CN109484247A - 一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,包括基于电动车电池特性的车载光伏发电设备、根据温度监控装置实现能量储存和延时释放的充放电系统以及电动车电池舱恒温设备,其中所述车载光伏发电设备通过逆变器与所述电动车电池舱恒温设备连接,所述充放电系统与所述车载光伏发电设备连接且通过所述逆变器与所述电动车电池舱恒温设备连接,所述温度监控装置位于其中装有电动车电池组的电动车电池舱热管理区域中并与所述电动车电池舱恒温设备。电动车电池舱恒温系统维持电池舱温度在20‑40℃范围内。本发明具有结构简洁、高效灵活、节能环保等特点,且投资与制造成本较低,便于应用与维护。

Description

一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统
技术领域
本发明属于太阳能光电转换、热工设备、能源高效利用技术领域,具体涉及一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统。
背景技术
低温环境下,电动车锂离子动力电池内阻上升,可充电功率下降,使得电池能量回收率降低,另外,电池的开路电压和电压平台下降,使得电池的可放电容量也降低。因此,受低温环境的影响,冬季使用电动车时,不仅充电时间与用电成本明显增加,而且电池的寿命折损较快,同时,电动车的续航里程也会大大缩短。特别地,在极低的温度下,电动车甚至可能无法启动(例如:对于锂离子电池而言,在低于-30℃的环境中,甚至无法启动)。在高温或高放电倍率环境下,电池充放电亦存在电量衰减和热失控危险。然而,目前绝大部分的电动车动力电池并没有良好的加热和冷却系统或者加热与冷却效果并不理想,这直接影响了电动车在高温、高放电倍率、低温环境下出行的便捷性以及用户体验效果,不利于电动车的进一步推广与使用。鉴于此,提出一种高、低温环境下高效灵活、节能环保的电动车电池舱恒温系统成为亟待解决的议题之一。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,该系统能够实现维持电池舱基本处于20-40℃。本发明的技术方案如下:
一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,包括基于电动车电池特性的车载光伏发电设备、根据温度监控装置实现能量储存和延时释放的充放电系统以及电动车电池舱恒温设备,其中所述车载光伏发电设备通过逆变器与所述电动车电池舱恒温设备连接,所述充放电系统与所述车载光伏发电设备连接且通过所述逆变器与所述电动车电池舱恒温设备连接,所述温度监控装置位于其中装有电动车电池组的电动车电池舱热管理区域中并与所述电动车电池舱恒温设备。
优选地,所述车载光伏发电设备包括太阳能光伏电池板和/或透明太阳能薄膜电池,太阳能光伏电池板和透明太阳能薄膜电池通过导线与所述逆变器连接。
优选地,所述车载光伏发电设备设置在电动车车顶天窗靠后位置,所述透明太阳能薄膜电池设置在电动车车顶天窗玻璃或者后侧门窗玻璃上。
优选地,将电动车电池组分为锂离子蓄电池模块和动力电池模块,所述充放电系统为所述锂离子蓄电池模块。
优选地,所述温度监控装置为温度探头,其通过反馈电路连接到位于所述逆变器与所述电动车电池舱恒温设备之间的温控开关。
优选地,所述温度探头为一个或多个。
优选地,所述电动车电池舱恒温设备为微型热泵系统。
优选地,所述逆变器、电动车电池舱恒温系统与电动车电池组集成设计为电动车电池组及热管理系统,置于电动车底盘区域。
优选地,所述充放电系统蓄电容量应满足不少于8小时的所述电动车电池舱恒温系统所需电量。
本发明利用太阳能光电转换技术获得的供电一方面通过逆变器为电动车电池舱恒温系统(微型热泵系统)提供电能,实现对电动车电池组的加热或冷却,保障其在合理温区范围内工作,另一方面直接将其存储到电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块中;车载光伏发电器件和电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块组成供电装置;采用温控开关根据电动车电池舱热管理区域温度探头的反馈信号实现对电动车电池舱恒温系统(微型热泵系统)工作启停状态的控制,实现间断式供电,节约能源;夜间的供电由电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块完成。
本发明适应气温较高或较低或昼夜温差较大的季节/地区,根据电动车使用特点,在有太阳光照的时间段内,通过车载光伏发电系统采集吸收太阳能并发电,利用直接供电和/或蓄电技术及温控技术实现对电动车电池舱恒温设备的供电,以确保电池组全天候处于合理温度范围之内。
本发明利用太阳能资源,通过高效的车载光伏发电技术、灵活的温控充放电装置以及微型热泵系统等,实现电动车电池舱恒温系统的创新技术集成,为电动车在高、低温环境或高放电倍率中的良好使用提供了一种合理可行的解决方案。本发明是一种节能环保的技术措施,可实现电动车电池舱的恒温控制,其投入与制造成本较低,使用与维护成本也降低,可以充分保障电池充放电容量与使用寿命,增加高、低温环境和高放电倍率中电动车的续航里程,同时,降低热失控几率,便于电动车的进一步推广与使用。
附图说明
为了更容易理解本发明的技术方案和有益的技术效果,通过参照在附图中示出的本发明的具体实施方式来对本申请进行详细的描述。该附图仅绘出了本申请的典型实施方式,并不构成对本申请的保护范围的限制,其中:
图1为根据本发明的一个实施方式的车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统结构示意图。
图2为电动车电池组及及热管理系统细节示意图。
图中标记:
1、电动车;2-1、太阳能光伏电池板;2-2、透明太阳能薄膜电池;3、导线;4、电动车电池组及热管理系统;5、逆变器;6、电动车电池舱恒温设备;7、温控开关;8、电动车电池组;9、锂离子蓄电池模块;10、动力电池模块;11、温度探头;12、电动车电池舱热管理区域。
具体实施方式
本发明适用于环境温度较高、较低和高放电倍率时电动车电池舱的加热与冷却。下面结合图1和图2,对本发明的实施例作具体说明:
图1为车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,包括太阳能光伏电池板2-1、透明太阳能薄膜电池2-2、导线3、电动车电池组及热管理系统4。其中太阳能光伏电池板2-1设置在电动车1车顶天窗靠后位置,避免遮挡天窗透光区域,透明太阳能薄膜电池2-2可设置在电动车1车顶天窗玻璃或者后侧门窗玻璃处等不影响司机驾驶视野的区域。以上光伏发电器件通过导线连接到电动车电池组及热管理系统中4对应位置,通过太阳能供电实现电动车电池组的加热与冷却。
图2为电动车电池组及热管理系统详图,包括有逆变器5、电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6、温控开关7、电动车电池组8、电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9、动力电池模块10、温度探头11和电动车电池舱热管理区域12。其中通过光伏器件实现太阳能供电的导线一方面直接接入到电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9中,另一方面则接入到逆变器5中。逆变器5与电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6之间设置温控开关7,温控开关7与温度探头11相连,温度探头11设置在电动车电池舱热管理区域12中。电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9与动力电池模块10中均使用同种电动车电池组8,且均处于电动车电池舱热管理区域12中。电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6通过热泵或制冷运行条件提供热风或热液体实现对电动车电池组8的加热与冷却。
当白天光照条件较为充足的情况下,太阳能光伏电池板2-1与透明太阳能薄膜电池2-2捕获太阳能并将其转化为电能,此时的太阳能供电为直流电,可以对通过导线3直接接入的电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9进行充电;同时,该直流电通过导线3接入到逆变器5中,转换为交流电,提供给电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6所使用,进而利用微型热泵系统在热泵运行工况下产生热风或者热液体的方式实现对电动车电池组8的加热,或利用微型热泵系统在制冷运行工况下产生冷风或者冷液体的方式实现对电动车电池组8冷却。电动车电池舱热管理区域12中的合适位置处设置温度探头11(一个或多个)来监测和反馈该区域温度变化情况,并通过反馈电路与温控开关7相连,当反馈温度不在给定合理温区范围内的情况下,温控开关7接通,微型热泵系统开始工作,当反馈温度处于给定合理温区范围的情况下,温控开关7断开,微型热泵系统停止工作。
当夜间无光照的情况下,光伏发电器件停止工作,电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6的供电由电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9完成,同样,电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9的输出供电为直流电,需经过逆变器转换为交流电以供给电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6使用。
在以上的实施例中,所述的逆变器5、电动车电池舱恒温设备(微型热泵系统)6以及动力电池模块10和电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池模块9等可通过集成设计方式,形成电动车电池组及热管理系统,放置于电动车1底盘区域,避免占据过多空间;电动车电池舱热管理区域12整体上需做良好绝热保温措施,尽量避免电动车电池组8受外界环境温度的影响。
本发明中电动车电池舱恒温设备用锂离子蓄电池储电容量应满足不少于8个小时的微型热泵运行所需电量。
本发明适用于环境温度较高、较低或昼夜温差较大的季节或地区和高放电倍率工况,根据电动车的使用特点,通过太阳能光伏发电,基于蓄电技术和温控技术实现间断式通电加热或冷却,确保电动车电池组8全天候处于合理温度范围之内。
当结合附图考虑时,能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的特点,但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定,以上所述为本发明的实施例,本发明的保护范围不局限于此,任何基于本发明技术方案上的等效变换均属于本发明有效保护范围之内。

