CN110165326A - 车载电池的温度调节系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载电池的温度调节系统，包括绝缘导热液体、温度传感器、温度控制器、冷却装置和加热装置，车载电池浸在绝缘导热液体中；温度传感器浸在绝缘导热液体中，温度传感器用于测定绝缘导热液体的温度；温度控制器与温度传感器连接；冷却装置与温度控制器连接；加热装置与温度控制器连接，本发明提供的车载电池的温度调节系统通过将车载电池浸在绝缘导热液体中隔绝空气提高了车载电池的安全性，通过温度控制器、温度传感器、加热装置和冷却装置的配合可以将车载电池处于固定的温度范围内保证车载电池的性能稳定性和安全性。本发明还涉及一种车载电池的温度调节方法，应用于上述车载电池的温度调节系统。

Description

车载电池的温度调节系统和方法
技术领域
本发明涉及车载电池领域，具体而言，涉及一种车载电池的温度调节系统和方法。
背景技术
随着化石燃料的日益枯竭与环境问题的日益严重，汽车领域正逐步由混合动力、纯电动汽车和燃料电池汽车为代表的电动汽车代替传统汽车，其中以电动车为代表的新能源汽车已成为了汽车产业的重要发展方向。但是目前的电动汽车的车载电池普遍存在性能不稳定、安全性不高等问题，严重影响了电动汽车大面积的推广使用。
发明内容
本发明实施例提供了一种车载电池的温度调节系统，解决了车载电池的性能不稳定、安全性不高等问题。
本发明是通过以下技术方案来实现上述目的的。
第一方面，本发明提供一种车载电池的温度调节系统，包括绝缘导热液体、温度传感器、温度控制器、冷却装置和加热装置，车载电池浸在绝缘导热液体中；温度传感器浸在绝缘导热液体中，温度传感器用于测定绝缘导热液体的温度；温度控制器与温度传感器连接；冷却装置与温度控制器连接；加热装置与温度控制器连接。
在一种实施方式中，车载电池为锂电池。
在一种实施方式中，绝缘导热液体为变压器油。
在一种实施方式中，加热装置包括电热丝，电热丝与温度控制器电连接，电热丝浸在绝缘导热液体中。
在一种实施方式中，加热装置包括PTC加热器，PTC加热器与温度控制器电连接，PTC加热器浸在绝缘导热液体中。
在一种实施方式中，温度调节系统还包括车载空调，温度控制器与车载空调连接。
在一种实施方式中，车载空调在制冷过程中的余热用于加热绝缘导热液体。
在一种实施方式中，车载空调产生冷气用于对绝缘导热液体降温。
在一种实施方式中，冷却装置包括半导体制冷片，半导体制冷片与温度控制器连接。
第二方面，本发明还提供一种车载电池的温度调节方法，应用于上述车载电池的温度调节系统，包括以下步骤：获取绝缘导热液体的温度；当绝缘导热液体的温度高于第一预设温度时，启动冷却装置；当绝缘导热液体的温度低于第二预设温度时，启动加热装置。
相较于现有技术，本发明提供的车载电池的温度调节系统通过将车载电池浸在绝缘导热液体中隔绝空气提高了电池的安全性，通过温度控制器、温度传感器、加热装置和冷却装置的配合可以将车载电池处于固定的温度范围内保证车载电池的性能稳定性和安全性。本发明提供的车载电池的温度调节方法通过获取绝缘导热液体的温度；当绝缘导热液体的温度高于第一预设温度时，启动冷却装置；当绝缘导热液体的温度低于第二预设温度时，启动加热装置的方式将车载电池始终处于第一预设温度与第二预设温度之间的温度范围内保证了车载电池性能稳定性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的车载电池的温度调节系统的示意图。
图2是本发明另一实施例提供的车载电池的温度调节系统的示意图。
图3是本发明实施例提供的车载电池的温度调节方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明实施例提供了一种车载电池200的温度调节系统100，包括绝缘导热液体10、温度传感器20、温度控制器30、冷却装置40和加热装置50，车载电池200浸在绝缘导热液体10中；温度传感器20浸在绝缘导热液体10中，温度传感器20用于测定绝缘导热液体10的温度；温度控制器30与温度传感器20连接；冷却装置40与温度控制器30连接；加热装置50与温度控制器30连接。
