CN111916872A - 一种户用储能恒温电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种户用储能恒温电池系统。该户用储能恒温电池系统包括:电池模块,包括电池包装和至少一组电池电芯,所述电池包装包括导热板,所述导热板包括电池端和第一散热端,每个所述电池电芯和所述电池端接触设置并封闭收容在所述电池包装内;散热模块,包括至少一个TEC模组、温度传感器和控制模块,每个所述TEC模组和所述第一散热端接触设置,所述温度传感器用于感测每个所述电池电芯的温度,所述控制模块用于根据每个所述电池电芯的温度来控制提供给所述TEC模组的电流大小和电流方向。本发明实施例实现了保持户用储能产品的锂电池电芯的恒温。

Description

一种户用储能恒温电池系统
技术领域
本发明实施例涉及电池技术,尤其涉及一种户用储能恒温电池系统。
背景技术
户用储能电池系统一般使用一个结构化的电池包装,收容锂电池电芯,实现IP67等级的防水防尘设计,提供电芯安全可靠的工作环境。
但锂电池电芯的最佳工作温度在25℃左右。在45℃时,其工作循环寿命会衰减50%以上。当锂电池电芯在密封的结构电池包装内工作时,在室温环境下,锂电池电芯的工作温度会升高到45℃以上,大大影响电芯的工作循环寿命。
当前户用储能电池系统采用自然散热、风扇散热或液冷散热等散热方式,但这些散热方式还是会使锂电池电芯的工作温度比环境温度高,严重影响锂电池电芯的工作服务年限,此外,锂电池充电都要求在0℃以上,当冬天气温低时,锂电池的充放电性能受低温影响较大。。
发明内容
本发明实施例提供一种户用储能恒温电池系统,以实现保持户用储能产品的锂电池电芯的恒温。
为达此目的,本发明实施例提供了一种户用储能恒温电池系统,该户用储能恒温电池系统包括:
电池模块,包括电池包装和至少一组电池电芯,所述电池包装包括导热板,所述导热板包括电池端和第一散热端,每个所述电池电芯和所述电池端接触设置并封闭收容在所述电池包装内;
散热模块,包括至少一个TEC模组、温度传感器和控制模块,每个所述TEC模组和所述第一散热端接触设置,所述温度传感器用于感测每个所述电池电芯的温度,所述控制模块用于根据每个所述电池电芯的温度来控制提供给所述TEC模组的电流大小和电流方向。
进一步的,所述TEC模组包括至少一个TEC芯片和TEC散热器,所述TEC芯片包括控温端和第二散热端,所述TEC散热器设置在所述第二散热端,所述控温端和所述第一散热端接触设置。
作为优选的,所述TEC模组与所述电池电芯在所述导热板上的位置一一对应。
作为优选的,每个所述TEC模组在所述导热板上均匀分布。
可选的,每个所述TEC模组单独和所述控制模块电连接。
作为优选的,每个所述TEC模组之间串联和/或并联后和所述控制模块电连接。
作为优选的,所述TEC芯片和TEC散热器之间还设置有热管结构。
进一步的,所述热管结构包括热管和硅胶垫片。
作为优选的,所述导热板的材质为铝。
进一步的,所述控制模块还包括电池管理系统,所述电池管理系统与所述电池电芯电连接。
本发明实施例通过电池模块,包括电池包装和至少一组电池电芯,所述电池包装包括导热板,所述导热板包括电池端和第一散热端,每个所述电池电芯和所述电池端接触设置并封闭收容在所述电池包装内;散热模块,包括至少一个TEC模组、温度传感器和控制模块,每个所述TEC模组和所述第一散热端接触设置,所述温度传感器用于感测每个所述电池电芯的温度,所述控制模块用于根据每个所述电池电芯的温度来控制提供给所述TEC模组的电流大小和电流方向,解决锂电池电芯被动散热效果不好且不能降温的问题,实现了保持户用储能产品的锂电池电芯的恒温的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种户用储能恒温电池系统的结构示意图的侧视图;
图2是本发明实施例二提供的一种户用储能恒温电池系统的结构示意图的侧视图;
图3是本发明实施例二提供的一种户用储能恒温电池系统的TEC模组和控制模块连接关系的结构示意图的俯视图;
图4是本发明实施例二提供的一种户用储能恒温电池系统的TEC模组和控制模块连接关系的结构示意图的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
