一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统及方法，其包括电池箱体、温度采集模块、自动控制模块、制冷室；所述电池箱体内设有冷却导向通道以及若干间隔设置的电池模组，所述冷却导向通道设置在所述电池箱体的内下部，所述冷却导向通道的进气口与所述制冷室连通且所述冷却导向通道的出气口朝向所述电池模组，所述制冷室内设置有半导体制冷模块以及箱体进气口，同时公开了一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统进行的的方法。本发明专利技术冷却效率高，装置以空气为介质，自重小，无需液体冷却介质。

A battery box temperature management system and method based on Peltier effect

【技术实现步骤摘要】
一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统及方法
本专利技术涉及新能源汽车动力电池
，具体涉及一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统及方法。
技术介绍
由于全球范围内的能源危机和环境污染问题，全社会正在积极推进以低能耗、低排放为特点的新能源汽车的发展。新能源汽车以电池为能源储存的载体，通过电机产生驱动力从而推动汽车的行驶。新能源汽车动力电池在充电和行驶过程中，会因电流产生热量，这些热量如果不能及时地疏散出去，就会在电池箱内部积累，造成电池温度升高。当温度升高至超过电池运行的最佳温度范围时，会对电池性能造成破坏，影响其使用寿命；如果温度升至更高的阶段，会造成电池内部隔膜融化从而引发热失控，甚至造成大规模汽车火灾。另一方面，如果电池运行环境温度过低(这种情况常见于北方的冬天)，低温会导致电池容量降低，充放电性能均显著下降，因此低温同样会使电池无法发挥其最优性能。所以，有必须在电池温度过高或者过低时，采取技术措施对电池箱内部温度进行管理和控制。电池热管理系统可以对动力电池的运行温度加以调控，从而保证电池工作在舒适的环境温度范围内，避免电池热失控和火灾事故的发生。新能源汽车电池系统最为常见的热管理方式为风冷散热、液冷散热、冷媒直冷技术三种，这些温度管理的方式各有优缺点，适用于不同类型的新能源汽车电池系统上。风冷散热系统的设计相对简单，但是效率比较低；液冷系统的散热效率较高，然而因为需要增加冷却板、管道、液体介质等造成冷却系统自重较大，降低了电池系统的能量密度；冷媒直冷技术因价格昂贵多数应用在高端汽车上。r>
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统及方法，冷却效率高，装置以空气为介质，自重小，无需液体冷却介质。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其包括电池箱体、温度采集模块、自动控制模块、制冷室；所述电池箱体内设有冷却导向通道以及若干间隔设置的电池模组，所述冷却导向通道设置在所述电池箱体的内下部，所述冷却导向通道的进气口与所述制冷室连通且所述冷却导向通道的出气口朝向所述电池模组，所述制冷室内设置有半导体制冷模块以及箱体进气口，所述温度采集模块用于获取所述电池模组内各单体电池的表面温度信息，并将表面温度信息传输到所述自动控制模块，所述自动控制模块根据接收到的表面温度信息控制所述半导体制冷模块对从所述箱体进气口进入的空气进行冷却，电池箱体设有箱体出气口，所述箱体出气口设置在相对所述制冷室的另一侧的上部。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，进一步地，所述半导体制冷模块包括制冷片和给所述制冷片提供电源的直流电源；所述制冷片包括两平行间隔设置的绝缘体，两所述绝缘体的内侧设有若干组NP模块，所述NP模块包括依次电性连接的金属导体，N型半导体、金属导体、P型半导体，所述金属导体分别附着在两所述绝缘体的内侧上。根据权利要求2所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其特征在于，所述半导体制冷模块还包括一H桥驱动电路，所述H桥驱动电路包括两组NPN型三极管和两组PNP型三极管，两组所述NPN型三极管的发射极相连，两组所述PNP型三极管的发射极相连，所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极相连，所述制冷片的两端分别连接在所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极相连的线路上；所述直流电源施加在所述H桥驱动电路的两端。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，进一步地，所述电池箱体的外侧设置有散热器，一所述绝缘体为冷端且与从所述箱体进气口进入的空气接触，另一所述绝缘体为热端且与所述散热器接触。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，进一步地，所述散热器为多肋片散热器结构散热装置。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，进一步地，所述制冷室设置有送风风机和隔板，所述自动控制模块与所述送风风机控制信号连接，所述隔板将所述制冷室分隔形成U形通道。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，进一步地，所述温度管理模块包括温度传感器以及测温导线，所述温度传感器布置在所述单体电池的侧面并通过所述测温导线与所述自动控制模块控制信号连接。