本發(fā)明涉及一種電池包的管理系統(tǒng)，尤其是一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)及管理方法。

背景技術(shù)：

動力電池作為電動汽車的唯一動力源，溫度對動力電池的性能、安全性和使用壽命的影響很大。由于電動汽車所需電池?cái)?shù)量較多且裝載空間有限，電池均需為緊密排列連接，當(dāng)電動汽車在不同工況下行駛，電池組會以不同倍率放電，以不同生熱速率產(chǎn)生大量熱量，隨著時(shí)間累積及空間影響會產(chǎn)生不均勻的熱量聚集，從而導(dǎo)致電池組運(yùn)行環(huán)境溫度不均衡，尤其夏季高溫天氣，電池組所處的環(huán)境溫度本身就很高，加之在復(fù)雜工況條件下運(yùn)行，更容易導(dǎo)致電池組系統(tǒng)溫度過高和溫度分布不均衡。如果整個(gè)電池組在高溫下得不到及時(shí)的散熱，過高的工作溫度和過大的溫度差異得不到緩解，將降低電池系統(tǒng)充放電循環(huán)壽命，影響電池的功率和能量發(fā)揮，嚴(yán)重時(shí)還會造成熱失控，最終影響電池組的安全性和可靠性。

目前市場上的動力電池包的熱管理方法大多是通過兩套裝置來完成，加熱一般使用電阻式加熱片，該方式的加熱效率不高且溫差較大。冷卻普遍采用強(qiáng)制風(fēng)冷或者液冷，強(qiáng)制風(fēng)冷主要是將車內(nèi)的空調(diào)風(fēng)或者環(huán)境中的空氣吸入電池包內(nèi)，將熱空氣排到電池包外已達(dá)到冷卻電芯的目的，這種方案效率低溫差大，且無法保證電池包的防護(hù)等級。液冷則是利用導(dǎo)熱材料將電芯的熱量傳導(dǎo)至制冷劑，并通過制冷劑將熱量帶走，這種方法成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不易維護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種使用一套系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)對電池包進(jìn)行制冷和制熱雙的雙向控制的、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、易維護(hù)的一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)及管理方法，具體技術(shù)方案為：

一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)，包括熱敏電阻、半導(dǎo)體制冷裝置、熱管、電路控制裝置和電池管理系統(tǒng)，所述熱敏電阻和熱管均安裝在電池箱體內(nèi)，且位于電池模組之間，所述熱管的兩端分別裝有吸熱片和鋁板，所述吸熱片位于電池模組之間，所述鋁板與半導(dǎo)體制冷裝置連接，所述半導(dǎo)體制冷裝置安裝在電池箱體的外側(cè)，半導(dǎo)體制冷裝置通過電路控制裝置與電源轉(zhuǎn)換器連接，所述電路控制裝置包括正向電壓電路和反向電壓電路，電路控制裝置為半導(dǎo)體制冷裝置提供正向電壓和反向電壓；所述熱敏電阻和電路控制裝置均與電池管理系統(tǒng)連接，所述電池管理系統(tǒng)監(jiān)控電池箱體內(nèi)部的溫度。

優(yōu)選的，所述正向電壓電路包括繼電器a和繼電器d，所述反向電壓電路包括繼電器b和繼電器c，所述繼電器a和繼電器b均與電源轉(zhuǎn)換器的正極連接，所述繼電器c和繼電器d均與電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)極連接，所述繼電器a和繼電器c均與半導(dǎo)體制冷裝置的正極連接，所述繼電器c和繼電器d均與半導(dǎo)體制冷裝置的負(fù)極連接，所述繼電器a和繼電器d導(dǎo)通時(shí)向半導(dǎo)體制冷裝置的正極提供正向電壓，所述繼電器b和繼電器c導(dǎo)通時(shí)向半導(dǎo)體制冷裝置的正極提供反向電壓。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體制冷裝置包括散熱片和半導(dǎo)體制冷片，所述散熱片位于電池箱體的外側(cè)，散熱片安裝在半導(dǎo)體制冷片的熱端，半導(dǎo)體制冷片的冷端與鋁板連接。