此外,术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等,但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说,在不脱离本申请的范围的情况下,可以将第一散热端称为第二散热端,且类似地,可将第二散热端称为第一散热端。第一散热端和第二散热端两者都是散热端,但其不是同一散热端。术语“第一”、“第二”等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所述特征。在本发明实施例的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
实施例一
如图1所示,本发明实施例一提供了一种户用储能恒温电池系统,该户用储能恒温电池系统包括电池模块和散热模块。
具体的,电池模块包括电池包装120和收容在电池包装内的至少一组电池电芯110,电池包装120包括导热板121,导热板121包括电池端(电池接触面)122和第一散热端(散热接触面)123,每组电池电芯110和电池端122接触设置并封闭收容在电池包装120内;散热模块包括至少一个TEC(Thermo Electric Cooler,半导体制冷器)模块、温度传感器220和控制模块230,每个TEC模组210和第一散热端123接触设置,温度传感器220用于感测每个电池电芯110的温度,控制模块230用于根据每个电池电芯110的温度来控制提供给TEC模组210的电流大小和电流方向。
本实施例中,电池电芯110为锂电池电芯,每组电池电芯110都分别收容在电池包(CORE PACK)内,图中未示出,电池电芯110可以为一组,也可以为多组,电池包装120内可以封闭收容有2-12个电池电芯110,本实施例中,电池包装120内封闭收容有6个电池电芯110。TEC模组210通过利用半导体材料的珀尔帖效应实现一端吸热和另一端放热,因此可以通过改变提供给TEC模组210的电流大小和电流方向实现放热或吸热,以实现对电池电芯110的加热或散热,TEC模组210可以为一个,也可以为多个,例如2-12个,为了在保证成本的情况下达到更好的控温效果,本实施例中,TEC模组210与电池电芯110在导热板121上的位置一一对应,即TEC模组210也为6个,且每个TEC模组210在导热板121上的位置和每个电池电芯110的位置一一对应。温度传感器220为非接触式传感器,通过感测当前电池包装120内的温度场和每个电池电芯110的位置来确定每个电池电芯110的温度。进一步的,温度传感器220还可以用来感测环境温度等。此外,每个TEC模组210单独和控制模块230电连接,控制模块230可以单独控制每个TEC模组210的电流大小和电流方向,控制模块230可以设置在电池包装120内部,也可以设置在电池包装120外部,本实施例中,控制模块230设置在电池包装120内部。
在一替代实施例中,为了保证线路简单,可以多个TEC模组210串联后与控制模块230电连接。在一替代实施例中,温度传感器220为2-12个接触式传感器,示例性的,相应的温度传感器220也为6个,分别设置在每组电池电芯110上。
示例性的,温度传感器220会实时不间断感测与其对应的电池电芯110的温度,当存在温度传感器220检测到与其对应感测的电池电芯110的温度高于预设值时,控制模块230会提供第一电流方向的电流给与该电池电芯110位置相同的TEC模组210以使其靠近电池电芯110的一端吸热,若第一预设时间内该电池电芯110的温度仍然高于预设值,控制模块230会加大该电流的电流大小,因电池电芯110散发的热量会分布在导热板121上,若电流大小达到峰值且第二预设时间内该电池电芯110的温度仍然高于预设值,控制模块230可以提供第一电流方向的电流给与该电池电芯110位置相邻的两个TEC模组210以使其靠近电池电芯110的一端吸热,以帮助吸收导热板121上的热量,适应性的,若始终无法降低该电池电芯110的温度,控制模块230可以继续使更多的TEC模组210工作或加大其电流大小。同样的,若其中一个TEC模组210失效时,控制模块230可以采取相同的操作使其相邻的两个TEC模组210工作以帮助控制温度。
此外,若存在温度传感器220检测到与其对应感测的电池电芯110的温度低于预设值时,控制模块230的工作流程与上述相同,不同之处在于控制模块230提供的为第二电流方向的电流给TEC模组210以使其靠近电池电芯110的一端放热。由此实现控制模块230根据每个电池电芯110的温度来控制提供给TEC模组210的电流大小和电流方向,使电池电芯110保持恒温,例如使电池电芯110的温度保持在20℃-30℃,优选为25℃。
