CN215896518U - 电池用加热制冷装置及电池温度管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了电池用加热制冷装置及电池温度管理系统，属于储能电池技术领域，其包括电池用加热制冷装置、箱体和电池组，箱体包括外箱体和内箱体，内箱体与外箱体连接且置于外箱体的内腔中，内箱体与外箱体之间设置有保温夹层，电池组设置在内箱体的内腔中。本实用新型可以根据实际环境温度以及电池本身的温度进行加热或制冷配合不同的电池箱，可同时实现电池仓密闭，解决了防尘、防水、凝露等问题，通过保温同时可实现短时间工作的要求，以达到节能的目的。

Description

电池用加热制冷装置及电池温度管理系统

技术领域

本实用新型属于储能电池技术领域，涉及储能电池的温度调节技术，具体为电池用加热制冷装置及电池温度管理系统。

背景技术

目前国家正在大力推进储能行业的发展，而电池又是储能行业的核心，在储能电池工作的过程中对于储能电池的温度管理的好坏，是直接影响整个储能装置的安全性和可靠性的关键因素。

专利CN103715473A公开了一种动力电池热管理装置，其是通过热管、半导体制冷/加热组件、液体循环装置相结合的电池冷却方案，热管与液体循环装置相连接，液体循环装置将热量传递给半导体制冷/加热组件，依靠半导体制冷/加热组件将热量散发出去；该方案结构复杂、维护不便，成本高。

专利CN207602734U公开了一种动力电池热管理装置，其电池箱为单体筒体，在使用时将电池浸泡在石蜡当中，同时使用热管加半导体制冷/加热组件进行辅助散热，柜体内部配置有保温层与防火层。该方案是将热管插入到相变材料当中，利用半导体制冷/加热组件对相变材料进行制冷，从而间接对电池进行降温。由于相变材料相变温度点的潜热非常大，半导体制冷/加热组件需要工作很长时间才能将相变材料所吸收的热量散发出去，故而能耗较高，同时对于半导体制冷/加热组件的运行寿命有一定的影响。

专利CN109841927A适于高寒地区的电动汽车动力电池热管理装置，其是将电池安置到保温箱体内的电池放置部，冷却装置的吸热部和电池温度检测元件贴在电池上；当工作时电池温度检测元件检测电池的温度过高，启动冷却装置开始冷却工作，冷却装置的吸热部将热量吸收，并将废热传递给散热部，然后散热部将废热挥散到保温箱体外界；当工作时电池温度检测元件检测电池的温度过低，停止冷却工作，电池持续发热所产生的热量积累在保温箱体内。该种结构当外界温度过低，特别是高寒地区，仅仅靠保温箱体保温，若电池不持续工作时箱体与外界温度是相同的，因此，其仅仅解决了电池温度过高的问题，而对于温度较低或者电池不连续工作时无法正常工作的问题是无法解决的，而且该方案仅针对于动力电池的热管理，该种管理模式对于储能电池是完全无法适用。

目前市场上的储能电池多为集成结构，即将多个电芯集中在一起放置，这种集成结构导致储能柜中的电池以及控制元器件的散热是存在的主要问题，现有的冷却方式大多为液冷、风冷等；由上述分析可知，液体冷却一方面存在成本高，还存在需要配备外部设置来实现冷却液循环，增大了设备的体积，另一方面液体冷却时若冷却液泄露还存在短路的隐患；风冷则存在防尘、防水、凝露等问题，后期维护成本高；如果是在极端冷的环境条件下，还要考虑给储能柜中配备加热设备进行加热，才能使储能电池正常工作，但是现有的储能电池保温性能差，加热产生的热量很容易散发掉，导致加热效率低。

实用新型内容

针对上述现有的储能电池保温性能差，加热产生的热量很容易散发掉，导热效率低，且存在结尘、凝露的问题，本实用新型提出了一种电池用加热制冷装置及具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统。

本实用新型的电池用加热制冷装置是将热管嵌装在导热基板(22)上，；利用半导体制冷/加热组件对其进行加热或者制冷。

本实用新型的具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其是将电池组置于箱体内，同时在箱体的外箱体与内箱体之间设置有保温夹层，通过保温夹层实现保温，防止加热时的热量散发掉；同时箱体能够阻挡灰尘和水分进入电池组内，达到防尘、防水、防凝露的目的；其具体技术方案如下：