Claims (10)

1.一种采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,包括基于电动车电池特性的车载光伏发电设备、根据温度监控装置实现能量储存和延时释放的充放电系统以及电动车电池舱恒温设备,其中所述车载光伏发电设备通过逆变器与所述电动车电池舱恒温设备连接,所述充放电系统与所述车载光伏发电设备连接且通过所述逆变器与所述电动车电池舱恒温设备连接,所述温度监控装置位于其中装有电动车电池组的电动车电池舱热管理区域中并与所述电动车电池舱恒温设备。
2.根据权利要求1所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述车载光伏发电设备设置在电动车车顶天窗靠后位置,所述透明太阳能薄膜电池设置在电动车车顶天窗玻璃或者后侧门窗玻璃上。
3.根据权利要求1所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中将电动车电池组分为锂离子蓄电池模块和动力电池模块,所述充放电系统为所述锂离子蓄电池模块。
4.根据权利要求3所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述温度探头为一个或多个。
5.根据权利要求1所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述电动车电池舱恒温设备为微型热泵系统。
6.根据权利要求1所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述逆变器、电动车电池舱恒温系统与电动车电池组集成设计为电动车电池组及热管理系统,置于电动车底盘区域。
7.根据权利要求1所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述充放电系统蓄电容量应满足不少于8小时的所述电动车电池舱恒温系统所需电量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述车载光伏发电设备包括太阳能光伏电池板和/或透明太阳能薄膜电池,太阳能光伏电池板和透明太阳能薄膜电池通过导线与所述逆变器连接。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述温度监控装置为温度探头,其通过反馈电路连接到位于所述逆变器与所述电动车电池舱恒温设备之间的温控开关。
10.根据权利要求8所述的采用车载光伏发电充电的电动车电池舱恒温系统,其中所述温度监控装置为温度探头,其通过反馈电路连接到位于所述逆变器与所述电动车电池舱恒温设备之间的温控开关。
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