CN111682284A - 一种车载电池温度调节装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载电池温度调节装置，包括封装外壳、液体管道、泵、换热液、加热模块、热电模块、控制模块和温度传感器；所述泵设置于所述液体管道上；所述加热模块与所述热电模块设置于所述液体管道的壁上；所述温度传感器设置于所述封装外壳内并；所述控制模块与温度传感器、加热模块以及热电模块连接，根据所述温度传感器检测的温度控制加热模块或热电模块工作。本发明通过控制模块获取由温度传感器检测的温度，使用过程中自动启动加热模块或热电模块对电池温度的调节，以实现对车载电池的热管理，提高车载电池的性能与安全性。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装置。

Description

一种车载电池温度调节装置和方法
技术领域
本发明涉及车载电池技术领域，具体而言，涉及一种车载电池温度调节装置和方法。
背景技术
随着化石能源的紧缺和环境的日益恶化，电动汽车将是未来汽车发展的趋势，电动汽车具有低碳环保等优点，使用的人数越来越多。其中电池技术是电动汽车的核心。
电动汽车车载电池的性能受气候环境影响较大，环境温度过高或者过低都会影响车载电池的使用效率、续航里程和安全，因此在使用过程中需要对车载电池的温度进行调节，使车载电池维持在最佳的温度范围，以实现对车载电池的热管理。目前电动汽车的续航里程和充电桩数量有限，存在电动汽车电量不够行驶到有充电装置的地方的情况；当车载电池温度高于最佳工作温度时，由于温度过高易引起火灾；当车载电池温度低于最佳工作温度时，温度过冷影响车载电池工作效率。另外，车载电池在充电时，温度过高，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载电池温度调节装置和方法用以解决上述存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种车载电池温度调节装置，包括封装外壳、液体管道、泵、换热液、加热模块、热电模块、控制模块和温度传感器；电池组封装于所述封装外壳内，所述封装外壳设置有入液口以及出液口，所述液体管道的一端连接入液口，另一端连接出液口；所述泵设置于所述液体管道上，并与所述液体管道连接；所述加热模块与所述热电模块设置于所述液体管道的管道壁上；所述温度传感器设置于所述封装外壳内并与所述换热液接触；
所述控制模块与所述温度传感器、加热模块以及热电模块均电连接，以根据所述温度传感器检测的温度控制加热模块或者热电模块的工作，进而调节所述换热液的温度。
进一步的，所述换热液为水、油、混入添加剂的水或液体灭火剂。
进一步的，所述液体管道为高导热金属材质。
进一步的，所述封装外壳材质为塑料、复合材料、碳纤维、金属或陶瓷。
进一步的，还包括注液口和放液口，所述注液口和放液口设置于液体管道上。
进一步的，所述加热模块为加热板或电热丝。
进一步的，所述热电模块包括热电片、热沉、液冷板、热界面材料以及紧固装置，所述热电片一端与液冷板连接，另一端与热沉连接。
更进一步的，所述热电片是一片热电片或一定数量热电片并联。
更进一步的，所述热沉是金属材质或石墨、石墨烯高导热材料；所述热沉设置于通风良好的位置。
进一步的，还包括隔板，所述隔板设置在封装外壳内。
本发明还提供了一种车载电池温度调节方法，应用于车载电池温度调节装置，包括：
控制模块获取由温度传感器检测的温度；
判断所述温度是否大于预设的第一阈值，若是，则控制热电模块启动制冷或者散热功能，以降温到预设的温度范围；
判断所述温度是否低于预设的第二阈值，若是，则控制加热模块启动，以升温到预设的温度；
当控制模块检测到不需要加热或降温，可根据检测到的换热液温度与热沉温度的差异，启动热电模块发电，补充电池组的电量。
本发明的有益技术效果：
本发明通过控制模块获取由温度传感器检测的温度，使用过程中自动启动加热模块或热电模块对车载电池的温度进行调节，使车载电池维持在最佳的温度范围，以实现对车载电池的热管理，提高车载电池的性能与安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种温度调节装置的示意图。
