CN206193565U - 一种蓄电池的恒温控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆技术领域，提供一种蓄电池的恒温控制装置。本实用新型所述的蓄电池的恒温控制装置包括：太阳能发电装置，安装在车辆上，用于通过太阳能进行发电；温度传感器，用于检测所述蓄电池的壳体温度；半导体热电元件，用于对所述蓄电池进行制冷或加热；以及太阳能控制器，连接所述太阳能发电装置、所述温度传感器和所述半导体热电元件，用于根据所述太阳能发电装置的发电量和所述蓄电池的壳体温度来控制所述半导体热电元件对所述蓄电池进行制冷或加热。本实用新型根据蓄电池的壳体温度、太阳能发电技术和半导体热电元件进行蓄电池壳体加热和冷却，可以提高蓄电池低温环境下的放电能力，确保在低温环境下发动机点火启动成功。

Description

一种蓄电池的恒温控制装置

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种蓄电池的恒温控制装置。

背景技术

目前，对于车辆的蓄电池的一方面，如图1(a)所示，环境温度较低(如零下18℃)时，会使得蓄电池放电电流也较小，从而很容易造成发动机无法启动。例如，在北方冬季，如图1(b)所示，气温可能会降到零下30℃，而在这样环境温度下，蓄电池放电电流下降很大，造成发动机很难启动成功，最终导致蓄电池亏电而无法启动。

同时，对于蓄电池的另一方面，在环境温度过高的情况下，蓄电池的充放电会造成蓄电池老化。

对此，现有技术中通过恒温密封蓄电池的方法来对蓄电池进行加热恒温处理，但是该方法通常利用蓄电池本身的电源来实现加热恒温，存在消耗蓄电池本身电能及无法在高温环境下实现降温处理的问题。另外，对于一些利用车载电池而非蓄电池本身的电源的恒温密封蓄电池的方法，往往又需要对现有蓄电池结构进行调整，安装不便利，且不易实现对蓄电池温度的连续精细调节。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种蓄电池的恒温控制装置，以实现对蓄电池温度的连续精细调节。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种蓄电池的恒温控制装置，所述蓄电池的恒温控制装置包括：太阳能发电装置，安装在车辆上，用于通过太阳能进行发电；温度传感器，用于检测所述蓄电池的壳体温度；半导体热电元件，用于对所述蓄电池进行制冷或加热；以及太阳能控制器，连接所述太阳能发电装置、所述温度传感器和所述半导体热电元件，用于根据所述太阳能发电装置的发电量和所述蓄电池的壳体温度来控制所述半导体热电元件对所述蓄电池进行制冷或加热。

进一步的，所述太阳能发电装置为车辆的太阳能天窗。

进一步的，所述半导体热电元件为由若干个半导体制冷片所组成的热电堆。

进一步的，所述蓄电池的恒温控制装置还包括：雨量光照传感器，设置在车辆上，用于检测车辆外部环境的日照强度；以及车身控制器，设置在车辆上，连接所述雨量光照传感器及所述太阳能控制器，用于向所述太阳能控制器传输车辆外部环境的日照强度；其中，所述太阳能控制器用于根据所述太阳能发电装置的发电量和所述车辆外部环境的日照强度预估所述太阳能发电装置的发电量是否能够满足所述半导体热电元件的需求。

进一步的，所述太阳能控制器中集成有储能元件，所述储能元件用于在所述太阳能发电装置的发电量不能满足所述半导体热电元件的需求时，向所述半导体热电元件供电。

进一步的，所述储能元件为超级电容。

进一步的，所述蓄电池的恒温控制装置还包括：箱体，设置在所述蓄电池的外部，用于容纳所述蓄电池。

进一步的，所述温度传感器封装在所述箱体的内侧，并与所述蓄电池的壳体贴合。

进一步的，所述半导体热电元件设置在所述箱体内，并固定在所述蓄电池的壳体底部。

进一步的，所述半导体热电元件通过热熔胶固定在所述蓄电池的壳体底部。

相对于现有技术，本实用新型所述的蓄电池的恒温控制装置具有以下优势：本实用新型所述的蓄电池的恒温控制装置根据蓄电池的壳体温度、太阳能发电技术和半导体热电元件进行蓄电池壳体加热和冷却，可以提高蓄电池低温环境下的放电能力，确保在低温环境下发动机点火启动成功；同时，利用太阳能对蓄电池补充电能，延长蓄电池寿命。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1(a)为某款蓄电池在-18℃时的放电曲线图，其中横坐标为放电时间，左侧纵坐标为放电电流，右侧纵坐标为放电电压，S101表示电压，S102表示电流；