本发明实施例通过电池模块,包括电池包装120和至少一组电池电芯110,所述电池包装120包括导热板121,所述导热板121包括电池端122和第一散热端123,每个所述电池电芯110和所述电池端122接触设置并封闭收容在所述电池包装120内;散热模块,包括至少一个TEC模组210、温度传感器220和控制模块230,每个所述TEC模组210和所述第一散热端123接触设置,所述温度传感器220用于感测每个所述电池电芯110的温度,所述控制模块230用于根据每个所述电池电芯110的温度来控制提供给所述TEC模组210的电流大小和电流方向,解决锂电池电芯110散热效果不好且不能升温的问题,实现了保持锂电池电芯110的恒温的效果。
实施例二
如图2所示,本发明实施例一提供了一种户用储能恒温电池系统,本发明实施例二是在本发明实施一的基础上进一步的优化。
本实施例中,TEC模组210包括至少一个TEC芯片211和TEC散热器212,TEC芯片211包括控温端213和第二散热端214,TEC散热器212设置在第二散热端214,控温端213和第一散热端123接触设置。TEC散热器212可以满足TEC模组210工作在最佳的COP制冷点上,提高TEC模组210的工作效率。具体的,TEC散热器212可以为翅片散热器、液冷散热器或相变换热器等散热器。为了更好的实现控温效果,TEC模组210与电池电芯110在导热板121上的位置一一对应,且每个TEC模组210在导热板121上均匀分布,这样即使存在某个TEC模组210损坏的情况下还可以通过控制模块230控制加大与其相邻的TEC模组210的电流大小,保证稳定控制恒温的效果,可有效改善该户用储能恒温电池系统内电池电芯110的温度均匀性,为此,每个TEC模组210之间串联和/或并联后和控制模块230电连接,保证连接电路简单的同时实现对每个TEC模组210的单独控制,进一步的还可以根据电池电芯110排布位置的实际情况相应设置其连接方式。作为优选的,每个电池电芯110可对应设置多个TEC模组210用于控温。
一实施例中,该户用储能恒温电池系统包括多个TEC串联支路,每个TEC串联支路包括数量相同或不同的TEC模组,每个TEC串联支路中的TEC模组通过串联的方式连接至控制模块,且不同TEC串联支路中的TEC模组对应并联或桥接。TEC模组可以设置有4-24个,具体地,一并参照图3,该户用储能恒温电池系统设置有8个TEC模组,TEC模组a21、TEC模组b22和控制模块230串联,TEC模组c23、TEC模组d24和控制模块230串联,TEC模组e25、TEC模组f26和控制模块230串联,TEC模组g27、TEC模组h28和控制模块230串联,此外,TEC模组a21、TEC模组b22和TEC模组c23、TEC模组d24并联,TEC模组c23、TEC模组d24和TEC模组e25、TEC模组f26并联,TEC模组e25、TEC模组f26和TEC模组g27、TEC模组h28并联。示例性的,若TEC模组d24出现故障时,与TEC模组d24对应的电池电芯无法实现控温,此时控制模块230可以通过该连接方式增大TEC模组b22、TEC模组c23和TEC模组f26的电流大小,其具体通过经TEC模组b22或TEC模组f26的连接线来控制TEC模组c23,由此实现对与TEC模组d24对应的电池电芯的温度控制。
另一实施例中,该户用储能恒温电池系统包括多个TEC串联支路,每个TEC串联支路包括数量相同或不同的TEC模组,每个TEC串联支路中的TEC模组通过串联的方式连接至控制模块,且不同TEC串联支路中的TEC模组对应并联或桥接。具体地,一并参照图4,该户用储能恒温电池系统设置有8个TEC模组,TEC模组a21、TEC模组b22、TEC模组c23、TEC模组d24和控制模块230串联,TEC模组e25、TEC模组f26、TEC模组g27、TEC模组h28和控制模块230串联,此外,TEC模组a21、TEC模组b22和TEC模组e25、TEC模组f26并联,TEC模组b22、TEC模组c23和TEC模组f26、TEC模组g27并联,TEC模组c23、TEC模组d24和TEC模组g27、TEC模组h28并联。示例性的,若TEC模组c23出现故障时,与TEC模组c23对应的电池电芯无法实现控温,此时控制模块230可以通过该连接方式增大TEC模组b22、TEC模组d24和TEC模组g27的电流大小,其具体通过经TEC模组h28和TEC模组g27的连接线来控制TEC模组b22,由此实现对与TEC模组c23对应的电池电芯的温度控制。
