[发明专利]一种相变材料耦合半导体制冷片的电池热管理装置

说明书

本发明公开了一种相变材料耦合半导体制冷片的电池热管理装置，包括相变材料封装体、隔热层、测温元件、半导体制冷片和散热器，所述相变材料封装体用于固定电池单体并封装相变材料；所述隔热层与相变材料封装体相接触，用于将隔热层内温度与环境温度隔离，并固定半导体制冷片；所述测温元件安置于相变材料封装体与电池的接触面之间，用于测量电池组温度；所述半导体制冷片用于制冷或制热，安置于隔热层的开孔内，一面与相变材料封装体接触，一面与散热器接触；所述散热器用于加快半导体制冷片工作时与外界换热的速率，以提高半导体制冷片的工作效果。本发明结构简单紧凑，可实现电池组的散热和加热，广泛适用于电池热管理技术领域。

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，特别涉及一种半导体制冷技术耦合相变材料的电池热管理装置。

背景技术

动力电池做为新能源汽车的动力来源之一，其性能的优劣直接影响了整车的动力性能，而温度又是影响电池组性能的重要因素。过高的温度可能会导致电池逸出气体或者发生腐蚀，严重时甚至会产生热失控，使得电解液开始分解，并导致电池因压力过大而爆炸。温度过低又会使得电池容量减少，充放电效率降低。因此，使用电池热管理系统将电池组温度维持在适宜的工作温度范围内对于保障电池容量和寿命，提高新能源汽车整车动力性和安全性是具有重要意义的。

目前用于电池热管理的方法主要有风冷、液冷、热管、半导体制冷片和相变材料。其中风冷的温控效果不理想，液冷会增加很多额外的体积和质量且有发生泄漏的危险，而热管由于其结构不易于与电池结合，所以经常与其他方法耦合使用。半导体制冷片可灵活切换制冷、制热工作状态，但效率较低。相变材料工作时无需消耗额外能源，但当温度超过其相变温度后，还需要额外的方式将其内部的热量带走。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是结合半导体制冷片与相变材料各自的优点来对电池进行冷却和加热，从而提高其工作性能。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种相变材料耦合半导体制冷片的电池热管理装置，包括相变材料封装体(3)，用于固定电池(2)单体并作为电池(2)与封装的相变材料(32)之间的传热介质；相变材料(32)置于相变材料封装体(3)的腔体内，用于储存热量；隔热层(6)与相变材料封装体(3)相接触，用于将隔热层(6)内温度与环境温度相隔离，并固定半导体制冷片(5)；测温元件(1)安置于相变材料封装体(3)与电池(2)的接触面之间，用于测量隔热层(6)内温度；半导体制冷片(5)用于制冷或制热，安置于隔热层(6)的开孔内，一面与相变材料封装体(3)接触，一面与散热器(4)接触；散热器(4)用于加快半导体制冷片(5)工作时与外界换热的速率，以提高半导体制冷片(5)的工作效果。

进一步的，相变材料封装体(3)由导热金属所制，两侧封装相变材料部分由数个冷板(31)连接并制成一体，冷板(31)之间的间隔略宽于单体电池(2)厚度，并且冷板(31)与电池(2)之间应涂有导热硅脂，以提高传热速率。封装相变材料部分的内部有数个导热肋板(33)，肋板(33)应平行于热管理系统底面竖向等距间隔设置。

进一步的，相变材料(32)可以是纯净物也可以是混合物，只需要保证其相变温度在20℃～50℃之间即可。

进一步的，测温元件(1)应布置于中心和两端位置的单体电池(2)表面的中心处，并与温度采集装置相连。

进一步的，隔热层(6)由硬质隔热材料制成，其两侧开有用于安置半导体制冷片(5)的矩形通孔(61)，且矩形通孔(61)的某一内表面应开有圆形通孔(62)，用以穿过半导体制冷片(5)的导线。隔热层(6)厚度可略厚于半导体制冷片(5)厚度。

进一步的，半导体制冷片(5)两个工作面应涂有导热硅脂，其尺寸和数量应根据电池组尺寸决定，以使得半导体制冷片(5)所占面积比例尽可能大。半导体制冷片(5)外接于电源控制装置。