CN117080187B - 一种bms电池管理系统热电冷却结构 - Google Patents

一种bms电池管理系统热电冷却结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电池技术领域的一种BMS电池管理系统热电冷却结构，包括：安装在BMS电池管理系统MOSFET组件上的传热层，所述传热层的顶部设有热电半导体发电组件，所述热电半导体发电组件的顶部设有散热组件；所述散热组件内开设有导热通道，所述散热组件上设有用于与导热通道连通且由热电半导体发电组件供电的循环冷却组件；本申请中通过热电半导体发电组件将热能转化为电能，对热电半导体发电组件进行降温，减少能源消耗，并且利用产生的电能驱使循环冷却组件工作，对散热组件进行散热，提高散热组件的散热能力，使热电半导体发电组件上下两侧产生温度差，确保热电半导体发电组件稳定发电，从而提高MOSFET组件的散热效率。

Description

一种BMS电池管理系统热电冷却结构
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体为一种BMS电池管理系统热电冷却结构。
背景技术
BMS电池管理系统是用于管理电池的系统，主要是用于智能化管理及维护各个电池单元，以确保电池正常工作；为了使BMS电池管理系统正常工作，一般会使用到热电冷却结构对BMS电池管理系统的MOSFET组件进行散热，例如公开号为CN116093485A的BMS电池管理系统热电冷却结构及锂电池Pack系统的公开文件中公开了这种热电冷却结构，具体包括锂电池上盖1、BMS管理系统2、MOSFET组件3、传热层4、热电半导体制冷组件5及散热组件6等；
然而该装置在使用的过程中存在一定的局限性，如，热电半导体制冷组件需要供电进行制冷，这样会增加能源消耗，并且散热组件散热方式较为单一，散热能力有限，会影响MOSFET组件的散热效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种BMS电池管理系统热电冷却结构，以解决上述背景技术中提出的热电半导体制冷组件需要供电进行制冷，这样会增加能源消耗，并且散热组件散热方式较为单一，影响MOSFET组件散热效率的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种BMS电池管理系统热电冷却结构，包括：安装在BMS电池管理系统MOSFET组件上的传热层，所述传热层的顶部设有热电半导体发电组件，所述热电半导体发电组件的顶部设有散热组件；
所述散热组件内开设有导热通道，所述散热组件上设有用于与导热通道连通且由热电半导体发电组件供电的循环冷却组件；所述热电半导体发电组件用于将热能转化为电能，以对热电半导体发电组件降温，并利用产生的电能驱使循环冷却组件工作，对散热组件进行散热。
作为优选，所述循环冷却组件包括设置在散热组件上且填充有换热介质的循环箱，所述循环箱通过进料管与导热通道的出口连通，所述循环箱内设有循环泵，所述循环泵的出口通过出料管与导热通道的进口连通，所述循环泵由热电半导体发电组件供电。
作为优选，所述出料管延伸至传热层的内部，所述出料管由导热材质制成。
作为优选，所述循环箱的内腔底部设有第一隔板以及第二隔板，以将循环箱的内腔分割成沿水平方向依次排布的第一腔体、第二腔体、第三腔体，所述第二腔体的内腔顶部分别与第一腔体、第三腔体的内腔顶部连通，所述循环泵位于第三腔体内，所述进料管与第一腔体连通。
作为优选，所述循环箱的外侧设有导热板，所述导热板上设有延伸至第一腔体内的导热块；
其中，所述第一腔体内设有第二液位传感器，所述第一隔板为导热件，所述第一隔板内设有制冷设备，所述循环箱上设有用于接收第二液位传感器信息且用于控制制冷设备工作的控制器。
作为优选，所述第三腔体内设有用于向控制器传递信息的第一液位传感器，所述第二隔板包括安装板，所述安装板的顶部开设有安装槽，所述安装槽内滑动插有活动板以及用于驱使活动板移动的伸缩件，所述伸缩件由控制器控制工作。
