CN102945989A

CN102945989A - 一种锂离子电池热控制系统

Info

Publication number: CN102945989A
Application number: CN2012104876364A
Authority: CN
Inventors: 杨桃; 郭建成
Original assignee: JIANGSU CHUNLAN CLEANING ENERGY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: JIANGSU CHUNLAN CLEANING ENERGY RESEARCH INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: CN102945989B

Abstract

本发明公开了一种锂离子电池热控制系统，它主要包括箱体（1），锂离子电池组（11）安装于箱体（1）内部设有的内腔（10）中，在内腔（10）一侧的侧面与箱体（1）之间设有风道Ⅰ（12），在内腔（10）的底部与箱体（1）的底面之间设有风道Ⅱ（13），在内腔（10）一侧面的上部设有风口（14）与风道Ⅰ（12）相通，风道Ⅰ（12）内设有内循环风扇（3）和加热器（9），内循环风扇（3）与风口（14）相对，PTC加热器（9）位于内循环风扇（3）的下部，内腔（10）的底部分布有风孔（15），内腔（10）通过风孔（15）与风道Ⅱ（13）相通，在风道Ⅱ（13）的一侧设有进风口（16），在进风口（16）上设有可转动的风门Ⅰ（4）。

Description

一种锂离子电池热控制系统

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池热控制系统。

背景技术

锂离子电池采用碳素材料或锂的其它嵌入化合物取代金属锂作负极，正极是含锂的过渡金属氧化物如LiCoO₂，电解质是锂盐有机溶液。锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度高、自放电小及对环境友好等优点，目前已经广泛应用于便携式信息产品市场，但是锂离子电池的进一步推广应用依旧存在一些问题，其中突出的问题有锂离子电池的低温性能不佳、高温环境易导致热失控、安全性差，因此需要在锂离子电池的控制管理上做深入地研究和改进。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池热控制系统，它可以保证锂离子电池能够一直工作在一个理想温度的环境中，有效解决锂离子电池高低温性能下降问题，可极大地提高锂离子电源系统的高低温性能和寿命。

本发明采用了以下技术方案：一种锂离子电池热控制系统，它主要包括箱体，锂离子电池组安装于箱体内部设有的内腔中，锂离子电池组的各电池之间设有隔栅，在内腔一侧的侧面与箱体之间设有风道Ⅰ，在内腔的底部与箱体的底面之间设有风道Ⅱ，在内腔一侧面的上部设有风口与风道Ⅰ相通，风道Ⅰ内设有内循环风扇和加热器，内循环风扇与风口相对，PTC加热器位于内循环风扇的下部，内腔的底部分布有风孔，内腔通过风孔与风道Ⅱ相通，在风道Ⅱ的一侧设有进风口，在进风口上设有可转动的风门Ⅰ，内腔另一侧面设有出风口，在出风口处设有可开启和关闭的风门Ⅱ，开启风门Ⅱ，出风口与箱体的外部相通，在出风口处设有排热风扇，排热风扇与出风口相对，在锂离子电池组上和风道Ⅰ内都设有温度传感器，温度传感器的输出端与内腔中设有的智能控制器输入端连接，智能控制器的输出端分别与排热风扇、内循环风扇、风门Ⅰ、风门Ⅱ和加热器连接，当温度传感器测量箱体内环境温度后锂离子电池组需要加热时，智能控制器根据温度传感器发出的信号控制风门Ⅰ转动至竖直位置，同时控制风门Ⅱ关闭，进风口和出风口关闭，风道Ⅰ与风道Ⅱ之间相通，同时控制加热器对箱体内部的空气进行加热，并通过控制内循环风扇和隔栅进行内腔进行热循环；当保温时，进风口和出风口仍然关闭，若内腔中锂离子电池组的温差过大，则智能控制器开启内循环风扇进行内腔中的热均衡，当自然散热时，智能控制器根据温度传感器发出的信号控制风门Ⅰ转动至水平位置时，同时控制风门Ⅱ开启，进风口和出风口打开，将风道Ⅰ关闭，若内腔中锂离子电池组温差过大，则控制排热风扇的开启运转，进行内腔中的内部热均衡，否则关闭排热风扇；强制散热时，进风口和出风口仍然打开，通过控制排热风扇和隔栅将热空气排出箱体。

