專利名稱：一種動力鋰電池溫度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種動力鋰電池溫度控制裝置。
背景技術(shù)：
鋰電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正、負極構(gòu)成的 二次電池。鋰電池的正極材料通常由鋰的活性化合物組成，常見的正極材料主要成分為鈷 酸鋰、錳酸鋰、三元鎳鈷材料和磷酸鐵鋰，負極則是特殊分子結(jié)構(gòu)的碳。鋰電池一般包括正 極、負極、電解質(zhì)、隔膜、正極引線、負極引線和電池殼等部分。由于鋰電池使用了膠體電解 質(zhì)，不會發(fā)生電液泄露，裝配容易，使整體電池很輕、很薄。另外，上述鋰電池不會發(fā)生漏液 與燃燒爆炸等安全事故，因此可以用鋁塑復(fù)合薄膜制造電池外殼，從而提高整個電池的比 容量，這就是一般所述的軟包裝鋰電池。目前，鋰電池的單體工作電壓為2.0 4. 25V，動力型鋰電池的容量為10 IOOAh0使用中，要滿足電動車高電壓、大電流的負載用電要求，必須由多個單體電池串并聯(lián) 使用。這樣不但使電池的內(nèi)阻、容量和端電壓難于均衡，而且充放電保護線路的技術(shù)難度增 加，成本提高。例如一輛行駛160 260km的純電動轎車，直流輸入電壓為310V，如果使 用磷酸鐵鋰電池(3. 2V，90Ah)就需要96個單體串聯(lián)，才能滿足供電要求；一輛車身為12米 的電動客車，若工作電壓為388V就需要108個單體(3. 6V的錳酸鋰或三元鋰電池)串聯(lián)起 來供電。串聯(lián)起來的電池容量越大，其充放電保護線路的制作難度越高，且安全性也很難徹 底解決。另外，電動轎車鋰電池的使用環(huán)境溫度在-20 +55°C。就單只電芯而言，其0°C 時的容量保持率約為60 70%，-10°C時的容量保持率約為40 55%，-20°C時的容量保 持率約為20 40%。鋰電池的低溫使用環(huán)境下的極限低溫可能低至-40°C以下，在這樣的 低溫條件下，電化學(xué)反應(yīng)速度下降，電池輸出的電流和電壓都會下降，放電容量也會大幅下 降，這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。相反，在高溫使用環(huán)境下的極限溫 度可達50°C，甚至高達60°C左右，即使磷酸鐵鋰電池的高溫性能較好，其放電容量也會大 幅下降。因此，控制鋰電池的工作環(huán)境溫度至關(guān)重要，成為鋰電池的主要攻堅方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效保證鋰電池具有適宜的使用環(huán)境溫度的動力 鋰電池溫度控制裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種動力鋰電池溫度控制裝置，包括溫控 電池盒，所述溫控電池盒與高、低溫液體源由管道連通形成循環(huán)回路，在循環(huán)回路上設(shè)有循 環(huán)泵，循環(huán)泵與溫控電池盒之間連接有溫度傳感器和控制單元。所述溫控電池盒包括上端開口的外殼，外殼的開口處設(shè)有蓋板，蓋板上部設(shè)有正 極柱和負極柱及檢測線端子，檢測線端子與蓋板下側(cè)的溫度傳感器相連；蓋板下部設(shè)有與 正極柱和負極柱相連的極耳連接件；外殼上設(shè)有多個液體流通孔，液體流通孔的兩端分別 與液體輸入管道和液體輸出管道相通。
