使用。
背景技术
长久以来，研究和开发热电器件(TED)引起了人们广泛的关注。半导体的TE装置可以分为两类：一类是热电发电机(Thermoelectric Generator,TEG)，另一类是热电制冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)。热电制冷器(TEC)是建立在帕尔帖效应原理上的加热制冷技术，具有体积小、响应速度快、高精度、无制冷剂、易于实现加热制冷转换等特点，使其在恒温***、双向控温***方面具有广泛的应用前景。
目前广泛使用的车载电池主要分为铅酸和锂离子电池两大类。锂电池是新一代的储能电源，因其具有比能量大、电压高、重量轻、体积小、无记忆效应、工作温度范围宽、自放电效率低、储存和使用寿命长等优点而受到人们的青睐。但是普通的锂离子电池组普遍存在有以下几方面的缺陷问题：①使用温度范围受到限制，在极低温或过高温条件下，电池寿命大大缩短，无法正常使用或使用后易产生危险；②过高温条件下电池易发生鼓包膨胀甚至极易发生***或燃烧；③极低温条件下，容易发生充电故障；④电池组无法进行快速充电，或者进行快充时易产生局部高温而发生热失控现象；⑤电池组单体之间温度不均衡，无法统一进行温度调节；⑥电池组容量较小，内阻较大，不能持续大电流放电，有过充电和过放电的缺陷；⑦生产成本高，安全性能得不到保障。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明专利提供了一种可双向温度控制的车载电池***，在高温下冷却电池***，通过TEC双向控温***使电池一直在适当的温度范围内工作，使这套***具有能够自动调节温度、安全环保、易于维护、使用方便、成本低廉。
本发明技术方案为一种可双向温度控制的车载电池***，该***包括多个电池箱，各电池箱包括：电池箱体、箱体上设置的散热风扇、箱体内侧壁上设置的温度传感器、有间隔的阵列设置于箱体内的多个电池组、温度控制器、总线和导线收纳箱，温度控制器与温度传感器通过总线连接；所述各电池组两外侧壁设置有TEC热电片；每个电池组包括多个单电池、电池组上盖、侧壳体、电池组底座，电池组上盖、侧壳体、电池组底座组成电池组的保护壳，多个单电池设置于保护壳内，电池组上盖和电池组底座同时使多个单电池并联或串联，电池组上盖使多个单电池并联或串联的材料为保险丝，保险丝设置于电池组上盖开设的凹槽内，电池组底座内开设有便于单电池安装的圆形凹坑；温度控制器根据电池箱内的温度控制TEC热电片和风扇。
进一步的，所述所述电池组的侧壳体内还针对各单电池设置有一个导热但绝缘的纸带安装管，各安装管与侧壳体有良好的热交换能力。
进一步的，所述相邻的电池组之间设置有散热板，散热板固定于电池箱箱体上，该散热板与相邻电池组侧壁上的TEC热电片均有良好的导热接触，最外侧电池组外侧壁的TEC热电片与电池箱箱体有良好的导热接触。
进一步的，所述每个电池箱包括6个电池组，每个电池组包括9节单电池。
进一步的，所述各电池箱之间、各电池组之间的连接均设置有保险装置。
本发明一种可双向温度控制的车载电池***，采用TEC热电片，可以对电池组进行加热或制冷，极大的提高了电池的利用效率和安全性，且易于维护，使用方便，成本低。
附图说明
图1是本发明中所使用的的电池组内部模块结构图。
图2是本发明中所使用的单电池上盖和底座结构图。
图3是本发明电池组保护壳示意图。
图4是本发明中所使用的散热风扇。
图5是本发明中所使用的TEC热电片。
图6是本发明中所使用的3个电池组组合在一起的模块结构图。
图7是本发明中所使用的电池箱箱体结构示意图。
图8是本发明电池箱体内部模块结构图。
说明书附图中各组件分别为：1-散热风扇；2-温度传感器；3-散热板；4-温度控制器；5-总线和导线等收纳箱；6-电池箱的外壳；7-保险模块；8-TEC热电片。
具体实施方式
本发明专利实例中将采用其中一种技术方案来进行详实地实施。它由若干电池组按顺序排列并固定在电池箱体内部，各个电池组之间可以串联也可以并联。每个电池箱体由6个电池组、温度控制器、4个散热风扇、4个温度传感器、电池管理***、8块散热板构成。每个电池组由单电池组、8块TEC热电片、电池组。电池组由9节单电池构成。每两节单电池之间相连一段保险丝，该保险丝安装在单电池上盖的小槽口里，在每两个电池组之间也相连一段保险丝，此即为保险模块部分。其中各个主要模块之间进一步的设计连接方式如下：