優(yōu)選的，所述熱管為l形熱管，熱管的一端與位于電池箱體中心位置的吸熱片連接，另一端通過鋁板與安裝在電池箱體外側(cè)的半導(dǎo)體制冷裝置連接。

優(yōu)選的，所述熱管和半導(dǎo)體制冷裝置均設(shè)有兩組，所述半導(dǎo)體制冷裝置分別位于電池箱體相對的兩側(cè)，所述熱管均與吸熱片連接。

優(yōu)選的，所述熱敏電阻不少于兩個(gè)，相鄰的電池模組之間均裝有熱敏電阻。

一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)的管理方法，包括以下步驟：

s1、熱敏電阻檢測電池箱體內(nèi)部的溫度；

s2、當(dāng)熱敏電阻檢測到的溫度超過電池管理系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)通過閉合繼電器a和繼電器d輸出正向直流電壓，開啟半導(dǎo)體制冷模式，即電池箱內(nèi)空氣與吸熱片和熱管進(jìn)行換熱，將熱量傳遞到鋁板上，通過半導(dǎo)體制冷裝置的冷端再一次換熱，熱量經(jīng)熱電制冷效應(yīng)移至熱端，半導(dǎo)體制冷裝置的熱端與散熱片連接，散熱片通過與車輛運(yùn)行時(shí)的自然風(fēng)對流換熱，將熱量散到環(huán)境中，使半導(dǎo)體制冷裝置的熱端溫度恒定，從而達(dá)到降低電池箱體內(nèi)部溫度的目的；

s3、當(dāng)熱敏電阻檢測到的電池箱體內(nèi)部的溫度低于電池正常工作溫度時(shí)，電池管理系統(tǒng)通過閉合繼電器b和繼電器c向半導(dǎo)體制冷裝置提供反向直流電壓，開啟半導(dǎo)體制熱模式，半導(dǎo)體制冷裝置的冷端變成制熱端并釋放熱量，通過熱管和吸熱片將熱量送至電池箱內(nèi)，熱端通過外部環(huán)境吸收熱量，最終達(dá)到加熱電池箱體內(nèi)部溫度的目的。

電源轉(zhuǎn)換器為dc/dc轉(zhuǎn)換器。

電池管理系統(tǒng)（batterymanagementsystem，縮寫為bms），電池管理系統(tǒng)是電池與用戶之間的紐帶，主要對象是二次電池。二次電池存在下面的一些缺點(diǎn)，如存儲能量少、壽命短、串并聯(lián)使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復(fù)雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。電池管理系統(tǒng)（bms）主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。隨著電池管理系統(tǒng)的發(fā)展，也會增添其它的功能。電池管理系統(tǒng)的廠家有科列技術(shù)、億能電子、冠拓、力高新能源、華霆?jiǎng)恿?、上海妙益等。在本電池管理系統(tǒng)中添加了繼電器控制程序，實(shí)現(xiàn)對根據(jù)溫度對四個(gè)繼電器進(jìn)行控制。

把一個(gè)n型和p型半導(dǎo)體的粒子用金屬連接片焊接而成一個(gè)電偶對，一端為冷端，另一端為熱端，當(dāng)直流電流從n極流向p極時(shí)，冷端上產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象，熱端產(chǎn)生放熱現(xiàn)象，如果電流方向反過來，則冷端和熱端相互轉(zhuǎn)換，即冷端放熱，熱端吸熱。由于一個(gè)電偶產(chǎn)生熱效應(yīng)較?。ㄒ话慵sikcal/h）所以實(shí)際上將幾十、上百對電偶聯(lián)成的熱電堆。所以半導(dǎo)體的制冷即一端吸熱一端放熱，是由載流子（電子和空穴）流過結(jié)點(diǎn)，由勢能的變化而引起的能量傳遞，這是半導(dǎo)體致冷的本質(zhì)，即帕爾帖效應(yīng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)及管理方法通過半導(dǎo)體制冷技術(shù)應(yīng)用在動力電池包的熱管理中，使電池包在合適的環(huán)境溫度下工作，減小了電芯之間溫差；熱慣性小，制冷制熱很快；沒有機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，工作時(shí)無噪聲、無磨損、無振動、壽命長、維修方便、可靠性高；不使用制冷劑，無泄漏、無污染；直流供電，電流方向轉(zhuǎn)換方便，可實(shí)現(xiàn)制冷制熱雙向控制，實(shí)現(xiàn)了加熱與冷卻熱管理的統(tǒng)一。

