CN106229579A - 一种电池管理独立自动降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池管理技术领域，具体涉及一种电池管理独立自动降温系统。该降温系统的电源外壳内腔用密封板分隔成上、中、下三空腔，电池单体位于中部空腔，各电池单体表面接触有吸热支管，吸热支管下端通至电源外壳的下部空腔，下部空腔接超声波雾化器，吸热支管上端通入电源外壳的装有排气扇的上部空腔，各电池单体表面设置有半导体热敏电阻，吸热支管上端口设有与对应半导体热敏电阻串联的电磁阀，电源外壳下部空腔设有加压鼓风机。本发明结构简单，造价低廉，能够对集中堆放的蓄电池组实现对于电池单体进行智能独立降温，并能满足电池组长时间工作的需要。

Description

一种电池管理独立自动降温系统

技术领域

本发明属于电池管理技术领域，具体涉及一种电池管理独立自动降温系统。

背景技术

目前在电池管理系统中，目前最新的降温技术主要有：

①锂电池相变潜热式保温套进行降温, 该保温套是一种低成本的高效被动式电池热能管理技术，锂电池相变潜热式保温套对电池起到热稳定和平衡保护的目的，所采用的锂电池降温散热套由42℃相变材料和超导热材料混合而成，锂电池发热热量由相变材料进行吸收后通过超导热材料迅速把热量和环境温度进行热交换，由于相变材料趋于恒温的特性，锂电池始终处在42℃左右的恒温环境中，确保锂电池的安全。相变材料是一种蓄能材料，当它从固体状态转换为液体状态的时候会吸收大量的热，从液体状态结晶成固体时则释放大量的热，通过相变材料的这种温度调节功能，能有效起到热缓冲的作用。锂电池降温散热套上的相变材料是封装在微米级的胶囊内，所以当相变材料发生固液转换的时候不会发生液体泄漏现象；

②PCM降温，该方法不需要依赖电能来运转。当锂离子电池发出热量时，热能被石蜡吸收，其状态便从固态转变成液态，这便是PCM热量管理的原理。“即使所有的石蜡转化为液体，我们的PCM石墨基体依然保持着最初的形状。基本的物理张力可以将石蜡保存在石墨‘海绵’中，因为石蜡和石墨之间的表面张力大于液态石蜡流出来的冲力”，在电池放电过程中，部分热量会散发掉，部分会储存在PCM和电池单元内。电池单元停止工作时也会停止产生热量，储存在热电容器内的热量就会重新散发到电池单元和周围的环境中。

上述两种降温方案均属于采用相变潜热技术对电池进行降温，它可以实现对电池单体的降温，但如果这个电池单体的工作时间过长，保温套吸热达到极限，由于每一个电池单体被集中堆放在一起，与周围环境进行热交换无法实现，因此这一方案只适用于电池处于短期工作的环境。对于电池单体进行智能独立降温，目前还没有可行的技术，这一问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池管理独立自动降温系统，能够对集中堆放的蓄电池组实现对于电池单体进行智能独立降温，并能满足电池组长时间工作的需要。

实现本发明上述目的所采取的技术方案是：电源外壳的内腔用密封板分隔成上、中、下三空腔，电池单体位于中部空腔，各电池单体表面接触有吸热支管，吸热支管下端通至电源外壳的下部空腔，下部空腔接超声波雾化器，吸热支管上端通入电源外壳的装有排气扇的上部空腔，各电池单体表面设置有半导体热敏电阻，吸热支管上端口设有与对应半导体热敏电阻串联的电磁阀，电源外壳下部空腔设有加压鼓风机。

吸气支管焊接在吸热金属片之上，吸热金属片紧贴电池单体的表面，吸热金属片与电池单体表面之间涂有散热硅脂。

电源外壳的下部空腔之下配置储水箱，电源外壳的下部空腔底部有泄水口通至储水箱，储水箱供水口通入超声波雾化器，超声波雾化器的水雾出口通至电源外壳的下部空腔。

吸热支管上端口设置有带锥度的孔，电磁阀设置在锥度孔的位置，电磁阀对应带锥度铁芯置入带锥度的孔中。

半导体热敏电阻Rt i、电磁阀线圈、电路电阻Ri及电池单体串联构成一个封闭电路，各电池单体的封闭电路并联后再串联PNP型场效应管，PNP型场效应管又与排气扇、超声波雾化器和加压鼓风机的电流通路串联。