所述液體流通孔設(shè)在外殼的兩側(cè)端面上且垂直于蓋板所在平面，液體輸入管道和 液體輸出管道上設(shè)有相連通的連接頭，連接頭封堵在液體流通孔的上端和下端；所述液體 流通孔、液體輸入管道和液體輸出管道的內(nèi)壁上沿長度方向設(shè)有圓弧狀凸起。所述外殼底部可拆卸設(shè)置有底座，底座兩側(cè)設(shè)有圓弧狀凹槽，凹槽與兩側(cè)的液體 輸入管道或/和液體輸出管道卡接。所述高、低溫液體源包括帶有進液口和出液口的溫控液體盒，溫控液體盒上方設(shè) 有散熱體，溫控液體盒與散熱體之間設(shè)有金屬板，金屬板與溫控液體盒和散熱體之間分別 設(shè)有半導(dǎo)體溫差模塊，半導(dǎo)體溫差模塊聯(lián)接后與直流電源電連接。所述溫控液體盒和散熱體內(nèi)部設(shè)有散熱筋，散熱體一端設(shè)有散熱風(fēng)扇。所述半導(dǎo)體溫差模塊與直流電源之間電連接設(shè)置有雙刀雙擲開關(guān)。所述金屬板與溫控液體盒之間的半導(dǎo)體溫差模塊和金屬板與散熱體之間的半導(dǎo) 體溫差模塊的熱面或冷面朝向一致。所述溫控液體盒外表面設(shè)有絕熱膜。所述控制單元為PLC可編程邏輯控制器，其與雙刀雙擲開關(guān)控制連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是1、溫控電池盒與高、低溫液體源由管道連通形成循環(huán)回路，在循環(huán)回路上設(shè)有循環(huán) 泵，循環(huán)泵與溫控電池盒之間連接有溫度傳感器和控制單元，通過溫度傳感器實時檢測和控 制單元及時調(diào)控，為鋰電池創(chuàng)造適宜的工作環(huán)境溫度，提高電化學(xué)反應(yīng)速度，保證鋰電池的輸 出電流、輸出電壓和放電容量，以使鋰電池發(fā)揮最優(yōu)的性能，滿足動力電源的使用要求。2、在外殼上設(shè)有多個液體流通孔，在液體流通孔內(nèi)通入熱水或者冷水，以提高電 池外殼的溫度或者散熱性能，可將鋰電池的溫度控制在20 45°C，有利于電化學(xué)反應(yīng)的正 常進行，提高鋰電池使用的穩(wěn)定性；該電池盒設(shè)計科學(xué)，結(jié)構(gòu)簡單、合理，適用于各種軟包裝 鋰電池的包裝，可以使軟包裝鋰電池單體容量自幾安時至數(shù)百安時自由組裝，有利于提高 單體鋰電池的質(zhì)量比能量，組裝、裝卸和運輸方便，消除各種安全隱患，安全可靠。3、在蓋板上設(shè)有檢測線端子，便于實時監(jiān)測鋰電池的工作溫度，以便及時調(diào)控鋰 電池的工作溫度。5、在液體流通孔、液體輸入管道和液體輸出管道的內(nèi)壁上設(shè)有圓弧狀凸起，即進 行增大熱交換面積的處理，提高吸熱或者散熱性能，保證電池使用性能。6、金屬板與溫控液體盒和散熱體之間分別設(shè)有半導(dǎo)體溫差模塊，半導(dǎo)體溫差模塊 與直流電源之間電連接設(shè)置有雙刀雙擲開關(guān)，通過改變雙刀雙擲開關(guān)的擲向，來改變半導(dǎo) 體溫差模塊與直流電源的連接極性，從而使溫控液體盒內(nèi)的液體變換成高溫液體或低溫液 體，有效保證鋰電池具有適宜的使用環(huán)境溫度。7、在溫控液體盒和散熱體內(nèi)部設(shè)有散熱筋，增大熱交換面積，大大提高了吸熱或 散熱性能；在溫控液體盒的外表面設(shè)有絕熱膜，有效減少溫控液體盒內(nèi)部熱量散失，節(jié)約電 能。8、在散熱體的一端設(shè)有散熱風(fēng)扇，提高散熱體的冷卻速度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意4
圖2為圖1中溫控電池盒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖2中液體輸入管道或液體輸出管道的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖2中液體流通孔或液體輸入管道或液體輸出管道內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖1中高、低溫液體源的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖6的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為高、低溫液體源的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為高、低溫液體源的電路示意圖。