一种电池用加热制冷装置，其包括半导体制冷/加热组件(1)以及与半导体制冷/加热组件(1)连接的导热板(2)；所述导热板(2)包括热管(21)和导热基板(22)，导热基板(22)包括第一导热板和第二导热板，第一导热板设置在第二导热板的一侧，与第二导热板形成小于等于90°的夹角，所述热管(21)沿着第一导热板和第二导热板的外表面设置或者沿着第一导热板的一侧表面设置，所述第二导热板的另一侧表面与半导体制冷/加热组件(1)连接。

进一步限定，所述第一导热板和第二导热板呈T形连接或者L形连接。

进一步限定，所述热管(21)呈T形或者L形结构。

一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其包括箱体(4)以及设置在箱体(4)内腔的电池组(3)和上述的电池用加热制冷装置，所述电池用加热制冷装置对电池组(3)加热或制冷。

进一步限定，所述箱体(4)包括外箱体(41)和内箱体(43)，所述内箱体(43)与外箱体(41)连接且置于外箱体(41)的内腔中，所述内箱体(43)与外箱体(41)之间设置有保温夹层(42)；所述电池组(3)封装于内箱体(43)内。

进一步限定，所述电池用加热制冷装置的第一导热板穿过内箱体(43)顶部延伸至内箱体(43)的电池组(3)之间的间隙中或者紧贴设置在电池组(3)的外壁上。

进一步限定，所述电池用加热制冷装置的半导体制冷/加热组件(1)包括半导体制冷片(12)、散热片(13)和散热风机(14)，所述半导体制冷片(12)与第二导热板连接，所述半导体制冷片(12)通过吸热或者放热与导热基板(22)的第二导热板进行热交换，所述半导体制冷片(12)通过散热片(13)与散热风机(14)连接。

进一步限定，所述半导体制冷/加热组件(1)还包括导热连接板(11)，所述半导体制冷片(12)通过导热连接板(11)与导热基板(22)的第二导热板连接。

进一步限定，所述导热基板(22)与外箱体(41)之间以及导热基板(22)与内箱体(43)之间均通过密封胶密封连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的电池用加热制冷装置是将热管嵌装在导热基板上，；利用半导体制冷/加热组件对其进行加热或者制冷，充分利用导热基板扩大传冷传热面积，提高传冷传热效果，并且保证热量分布均匀。

2、本实用新型一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其包括电池用加热制冷装置、箱体和电池组，箱体包括外箱体和内箱体，在外箱体和内箱体之间设置保温夹层，电池组设置在内箱体的内腔中，电池用加热制冷装置与电池组连接；其工作原理为：在电池组需要散热时，电池组工作产生的热量传递给电池用加热制冷装置，电池用加热制冷装置将热量传递至箱体外部散发掉；在电池组需要加热时，电池用加热制冷装置产生热量，并将热量传递给电池组，保温夹层在电池用加热制冷装置对电池组进行加热时对内箱体的内腔进行保温，防止加热时的热量快速散发掉，提高加热效率；在电池组的外侧设置箱体还能够有效防止灰尘、水分附着在箱体上，防止电池组结尘、凝露。即本实用新型可以根据实际环境温度以及电池本身的温度进行加热或制冷配合不同的电池箱，可同时实现电池仓密闭，解决了防尘、防水、凝露等问题，通过保温可同时实现短时间工作的要求，以达到节能的目的。

3、电池组有多个，多个电池组并列设置在内箱体的内腔中，电池用加热制冷装置插接在相邻两个电池组之间；本实用新型能够很方便地给多组电池组散热或加热，且安装方便。

4、导热板包括热管和导热基板，基于热管的双向传热原理，在电池组需要散热时，电池组的热量通过热管传递给导热基板，再通过导热基板传递给半导体制冷/加热组件，通过半导体制冷/加热组件进行散热；在电池组需要加热时，半导体制冷/加热组件产生的热量通过导热基板传递给热管，再通过热管传递给电池组加热；将热管设置在导热基板上能够提高对电池组的热量传递的均匀性。

