CN212648331U - 一种防凝露半导体制冷电池热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，包括有导热壳体，设置于导热壳体内的多个电芯单体、多个导热板和电芯温度传感器，固定于导热壳体上的热电半导体芯片，设置于热电半导体芯片上用于采集热电半导体芯片冷面端温度的半导体温度传感器，设置于热电半导体芯片和导热壳体连接处的湿度传感器，以及控制器；热电半导体芯片、电芯温度传感器、半导体温度传感器、湿度传感器均与控制器连接。本实用新型通过热电半导体芯片进行热管理调控，保证了在各种外界环境与使用条件下锂离子电池内部温度的稳定，拓宽了锂离子电池工作的温度范围，提升了锂离子电池使用的安全性，减少了环境因素对锂离子电池使用的不利影响。

Description

一种防凝露半导体制冷电池热管理系统

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体是一种防凝露半导体制冷电池热管理系统。

背景技术

锂离子电池的最佳工作温度在20-40℃，过高的温度会加速电池容量衰减，甚至会引发热失控等安全事故。因此有必要对运行中的电池组采取冷却散热措施。

锂离子电池在低温环境下，充电和放电性能都会受到影响，会出现启动困难，充电困难等故障，温度过低时甚至会对电池造成不可逆损伤。在我国北方地区，冬季时间长，锂离子电池的应用受到限制。因此有必要对低温环境下的电池采取加热措施，将其温度提升至适宜范围。

现有的电池热管理系统主要有风冷散热系统，水冷散热系统，热管散热系统以及相变材料散热系统。风冷散热系统效率较低，水冷散热系统有漏液风险，热管散热系统形状与电池不易匹配。单独的相变材料散热系统在相变材料融化后就会丧失吸热能力，不能长期使用。另外，热电半导体装置制冷的过程中，冷端出现凝露现象，如果直接应用在电池热管理中容易造成安全隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，通过热电半导体芯片进行热管理调控，保证了在各种外界环境与使用条件下锂离子电池内部温度的稳定。

本实用新型的技术方案为：

一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，包括有导热壳体，设置于导热壳体内的多个电芯单体、多个导热板和电芯温度传感器，固定于导热壳体上的热电半导体芯片，设置于热电半导体芯片上用于采集热电半导体芯片冷面端温度的半导体温度传感器，设置于热电半导体芯片和导热壳体连接处的湿度传感器，以及控制器；每个导热板连接于相邻两个电芯单体之间，所述的多个电芯单体通过导热板连接后形成电池组，所述的导热壳体的内壁紧贴电池组，所述的电芯温度传感器设置于电池组内，所述的热电半导体芯片固定于导热壳体的外壁上，所述的热电半导体芯片、电芯温度传感器、半导体温度传感器、湿度传感器均与控制器连接。

所述的相邻两个电芯单体之间均设置有相变材料。

所述的热电半导体芯片的冷面端固定有热管散热器。

所述的导热壳体和电池组之间、导热板和电芯单体之间均采用导热硅脂紧密连接。

所述的导热壳体和导热板均采用导热铝板结构。

所述的导热壳体的相对两个侧板的外壁上均固定有热电半导体芯片，每个热电半导体芯片上均设置有对应的半导体温度传感器和湿度传感器。

本实用新型的优点：

(1)、本实用新型设置有热电半导体芯片，热电半导体是一种通过帕尔贴效应实现制冷或者制热的器件,当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,当改变直流电方向时，电偶的冷端和热端也会反转,即通过改变电流的方向实现制冷和加热的目的，满足不同温度调节下电池组温度的调控，保证了在各种外界环境与使用条件下锂离子电池内部温度的稳定，拓宽了锂离子电池工作的温度范围，提升了锂离子电池使用的安全性，减少了环境因素对锂离子电池使用的不利影响，且用半导体芯片可同时实现加热和制冷，有利于简化电池系统结构，节约系统成本；

(2)、本实用新型可通过导热壳体和导热板将热电半导体芯片的制冷量或制热量快速传输给电池组，快速调控锂离子电池内部温度，保证了在各种外界环境与使用条件下锂离子电池内部温度的稳定；