图1(b)为某款蓄电池在-18℃时的放电曲线图，其中横坐标为放电时间，左侧纵坐标为放电电流，右侧纵坐标为放电电压，S101表示电压，S102表示电流；

图2为本实用新型实施例中所述的蓄电池的恒温控制装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的蓄电池的恒温控制装置的示例线路图；

图4为本实用新型实施例中的热电堆的原理图；

图5为本实用新型实施例中的箱体的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的封装蓄电池的装配示意图；

图7为本实用新型实施例中对所述蓄电池进行制冷或加热的流程示意图。

附图标记说明：

201-太阳能发电装置，202-温度传感器，203-半导体热电元件，204-太阳能控制器，205-雨量光照传感器，206-车身控制器，207-网关，208-蓄电池，209-储能元件，210-起动机，211-发电机，212-电子控制单元，213-外壳，214-底座，401-金属导体，402-绝缘陶瓷片。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

另外，在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、顶、底”等通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。方位词如“内、外”通常指的是相对于腔室而言的腔室内外。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

本实用新型实施例提出了一种蓄电池的恒温控制装置，如图2所示，所述蓄电池的恒温控制装置包括：太阳能发电装置201，安装在车辆上，用于通过太阳能进行发电；温度传感器202，用于检测所述蓄电池的壳体温度；半导体热电元件203，用于对所述蓄电池进行制冷或加热；以及太阳能控制器204，连接所述太阳能发电装置201、所述温度传感器202和所述半导体热电元件203，用于根据所述太阳能发电装置201的发电量和所述蓄电池的壳体温度来控制所述半导体热电元件203对所述蓄电池进行制冷或加热。

图2示出了本实施例的蓄电池的恒温控制装置的结构简图，而图3针对图2，进一步示出了本实施例中的蓄电池的恒温控制装置的示例线路图。

如图3所示，本实施例中的太阳能发电装置201优选为车辆的太阳能天窗。需说明的是，在其他优选的实施例中，太阳能发电装置201还可以采用任何合适的车载太阳能发电设备。

如图3所示，本实施例中的半导体热电元件203优选为热电堆，该热电堆可以由若干个半导体制冷片所组成，图4即为本实施例中由若干个半导体制冷片所组成的热电堆的原理图。半导体制冷是建立在温差电效应基础上发展起来的，如图4所示，半导体制冷片由许多N型和P型半导体颗粒互相排列而成，而NP结之间以一般的金属导体401相连接，外部则设置两片绝缘陶瓷片402。该半导体制冷片与直流电源相连接后，两片绝缘陶瓷片分别对应形成冷端(对应制冷功能)和热端(对应加热功能)，从而实现制冷和加热。

本实施例中由半导体制冷片构成的热电堆具有以下优点：

1)易实现制冷量的连续精细调节，保证制冷效率基本上不变，从而对蓄电池的恒温控制的控制精度可做到很高，如达到±0.01℃；

2)若将直流电源反向，可方便地实现制冷与加热的互换；

3)可方便地使用任意数量的单体器件组合成多级热电堆，以获得不同的制冷量或加热量，以适应较低温(如145K)场景或高温场景下的蓄电池恒温控制。

此外，热电堆的表面还可以设置多个插接件，以使热电堆可以与外部电路连接。

如图3所示，本实施例的蓄电池的恒温控制装置还可以包括：雨量光照传感器205，设置在车辆上，用于检测车辆外部环境的日照强度；以及车身控制器206，设置在车辆上，连接所述雨量光照传感器及所述太阳能控制器，用于向所述太阳能控制器传输车辆外部环境的日照强度。其中，所述雨量光照传感器205和所述车身控制器206为现有车辆的常规部件，在此不再进行赘述。

