[发明专利]一种综合热-电-冷能量管理系统及方法

说明书

本发明公开了一种综合热‑电‑冷能量管理系统及方法，包括恒定温差热电转换模块、热电发电驱动热电制冷模块和热电转换储能模块；恒定温差热电转换模块在温差驱动下将热能转化为电能，将输出的直流电通过导线传输给热电发电驱动热电制冷模块，驱动热电发电驱动热电制冷模块转移目标环境的热量，热电发电驱动热电制冷模块工作中产生的废热传输给热电转换储能模块进行热电转换并进行存储。本发明利用余热发电直接进行有效制冷，无需额外配置直流电源及复杂的管路系统和隔热装置，实现了热量在空间的有效转移和热电冷能量综合利用，改变了现有热管理系统中热量转移的单一处理方式，为热控系统的顶层设计及相关热控结构体系的部署提供新思路。

技术领域

本发明属于能量管理系统技术领域，具体涉及一种综合热-电-冷能量管理系统及基于此系统的一种综合热-电-冷能量管理方法。

背景技术

在能源与环境问题的巨大挑战下，发展新能源汽车已成为必然趋势，因此各个国家对新能源汽车的开发十分重视。目前，新能源汽车主要包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车及太阳能汽车等各类新能源汽车。而作为新能源汽车的代表，电动汽车因具备直接电机驱动，零排放的环境可靠性成为目前新能源汽车发展的热点。

电动汽车由于具有节能环保的特点，目前越来越多的车辆中使用电池作为动力或动力之一，如混合动力或纯电动汽车。但在将电池作为动力的情况下，这时没有发动机余热可以利用，如使用电加热会导致较大的电量消耗，影响电动汽车行驶里程。

动力电池是电动汽车运行的动力源，其工作时存在最佳温度范围，如锂离子电池，常规的工作温度为-20～60℃，而最佳工作温度为25℃，在此最佳工作温度下，锂离子电池工作在最稳定的状态下，且使用寿命最长。在运行实际中，往往因为工作条件恶劣，造成动力电池温度过高。电动汽车在某些运行工况下，如高速行驶或爬坡，电池发热量增大，若内部发热量不能及时排出会造成电池内部温度升高超出工作温度范围；外部环境温度过高，如炎热的夏季，同样会使动力电池温度升高超出最佳工作温度范围。以上情形不仅缩短了电池的使用寿命、影响电池的容量，而且还会影响汽车的稳定运行甚至引发爆炸等安全事故。

结合目前国内外的一些动力电池热管理控制方法，发现仍存在很多不足，单纯采用被动热控制方式，如相变材料、热管等，仅能保证动力电池在一般情况下正常工作，在恶劣条件下往往失效。相变材料在完全相变的状态下，不仅无法发挥其储热的性能，还会因为低热导率造成电池热量导出困难；热管不仅有自然失效的可能，而且在电动汽车经历崎岖路面发生振荡时极易损坏，在高温环境下，传热性能也会降低甚至失效。

因此，对动力电池应进行合理全面的热管理控制，使车辆内的热管理系统尽量利用电池和其它电力电子设备的余热作为热源，使其工作在合理的温度范围内，解决现有热管理系统热量转移方式单一的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决现有热管理系统热量转移方式单一、结合温差发电技术与热电制冷技术及相变储能技术且可实现热量转移与热能转化利用的一种综合热-电-冷能量管理系统及基于此系统的一种综合热-电-冷能量管理方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明公开了一种综合热-电-冷能量管理系统，包括恒定温差热电转换模块1、热电发电驱动热电制冷模块2和热电转换储能模块3；恒定温差热电转换模块1又包括第一热存储单元11、热传输单元12、温差发电单元13和第二热存储单元14，热传输单元12对称分布在温差发电单元13两侧，第一热存储单元11与第二热存储单元14对称分布在热传输单元12两侧；热电发电驱动热电制冷模块2又包括热电制冷单元23和导线24；热电转换储能模块3又包括第三热存储单元31、热电发电单元33和蓄电池35，热电发电单元33通过导线与蓄电池35相连；