吸热支管采用导热材料制作，连通吸热支管的通气管采用柔性材料制作。

工作原理：组合电源外壳顶端设置排风口，在该排风口处安装有排气扇，可以有效的把电池单体的热量排出去。组合电源外壳内设有上密封板板和下密封板，所有的电池单体全部安放在上、下密封板之内，上密封板板设有热排气口，该排气口设有电磁阀，该排气口下方是通气管，该通气管连接下方的吸热支管，该吸气支管焊接在吸热金属片之上，该吸热金属片紧贴电池单体的表面，吸热金属片和电池单体表面涂有散热硅脂，当超声雾化水雾进入到吸热支管之后，水雾遇热迅速蒸发，吸收大量的蒸发热，然后通过电磁阀排走，由于超声波雾化器的功率有限，对于温度高的电池单体要进行强力散热，这就需要降温电磁阀的开度加大，因此需要达到这样的效果，电池单体温度越高，需要散热的强度越大，那么通过降温电磁阀的电流越大，因此我们采用半导体热敏电阻来实现这一功能，半导体热敏电阻，具有这样的特性：温度不断的升高，电阻会不断的减小。本发明采用半导体热敏电阻，电池单体表面还紧贴有半导体热敏电阻，吸热支管下方的通气管的出口为水雾进气口，对水雾进气口位于下密封板上，下密封板与组合电源外壳之间的空间构成水雾存储空间，该水雾存储空间的底部设有泄水口和水雾出口，该水雾出口就是超声波雾化器的排雾口，水雾存储空间的顶板就是下密封板，该下密封板上设有水雾进气口，该水雾进气口通过通气管向上联通吸热支管，在水雾存储空间的一侧设置有加压鼓风机，鼓风机前端为风机进气口，鼓风机在工作的时候，水雾存储空间内的气压大于环境压力。当水雾存储空间的压力增大时，强迫水雾每一个电池单体的吸热支管内进入到排气空间，实现强制对流。水雾存储空间内若存在多余的水，可直接通过泄水口把水回流到储水箱内。

由于每一节电池单体的温度不一样，需要精确控制电磁阀的开度，为了实现这一目的，电磁阀设有电磁线圈和锥形铁芯，电磁线圈的电流为零时，在重力的作用下，铁芯的小直径端向下，在重力的作用下，锥形铁芯向下压住热排气口，密闭该热排气口，电磁线圈通电的时候，电磁力向上提拉锥形铁芯，打开热排气口，热排气口打开的开度正比于电磁线圈的电流。

为了实现每一节电池单体的独立降温，对于整个电路体系而言，半导体热敏电阻Rt i、电磁阀线圈、电路电阻Ri及电池单体构成串联构成一个封闭电路，当该电池单体的温度升高时，半导体热敏电阻Rt i的电阻值降低，使得整个电路的电流增大，与之串联的电磁阀线圈的电流增加，使得该电磁阀的开度加大，换气量增加，吸热量增加，降温幅度增强，实现对该电池单体的智能独立强制降温。电阻Ri保证了这个独立封闭的串联电路电流限制在可控范围之内。每一个电池单体都有这样一个封闭电路，每一个封闭电路的电阻Ri与半导体热敏电阻Rti之间的连接处相互串接之后再与分压电阻R串接，所有半导体热敏电阻的电压表征了整个电池组的温度，温度越高，相应的电压就越低，由于整个电池组的电压是恒定的，因此分压电阻R会上升，该电阻的前端分别连接电池组的正极和PNP型场效应管的D极，分压电阻R的后端分别连接与电池组的正极并联电阻Rn的后端和PNP型场效应管的G极，因此分压电阻两端的电压越高，场效应管内的电流就会越大。与之对应的是：限流电阻Ra与超声波雾化器串联；限流电阻Rb与排气扇串联；限流电阻Rc与加压鼓风机串联，这三组在并联，并联后的后端接电池组的负极，前端接场效应管的S极。这样的电路结构就能实现这样的功能：当整个电池组的温度越高，场效应管通过的电流就会越大，超声波雾化器14、排气扇3和鼓风机16工作电流加大，降温散热的强度也随之增加。