一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统进行的的方法，其包括：温度传感器检测电池模组内各单体电池的表面温度信息；当自动控制模块判断表面温度信息高于电池模组的预设温度范围时，自动控制模块则发出指令驱动送风风机开启以及半导体制冷模块开始制冷；当自动控制模块判断表面温度信息在电池模组的预设温度范围内时，自动控制模块则发出指令关闭送风风机以及半导体制冷模块。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理方法，进一步地，通过控制流过H桥驱动电路的电流的方向来控制制冷片制冷或制热。如上所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理方法，进一步地，通过控制施加在制冷片的电流大小来控制制冷效果，或通过控制施加在送风风机的电流大小来控制送风风机的风速。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：1、本专利技术冷却效率高，与现有风冷系统相比，冷却介质的温度低于环境温度，低温空气在进入电池箱后与高温电池进行热交换的效率高；2、本专利技术烦人装置自重小，与现有液冷系统相比，该装置无需液体冷却介质，节省了装置负载重量；以空气为介质，质量轻；3、本专利技术工作温度范围广，可以在-40-70℃工作，且能直接由直流电驱动；4、本专利技术同时具有冷却和加热功能，基于珀尔帖效应，可以通过改变电流方向实现冷却和加热功能。附图说明图1为本专利技术实施例的电池箱温度管理系统的结构示意图；图2为电池箱温度管理系统的俯视图；图3为自动控制模块与各硬件的连接原理图；图4为实施例的制冷片的结构示意图；图5为实施例的带有H桥驱动电路的半导体制冷模块的结构示意图；图中：100、电池箱体；101、电池模组；102、箱体进气口；103、送风风机；104、隔板；105、条缝口；106、冷却导向通道；107、箱体出气口；200、控制箱；201、自动控制模块；202、直流电源；203、温度传感器；204、测温导线；300、半导体制冷模块；301、冷端；302、热端；303、N型半导体；304、P型半导体；305、金属导体；306、绝缘体；307、三极管；308、散热器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例：一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其包括电池箱体100、温度采集模块、自动控制模块201、制冷室。电池箱体100内设有冷却导向通道106以及若干间隔设置的电池模组101，电池模组101是由多个电池单体按照一定的串并联规则连接在一起。冷却导向通道106设置在电池箱体100的内下部，冷却导向通道106的进气口为附图中的条缝口105，其与制冷室连通。冷却导向通道106的出气口朝向电池模组101，冷却导向通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其特征在于，包括电池箱体、温度采集模块、自动控制模块、制冷室；所述电池箱体内设有冷却导向通道以及若干间隔设置的电池模组，所述冷却导向通道设置在所述电池箱体的内下部，所述冷却导向通道的进气口与所述制冷室连通且所述冷却导向通道的出气口朝向所述电池模组，所述制冷室内设置有半导体制冷模块以及箱体进气口，所述温度采集模块用于获取所述电池模组内各单体电池的表面温度信息，并将表面温度信息传输到所述自动控制模块，所述自动控制模块根据接收到的表面温度信息控制所述半导体制冷模块对从所述箱体进气口进入的空气进行冷却，电池箱体设有箱体出气口，所述箱体出气口设置在相对所述制冷室的另一侧的上部。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其特征在于，包括电池箱体、温度采集模块、自动控制模块、制冷室；所述电池箱体内设有冷却导向通道以及若干间隔设置的电池模组，所述冷却导向通道设置在所述电池箱体的内下部，所述冷却导向通道的进气口与所述制冷室连通且所述冷却导向通道的出气口朝向所述电池模组，所述制冷室内设置有半导体制冷模块以及箱体进气口，所述温度采集模块用于获取所述电池模组内各单体电池的表面温度信息，并将表面温度信息传输到所述自动控制模块，所述自动控制模块根据接收到的表面温度信息控制所述半导体制冷模块对从所述箱体进气口进入的空气进行冷却，电池箱体设有箱体出气口，所述箱体出气口设置在相对所述制冷室的另一侧的上部。


2.根据权利要求1所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其特征在于，所述半导体制冷模块包括制冷片和给所述制冷片提供电源的直流电源；所述制冷片包括两平行间隔设置的绝缘体，两所述绝缘体的内侧设有若干组NP模块，所述NP模块包括依次电性连接的金属导体，N型半导体、金属导体、P型半导体，所述金属导体分别附着在两所述绝缘体的内侧上。


3.根据权利要求2所述的基于珀尔帖效应的电池箱温度管理系统，其特征在于，所述半导体制冷模块还包括一H桥驱动电路，所述H桥驱动电路包括两组NPN型三极管和两组PNP型三极管，两组所述NPN型三极管的发射极相连，两组所述PNP型三极管的发射极相连，所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极相连，所述制冷片的两端分别连接在所述NPN型三极管的集电极与所述PNP型三极管的集电极相连的线路上；所述直流电源施加在所述H桥驱动电路的两端。


4.根据权利要求2或3任一所述的基于珀尔帖效应的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛慧昌，姬丹，徐永君，姜羲，
申请(专利权)人：广州中国科学院工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44