[发明专利]一种基于热电冷却的动力电池热管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池热管理系统，尤其是一种基于热电冷却的动力电池热管理系统。

背景技术

动力电池作为电动汽车的动力源，具备了较大的容量和输出功率。在大倍率下和极端环境下运行时，将会产生大量的热量。如果热量不能及时散出，电池的温度将会迅速上升，过高的温度将会导致电池的循环寿命下降、电化学性能严重衰退，甚至会引起电池出现“热失控”等安全性问题。因此，采用合理的热管理系统对提高动力电池的循环寿命和安全性是必不可少的。

目前国内外的研究主要集中电池的冷却系统上，已有的电池热管理系统主要有以下几种：空气冷却系统、液体冷却系统、热管冷却系统、相变材料冷却系统等。空气冷却由于空气强制对流换热系数低，该方法无法达到电池在大倍率和高温环境下运行时的散热要求。液体冷却系统其结构复杂，有潜在的由导电流体与电池接触引发短路的安全性隐患。热管冷却系统中热管自身的形状与电池的外形无法很好的匹配且热管的使用寿命较低，影响电池系统的寿命。

发明内容

针对现有热管理技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，高效散热，安全可靠并且可辅助加热的一种动力电池热管理系统。

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种基于热电冷却的动力电池热管理系统。其包括电池模块、容纳该电池模块的电池箱体、嵌于电池箱体两侧面热电半导体芯片、位于热电半导体芯片上端的翅片散热器、位于所述电池箱体内部的方形单体电池、用于单体电池电连接的连接片、嵌于方形单体电池之间的复合相变材料、设于复合相变材料内部的骨架金属网(不锈钢网、铝网或者铜网等)、控制热电半导体芯片工作状态的电路模块，所述电池箱体内部与单体电池通过复合相变材料紧密接触，所述单体电池之间通过复合相变材料全面紧密接触，所述热电半导体芯片与电池箱体紧密接触，所述热电半导体芯片与翅片散热器紧密接触。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述电池箱体内壁面设有槽道，其槽道大小与复合相变材料内部金属网(不锈钢网、铝网或者铜网等)构架的大小相匹配。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述的复合相变材料为能承受20-30MPa压力的板块状结构。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述复合相变材料包括重量分计的以下组分：石蜡：50-90份；膨胀石墨：10-50份。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述复合相变材料板块中放置1-2张金属网(不锈钢网、铝网或者铜网等)作为骨架。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述板块状的复合相变材料中的金属网(不锈钢网、铝网或者铜网等)通过焊接或导热硅胶与电池箱体紧密连接。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述热电半导体芯片通过导热硅胶与电池箱体、翅片散热器紧密连接。

作为本发明一种基于热电冷却的动力电池热管理系统的技术方案的一种改进，所述控制热电半导体芯片工作状态的电路模块是根据动力电池使用环境的需求，调节并控制热电半导体芯片的工作模式。

本发明的一种基于热电冷却的动力电池热管理系统采用复合相变材料与热电半导体芯片作为均热、散热以及低温加热的媒介，其工作原理如下：单体电池在使用过程中会产生大量的热量，复合相变材料有效吸收并分散热量，并通过金属网(不锈钢网、铝网或者铜网等)构架将热量有效传递到电池箱体并通过热电半导体芯片制冷实现系统散热。当温度较低时，热电半导体芯片开启加热模式，其热量通过电池箱体与金属网(不锈钢网、铝网或者铜网等)结构传递到复合相变材料中，实现低温加热。