一種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)、電池模塊、半導(dǎo)體制冷片、熱管、散熱翅片和溫度傳感器，溫度傳感器貼于電池模塊上，熱管連接半導(dǎo)體制冷片與散熱翅片，電池管理系統(tǒng)與溫度傳感器相連接，電池管理系統(tǒng)與極性轉(zhuǎn)換開關(guān)相連接，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)與半導(dǎo)體制冷片相連接，其中，電池管理系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果，控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)的開關(guān)，以及極性轉(zhuǎn)換開關(guān)的正負(fù)極。本發(fā)明還公開了一種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理方法，本發(fā)明既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊的降溫，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊的加熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】ー種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱交換系統(tǒng)，尤其是ー種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理系統(tǒng)和方法。
[0002]【背景技術(shù)】
電動(dòng)汽車電池的充放電都需處在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度過(guò)高和過(guò)低都會(huì)影響電池的充放電，減少電池的壽命，降低電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，從而加大了電動(dòng)汽車的成本，阻礙電動(dòng)汽車的發(fā)展和普及；嚴(yán)重時(shí)電池還會(huì)發(fā)生短路，威脅乘車人員的人身安全。
[0003]現(xiàn)有的電動(dòng)汽車電池箱熱管理方式主要有氣冷、液冷和采用相變材料。采用氣冷的方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需在電池箱的進(jìn)出風(fēng)ロ安裝風(fēng)扇，通過(guò)加強(qiáng)電池箱內(nèi)的空氣流動(dòng)從而起到散熱目的，但是這種冷卻方式在外界環(huán)境溫度較高時(shí)冷卻效果欠佳；采用液冷的方式需在電池箱外連接加熱器和制冷器來(lái)給冷卻回路中液體進(jìn)行加熱和制冷，但這種方式對(duì)液體回路的密封性要求苛刻，所需結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦回路中液體泄漏，容易造成電池短路，嚴(yán)重威脅乘車人員的安全。采用相變材料不需要額外的設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在汽車連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間エ作的情況下散熱效果不理想，而且在外界溫度很低時(shí)啟動(dòng)汽車，無(wú)法對(duì)電池模塊進(jìn)行預(yù)熱。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供了ー種冷卻和加熱迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電動(dòng)汽車電池箱熱管理系統(tǒng)及其使用方法，使得電動(dòng)汽車的電池模塊迅速達(dá)到正常工作的溫度范圍。
[0005]本發(fā)明提供的電動(dòng)汽車的電池箱熱管理系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)2、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)
3、電池模塊6、半導(dǎo)體制冷片8、熱管9、散熱翅片10和溫度傳感器11，溫度傳感器11貼于電池模塊6上，熱管9連接半導(dǎo)體制冷片8與散熱翅片10，電池管理系統(tǒng)2與溫度傳感器11相連接，電池管理系統(tǒng)2與極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3相連接，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3與半導(dǎo)體制冷片8相連接，其中:電池管理系統(tǒng)2根據(jù)溫度傳感器11的檢測(cè)結(jié)果，控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3的開關(guān)，以及極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3的正負(fù)極。
[0006]進(jìn)ー步:所述熱管理系統(tǒng)還包括導(dǎo)熱片7，所述導(dǎo)熱片7設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片8和電池模塊6之間。
[0007]進(jìn)ー步:所述熱管理系統(tǒng)還包括隔熱層5，所述隔熱層5將電池模塊和散熱翅片10隔開。
[0008]進(jìn)ー步:所述熱管理系統(tǒng)還包括散熱ロ I，所述散熱ロ I內(nèi)設(shè)置有安裝有制冷單元，制冷單元為風(fēng)冷單元或者液冷單元。
[0009]進(jìn)ー步:所述導(dǎo)熱片7是由導(dǎo)熱材料制成。
[0010]進(jìn)ー步:所述隔熱層5是由隔熱材料制成。
[0011]本發(fā)明還提供了ー種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理方法，包括電池管理系統(tǒng)2、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3、電池模塊6、半導(dǎo)體制冷片8和溫度傳感器11，溫度傳感器11貼于電池模塊6上，其中:電池管理系統(tǒng)2接收溫度傳感器11的檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3的開關(guān)，以及極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3的正負(fù)極。
[0012]進(jìn)ー步:溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度超過(guò)設(shè)定的高溫閾值Th吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3輸出端電壓，使半導(dǎo)體制冷片8正接，此時(shí)半導(dǎo)體制冷片8與導(dǎo)熱片7貼合的一端制冷，從而降低電池模塊6的溫度，半導(dǎo)體制冷片8與熱管9貼合的一端制熱，產(chǎn)生的熱量經(jīng)熱管9傳遞給散熱翅片10，散熱翅片10將熱量經(jīng)散熱ロ I傳遞到電池箱體4外。
