一种集成热电制冷的新型电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种集成热电制冷的新型电池系统，包括：电池预警热电降温子系统、电池管理子系统、电池组、整车控制器和高压箱；所述电池预警热电降温子系统与所述电池组、所述电池管理子系统连接，用于获取所述电池组的温度预警信号，并对所述电池组进行热电降温；所述电池管理子系统与所述整车控制器、所述电池组连接，用于接收所述温度预警信号，并通过所述整车控制器向用户反馈所述温度预警信号；所述高压箱与所述电池管理系统、所述电池组连接，用于根据所述温度预警信号断开所述电池组与负载的连接。本发明专利技术应用于电池系统热管理设计，降温效果显著，操作简单，易于落地，可为电池系统热安全防护提供新的设计思路。统热安全防护提供新的设计思路。统热安全防护提供新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】
一种集成热电制冷的新型电池系统


[0001]本专利技术属于电池热管理领域，尤其涉及一种集成热电制冷的新型电池系统。

技术介绍

[0002]电池在运行过程中产热路径有多个，包括电化学产热、极化产热、欧姆产热等。多种产热势必带来电池温度的上升，但是很多电池本身对温度较为敏感，如锂离子电池，较高的温度(≥45℃)和较低的温度(≤25℃)都不利于电池的性能发挥，甚至带来安全隐患。
[0003]对此，电池的热管理显得尤为重要。现阶段电池常用的热管理方式主要有自然冷却，强制风冷，液冷，相变冷却等。这些技术已在电池热管理上得到普遍应用，不同的冷却方式都有各自的应用场景。相应的，不同的冷却方式也有各自的局限性，如自然冷却和强制风冷冷却的速率较低，相变冷却需要足够的温差驱动力导致其可逆性能不稳定。液冷的冷却速率相对较高，但是在一些特定的如热失控的应用工况下，其冷却速率就显得严重不足。
[0004]基于此原因，需要开发一种支持更高冷却速率的新的冷却方式，来满足特殊工况下电池的散热需求，为电池提供更安全的工况环境。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种集成热电制冷的新型电池系统，提高电池系统的热安全性能，助力为电池提供更优的温度工作环境。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种集成热电制冷的新型电池系统，包括：电池预警热电降温子系统、电池管理子系统、电池组、整车控制器和电源切断装置；
[0007]所述电池预警热电降温子系统与所述电池组、所述电池管理子系统连接，用于获取所述电池组的温度预警信号，并对所述电池组进行热电降温；
[0008]所述电池管理子系统与所述整车控制器、所述电池组连接，用于接收所述温度预警信号，并通过所述整车控制器向用户反馈所述温度预警信号；
[0009]所述电源切断装置与所述电池管理子系统、所述电池组连接，用于根据所述温度预警信号断开所述电池组与负载的连接。
[0010]可选地，所述电池预警热电降温子系统包括：热电制冷装置和温度监测装置；
[0011]所述温度监测装置与所述热电制冷装置连接，用于监测所述电池组的实时温度；
[0012]所述热电制冷装置，用于根据所述温度预警信号进行制冷。
[0013]可选地，所述电池管理子系统包括：数据库；所述数据库中设置有所述电池组的温度的预设阈值；
[0014]将所述温度监测装置监测的所述实时温度与所述预设阈值进行对比，根据对比结果判断所述电池组是否存在异常，并生成所述温度预警信号。
[0015]可选地，所述电池管理子系统还包括异常分析判断单元和预警信息生成单元；
[0016]所述异常分析判断单元，用于当所述电池组的所述实时温度不大于所述预设阈值时，判定所述电池组处于正常工作状态；当所述电池组的所述实时温度大于所述预设阈值
时，判定所述电池组处于异常工作状态；
[0017]预警信息生成单元，用于根据所述电池组的异常工作状态生成所述温度预警信号。
[0018]可选地，所述电池管理子系统还包括：启动单元，在生成所述温度预警信号后，所述启动单元对所述热电制冷装置发出启动信号，通过所述热电制冷装置对所述电池组进行制冷降温。
[0019]可选地，在生成所述温度预警信号后，所述电池管理子系统向所述电源切断装置发出断电指令，所述电源切断装置根据所述断电指令切断内部电压，断开所述电池组与负载的供电连接。
[0020]可选地，所述电池预警热电降温子系统还包括：DC/DC转换器；
[0021]所述DC/DC转换器与所述电池组、所述温度监测装置、所述热电制连接，用于将所述电池组中的直流高压信号转换为直流低压信号，为所述温度监测装置和所述热电制冷装置供电。
[0022]可选地，所述热电制冷装置包括：热电制冷部件和液冷部件；
