[发明专利]小型分立式电池箱及其低能耗温度管理方法

说明书

本发明涉及一种小型分立式电池箱及其低能耗温度管理方法，该电池箱包括箱体以及电池组和温度管理单元；温度管理单元包括重力热排组件和半导体制冷组件以及温度控制模块；温度管理单元根据电池工作环境温度而适应性调控温度，在低温时利用加热片加热，重力热排作为温度传导介质将热量水平传递给两侧的电池组对电池进行加热；在高温时启动半导体制冷组件，通过重力热排的导热性能将热量自下而上传递至半导体制冷组件，利用半导体制冷组件将重力热排传递的热量吸收冷却，电池温度降低；电池箱设置有保温夹层，使得外界的热量无法传递到内箱之中，保证电池组在工作时不受到外界温度的影响，而且系统工作能耗大大降低、电池工作的安全性大幅提升。

技术领域

本发明涉及电池应用技术领域，尤其涉及一种小型分立式电池箱及其低能耗温度管理方法。

背景技术

目前市场上的储能电池应用是将电池、BMS、PCS和EMS做集成处理，这种一体式的解决方案由于所有的电芯集中在一起放置，电池在着火时容易发生殉燃、殉爆的问题，难以解决；同时为储能柜中电池以及控制元器件的散热，散热装置需要24小时开启，能耗较大；而且这种集成的储能系统是被固定无法移动的，对于新兴的要求便于产品移动转场的电池租赁模式是非常不便的。因此，未来储能电池的研发要充分考虑电池的内部结构和外部结构的融合设计，通过一些结构的创新发展减轻外部系统面临的成本和安全性的压力，这是未来储能电池结构技术研究的重要方向，希望储能电池能够达到“低成本、长寿命、高安全”的目标。

目前关于电池模组散热的技术相对较为成熟，但是在能耗、结构以及散热效果等方面仍然存在很多问题，有待于进一步解决。

专利CN103199316B公开了一种电池组及其散热结构，它包括：半导体换热装置，及两个均温版，两块均温板使用热管搭接成“门”字形结构，中间顶部放置PEC组成散热系统，使用时插入到电池组件当中，将电池的热量导出来。该专利使用均铝基板加热管的方式组成均温板，且需要用热管将其搭接起来，制造成本较高，加工不便。且需要根据不同宽度的电池定做不同宽度的均温板搭接组件，通用性不高。

专利CN103715473A公开了一种动力电池热管理系统，具体方案为热管、半导体制冷组件、液体循环装置相结合的电池冷却方案。热管与液体循环装置相连接，液体循环装置将热量传递给半导体制冷组件，依靠半导体制冷组件将热量散发出去。该方案结构复杂，维护不便，成本较高，多个热管与液体循环装置连接，连接点较多，容易出现连接不紧密、热阻增大的问题。

专利CN207602734U公开了一种动力电池热管理系统，具体方案为电池箱为单层筒体，使用电池浸泡在石蜡当中，同时使用热管加半导体制冷组件进行辅助制冷，柜体内部配置有保温层与防火层。该方案为热管插入到相变材料当中，利用半导体制冷组件对相变材料进行制冷，从而间接对电池进行降温。由于相变材料相变温度点的潜热非常大，半导体制冷组件需要工作很长时间才能将相变材料所吸收的热量散发出去，故而能耗较高，同时对于半导体制冷组件的运行寿命有一定的影响。

专利CN109841927A适于高寒地区的电动汽车动力电池热管理装置，其是将电池安置到保温箱体内的电池放置部，冷却装置的吸热部和电池温度检测元件贴在电池上；当工作时电池温度检测元件检测电池的温度过高，启动冷却装置开始冷却工作，冷却装置的吸热部将热量吸收，并将废热传递给散热部，然后散热部将废热挥散到保温箱体外界；当工作时电池温度检测元件检测电池的温度过低，停止冷却工作，电池持续发热所产生的热量积累在保温箱体。该种结构，当外界温度过低，特别是高寒地区，仅仅靠保温箱体保温，若电池不持续工作时箱体与外界温度是相同的，因此，其仅仅解决了电池温度过高的问题，而对于温度较低或者电池不连续工作时无法正常工作的问题是无法解决的，而且该方案仅针对于动力电池的热管理，该种管理模式对于储能电池是完全无法适用。

因此，目前对于电池的热管理问题还仍然存在着一定的技术缺陷，特别是储能电池的散热、消防以及高耗能方面还有待于进一步的研究和改善。

发明内容