[0013]進(jìn)ー步:溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度低于設(shè)定的低溫閾值IY吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3輸出端電壓，使半導(dǎo)體制冷片8反接，此時(shí)半導(dǎo)體制冷片8與導(dǎo)熱片7貼合的一端制熱，從而升高電池模塊6的溫度，半導(dǎo)體制冷片8與熱管9貼合的一端制冷，經(jīng)熱管9與散熱翅片10進(jìn)行熱交換，散熱翅片10經(jīng)散熱ロ I與電池箱體4外部環(huán)境進(jìn)行熱交換。
[0014]進(jìn)ー步:溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度處于溫度閾值Ttl吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3斷開，半導(dǎo)體制冷片8不工作。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊6的降溫，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊6的加熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。半導(dǎo)體制冷片8與電池模塊6中間僅隔導(dǎo)熱片7，制冷和制熱速度快，熱管9的熱傳遞性能好，可以很好地滿足電池箱體4內(nèi)外的熱交換，可以使電池迅速達(dá)到正常工作的溫度范圍，效果顯著。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一所述的電動(dòng)汽車電池箱熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一所述的電動(dòng)汽車電池箱熱管理系統(tǒng)的控制線路圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例ニ所述的電動(dòng)汽車電池箱熱管理方法的流程圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)的描述。
[0019]圖1給出了實(shí)施例一所述的電動(dòng)汽車電池箱熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，電動(dòng)汽車電池箱熱管理系統(tǒng)包括散熱ロ 1、電池管理系統(tǒng)2、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3、電池箱體4、隔熱層5、電池模塊6、導(dǎo)熱片7、半導(dǎo)體制冷片8、熱管9、散熱翅片10和溫度傳感器11，隔熱層5將電池模塊和散熱翅片10隔開，溫度傳感器11貼于電池模塊6上，導(dǎo)熱片7位于半導(dǎo)體制冷片8和電池模塊6之間，熱管9呈扁平狀，一端與半導(dǎo)體制冷片8緊緊貼合，另一端連有散熱翅片10。
[0020]隔熱層5由隔熱材料制成，起到散熱翅片10和電池模塊6之間熱絕緣的作用。
[0021]導(dǎo)熱片7由導(dǎo)熱性能良好的材料制成，導(dǎo)熱片7緊緊貼于電池模塊6和半導(dǎo)體制冷片8之間，可以使電池模塊6溫度均勻，防止局部溫度過(guò)高或過(guò)低，影響電池模塊的壽命。
[0022]散熱ロ I內(nèi)通制冷単元，制冷単元可以是風(fēng)冷単元，也可以是液冷単元。該實(shí)施例中采用風(fēng)冷單元，在散熱ロ I處加裝散熱風(fēng)扇，起到與電池箱體4外部環(huán)境熱交換的目的。
[0023]極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3的輸入端接電池模塊6，輸出端接半導(dǎo)體制冷片8，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3受電池管理系統(tǒng)2控制。
[0024]溫度傳感器11檢測(cè)電池模塊6的溫度，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給電池管理系統(tǒng)2，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3輸出端電壓的正負(fù)極，能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果改變半導(dǎo)體制冷片8的冷端和熱端，從而可以給電池模塊6制冷或加熱。[0025]如圖2所示，實(shí)施例一所述的電動(dòng)汽車電池箱熱管理系統(tǒng)的控制線路圖，溫度傳感器11檢測(cè)電池模塊6的溫度，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給電池管理系統(tǒng)2，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3和安裝在散熱ロ I的散熱風(fēng)扇。極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3輸入端接電池模塊6，輸出端接半導(dǎo)體制冷片8。散熱風(fēng)扇由電池模塊6供電。
[0026]根據(jù)電池模塊6正常工作的溫度范圍，電池管理系統(tǒng)2設(shè)置高溫閾值Th，低溫閾值Tl以及溫度閾值Tci, Tci低于高溫閾值Th且高于低溫閾值！Y。當(dāng)電池模塊6的溫度超過(guò)Th時(shí)，需要給電池模塊6散熱；當(dāng)電池模塊6的溫度低于IY時(shí)，需要給電池模塊6加熱；半導(dǎo)體制冷片8工作一段時(shí)間，電池模塊6的溫度達(dá)到Ttl后，停止對(duì)電池模塊6的加熱或冷卻。
[0027]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例ニ所述的電動(dòng)汽車電池箱熱管理方法的流程圖，溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度超過(guò)設(shè)定的高溫閾值Th吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3輸出端電壓，使半導(dǎo)體制冷片8正接，此時(shí)半導(dǎo)體制冷片8與導(dǎo)熱片7貼合的一端制冷，從而降低電池模塊6的溫度，半導(dǎo)體制冷片8與熱管9貼合的一端制熱，產(chǎn)生的熱量經(jīng)熱管9傳遞給散熱翅片10，散熱翅片10將熱量經(jīng)散熱ロ I傳遞到電池箱體4外。工作一段時(shí)間后，當(dāng)溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度達(dá)到溫度閾值Ttl吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3斷開，停止半導(dǎo)體制冷片8工作。
[0028]溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度低于設(shè)定的低溫閾值IY吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3輸出端電壓，使半導(dǎo)體制冷片8反接，此時(shí)半導(dǎo)體制冷片8與導(dǎo)熱片7貼合的一端制熱,從而升高電池模塊6的溫度,半導(dǎo)體制冷片8與熱管9貼合的一端制冷，經(jīng)熱管9與散熱翅片10進(jìn)行熱交換，散熱翅片10經(jīng)散熱ロ I與電池箱體4外部環(huán)境進(jìn)行熱交換。工作一段時(shí)間后，當(dāng)溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度達(dá)到溫度閾值Ttl吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3斷開，停止半導(dǎo)體制冷片8工作。