具體實施例方式如圖1所示的動力鋰電池溫度控制裝置，其包括溫控電池盒和高、低溫液體源，溫 控電池盒與高、低溫液體源由管道連通形成循環(huán)回路，在循環(huán)回路上設(shè)有循環(huán)泵，在循環(huán)泵 與溫控電池盒之間連接有溫度傳感器，在高、低溫液體源和溫控電池盒之間連接有控制單 元。上述控制單元為PLC可編程邏輯控制器。如圖2所示的鋰電池溫控電池盒，其包括上端開口的外殼1，在外殼底部設(shè)有可拆 卸的底座16，外殼1上部開口處設(shè)有蓋板2，在蓋板2上設(shè)有正極柱3和負極柱4。在外殼 1內(nèi)部縱向設(shè)有多塊隔板14，隔板14將外殼1的內(nèi)部均勻分隔為多個獨立區(qū)域，在各個獨 立區(qū)域內(nèi)設(shè)有多塊電芯5，多塊電芯5并排設(shè)置。電芯5上部的正極耳12和負極耳13由 “工”字型的極耳連接件6連接，以備與正極柱3和負極柱4連接，正極柱3和負極柱4分別 通過蓋板2上的沉孔與蓋板2下部的極耳連接件6相連；連接體7、連接體8和連接體9將 相鄰的電池組串聯(lián)在一起。為了便于鋰電池的性能檢測，在蓋板2上設(shè)有檢測線端子17，檢 測線端子17的下端通過導(dǎo)線分別與極耳連接件6、連接體7、連接體8和連接體9相連。其 中，檢測線端子17的材質(zhì)為黃銅鍍鉻，且其橫截面積為0. 5-1. 0平方毫米。如圖3、圖4和圖5所示，在外殼1上設(shè)有多個液體流通孔15，液體流通孔15設(shè)在 外殼1的兩側(cè)端面上，且垂直于蓋板2所在平面，在液體流通孔15的兩端分別設(shè)有與之相 通的液體輸入管道10和液體輸出管道11。液體輸入管道10和液體輸出管道11上設(shè)有與 液體流通孔15數(shù)目相同的連接頭18，連接頭18與液體輸入管道10和液體輸出管道11相 連通，所述連接頭18封堵在液體流通孔15內(nèi)。在底座16兩側(cè)設(shè)有圓弧狀凹槽，凹槽與兩 側(cè)的液體輸入管道10或/和液體輸出管道11卡接，底座16可沿液體輸入管道10和液體 輸出管道11的長度方向推拉滑動。在液體流通孔15、液體輸入管道10和液體輸出管道11 的內(nèi)壁上設(shè)有圓弧狀凸起19，即進行增大熱交換面積的處理，提高吸熱或者散熱性能，保證 電池使用性能。外殼1的高、寬比例為(190士5) (135士 1.5)，適合整備質(zhì)量為860kg…1400kg 的乘用車，安放在前后座位下，不需要提升座位高度，整車的最小離地間隙仍可達到 ^ 150mm。外殼1為高壓鑄鋁合金件或者冷拔鋁合金件。蓋板2的材質(zhì)為VOO尼龍66塑膠 料，阻燃VOO級，并符合BOHS指令要求。正極柱3和負極柱4的材質(zhì)為黃銅鍍鉻。液體輸 入管道10和液體輸出管道11可以為金屬材料，或者為VOO尼龍66塑膠料，阻燃VOO級，并 符合BOHS指令要求。
如圖6、圖7、圖8和圖9所示的高、低溫液體源，其包括溫控液體盒21，在溫控液體 盒21兩端可拆卸端蓋上分別設(shè)有進液口 22和出液口 23的。在溫控液體盒21的上方設(shè)有 散熱體24，溫控液體盒21與散熱體24之間設(shè)有金屬板25，在金屬板25與溫控液體盒21 和散熱體24之間分別設(shè)有半導(dǎo)體溫差模塊26，金屬板25上面和下面的半導(dǎo)體溫差模塊數(shù) 目分別為兩塊和四塊。半導(dǎo)體溫差模塊26通過導(dǎo)熱硅脂均勻粘貼在金屬板25上面和溫控 液體盒21上面，且金屬板25與溫控液體盒21之間和金屬板25與散熱體24之間的半導(dǎo)體 溫差模塊26的熱面或冷面朝向一致。