具体地，温度调节系统100可以包括盒体结构，盒体结构具有侧壁、顶壁与底壁，盒体结构的侧壁、顶壁与底壁之间形成一收容空间，绝缘导热液体10、车载电池200及温度传感器20、冷却装置40和加热装置50均容置于该收容空间内，且该盒体结构形成了相对密封的整体结构，在一定程度上可以防止外界环境对车载电池200产生影响。
在本实施例中，车载电池200为锂电池，锂电池具有较高的能量密度和开路电压，安全性更高，适于作为动力电池装载于车辆中。在本发明的其他实施方式中，车载电池200也可以为铅酸蓄电池、镍氢电池等。
绝缘导热液体10为变压器油，如市售的25号、45号变压器油等。绝缘导热液体10可将车载电池200与空气隔绝，防止氧气进入车载电池200内部后与堆积在车载电池负极表面的锂原子反应，进而爆炸。除此之外，变压器油具有良好的隔热、散热性能，将车载电池200置于变压器油中可以防止外界环境温度变化对车载电池200产生影响，有助于保持车载电池200性能的稳定性。
温度传感器20可以为普通市售的电子温度计，温度传感器20用于测定绝缘导热液体10的温度并可以将测得的温度数值发送至温度控制器30。
温度控制器30分别与温度传感器20、冷却装置40和加热装置50电连接，温度控制器30可以根据温度传感器20测得的温度数值自动控制启动冷却装置40或加热装置50，并可以自动控制冷却装置40和加热装置50的工作功率和时间。在本发明的一些实施方式中，温度控制器30也可以包括显示屏和操作按钮，显示屏用于显示温度传感器20测得的温度数值，操作按钮用于控制冷却装置40和加热装置50的开启、关闭、工作功率和时间，用户可以根据显示屏显示的温度数值自己调整冷却装置40和加热装置50的开闭、工作功率和时间。
在本实施例中，加热装置50包括电热丝，电热丝与温度控制器30电连接，电热丝浸在绝缘导热液体10中。电热丝加热的方式具有加热速度快、体积小、结构简单、可以以不同的功率加热即控制加热的速度等优势。在本实施例中，电热丝浸在绝缘导热液体10中指的是电热丝全部浸在绝缘导热液体10中，在本发明的其他实施方式中，电热丝也可以部分浸在绝缘导热液体10中。
电热丝与温度控制器30电连接，温度控制器30可以调控电热丝工作的时间和功率，如当绝缘导热液体10的温度骤降时，温度控制器30可以控制电热丝以较高的功率工作，迅速加热绝缘导热液体10，车载电池100浸在绝缘导热液体10中，绝缘导热液体10的温度上升，车载电池100的温度也随之上升，保证车载电池100的活性较高。当绝缘导热液体10的温度上升到一定的阈值时，温度控制器30控制电热丝停止工作或以较低的功率工作保证车载电池200处于合适的温度范围内。电热丝浸在绝缘导热液体10中的方式相对于加热装置50在温度调节系统100的侧壁、底壁或顶壁处等外部加热的方式，没有传热的过程，加热效率更高，速度更快。
在本发明的其他实施方式中，加热装置50也可以包括PTC(Positive TemperatureCoefficient，正温度系数)加热器，PTC加热器与温度控制器30电连接，PTC加热器浸在绝缘导热液体10中。PTC加热器由PTC陶瓷发热元件与铝管组成，具有热阻小、换热效率高的优点，是一种自动恒温、省电的电加热器，进一步地，在本发明的一些实施方式中，PTC加热器为PTC自限温加热片，当温度超过其系统设置温度时，PTC加热器自动停止加热，可以进一步提高温度调节系统100的安全性。在本实施例中，PTC加热器浸在绝缘导热液体10中指的是PTC加热器全部浸在绝缘导热液体10中，在本发明的其他实施方式中，PTC加热器也可以部分浸在绝缘导热液体10中。
参阅图2，在本发明的其他实施方式中，温度调节系统300还包括车载空调60，温度控制器30与车载空调60连接。车载空调60具有制冷模式与制热模式，当车载电池200处于较低温度时，温度控制器30可以控制车载空调60启动制热模式对绝缘导热液体10进行加热，当车载电池200处于较高温度时，温度控制器30可以控制车载空调60启动制冷模式对绝缘导热液体10进行制冷。车载空调60可以专门用于对绝缘导热液体10制冷或制热，也可以用于对车辆内部的客舱制冷或制热。
