CN205028983U - 动力电池和具有它的汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种动力电池，所述动力电池包括壳体、电芯和半导体制冷片，所述电芯设在所述壳体内，所述半导体制冷片设在所述壳体上用于电芯与壳体外部换热，所述半导体制冷片在通入第一方向电流时对电芯制冷且在通入与第一方向相反的第二方向电流时对电芯制热。根据本实用新型的动力电池，由于设置了半导体制冷片，通过改变半导体制冷片内电流方向就可以实现切换制冷和制热的功能，从而通过半导体制冷片既可以实现制冷和制热的功能，避免了复杂的管路连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆制造技术领域，特别涉及一种动力电池和具有这种动力电池的汽车。
背景技术
汽车用动力电池的使用温度一直是困扰电池寿命和续驶里程的设计课题。传统设计方案通常是采用独立的散热循环系统和加热系统分别控制电池包的温度状态。
目前常用的散热和加热系统大都使用独立的循环系统，散热器与加热器分别独立，散热系统与传统车型无异，加热系统使用电阻发热来加热循环水，有以下几大特征：1、电池冷却循环系统使用循环泵驱动；2、通过电磁阀控制流向，实现加热或冷却；3、加热器与加热器相互独立；4、如果要取得低于环境温度的电池使用温度，则需配合空调循环系统增加回路。
可以看出，传统的汽车用电力系统存在如下缺陷：1、循环液通常使用水基冷却液，绝缘性只能靠结构保证。2、系统结构复杂，管路、零件多，集成度差，系统布置难度大。3、没有空调系统接入的情况下控温下限温度不能低于环境温度。4、不易于自动控制，温度波动范围大。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种动力电池，可以较好地维持电芯的环境温度，从而提高电芯的使用寿命和续航能力。
根据本实用新型的动力电池，所述动力电池包括壳体、电芯和半导体制冷片，所述电芯设在所述壳体内，所述半导体制冷片设在所述壳体上用于电芯与壳体外部换热，所述半导体制冷片在通入第一方向电流时对电芯制冷且在通入与第一方向相反的第二方向电流时对电芯制热。
根据本实用新型的动力电池，由于设置了半导体制冷片，通过改变半导体制冷片内电流方向就可以实现切换制冷和制热的功能，从而通过半导体制冷片既可以实现制冷和制热的功能，避免了复杂的管路连接。
另外，根据本实用新型上述的动力电池，还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型的一些实施例中，所述壳体包括外壳和内壳，所述内壳设在所述外壳的内侧，所述电芯设在所述内壳内，所述半导体制冷片设在所述外壳和所述内壳之间，且所述半导体制冷片的一端与所述外壳相连用于导热，所述半导体制冷片的另一端与所述内壳相连用于导热，所述半导体制冷片在通入所述第一方向电流时驱使热量由内壳流向外壳且在通入所述第二方向电流时驱使热量由外壳流向内壳。
进一步地，所述半导体制冷片的一端的表面与所述外壳的内侧面贴合，所述半导体制冷片的另一端的表面与所述外壳的内侧面贴合。
有利地，所述电芯的至少一部分与所述内壳间隔开，且所述内壳内填充有电芯冷却液。
进一步地，所述外壳上设有散热鳍片，所述散热鳍片间隔布置在所述外壳的外表面上并朝远离所述外壳的方向延伸。
有利地，所述动力电池还包括用于引导所述半导体制冷片在第一状态、第二状态和第三状态之间切换的温度传感器，在所述第一状态所述半导体制冷片的热端连接所述内壳且冷端连接所述外壳，在所述第二状态所述半导体制冷片的冷端连接所述内壳且热端连接所述外壳，在所述第三状态所述半导体制冷片对所述电芯充电。
进一步地，所述动力电池还包括低压充电器，所述低压充电器分别与所述电芯和所述半导体制冷片相连，在所述第三状态所述半导体制冷片通过所述低压充电器对所述电芯充电。
进一步地，所述内壳内填充有冷却液，所述温度传感器设在所述内壳内并由所述冷却液浸没。
在本实用新型的一些实施例中，所述半导体制冷片包括间隔布置的多个。
本实用新型还提出了一种汽车，包括本实用新型前述的的动力电池。由于采用了半导体制冷片，只需改变半导体的制冷片电流方向就可以改变对电芯的制冷或加热状态，使得电芯可以工作在适当的温度范围内，延长电芯的使用寿命和续航能力。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的动力电池的局部示意图。
图2是本实用新型一个实施例的动力电池的工作流程示意图。
附图标记：动力电池100，壳体1，电芯2，半导体制冷片3，外壳11，散热鳍片111，内壳12，电芯冷却液4，温度传感器5。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，根据本实用新型实施例的动力电池100，动力电池100包括壳体1、电芯2和半导体制冷片3，电芯2设在壳体1内，半导体制冷片3设在壳体1上至少用于电芯2与壳体1外部换热。也就是说，可以通过半导体制冷片3对电芯2散热或加热。
