CN209896217U - 新型锂电池散热保温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了锂电池技术领域的新型锂电池散热保温系统，包括锂电池和用于放置锂电池的锂电池箱，还包括用于对锂电池进行散热的散热系统、用于对锂电池进行保温的保温系统、用于监测锂电池工作温度的监控系统及用于吸收太阳能，并转化为散热系统、保温系统和监控系统所需要的电能的光伏板系统，能够对位于锂电池箱内的锂电池进行快速、有效的散热和保温，增加交互功能，减缓温度对锂电池的损伤，对锂电池的工作起到有效的保护，节约能源。

Description

新型锂电池散热保温系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体为新型锂电池散热保温系统。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质。随着锂电池的容量越来越大，其散热问题日益成为难题，

随着能源危机和环境污染的日益加剧，新能源汽车替代传统发动机汽车已成为当今世界各国汽车工业发展的必然趋势。更重要的是，在目前各种新能源汽车技术及产品开发中，电动汽车已然成为未来发展的主力军。以中国为例，截止2018年底，其电动汽车的保有量占新能源汽车的比例已超过了56％。而锂离子电池更凭借其优良的性能，被视为电动汽车的理想动力源。

电动汽车以节能、环保的优势赢得人们的青睐，在汽车领域所占比重越来越大。电动汽车锂电池的充放电特性和可用容量的大小受外界温度的影响较大，在夏冬季节尤为明显。气温低的条件下，电池的可用容量减小，放电量减小，导致电动汽车的续航里程减少；气温高的条件下，锂电池输出功率增大，自放电率变大，损害电池的性能；温度过高会导致电池内部化学平衡遭到破坏，降低电池的循环寿命。

基于此，本实用新型设计了新型锂电池散热保温系统，以解决上述提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型锂电池散热保温系统，能够对位于锂电池箱内的锂电池进行快速、有效的散热和保温，增加交互功能，减缓温度对锂电池的损伤，对锂电池的工作起到有效的保护，节约能源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：新型锂电池散热保温系统，包括锂电池和用于放置锂电池的锂电池箱，还包括用于对锂电池进行散热的散热系统、用于对锂电池进行保温的保温系统、用于监测锂电池工作温度的监控系统及用于吸收太阳能，并转化为散热系统、保温系统和监控系统所需要的电能的光伏板系统；

所述散热系统包括水冷散热单元和电子制冷单元，所述水冷单元包括安装于锂电池箱内部的蒸发器及位于锂电池箱外部的管路、冷凝器、膨胀阀、压缩机和储液器，所述压缩机的入口连接外部，压缩机的出口通过管路连接冷凝器的入口，所述冷凝器的出口通过管路连接储液器的入口，所述储液器的出口通过管路及膨胀阀连接蒸发器的入口，所述蒸发器的出口通过管道连接至所述压缩机的入口，所述电子制冷单元安装于锂电池箱的底部，电子制冷单元包括散热支架、电子制冷芯片和冷凝片，电子制冷芯片的制冷端与冷凝片相连，散热端与散热支架相连，散热支架安装于锂电池箱的外侧壁上；

所述保温系统包括设在锂电池箱内腔的保温层及安装于锂电池箱内壁上的恒温加热器；

所述监控系统包括控制主机、温度传感器、报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块，温度传感器安装于锂电池箱的内腔顶部，报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块安装于控制主机上，所述温度传感器、报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块均与所述控制主机电连接；

所述光伏板系统包括光伏板和蓄电池，控制主机用于将光伏板产生的电能存储在蓄电池内，以提供散热系统、保温系统和监控系统内部件所需电能。

优选的，所述蒸发器为压管式液冷管，所述液冷管为铝合金板加铜管，所述铜管深埋在铝合金板内，铜管内的冷凝工质为水和乙二醇的混合液，所述冷凝器的冷媒介质为制冷剂。

优选的，所述散热系统还包括风扇，所述风扇包括冷凝风扇和强制风扇，冷凝风扇与所述冷凝器连接，用于对冷凝器放出的热量进行冷却，强制风扇安装于电子制冷单元的下方，用于对电子制冷单元的散热端进行风冷却。

优选的，所述强制风扇包括微型直流电机、风扇骨架和6-8片风扇叶片，所述微型直流电机安装于风扇骨架的顶面上，所述微型直流电机的输出轴延伸出风扇骨架的底面，所述风扇叶片固定安装在微型直流电机输出轴上，所述风扇骨架为铁质材料，且固定安装在电子制冷单元的下方。