有益效果：本发明中，每一节电池的外表面紧贴有半导体热敏电阻，当该电池单体温度升高的时候，半导体热敏电阻的电阻值大幅降低，使得电磁阀的电流增大，紧贴电池表面的吸热支管内的水雾流量增加，实现对该电池单体的强制降温。本发明利用水蒸发吸收大量的蒸发热来实现降温，不对环境产生任何影响，所使用的是模拟电路，反应速度快，造价低廉，可以实现对电池单体的独立降温，并且能够长期工作，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构主视示意图，

图中：电源外壳1、排风口2、排气扇3、电磁阀4、排气空间5、电池单体6、吸热支管7、吸热金属片8、热排气口9、水雾进气口10、注水口11、泄水口12、储水箱13、超声波雾化器14、水雾出口15、加压鼓风机16、风机进风口17、半导体热敏电阻18、下密封板19、上密封板20、通气管21、水雾存储空间22。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

参见附图1：本发明由组合电源外壳1排风口2排气扇3电磁阀4排气空间5电池单体6吸热支管7吸热金属片8热排气口9水雾进气口10注水口11泄水口12储水箱13超声波雾化器14水雾出口15加压鼓风机16风机进风口17半导体热敏电阻18下密封板19上密封板板20通气管21水雾存储空间22组成；组合电源外壳1顶端设置排风口2，在该排风口处安装有排气扇3，组合电源外壳1内设有上密封板板20和下密封板19，所有的电池单体6全部安放在上、下密封板之内，上密封板板20设有热排气口9，该排气口设有电磁阀4，该排气口下方是通气管21，该通气管连接下方的吸热支管7，该吸气支管焊接在吸热金属片8之上，该吸热金属片紧贴电池单体6的表面，吸热金属片8和电池单体6表面涂有散热硅脂，电池单体的表面还紧贴有半导体热敏电阻18，吸热支管7下方的通气管21的出口为水雾进气口10，对水雾进气口位于下密封板19上，下密封板19与组合电源外壳1之间的空间构成水雾存储空间22，该水雾存储空间的底部设有泄水口12和水雾出口15，该水雾出口就是超声波雾化器14的排雾口，水雾存储空间22的顶板就是下密封板19，该下密封板19设有水雾进气口10，该水雾进气口10通过通气管21向上联通吸热支管7，在水雾存储空间22的一侧设置有加压鼓风机16，鼓风机前端为风机进气口17，鼓风机在工作的时候，水雾存储空间22内的气压大于环境压力。

电磁阀4设有电磁线圈和锥形铁芯，电磁线圈的电流为零时，在重力的作用下，锥尖向下，在重力的作用下，锥形铁芯向下压住热排气口9，密闭该热排气口，电磁线圈通电的时候，电磁力向上提拉锥形铁芯，打开热排气口9，热排气口9打开的开度正比于电磁线圈的电流。