当车载空调60用于对车辆内部客舱制冷时，可以设置相应的管道收集车载空调60的余热用于加热绝缘导热液体10，可以进一步节省能源消耗，提高能源的利用率。
在本发明的一些实施方式中，车载空调60产生冷气用于对绝缘导热液体10降温，即当车载空调60处于制冷模式下可以产生冷气对绝缘导热液体10降温。
进一步地，在本发明的其他实施方式中，可以在温度调节系统100的盒体结构的侧壁、顶壁或底壁设置开设开口，并在开口处设置与之配合的管道，绝缘导热液体10可以在管道内流通，加大绝缘导热液体10与车载空调60产生的冷气的接触面积，加速降温过程。当车载空调60处于制热模式下，同样可以设置管道加热绝缘导热液体10的升温过程。
在本发明的一些实施方式中，冷却装置40包括半导体制冷片，半导体制冷片与温度控制器30连接。半导体制冷片的工作运转是用直流电流，既可以制冷又可以加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热的效果。
半导体制冷片与温度控制器30电连接，温度控制器30可以调控半导体制冷片工作的时间、功率、制冷模式或加热模式，如当绝缘导热液体10的温度骤升时，温度控制器30可以控制半导体制冷片为制冷模式且以较高的功率工作，迅速对绝缘导热液体10降温，车载电池100浸在绝缘导热液体10中，绝缘导热液体10的温度下降，车载电池100的温度也随之下降，保证车载电池100的活性较高。当绝缘导热液体10的温度下降到一定的阈值时，温度控制器30控制半导体制冷片停止工作或以较低的功率工作保证车载电池200处于合适的温度范围内。在本实施例中，半导体制冷片浸在绝缘导热液体10中，半导体制冷片浸在绝缘导热液体10中的方式相对于冷却装置40在温度调节系统100的侧壁、底壁或顶壁处等外部加热的方式，没有传热的过程，加热效率更高，速度更快。在本发明的其他实施方式中，半导体制冷片也可以位于温度调节系统100的外壳外部。
综上所述，本发明提供的车载电池200的温度调节系统100及温度调节系统300通过将车载电池200浸在绝缘导热液体10中将车载电池200与外界空气特别是外界空气中的氧气隔绝，切除了容易引起车载电池200爆炸的其中一个条件；通过温度传感器20、温度控制器30、冷却装置40和加热装置50的配合将车载电池200处于适合的温度范围内，防止车载电池200因为环境温度过高爆炸或因为环境温度过低车载电池200充电和使用电量降低影响车载电池200的性能。
第二方面，参阅图3，本发明还提供一种车载电池200的温度调节方法，应用于上述车载电池200的温度调节系统100，包括以下步骤：
步骤S10，获取绝缘导热液体10的温度；
步骤S20，当绝缘导热液体10的温度高于第一预设温度时，启动冷却装置40；
步骤S30，当绝缘导热液体10的温度低于第二预设温度时，启动加热装置50。
在步骤S10中，获取绝缘导热液体10的温度可以通过温度传感器20检测绝缘导热液体10的温度，并将检测到的数值发送至温度控制器30，温度控制器30可以根据接收到的数值与预设的温度进行判断，根据判断结果启动冷却装置40或加热装置50。车载电池200浸在绝缘导热液体10中，绝缘导热液体10的温度在一定程度上可以代表车载电池200的温度。
研究结果表明，当绝缘导热液体10的温度高于第一预设温度时，车载电池200内部的温度更高，在高温下，电池隔膜有发生熔化的风险，有可能造成短路、或因环境温度过高引起爆炸等危险情况。在步骤S20中，当绝缘导热液体10的温度高于第一预设温度时，启动冷却装置40，可以对绝缘导热液体10进行降温处理，车载电池200的温度也随之降低，保证车载电池200处于安全的状态。
在本实施例中，第一预设温度为27℃，在本发明的其他实施方式中，步骤S20中的温度也可以设定为25℃、26℃、28℃、29℃等温度。
根据绝缘导热液体10的具体温度，温度控制器30可以调整冷却装置40工作的功率和时间，当绝缘导热液体10骤升且远高于27℃时，如当绝缘导热液体10的温度为35℃及以上，冷却装置40以较高的功率工作，当绝缘导热液体10的温度为27-35℃，冷却装置40以较低的功率工作。