5、导热基板的横向部和竖向部构成“T”型结构或倒立的“L”型结构，能够方便导热基板的安装，同时也增加了导热基板与电池组之间的传热面积。

6、半导体制冷/加热组件包括半导体制冷片、散热片和散热风机，半导体制冷片与导热基板上横向部的上端面连接，半导体制冷片通过吸热或者放热与导热基板进行热交换，半导体制冷片是基于帕尔贴效应原理，当电流流经两个不同的导体形成的节点时，节点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热的大小由电流的大小来决定；实现放热过程和吸热过程的控制，保证电池组工作在适宜的温度范围之内。

7、半导体制冷/加热组件还包括导热连接板，半导体制冷片通过导热连接板与导热基板上横向部的上端面连接。通过导热连接板可以根据制冷和加热的具体需要连接多个半导体制冷片、散热片和散热风机，满足不同的电池组容量散热或加热需求。

8、导热基板与外箱体之间以及导热基板与内箱体之间通过密封胶密封。通过密封胶的密封增强了电池仓密闭效果，可以更好的解决了防尘、防水、凝露等问题。

附图说明

图1为电池用加热制冷装置的结构示意图；

图2为导热板的结构示意图；

图3为半导体制冷/加热组件的结构示意图；

图4为具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统的结构示意图；

其中，1-半导体制冷/加热组件，11-导热连接板，12-半导体制冷片，13-散热片，14-散热风机，15-导热管，2-导热板，21-热管，22-导热基板，3-电池组，4-箱体，41-外箱体，42-保温夹层，43-内箱体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的技术方案进行进一步地解释说明，但本实用新型并不限于以下说明的实施方式。

如图1、2、3所示，本实用新型提供的一种电池用加热制冷装置，其包括半导体制冷/加热组件1以及与半导体制冷/加热组件1连接的导热板2；该导热板2包括热管21和导热基板22，导热基板22包括第一导热板和第二导热板，第一导热板设置在第二导热板的一侧，与第二导热板形成小于等于90°的夹角，即以第一导热板和第二导热板呈T形连接或者L形连接为佳，第一导热板也可以倾斜设置，根据实际的安装环境进行调整。热管21沿着第一导热板的外表面和/或第二导热板的一侧表面设置，第二导热板的另一侧表面与半导体制冷/加热组件1固定连接。即热管21呈T形或者L形结构为佳，也可以至单管结构，当其呈T型结构时沿着导热基板22的两侧边设置，当其呈L形结构时可以沿着第一导热板的外表面和第二导热板的底面设置，当其呈单管结构时沿着第一导热板的外表面设置。热管与第一导热板和第二导热板的连接方式可以采用环氧树脂胶粘结，也可以在第一导热板和第二导热板上开设有凹槽，将其嵌装在凹槽内。

本实用新型将上述的电池用加热制冷装置用于电池温度的系统，即应用于具有加热制冷双重功能的电池温度管理装置，参见图3、4，其包括上述的电池用加热制冷装置、箱体4和电池组3，箱体4包括外箱体41和内箱体43，内箱体43与外箱体41连接且置于外箱体41的内腔中，内箱体43与外箱体41之间设置有保温夹层42，电池组3设置在内箱体43的内腔中，电池用加热制冷装置穿过内箱体43顶部与电池组3连接。电池组3有多个，多个电池组3并列设置在内箱体43的内腔中，电池用加热制冷装置插接在相邻两个电池组3之间。电池用加热制冷装置包括半导体制冷/加热组件1和导热板2，半导体制冷/加热组件1设置在导热板2上方，导热板2依次穿过外箱体41、保温夹层42和内箱体43插接在相邻两列电池组3之间。导热板2包括热管21和导热基板22，热管21设置在导热基板22的第一导热板上，导热基板22依次穿过外箱体41、保温夹层42和内箱体43插接在两列电池组3之间，且导热基板22的第一导热板与电池组3贴合，半导体制冷/加热组件1设置在导热基板22的顶部。导热基板22包括横向部和竖向部，竖向部连接在横向部的下方，且竖向部和横向部构成“T”型结构，半导体制冷/加热组件1与横向部的上端面连接，热管21设置在横向部的下端面以及竖向部的外表面。导热基板22包括横向部和竖向部，竖向部连接在横向部的下方，竖向部和横向部构成倒立的“L”型结构，半导体制冷/加热组件1与横向部的上端面连接，热管21设置在横向部的下端面以及竖向部的外表面。半导体制冷/加热组件1包括半导体制冷片12、散热片13和散热风机14，半导体制冷片12与导热基板22上横向部的上端面连接，半导体制冷片12通过吸热或者放热与导热基板22进行热交换，半导体制冷片12通过散热片13与散热风机14连接。