例二：本发明由组合电源外壳1排风口2排气扇3电磁阀4排气空间5电池单体6吸热支管7吸热金属片8热排气口9水雾进气口10注水口11泄水口12储水箱13超声波雾化器14水雾出口15加压鼓风机16风机进风口17半导体热敏电阻18下密封板19上密封板板20通气管21水雾存储空间22组成；组合电源外壳1顶端设置排风口2，在该排风口处安装有排气扇3，组合电源外壳1内设有上密封板板20和下密封板19，所有的电池单体6全部安放在上、下密封板之内，上密封板板20设有热排气口9，该排气口设有电磁阀4，该排气口下方是通气管21，该通气管连接下方的吸热支管7，该吸气支管焊接在吸热金属片8之上，该吸热金属片紧贴电池单体6的表面，吸热金属片8和电池单体6表面涂有散热硅脂，电池单体的表面还紧贴有半导体热敏电阻18，吸热支管7下方的通气管21的出口为水雾进气口10，对水雾进气口位于下密封板19上，下密封板19与组合电源外壳1之间的空间构成水雾存储空间22，该水雾存储空间的底部设有泄水口12和水雾出口15，该水雾出口就是超声波雾化器14的排雾口，水雾存储空间22的顶板就是下密封板19，该下密封板19设有水雾进气口10，该水雾进气口10通过通气管21向上联通吸热支管7，在水雾存储空间22的一侧设置有加压鼓风机16，鼓风机前端为风机进气口17，鼓风机在工作的时候，水雾存储空间22内的气压大于环境压力。

电磁阀4设有电磁线圈和锥形铁芯，电磁线圈的电流为零时，在重力的作用下，锥尖向下，在重力的作用下，锥形铁芯向下压住热排气口9，密闭该热排气口，电磁线圈通电的时候，电磁力向上提拉锥形铁芯，打开热排气口9，热排气口9打开的开度正比于电磁线圈的电流。

半导体热敏电阻Rt i18、电磁阀4、电阻Ri及电池单体6构成串联构成一个封闭电路，每一个电池单体都有这样一个封闭电路，每一个封闭电路的电阻Ri与半导体热敏电阻Rt i18之间的连接处相互串接之后再与分压电阻R串接，该电阻的前端分别连接电池组的正极和PNP型场效应管的D极，分压电阻R的后端分别连接与电池组的正极并联电阻Rn的后端和PNP型场效应管的G极，限流电阻Ra与超声波雾化器14串联；限流电阻Rb与排气扇3串联；限流电阻Rc与加压鼓风机16串联，这三组在并联，并联后的后端接电池组的负极，前端接场效应管的S极。

吸热支管7采用导热性能好的材料制作，连通吸热支管的通气管21采用柔性材料制作。

Claims (6)

1.一种电池管理独立自动降温系统，其特征是：电源外壳的内腔用密封板分隔成上、中、下三空腔，电池单体位于中部空腔，各电池单体表面接触有吸热支管，吸热支管下端通至电源外壳的下部空腔，下部空腔接超声波雾化器，吸热支管上端通入电源外壳的装有排气扇的上部空腔，各电池单体表面设置有半导体热敏电阻，吸热支管上端口设有与对应半导体热敏电阻串联的电磁阀，电源外壳下部空腔设有加压鼓风机。

2.根据权利要求1所述的电池管理独立自动降温系统，其特征是：吸气支管焊接在吸热金属片之上，吸热金属片紧贴电池单体的表面，吸热金属片与电池单体表面之间涂有散热硅脂。

3.根据权利要求2所述的电池管理独立自动降温系统，其特征是：电源外壳的下部空腔之下配置储水箱，电源外壳的下部空腔底部有泄水口通至储水箱，储水箱供水口通入超声波雾化器，超声波雾化器的水雾出口通至电源外壳的下部空腔。

4.根据权利要求2所述的电池管理独立自动降温系统，其特征是：吸热支管上端口设置有带锥度的孔，电磁阀设置在锥度孔的位置，电磁阀对应带锥度铁芯置入带锥度的孔中。

5.根据权利要求2所述的电池管理独立自动降温系统，其特征是：半导体热敏电阻Rti、电磁阀线圈、电路电阻Ri及电池单体串联构成一个封闭电路，各电池单体的封闭电路并联后再串联PNP型场效应管，PNP型场效应管又与排气扇、超声波雾化器和加压鼓风机的电流通路串联。

6.根据权利要求2所述的电池管理独立自动降温系统，其特征是：吸热支管采用导热材料制作，连通吸热支管的通气管采用柔性材料制作。