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CN103531864A - 一种电动汽车的电池箱热管理系统和方法 - Google Patents

一种电动汽车的电池箱热管理系统和方法 Download PDF

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CN103531864A CN201310491450.0A CN201310491450A CN103531864A CN 103531864 A CN103531864 A CN 103531864A CN 201310491450 A CN201310491450 A CN 201310491450A CN 103531864 A CN103531864 A CN 103531864A
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郝永辉
李文斌
曹秉刚
陈辉
王丹
王丽平
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的电池箱热管理系统，包括电池管理系统、极性转换开关、电池模块、半导体制冷片、热管、散热翅片和温度传感器，温度传感器贴于电池模块上，热管连接半导体制冷片与散热翅片，电池管理系统与温度传感器相连接，电池管理系统与极性转换开关相连接，极性转换开关与半导体制冷片相连接，其中，电池管理系统根据温度传感器的检测结果，控制极性转换开关的开关，以及极性转换开关的正负极。本发明还公开了一种电动汽车的电池箱热管理方法，本发明既可以实现对电池模块的降温，也可以实现对电池模块的加热，结构简单。

Description

一种电动汽车的电池箱热管理系统和方法
技术领域
本发明涉及热交换系统，尤其是一种电动汽车的电池箱热管理系统和方法。
 背景技术
电动汽车电池的充放电都需处在一定的温度范围内，温度过高和过低都会影响电池的充放电，减少电池的寿命，降低电动汽车的续驶里程，从而加大了电动汽车的成本，阻碍电动汽车的发展和普及；严重时电池还会发生短路，威胁乘车人员的人身安全。
现有的电动汽车电池箱热管理方式主要有气冷、液冷和采用相变材料。采用气冷的方式结构简单，只需在电池箱的进出风口安装风扇，通过加强电池箱内的空气流动从而起到散热目的，但是这种冷却方式在外界环境温度较高时冷却效果欠佳；采用液冷的方式需在电池箱外连接加热器和制冷器来给冷却回路中液体进行加热和制冷，但这种方式对液体回路的密封性要求苛刻，所需结构复杂，一旦回路中液体泄漏，容易造成电池短路，严重威胁乘车人员的安全。采用相变材料不需要额外的设备，结构简单，但在汽车连续长时间工作的情况下散热效果不理想，而且在外界温度很低时启动汽车，无法对电池模块进行预热。
  发明内容
本发明的目的是提供了一种冷却和加热迅速、结构简单的电动汽车电池箱热管理系统及其使用方法，使得电动汽车的电池模块迅速达到正常工作的温度范围。
本发明提供的电动汽车的电池箱热管理系统，包括电池管理系统2、极性转换开关3、电池模块6、半导体制冷片8、热管9、散热翅片10和温度传感器11，温度传感器11贴于电池模块6上，热管9连接半导体制冷片8与散热翅片10，电池管理系统2与温度传感器11相连接，电池管理系统2与极性转换开关3相连接，极性转换开关3与半导体制冷片8相连接，其中：电池管理系统2根据温度传感器11的检测结果，控制极性转换开关3的开关，以及极性转换开关3的正负极。
进一步：所述热管理系统还包括导热片7，所述导热片7设置在半导体制冷片8和电池模块6之间。
进一步：所述热管理系统还包括隔热层5，所述隔热层5将电池模块和散热翅片10隔开。
进一步：所述热管理系统还包括散热口1，所述散热口1内设置有安装有制冷单元，制冷单元为风冷单元或者液冷单元。
进一步：所述导热片7是由导热材料制成。
进一步：所述隔热层5是由隔热材料制成。
本发明还提供了一种电动汽车的电池箱热管理方法，包括电池管理系统2、极性转换开关3、电池模块6、半导体制冷片8和温度传感器11，温度传感器11贴于电池模块6上，其中：电池管理系统2接收温度传感器11的检测结果，根据检测结果，控制极性转换开关3的开关，以及极性转换开关3的正负极。