在步骤S30中，当绝缘导热液体10的温度低于第二预设温度时，车载电池200的活性较低，具体地，车载电池200的正负极材料的活性较低，影响离子的传输速度，车载电池200充电和使用电量降低进而影响车载电池200的性能，为了维持车载电池200的活性和性能，可以启动加热装置50对绝缘导热液体10进行加热，车载电池200的温度也随之升高，提高了车载电池200的活性。
在本实施例中，第二预设温度为21℃，在本发明的其他实施方式中，步骤S30中的温度也可以设定为22℃、23℃、20℃、19℃等温度。
根据绝缘导热液体10的具体温度，温度控制器30可以调整冷却装置40工作的功率和时间，如当绝缘导热液体10骤降且远低于21℃时，如当绝缘导热液体10的温度为11℃及以下，加热装置50以较高的功率工作，当绝缘导热液体10的温度为11-21℃，加热装置50以较低的功率工作。
综上所述，本发明实施例提供的车载电池200的温度调节方法，将车载电池200处于适合的温度范围内，可以保证车载电池200的活性和安全性。
在本发明中，车载电池200可以是蓄电池或燃料电池，其中，蓄电池包括铅酸蓄电池、镍氢电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池；燃料电池包括碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)等。
在本发明中，绝缘导热液体10不限于变压器油，其他性质类似的介质均可适用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，均可利用上述揭示的技术内容做出变更、组合或简单修饰为等同变化的等效实施例，并且仍属于本发明揭示的范围内。

Claims (10)

1.一种车载电池的温度调节系统，其特征在于，包括：
绝缘导热液体，所述车载电池浸在所述绝缘导热液体中；
温度传感器，所述温度传感器浸在所述绝缘导热液体中，所述温度传感器用于测定所述绝缘导热液体的温度；
温度控制器，所述温度控制器与所述温度传感器连接；
冷却装置，所述冷却装置与所述温度控制器连接；以及
加热装置，所述加热装置与所述温度控制器连接。
2.如权利要求1所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述车载电池为锂电池。
3.如权利要求1所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述绝缘导热液体为变压器油。
4.如权利要求1所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述加热装置包括电热丝，所述电热丝与所述温度控制器电连接，所述电热丝浸在所述绝缘导热液体中。
5.如权利要求1所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述加热装置包括PTC加热器，所述PTC加热器与所述温度控制器电连接，所述PTC加热器浸在所述绝缘导热液体中。
6.如权利要求1所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述温度调节系统还包括车载空调，所述温度控制器与所述车载空调连接。
7.如权利要求6所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述车载空调在制冷过程中的余热用于加热所述绝缘导热液体。
8.如权利要求6所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述车载空调产生冷气用于对所述绝缘导热液体降温。
9.如权利要求1所述的车载电池的温度调节系统，其特征在于，所述冷却装置包括半导体制冷片，所述半导体制冷片与所述温度控制器连接。
10.一种车载电池的温度调节方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的车载电池的温度调节系统，包括以下步骤：
获取所述绝缘导热液体的温度；
当所述绝缘导热液体的温度高于第一预设温度时，启动所述冷却装置；
当所述绝缘导热液体的温度低于第二预设温度时，启动所述加热装置。
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