作为优选，所述循环箱上设有蓄电池以及安装箱，所述安装箱内设有触碰开关、压板以及驱动件，所述热电半导体发电组件的上下侧均设有用于向控制器传递信息的温度传感器，所述驱动件由控制器控制工作，以驱使压板移动按压触碰开关，使蓄电池对循环泵供电。
作为优选，所述驱动件包括安装套以及滑动插在安装套内的活动杆，所述活动杆与安装套之间设有复位弹簧，所述活动杆的内侧端上设有磁块，所述安装套内设有用于排斥磁块的电磁铁。
作为优选，所述散热组件上设有由热电半导体发电组件供电的风扇。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请中通过热电半导体发电组件将热能转化为电能，对热电半导体发电组件进行降温，减少能源消耗，并且利用产生的电能驱使循环冷却组件工作，对散热组件进行散热，提高散热组件的散热能力，使热电半导体发电组件上下两侧产生温度差，确保热电半导体发电组件稳定发电，保证热电半导体发电组件的散热能力，从而提高MOSFET组件的散热效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明散热组件与循环箱连接结构示意图；
图3为本发明循环箱剖视结构示意图；
图4为本发明循环箱与蓄电池连接结构示意图；
图5为本发明安装箱剖视结构示意图。
图中：1、传热层；2、热电半导体发电组件；3、散热组件；4、风扇；5、循环箱；6、出料管；7、进料管；8、蓄电池；9、安装箱；10、循环泵；11、第一隔板；12、第二隔板；121、安装板；122、活动板；123、伸缩件；13、第一液位传感器；14、导热板；15、导热块；16、第二液位传感器；17、驱动件；171、安装套；172、活动杆；18、压板；19、触碰开关。
具体实施方式
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例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种BMS电池管理系统热电冷却结构，BMS电池管理系统一般集成在Pack系统上，MOSFET是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，MOSFET产品近年来被广泛应用在BMS电池管理系统中；热电冷却结构包括：传热层1(可以是导热胶)，传热层1安装在MOSFET组件上的上表面，传热层1的顶部设有热电半导体发电组件2，热电半导体发电组件2的顶部设有散热组件3(如散热器)。
请参阅图1，散热组件3内开设有导热通道，散热组件3上安装有循环冷却组件，循环冷却组件由热电半导体发电组件2供电；
其中，请参阅图1和图2，循环冷却组件包括安装在散热组件3上的循环箱5，循环箱5内填充有换热介质(如水、油等)，循环箱5通过进料管7与导热通道的出口连通，循环箱5内设有循环泵10，循环泵10的出口通过出料管6与导热通道的进口连通，热电半导体发电组件2通过导线与循环泵10连接，用于对循环泵10进行供电。
在本实施例中，作为进一步优化的方案，请参阅图1，散热组件3上设有风扇4，风扇4由热电半导体发电组件2供电；利用风扇4对散热组件3进行散热，使散热组件3的散热能力提高；并且降低热电半导体发电组件2的顶部温度，使热电半导体发电组件2上下两侧之间存在一定温差，确保热电半导体发电组件2正常发电，保证热电半导体发电组件2的制冷能力，提高对MOSFET组件的散热效率。
需要说明的是，传热层1将BMS电池管理系统的MOSFET组件工作产生的热量传递到热电半导体发电组件2的底部，经传递后，热量传导到热电半导体发电组件2的顶部，再从散热组件3上排出，对MOSFET组件进行散热；利用热电半导体发电组件2上下两侧的温度差进行发电，将热电半导体发电组件2上的热量转化为电能，对热电半导体发电组件2进行降温(因热电半导体发电组件2的温度降低，其能够再次吸收传热层1上的热量，用于提高热电半导体发电组件2的散热能力)，从而提高对MOSFET组件进行散热的效率；并且利用产生的电能对循环泵10进行供电，使循环箱5内部的换热介质通过出料管6、导热通道以及进料管7循环，用于带走散热组件3上累积的热量，提高散热组件3的散热效率，且也使热电半导体发电组件2的上下两侧存在温差，保证热电半导体发电组件2的发电制冷能力，进一步提高对MOSFET组件进行散热的效率。
