本實(shí)用新型涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于電動(dòng)車輛的動(dòng)力電池的溫度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車主要的儲(chǔ)能裝置，電池溫度不僅對(duì)其放電功率、充電接收能力、操作性有一定的影響，而且還大大影響電池的壽命。適合的工作溫度范圍是動(dòng)力電池獲得最佳性能和延長(zhǎng)使用壽命的重要因素。

電池的正常工作效率及充電效率與溫度之間的關(guān)系如圖1所示。根據(jù)Matthe等人在2011年的研究，一些電池在40℃的功率開始下降，60℃時(shí)不能輸出。在0℃時(shí)只有原功率的60％，在-30℃是幾乎是零。適合的工作溫度范圍是電池獲得最佳性能和延長(zhǎng)使用壽命的重要因素。動(dòng)力電池在充放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)熱和焦耳熱，從而使得自身溫度提高，當(dāng)超過其最佳工作溫度上限時(shí)，動(dòng)力電池性能會(huì)受到影響，嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成電池爆炸；相反，當(dāng)?shù)陀谧罴压ぷ鳒囟认孪迺r(shí)，電池的電壓和電流都會(huì)下降。電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，溫度過低會(huì)導(dǎo)致無法啟動(dòng)，溫度過高不僅影響車輛的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電池爆炸等重大安全事故。因此，在電動(dòng)汽車中，動(dòng)力電池組的安全性和可靠性非常重要，動(dòng)力電池組是影響整車動(dòng)力性能、續(xù)航里程、成本等關(guān)鍵指標(biāo)的核心部件。

為了克服電池受溫度影響嚴(yán)重的情況，現(xiàn)有技術(shù)中提供了多種解決思路與方案，包括直接采取獨(dú)立空調(diào)對(duì)電池組制冷或制熱，用循環(huán)水路降溫或加熱等等。這些解決方案中，盡管可以將電池的溫度保持在一個(gè)較佳的范圍內(nèi)，但是往往存在以下缺點(diǎn)：

第一、電池溫度控制單元所需要的空間過大，使整車集成難度加大?，F(xiàn)有的車輛的整體尺寸是一定的，在有限的空間中需要容納如電池、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等一系列的部件。為了保證車輛的續(xù)航里程，電池會(huì)占據(jù)相當(dāng)大的空間。因此，如何減少電池溫度控制單元所需要的空間，使其在滿足溫控范圍的要求內(nèi)，運(yùn)用于各種型號(hào)的車輛是很多現(xiàn)有技術(shù)方案沒有解決的難題。

第二、電池溫度控制單元所耗費(fèi)的電力巨大，大大影響了車輛的續(xù)航能力。電動(dòng)汽車的溫控系統(tǒng)如果為了控制電池的溫度，進(jìn)而消耗掉電池的大量電量，其結(jié)果是仍然沒有達(dá)到提高電池效率，增強(qiáng)電動(dòng)汽車性能的理想效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊占用空間小，并且效率高的電池溫度控制系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型公開一種用于車輛的電池溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：一電池組件、一半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元、一第一循環(huán)單元以及第二循環(huán)單元，該電池組件放置于該第一循環(huán)單元之上，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元的第一面緊貼該第一循環(huán)單 元，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元的第二面緊貼該第二循環(huán)單元。

更進(jìn)一步地，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元包括兩組，該兩組半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元分別位于該第一循環(huán)單元的上方及下方。

更進(jìn)一步地，該電池溫度控制系統(tǒng)還包括一溫度開關(guān)、與該溫度開關(guān)連接的一控制單元以及為該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元供電的一電源。

更進(jìn)一步地，該控制單元根據(jù)該溫度開關(guān)的第一輸出信號(hào)控制該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元、第一循環(huán)單元以及第二循環(huán)單元工作或停止；該控制單元根據(jù)該溫度開關(guān)的第二輸出信號(hào)控制該第一循環(huán)單元。

更進(jìn)一步地，該第一循環(huán)單元包括一散熱板，該散熱板包括一進(jìn)水管、至少一散熱翼以及一出水管，該散熱翼的一端連接該進(jìn)水管，另一端連接該出水管。

