[实用新型]一种基于热电效应的电池模组热管理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及车用储能电池散热领域，尤其涉及一种基于热电效应的电池模组热管理装置。

背景技术

储能电池如锂离子电池能量密度高，体积小，循环寿命较长，在电动乘用车、商务车上应用潜力很大。然而由于锂离子电池在充放电过程中温度升高影响自身性能与循环寿命，过高的温度甚至引起热失控，导致自燃、爆炸等事故，常规的钴酸锂正极材料电池温度需要控制在50摄氏度以内，以避免热失控和起火爆炸，提高安全性。随着电池材料和工艺的进步，以磷酸铁锂为正极材料的电池工作温度虽然可以提升到60摄氏度或更高，但随着温度进一步上升，电池容量衰减明显，在高温下仍然会发生热失控和着火现象。另一方面，在低温下电池内阻大，活性差，启动困难。因此研究动力锂离子电池热管理技术及其实施尤为迫切。

动力锂离子电池散热系统通常采取风冷或者液冷方式冷却电池，常规风冷散热系统结构简单，但是散热效果有限，并且电池温度均匀性差。液冷方式换热效率高，但其冷却能力受限于环境温度，暑热天气时冷却水温度可达40℃以上，反而阻隔电池散热。

利用半导体热电组件进行热管理是一种新型电池热管理方式，半导体热电组件一般由碲化铋半导体材料制成，热电组件在通电情况下由于帕尔贴效应形成制冷面和发热面，从而实现对电池的冷却或者加热作用。

专利申请CN 03274312.2公开一种采用半导体制冷器的电池冷却方式，包括电池箱一侧侧壁外围的制冷器，制冷器热面和风冷翅片贴合，制冷器冷面贴合传冷板，并通过内置风扇对流以增强换热传冷板与电池换热。由于空气对流换热系数小，一般在几十W/m²K左右，从风扇到另一侧电池的沿程有多个热阻，换热热阻过大，制冷器制冷效率低。另外，制冷器散热面翅片贴近电池箱，反而会加热电池箱，达不到散热目的。

专利申请CN 201210054888.8公开了一种半导体制冷循环水的电池冷却装置，动力电池组通过进水管和出水管与一用于储存冷却液的外部冷却水箱连通，冷却水箱与一半导体冷却装置连接，进水管上设有一推动冷却液循环的水泵，还包括一控制器，其输入端与温度传感器和动力电池组电路连接，输出端与半导体冷却装置和水泵电路连接。半导体制冷元件的制冷面与传冷铝紧贴连接，散热面与风冷散热装置紧贴连接；传冷铝设置于所述冷却水箱中，用于降低冷却水温度，冷却水再与电池组相连以降低电池温度。该技术方案的不足之处在于，由于半导体制冷元件的加热面发热量大，既包括制冷面吸收的热量，也包括制冷电功率所转化的热量，采用风冷散热效率低，制冷效能受限。另外，半导体制冷元件距离电池远，需要通过制冷水箱以及管路所蓄水量再加热电池组，电能消耗大，水路沿程冷量损失大，热反应速度慢，制冷效率不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于热电效应的电池模组热管理装置，本实用新型在电池箱内、电池模组的下部紧凑设置半导体热电组件，通过高导热性的导热体与电池形成导热通路，在高温气候环境下和低温气候环境下执行不同的工作模式，具有热反应速度快、温度控制精确、无噪声，应用在储能锂离子电池上，在暑热天气能降低电池温度，在严寒天气能加热电池，可大大提高电池寿命和工作稳定性，并且，所述装置结构紧凑，体积较小，有利于在有限的空间内布置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于热电效应的电池模组热管理装置，其特征在于：

在电池包箱体内部，由上至下顺次紧贴配置电池模组，导热支撑板，半导体热电组件和液体导热通道，并在电池模组内匀布多个导热体，导热体下部紧贴导热支撑板，其中：

导热支撑板横置,其四周边缘紧贴电池包箱体内壁；

半导体热电组件包括横置的第一热交换板和第二热交换板，以及立置紧贴在两者之间的若干个热电单元，每个热电单元包括串联电连接的若干对P型热电臂和N型热电臂，热电单元之间串/并联电连接；单个半导体热电组件的正负极直接与电池包箱体外部的直流电源正负极电连接；或者，多个半导体热电组件串/并联电连接后，其正负极再与电池包箱体外部的直流电源电正负极连接；并且，半导体热电组件的电流方向能够切换；

液体导热通道位于电池包箱体底部，液体导热通道内盛装导热液体，对应液体导热通道的两端端口，在电池包箱体上开设进液口和出液口，液体导热通道通过电池包箱体外部配置的泵机与外部换热器连通。