一種用于車輛的電池溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于電動車輛的動力電池的溫度控制系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]動力電池是電動汽車主要的儲能裝置，電池溫度不僅對其放電功率、充電接收能力、操作性有一定的影響，而且還大大影響電池的壽命。適合的工作溫度范圍是動力電池獲得最佳性能和延長使用壽命的重要因素。
[0004]電池的正常工作效率及充電效率與溫度之間的關(guān)系如圖1所示。根據(jù)Matthe等人在2011年的研究，一些電池在40° C的功率開始下降，60° C時不能輸出。在0° C時只有原功率的60%，在-30 °C是幾乎是零。適合的工作溫度范圍是電池獲得最佳性能和延長使用壽命的重要因素。動力電池在充放電時會產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)熱和焦耳熱，從而使得自身溫度提高，當(dāng)超過其最佳工作溫度上限時，動力電池性能會受到影響，嚴(yán)重時甚至可能造成電池爆炸;相反，當(dāng)?shù)陀谧罴压ぷ鳒囟认孪迺r，電池的電壓和電流都會下降。電動汽車運(yùn)行過程中，溫度過低會導(dǎo)致無法啟動，溫度過高不僅影響車輛的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致電池爆炸等重大安全事故。因此，在電動汽車中，動力電池組的安全性和可靠性非常重要，動力電池組是影響整車動力性能、續(xù)航里程、成本等關(guān)鍵指標(biāo)的核心部件。
[0005]為了克服電池受溫度影響嚴(yán)重的情況，現(xiàn)有技術(shù)中提供了多種解決思路與方案，包括直接采取獨(dú)立空調(diào)對電池組制冷或制熱，用循環(huán)水路降溫或加熱等等。這些解決方案中，盡管可以將電池的溫度保持在一個較佳的范圍內(nèi)，但是往往存在以下缺點(diǎn):
第一、電池溫度控制單元所需要的空間過大，使整車集成難度加大。現(xiàn)有的車輛的整體尺寸是一定的，在有限的空間中需要容納如電池、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等一系列的部件。為了保證車輛的續(xù)航里程，電池會占據(jù)相當(dāng)大的空間。因此，如何減少電池溫度控制單元所需要的空間，使其在滿足溫控范圍的要求內(nèi)，運(yùn)用于各種型號的車輛是很多現(xiàn)有技術(shù)方案沒有解決的難題。
[0000]第二、電池溫度控制單元所耗費(fèi)的電力巨大，大大影響了車輛的續(xù)航能力。電動汽車的溫控系統(tǒng)如果為了控制電池的溫度，進(jìn)而消耗掉電池的大量電量，其結(jié)果是仍然沒有達(dá)到提高電池效率，增強(qiáng)電動汽車性能的理想效果。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊占用空間小，并且效率高的電池溫度控制系統(tǒng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種用于車輛的電池溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:一電池組件、一半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元、一第一循環(huán)單元以及第二循環(huán)單元，該電池組件放置于該第一循環(huán)單元之上，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元的第一面緊貼該第一循環(huán)單元，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元的第二面緊貼該第二循環(huán)單元。
[0010]更進(jìn)一步地，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元包括兩組，該兩組半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元分別位于該第一循環(huán)單元的上方及下方。
[0011 ] 更進(jìn)一步地，該電池溫度控制系統(tǒng)還包括一溫度開關(guān)、與該溫度開關(guān)連接的一控制單元以及為該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元供電的一電源。
[0012]更進(jìn)一步地，該控制單元根據(jù)該溫度開關(guān)的第一輸出信號控制該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元、第一循環(huán)單元以及第二循環(huán)單元工作或停止;該控制單元根據(jù)該溫度開關(guān)的第二輸出信號控制該第一循環(huán)單元。
[0013]更進(jìn)一步地，該第一循環(huán)單元包括一散熱板，該散熱板包括一進(jìn)水管、至少一散熱翼以及一出水管，該散熱翼的一端連接該進(jìn)水管，另一端連接該出水管。
[0014]更進(jìn)一步地，該散熱翼由若干獨(dú)立的通路組成。
[0015]更進(jìn)一步地，該通路的橫截面為一矩形。
[0016]更進(jìn)一步地，該半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元緊貼于靠近該散熱板的進(jìn)水管的一端，該電池組件放置于靠近該散熱板的出水管的一端；或者該散熱板的進(jìn)水管與出水管位于同一側(cè)。
[0017]更進(jìn)一步地，該進(jìn)水管與該出水管平行，該散熱翼與該進(jìn)水管及出水管垂直。
[0018]更進(jìn)一步地，該電池溫度控制系統(tǒng)還包括一熱交換器，用于散發(fā)第二循環(huán)單元的熱量。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的電池溫度控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