如圖10所示，半導(dǎo)體溫差模塊26串聯(lián)后與直流電源 27電連接，在半導(dǎo)體溫差模塊26與直流電源27之間電連接設(shè)置有雙刀雙擲開關(guān)28。為提 高吸熱或散熱性能，在溫控液體盒21和散熱體24內(nèi)部設(shè)有散熱筋29，為了進一步提高吸熱 或散熱性能，還可以在散熱筋29、溫控液體盒21和散熱體24的內(nèi)壁上沿長度方向設(shè)有圓 弧狀凸起，增大熱交換面積，提高吸熱或散熱性能。在散熱體24的一端設(shè)有散熱風(fēng)扇30， 用于散熱體24的冷卻降溫。在溫控液體盒21的外表面設(shè)有絕熱膜31，減少溫控液體盒21 內(nèi)部熱量散失。散熱體24為盒式散熱體。高、低溫液體源的工作原理為當(dāng)半導(dǎo)體溫差模塊26通電時發(fā)生放熱或吸熱現(xiàn) 象，通過改變雙刀雙擲開關(guān)28的擲向，來改變半導(dǎo)體溫差模塊26連接直流電源27的兩極 極性，溫控液體盒21內(nèi)的液體就會變換成高溫液體或低溫液體。溫控液體盒21和散熱體24均為高壓鑄鋁合金件或者冷拔鋁合金件。半導(dǎo)體溫差 模塊26的型號為TEC1-12708，直流電源27的電壓為72V。若半導(dǎo)體溫差模塊26并聯(lián)后連 接在直流電源上，則直流電源的電壓為12V。在高、低溫液體源的金屬板25上面和下面的半導(dǎo)體溫差模塊數(shù)目也可以分別為 四塊和十塊或者八塊和二十塊。循環(huán)泵與溫控電池盒之間的溫度傳感器與檢測線端子17相連，實時檢測溫控電 池盒的工作溫度，并向控制單元即PLC可編程邏輯控制器傳輸信號?？刂茊卧碢LC可編程邏輯控制器與高、低溫液體源的雙刀雙擲開關(guān)28控制連 接。當(dāng)溫度傳感器將其從檢測線端子17檢測到的溫控電池盒工作溫度信號傳輸給PLC可編 程邏輯控制器，若溫控電池盒工作溫度過高，PLC可編程邏輯控制器控制雙刀雙擲開關(guān)28 改變擲向，從而改變半導(dǎo)體溫差模塊26連接直流電源27的兩極極性，使溫控液體盒21內(nèi) 產(chǎn)生低溫液體，低溫液體經(jīng)循環(huán)泵進入溫控電池盒，即在液體輸入管道10、液體流通孔15 和液體輸出管道11之間形成冷卻水回路，以降低溫控電池盒的工作溫度，為溫控電池盒創(chuàng) 造適宜的工作環(huán)境，以發(fā)揮鋰電池的最優(yōu)性能。相反，當(dāng)溫度傳感器傳輸給PLC可編程邏輯 控制器的溫度信號顯示溫控電池盒工作溫度過低，則說明外界環(huán)境溫度過低或者溫控液體 盒21內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生的低溫液體過多、時間過長，此時，PLC可編程邏輯控制器控制雙刀雙擲開 關(guān)28改變擲向，使溫控液體盒21產(chǎn)生高溫液體，高溫液體經(jīng)循環(huán)泵進入溫控電池盒，即在 液體輸入管道10、液體流通孔15和液體輸出管道11之間形成高溫水回路，以提升溫控電池 盒的工作溫度，為鋰電池發(fā)揮最優(yōu)的性能創(chuàng)造適宜的工作環(huán)境。
權(quán)利要求
一種動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于包括溫控電池盒，所述溫控電池盒與高、低溫液體源由管道連通形成循環(huán)回路，在循環(huán)回路上設(shè)有循環(huán)泵，循環(huán)泵與溫控電池盒之間連接有溫度傳感器和控制單元。
