本發(fā)明設(shè)計(jì)電池的溫度控制系統(tǒng)，屬于新型電動(dòng)汽車應(yīng)用和新能源器件領(lǐng)域，可在以綠色電池為機(jī)動(dòng)力的新能源汽車中進(jìn)行廣泛使用。

背景技術(shù)：

長久以來，研究和開發(fā)熱電器件(ted)引起了人們廣泛的關(guān)注。半導(dǎo)體的te裝置可以分為兩類：一類是熱電發(fā)電機(jī)(thermoelectricgenerator,teg)，另一類是熱電制冷器(thermoelectriccooler,tec)。熱電制冷器(tec)是建立在帕爾帖效應(yīng)原理上的加熱制冷技術(shù)，具有體積小、響應(yīng)速度快、高精度、無制冷劑、易于實(shí)現(xiàn)加熱制冷轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，使其在恒溫系統(tǒng)、雙向控溫系統(tǒng)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

目前廣泛使用的車載電池主要分為鉛酸和鋰離子電池兩大類。鋰電池是新一代的儲(chǔ)能電源，因其具有比能量大、電壓高、重量輕、體積小、無記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬、自放電效率低、儲(chǔ)存和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞。但是普通的鋰離子電池組普遍存在有以下幾方面的缺陷問題：①使用溫度范圍受到限制，在極低溫或過高溫條件下，電池壽命大大縮短，無法正常使用或使用后易產(chǎn)生危險(xiǎn)；②過高溫條件下電池易發(fā)生鼓包膨脹甚至極易發(fā)生爆炸或燃燒；③極低溫條件下，容易發(fā)生充電故障；④電池組無法進(jìn)行快速充電，或者進(jìn)行快充時(shí)易產(chǎn)生局部高溫而發(fā)生熱失控現(xiàn)象；⑤電池組單體之間溫度不均衡，無法統(tǒng)一進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)；⑥電池組容量較小，內(nèi)阻較大，不能持續(xù)大電流放電，有過充電和過放電的缺陷；⑦生產(chǎn)成本高，安全性能得不到保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明專利提供了一種可雙向溫度控制的車載電池系統(tǒng)，在高溫下冷卻電池系統(tǒng)，通過tec雙向控溫系統(tǒng)使電池一直在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作，使這套系統(tǒng)具有能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、安全環(huán)保、易于維護(hù)、使用方便、成本低廉。

本發(fā)明技術(shù)方案為一種可雙向溫度控制的車載電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)電池箱，各電池箱包括：電池箱體、箱體上設(shè)置的散熱風(fēng)扇、箱體內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置的溫度傳感器、有間隔的陣列設(shè)置于箱體內(nèi)的多個(gè)電池組、溫度控制器、總線和導(dǎo)線收納箱，溫度控制器與溫度傳感器通過總線連接；所述各電池組兩外側(cè)壁設(shè)置有tec熱電片；每個(gè)電池組包括多個(gè)單電池、電池組上蓋、側(cè)殼體、電池組底座，電池組上蓋、側(cè)殼體、電池組底座組成電池組的保護(hù)殼，多個(gè)單電池設(shè)置于保護(hù)殼內(nèi)，電池組上蓋和電池組底座同時(shí)使多個(gè)單電池并聯(lián)或串聯(lián)，電池組上蓋使多個(gè)單電池并聯(lián)或串聯(lián)的材料為保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)絲設(shè)置于電池組上蓋開設(shè)的凹槽內(nèi)，電池組底座內(nèi)開設(shè)有便于單電池安裝的圓形凹坑；溫度控制器根據(jù)電池箱內(nèi)的溫度控制tec熱電片和風(fēng)扇。

進(jìn)一步的，所述所述電池組的側(cè)殼體內(nèi)還針對(duì)各單電池設(shè)置有一個(gè)導(dǎo)熱但絕緣的紙帶安裝管，各安裝管與側(cè)殼體有良好的熱交換能力。

進(jìn)一步的，所述相鄰的電池組之間設(shè)置有散熱板，散熱板固定于電池箱箱體上，該散熱板與相鄰電池組側(cè)壁上的tec熱電片均有良好的導(dǎo)熱接觸，最外側(cè)電池組外側(cè)壁的tec熱電片與電池箱箱體有良好的導(dǎo)熱接觸。

進(jìn)一步的，所述每個(gè)電池箱包括6個(gè)電池組，每個(gè)電池組包括9節(jié)單電池。

進(jìn)一步的，所述各電池箱之間、各電池組之間的連接均設(shè)置有保險(xiǎn)裝置。

本發(fā)明一種可雙向溫度控制的車載電池系統(tǒng)，采用tec熱電片，可以對(duì)電池組進(jìn)行加熱或制冷，極大的提高了電池的利用效率和安全性，且易于維護(hù)，使用方便，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中所使用的的電池組內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明中所使用的單電池上蓋和底座結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明電池組保護(hù)殼示意圖。

圖4是本發(fā)明中所使用的散熱風(fēng)扇。

圖5是本發(fā)明中所使用的tec熱電片。

圖6是本發(fā)明中所使用的3個(gè)電池組組合在一起的模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖7是本發(fā)明中所使用的電池箱箱體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明電池箱體內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)圖。