在本实施例中，作为进一步优化的方案，请参阅1和图2，出料管6延伸至传热层1的内部，并且出料管6是导热材质的(如金属铜)；换热介质在出料管6内部流动的过程中，能够带走传热层1上的部分热量，增加传热层1吸收热量的能力，从而提高对MOSFET组件进行散热的效率；并且减轻热电半导体发电组件2的负担，使一次性传递热到热电半导体发电组件2上的热量减少，确保热电半导体发电组件2的上下两侧存在温差，保证热电半导体发电组件2的发电制冷能力。
在本实施例中，作为进一步优化的方案，请参阅图2和图3，循环箱5的内腔底部设有第一隔板11以及第二隔板12，用于将循环箱5的内腔分割成第一腔体、第二腔体、第三腔体，并且第一腔体、第二腔体与第三腔体从左到右依次排布，第二腔体的内腔顶部分别与第一腔体、第三腔体的内腔顶部连通；循环泵10位于第三腔体内，进料管7与第一腔体连通；循环的换热介质(吸收热量的换热介质)通过进料管7返回循环箱5内部时会进入到第一腔体，使吸收热量的换热介质返回时不会直接与循环箱5内部的换热介质接触混合，避免其提高换热介质的温度而影响换热介质的换热能力，提高循环冷却组件对散热组件3的散热能力。
在本实施例中，作为进一步优化的方案，请参阅图3，循环箱5的外侧设有导热板14(金属导热材质制成，如铜、铁等)，导热板14上设有延伸至第一腔体内的导热块15(导热块15的材质与导热板14的材质一致)；第一腔体内设有第二液位传感器16，第一隔板11为导热件(是由金属导热材质制成，如铜、铁等)，第一隔板11内设有制冷设备(小型的制冷设备)，循环箱5上设有控制器(如中央处理器)，控制器与第二液位传感器16、制冷设备连接；导热板14与导热块15配合对第一腔体内部的换热介质进行降温；在第一腔体内部的液位上升到与第二液位传感器16接触时(液位较高，第二液位传感器16会向控制器传递信息)，控制器接收到信息会控制制冷设备工作，通过第一隔板11对第一腔体内部的换热介质进行降温；使其流入到第二腔体时温度降低，确保其与第三腔体中的换热介质混合时不会提高温度，从而换热介质的换热效率。
在本实施例中，作为进一步优化的方案，请参阅图3，第三腔体内设有第一液位传感器13，第二隔板12包括安装板121，安装板121的顶部开设有安装槽，安装槽内滑动插有活动板122，安装槽内设有伸缩件123(如电动伸缩杆)，伸缩件123的移动端与活动板122的底部连接；伸缩件123由控制器控制工作，并且控制器接收第一液位传感器13传递的信息；在第一液位传感器13检测到第三腔体内部的液位较低时，控制器会控制伸缩件123工作收缩，使活动板122下移，用于降低第二隔板12的高度，使第二腔体内部的换热介质能够及时进入到第三腔体内部，用于补充第三腔体内部的换热介质，确保换热介质正常循环。
在本实施中，作为进一步优化的方案，请参阅图1、图3、图4和图5，循环箱5上设有蓄电池8以及安装箱9，安装箱9内设有触碰开关19，触碰开关19、蓄电池8与循环泵10串联；安装箱9内滑动设有压板18，安装箱9内安装有驱动件17，驱动件17的输出端与压板18连接；热电半导体发电组件2的上下侧均设有温度传感器，温度传感器向控制器传递信息，驱动件17由控制器控制工作；控制器接收温度传感器传递的信息，在检测到热电半导体发电组件2的上下两侧温差较小或不存在温差时(此时热电半导体发电组件2发电量较少或无法发电，会影响循环泵10工作)，控制器控制驱动件17工作，使压板18移动按压触碰开关19，使蓄电池8对循环泵10供电，确保循环泵10能够通电工作，正常对散热组件3进行散热。