所述的加热器为PTC加热器。所述的风道Ⅰ与风道Ⅱ呈L型分布。所述的温度传感器间隔分布在锂离子电池组的各电池极柱上。

本发明具有以下有益效果：本发明将锂离子电池组安装于箱体内部设有的内腔中，在内腔一侧的侧面与箱体之间设有风道Ⅰ，在内腔的底部与箱体的底面之间设有设有风道Ⅱ，在内腔一侧面的上部设有风口与风道Ⅰ相通，风道Ⅰ内设有内循环风扇和加热器，内循环风扇与风口相对，PTC加热器位于内循环风扇的下部，内腔的底部分布有风孔，内腔通过风孔与风道Ⅱ相通，在风道Ⅱ的一侧设有进风口，在进风口上设有可转动的风门Ⅰ，内腔另一侧面设有出风口，在出风口处设有可开启和关闭的风门Ⅱ，开启风门Ⅱ，出风口与箱体的外部相通，在出风口处设有排热风扇，排热风扇与出风口相对，在锂离子电池组上和风道Ⅰ内都设有温度传感器，温度传感器的输出端与内腔中设有的智能控制器输入端连接，智能控制器的输出端分别与排热风扇、内循环风扇、风门Ⅰ、风门Ⅱ和加热器，这样能够根据温度调节的需要打开或关闭。加热、保温工作状态时，关闭风门，使热空气在电池箱体内部循环、保存，提高加热效果，节约能源；自然散热、强制散热工作状态时，打开风门，将热空气排出电池箱体。本发明采用PTC加热器，通过加热空气的方式，对箱体内安装的锂离子电池组进行环境温度调节，配合设计合理的分散式隔栅，保证每个单体电池均匀加热，安全可靠。本发明智能控制器能够根据检测的参数，判断锂离子电池热控制系统的工作状态，调节箱体内部温度，加热时，关闭风门，通过PTC加热器加热箱体内部空气，并通过内循环风扇、隔栅进行电池箱体内部热循环；保温时，关闭风门，若箱体内部锂离子电池温差过大，则打开内循环风扇进行电池箱体内部热均衡，否则关闭风扇；自然散热时，打开风门，若箱体内部锂离子电池温差过大，则打开排热风扇，使其低速运转，进行电池箱体内部热均衡，否则关闭风扇；强制散热时，打开风门，通过排热风扇、隔栅将热空气排出电池箱体。保证锂离子电池能够一直工作在一个理想温度的环境中，有效解决锂离子电池高低温性能下降问题，可极大地提高锂离子电源系统的高低温性能和寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明加热时风向示意图。

图3为本发明降温时风向示意图。

具体实施方式

在图1、图2和图3中，本发明提供了一种锂离子电池热控制系统，它主要包括箱体1，锂离子电池组11安装于箱体1内部设有的内腔10中，锂离子电池组11的各电池之间设有隔栅6，在内腔10一侧的侧面与箱体1之间设有风道Ⅰ12，在内腔10的底部与箱体1的底面之间设有风道Ⅱ13，风道Ⅰ12与风道Ⅱ13呈L型分布，在内腔10一侧面的上部设有风口14与风道Ⅰ12相通，风道Ⅰ12内设有内循环风扇3和加热器9，内循环风扇3与风口14相对，PTC加热器9位于内循环风扇3的下部，内腔10的底部分布有风孔15，内腔10通过风孔15与风道Ⅱ13相通，在风道Ⅱ13的一侧设有进风口16，在进风口16上设有可转动的风门Ⅰ4，内腔10另一侧面设有出风口5，在出风口处设有可开启和关闭的风门Ⅱ17，开启风门Ⅱ17，出风口5与箱体1的外部相通，在出风口5处设有排热风扇2，排热风扇2与出风口5相对，在锂离子电池组11上和风道Ⅰ12内都设有温度传感器7，温度传感器7间隔分布在锂离子电池组11的各电池极柱上，温度传感器7的输出端与内腔中设有的智能控制器8输入端连接，智能控制器8的输出端分别与排热风扇2、内循环风扇3、风门Ⅰ4、风门Ⅱ17和加热器9连接，加热器9为PTC加热器，本发明共计有4种工作状态，分别为加热、保温、自然散热、强制散热，智能控制器8能够根据检测的参数，判断锂离子电池热控制系统的工作状态，调节箱体1内部温度，当温度传感器7测量箱体1内环境温度后锂离子电池组11需要加热时，智能控制器8根据温度传感器7发出的信号控制风门Ⅰ4转动至竖直位置，同时控制风门Ⅱ17关闭，进风口16和出风口5关闭，风道Ⅰ12与风道Ⅱ13之间相通，同时控制加热器9对箱体1内部的空气进行加热，并通过控制内循环风扇3和隔栅6进行内腔10进行热循环；当保温时，进风口16和出风口5仍然关闭，若内腔10中锂离子电池组11的温差过大，则智能控制器8开启内循环风扇3进行内腔中的热均衡，当自然散热时，智能控制器8根据温度传感器7发出的信号控制风门Ⅰ4转动至水平位置时，同时控制风门Ⅱ17开启，进风口16和出风口5打开，将风道Ⅰ12关闭，若内腔10中锂离子电池组11温差过大，则控制排热风扇2的开启运转，进行内腔10中的内部热均衡，否则关闭排热风扇2；强制散热时，进风口16和出风口5仍然打开，通过控制排热风扇2和隔栅6将热空气排出箱体。

