CN103647118A - 电池温控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电池温控装置，包括电池模块，还包括第一换热器、与电池模块交换热量的第二换热器，以及抽导热介质的泵；所述第一换热器的输出端连接第二换热器的输入端，所述第二换热器的输出端连接泵的输入端，所述泵的输出端连接第一换热器的输入端，所述第一换热器、第二换热器以及泵形成供导热介质循环的回路；另外还包括与所述第一换热器交换热量的半导体制冷器。本发明采用半导体制冷器与热管组合控制多个单体电池温度，半导体制冷器本身也是靠多个单体电池供电，在充电电池有限电量的前提下，能够起到功耗低和节能的效果，并且半导体制冷器与热管都是常见的器械，采购方便且成本低廉。

Description

电池温控装置
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电池温控装置。
背景技术
二次电池产品由于技术原理为电化学反应，其对环境温度极其敏感。当温度过低时，其化学活性降低，导致电池有效容量大幅降低甚至无法充放电，严重的还会导致电池电解液及正负极结构发生不可逆的变化，严重影响电池寿命。当温度过高时，虽然电池活性增强了，但是危险也随之而来。在高温状态下充放电会造成电池内部压力升高，严重的会出现电池爆炸、起火等安全事故。
例如，锂电池的使用环境温度约在-20 ～+55 ℃。就单只电芯而言，其0 ℃时的容量保持率约为60 ～70％，-10℃时的容量保持率约为40 ～55％，-20℃时的容量保持率约为20 ～40％。锂电池在低温条件下，电化学反应速度下降，电池输出的电流和电压都会下降，放电容量也会大幅下降，这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求。相反，在高温使用环境下其放电容量也会大幅下降。因此，控制锂电池的工作环境温度至关重要，成为锂电池的主要攻坚方向。
锂电池使用中，要满足电动车高电压、大电流的负载用电要求，必须由多个单体电池串并联使用。这样不但使电池的内阻、容量和端电压难于均衡，而且充放电保护线路的技术难度增加，成本提高。例如：一辆行驶160 ～260km 的纯电动轿车，直流输入电压为310V，如果使用磷酸铁锂电池(3.2V，90Ah) 就需要96 个单体串连，才能满足供电要求；一辆车身为12 米的电动客车，若工作电压为388V 就需要108 个单体(3.6V 的锰酸锂或三元锂电池) 串连起来供电，所以在研究如何控制锂电池的工作环境温度时，还需要考虑的问题即是如何对每节锂电池均衡控温，即保持多个单体电池的一致性。
申请号为201210182342的中国专利中采用半导体制冷器对二次电池进行控温，该专利中仅仅提出采用半导体制冷器的方式进行锂电池温度控制，但如何保持多个单体电池的一致性以及如何让冷却介质与每节锂电池进行热传递等具体问题并未解决。
发明内容
针对现有技术存在的问题，提供一种能够对多节电池进行均衡控温的电池箱。本发明采用的技术方案为：   
一种电池温控装置，包括电池模块，还包括第一换热器、与电池模块交换热量的第二换热器，以及抽导热介质的泵；所述第一换热器的输出端连接第二换热器的输入端，所述第二换热器的输出端连接泵的输入端，所述泵的输出端连接第一换热器的输入端，所述第一换热器、第二换热器以及泵形成供导热介质循环的回路；另外还包括与所述第一换热器交换热量的半导体制冷器。
作为本发明的优选实施方式，在所述泵的输出端与所述第一换热器输入端之间还连有储液箱。
作为本发明的优选实施方式，所述电池模块包括多个平行设置的单体电池，每相邻的两个单体电池之间都设有一个所述第二换热器。
作为本发明的优选实施方式，所述第二换热器布置在所述单体电池侧面从下往上4/5区域内。
作为本发明的优选实施方式，还包括将第一换热器输出端流出的导热介质均匀分至多个第二换热器的均流器，所述均流器连接在所述第一换热器输出端和第二换热器输入端之间。
作为本发明的优选实施方式，还包括将多个第二换热器输出端汇集在一起的汇流器，所述汇流器连在第二换热器的输出端与泵的输入端之间。
作为本发明的优选实施方式，还包括增大导热面积的导热板，所述导热板设置在所述第二换热器与所述单体电池的侧面之间。
作为本发明的优选实施方式，所述第一换热器和第二换热器为热管。
作为本发明的优选实施方式，所述电池模块上设有感应其温度的传感器，所述传感器连接控制器，所述控制器根据传感器的信号控制半导体制冷器制热或制冷。
作为本发明的优选实施方式，还包括将所述电池模块、第一换热器、第二换热器和泵包覆在内的起隔热保温作用的箱体，所述箱体壁包括至少四层材料，由外到内依次为钢板、铝箔、泡沫橡胶和铝箔。
作为本发明的优选实施方式，所述半导体制冷器一侧设有散热风机。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明能够控制多个单体电池的温度，在控温过程中，使多个单体电池的温度保持一致。
2、本发明采用半导体制冷器与热管组合控制多个单体电池温度，半导体制冷器本身也是靠多个单体电池供电，在充电电池有限电量的前提下，能够起到功耗低和节能的效果。