說明書附圖中各組件分別為：1-散熱風(fēng)扇；2-溫度傳感器；3-散熱板；4-溫度控制器；5-總線和導(dǎo)線等收納箱；6-電池箱的外殼；7-保險(xiǎn)模塊；8-tec熱電片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明專利實(shí)例中將采用其中一種技術(shù)方案來進(jìn)行詳實(shí)地實(shí)施。它由若干電池組按順序排列并固定在電池箱體內(nèi)部，各個(gè)電池組之間可以串聯(lián)也可以并聯(lián)。每個(gè)電池箱體由6個(gè)電池組、溫度控制器、4個(gè)散熱風(fēng)扇、4個(gè)溫度傳感器、電池管理系統(tǒng)、8塊散熱板構(gòu)成。每個(gè)電池組由單電池組、8塊tec熱電片、電池組。電池組由9節(jié)單電池構(gòu)成。每兩節(jié)單電池之間相連一段保險(xiǎn)絲，該保險(xiǎn)絲安裝在單電池上蓋的小槽口里，在每兩個(gè)電池組之間也相連一段保險(xiǎn)絲，此即為保險(xiǎn)模塊部分。其中各個(gè)主要模塊之間進(jìn)一步的設(shè)計(jì)連接方式如下：

一.電池組模塊：由于18650單電池的尺寸大小為直徑在18mm左右，長度在65mm左右，故本發(fā)明專利中選用9節(jié)鋰電池，使用熱縮套或相近的方式固定在一起組成單電池組，再由電池組成電池組。另外在電池組的總正端和總負(fù)端連接到溫度控制器，對(duì)單電池進(jìn)行保護(hù)。每節(jié)鋰電池外殼均包覆有導(dǎo)熱但絕緣的紙帶等緩沖物，不僅可以保護(hù)單電池免受損傷而且可以防止發(fā)生短路而產(chǎn)生危險(xiǎn)。

二.保險(xiǎn)模塊：電池組內(nèi)每一節(jié)電池都有單獨(dú)的保險(xiǎn)絲鏈接著，以防止單節(jié)電池過熱而危及整體電池過熱；當(dāng)單節(jié)電池出現(xiàn)溫度過高超過保險(xiǎn)絲的額定值時(shí)，保險(xiǎn)絲將自動(dòng)熔斷以保護(hù)整個(gè)電池組。另外每個(gè)電池組和電池箱體都連接一節(jié)總保險(xiǎn)絲，總保險(xiǎn)絲外面套一個(gè)外殼予以保護(hù)。每節(jié)電池保險(xiǎn)絲都要焊接精細(xì)，以防止接觸不良或者高壓高流而產(chǎn)生危害。

三.控溫模塊1：在每個(gè)電池組中，由單電池上蓋、下部單電池托盤、8塊tec熱電片所構(gòu)成控溫模塊1。由于tec熱電片的尺寸大小為40×40×3.8mm左右，故在電池組的下部單電池托盤中的圓柱形外殼和電池組外殼的側(cè)面緊貼有8塊tec熱電片，單電池上蓋和下部單電池托盤均由導(dǎo)熱性能良好的金屬合金構(gòu)成，組成一個(gè)統(tǒng)一的整體。當(dāng)電池組的溫度高于外界環(huán)境的溫度時(shí)，通過安裝在電池箱體內(nèi)外側(cè)的4個(gè)溫度傳感器傳達(dá)給溫度控制器進(jìn)行整理和分析，通過集中在電池箱體中的所有總線和導(dǎo)線控制流過tec熱電片的電流方向，使tec熱電片緊靠著電池的那面制冷，從而對(duì)整個(gè)單電池組產(chǎn)生一個(gè)制冷效果；反之若是電池組的溫度低于外界環(huán)境的溫度時(shí)，通過控制流過tec熱電片的電流方向，使tec熱電片緊靠著電池的那面產(chǎn)熱，從而對(duì)整個(gè)單電池組產(chǎn)生一個(gè)制熱效果。但是這些都是要倚靠溫度控制器的合理調(diào)控和調(diào)度，對(duì)不同的溫度區(qū)間劃分為不同的等級(jí)，何時(shí)制冷何時(shí)產(chǎn)熱何時(shí)不需工作都有一個(gè)明確的分界線。

四.控溫模塊2：在每個(gè)電池箱體中，由溫度控制器、4個(gè)散熱風(fēng)扇、8塊散熱板、4個(gè)溫度傳感器所構(gòu)成控溫模塊2。8塊散熱板由導(dǎo)熱性能良好的金屬合金板構(gòu)成，它的兩面都跟tec熱電片緊貼。當(dāng)電池組的溫度高于外界環(huán)境的溫度時(shí)，tec熱電片的熱端產(chǎn)生的熱量通過散熱板模塊可以快速傳導(dǎo)出去。與此同時(shí)，根據(jù)溫度傳感器傳導(dǎo)的數(shù)據(jù)，溫度控制器進(jìn)行綜合分析與處理之后控制散熱風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和轉(zhuǎn)速，加速熱量的傳導(dǎo)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
該發(fā)明公開了一種可雙向溫度控制的車載電池系統(tǒng)，屬于新型電動(dòng)汽車應(yīng)用和新能源器件領(lǐng)域，可在以綠色電池為機(jī)動(dòng)力的新能源汽車中進(jìn)行廣泛使用。本發(fā)明通過TEC雙向控溫系統(tǒng)使電池一直在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)工作，通過將整個(gè)車載電池分為多個(gè)電池組，每個(gè)電池組又包括多個(gè)單電池，在個(gè)電池組上設(shè)置TEC熱電片，在電池高溫時(shí)采用TEC熱電片制冷，電池溫度較低時(shí)采用TEC熱電片制熱，使這套系統(tǒng)具有能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、安全環(huán)保、易于維護(hù)、使用方便、成本低廉。

技術(shù)研發(fā)人員：王超;楊雄峰;姜晶;葛澍;張晨貴;黃沛;王飛;胡俊;楊洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.12
技術(shù)公布日：2017.10.10