图2为本发明实施例提供的一种车载电池温度调节方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1，本实施例提供了一种车载电池温度调节装置，包括封装外壳2、换热液6、液体管道7、热电模块10、加热模块11、泵12、控制模块13和温度传感器14；电池组1封装于所述封装外壳内2，所述封装外壳2设置有入液口以及出液口，所述液体管道7的一端连接入液口，另一端连接出液口；所述泵12设置于所述液体管道7上，并与所述液体管道7连接；所述加热模块11与所述热电模块10设置于所述液体管道7的管道壁上；所述温度传感器14设置于所述封装外壳2内并与所述换热液6接触。
在本实施例中，所述控制模块13与所述温度传感器14、加热模块11以及热电模块10均电连接，以根据所述温度传感器14检测的温度控制加热模块11或者热电模块10的工作，进而调节所述换热液6的温度。
在本实施例中，所述封装外壳2选用塑料材质，用于封装内部串联或并联的电池组1，其内部可以流动换热液6，同时能固定电池组1位置，保证电池组1的安全。当然，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，也可以采用其他材质封装外壳2，例如复合材料、碳纤维、金属或陶瓷，这些方案均在本发明的保护范围之内。
在本实施例中，所述换热液6是水，所述换热液6用于将封装外壳2内的电池组1工作或充电时产生的热量通过循环的方式带到封装外壳2外，通过集中散热或加热，来达到控制封装外壳2内电池的温度。当然，需要说明的是，在本发明的其他实施例中，换热液6也可以是油，还可以是混入添加剂的水，还可以是液体灭火剂，这样可以在一定程度上可以减少电池起火事件，这些方案均在本发明的保护范围之内。
在本实施例中，所述液体管道7采用高导热金属制造，例如铜、铝，用于换热液6的流动和其他模块的固定，当然，也可以只在加热制冷区域采用高导热金属，以加强换热效果。所述液体管道7还包括注液口9和放液口8，所述注液口9和放液口8设置于液体管道7上，用于换热液6的进出。
在本实施例中，所述泵12用于让换热液6加速流动。需要说明的是，根据实际的需要可以采用多个泵12来加强换热液流动性，实现快速升温降温，本实发明不做具体限定。
在本实施例中，所述加热模块11是电热丝，加热模块11用于加热换热液6，使温度升至预设值范围内；加热模块11也可以根据实际需要选择其他加热装置，例如加热板，以提高加热效率。
在本实施例中，所述热电模块10包括热电片101、热沉102、液冷板103、热界面材料105以及紧固装置104，所述热电片101一端与液冷板103连接，另一端与热沉102连接，所述热电模块10同时具有制冷、加热、发电三种功能。所述热电片101的数量可以是一片，当然，热电片101也可以是多片并联，数量可根据实际情况设定，本实发明不做具体限定。
在本实施例中，所述热沉102是金属铜，当然也可以是其他金属，例如，铝、银，也可以是石墨、石墨烯等高导热材料。热沉102位置可以放于通风良好的位置，例如车底，利用车开行过程的流动风带走热沉102上的热量。
以下详述本发明实施例的工作原理及使用过程：
在本实施例中，所述温度传感器14可浸泡于所述换热液6内，以监测封装外壳2内不同区域的温度，并将检测得到的温度发送给所述控制模块13，所述控制模块13通过控制泵12、加热模块11、热电模块10智能工作。例如，所述控制器判断所述温度是否大于预设的第一阈值，若是，则控制热电模块10启动制冷或者散热功能，以达到对电池组1进行降温的目的；判断所述温度是否低于预设的第二阈值，若是，则控制加热模块11启动，以达到对所述电池组1进行升温的目的；当控制模块11检测到当前温度处于合理的范围(如在第二阈值与第一阈值之间)，则判定不需要加热或降温，可根据检测到的换热液6温度与热沉102温度的差异，启动热电模块10发电，补充电池组1的电量。此外，控制模块13检测到温度异常，可以向车载系统发出警告。
综上，本发明实施例通过控制模块13获取由温度传感器14检测的温度，使用过程中自动启动加热模块11或热电模块10对车载电池的温度进行调节，使车载电池维持在最佳的温度范围，以实现对车载电池的热管理，提高车载电池的性能与安全性。
下面对本发明的一些优选实施例做更进一步的描述。
优选的，所述热电模块10可以灵活布置，优选安装在可通风散热位置，可以利用车辆行驶时的对流加强散热。同时，由于散热依靠热电模块10，车载电池可以安装在更安全更坚固的位置，解放车载电池安装位置限制。