还需要进一步说明，上述半导体制冷/加热组件1还包括导热连接板11，半导体制冷片12通过导热连接板11与导热基板22上横向部的上端面连接。半导体制冷/加热组件1还包括导热管15，半导体制冷片12通过导热管15与散热片13连接。导热基板22与外箱体41之间以及导热基板22与内箱体43之间通过密封胶密封。

实施例1

参见图4，本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其包括电池用加热制冷装置、箱体4和电池组3，箱体4包括外箱体41和内箱体43，内箱体43与外箱体41连接，内箱体43设置在外箱体41的内腔中，且内箱体43的中心位置与外箱体41的中线位置重合，在内箱体43与外箱体41之间设置有保温夹层42，本实施例的电池组3有一个，该一个电池组3竖直放置在内箱体43的内腔中，电池用加热制冷装置依次穿过外箱体41、保温夹层42和内箱体43与电池组3的一外表面贴合连接。

优选的，本实施例内箱体43与外箱体41之间可以通过连接筋板或支撑杆进行支撑、连接；本实施例的保温夹层42内可以填充空气、惰性气体或者塞保温棉等；本实施例通过电池用加热制冷装置也可以通过结构的变化与电池组3多个外表面贴合连接，增强电池组的散热或加热效果。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其包含两个电池组3，两个电池组3并列设置在内箱体43的内腔中，电池用加热制冷装置插接在相邻两个电池组3之间，电池用加热制冷装置与相邻两个电池组3相邻的外表面贴合；其余均与实施例1相同。

实施例3

参见图1和图2，本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其在实施例2的基础上，电池用加热制冷装置包括半导体制冷/加热组件1和导热板2，半导体制冷/加热组件1设置在导热板2的正上方，且半导体制冷/加热组件1与导热板2固定连接，导热板2依次穿过外箱体41、保温夹层42和内箱体43插接在相邻两列电池组3之间，且导热板2与两个电池组3相邻的外表面贴合连接。

实施例4

本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其在实施例3的基础上，热管21贴合设置在导热板22的第一导热板上，导热板22的第一导热板是导热基板与电池组的外表面直接接触的面，在导热板22的每个第一导热板设置有3根热管21，半导体制冷/加热组件1固定安装在导热基板22的顶部，导热基板22的底部依次穿过外箱体41、保温夹层42和内箱体43插接在两列电池组3之间；导热板22的第一导热板与两个电池组3相邻的外表面贴合连接。

优选的，本实施例中热管21与导热板22的第一导热板的连接方式可以是胶结或卡接的方式；热管21的数量可以根据导热板22的第一导热板与电池组3的外表面之间的贴合面积大小进行增加或减小。

优选的，本实施例导热基板22与外箱体41之间以及导热基板22与内箱体43之间通过灌胶密封胶的方式密封。

实施例5

本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其在实施例4的基础上，导热基板22包括横向部和竖向部，竖向部连接在横向部的下方，且竖向部的顶端固定连接在横向部的底部端面上，竖向部和横向部共同构成“T”型结构，半导体制冷/加热组件1与横向部的上端面固定连接，热管21设置在横向部的下端面以及竖向部的外表面。

优选的，本实施例中热管21设置在竖向部的第一导热板上；热管为能够实现双向制冷或制热的普通热管。

实施例6

本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其在实施例4的基础上，导热基板22包括横向部和竖向部，竖向部设置在横向部的下方，且竖向部的顶端固定连接在横向部的一端部，竖向部和横向部共同构成倒立的“L”型结构，半导体制冷/加热组件1与横向部的上端面固定连接，热管21设置在横向部的下端面以及竖向部的外表面。