进一步的,TEC芯片211和TEC散热器212之间还可以设置有热管结构300,此时热管结构300的一端和第二散热端214接触设置,热管结构300的另一端和TEC散热器212接触设置,,作为优选的,热管结构300包括热管和硅胶垫片,热管可以为铜质相变热管及其它相变散热器,导热板121的材质为铝,由此实现传热热阻小,快速控制电池电芯110的温度。进一步的,控制模块230还包括电池管理系统231,电池管理系统231与电池电芯110电连接,智能化管理及维护各个电池电芯110,可配合散热模块使电池模块达到最佳工作效率和工作循环寿命。需要说明的是,附图中的连接线只是示意,实际情况中连接线包括零线和火线。
在一替代实施例中,还可以在每个TEC散热器212处设置一个或多个外部散热风扇,以进一步帮助散热,防止TEC散热器212温度过高加速老化。
本发明实施例通过TEC模组210与电池电芯110在导热板121上的位置一一对应,且每个TEC模组210在导热板121上均匀分布,每个TEC模组210之间串联和/或并联后和控制模块230电连接,解决了存在TEC模组210失效时无法保持对于的电池电芯110恒温的问题,获得了整个户用储能恒温电池系统温控工作自适应不受影响、可靠性高,改善户用储能恒温电池系统中电池电芯110的温度均匀性的效果。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种户用储能恒温电池系统,其特征在于,包括:
电池模块,包括电池包装和至少一组电池电芯,所述电池包装包括导热板,所述导热板包括电池端和第一散热端,每个所述电池电芯和所述电池端接触设置并封闭收容在所述电池包装内;
散热模块,包括至少一个TEC模组、温度传感器和控制模块,每个所述TEC模组和所述第一散热端接触设置,所述温度传感器用于感测每个所述电池电芯的温度,所述控制模块用于根据每个所述电池电芯的温度来控制提供给所述TEC模组的电流大小和电流方向。
2.根据权利要求1所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,所述TEC模组包括至少一个TEC芯片和TEC散热器,所述TEC芯片包括控温端和第二散热端,所述TEC散热器设置在所述第二散热端,所述控温端和所述第一散热端接触设置。
3.根据权利要求1所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,所述TEC模组与所述电池电芯在所述导热板上的位置一一对应。
4.根据权利要求1所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,每个所述TEC模组在所述导热板上均匀分布。
5.根据权利要求1所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,每个所述TEC模组单独和所述控制模块电连接。
6.根据权利要求1所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,每个所述TEC模组之间串联和/或并联后和所述控制模块电连接。
7.根据权利要求2所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,所述TEC芯片和TEC散热器之间还设置有热管结构。
8.根据权利要求7所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,所述热管结构包括热管和硅胶垫片。
9.根据权利要求8所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,所述导热板的材质为铝。
10.根据权利要求1所述的户用储能恒温电池系统,其特征在于,所述控制模块还包括电池管理系统,所述电池管理系统与所述电池电芯电连接。
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