[0023]所述热电制冷部件包括第一导热结构胶面和第二导热结构胶面；
[0024]所述第一导热结构胶面和第二导热结构胶面分别位于所述电池组的两侧，所述第二导热结构胶面的另一侧靠近有所述液冷部件。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0026]本专利技术将热电制冷材料应用至电池系统散热，发挥热电材料本身可进行逆温度梯度快速传热的性能优势，尤其适用于短时间需要大量热量转移的高能量密度电池的应用工况，为电池提供安全运行温度环境保驾护航。通过温度监测装置监测电池组的工作状态，若电池组的温升大于预设阈值时，表明电池组需要尽快导出热量，此时温度监测装置向电池管理系统发出预警信号，以便于电池管理系统对电池组的供电进行管理控制。另外，还会向热电制冷装置发出启动信号，以便提醒热电制冷装置对电池组进行快速降温，配合液冷使用，保证了快速降温的持续性，进而实现热安全防护，延长电池组在大量热量产生工况下的安全稳定运行时间。
附图说明
[0027]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0028]图1为本专利技术实施例的一种集成热电制冷的新型电池系统结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例的热电制冷装置结构示意图；
[0030]图3为本专利技术实施例的集成热电制冷的新型电池系统与传统液冷降温对比效果示意图；
[0031]其中，001、电池组；002、热电制冷片；003、液冷板。
具体实施方式
[0032]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0033]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0034]实施例
[0035]热电制冷技术，利用半导体材料的帕尔贴效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端分别放出和吸收热量，进而实现制冷。其制冷速率快，可满足短时间大散热量需求，配合液冷使用可以实现电池极端工况下的快速持久散热，延缓热失控的发生，延长电池安全运行时间。本实施例基于热电制冷设计电池系统，将热电材料引入电池系统热管理，为产品设计提供新的设计开发思路，提高电池系统的热安全性能。
[0036]如图1所示，本实施例提供了一种集成热电制冷的新型电池系统，包括：电池预警热电降温子系统、电池管理子系统、电池组、整车控制器和电源切断装置；
[0037]所述电池预警热电降温子系统与所述电池组、所述电池管理子系统连接，用于获取所述电池组的温度预警信号，并对所述电池组进行热电降温；
[0038]所述电池管理子系统与所述整车控制器、所述电池组连接，用于接收所述温度预警信号，并通过所述整车控制器向用户反馈所述温度预警信号；
[0039]所述电源切断装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成热电制冷的新型电池系统，其特征在于，包括：电池预警热电降温子系统、电池管理子系统、电池组、整车控制器和电源切断装置；所述电池预警热电降温子系统与所述电池组、所述电池管理子系统连接，用于获取所述电池组的温度预警信号，并对所述电池组进行热电降温；所述电池管理子系统与所述整车控制器、所述电池组连接，用于接收所述温度预警信号，并通过所述整车控制器向用户反馈所述温度预警信号；所述电源切断装置与所述电池管理子系统、所述电池组连接，用于根据所述温度预警信号断开所述电池组与负载的连接。2.根据权利要求1所述的集成热电制冷的新型电池系统，其特征在于，所述电池预警热电降温子系统包括：热电制冷装置和温度监测装置；所述温度监测装置与所述热电制冷装置连接，用于监测所述电池组的实时温度；所述热电制冷装置，用于根据所述温度预警信号进行制冷。3.根据权利要求2所述的集成热电制冷的新型电池系统，其特征在于，所述电池管理子系统包括：数据库；所述数据库中设置有所述电池组的温度的预设阈值；将所述温度监测装置监测的所述实时温度与所述预设阈值进行对比，根据对比结果判断所述电池组是否存在异常，并生成所述温度预警信号。4.根据权利要求3所述的集成热电制冷的新型电池系统，其特征在于，所述电池管理子系统还包括异常分析判断单元和预警信息生成单元；所述异常分析判断单元，用于当所述电池组的所述实时温度不大于所述预设阈值时...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈鹏，张志远，李雪妍，路晨龙，龚莉莉，孙凯，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：