优选的，本实施例中热管21设置在竖向部的第一导热板上；热管为能够实现双向制冷或制热的普通热管。

实施例7

参见图3，本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其在实施例5或6的基础上，半导体制冷/加热组件1包括半导体制冷片12、散热片13和散热风机14，半导体制冷片12与导热基板22上横向部的上端面固定连接，半导体制冷片12通过吸热或者放热与导热基板22进行热交换，其吸热或放热的原理为：该半导体制冷片包括串联连接的N型半导体和P型半导体，一块N型半导体和一块P型半导体连接成电偶对，接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头处吸收热量，成为冷端；电流由P型元件流向N型元件的接头处释放热量，成为热端；当电流流向反向时，热端和冷端互易。吸热和放热能力的强弱由通电电流的大小及N型和P型半导体构成的电偶对的对数来决定，通电电流越大、电偶对对数越多，吸热和放热能力越强；半导体制冷片12通过依次经过散热片13与散热风机14进行放热。

优选的，本实施例的半导体制冷/加热组件1还包括导热连接板11，半导体制冷片12通过导热连接板11与导热基板22的第二导热板连接。

优选的，本实施例半导体制冷/加热组件1还包括导热管15，半导体制冷片12通过导热管15与散热片13连接。

本实施例一种具有加热制冷双重功能的电池温度管理装置，其使用方法为：在电池组3需要散热时，电池组3工作产生的热量传递给热管21，热管21将热量依次通过导热基板22和导热连接板11传递给半导体制冷片12，半导体制冷片12上的热量通过散热片13和散热风机14散发掉；在电池组3需要加热时，半导体制冷片12产生热量依次通过导热连接板11和导热基板22传递给热管21，通过热管21传递给电池组3。

本实用新型中电池组3的数量可以是3个、4个、5个、6个、7个、8个甚至更多个，其可以单独一排并列设置，也可以前后多排并列设置。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，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，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.电池用加热制冷装置，其特征在于，包括半导体制冷/加热组件(1)以及与半导体制冷/加热组件(1)连接的导热板(2)；所述导热板(2)包括热管(21)和导热基板(22)，导热基板(22)包括第一导热板和第二导热板，第一导热板设置在第二导热板的一侧，与第二导热板形成小于等于90°的夹角，所述热管(21)沿着第一导热板和第二导热板的外表面设置或者沿着第一导热板的一侧表面设置，所述第二导热板的另一侧表面与半导体制冷/加热组件(1)连接。

2.根据权利要求1所述的电池用加热制冷装置，其特征在于，所述第一导热板和第二导热板呈T形连接或者L形连接。

3.根据权利要求2所述的电池用加热制冷装置，其特征在于，所述热管(21)呈T形或者L形结构。

4.具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其特征在于，包括箱体(4)以及设置在箱体(4)内腔的电池组(3)和权利要求1～3任一项所述的电池用加热制冷装置，所述电池用加热制冷装置对电池组(3)加热或制冷。

5.根据权利要求4所述的具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其特征在于，所述箱体(4)包括外箱体(41)和内箱体(43)，所述内箱体(43)与外箱体(41)连接且置于外箱体(41)的内腔中，所述内箱体(43)与外箱体(41)之间设置有保温夹层(42)；所述电池组(3)封装于内箱体(43)内。

6.根据权利要求5所述的具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其特征在于，所述电池用加热制冷装置的第一导热板穿过内箱体(43)顶部延伸至内箱体(43)的电池组(3)之间的间隙中或者紧贴设置在电池组(3)的外壁上。

7.根据权利要求5所述的具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其特征在于，所述电池用加热制冷装置的半导体制冷/加热组件(1)包括半导体制冷片(12)、散热片(13)和散热风机(14)，所述半导体制冷片(12)与第二导热板连接，所述半导体制冷片(12)通过吸热或者放热与导热基板(22)的第二导热板进行热交换，所述半导体制冷片(12)通过散热片(13)与散热风机(14)连接。

8.根据权利要求7所述的具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其特征在于，所述半导体制冷/加热组件(1)还包括导热连接板(11)，所述半导体制冷片(12)通过导热连接板(11)与导热基板(22)的第二导热板连接。

9.如权利要求8所述的具有加热制冷双重功能的电池温度管理系统，其特征在于，所述导热基板(22)与外箱体(41)之间以及导热基板(22)与内箱体(43)之间均通过密封胶密封连接。

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