第一、該電池溫度控制系統(tǒng)的高效液流導(dǎo)熱板(散熱板)尺寸小，厚度只有3m左右，并且現(xiàn)有的電池直接放置在該電池溫度控制系統(tǒng)上使用，不需要對現(xiàn)有的電池做任何額外的改進(jìn)，因此可以適用于各種電池組的配套和應(yīng)用，并適用于多種車型；
第二、整個系統(tǒng)耗電省，根據(jù)電池組的容量大小，使用功率僅為l_2kW，不會大量消耗動力電池電量。由于對環(huán)境溫度的精確控制，利于電池組效能的發(fā)揮，因此使用了該系統(tǒng)后車輛行駛里程會有所增加；
第三、該電池溫度控制系統(tǒng)是獨(dú)立于電池組件外的系統(tǒng)，不介入電池組各單元內(nèi)部控制策略；
第四、該電池溫度控制系統(tǒng)加熱和降溫反應(yīng)快，溫度慣性小，溫度控制精準(zhǔn)。
[0020]
【附圖說明】
[0021]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0022]圖1是環(huán)境溫度對電池組充放電效能的影響示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的電池溫度控制系統(tǒng)的模塊示意圖；
圖3是本發(fā)明提供的電池溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明提供的電池溫度控制系統(tǒng)的散熱板的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明提供的電池溫度控制系統(tǒng)的散熱板的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0024]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開用于車輛的電池溫度控制系統(tǒng)，通過電池組件直接放置于冷/熱循環(huán)單元之上，盡可能地降低了溫度控制系統(tǒng)所需要的空間需求。另一方面，利用另一路循環(huán)單元對半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元進(jìn)行多余熱量帶走/補(bǔ)充熱量的處理，進(jìn)而提升了半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元的制冷/制熱效率和反應(yīng)時間。在以下描述中，為了清楚展示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作方式，將借助諸多方向性詞語進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)將“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“內(nèi)”、“向外”、“向內(nèi)，，、“上”、“下”等詞語理解為方便用語，而不應(yīng)當(dāng)理解為限定性詞語。
[0025]如圖2所示，圖2是本發(fā)明提供的電池溫度控制系統(tǒng)的模塊示意圖。該電池溫度控制系統(tǒng)包括被控溫部件，即電池組件10。溫度開關(guān)70的溫度傳感器(圖中未示出)用于探測電池組溫度，并根據(jù)探測值發(fā)出開啟信號或關(guān)閉信號至控制單元60。控制單元60控制與電源50連接，通過控制電源50與半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的連接方向，如正接或反接，從而控制半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30的冷熱面換向。
[0026]半導(dǎo)體制冷又稱電子制冷，或者溫差電制冷，是利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)，形成熱電偶對，產(chǎn)生珀?duì)柼?yīng)，即通過直流電制冷的方式?！ㄅ翣柼?yīng)〃的物理原理為:電荷載體在導(dǎo)體中運(yùn)動形成電流，由于電荷載體在不同的材料中處于不同的能級，當(dāng)它從高能級向低能級運(yùn)動時，就會釋放出多余的熱量。反之，就需要從外界吸收熱量(即表現(xiàn)為制冷)。所以，當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30正接電源50時，第一面產(chǎn)生熱量，第二面吸收熱量；當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30反接電源50時，原來產(chǎn)生熱量的第一面變成吸收熱量，原來吸收熱量的第二面變成產(chǎn)生熱量。
[0027]溫度開關(guān)70優(yōu)選為兩組溫度控制開關(guān)元件，其中一組是高溫開關(guān)，另一組是低溫開關(guān)。第一組溫度控制開關(guān)元件探測到電池組溫度為高溫時，第一組溫度控制開關(guān)元件發(fā)出一開啟信號，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30開始向電池組件10制冷。第一組溫度控制開關(guān)元件探測到電池組溫度已經(jīng)不是高溫時，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30停止制冷。同樣的道理，第二組溫度控制開關(guān)元件探測到電池組溫度為低溫時，第二組溫度控制開關(guān)元件發(fā)出一開啟信號，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30開始向電池組件10制熱。當(dāng)電池組溫度達(dá)到既定溫度時，停止制熱。當(dāng)半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)單元30開始工作時，第一循環(huán)單元20和第二循環(huán)單元40同時工作。當(dāng)溫度開關(guān)70檢測到電池組件10的溫度差在一定范圍內(nèi)，如2至3°C時，溫度開關(guān)70發(fā)出溫差信號，僅第一循環(huán)單元20工作，第二循