CN104752788A - 一种电动车辆电池箱温度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车辆电池箱温度调节装置。该装置包括冷液体容器，热液体容器，半导体制冷片，半导体制冷片电源，第一冷液循环管，第二冷液循环管，第一热液循环管，第二热液循环管，以及选择开关等部件，其既能够在炎热的夏季降低电池箱的温度，又能够在寒冷的冬季提高电池箱的问题，以保证电池箱的正常工作和电池容量，并且安全性高。

Description

一种电动车辆电池箱温度调节装置

技术领域

本发明涉及客车领域，具体涉及一种电动车辆电池箱温度调节装置。

背景技术

电动汽车先于内燃机汽车发明，后由于内燃机的种种优点而让出主流地位。二十世纪七十年代，世界范围出现了石油能源危机，一度导致对电动汽车研发的重视。到了二十世纪九十年代以后，探明可开采的石油储量仅够几十年的使用，我国随着经济的发展，迅速的从石油出口国转变成最大的石油进口国，对外依赖度超过50％。环境的污染和破坏，也引起了全球范围各国政府的重视。能源的危机感和节能减排的压力，再次引起了电动车辆的研发热潮。

在电动汽车中，动力电池组是影响整车动力性能、续航里程、成本等关键指标的核心部件。在不采取温度调节措施的车辆中，电池的温度夏天会超过50度，引起电池寿命的严重衰减，冬天又常常低于10度，引起可用容量的大幅度降低。对于某些地区，电池温度冬天低于0度，导致不能正常充电，夏天高于55度，导致车辆不能正常行驶。因此，针对电池组的温度调节，出现了大量的研究工作，申报了很多发明和实用新型。

最简单的技术方案是引用车身外自然环境的空气对电池箱进行温度调节，这仅仅对于电池箱温度过高有调节作用，进一步的工作将风引进电池箱内对电池芯进行温度调节，当然，这也只能使电池的温度更接近于车辆外的环境气温。专利201210458391.2使用车载空调的出风来进行电池箱的温度调节，这比仅利用环境大气进行温度调节调节气流的温度会稳定很多。使用专用空调来保持气流温度稳定的方案有利于温度管理，如专利申请201220405144.1。为了加强温度一致保持的能力，专利申请201210054900.5在各电池箱间进行车载空调气流流量分配调节，专利申请201410493754.5进一步在电池箱内安装多个可双向转动的风扇，以实现流速和流向的控制。这类方案对于车身电池仓是合适的如专利申请201420331813.4，但是气体的比热和热交换效率都比较低，抑制电池温升和改变电池温度的能力比较低，即使配合PTC、电热丝等器件使用，温度调节和保持电池箱间温度一致的能力也非常有限。

为了解决温度调节速率的问题，使用液体作为热交换媒介是一种自然的做法。实用新型201220399763.4选用水冷空调系统。201210054888.8也采用水位媒质，利用半导体冷却装置来加速水的冷却速度。但是水是一种电不安全媒介，尤其是在特别需要温度调节和热量转移的热失控过程中，会恶化安全环境。同时水的腐蚀作用很强，使用期限很难保证，如果添加抗腐蚀的助剂，报废或者泄露又会对环境造成冲击。其他还有利用相变材料进行温度控制的方法，不过技术目前还没有成熟到实用的程度。其他如专利申请201310034486.6利用液体与加热器件或空调系统进行温度调节的工作还有很多，但都没有达到温度控制的理想效果。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，提供一种安全、独立、不受车辆电池仓影响且耗电小的电动车辆电池箱温度调节装置。