說明書附圖

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)，包括熱敏電阻8、半導(dǎo)體制冷裝置3、熱管6、電路控制裝置和電池管理系統(tǒng)11。

所述熱敏電阻8和熱管6均安裝在電池箱體1內(nèi)，且位于電池模組2之間，所述熱敏電阻8不少于兩個(gè)，相鄰的電池模組2之間均裝有熱敏電阻8；

所述熱管6為l形熱管，熱管6的一端與位于電池箱體1中心位置的吸熱片5連接，另一端通過鋁板4與安裝在電池箱體1外側(cè)的半導(dǎo)體制冷裝置3連接，半導(dǎo)體制冷裝置3通過電路控制裝置與電源轉(zhuǎn)換器10連接；所述熱管6和半導(dǎo)體制冷裝置3均設(shè)有兩組，所述半導(dǎo)體制冷裝置3分別位于電池箱體1相對的兩側(cè)，所述熱管6均與吸熱片5連接。所述半導(dǎo)體制冷裝置3包括散熱片7和半導(dǎo)體制冷片，所述散熱片7位于電池箱體1的外側(cè)，散熱片7安裝在半導(dǎo)體制冷片的熱端，半導(dǎo)體制冷片的冷端與鋁板4連接。

所述電路控制裝置包括正向電壓電路和反向電壓電路，電路控制裝置為半導(dǎo)體制冷裝置3提供正向電壓和反向電壓；所述正向電壓電路包括繼電器a和繼電器d，所述反向電壓電路包括繼電器b和繼電器c，所述繼電器a和繼電器b均與電源轉(zhuǎn)換器10的正極連接，所述繼電器c和繼電器d均與電源轉(zhuǎn)換器10的負(fù)極連接，所述繼電器a和繼電器c均與半導(dǎo)體制冷裝置3的正極連接，所述繼電器c和繼電器d均與半導(dǎo)體制冷裝置3的負(fù)極連接，所述繼電器a和繼電器d導(dǎo)通時(shí)向半導(dǎo)體制冷裝置3的正極提供正向電壓，所述繼電器b和繼電器c導(dǎo)通時(shí)向半導(dǎo)體制冷裝置3的正極提供反向電壓。

所述熱敏電阻8和電路控制裝置均與電池管理系統(tǒng)11連接，所述電池管理系統(tǒng)11監(jiān)控電池箱體1內(nèi)部的溫度。

實(shí)施例二

一種動力電池包的熱管理系統(tǒng)的管理方法，包括以下步驟：

s1、熱敏電阻8檢測電池箱體1內(nèi)部的溫度；

s2、當(dāng)熱敏電阻8檢測到的溫度超過電池管理系統(tǒng)11的預(yù)設(shè)值時(shí)，電池管理系統(tǒng)11通過閉合繼電器a和繼電器d輸出正向直流電壓，開啟半導(dǎo)體制冷模式，即電池箱內(nèi)空氣與吸熱片5和熱管6進(jìn)行換熱，將熱量傳遞到鋁板4上，通過半導(dǎo)體制冷裝置3的冷端再一次換熱，熱量經(jīng)熱電制冷效應(yīng)移至熱端，半導(dǎo)體制冷裝置3的熱端與散熱片7連接，散熱片7通過與車輛運(yùn)行時(shí)的自然風(fēng)對流換熱，將熱量散到環(huán)境中，使半導(dǎo)體制冷裝置3的熱端溫度恒定，從而達(dá)到降低電池箱體1內(nèi)部溫度的目的；

s3、當(dāng)熱敏電阻8檢測到的電池箱體1內(nèi)部的溫度低于電池正常工作溫度時(shí)，電池管理系統(tǒng)11通過閉合繼電器b和繼電器c向半導(dǎo)體制冷裝置3提供反向直流電壓，開啟半導(dǎo)體制熱模式，半導(dǎo)體制冷裝置3的冷端變成制熱端并釋放熱量，通過熱管6和吸熱片5將熱量送至電池箱內(nèi)，熱端通過外部環(huán)境吸收熱量，最終達(dá)到加熱電池箱體1內(nèi)部溫度的目的。