一種可雙向溫度控制的車載電池系統的製作方法

2024-02-12 08:10:15 2

本發明設計電池的溫度控制系統，屬於新型電動汽車應用和新能源器件領域，可在以綠色電池為機動力的新能源汽車中進行廣泛使用。

背景技術：

長久以來，研究和開發熱電器件(ted)引起了人們廣泛的關注。半導體的te裝置可以分為兩類：一類是熱電發電機(thermoelectricgenerator,teg)，另一類是熱電製冷器(thermoelectriccooler,tec)。熱電製冷器(tec)是建立在帕爾帖效應原理上的加熱製冷技術，具有體積小、響應速度快、高精度、無製冷劑、易於實現加熱製冷轉換等特點，使其在恆溫系統、雙向控溫系統方面具有廣泛的應用前景。

目前廣泛使用的車載電池主要分為鉛酸和鋰離子電池兩大類。鋰電池是新一代的儲能電源，因其具有比能量大、電壓高、重量輕、體積小、無記憶效應、工作溫度範圍寬、自放電效率低、儲存和使用壽命長等優點而受到人們的青睞。但是普通的鋰離子電池組普遍存在有以下幾方面的缺陷問題：①使用溫度範圍受到限制，在極低溫或過高溫條件下，電池壽命大大縮短，無法正常使用或使用後易產生危險；②過高溫條件下電池易發生鼓包膨脹甚至極易發生爆炸或燃燒；③極低溫條件下，容易發生充電故障；④電池組無法進行快速充電，或者進行快充時易產生局部高溫而發生熱失控現象；⑤電池組單體之間溫度不均衡，無法統一進行溫度調節；⑥電池組容量較小，內阻較大，不能持續大電流放電，有過充電和過放電的缺陷；⑦生產成本高，安全性能得不到保障。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本發明專利提供了一種可雙向溫度控制的車載電池系統，在高溫下冷卻電池系統，通過tec雙向控溫系統使電池一直在適當的溫度範圍內工作，使這套系統具有能夠自動調節溫度、安全環保、易於維護、使用方便、成本低廉。

本發明技術方案為一種可雙向溫度控制的車載電池系統，該系統包括多個電池箱，各電池箱包括：電池箱體、箱體上設置的散熱風扇、箱體內側壁上設置的溫度傳感器、有間隔的陣列設置於箱體內的多個電池組、溫度控制器、總線和導線收納箱，溫度控制器與溫度傳感器通過總線連接；所述各電池組兩外側壁設置有tec熱電片；每個電池組包括多個單電池、電池組上蓋、側殼體、電池組底座，電池組上蓋、側殼體、電池組底座組成電池組的保護殼，多個單電池設置於保護殼內，電池組上蓋和電池組底座同時使多個單電池並聯或串聯，電池組上蓋使多個單電池並聯或串聯的材料為保險絲，保險絲設置於電池組上蓋開設的凹槽內，電池組底座內開設有便於單電池安裝的圓形凹坑；溫度控制器根據電池箱內的溫度控制tec熱電片和風扇。

進一步的，所述所述電池組的側殼體內還針對各單電池設置有一個導熱但絕緣的紙帶安裝管，各安裝管與側殼體有良好的熱交換能力。

進一步的，所述相鄰的電池組之間設置有散熱板，散熱板固定於電池箱箱體上，該散熱板與相鄰電池組側壁上的tec熱電片均有良好的導熱接觸，最外側電池組外側壁的tec熱電片與電池箱箱體有良好的導熱接觸。