(3)、本实用新型相邻两个电芯单体之间均设置有相变材料，相变材料能大量吸收电池组的热量，以减缓电池温度的上升；

(4)、本实用新型热电半导体芯片的冷面端固定有热管散热器，热管散热器可将电池组传递给热电半导体芯片的热量进行风冷散热，实现热量的快速排散；

(5)、本实用新型设置有半导体温度传感器和湿度传感器，当半导体温度传感器和湿度传感器的数据达到产生凝露的阈值，判定具有较大凝露风险，控制器降低热电半导体芯片制冷的功率，避免热电半导体芯片冷面端出现凝露现象所造成的安全隐患；且在半导体温度传感器采集温度较高时，则增大热电半导体芯片制冷的功率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的原理框图。

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，都属于本实用新型保护的范围。

见图1和图2，一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，包括有导热壳体1，设置于导热壳体1内的多个电芯单体2、多个导热板、多个相变材料和电芯温度传感器4，固定于导热壳体1上的两个热电半导体芯片3，设置于每个热电半导体芯片3上用于采集热电半导体芯片冷面端温度的半导体温度传感器5，设置于每个热电半导体芯片3和导热壳体1连接处的湿度传感器6，固定于热电半导体芯片3冷面端的热管散热器7，以及控制器8；每个导热板连接于相邻两个电芯单体1之间，多个电芯单体2通过导热板连接后形成电池组，相邻两个电芯单体2之间均设置有相变材料，导热壳体1的内壁紧贴电池组，电芯温度传感器4设置于电池组内，两个热电半导体芯片3分别固定于导热壳体1相对两个侧板的外壁上，热电半导体芯片3、电芯温度传感器4、半导体温度传感器5、湿度传感器6均与控制器8连接。

其中，导热壳体1和导热板均采用导热铝板结构，导热壳体1和电池组之间、导热板和电芯单体2之间、热电半导体芯片3冷面端和热管散热器6之间均采用导热硅脂紧密连接。

一种高倍率锂离子电池热管理系统的控制方法，具体包括有以下步骤：

(1)、在低温条件下，电芯温度传感器4监测到锂离子电池温度低于20℃时，控制器8控制热电半导体芯片3对电池组进行加，热电半导体芯片3热面端的热量通过导热壳体1和导热板直接传递到电芯单体2，当电芯温度传感器4监测到锂离子电池温度高于30度时，控制器8控制热电半导体芯片3停止加热，进入保温过程，当电芯温度传感器4监测到锂离子电池温度低于20℃时，控制器8重新控制热电半导体芯片3启动对电池组进行加热；

(2)、在高温条件下，电芯温度传感器4监测到锂离子电池温度高于40度时，控制器8控制热电半导体芯片3对电池组进行制冷，同时电池组内部的热量通过导热壳体1和导热板直接传递到热电半导体芯片3，并通过热管散热器7传导至空气中，电池组温度上升的同时，相变材料将吸收大量热量，以减缓电池温度的上升，当电芯温度传感器4监测到锂离子电池温度低于30度时，控制器8控制热电半导体芯片3停止制冷；

(3)、在热电半导体芯片3制冷运行期间，当监测到半导体温度传感器5和湿度传感器6的数据达到产生凝露的阈值，则判定具有较大凝露风险，控制器8降低热电半导体芯片3制冷的功率，当半导体温度传感器5采集温度较高时，则增大热电半导体芯片3制冷的功率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，其特征在于：包括有导热壳体，设置于导热壳体内的多个电芯单体、多个导热板和电芯温度传感器，固定于导热壳体上的热电半导体芯片，设置于热电半导体芯片上用于采集热电半导体芯片冷面端温度的半导体温度传感器，设置于热电半导体芯片和导热壳体连接处的湿度传感器，以及控制器；每个导热板连接于相邻两个电芯单体之间，所述的多个电芯单体通过导热板连接后形成电池组，所述的导热壳体的内壁紧贴电池组，所述的电芯温度传感器设置于电池组内，所述的热电半导体芯片固定于导热壳体的外壁上，所述的热电半导体芯片、电芯温度传感器、半导体温度传感器、湿度传感器均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，其特征在于：所述的相邻两个电芯单体之间均设置有相变材料。

3.根据权利要求1所述的一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，其特征在于：所述的热电半导体芯片的冷面端固定有热管散热器。

4.根据权利要求1所述的一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，其特征在于：所述的导热壳体和电池组之间、导热板和电芯单体之间均采用导热硅脂紧密连接。

5.根据权利要求1所述的一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，其特征在于：所述的导热壳体和导热板均采用导热铝板结构。

6.根据权利要求1所述的一种防凝露半导体制冷电池热管理系统，其特征在于：所述的导热壳体的相对两个侧板的外壁上均固定有热电半导体芯片，每个热电半导体芯片上均设置有对应的半导体温度传感器和湿度传感器。

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