3、本发明中的半导体制冷器与热管等都是常见的器械，成本低廉，采购方便。
附图说明
图1是本发明的温控原理图
图2是本发明的立体示意图
图3是本发明的俯视图
图4是本发明的结构示意图
图5是图4中相邻两节单体电池拆分图
图6是第一换热器与半导体制冷器拆分图
图7是图6中各个部件组装在一起后的示意图
图中标记：1-电池模块，101-单体电池一，102-单体电池二，103-单体电池n，201-第一热管交换器，202-第二热管交换器，3-半导体制冷器，4-风机，5-均流器，6-汇流器，7-泵，8-储液箱，9-箱体，10-导热板，11-传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示的电池温控装置原理图，电池模块1包括多个单体电池，图中标记101、102和103分别代表单体电池一、单体电池二至单体电池n，本发明包括电池模块1，还包括第一换热器201、与电池模块1交换热量的第二换热器202，以及抽导热介质的泵7；所述第一换热器201的输出端连接第二换热器202的输入端，所述第二换热器202的输出端连接泵7的输入端，所述泵7的输出端连接第一换热器201的输入端，所述第一换热器201、第二换热器202以及泵7形成供导热介质循环的回路；另外还包括与所述第一换热器201交换热量的半导体制冷器3。在所述泵7的输出端与所述第一换热器201输入端之间还连有储液箱8。
如图4所示，所述电池模块1包括多个平行设置的单体电池，如图5所示，每相邻的两个单体电池之间都设有一个所述第二换热器202，所述第二换热器202布置在所述单体电池侧面从下往上4/5区域内，还包括增大导热面积的导热板10，所述导热板10设置在所述第二换热器与所述单体电池的侧面之间。
如图1所示，本发明还包括将第一换热器201输出端流出的导热介质均匀分至多个第二换热器202的均流器5，所述均流器5连接在所述第一换热器201输出端和第二换热器202输入端之间。还包括将多个第二换热器202输出端汇集在一起的汇流器6，所述汇流器6连在第二换热器202的输出端与泵7的输入端之间。
作为本发明的优选实施方式，所述第一换热器和第二换热器为热管。
如图4所示，所述电池模块1上设有感应其温度的传感器11，所述传感器11连接控制器，所述控制器根据传感器11的信号控制半导体制冷器3制热或制冷。
如图2所示，并结合图1，本发明还包括将所述电池模块1、第一换热器201、第二换热器202和泵7包覆在内的起隔热保温作用的箱体9，如图3所示，所述箱体9侧壁包括四层材料，由外到内依次为钢板、铝箔、泡沫橡胶和铝箔。
如图7所示，所述半导体制冷器3一侧设有散热风机4，半导体制冷器3一侧设有第一换热器201，并且在半导体制冷器3与第一换热器201之间夹有增加两者导热面积的导热板10。图6是图7中将第一换热器201、导热板10、半导体制冷器3以及风机拆分的结构示意图。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池温控装置，包括电池模块，其特征在于，还包括第一换热器、与电池模块交换热量的第二换热器，以及抽导热介质的泵；所述第一换热器的输出端连接第二换热器的输入端，所述第二换热器的输出端连接泵的输入端，所述泵的输出端连接第一换热器的输入端，所述第一换热器、第二换热器以及泵形成供导热介质循环的回路；另外还包括与所述第一换热器交换热量的半导体制冷器。
2.根据权利要求1所述的电池温控装置，其特征在于，在所述泵的输出端与所述第一换热器输入端之间还连有储液箱。
3.根据权利要求1所述的电池温控装置，其特征在于，所述电池模块包括多个平行设置的单体电池，每相邻的两个单体电池之间都设有一个所述第二换热器。
4.根据权利要求3所述的电池温控装置，其特征在于，所述第二换热器布置在所述单体电池侧面从下往上4/5区域内。
5.根据权利要求3或4所述的电池温控装置，其特征在于，还包括将第一换热器输出端流出的导热介质均匀分至多个第二换热器的均流器，所述均流器连接在所述第一换热器输出端和第二换热器输入端之间。
6.根据权利要求5所述的电池温控装置，其特征在于，还包括将多个第二换热器输出端汇集在一起的汇流器，所述汇流器连在第二换热器的输出端与泵的输入端之间。
7.根据权利要求3、4或6所述的电池温控装置，其特征在于，还包括增大导热面积的导热板，所述导热板设置在所述第二换热器与所述单体电池的侧面之间。
8.根据权利要求1、2、3、4或6所述的电池温控装置，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器为热管。
9.根据权利要求1、2、3、4或6所述的电池温控装置，其特征在于，所述电池模块上设有感应其温度的传感器，所述传感器连接控制器，所述控制器根据传感器的信号控制半导体制冷器制热或制冷。
10.根据权利要求1、2、3、4或6所述的电池温控装置，其特征在于，还包括将所述电池模块、第一换热器、第二换热器和泵包覆在内的起隔热保温作用的箱体，所述箱体壁包括至少四层材料，由外到内依次为钢板、铝箔、泡沫橡胶和铝箔。
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