优选的，所述保温层包括里层和外层，里层和外层中间填充有保温材料，保温材料为保温棉或硬质聚氨酯。

优选的，所述散热支架为铝制或者铜制材料。

优选的，所述温度传感器用于监测锂电池箱内部温度，所述控制主机用于接收、处理温湿度传感器监测的参数，并控制散热系统和保温系统进行散热、保温工作，当温度传感器监测数值超过一级预设阈值时，控制主机控制报警器报警，显示屏用于显示锂电池箱内的温度值，Zigbee无线通信模块用于与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，并显示报警内容。

优选的，当温度传感器监测电池箱内温度低于20°时，控制主机控制保温系统中的恒温加热器工作，使锂电池箱内的温度上升，当温度传感器监测电池箱内温度位于20°-40°之间，控制主机控制恒温加热器停止工作，锂电池箱进入保温状态，当温度传感器监测电池箱内温度高于40°时，控制主机控制散热系统中的水冷散热单元和电子制冷单元及风扇进行工作，使锂电池箱内的温度下降，当锂电池箱内的温度下降至40°以下时，控制主机控制水冷散热单元和电子制冷单元及风扇停止工作，锂电池箱进入保温状态。

优选的，所述监控系统还包括开关驱动模块，当温度传感器监测数值超过预设二级阈值90°时，控制主机控制开关驱动模块工作，用于关闭锂电池工作开关。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过散热系统中的水冷散热单元和电子制冷单元配合，能够对位于锂电池箱内的锂电池进行快速、有效的散热，效果明显，有效提高锂电池的使用寿命；

2、通过保温系统中的恒温加热器，能够在锂电池处于低温环境下，进行加热保温，能够实现对锂电池不同环境温度的调节；

3、通过监控系统中的控制主机、温度传感器、报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块，报警器进行报警，显示屏用于显示锂电池箱内的温度值，Zigbee无线通信模块用于与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，并显示报警内容，增加交互功能；

4、通过温度传感器实时监测锂电池箱内的温度，并通过控制主机控制散热系统和保温系统开启和关闭，使得锂电池处在一个最佳的工作环境温度范围内，减缓温度对锂电池的损伤；

5、增设开关驱动模块，当温度传感器监测数值超过预设二级阈值时，控制主机控制开关驱动模块工作，用于关闭锂电池工作开关，对锂电池的工作起到有效的保护；

6、通过光伏板系统，充分利用太阳能资源，有效降低锂电池供电造成锂电池寿命骤减或者利用市电而造成的电力浪费和污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型电子制冷单元结构示意图；

图3为本实用新型控制主机结构示意图；

图4为本实用新型结构蒸发器示意图；

图5为本实用新型强制风扇结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、水冷散热单元；101、蒸发器；1011、铜管；1012、铝合金板；102、管路；103、冷凝器；104、膨胀阀；105、压缩机；106、储液器；2、电子制冷单元；201、散热支架；202、电子制冷芯片；203、冷凝片203；3、锂电池；4、锂电池箱；501、保温层；502、恒温加热器；6、控制主机；7、温度传感器；8、报警器；9、显示屏；10、Zigbee无线通信模块；11、光伏板；12、蓄电池；13、强制风扇；131、微型直流电机；132、风扇骨架；133、风扇叶片；14、冷凝风扇。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：新型锂电池3散热保温系统，包括锂电池3和用于放置锂电池3的锂电池箱4，还包括用于对锂电池3进行散热的散热系统、用于对锂电池3进行保温的保温系统、用于监测锂电池3工作温度的监控系统及用于吸收太阳能，并转化为散热系统、保温系统和监控系统所需要的电能的光伏板系统；

所述散热系统包括水冷散热单元1和电子制冷单元2，所述水冷单元包括安装于锂电池箱4内部的蒸发器101及位于锂电池箱4外部的管路102、冷凝器103、膨胀阀104、压缩机105和储液器106，所述压缩机105的入口连接外部，压缩机105的出口通过管路102连接冷凝器103的入口，所述冷凝器103的出口通过管路102连接储液器106的入口，所述储液器106的出口通过管路102及膨胀阀104连接蒸发器101的入口，所述蒸发器101的出口通过管道连接至所述压缩机105的入口，利用冷凝器103是给介质降温液化，对外放热；蒸发器101是介质吸热气化，吸收外界热量的的原理，将外界热空气在冷凝器103冷凝液体，然后压缩机105低压冷媒加压高压冷媒进入冷凝器103进行冷却滤掉冷媒微量水，再经膨胀阀104适量调节再进入蒸发器101经经低压管道再返压缩机105，能够有效对锂电池箱4的内部进行水冷散热，散热效率高，效果明显，有效提高锂电池3的使用寿命，所述电子制冷单元2安装于锂电池箱4的底部，电子制冷单元2包括散热支架201、电子制冷芯片202和冷凝片，电子制冷芯片202的制冷端与冷凝片相连，散热端与散热支架201相连，散热支架201安装于锂电池箱4的外侧壁上，当电子制冷单元2工作时，电子制冷芯片202将冷凝片的温度降低，用于对锂电池箱4进行但热，并将产生的热量传递给散热支架201，并最终辐射给周围的空气；