另外，同样如图3所示，所述车身控制器206通过网关207与太阳能控制器204通信，其中网关207与所述车身控制器206及太阳能控制器204基于CAN总线进行通信。该网关207还基于LIN总线实现蓄电池208与车身控制器206之间的通信，所述蓄电池208可将自身的电量传感器所采集的电量传输给车身控制器206，而所述车身控制器206可根据接收的电量信息对所述蓄电池208进行电源管理，以向车辆的各个部件合理分配所述蓄电池输出的电压。

在此，设置所述车身控制器206及太阳能控制器204的目的在于，使所述太阳能控制器204根据所述太阳能发电装置201的发电量和所述车辆外部环境的日照强度预估所述太阳能发电装置201的发电量是否能够满足所述半导体热电元件203的需求。若满足，则通过太阳能发电装置201的发电量来向热电堆供电，以实现对蓄电池的制冷或加热。若不满足，则还可处理如下：在所述太阳能控制器204中集成储能元件209，所述储能元件209用于在所述太阳能发电装置的发电量不能满足所述半导体热电元件的需求时，向所述半导体热电元件供电。本实施例中，所述储能元件优选为采用超级电容。

进一步地，如图3所示，所述蓄电池208在本实施例的恒温控制装置的控制下，壳体温度可维持恒温，从而在低温或高温时向起动机210和发电机211供电，以实现在低温或高温时启动车辆。其中，起动机210与发电机211为车辆的常规部件，其也可以也太阳能控制器204连接，以接收太阳能天窗的供电。此外，起动机210中通常配置有开关及启动继电器，而发电机211通过连接电子控制单元(Electronic Control Unit，以下简称ECU)212，在ECU212的控制下进行发电。关于起动机210与发电机211的具体结构及应用可参考现有文献理解，本实施例在此不进行赘述。

因此，结合上述关于图3的相关描述，本实施例的蓄电池的恒温控制装置通过太阳能天窗发出的电能实现，如果日照强度不够，还可以利用太阳能控制器中集成的超级电容提供电源。比如，太阳能控制器将太阳能天窗发出的21V电压转换成14V电压提供给蓄电池的恒温控制装置，而恒温控制装置不工作时，太阳能控制器将太阳能转化的电能给超级电容或蓄电池充电。

进一步地，通过图3可知，温度传感器202及半导体热电元件203的布置与蓄电池208密切相关。因此，为了保证温度传感器202、半导体热电元件203及蓄电池208的整体性，本实施例的恒温控制装置还可以包括：箱体，其设置在所述蓄电池的外部，用于容纳所述蓄电池。

图5示出了本实施例的箱体的结构。如图5所示，该箱体由外壳213和底座214构成，其中外壳213和底座214均可通过塑料制成。所述温度传感器202所述箱体的内侧，并与所述蓄电池的壳体贴合。此外，所述半导体热电元件203也设置在所述箱体内。

图6示出了本实施例中封装蓄电池的装配过程。如图6所示，温度传感器202紧贴在所述蓄电池208的壳体上，半导体热电元件203固定在所述蓄电池的壳体底部，然后将蓄电池208与半导体热电元件203放置在外壳213内，最后固定好底座214，完成蓄电池的封装。其中，所述半导体热电元件203可以通过热熔胶固定在所述蓄电池208的壳体底部。

因此，可知本实施例中利用箱体结构，不需要对现有蓄电池结构进行调整，易于装配。

进一步地，按照图6完成蓄电池的封装，并按照图3的示例完成线路连接后，太阳能控制器204根据所述太阳能发电装置201的发电量和所述蓄电池的壳体温度来控制所述半导体热电元件203对所述蓄电池进行制冷或加热，具体的控制流程如图7所示，主要包括以下步骤：