更進(jìn)一步地，該散熱翼由若干獨(dú)立的通路組成。

更進(jìn)一步地，該通路的橫截面為一矩形。

更進(jìn)一步地，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元緊貼于靠近該散熱板的進(jìn)水管的一端，該電池組件放置于靠近該散熱板的出水管的一端；或者該散熱板的進(jìn)水管與出水管位于同一側(cè)。

更進(jìn)一步地，該進(jìn)水管與該出水管平行，該散熱翼與該進(jìn)水管及出水管垂直。

更進(jìn)一步地，該電池溫度控制系統(tǒng)還包括一熱交換器，用于散發(fā)第二循環(huán)單元的熱量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型所提供的電池溫度控制系統(tǒng)具 有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一、該電池溫度控制系統(tǒng)的高效液流導(dǎo)熱板(散熱板)尺寸小，厚度只有3m左右，并且現(xiàn)有的電池直接放置在該電池溫度控制系統(tǒng)上使用，不需要對(duì)現(xiàn)有的電池做任何額外的改進(jìn)，因此可以適用于各種電池組的配套和應(yīng)用，并適用于多種車型；

第二、整個(gè)系統(tǒng)耗電省，根據(jù)電池組的容量大小，使用功率僅為1-2kW，不會(huì)大量消耗動(dòng)力電池電量。由于對(duì)環(huán)境溫度的精確控制，利于電池組效能的發(fā)揮，因此使用了該系統(tǒng)后車輛行駛里程會(huì)有所增加；

第三、該電池溫度控制系統(tǒng)是獨(dú)立于電池組件外的系統(tǒng)，不介入電池組各單元內(nèi)部控制策略；

第四、該電池溫度控制系統(tǒng)加熱和降溫反應(yīng)快，溫度慣性小，溫度控制精準(zhǔn)。

附圖說明

關(guān)于本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的實(shí)用新型詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。

圖1是環(huán)境溫度對(duì)電池組充放電效能的影響示意圖；

圖2是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的模塊示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖4是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖5是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的散熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的散熱板的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型公開用于車輛的電池溫度控制系統(tǒng)，通過電池組件直接放置于冷/熱循環(huán)單元之上，盡可能地降低了溫度控制系統(tǒng)所需要的空間需求。另一方面，利用另一路循環(huán)單元對(duì)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元進(jìn)行多余熱量帶走/補(bǔ)充熱量的處理，進(jìn)而提升了半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元的制冷/制熱效率和反應(yīng)時(shí)間。在以下描述中，為了清楚展示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作方式，將借助諸多方向性詞語進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)將“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“內(nèi)”、“向外”、“向內(nèi)”、“上”、“下”等詞語理解為方便用語，而不應(yīng)當(dāng)理解為限定性詞語。

如圖2所示，圖2是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的模塊示意圖。該電池溫度控制系統(tǒng)包括被控溫部件，即電池組件10。溫度開關(guān)70的溫度傳感器(圖中未示出)用于探測(cè)電池組溫度，并根據(jù)探測(cè)值發(fā)出開啟信號(hào)或關(guān)閉信號(hào)至控制單元60?？刂茊卧?0控制與電源50連接，通過控制電源50與半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的連接方向，如正接或反接，從而控制半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的冷熱面換向。

半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，是利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)，形成熱電偶對(duì)，產(chǎn)生珀?duì)柼?yīng)，即通過直流電制冷的方式。"帕爾帖效應(yīng)"的物理原理為：電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)形成電流，由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級(jí)，當(dāng)它從高能級(jí)向低能級(jí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)釋放出多余的熱量。反之，就需要從外界吸收熱量(即表現(xiàn)為制冷)。所以，當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30正接電源50時(shí)，第一面產(chǎn)生熱量，第二面吸收熱量；當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單 元30反接電源50時(shí)，原來產(chǎn)生熱量的第一面變成吸收熱量，原來吸收熱量的第二面變成產(chǎn)生熱量。

