CN102544625B - 一种半导体水冷电池冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种半导体水冷电池冷却装置，动力电池组的外部通过相互贯通的进水管和出水管与一用于储存冷却液的冷却水箱连通，以形成循环；所述进水管上设有一推动冷却液循环的水泵，所述出水管上设有一温度传感器，所述冷却水箱与一半导体冷却装置连接；还包括一控制器，所述控制器的输入端与所述温度传感器和动力电池组电连接，所述控制器的输出端与所述半导体冷却装置和水泵电连接。本发明将半导体冷却装置与水冷相结合冷却动力电池组，减少冷却水箱的容积，降低冷却系统的噪音，对冷却水箱的安装位置没有特殊要求，增强了冷却散热效果，并且冷却效果不受外界温度影响，充分满足了动力电池组对冷却系统的要求。

Description

一种半导体水冷电池冷却装置
技术领域
本发明属于车辆动力电池热管理系统领域，尤其涉及一种基于半导体制冷的电池冷却装置。
背景技术
在全球都在致力于保护自然环境的大背景下，降低对环境的污染是目前的重要措施，对于汽车行业，提倡使用绿色无污染能源也成为迫切要求，因此，混合动力和电动驱动等依靠电池的电能作为原动力的技术也迅速发展起来。以电能驱动就需要多块大功率的动力电池，并按照规则排列形成动力电池模块。电池模块的正常工作受很多因素影响，其中温度是一项重要因素，电池工作时会产生热量，温度过高直接会影响电池的工作性能和寿命，因此，需要在车辆动力电池模块热管理系统中设置冷却系统以对电池模块进行降温，使其工作在最佳的温度区域。
目前，现有技术对电池模块的冷却多采用风冷结合水冷的模式，如图1所示，将冷却液通过水泵从冷却水箱流到动力电池组，经过与动力电池的热交换后流回冷却水箱，冷却水箱依靠紧挨着冷却水箱的散热风扇来给吸收了动力电池组热量并流回冷却水箱的冷却液散热。这种冷却方式对冷却水箱的安装位置有一定的要求，必须安装在整车通风的位置，一般需要安装在前隔珊的后部；为了达到冷却效果，冷却水箱的外形需要做成扁平形易于散热，这样水箱占用的面积就比较大。而且紧挨着冷却水箱需要布置一个功率较大的冷却风扇，风扇工作时产生的噪音也影响到了整车的舒适性。这种冷却方式最大的缺点是受外界温度影响较大，因为冷却液即使通过冷却风扇散热，但是散热后的冷却液温度基本接近于环境温度，无法低于环境温度，所以当外界环境温度较高时，冷却液的温度也较高，这样就影响到了动力电池组的散热效果。
现有技术中也有上述散热方式做出改进的方法，如中国专利CN03274312.2 动力锂离子二次电池组，其中的冷却装置也用到了半导体冷却装置，但其是与风冷结合，使用散热面被动散热，半导体接触面小，电池模块内部空气散热慢。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种半导体水冷电池冷却装置，来克服现有技术中的不足。
本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：
一种半导体水冷电池冷却装置，用于冷却车辆动力电池组，所述动力电池组的外部通过相互贯通的进水管和出水管与一用于储存冷却液的冷却水箱连通，以形成循环；所述进水管上设有一推动冷却液循环的水泵，所述出水管上设有一温度传感器，所述冷却水箱与一半导体冷却装置连接；还包括一控制器，所述控制器的输入端与所述温度传感器和动力电池组电连接，所述控制器的输出端与所述半导体冷却装置和水泵电连接。
优选的，上述的一种半导体水冷电池冷却装置，其中：所述半导体冷却装置包括半导体制冷元件，所述半导体制冷元件的制冷面与传冷铝紧贴连接，散热面与散热装置紧贴连接；所述传冷铝设置于所述冷却水箱中。
优选的，上述的一种半导体水冷电池冷却装置，其中：所述传冷铝为立方体型，中间均匀分布有复数个的隔栅，增加了传冷铝的传冷面积，达到快速制冷的效果；所述传冷铝与所述冷却水箱密封焊接。
优选的，上述的一种半导体水冷电池冷却装置，其中：所述散热装置为风扇。
优选的，上述的一种半导体水冷电池冷却装置，其中：还包括一与所述冷却水箱连通的副水箱，所述冷却水箱上设有一压力盖。
本发明的突出效果为：本发明将半导体冷却装置与水冷相结合冷却动力电池组，取消了大功率风扇，减少冷却水箱的容积，使冷却水箱向小型化轻量化的方向发展；降低冷却系统的噪音，增加了整车的舒适性；对冷却水箱的安装位置没有特殊要求，从而取消了对整车装配位置的特殊要求；半导体冷却装置增强了冷却散热效果，减少了动力电池组所需的冷却时间，并且冷却效果不受外界温度影响，充分满足了动力电池组对冷却系统的要求。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是现有技术的冷却系统的原理图；