本发明的技术方案是：一种电动车辆电池箱温度调节装置，包括电动车辆的电池箱和散热器，该装置还包括：

其内容置有较低温度液体的冷液体容器，

其内容置有较高温度液体的热液体容器，

布置于所述冷液体容器和热液体容器之间的半导体制冷片，该半导体制冷片的热效应面与所述热液体容器紧贴连接，而冷效应面与所述冷液体容器紧贴连接，

与所述半导体制冷片相连、以对其供电的半导体制冷片电源，

连接在所述冷液体容器与所述电池箱之间、能够循环流动冷液体容器内液体的第一冷液循环管，

连接在所述冷液体容器与所述散热器之间、能够循环流动冷液体容器内液体的第二冷液循环管，

连接在所述热液体容器与所述电池箱之间、能够循环流动热液体容器内液体的第一热液循环管，

连接在所述热液体容器与所述散热器之间、能够循环流动热液体容器内液体的第二热液循环管，以及

设置于所述第一冷液循环管、第二冷液循环管、第一热液循环管和第二热液循环管上，以控制第一冷液循环管、第二冷液循环管、第一热液循环管和第二热液循环管通断状态的选择开关；

所述选择开关具有第一和第二两种工作状态，当其处于第一工作状态时，第一冷液循环管和第二热液循环管导通，而第二冷液循环管和第一热液循环管断开；当其处于第二工作状态时，第一冷液循环管和第二热液循环管断开，而第二冷液循环管和第一热液循环管导通。

本发明在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述冷液体容器和热液体容器内容置的液体均为硅油。

该装置还包括能够测量所述电池箱温度、控制半导体制冷片电源通断、选择开关工作状态、以及循环液体流速的电池管理系统。

所述冷液体容器仅具有一个进液口和一个出液口，所述第一冷液循环管和第二冷液循环管均与该冷液体容器上的这一个进液口和一个出液口相连通。

所述热液体容器仅具有一个进液口和一个出液口，所述第一热液循环管和第二热液循环管均与该热液体容器上的这一个进液口和一个出液口相连通。

本发明的优点是：本发明采用硅油作为传热液体，增加了安全性，保证长期性能稳定，热交换效率高。半导体制冷片成本低，比电热丝等用电效率高。直接与车身外的环境热交换，电池仓和电池箱都可以完全密封，防护等级高。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明这种电动车辆电池箱温度调节装置的结构示意图；

其中：1-电池箱，2-散热器，3-冷液体容器，4-热液体容器，5-半导体制冷片，6-半导体制冷片电源，7-第一冷液循环管，8-第二冷液循环管，9-第一热液循环管，10-第二热液循环管，11-选择开关。

具体实施方式

图1示出了本发明这种电动车辆电池箱温度调节装置的一个具体实施例，它包括电动车辆的电池箱1和散热器2，其中电池箱1为车辆提供动力源，散热器2与车身外环境进行热交换。

本发明的关键改进在于该电动车辆电池箱温度调节装置还包括：冷液体容器3，热液体容器4，半导体制冷片5，半导体制冷片电源6，第一冷液循环管7，第二冷液循环管8，第一热液循环管9，第二热液循环管10，以及选择开关11。其中：

冷液体容器3内容置有较低温度的液体，而热液体容器4内容置有较高温度的液体，所述较低温度和较高温度是相对而言的。

半导体制冷片5布置于所述冷液体容器3和热液体容器4之间的，半导体制冷片5具有热效应面和冷效应面(常规结构)。其中热效应面与所述热液体容器4紧贴连接，而冷效应面与所述冷液体容器3紧贴连接。

半导体制冷片电源6与半导体制冷片5相连，以对半导体制冷片5提供工作电源。当半导体制冷片电源6与半导体制冷片5接通，使得半导体制冷片5通电工作时，半导体制冷片5的冷效应面吸收冷液体容器3的热量，使冷液体容器3内液体温度下降；而半导体制冷片5的热效应面向热液体容器4放出热量，使热液体容器4内液体温度上升，从而扩大热液体容器4内热液和冷液体容器3内冷液的温差。该半导体制冷片5具有将冷液体容器3内液体的热量快速传递给热液体容器4内液体的功能。半导体制冷片5为现有可外购商品。

