CN217361731U - 一种电池热管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种电池热管理装置，包括盒体及设置在盒体内的电芯，还包括相变材料及半导体制冷片；盒体延伸方向两侧的盒璧内分别开设有至少一个第一腔体，盒体的两个盒璧的内壁面均沿盒体延伸方向开设有若干窗口，第一腔体连通窗口并通过窗口与盒体内部相连通；相变材料封装在第一腔体内；若干半导体制冷片一一对应的设置在各窗口内，各半导体制冷片的两个侧面分别紧贴相变材料及电芯；采用半导体制冷片直接对电芯进行冷却或加热，通过相变材料实现吸热和放热，结构简单能耗较低的同时，能够将电芯控制在合理的温度范围内，从而保证电芯能够安全可靠的运行。

Description

一种电池热管理装置

技术领域

本实用新型涉及电池热管理技术领域，尤其涉及一种电池热管理装置。

背景技术

目前，电池热管理的主要方法有风冷、液冷、相变冷却和半导体制冷片等。风冷结构简单、成本较低，但在电池高倍率放电时很难满足散热需求。液冷相对风冷散热效率高，但系统复杂，成本较高还存在泄露风险。相变冷却有利于提高电池温度均匀性，但选取相变温度较为困难；相变温度较高，相变材料难融化；相变温度较低，则容易受到环境温度影响。半导体制冷片两端可吸收和放出热量，可靠性高，但需要保证发热端散热良好，需要借助其他冷却方式带走发热端热量。因而有人提出相变材料和半导体制冷片联合用于电池热管理，主要采用的方法是电池与相变材料接触，相变材料外侧布置半导体制冷片。

但这种方式中，由于电池与相变材料接触，而相变材料外侧布置半导体制冷片，选取的相变材料温度仍然较低，容易受到环境温度的影响。同时，半导体制冷片发热端还需要额外的散热装置对其进行冷却，结构较为复杂，能耗较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种电池热管理装置，解决了相变材料与半导体制冷片配合进行电池的热管理时，相变材料温度容易受到环境温度的影响，且半导体制冷片发热端需要额外的散热装置，导致结构复杂的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种电池热管理装置，包括盒体及设置在盒体内的电芯，还包括相变材料及半导体制冷片；盒体延伸方向两侧的盒璧内分别开设有至少一个第一腔体，盒体的两个盒璧的内壁面均沿盒体延伸方向开设有若干窗口，第一腔体连通窗口并通过窗口与盒体内部相连通；相变材料封装在第一腔体内；若干半导体制冷片一一对应的设置在各窗口内，各半导体制冷片的两个侧面分别紧贴相变材料及电芯。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括导热片；盒体的两个盒璧内均还开设有第二腔体，第二腔体连通在第一腔体与窗口之间，第二腔体也同时连通若干窗口；导热片设置在第二腔体内，导热片的两个板面分别紧贴相变材料及半导体制冷片。

更进一步优选的，导热片为铜片。

更进一步优选的，第二腔体沿盒体延伸方向的断面面积不小于各窗口沿盒体延伸方向的断面面积之和，且不小于第一腔体沿盒体延伸方向的断面面积。

在以上技术方案的基础上，优选的，半导体制冷片的正负极可选择性的正接或者反接。

在以上技术方案的基础上，优选的，以沿盒体延伸方向为列，盒体内设置有一列电芯或者并排设置有两列电芯。

在以上技术方案的基础上，优选的，盒体延伸方向两侧的盒璧内分别开设有若干第一腔体，各第一腔体相互隔离，各第一腔体与至少一个窗口相连通，各第一腔体内一一对应的封装有相变材料。

更进一步优选的，若干第一腔体沿垂直于盒体延伸方向的方向均匀布设在盒体的盒璧内，各第一腔体的延伸方向与盒体延伸方向平行设置；各相变材料同时紧贴若干半导体制冷片。

更进一步优选的，若干第一腔体沿盒体延伸方向均匀布设在盒体的盒璧内，各第一腔体的延伸方向与盒体延伸方向相垂直设置；各半导体制冷片紧贴至少两个相变材料。

本实用新型的一种电池热管理装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用半导体制冷片直接对电芯进行冷却或加热，通过相变材料实现吸热和放热，结构简单能耗较低的同时，能够将电芯控制在合理的温度范围内，从而保证电芯能够安全可靠的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本实用新型的热管理装置的立体图；