进一步：温度传感器11检测到电池模块6的温度超过设定的高温阈值TH时，电池管理系统2控制极性转换开关3输出端电压，使半导体制冷片8正接，此时半导体制冷片8与导热片7贴合的一端制冷，从而降低电池模块6的温度，半导体制冷片8与热管9贴合的一端制热，产生的热量经热管9传递给散热翅片10，散热翅片10将热量经散热口1传递到电池箱体4外。
进一步：温度传感器11检测到电池模块6的温度低于设定的低温阈值TL时，电池管理系统2控制极性转换开关3输出端电压，使半导体制冷片8反接，此时半导体制冷片8与导热片7贴合的一端制热，从而升高电池模块6的温度，半导体制冷片8与热管9贴合的一端制冷，经热管9与散热翅片10进行热交换，散热翅片10经散热口1与电池箱体4外部环境进行热交换。
进一步：温度传感器11检测到电池模块6的温度处于温度阈值T0时，电池管理系统2控制极性转换开关3断开，半导体制冷片8不工作。
与现有技术相比，本专利既可以实现对电池模块6的降温，也可以实现对电池模块6的加热，结构简单。半导体制冷片8与电池模块6中间仅隔导热片7，制冷和制热速度快，热管9的热传递性能好，可以很好地满足电池箱体4内外的热交换，可以使电池迅速达到正常工作的温度范围，效果显著。
附图说明
图1是本发明实施例一所述的电动汽车电池箱热管理系统结构示意图；
图2是本发明实施例一所述的电动汽车电池箱热管理系统的控制线路图；
图3是本发明实施例二所述的电动汽车电池箱热管理方法的流程图。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细的描述。
图1给出了实施例一所述的电动汽车电池箱热管理系统的结构示意图，电动汽车电池箱热管理系统包括散热口1、电池管理系统2、极性转换开关3、电池箱体4、隔热层5、电池模块6、导热片7、半导体制冷片8、热管9、散热翅片10和温度传感器11，隔热层5将电池模块和散热翅片10隔开，温度传感器11贴于电池模块6上，导热片7位于半导体制冷片8和电池模块6之间，热管9呈扁平状，一端与半导体制冷片8紧紧贴合，另一端连有散热翅片10。
隔热层5由隔热材料制成，起到散热翅片10和电池模块6之间热绝缘的作用。
导热片7由导热性能良好的材料制成，导热片7紧紧贴于电池模块6和半导体制冷片8之间，可以使电池模块6温度均匀，防止局部温度过高或过低，影响电池模块的寿命。
散热口1内通制冷单元，制冷单元可以是风冷单元，也可以是液冷单元。该实施例中采用风冷单元，在散热口1处加装散热风扇，起到与电池箱体4外部环境热交换的目的。
极性转换开关3的输入端接电池模块6，输出端接半导体制冷片8，极性转换开关3受电池管理系统2控制。
温度传感器11检测电池模块6的温度，并将检测结果发送给电池管理系统2，电池管理系统2控制极性转换开关3输出端电压的正负极，能够根据检测结果改变半导体制冷片8的冷端和热端，从而可以给电池模块6制冷或加热。
如图2所示，实施例一所述的电动汽车电池箱热管理系统的控制线路图，温度传感器11检测电池模块6的温度，并将检测结果发送给电池管理系统2，电池管理系统2控制极性转换开关3和安装在散热口1的散热风扇。极性转换开关3输入端接电池模块6，输出端接半导体制冷片8。散热风扇由电池模块6供电。
根据电池模块6正常工作的温度范围，电池管理系统2设置高温阈值TH，低温阈值TL以及温度阈值T0，T0低于高温阈值TH且高于低温阈值TL。当电池模块6的温度超过TH时，需要给电池模块6散热；当电池模块6的温度低于TL时，需要给电池模块6加热；半导体制冷片8工作一段时间，电池模块6的温度达到T0后，停止对电池模块6的加热或冷却。
如图3所示，本发明实施例二所述的电动汽车电池箱热管理方法的流程图，温度传感器11检测到电池模块6的温度超过设定的高温阈值TH时，电池管理系统2控制极性转换开关3输出端电压，使半导体制冷片8正接，此时半导体制冷片8与导热片7贴合的一端制冷，从而降低电池模块6的温度，半导体制冷片8与热管9贴合的一端制热，产生的热量经热管9传递给散热翅片10，散热翅片10将热量经散热口1传递到电池箱体4外。工作一段时间后，当温度传感器11检测到电池模块6的温度达到温度阈值T0时，电池管理系统2控制极性转换开关3断开，停止半导体制冷片8工作。
温度传感器11检测到电池模块6的温度低于设定的低温阈值TL时，电池管理系统2控制极性转换开关3输出端电压，使半导体制冷片8反接，此时半导体制冷片8与导热片7贴合的一端制热，从而升高电池模块6的温度，半导体制冷片8与热管9贴合的一端制冷，经热管9与散热翅片10进行热交换，散热翅片10经散热口1与电池箱体4外部环境进行热交换。工作一段时间后，当温度传感器11检测到电池模块6的温度达到温度阈值T0时，电池管理系统2控制极性转换开关3断开，停止半导体制冷片8工作。