在通入第一方向电流时半导体制冷片3对电芯2制冷；在通入第二方向电流时半导体制冷片3对电芯2制热。其中，与第一方向和第二方向相反。
根据本实用新型实施例的动力电池100，由于设置了半导体制冷片3，通过改变半导体制冷片3内电流方向就可以实现切换制冷和制热的功能，从而通过半导体制冷片3既可以实现制冷和制热的功能，避免了复杂的管路连接。
另外，本实用新型的动力电池100结构简单、集成度高，节约了大量的布置空间，同时使电芯的温度控制范围突破了环境温度的限制，延长了高低温环境下的电动续航里程，同时延长了电芯的使用寿命。
如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，壳体1包括外壳11和内壳12，内壳12设在外壳11的内侧，电芯2设在内壳12内，半导体制冷片3设在外壳11和内壳12之间，且半导体制冷片3的一端与外壳11相连用于导热，半导体制冷片3的另一端与内壳12相连用于导热。半导体制冷片3的两端分别连接外壳11和内壳12可以增大半导体制冷片3的换热面积，从而提高换热效果和换热效率。
另外，在通入第一方向电流时半导体制冷片3驱使热量由内壳12流向外壳11，即对电芯2制冷；在通入第二方向电流时半导体制冷片3驱使热量由外壳11流向内壳12，即对电芯2制热。
具体而言，在通入第一方向电流时，半导体制冷片3的连接内壳12的一端形成冷端，且半导体制冷片3的连接外壳11的一端形成热端，则对电芯制冷；在通入第二方向电流时，半导体制冷片3的连接内壳12的一端形成热端，且半导体制冷片3的连接外壳11的一端形成冷端，则对电芯制热。
进一步地，如图1所示，半导体制冷片3的一端的表面与外壳11的内侧面贴合，半导体制冷片3的另一端的表面与外壳11的内侧面贴合。提高半导体制冷片3与外壳11和内壳12的接触面积，从而提高半导体制冷片3与内壳12和外壳11之间的换热效率和换热效果，以快速调节电芯2的温度，延长电芯2的使用寿命。
另外，电芯2的至少一部分与内壳12间隔开，且内壳12内填充有电芯冷却液4。通过电芯冷却液4填充内壳12，使得电芯2和内壳12之间快速地换热，提高换热效率和换热效率。
本实用新型将电芯2与内壳12隔开，使得电芯冷却液4可以填充到电芯2和内壳12之间的空间内，另外，还可以降低内壳12的波动造成电芯2损坏。
当然，也可以使电芯2与内壳12接触导热，也可以设置其他的导热材料填充电芯2和内壳12之间的空间。在考虑到电芯2的安全性的问题上，可以选用不导电的导热材料填充电芯2和内壳12之间，例如导热硅胶等。
为了提高外壳11的换热效率，外壳11上设有散热鳍片111，散热鳍片111间隔布置在外壳11的外表面上并朝远离外壳11的方向延伸。从而增大外壳11与外界空气的接触面积，提高外壳11与外界空气的换热效率。
散热鳍片111为间隔布置的多个。
结合图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，动力电池100还包括用于引导半导体制冷片3在第一状态、第二状态和第三状态之间切换的温度传感器5，在第一状态半导体制冷片3的热端连接内壳12且冷端连接外壳11，在第二状态半导体制冷片3的冷端连接内壳12且热端连接外壳11，在第三状态半导体制冷片3对电芯2充电。因此，不仅可以通过半导体制冷片3对电芯2进行加热或制冷，而且还可以通过半导体制冷片3两侧的温差对电芯2充电，以进一步地提高电芯2的续航能力。
进一步地，动力电池100还包括低压充电器(未示出)，低压充电器分别与电芯2和半导体制冷片3相连，在第三状态半导体制冷片3通过低压充电器对电芯2充电。
有利地，如图1所示，内壳12内填充有冷却液，温度传感器5设在内壳12内并由冷却液浸没。以方便温度传感器5检测电芯2的环境温度，快速反应以使电芯2工作在合适的环境下。
如图1所示，在本实用新型的一些示例中，半导体制冷片3包括间隔布置的多个。
另外，本实用新型还可以将半导体制冷片3设置在壳体1上，并使电芯冷却液4的一端连接壳体1，而另一端设置散热器等。
本实用新型的动力电池100结构简单，集成度高，布置方便；车辆行驶过程中可根据检实时测参数通过软件自动调节温度或切换加热制冷状态；在高温环境下可将电池温度将至环境温度以下；特定温度区间内可通过环境温差回收电能。
半导体控温的基本原理：
半导体制冷器件的工作原理是基于帕尔帖原理，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量；帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变，吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比，且与两种导体的性质及热端的温度有关；同时两种导体的接头存在温差的时候，两端会产生温差电动势，即可以用于发电。
基于上述原理，现代研究产生的半导体制冷片，同时具备上述特性。考虑新能源汽车应用中遇到的特定问题和要求，设计了本专利技术方案。