所述保温系统包括设在锂电池箱4内腔的保温层501及安装于锂电池箱4内壁上的恒温加热器502，恒温加热器502采用常规型号，可在锂电池箱4内部温度过低时进行恒温加热，从而将锂电池箱4内部升温至适宜的温度，并在保温层501的作用下，对锂电池3进行保温；

所述监控系统包括控制主机6、温度传感器7、报警器8、显示屏9和Zigbee无线通信模块10，温度传感器7安装于锂电池箱4的内腔顶部，报警器8、显示屏9和Zigbee无线通信模块10安装于控制主机6上，所述温度传感器7、报警器8、显示屏9和Zigbee无线通信模块10均与所述控制主机6电连接；

所述光伏板系统包括光伏板11和蓄电池12，控制主机6用于将光伏板11产生的电能存储在蓄电池12内，以提供散热系统、保温系统和监控系统内部件所需电能，充分利用太阳能资源，有效降低锂电池3供电造成锂电池3寿命骤减或者利用市电而造成的电力浪费和污染。

其中，所述蒸发器101为压管式液冷管，所述液冷管为铝合金板1012加铜管1011，所述铜管1011深埋在铝合金板1012内，铜管1011内的冷凝工质为水和乙二醇的混合液，所述冷凝器103的冷媒介质为制冷剂。

其中，所述散热系统还包括风扇，所述风扇包括冷凝风扇14和强制风扇13，冷凝风扇14与所述冷凝器103连接，用于对冷凝器103放出的热量进行冷却，强制风扇13安装于电子制冷单元2的下方，用于对电子制冷单元2的散热端进行风冷却。

其中，所述强制风扇13包括微型直流电机131、风扇骨架132和6-8片风扇叶片133，所述微型直流电机131安装于风扇骨架132的顶面上，所述微型直流电机131的输出轴延伸出风扇骨架132的底面，所述风扇叶片133固定安装在微型直流电机131输出轴上，所述风扇骨架132为铁质材料，且固定安装在电子制冷单元2的下方。

其中，所述保温层501包括里层和外层，里层和外层中间填充有保温材料，保温材料为保温棉或硬质聚氨酯。

其中，所述散热支架201为铝制或者铜制材料。

进一步的，该散热保温系统工作时：通过温度传感器7监测锂电池箱4内部温度，所述控制主机6用于接收、处理温湿度传感器监测的参数，并控制散热系统和保温系统进行散热、保温工作，当温度传感器7监测数值超过一级预设阈值时，控制主机6控制报警器8报警，显示屏9用于显示锂电池箱4内的温度值，Zigbee无线通信模块10用于与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，并显示报警内容。

当温度传感器7监测电池箱内温度低于20°时，控制主机6控制保温系统中的恒温加热器502工作，使锂电池箱4内的温度上升，当温度传感器7监测电池箱内温度位于20°-40°之间，控制主机6控制恒温加热器502停止工作，锂电池箱4进入保温状态，当温度传感器7监测电池箱内温度高于40°时，控制主机6控制散热系统中的水冷散热单元1和电子制冷单元2及风扇进行工作，使锂电池箱4内的温度下降，当锂电池箱4内的温度下降至40°以下时，控制主机6控制水冷散热单元1和电子制冷单元2及风扇停止工作，锂电池箱4进入保温状态。

所述监控系统还包括开关驱动模块，当温度传感器7监测数值超过预设二级阈值90°时，控制主机6控制开关驱动模块工作，用于关闭锂电池3工作开关，对锂电池的工作起到有效的保护，避免高温工作，发生爆炸。

本新型锂电池散热保温系统，通过散热系统中的水冷散热单元1和电子制冷单元2配合，能够对位于锂电池箱4内的锂电池3进行快速、有效的散热，效果明显，有效提高锂电池的使用寿命；通过保温系统中的恒温加热器502，能够在锂电池3处于低温环境下，进行加热保温，能够实现对锂电池3不同环境温度的调节；通过监控系统中的控制主机6、温度传感器7、报警器8、显示屏9和Zigbee无线通信模块10，报警器8进行报警，显示屏9用于显示锂电池箱内的温度值，Zigbee无线通信模块10用于与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，并显示报警内容，增加交互功能；通过温度传感器7实时监测锂电池箱4内的温度，并通过控制主机6控制散热系统和保温系统开启和关闭，使得锂电池3处在一个最佳的工作环境温度范围内，减缓温度对锂电池3的损伤；增设开关驱动模块，当温度传感器7监测数值超过预设二级阈值时，控制主机6控制开关驱动模块工作，用于关闭锂电池3工作开关，对锂电池3的工作起到有效的保护；通过光伏板系统，充分利用太阳能资源，有效降低锂电池3供电造成锂电池寿命骤减或者利用市电而造成的电力浪费和污染。