溫度開關(guān)70優(yōu)選為兩組溫度控制開關(guān)元件，其中一組是高溫開關(guān)，另一組是低溫開關(guān)。第一組溫度控制開關(guān)元件探測(cè)到電池組溫度為高溫時(shí)，第一組溫度控制開關(guān)元件發(fā)出一開啟信號(hào)，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30開始向電池組件10制冷。第一組溫度控制開關(guān)元件探測(cè)到電池組溫度已經(jīng)不是高溫時(shí)，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30停止制冷。同樣的道理，第二組溫度控制開關(guān)元件探測(cè)到電池組溫度為低溫時(shí)，第二組溫度控制開關(guān)元件發(fā)出一開啟信號(hào)，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30開始向電池組件10制熱。當(dāng)電池組溫度達(dá)到既定溫度時(shí)，停止制熱。當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30開始工作時(shí)，第一循環(huán)單元20和第二循環(huán)單元40同時(shí)工作。當(dāng)溫度開關(guān)70檢測(cè)到電池組件10的溫度差在一定范圍內(nèi)，如2至3℃時(shí)，溫度開關(guān)70發(fā)出溫差信號(hào)，僅第一循環(huán)單元20工作，第二循環(huán)單元40不工作。在另一種較佳實(shí)施方式中，可以由外部單元(如車輛電池管理系統(tǒng)或人工操作)控制溫度開關(guān)70的開啟/關(guān)閉，或者第一循環(huán)單元20的開啟/關(guān)閉。

第一循環(huán)單元20同時(shí)與電池組件10和半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的第一面緊貼。本文中所描述的“緊貼”不僅僅指電池組件10和第一循環(huán)單元20直接接觸，還包括電池組件10和第一循環(huán)單元20之間設(shè)置有其他高導(dǎo)熱性物體，如金屬片、導(dǎo)熱硅膠等等。第一循環(huán)單元20用于將半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至電池組件10，或?qū)㈦姵亟M件10產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30。

第二循環(huán)單元40與半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的第二面緊貼。當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的第一面制冷時(shí)，第二循環(huán)單元40用于使半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的第二面制熱所產(chǎn)生的熱量帶到熱交換器散發(fā) 掉；當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的第一面制熱時(shí)，第二循環(huán)單元40用于使半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的第二面制冷所吸收的熱量從熱交換器中吸收。

第一循環(huán)單元20和第二循環(huán)單元40均包括散熱板(或稱導(dǎo)熱板)、泵和液體介質(zhì)。優(yōu)先地，該液體介質(zhì)可以是水、硅油、冷卻液等。在一種較佳的實(shí)施例中，第一循環(huán)單元20和第二循環(huán)單元40由熱管組成。在一種較佳的實(shí)施例中，第一循環(huán)單元20和第二循環(huán)單元40均通過同一膨脹水箱存儲(chǔ)。在另一種較佳的實(shí)施例中，第二循環(huán)單元40上設(shè)置一熱交換器，這樣能在不耗費(fèi)電源電量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高溫控效率。

圖3與圖4均是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖3示出了第一循環(huán)單元20與電池組件的位置關(guān)系,圖4示出了第一循環(huán)單元20與半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30以及第二循環(huán)單元的位置關(guān)系。如圖3所示，第一循環(huán)單元20的散熱板水平放置，電池組件10位于第一循環(huán)單元20的散熱板的上方。電池組件10和散熱板緊貼，散熱板的兩側(cè)各設(shè)置一組半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30。其中兩組半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的其中一面均緊貼該散熱板。兩組半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的另一面緊貼第二循環(huán)單元40。當(dāng)電池組溫度過高時(shí)，緊貼第一循環(huán)單元20的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的面開始制冷，液體介質(zhì)從半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的一端流向電池組件10的一端。與此同時(shí)，第二循環(huán)單元40將半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的另一面產(chǎn)生的熱量帶走，因此兩路相對(duì)獨(dú)立的循環(huán)單元保證了對(duì)電池組件10的溫度控制高效進(jìn)行。為了盡可能地減少該電池溫度控制系統(tǒng)的使用空間，散熱板由很薄的金屬片組成，其垂直方向的厚度可以薄至3毫米。