第一冷液循环管7连接在冷液体容器3与电池箱1之间，其能够循环流动冷液体容器3内的液体。

第二冷液循环管8连接在冷液体容器3与散热器2之间，其能够循环流动冷液体容器3内的液体。

第一热液循环管9连接在热液体容器4与电池箱1之间，其能够循环流动热液体容器4内的液体。

第二热液循环管10连接在所述热液体容器4与所述散热器2之间，其能够循环流动热液体容器4内的液体。

电池箱1要有足够好的导热系数保持箱体温度的均匀，并且与导热液体流动的第一冷液循环管7和第一热液循环管9的管道壁有足够的接触面积。

选择开关11设置于第一冷液循环管7、第二冷液循环管8、第一热液循环管9和第二热液循环管10上，用于控制第一冷液循环管7、第二冷液循环管8、第一热液循环管9和第二热液循环管10的通断状态。并且该选择开关9仅具有第一和第二两种工作状态。当该选择开关9处于第一工作状态时，第一冷液循环管7和第二热液循环管10均处于导通状态，而第二冷液循环管8和第一热液循环管9均处于断开状态，如此保证电池箱循环冷液体的时候散热器循环热液体(第一冷液循环管7内循环流动冷液，第二热液循环管10内循环流动热液)。当该选择开关9处于第二工作状态时，第一冷液循环管7和第二热液循环管10均处于断开状态，而第二冷液循环管8和第一热液循环管9均处于导通状态，如此保证电池箱循环热液体的同时散热器循环冷热体(第一冷液循环管7内循环流动冷液，第二热液循环管10内循环流动热液)。

本实施例中，所述冷液体容器3和热液体容器4内容置的液体均为硅油，而并非为水。如此设计的好处在于，硅油在360℃着火，400℃开始分解，600℃产生二氧化碳覆盖在硅油表面，形成最终灭火的外壳。这对于车辆安全性是非常有益的。此外，硅油的稳定性还在于其存储寿命几乎是无限的，不会腐蚀容器和管道。

本实施例这种该电动车辆电池箱温度调节装置还包括电池管理系统(英文简称BMS，图中未示出)，该电池管理系统能够测量所述电池箱1的温度、控制半导体制冷片电源6的通断、控制选择开关11的工作状态、以及控制各循环液管内循环液体的流速。电池管理系统为现有可外购商品。

如图1所示，所述冷液体容器3仅具有一个进液口和一个出液口，所述第一冷液循环管7和第二冷液循环管8均与该冷液体容器3上的这一个进液口和一个出液口相连通，即第一冷液循环管7和第二冷液循环管8公用该冷液体容器3上的这一个进液口和一个出液口。

同样，所述热液体容器4也仅具有一个进液口和一个出液口，所述第一热液循环管9和第二热液循环管10均与该热液体容器4上的这一个进液口和一个出液口相连通，即第一热液循环管9和第二热液循环管10公用该热液体容器4上的这一个进液口和一个出液口。

再参照图1所示，先将本实施例这种电动车辆电池箱温度调节装置工作原理简单介绍如下：

在炎热的夏季，电池箱1的温度比较高，需要对其进行降温处理。此时将选择开关11处于第一工作状态，第一冷液循环管7和第二热液循环管10导通，而第二冷液循环管8和第一热液循环管9断开，如此保证电池箱1循环冷液体的时候散热器2循环热液体。电池箱1的热量被第一冷液循环管7循环流动的冷液吸收并带至冷液体容器3中，使得冷液体容器3中的液体温度升高。而热液体容器4的热量被第二热液循环管10带至散热器2，再由散热器2散发出去，使得热液体容器4中的液体温度降低。与此同时，半导体制冷片5通电工作时，半导体制冷片5的冷效应面吸收冷液体容器3的热量，使冷液体容器3内液体温度下降而维持在一定范围内。半导体制冷片5的热效应面向热液体容器4放出热量，使热液体容器4内液体温度上升，使热液体容器4内液体温度上升，同样维持在一定范围内。进而保证热液体容器4内液体和冷液体容器3内液体的温差。当热液体容器4内液体和冷液体容器3内液体温度处于所需范围内时，半导体制冷片5断电停止工作。