本实用新型的冷凝器103、膨胀阀104、压缩机105、储液器106、恒温加热器502及控制主机6控制报警器8、显示屏9、Zigbee无线通信模块10等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.新型锂电池散热保温系统，包括锂电池和用于放置锂电池的锂电池箱，其特征在于：还包括用于对锂电池进行散热的散热系统、用于对锂电池进行保温的保温系统、用于监测锂电池工作温度的监控系统及用于吸收太阳能，并转化为散热系统、保温系统和监控系统所需要的电能的光伏板系统；

所述散热系统包括水冷散热单元和电子制冷单元，所述水冷单元包括安装于锂电池箱内部的蒸发器及位于锂电池箱外部的管路、冷凝器、膨胀阀、压缩机和储液器，所述压缩机的入口连接外部，压缩机的出口通过管路连接冷凝器的入口，所述冷凝器的出口通过管路连接储液器的入口，所述储液器的出口通过管路及膨胀阀连接蒸发器的入口，所述蒸发器的出口通过管道连接至所述压缩机的入口，所述电子制冷单元安装于锂电池箱的底部，电子制冷单元包括散热支架、电子制冷芯片和冷凝片，电子制冷芯片的制冷端与冷凝片相连，散热端与散热支架相连，散热支架安装于锂电池箱的外侧壁上；

所述保温系统包括设在锂电池箱内腔的保温层及安装于锂电池箱内壁上的恒温加热器；

所述监控系统包括控制主机、温度传感器、报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块，温度传感器安装于锂电池箱的内腔顶部，报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块安装于控制主机上，所述温度传感器、报警器、显示屏和Zigbee无线通信模块均与所述控制主机电连接；

所述光伏板系统包括光伏板和蓄电池，控制主机用于将光伏板产生的电能存储在蓄电池内，以提供散热系统、保温系统和监控系统内部件所需电能。

2.根据权利要求1所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述蒸发器为压管式液冷管，所述液冷管为铝合金板加铜管，所述铜管深埋在铝合金板内，铜管内的冷凝工质为水和乙二醇的混合液，所述冷凝器的冷媒介质为制冷剂。

3.根据权利要求1所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述散热系统还包括风扇，所述风扇包括冷凝风扇和强制风扇，冷凝风扇与所述冷凝器连接，用于对冷凝器放出的热量进行冷却，强制风扇安装于电子制冷单元的下方，用于对电子制冷单元的散热端进行风冷却。

4.根据权利要求3所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述强制风扇包括微型直流电机、风扇骨架和6-8片风扇叶片，所述微型直流电机安装于风扇骨架的顶面上，所述微型直流电机的输出轴延伸出风扇骨架的底面，所述风扇叶片固定安装在微型直流电机输出轴上，所述风扇骨架为铁质材料，且固定安装在电子制冷单元的下方。

5.根据权利要求1所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述保温层包括里层和外层，里层和外层中间填充有保温材料，保温材料为保温棉或硬质聚氨酯。

6.根据权利要求1所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述散热支架为铝制或者铜制材料。

7.根据权利要求3所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述温度传感器用于监测锂电池箱内部温度，所述控制主机用于接收、处理温湿度传感器监测的参数，并控制散热系统和保温系统进行散热、保温工作，当温度传感器监测数值超过一级预设阈值时，控制主机控制报警器报警，显示屏用于显示锂电池箱内的温度值，Zigbee无线通信模块用于与远端计算机相连接，可实现远端计算机报警，并显示报警内容。

8.根据权利要求7所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：当温度传感器监测电池箱内温度低于20°时，控制主机控制保温系统中的恒温加热器工作，使锂电池箱内的温度上升，当温度传感器监测电池箱内温度位于20°-40°之间，控制主机控制恒温加热器停止工作，锂电池箱进入保温状态，当温度传感器监测电池箱内温度高于40°时，控制主机控制散热系统中的水冷散热单元和电子制冷单元及风扇进行工作，使锂电池箱内的温度下降，当锂电池箱内的温度下降至40°以下时，控制主机控制水冷散热单元和电子制冷单元及风扇停止工作，锂电池箱进入保温状态。

9.根据权利要求1所述的新型锂电池散热保温系统，其特征在于：所述监控系统还包括开关驱动模块，当温度传感器监测数值超过预设二级阈值90°时，控制主机控制开关驱动模块工作，用于关闭锂电池工作开关。

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