[发明专利]一种热电冷却耦合液冷的电池热管理装置及电压调控策略

说明书

本发明涉及一种热电冷却耦合液冷的电池热管理装置，包括液冷模块和热电模块，热电模块与液冷模块相连，电池与热电模块相连，热电模块的置冷端与电池接触，热电模块的热端与液冷模块接触。本发明还公开了一种热电冷却耦合液冷的电压调控策略，电池与热电模块相连，热电模块与液冷模块相连，控制热电模块的差值电压在液冷模块冷却液流动方向上依次增大。本发明的电池热管理装置相比于单纯液冷，电池低温温升和高温温降都可以得到极大改善，极大程度上稳定了电池组模块的温度，且这种制冷和加热集成化的设计，实现了汽车空间的有效合理利用。本发明的电压调控策略能够减小冷却液中温度梯度对热电模块制冷性能的影响，大大减小了电池组间温差。

技术领域

本发明涉及电动汽车动力电池热管理中热量管理领域，尤其涉及一种热电冷却耦合液冷的电池热管理装置及其所用热电元件电压的调控策略。

背景技术

目前的新能源汽车主要包括混动、纯电动和燃料电池电动车这三种，相比于传统的内燃机汽车，新能源汽车结构更加简单，且可以实现低排放甚至零排放。但不管是何种新能源汽车，其电源系统在持续放电中均会放出大量热量，这种高温运行环境会降低它们的性能，严重情况下甚至会带来安全威胁，因此针对其热管理极其重要。为了保证模组在适宜的温度区间内安全、高效工作，一般需要借助换热装置进行升温或降温。

当前车载电池热管理系统中，主流的冷却方式仍是液冷，它只要借助液冷板和液冷介质，来实现电池的热管理。现有的电池冷却装置一般为挤压一次成型的微通道水板，如专利申请号CN201721171741(专利名称为“一种电池水冷板”)，专利申请号CN201710363624(专利名称为“一种平行微通道水冷基板”)所述的装置等，均是平板式液冷装置，该类设计可以一定程度上从电池底部对温度进行管控，而且由于冷却液中温度梯度的存在，电池之间的温度差异成为了不可避免的问题。

但是，在炎热夏季，电池长期处于高温的自然环境，加上空调等高功率设备的使用，使得电池处于高倍率放电工况，温升较快，内部积攒的热量也较多；在寒冷的冬季，低温状态会导致电池充电缓慢，减少电池电量；同时传统的底部冷却方式由于冷却液温度梯度的存在，会导致电池组间存在加大的温差。在这些情况下，传统液冷不足以满足电池热管理的需求。因此，需要有更加合理的热管理装置被开发出来以解决上述问题。

发明内容

本发明针对此问题，设计了一种基于热电冷却/液冷耦合的电池热管理装置以及基于电压调节的控制方式，可以在高温环境下实现快速温降，在低温环境下实现电池的预热，同时电压的调节控制可以极大程度的减小电池组间的温度差异，极大地维持了电池工作的稳定性。

本发明的具体内容如下：一种热电冷却耦合液冷的电池热管理装置，包括液冷模块和热电模块，热电模块与液冷模块相连，电池与热电模块相连，热电模块的置冷端与电池接触，热电模块的热端与液冷模块接触。

进一步的，所述热电模块的数量与电池个数一致。

进一步的，所述热电模块位于电池底部的正中央。

进一步的，所述液冷模块包括液冷板，液冷板的左侧设有冷却液进口，液冷板的右侧设有冷却液出口。

进一步的，液冷板为铝合金制部件，热电模块冷热面材料为高导热陶瓷材料。

进一步的，电池与热电模块之间以及热电模块与液冷模块之间的接触部分采用导热硅脂粘连或焊接而成。

本发明还提供了一种热电冷却耦合液冷的电压调控策略，电池与热电模块相连，热电模块与液冷模块相连，控制热电模块的差值电压在液冷模块冷却液流动方向上依次增大。

进一步的，在电池放电前期和放电中期选择电压值小的等值电压控制热电模块的制冷量，在电池放电后期选择电压值大的差值电压控制热电模块的制冷量。

进一步的，当电池处于低温度环境时，热电模块通过调节电流方向，实现冷热面交换，对低温的电池进行充电或放电过程的预热。