图2为本实用新型的热管理装置的侧剖图；

图3为本实用新型的热管理装置的立体图部分剖视图；

图4为本实用新型的热管理装置的另一种实施方式的立体图部分剖视图。

图中：1、盒体；101、第一腔体；102、窗口；103、第二腔体；2、相变材料；3、半导体制冷片；4、导热片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本实用新型的一种电池热管理装置，包括盒体1及设置在盒体1内的电芯，还包括相变材料2及半导体制冷片3。

其中，盒体1延伸方向两侧的盒璧内分别开设有至少一个第一腔体101，盒体1的两个盒璧的内壁面均沿盒体1延伸方向开设有若干窗口102，第一腔体101连通窗口102并通过窗口102与盒体1内部相连通。一般会在盒体1内的每个电芯上设置温度传感器，用于监控电芯的温度变化。

相变材料2封装在第一腔体101内，使盒体1成为一个内置有相变材料2的封装件。相变材料2可以但不限于是石蜡、膨胀石墨等复合材料。

若干半导体制冷片3一一对应的设置在各窗口102内，各半导体制冷片3的两个侧面分别紧贴相变材料2及电芯，在半导体制冷片3与相变材料2及电芯之间均会涂抹导热胶，以保证较好的导热性能；半导体制冷片3的两个侧面分别是冷端和热端；根据情况，半导体制冷片3的正负极可选择性的正接或者反接，从而使半导体制冷片3的冷端和热端发生切换。

具体来说，进行散热时，当电芯产热较少时，电芯热量将通过半导体制冷片3传递给相变材料2，以维持电芯温度；若电芯温度进一步升高，将半导体制冷片3正接并通入电流，使半导体制冷片3的冷端与电芯接触，而热端与电芯接触，从而使得电芯的热量通过半导体制冷片3快速传递给盒体1中的相变材料2，相变材料2通过发生相变吸收大量的热，从而控制电池温度的上升。

而进行加热或保温时，当外界环境温度较低，例如冬季环境温度在零度以下时，电芯需要加热或保温，此时相变材料2存储的热量通过半导体制冷片3传递给电芯；若电芯温度进一步降低，对半导体制冷片3电源反接或通过极性开关控制，使电芯与半导体制冷片3的热端接触，相变材料2与冷端接触，实现对电芯的快速加热，进而控制电芯在合适的温度范围内。

实施例二：

在实施例一的基础上，尽管使半导体制冷片3直接与相变材料2接触，但由于半导体制冷片3面积较小，实际上电池无法做到均匀冷却，相变材料2也无法均匀受热。

为了解决这个问题，如图1所示，结合图2，本实施例二还包括导热片4。

其中，盒体1的两个盒璧内均还开设有第二腔体103，第二腔体103连通在第一腔体101与窗口102之间，第二腔体103也同时连通若干窗口102。

导热片4设置在第二腔体103内，导热片4的两个板面分别紧贴相变材料2及半导体制冷片3。导热片4可以扩大半导体制冷片3的制冷面和发热面，并使热量扩散更均匀。其中优选的，导热片4可以为铜片，也可以是其他导热性能较好的金属材料制成；铜片的成本更为低廉。

实施例三：

在实施例二的基础上，第二腔体103沿盒体1延伸方向的断面面积不小于各窗口102沿盒体1延伸方向的断面面积之和，且不小于第一腔体101沿盒体1延伸方向的断面面积，从而保证导热片4的两个端面能够分别与相变材料2及半导体制冷片3全面的进行接触。

实施例四：

在实施例一的基础上，由于只在盒体1的两个侧面内壁上设置相变材料2及半导体制冷片3，因此盒体1中可容纳的电芯数量及其布设方式是有一定的要求的。具体来说，以沿盒体1延伸方向为列，盒体1内设置有一列电芯或者并排设置有两列电芯。