Claims

1.一种锂离子电池热控制系统，其特征是它主要包括箱体（1），锂离子电池组（11）安装于箱体（1）内部设有的内腔（10）中，锂离子电池组（11）的各电池之间设有隔栅（6），在内腔（10）一侧的侧面与箱体（1）之间设有风道Ⅰ（12），在内腔（10）的底部与箱体（1）的底面之间设有风道Ⅱ（13），在内腔（10）一侧面的上部设有风口（14）与风道Ⅰ（12）相通，风道Ⅰ（12）内设有内循环风扇（3）和加热器（9），内循环风扇（3）与风口（14）相对，PTC加热器（9）位于内循环风扇（3）的下部，内腔（10）的底部分布有风孔（15），内腔（10）通过风孔（15）与风道Ⅱ（13）相通，在风道Ⅱ（13）的一侧设有进风口（16），在进风口（16）上设有可转动的风门Ⅰ（4），内腔（10）另一侧面设有出风口（5），在出风口处设有可开启和关闭的风门Ⅱ（17），开启风门Ⅱ（17），出风口（5）与箱体（1）的外部相通，在出风口（5）处设有排热风扇（2），排热风扇（2）与出风口（5）相对，在锂离子电池组（11）上和风道Ⅰ（12）内都设有温度传感器（7），温度传感器（7）的输出端与内腔中设有的智能控制器（8）输入端连接，智能控制器（8）的输出端分别与排热风扇（2）、内循环风扇（3）、风门Ⅰ（4）、风门Ⅱ（17）和加热器（9）连接，当温度传感器（7）测量箱体（1）内环境温度后锂离子电池组（11）需要加热时，智能控制器（8）根据温度传感器（7）发出的信号控制风门Ⅰ（4）转动至竖直位置，同时控制风门Ⅱ（17）关闭，进风口（16）和出风口（5）关闭，风道Ⅰ（12）与风道Ⅱ(13)之间相通，同时控制加热器（9）对箱体（1）内部的空气进行加热，并通过控制内循环风扇（3）和隔栅（6）进行内腔（10）进行热循环；当保温时，进风口（16）和出风口（5）仍然关闭，若内腔（10）中锂离子电池组（11）的温差过大，则智能控制器（8）开启内循环风扇（3）进行内腔中的热均衡，当自然散热时，智能控制器（8）根据温度传感器（7）发出的信号控制风门Ⅰ（4）转动至水平位置时，同时控制风门Ⅱ（17）开启，进风口（16）和出风口（5）打开，将风道Ⅰ（12）关闭，若内腔（10）中锂离子电池组（11）温差过大，则控制排热风扇（2）的开启运转，进行内腔（10）中的内部热均衡，否则关闭排热风扇（2）；强制散热时，进风口（16）和出风口（5）仍然打开，通过控制排热风扇（2）和隔栅（6）将热空气排出箱体。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池热控制系统，其特征是所述的加热器（9）为PTC加热器。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池热控制系统，其特征是所述的风道Ⅰ（12）与风道Ⅱ（13）呈L型分布。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池热控制系统，其特征是所述的温度传感器（7）间隔分布在锂离子电池组（11）的各电池极柱上。