结合图1和图2，动力电池100的工作原理：
散热模式：电芯2在充放电过程中由于内阻会产生热量，电芯冷却液4通过与电芯2的接触将热量带走，并传导至内壳12，同时温度传感器5检测电芯冷却液4温度，高于设定值的时候，启动半导体制冷片3连接内壳12的一侧制冷，并将热量传递至外壳11，通过外壳11的鳍状外表面进行散热。
加热模式；当温度传感器5检测到电芯2温度低于电池适用范围时，反转半导体制冷片3的电流方向，此时，半导体制冷片3连接外壳11的一侧产生热量，并同时在外壳11侧吸收热量，电芯冷却液4通过接触内壳12，将热量传导至电芯2，实现加热。
发电模式：当温度传感器5检测到电芯2温度处于适用范围时，将半导体制冷片3切换至温差发电模式，此时，内壳12与外壳11的温差将使半导体制冷片3产生温差电动势，通过控制系统可以回收电能，增加续航里程。
本实用新型同时采用了半导体制冷技术、半导体加热技术和温差发电技术，集成了电池包的加热和制冷功能，并将温差产生的电能进行了回收，结构上取消了大量传统散热管路及冷却液驱动泵，取消了传统散热器。
本实用新型结构简单，集成度高，节约了大量布置空间，同时使电芯的温度控制范围突破了环境温度的限制，延长了高低温环境下的电动续航里程，同时延长了电芯使用寿命。
本实用新型还提出了一种汽车，所述汽车包括本实用新型前述的动力电池100。由于采用了半导体制冷片3，只需改变半导体的制冷片3电流方向就可以改变对电芯的制冷或加热状态，使得电芯2可以工作在适当的温度范围内，延长电芯2的使用寿命和续航能力。
另外，由于半导体制冷片3两端存在温差，在不需要通过半导体制冷片3调节电芯2的温度时，可以通过半导体制冷片3对电芯2充电。
在本实用新型的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“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。
在本实用新型中，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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括壳体、电芯和半导体制冷片，所述电芯设在所述壳体内，所述半导体制冷片设在所述壳体上用于电芯与壳体外部换热，所述半导体制冷片在通入第一方向电流时对电芯制冷且在通入与第一方向相反的第二方向电流时对电芯制热。
2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述壳体包括外壳和内壳，所述内壳设在所述外壳的内侧，所述电芯设在所述内壳内，所述半导体制冷片设在所述外壳和所述内壳之间，且所述半导体制冷片的一端与所述外壳相连用于导热，所述半导体制冷片的另一端与所述内壳相连用于导热，所述半导体制冷片在通入所述第一方向电流时驱使热量由内壳流向外壳且在通入所述第二方向电流时驱使热量由外壳流向内壳。
3.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述半导体制冷片的一端的表面与所述外壳的内侧面贴合，所述半导体制冷片的另一端的表面与所述外壳的内侧面贴合。
4.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述电芯的至少一部分与所述内壳间隔开，且所述内壳内填充有电芯冷却液。
5.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述外壳上设有散热鳍片，所述散热鳍片间隔布置在所述外壳的外表面上并朝远离所述外壳的方向延伸。
6.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池还包括用于引导所述半导体制冷片在第一状态、第二状态和第三状态之间切换的温度传感器，在所述第一状态所述半导体制冷片的热端连接所述内壳且冷端连接所述外壳，在所述第二状态所述半导体制冷片的冷端连接所述内壳且热端连接所述外壳，在所述第三状态所述半导体制冷片对所述电芯充电。
7.根据权利要求6所述的动力电池，其特征在于，所述动力电池还包括低压充电器，所述低压充电器分别与所述电芯和所述半导体制冷片相连，在所述第三状态所述半导体制冷片通过所述低压充电器对所述电芯充电。
8.根据权利要求6所述的动力电池，其特征在于，所述内壳内填充有冷却液，所述温度传感器设在所述内壳内并由所述冷却液浸没。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的动力电池，其特征在于，所述半导体制冷片包括间隔布置的多个。
10.一种汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的动力电池。
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