在寒冷的冬季，电池箱1的温度非常低，导致电池容量降低甚至无法工作，需要对其进行升温处理。此时将选择开关11调至第二工作状态，第一冷液循环管7和第二热液循环管10均处于断开状态(不导通)，而第二冷液循环管8和第一热液循环管9均处于导通状态，如此保证电池箱1循环热液体的时候散热器2循环冷液体。热液体容器4中的热量被第一热液循环管9中的热液带至电池箱1，使得电池箱1的温度升高，以保证电池箱的正常工作和电池容，热液体容器4中液体温度降低。而散热器2的热量被第二冷液循环管8中循环流动的冷液吸收并带至冷液体容器3中，使得冷液体容器3中的液体温度升高。与此同时，半导体制冷片5通电工作，半导体制冷片5的冷效应面吸收冷液体容器3的热量，使冷液体容器3内液体温度下降而维持在一定温度范围内。半导体制冷片5的热效应面向热液体容器4放出热量，使热液体容器4内液体温度上升，使热液体容器4内液体温度上升，同样维持在一定温度范围内。进而保证热液体容器4内液体和冷液体容器3内液体的温差。当热液体容器4内液体和冷液体容器3内液体温度处于所需范围内时，半导体制冷片5断电停止工作。

所述散热器2，能够在需要的时候保证其循环出口的液体温度与车身外环境温度差不超过5度。所述半导体制冷片5的热流量，根据不同的车辆使用环境配置，满足15分钟将电池箱调节到10到50度的电池使用温度范围内。

当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动车辆电池箱温度调节装置，包括电动车辆的电池箱(1)和散热器(2)，其特征在于该装置还包括：

其内容置有较低温度液体的冷液体容器(3)，

其内容置有较高温度液体的热液体容器(4)，

布置于所述冷液体容器(3)和热液体容器(4)之间的半导体制冷片(5)，该半导体制冷片(5)的热效应面与所述热液体容器(4)紧贴连接，而冷效应面与所述冷液体容器(3)紧贴连接，

与所述半导体制冷片(5)相连、以对其供电的半导体制冷片电源(6)，

连接在所述冷液体容器(3)与所述电池箱(1)之间、能够循环流动冷液体容器(3)内液体的第一冷液循环管(7)，

连接在所述冷液体容器(3)与所述散热器(2)之间、能够循环流动冷液体容器(3)内液体的第二冷液循环管(8)，

连接在所述热液体容器(4)与所述电池箱(1)之间、能够循环流动热液体容器(4)内液体的第一热液循环管(9)，

连接在所述热液体容器(4)与所述散热器(2)之间、能够循环流动热液体容器(4)内液体的第二热液循环管(10)，以及

设置于所述第一冷液循环管(7)、第二冷液循环管(8)、第一热液循环管(9)和第二热液循环管(10)上，以控制第一冷液循环管(7)、第二冷液循环管(8)、第一热液循环管(9)和第二热液循环管(10)通断状态的选择开关(11)；

所述选择开关(9)具有第一和第二两种工作状态，当其处于第一工作状态时，第一冷液循环管(7)和第二热液循环管(10)导通，而第二冷液循环管(8)和第一热液循环管(9)断开；当其处于第二工作状态时，第一冷液循环管(7)和第二热液循环管(10)断开，而第二冷液循环管(8)和第一热液循环管(9)导通。

2.根据权利要求1所述的电动车辆电池箱温度调节装置，其特征在于：所述冷液体容器(3)和热液体容器(4)内容置的液体均为硅油。

3.根据权利要求1或2所述的电动车辆电池箱温度调节装置，其特征在于：该装置还包括能够测量所述电池箱(1)温度、控制半导体制冷片电源(6)通断、选择开关(11)工作状态、以及循环液体流速的电池管理系统。

4.根据权利要求1或2所述的电动车辆电池箱温度调节装置，其特征在于：所述冷液体容器(3)仅具有一个进液口和一个出液口，所述第一冷液循环管(7)和第二冷液循环管(8)均与该冷液体容器(3)上的这一个进液口和一个出液口相连通。

5.根据权利要求1或2所述的电动车辆电池箱温度调节装置，其特征在于：所述热液体容器(4)仅具有一个进液口和一个出液口，所述第一热液循环管(9)和第二热液循环管(10)均与该热液体容器(4)上的这一个进液口和一个出液口相连通。