优选的，所述泵12、控制模块13、加热模块11、热电模块10采用封装外壳2内的电池组1供电，当然，也可以采用车载低压电源供电，此是本领域技术人员可以轻易实现的，均在本发明的保护范围。
优选的，还包括隔板3，所述隔板3设置在封装外壳2内，用于规范换热液6流动，提高换热液6的换热效率。
请参阅图2，本发明第二实施例还提供了一种车载电池温度调节方法，应用于车载电池温度调节装置，包括：
S101，控制模块13获取由温度传感器14检测的温度；
S102，判断所述温度是否大于预设的第一阈值，若是，则控制热电模块10启动制冷或者散热功能，以降温到预设的温度范围；
其中，通过换热液6将封装外壳2内的热量通过液体管道7带到液冷板103处，热电片101通电利用热电制冷原理将热量从液冷板103转移到热沉102，通过热沉102散发到环境中去。
S103，判断所述温度是否低于预设的第二阈值，若是，则控制加热模块11启动，以升温到预设的温度；
其中，只需要切换热电片101电流方向，热电模块10就可以加热换热液6，辅助加热板或电热丝加热，提高换热液6加热效率。
S104，当控制模块13检测到不需要加热或降温，可根据检测到的换热液6温度与热沉102温度的差异，启动热电模块10发电，补充电池组1的电量。
其中，当控制模块13检测到不需要加热或降温，在车辆停止状态下或车载电池处于运行最佳温度区间内，不再需要热电模块10工作在制冷状态下时，可以利用换热液6与外界环境的温差进行发电，所发电可以给车载电池补电，减少车载电池电量损耗。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载电池温度调节装置，其特征在于，包括封装外壳、液体管道、泵、换热液、加热模块、热电模块、控制模块和温度传感器；电池组封装于所述封装外壳内，所述封装外壳设置有入液口以及出液口，所述液体管道的一端连接入液口，另一端连接出液口；所述泵设置于所述液体管道上，并与所述液体管道连接；所述加热模块与所述热电模块设置于所述液体管道的管道壁上；所述温度传感器设置于所述封装外壳内并与所述换热液接触；
所述控制模块与所述温度传感器、加热模块以及热电模块均电连接，以根据所述温度传感器检测的温度控制加热模块或者热电模块的工作，进而调节所述换热液的温度。
2.根据权利要求1所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，所述换热液为水、油、混入添加剂的水或液体灭火剂。
3.根据权利要求1所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，所述液体管道为高导热金属材质；所述封装外壳材质为塑料、复合材料、碳纤维、金属或陶瓷。
4.根据权利要求1所述的一种车载电池温度调节装置，还包括注液口和放液口，所述注液口和放液口设置于液体管道上。
5.根据权利要求1所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，所述加热模块为加热板或电热丝。
6.根据权利要求1所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，所述热电模块包括热电片、热沉、液冷板、热界面材料以及紧固装置，所述热电片一端与液冷板连接，另一端与热沉连接。
7.根据权利要求6所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，所述热电片是一片热电片或一定数量热电片并联。
8.根据权利要求6所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，所述热沉是金属材质或石墨、石墨烯高导热材料；所述热沉设置于通风良好的位置。
9.根据权利要求1所述的一种车载电池温度调节装置，其特征在于，还包括隔板，所述隔板设置在封装外壳内。
10.一种车载电池温度调节方法，应用于如权利要求1至9任意一项的车载电池温度调节装置，其特征在于，包括：
控制模块获取由温度传感器检测的温度；
判断所述温度是否大于预设的第一阈值，若是，则控制热电模块启动制冷或者散热功能，以降温到预设的温度范围；
判断所述温度是否低于预设的第二阈值，若是，则控制加热模块启动，以升温到预设的温度；
当控制模块检测到不需要加热或降温，可根据检测到的换热液温度与热沉温度的差异，启动热电模块发电，补充电池组的电量。
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