一.电池组模块：由于18650单电池的尺寸大小为直径在18mm左右，长度在65mm左右，故本发明专利中选用9节锂电池，使用热缩套或相近的方式固定在一起组成单电池组，再由电池组成电池组。另外在电池组的总正端和总负端连接到温度控制器，对单电池进行保护。每节锂电池外壳均包覆有导热但绝缘的纸带等缓冲物，不仅可以保护单电池免受损伤而且可以防止发生短路而产生危险。
二.保险模块：电池组内每一节电池都有单独的保险丝链接着，以防止单节电池过热而危及整体电池过热；当单节电池出现温度过高超过保险丝的额定值时，保险丝将自动熔断以保护整个电池组。另外每个电池组和电池箱体都连接一节总保险丝，总保险丝外面套一个外壳予以保护。每节电池保险丝都要焊接精细，以防止接触不良或者高压高流而产生危害。
三.控温模块1：在每个电池组中，由单电池上盖、下部单电池托盘、8块TEC热电片所构成控温模块1。由于TEC热电片的尺寸大小为40×40×3.8mm左右，故在电池组的下部单电池托盘中的圆柱形外壳和电池组外壳的侧面紧贴有8块TEC热电片，单电池上盖和下部单电池托盘均由导热性能良好的金属合金构成，组成一个统一的整体。当电池组的温度高于外界环境的温度时，通过安装在电池箱体内外侧的4个温度传感器传达给温度控制器进行整理和分析，通过集中在电池箱体中的所有总线和导线控制流过TEC热电片的电流方向，使TEC热电片紧靠着电池的那面制冷，从而对整个单电池组产生一个制冷效果；反之若是电池组的温度低于外界环境的温度时，通过控制流过TEC热电片的电流方向，使TEC热电片紧靠着电池的那面产热，从而对整个单电池组产生一个制热效果。但是这些都是要倚靠温度控制器的合理调控和调度，对不同的温度区间划分为不同的等级，何时制冷何时产热何时不需工作都有一个明确的分界线。
四.控温模块2：在每个电池箱体中，由温度控制器、4个散热风扇、8块散热板、4个温度传感器所构成控温模块2。8块散热板由导热性能良好的金属合金板构成，它的两面都跟TEC热电片紧贴。当电池组的温度高于外界环境的温度时，TEC热电片的热端产生的热量通过散热板模块可以快速传导出去。与此同时，根据温度传感器传导的数据，温度控制器进行综合分析与处理之后控制散热风扇的运转时间和转速，加速热量的传导。

Claims (5)

1.一种可双向温度控制的车载电池***，该***包括多个电池箱，各电池箱包括：电池箱体、箱体上设置的散热风扇、箱体内侧壁上设置的温度传感器、有间隔的阵列设置于箱体内的多个电池组、温度控制器、总线和导线收纳箱，温度控制器与温度传感器通过总线连接；所述各电池组两外侧壁设置有TEC热电片；每个电池组包括多个单电池、电池组上盖、侧壳体、电池组底座，电池组上盖、侧壳体、电池组底座组成电池组的保护壳，多个单电池设置于保护壳内，电池组上盖和电池组底座同时使多个单电池并联或串联，电池组上盖使多个单电池并联或串联的材料为保险丝，保险丝设置于电池组上盖开设的凹槽内，电池组底座内开设有便于单电池安装的圆形凹坑；温度控制器根据电池箱内的温度控制TEC热电片和风扇。
2.如权利要求1所述的所述一种可双向温度控制的车载电池***，其特征在于所述电池组的侧壳体内还针对各单电池设置有一个导热但绝缘的纸带安装管，各安装管与侧壳体有良好的热交换能力。
3.如权利要求1所述的所述一种可双向温度控制的车载电池***，其特征在于所述相邻的电池组之间设置有散热板，散热板固定于电池箱箱体上，该散热板与相邻电池组侧壁上的TEC热电片均有良好的导热接触，最外侧电池组外侧壁的TEC热电片与电池箱箱体有良好的导热接触。
4.如权利要求1所述的所述一种可双向温度控制的车载电池***，其特征在于所述每个电池箱包括6个电池组，每个电池组包括9节单电池。
5.如权利要求1所述的所述一种可双向温度控制的车载电池***，其特征在于所述各电池箱之间、各电池组之间的连接均设置有保险装置。
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