步骤S701，判断太阳能天窗的发电量是否满足热电堆需求，若是则执行步骤S702，否则执行步骤S706。

具体地，整车下电后，太阳能控制器开始工作，通过雨量光照传感器所检测的日照强度及太阳能天窗的发电输出电压(对应为发电量)预估出太阳能天窗的发电量是否满足蓄电池热电堆的需求，若满足执行步骤S702，否则跳转到步骤S706。

步骤S702，判断蓄电池壳体温度是否低于低温预设值，若是则执行步骤S703，否则执行步骤S704。

其中，所述低温预设值可以设为-5℃。

步骤S703，热电堆加热。

具体地，在步骤S703中执行热电堆加热功能，直至蓄电池外壳温度超过低温预设值，退出加热功能，并返回至步骤S701。

步骤S704，判断蓄电池壳体温度是否高于高温预设值，若是则执行步骤S705，否则返回步骤S701。

其中，所述高温预设值可以设为85℃。

步骤S705，热电堆制冷。

具体地，在步骤S705中执行热电堆制冷功能，直至蓄电池外壳温度低于高温预设值，退出制冷功能，并返回至步骤S701。

步骤S706，判断超级电容电量是否满足满足热电堆需求，若满足跳转到步骤S702继续执行，否则结束流程。

综上所述，本实用新型实施例所述的蓄电池的恒温控制装置根据蓄电池的壳体温度、太阳能发电技术和半导体热电元件进行蓄电池壳体加热和冷却，可以提高蓄电池低温环境下的放电能力，确保在低温环境下发动机点火启动成功；同时，利用太阳能对蓄电池补充电能，延长蓄电池寿命。此外，本实用新型实施例所述的蓄电池的恒温控制装置结构简单，且通过适应性修饰，可用于传统汽车、混动汽车和纯电动车的恒温铅酸蓄电池或动力电池，比如恒温动力电池、采用半导体制热/制冷的蓄电池等。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述蓄电池的恒温控制装置包括：

太阳能发电装置(201)，安装在车辆上，用于通过太阳能进行发电；

温度传感器(202)，用于检测所述蓄电池的壳体温度；

半导体热电元件(203)，用于对所述蓄电池进行制冷或加热；以及

太阳能控制器(204)，连接所述太阳能发电装置(201)、所述温度传感器(202)和所述半导体热电元件(203)，用于根据所述太阳能发电装置(201)的发电量和所述蓄电池的壳体温度来控制所述半导体热电元件(203)对所述蓄电池进行制冷或加热。

2.根据权利要求1所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述太阳能发电装置(201)为车辆的太阳能天窗。

3.根据权利要求1所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述半导体热电元件(203)为由若干个半导体制冷片所组成的热电堆。

4.根据权利要求1所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述蓄电池的恒温控制装置还包括：

雨量光照传感器(205)，设置在车辆上，用于检测车辆外部环境的日照强度；以及

车身控制器(206)，设置在车辆上，连接所述雨量光照传感器(205)及所述太阳能控制器(204)，用于向所述太阳能控制器(204)传输车辆外部环境的日照强度；

其中，所述太阳能控制器(204)用于根据所述太阳能发电装置(201)的发电量和所述车辆外部环境的日照强度预估所述太阳能发电装置(201)的发电量是否能够满足所述半导体热电元件(203)的需求。

5.根据权利要求1所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述太阳能控制器(204)中集成有储能元件(209)，所述储能元件(209)用于在所述太阳能发电装置(201)的发电量不能满足所述半导体热电元件(203)的需求时，向所述半导体热电元件(203)供电。

6.根据权利要求5所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述储能元件(209)为超级电容。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述蓄电池的恒温控制装置还包括：

箱体，设置在所述蓄电池的外部，用于容纳所述蓄电池。

8.根据权利要求7所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述温度传感器(202)封装在所述箱体的内侧，并与所述蓄电池的壳体贴合。

9.根据权利要求7所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述半导体热电元件(203)设置在所述箱体内，并固定在所述蓄电池的壳体底部。

10.根据权利要求9所述的蓄电池的恒温控制装置，其特征在于，所述半导体热电元件(203)通过热熔胶固定在所述蓄电池的壳体底部。