在本实施例中，作为进一步优化的方案，请参阅图5，驱动件17包括安装套171、活动杆172，活动杆172滑动插在安装套171内，活动杆172与安装套171之间设有复位弹簧；活动杆172的内侧端上设有磁块，安装套171内设有电磁铁，电磁铁与磁块相互靠近的一侧磁极相同，两者相互靠近会产生排斥力；在控制器控制驱动件17工作时，电磁铁通电产生磁力，用于推着活动杆172向安装套171外侧移动，来驱使压板18移动；在检测到热电半导体发电组件2的上下两侧存在一定温差时(能够保证热电半导体发电组件2正常发电，使循环泵10工作)，控制器控制驱动件17停止工作，使电磁铁断电；在复位弹簧的作用下，活动杆172带着压板18复位。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种BMS电池管理系统热电冷却结构，包括：安装在BMS电池管理系统MOSFET组件上的传热层（1），其特征在于：所述传热层（1）的顶部设有热电半导体发电组件（2），所述热电半导体发电组件（2）的顶部设有散热组件（3）；
所述散热组件（3）内开设有导热通道，所述散热组件（3）上设有用于与导热通道连通且由热电半导体发电组件（2）供电的循环冷却组件；所述热电半导体发电组件（2）用于将热能转化为电能，以对热电半导体发电组件（2）降温，并利用产生的电能驱使循环冷却组件工作，对散热组件（3）进行散热；
所述循环冷却组件包括设置在散热组件（3）上且填充有换热介质的循环箱（5），所述循环箱（5）通过进料管（7）与导热通道的出口连通，所述循环箱（5）内设有循环泵（10），所述循环泵（10）的出口通过出料管（6）与导热通道的进口连通，所述循环泵（10）由热电半导体发电组件（2）供电；
所述循环箱（5）的内腔底部设有第一隔板（11）以及第二隔板（12），以将循环箱（5）的内腔分割成沿水平方向依次排布的第一腔体、第二腔体、第三腔体，所述第二腔体的内腔顶部分别与第一腔体、第三腔体的内腔顶部连通，所述循环泵（10）位于第三腔体内，所述进料管（7）与第一腔体连通；
所述循环箱（5）的外侧设有导热板（14），所述导热板（14）上设有延伸至第一腔体内的导热块（15）；
其中，所述第一腔体内设有第二液位传感器（16），所述第一隔板（11）为导热件，所述第一隔板（11）内设有制冷设备，所述循环箱（5）上设有用于接收第二液位传感器（16）信息且用于控制制冷设备工作的控制器；
所述循环箱（5）上设有蓄电池（8）以及安装箱（9），所述安装箱（9）内设有触碰开关（19）、压板（18）以及驱动件（17），所述热电半导体发电组件（2）的上下侧均设有用于向控制器传递信息的温度传感器，所述驱动件（17）由控制器控制工作，以驱使压板（18）移动按压触碰开关（19），使蓄电池（8）对循环泵（10）供电；控制器接收温度传感器传递的信息，在检测到热电半导体发电组件（2）的上下两侧温差较小或不存在温差时，控制器控制驱动件（17）工作，使压板（18）移动按压触碰开关（19），使蓄电池（8）对循环泵（10）供电，使其对散热组件（3）进行散热。
2.根据权利要求1所述的一种BMS电池管理系统热电冷却结构，其特征在于：所述出料管（6）延伸至传热层（1）的内部，所述出料管（6）由导热材质制成。
3.根据权利要求1所述的一种BMS电池管理系统热电冷却结构，其特征在于：所述第三腔体内设有用于向控制器传递信息的第一液位传感器（13），所述第二隔板（12）包括安装板（121），所述安装板（121）的顶部开设有安装槽，所述安装槽内滑动插有活动板（122）以及用于驱使活动板（122）移动的伸缩件（123），所述伸缩件（123）由控制器控制工作。
4.根据权利要求1所述的一种BMS电池管理系统热电冷却结构，其特征在于：所述驱动件（17）包括安装套（171）以及滑动插在安装套（171）内的活动杆（172），所述活动杆（172）与安装套（171）之间设有复位弹簧，所述活动杆（172）的内侧端上设有磁块，所述安装套（171）内设有用于排斥磁块的电磁铁。
5.根据权利要求1所述的一种BMS电池管理系统热电冷却结构，其特征在于：所述散热组件（3）上设有由热电半导体发电组件（2）供电的风扇（4）。
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