2.如權(quán)利要求1所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述溫控電池盒包括 上端開口的外殼，外殼的開口處設(shè)有蓋板，蓋板上部設(shè)有正極柱和負極柱及檢測線端子，檢 測線端子與蓋板下側(cè)的溫度傳感器相連；蓋板下部設(shè)有與正極柱和負極柱相連的極耳連接 件；外殼上設(shè)有多個液體流通孔，液體流通孔的兩端分別與液體輸入管道和液體輸出管道 相通。
3.如權(quán)利要求2所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述液體流通孔設(shè)在 外殼的兩側(cè)端面上且垂直于蓋板所在平面，液體輸入管道和液體輸出管道上設(shè)有相連通的 連接頭，連接頭封堵在液體流通孔的上端和下端；所述液體流通孔、液體輸入管道和液體輸 出管道的內(nèi)壁上沿長度方向設(shè)有圓弧狀凸起。
4.如權(quán)利要求3所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述外殼底部可拆卸 設(shè)置有底座，底座兩側(cè)設(shè)有圓弧狀凹槽，凹槽與兩側(cè)的液體輸入管道或/和液體輸出管道 卡接。
5.如權(quán)利要求1所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述高、低溫液體源包 括帶有進液口和出液口的溫控液體盒，溫控液體盒上方設(shè)有散熱體，溫控液體盒與散熱體 之間設(shè)有金屬板，金屬板與溫控液體盒和散熱體之間分別設(shè)有半導(dǎo)體溫差模塊，半導(dǎo)體溫 差模塊聯(lián)接后與直流電源電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述溫控液體盒和散 熱體內(nèi)部設(shè)有散熱筋，散熱體一端設(shè)有散熱風(fēng)扇。
7.如權(quán)利要求6所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述半導(dǎo)體溫差模塊 與直流電源之間電連接設(shè)置有雙刀雙擲開關(guān)。
8.如權(quán)利要求7所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述金屬板與溫控液 體盒之間的半導(dǎo)體溫差模塊和金屬板與散熱體之間的半導(dǎo)體溫差模塊的熱面或冷面朝向 一致。
9.如權(quán)利要求8所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述溫控液體盒外表 面設(shè)有絕熱膜。
10.如權(quán)利要求9所述的動力鋰電池溫度控制裝置，其特征在于所述控制單元為PLC 可編程邏輯控制器，其與雙刀雙擲開關(guān)控制連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動力鋰電池溫度控制裝置，包括溫控電池盒，所述溫控電池盒與高、低溫液體源由管道連通形成循環(huán)回路，在循環(huán)回路上設(shè)有循環(huán)泵，循環(huán)泵與溫控電池盒之間連接有溫度傳感器和控制單元。溫控電池盒與高、低溫液體源由管道連通形成循環(huán)回路，在循環(huán)回路上設(shè)有循環(huán)泵，循環(huán)泵與溫控電池盒之間連接有溫度傳感器和控制單元，通過溫度傳感器實時檢測和控制單元及時調(diào)控，為鋰電池創(chuàng)造適宜的工作環(huán)境溫度，提高電化學(xué)反應(yīng)速度，保證鋰電池的輸出電流、輸出電壓和放電容量，以使鋰電池發(fā)揮最優(yōu)的性能，滿足動力電源的使用要求。
文檔編號H01M10/50GK101894987SQ20101022615
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者李久學(xué), 李立, 李輝 申請人:李輝;李立