实施例五：

在实施例一的技术上，盒体1封装相变材料2的封装方式，既可以是在一整个第一腔体101内封装一整版的相变材料2，也可以在盒体1延伸方向两侧的盒璧内分别开设有若干第一腔体101，各第一腔体101相互隔离，各第一腔体101与至少一个窗口102相连通，各第一腔体101内一一对应的封装有相变材料2。

具体来说，如图1所示，结合图3，其中一种采用多个第一腔体101进行封装相变材料2的方式，可以是若干第一腔体101沿垂直于盒体1延伸方向的方向均匀布设在盒体1的盒璧内，各第一腔体101的延伸方向与盒体1延伸方向平行设置；各相变材料2同时紧贴若干半导体制冷片3。

实施例六：

与实施例五相比，如图1所示，结合图4，另一种采用多个第一腔体101进行封装相变材料2的方式，具体来说，可以是若干第一腔体101沿盒体1延伸方向均匀布设在盒体1的盒璧内，各第一腔体101的延伸方向与盒体1延伸方向相垂直设置；各半导体制冷片3紧贴至少两个相变材料2。

实施例七：

在不存在技术冲突的情况下，还包括实施例一至六的任意组合。

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 (9)

1.一种电池热管理装置，包括盒体(1)及设置在盒体(1)内的电芯，其特征在于：还包括相变材料(2)及半导体制冷片(3)；

所述盒体(1)延伸方向两侧的盒璧内分别开设有至少一个第一腔体(101)，所述盒体(1)的两个盒璧的内壁面均沿盒体(1)延伸方向开设有若干窗口(102)，所述第一腔体(101)连通窗口(102)并通过窗口(102)与盒体(1)内部相连通；

所述相变材料(2)封装在第一腔体(101)内；

若干所述半导体制冷片(3)一一对应的设置在各窗口(102)内，各所述半导体制冷片(3)的两个侧面分别紧贴相变材料(2)及电芯。

2.根据权利要求1所述的一种电池热管理装置，其特征在于：还包括导热片(4)；

所述盒体(1)的两个盒璧内均还开设有第二腔体(103)，所述第二腔体(103)连通在第一腔体(101)与窗口(102)之间，所述第二腔体(103)也同时连通若干窗口(102)；

所述导热片(4)设置在第二腔体(103)内，所述导热片(4)的两个板面分别紧贴相变材料(2)及半导体制冷片(3)。

3.根据权利要求2所述的一种电池热管理装置，其特征在于：所述导热片(4)为铜片。

4.根据权利要求2所述的一种电池热管理装置，其特征在于：所述第二腔体(103)沿盒体(1)延伸方向的断面面积不小于各窗口(102)沿盒体(1)延伸方向的断面面积之和，且不小于所述第一腔体(101)沿盒体(1)延伸方向的断面面积。

5.根据权利要求1所述的一种电池热管理装置，其特征在于：所述半导体制冷片(3)的正负极可选择性的正接或者反接。

6.根据权利要求1所述的一种电池热管理装置，其特征在于：以沿所述盒体(1)延伸方向为列，所述盒体(1)内设置有一列电芯或者并排设置有两列电芯。

7.根据权利要求1所述的一种电池热管理装置，其特征在于：所述盒体(1)延伸方向两侧的盒璧内分别开设有若干第一腔体(101)，各所述第一腔体(101)相互隔离，各所述第一腔体(101)与至少一个窗口(102)相连通，各所述第一腔体(101)内一一对应的封装有相变材料(2)。

8.根据权利要求6所述的一种电池热管理装置，其特征在于：若干所述第一腔体(101)沿垂直于盒体(1)延伸方向的方向均匀布设在盒体(1)的盒璧内，各所述第一腔体(101)的延伸方向与盒体(1)延伸方向平行设置；各所述相变材料(2)同时紧贴若干半导体制冷片(3)。

9.根据权利要求6所述的一种电池热管理装置，其特征在于：若干所述第一腔体(101)沿盒体(1)延伸方向均匀布设在盒体(1)的盒璧内，各所述第一腔体(101)的延伸方向与盒体(1)延伸方向相垂直设置；各所述半导体制冷片(3)紧贴至少两个相变材料(2)。

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