[0029]溫度傳感器11檢測(cè)到電池模塊6的溫度處于溫度閾值Ttl吋，電池管理系統(tǒng)2控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)3斷開,半導(dǎo)體制冷片8不工作。
[0030]上述實(shí)施例既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊進(jìn)行降溫，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊的加熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単。半導(dǎo)體制冷片與電池中間僅隔導(dǎo)熱片，制冷和制熱速度快，可以使電池迅速達(dá)到正常工作的溫度范圍，效果顯著。熱管的熱傳遞性能好，可以很好地滿足電池箱體4內(nèi)、外的熱交換。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊的快速制冷和制熱，使電池迅速達(dá)到正常工作的溫度范圍。
[0031]上述各種場(chǎng)景僅是本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明掲示的技術(shù)范圍內(nèi)，作出各種的變形、補(bǔ)充或替換都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.ー種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)(2)、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)、電池模塊(6)、半導(dǎo)體制冷片(8)、熱管(9)、散熱翅片(10)和溫度傳感器(11)，溫度傳感器(11)貼于電池模塊(6)上,熱管(9)連接半導(dǎo)體制冷片(8)與散熱翅片(10),電池管理系統(tǒng)(2)與溫度傳感器(11)相連接，電池管理系統(tǒng)(2)與極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)相連接，極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)與半導(dǎo)體制冷片(8)相連接，其特征在于:電池管理系統(tǒng)(2)根據(jù)溫度傳感器(11)的檢測(cè)結(jié)果，控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)的開關(guān)，以及極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)的正負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于:所述熱管理系統(tǒng)還包括導(dǎo)熱片(7)，所述導(dǎo)熱片(7)設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片(8)和電池模塊(6)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于:所述熱管理系統(tǒng)還包括隔熱層(5 )，所述隔熱層(5 )將電池模塊和散熱翅片(10 )隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于:所述熱管理系統(tǒng)還包括散熱ロ(I )，所述散熱ロ( I)內(nèi)設(shè)置有安裝有制冷単元，制冷單元為風(fēng)冷單元或者液冷単元。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在干:所述導(dǎo)熱片(7)是由導(dǎo)熱材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管理系統(tǒng)，其特征在于:所述隔熱層(5)是由隔熱材料制成。
7.ー種電動(dòng)汽車的電池箱熱管理方法，包括電池管理系統(tǒng)(2)、極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)、電池模塊(6)、半導(dǎo)體制冷片(8)和溫度傳感器(11)，溫度傳感器(11)貼于電池模塊(6)上，其特征在于:電池管理系統(tǒng)(2)接收溫度傳感器(11)的檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)的開關(guān)，以及極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)的正負(fù)極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管理方法，其特征在于:溫度傳感器(11)檢測(cè)到電池模塊(6)的溫度超過(guò)設(shè)定的高溫閾值Th吋，電池管理系統(tǒng)(2)控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)輸出端電壓，使半導(dǎo)體制冷片(8)正接,此時(shí)半導(dǎo)體制冷片(8)與導(dǎo)熱片(7)貼合的一端制冷,從而降低電池模塊(6)的溫度，半導(dǎo)體制冷片(8)與熱管(9)貼合的一端制熱，產(chǎn)生的熱量經(jīng)熱管(9)傳遞給散熱翅片(10)，散熱翅片(10)將熱量經(jīng)散熱ロ( I)傳遞到電池箱體(4)外。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管理方法，其特征在于:溫度傳感器(11)檢測(cè)到電池模塊(6)的溫度低于設(shè)定的低溫閾值Tlj時(shí)，電池管理系統(tǒng)(2)控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)輸出端電壓，使半導(dǎo)體制冷片(8)反接，此時(shí)半導(dǎo)體制冷片(8)與導(dǎo)熱片(7)貼合的一端制熱，從而升高電池模塊(6)的溫度，半導(dǎo)體制冷片(8)與熱管(9)貼合的一端制冷，經(jīng)熱管(9)與散熱翅片(10)進(jìn)行熱交換，散熱翅片(10)經(jīng)散熱ロ( I)與電池箱外部環(huán)境進(jìn)行熱交換。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管理方法，其特征在于:溫度傳感器(11)檢測(cè)到電池模塊(6)的溫度處于溫度閾值Ttl時(shí)，電池管理系統(tǒng)(2)控制極性轉(zhuǎn)換開關(guān)(3)斷開，半導(dǎo)體制冷片(8)不工作。
【文檔編號(hào)】H01M10/65GK103531864SQ201310491450
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】鄒忠月, 郝永輝, 李文斌, 曹秉剛, 陳輝, 王丹, 王麗平 申請(qǐng)人:三門峽速達(dá)交通節(jié)能科技股份有限公司