圖5是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的散熱板的結(jié)構(gòu)示 意圖。如圖5所示，散熱板20包括進(jìn)水管21、若干散熱翼22以及出水管23。若干半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30a-30h被設(shè)置在靠近進(jìn)水管21處。液體介質(zhì)(水或其他含有防凍液的液體)從進(jìn)水管21進(jìn)入散熱板20后被加熱或降溫，再流經(jīng)電源組件(虛線框位置)，對(duì)電源組件進(jìn)行升溫或降溫后再?gòu)某鏊?3流出。

在另一種較佳實(shí)施例中，進(jìn)水管和出水管位于同一側(cè)。比如液體介質(zhì)從進(jìn)水管21流入，經(jīng)過30h、30g、30f、30e后再經(jīng)過30d、30c、30b、30a從出水管23流出。

圖6是本實(shí)用新型提供的電池溫度控制系統(tǒng)的散熱板的剖視圖。如圖6所示，該散熱板由金屬鋁或鋁合金制成。散熱板的每根散熱翼22均包括若干獨(dú)立通路24a至24h，多個(gè)通路彼此平行。即使某個(gè)通路被液體介質(zhì)中的雜質(zhì)堵塞，也不影響其他通路的正常工作。由于本實(shí)用新型中電池組件10是直接放置在散熱板上，因此該散熱翼22的特殊設(shè)計(jì)還能有效增強(qiáng)其垂直方向的支撐力。為了進(jìn)一步加強(qiáng)散熱效果，通路的截面呈矩形，并且至少一個(gè)面上設(shè)置若干波浪紋，增加液體介質(zhì)和散熱翼22的接觸面積。第二循環(huán)單元40的散熱翼的形狀呈環(huán)形，如圖4所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)同第一循環(huán)單元的散熱翼，不再贅述。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型所提供的電池溫度控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一、該電池溫度控制系統(tǒng)的高效液流導(dǎo)熱板尺寸小，厚度只有3mm，并且現(xiàn)有的電池直接放置在該電池溫度控制系統(tǒng)上使用，不需要對(duì)現(xiàn)有的電池做任何額外的改進(jìn)，因此可以適用于各種電池組的配套和應(yīng)用，并適用于多種車型；

第二、整個(gè)系統(tǒng)耗電省，根據(jù)電池組的容量大小，使用功率僅 為1-2kW，不會(huì)大量消耗動(dòng)力電池電量。由于對(duì)環(huán)境溫度的精確控制，利于電池組效能的發(fā)揮，因此使用了該系統(tǒng)后車輛行駛里程會(huì)有所增加；

第三、該電池溫度控制系統(tǒng)是獨(dú)立于電池組件外的系統(tǒng)，不介入電池電池組各單元內(nèi)部控制策略；

第四、該電池溫度控制系統(tǒng)加熱和降溫反應(yīng)快，溫度慣性小，溫度控制精準(zhǔn)。

如無特別說明，上述文字中出現(xiàn)的類似于“第一”、“第二”的限定語并非是指對(duì)時(shí)間順序、數(shù)量、或者重要性的限定，而僅僅是為了將本技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)特征與另一個(gè)技術(shù)特征相區(qū)分。同樣地，本文中出現(xiàn)的類似于“一”的限定語并非是指對(duì)數(shù)量的限定，而是描述在前文中未曾出現(xiàn)的技術(shù)特征。同樣地，本文中在數(shù)詞前出現(xiàn)的類似于“大約”、“近似地”的修飾語通常包含本數(shù)，并且其具體的含義應(yīng)當(dāng)結(jié)合上下文意理解。同樣地，除非是有特定的數(shù)量量詞修飾的名詞，否則在本文中應(yīng)當(dāng)視作即包含單數(shù)形式又包含復(fù)數(shù)形式，在該技術(shù)方案中即可以包括單數(shù)個(gè)該技術(shù)特征，也可以包括復(fù)數(shù)個(gè)該技術(shù)特征。

本說明書中所述的只是本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用新型的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。