進一步的，所述每個電池箱包括6個電池組，每個電池組包括9節單電池。

進一步的，所述各電池箱之間、各電池組之間的連接均設置有保險裝置。

本發明一種可雙向溫度控制的車載電池系統，採用tec熱電片，可以對電池組進行加熱或製冷，極大的提高了電池的利用效率和安全性，且易於維護，使用方便，成本低。

附圖說明

圖1是本發明中所使用的的電池組內部模塊結構圖。

圖2是本發明中所使用的單電池上蓋和底座結構圖。

圖3是本發明電池組保護殼示意圖。

圖4是本發明中所使用的散熱風扇。

圖5是本發明中所使用的tec熱電片。

圖6是本發明中所使用的3個電池組組合在一起的模塊結構圖。

圖7是本發明中所使用的電池箱箱體結構示意圖。

圖8是本發明電池箱體內部模塊結構圖。

說明書附圖中各組件分別為：1-散熱風扇；2-溫度傳感器；3-散熱板；4-溫度控制器；5-總線和導線等收納箱；6-電池箱的外殼；7-保險模塊；8-tec熱電片。

具體實施方式

本發明專利實例中將採用其中一種技術方案來進行詳實地實施。它由若干電池組按順序排列並固定在電池箱體內部，各個電池組之間可以串聯也可以並聯。每個電池箱體由6個電池組、溫度控制器、4個散熱風扇、4個溫度傳感器、電池管理系統、8塊散熱板構成。每個電池組由單電池組、8塊tec熱電片、電池組。電池組由9節單電池構成。每兩節單電池之間相連一段保險絲，該保險絲安裝在單電池上蓋的小槽口裡，在每兩個電池組之間也相連一段保險絲，此即為保險模塊部分。其中各個主要模塊之間進一步的設計連接方式如下：

一.電池組模塊：由於18650單電池的尺寸大小為直徑在18mm左右，長度在65mm左右，故本發明專利中選用9節鋰電池，使用熱縮套或相近的方式固定在一起組成單電池組，再由電池組成電池組。另外在電池組的總正端和總負端連接到溫度控制器，對單電池進行保護。每節鋰電池外殼均包覆有導熱但絕緣的紙帶等緩衝物，不僅可以保護單電池免受損傷而且可以防止發生短路而產生危險。

二.保險模塊：電池組內每一節電池都有單獨的保險絲連結著，以防止單節電池過熱而危及整體電池過熱；當單節電池出現溫度過高超過保險絲的額定值時，保險絲將自動熔斷以保護整個電池組。另外每個電池組和電池箱體都連接一節總保險絲，總保險絲外面套一個外殼予以保護。每節電池保險絲都要焊接精細，以防止接觸不良或者高壓高流而產生危害。

三.控溫模塊1：在每個電池組中，由單電池上蓋、下部單電池託盤、8塊tec熱電片所構成控溫模塊1。由於tec熱電片的尺寸大小為40×40×3.8mm左右，故在電池組的下部單電池託盤中的圓柱形外殼和電池組外殼的側面緊貼有8塊tec熱電片，單電池上蓋和下部單電池託盤均由導熱性能良好的金屬合金構成，組成一個統一的整體。當電池組的溫度高於外界環境的溫度時，通過安裝在電池箱體內外側的4個溫度傳感器傳達給溫度控制器進行整理和分析，通過集中在電池箱體中的所有總線和導線控制流過tec熱電片的電流方向，使tec熱電片緊靠著電池的那面製冷，從而對整個單電池組產生一個製冷效果；反之若是電池組的溫度低於外界環境的溫度時，通過控制流過tec熱電片的電流方向，使tec熱電片緊靠著電池的那面產熱，從而對整個單電池組產生一個制熱效果。但是這些都是要倚靠溫度控制器的合理調控和調度，對不同的溫度區間劃分為不同的等級，何時製冷何時產熱何時不需工作都有一個明確的分界線。

四.控溫模塊2：在每個電池箱體中，由溫度控制器、4個散熱風扇、8塊散熱板、4個溫度傳感器所構成控溫模塊2。8塊散熱板由導熱性能良好的金屬合金板構成，它的兩面都跟tec熱電片緊貼。當電池組的溫度高於外界環境的溫度時，tec熱電片的熱端產生的熱量通過散熱板模塊可以快速傳導出去。與此同時，根據溫度傳感器傳導的數據，溫度控制器進行綜合分析與處理之後控制散熱風扇的運轉時間和轉速，加速熱量的傳導。