温度传感器11检测到电池模块6的温度处于温度阈值T0时，电池管理系统2控制极性转换开关3断开，半导体制冷片8不工作。
上述实施例既可以实现对电池模块进行降温，也可以实现对电池模块的加热，结构简单。半导体制冷片与电池中间仅隔导热片，制冷和制热速度快，可以使电池迅速达到正常工作的温度范围，效果显著。热管的热传递性能好，可以很好地满足电池箱体4内、外的热交换。本发明可以实现对电池模块的快速制冷和制热，使电池迅速达到正常工作的温度范围。
上述各种场景仅是本发明较佳的实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，作出各种的变形、补充或替换都属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车的电池箱热管理系统，包括电池管理系统（2）、极性转换开关（3）、电池模块（6）、半导体制冷片（8）、热管（9）、散热翅片（10）和温度传感器（11），温度传感器（11）贴于电池模块（6）上，热管（9）连接半导体制冷片（8）与散热翅片（10），电池管理系统（2）与温度传感器（11）相连接，电池管理系统（2）与极性转换开关（3）相连接，极性转换开关（3）与半导体制冷片（8）相连接，其特征在于：电池管理系统（2）根据温度传感器（11）的检测结果，控制极性转换开关（3）的开关，以及极性转换开关（3）的正负极。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于：所述热管理系统还包括导热片（7），所述导热片（7）设置在半导体制冷片（8）和电池模块（6）之间。
3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于：所述热管理系统还包括隔热层（5），所述隔热层（5）将电池模块和散热翅片（10）隔开。
4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于：所述热管理系统还包括散热口（1），所述散热口（1）内设置有安装有制冷单元，制冷单元为风冷单元或者液冷单元。
5.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于：所述导热片（7）是由导热材料制成。
6.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于：所述隔热层（5）是由隔热材料制成。
7.一种电动汽车的电池箱热管理方法，包括电池管理系统（2）、极性转换开关（3）、电池模块（6）、半导体制冷片（8）和温度传感器（11），温度传感器（11）贴于电池模块（6）上，其特征在于：电池管理系统（2）接收温度传感器（11）的检测结果，根据检测结果，控制极性转换开关（3）的开关，以及极性转换开关（3）的正负极。
8.根据权利要求7所述的热管理方法，其特征在于：温度传感器（11）检测到电池模块（6）的温度超过设定的高温阈值TH时，电池管理系统（2）控制极性转换开关（3）输出端电压，使半导体制冷片（8）正接，此时半导体制冷片（8）与导热片（7）贴合的一端制冷，从而降低电池模块（6）的温度，半导体制冷片（8）与热管（9）贴合的一端制热，产生的热量经热管（9）传递给散热翅片（10），散热翅片（10）将热量经散热口（1）传递到电池箱体（4）外。
9.根据权利要求7所述的热管理方法，其特征在于：温度传感器（11）检测到电池模块（6）的温度低于设定的低温阈值TL时，电池管理系统（2）控制极性转换开关（3）输出端电压，使半导体制冷片（8）反接，此时半导体制冷片（8）与导热片（7）贴合的一端制热，从而升高电池模块（6）的温度，半导体制冷片（8）与热管（9）贴合的一端制冷，经热管（9）与散热翅片（10）进行热交换，散热翅片（10）经散热口（1）与电池箱外部环境进行热交换。
10.根据权利要求7所述的热管理方法，其特征在于：温度传感器（11）检测到电池模块（6）的温度处于温度阈值T0时，电池管理系统（2）控制极性转换开关（3）断开，半导体制冷片（8）不工作。
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