图2是本发明实施例的原理图；
图3是本发明实施例的局部俯视图；
图4是本发明实施例的局部立体图。
具体实施方式
实施例：
本实施例一种半导体水冷电池冷却装置，如图2～图4所示，用于冷却车辆动力电池组，动力电池组的外部通过相互贯通的进水管和出水管与用于储存冷却液的冷却水箱连通，以形成循环；进水管上设有推动冷却液循环的水泵，出水管上设有温度传感器，冷却水箱1与半导体冷却装置连接；还包括控制器，控制器的输入端与温度传感器和动力电池组电连接，控制器的输出端与半导体冷却装置和水泵电连接。半导体冷却装置包括半导体制冷元件2，半导体制冷元件2的制冷面与传冷铝3紧贴连接，散热面与散热装置风扇4紧贴连接；传冷铝3为立方体型，中间均匀分布有复数个的隔栅，增加了传冷铝3的传冷面积，达到快速制冷的效果。根据汤姆逊效应：                                               
Figure 2012100548888100002DEST_PATH_IMAGE001
可以得出使用风扇4来给半导体制冷元件2的散热面散热能更好的产生制冷效果。式中：
Figure 2012100548888100002DEST_PATH_IMAGE002
。传冷铝3由纯铝制成，表面经阳极氧化处理。传冷铝3与冷却水箱1通过热板机溶胶方式焊接，完全密封。
进一步的，还包括与冷却水箱连通的副水箱，冷却水箱上设有压力盖。冷却水箱与副水箱间的冷却液流通由压力盖控制，冷却液在对车辆动力电池模块进行水冷加注冷却液时，首先需要加注满冷却水箱，然后在副水箱中加入适量的冷却液；冷却系统工作时，当冷却水箱中压力过低时，冷却水箱上的压力盖就会打开，副水箱中对冷却水箱补充冷却液；相反，当冷却水箱中压力过高时，冷却水箱上的压力盖也会打开，冷却水箱中的冷却液就会流到副水箱中，以达到对冷却水箱进行泄压的目的。
本实施例的半导体水冷电池冷却装置的工作指令是由控制器来发出，动力电池组及温度传感器的信号传送给控制器，控制器再及时的调整半导体冷却装置及水泵的工作状态。首先，控制器根据动力电池组发送的温度信号来判定整套冷却系统的工作时机，然后，当冷却系统工作时，控制器实时地接收到来自电池组发送的温度信号以及在出水管路处安装的温度传感器反馈信号来判定动力电池组的冷却情况，及时的调整水泵的工作压力及半导体冷却装置的制冷量以适应动力电池组的冷却要求，根据珀尔帖效应：
Figure 2012100548888100002DEST_PATH_IMAGE003
可以得出，控制器通过控制输出给半导体冷却装置的电流大小即可以控制半导体制冷元件的冷接点温度，从而控制半导体冷却装置的制冷量。式中：为放热或吸热功率，
Figure 2012100548888100002DEST_PATH_IMAGE005
为比例系数，称为珀尔帖系数，为工作电流，为温差电动势率，
Figure 2012100548888100002DEST_PATH_IMAGE008
为冷接点温度。
本实施例将半导体冷却装置与水冷相结合冷却动力电池组，取消了大功率风扇，减少冷却水箱的容积，使冷却水箱向小型化轻量化的方向发展；降低冷却系统的噪音，增加了整车的舒适性；对冷却水箱的安装位置没有特殊要求，从而取消了对整车装配位置的特殊要求；半导体冷却装置增强了冷却散热效果，减少了动力电池组所需的冷却时间，并且冷却效果不受外界温度影响，充分满足了动力电池组对冷却系统的要求。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种半导体水冷电池冷却装置，用于冷却车辆动力电池组，所述动力电池组的外部通过相互贯通的进水管和出水管与一用于储存冷却液的冷却水箱连通，以形成循环；所述进水管上设有一推动冷却液循环的水泵，所述出水管上设有一温度传感器，其特征在于：所述冷却水箱与一半导体冷却装置连接；还包括一控制器，所述控制器的输入端与所述温度传感器和动力电池组电连接，所述控制器的输出端与所述半导体冷却装置和水泵电连接；所述半导体冷却装置包括半导体制冷元件，所述半导体制冷元件的制冷面与传冷铝紧贴连接，散热面与散热装置紧贴连接；所述传冷铝设置于所述冷却水箱中。
2.根据权利要求1所述的一种半导体水冷电池冷却装置，其特征在于：所述传冷铝为立方体型，中间均匀分布有复数个的隔栅，所述传冷铝与所述冷却水箱密封焊接。
3.根据权利要求1所述的一种半导体水冷电池冷却装置，其特征在于：所述散热装置为风扇。
4.根据权利要求1所述的一种半导体水冷电池冷却装置，其特征在于：还包括一与所述冷却水箱连通的副水箱，所述冷却水箱上设有一压力盖。
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