本發明涉及電池熱管理技術領域，特別是涉及一種基于空氣介質的雙向流電池熱管理系統及電池熱調節方法。

背景技術：

隨著能源危機和環境污染問題日趨嚴重，電動汽車應運而生。在電動汽車中最重要的部分之一是電池組，而電池組是由大量的單體電池組合而成的，按照電池的產熱機理，電池組在大電流充放電的過程中會產生大量的熱。為了保持電池組內部體系熱環境的產熱與散熱的平衡，在電動汽車中常常采用電池熱管理系統。如果電池熱管理系統的散熱環節出現故障或者效率不高，就會導致電池組產生的熱量不能幾十有效地散發到外界環境中，從而使得熱量積累在電池內部，造成電池組溫度過高和電池之間的溫度差增大，當電池工作環境溫度過高時，容易引起電池的熱失效問題。當電池工作溫度過低時，電池組的充放電效率也隨之下降，存在安全隱患。

現有的電池熱管理系統的設計有些采用了相對簡單的空氣介質冷卻熱管理系統，來保證電池組內部體系產熱與散熱的平衡。然而當電池組在惡劣的工作環境下工作時，這種方式難使電池在最佳的工作環境范圍內工作，不能保證電池間溫度的均溫性，影響系統的使用壽命。因此，現有的技術無法保證電池組的使用可靠性和穩定性。

技術實現要素：

針對于上述問題，本發明提供一種雙向流電池熱管理系統及電池熱調節方法，用以解決現有技術中電池組因散熱問題產生的使用可靠性和穩定性較差的問題。

為解決上述技術問題，根據本發明的第一個方面，提供了一種雙向流電 池熱管理系統，其特征在于，該系統包括：電池組的保護殼體、風道、散熱翅片組、處理器模塊、散熱風扇和半導體制冷制熱片；

其中，所述保護殼體上下表面均設置有金屬網和所述風道，所述風道包括第一風道和第二風道，所述保護殼體上表面的所述金屬網與所述保護殼體下表面的所述第一風道相對，所述保護殼體下表面的所述金屬網與所述保護殼體上表面的所述第二風道相對；

所述第一風道和所述第二風道中間用隔板隔開，并且所述第一風道和所述第二風道之間均安裝有折流片；

所述第一風道和所述第二風道內側均安裝有所述半導體制冷制熱片；

所述半導體制冷制熱片的冷面和熱面兩側均固定有所述散熱翅片組；

所述散熱風扇安裝在所述風道的進風口處，并且設置于所述半導體制冷制熱片內側，所述散熱翅片組的外側；

所述處理器模塊與所述半導體制冷制熱片和所述散熱風扇連接，所述處理器模塊將檢測到的電池組的溫度信號轉換為控制指令，控制所述半導體制冷制熱片和所述散熱風扇的工作狀態。

優選的，所述散熱翅片組通過導熱粘合劑與所述半導體制冷制熱片緊密結合。

優選的，所述處理器模塊包括：溫度采集模塊，所述溫度采集模塊設置于所述電池組的單體電池的外部。

優選的，所述溫度采集模塊包括：熱電偶溫度傳感器和信號處理模塊，所述熱電偶傳感器的溫度探頭緊貼在所述電池組的單體電池壁上。

優選的，其特征在于，所述保護殼體為金屬殼體。

優選的，其特征在于，所述保護殼體上下表面的金屬網和風道關于對稱線對稱，各占所述保護殼體上下表面的1/2，其中，所述對稱線為金屬殼體上表面或下表面兩短邊中點的連線。

優選的，其特征在于，所述半導體制冷制熱片為TEC1-12706。

優選的，所述折流片和所述散熱翅片組均為鋁金屬材質，并且所述散熱翅片組的各個散熱翅片左右兩側均設置有凹槽。

優選的，其特征在于，所述導熱粘合劑包括導熱硅脂。

根據本發明的第二方面，提供了一種電池熱調節方法，適用于本發明的第一方面提供的雙向流電池管理系統，該方法包括：

所述雙向流電池管理系統通過所述處理器模塊中的所述溫度采集模塊讀取電池組實時工作環境溫度，并將所述電池組工作環境溫度與預先設定的所述電池組所適應的工作環境溫度的最高值和最低值進行比較；

當所述電池組實時工作環境溫度高于所述電池組所適應的工作環境溫度的最高值時，所述溫度采集模塊控制所述半導體制冷制熱片的輸入電流均為正向直流電流，并控制所述散熱風扇工作；所述半導體制冷制熱片將所述半導體制冷制熱片的冷面產生的冷量傳導至安裝在所述風道入口處的散熱翅片組，所述散熱風扇出風經過所述散熱翅片組進行冷卻形成冷卻風，所述冷卻風經過所述金屬網為所述半導體制冷制熱片的熱面的所述散熱翅片組進行散熱；

當所述電池組實時工作環境溫度低于所述電池組所適應的工作環境溫度的最低值時，所述溫度采集模塊控制所述半導體制冷制熱片的輸入電流均為反向直流電流，并控制所述散熱風扇工作；所述半導體制冷制熱片將所述半導體制冷制熱片的熱面產生的熱量傳到至安裝在所述風道入口處的散熱翅片組，所述散熱風扇出風經過所述散熱翅片組進行加熱形成加熱風，所述加熱風經過所述金屬網為所述半導體制冷制熱片的冷面的所述散熱翅片組進行加熱。

相較于現有技術，在本發明的技術方案中雙向流電池熱管理系統是由電池組的保護殼體、風道、散熱翅片組、處理器模塊、散熱風扇和半導體制冷制熱片構成的，并且在本發明中采用了雙風道和半導體制冷制熱片，能夠根據電池組實時工作環境溫度對其熱量進行調節，滿足了單體電池間的均溫性，進而解決了現有技術中電池組的使用可靠性和穩定性較差的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例一提供的雙向流電池熱管理系統內部的結構示意圖；

圖2為本發明實施例一提供的雙向流電池熱管理系統中部的結構剖面示意圖；

圖3為本發明實施例一提供的雙向流電池熱管理系統外部的結構示意圖；

圖4為本發明實施例一提供的雙向流電池熱管理系統的散熱翅片組的結構示意圖；

圖5為本發明實施例二提供的一種散熱調節方法的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”和“第二”等是用于區別不同的對象，而不是用于描述特定的順序。此外術語“包括”和“具有”以及他們任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備沒有設定于已列出的步驟或單元，而是可包括沒有列出的步驟或單元。同時術語“上”、“下”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是 指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位，以特定的方位構造和操作，因此不能理解為本發明的限制。

實施例一

分別參見圖1、圖2、圖3和圖4為本發明實施例一提供的雙向流電池熱管理系統內部、中部、外部的結構示意圖，以及散熱翅片組的結構示意圖，該雙向流電池熱管理系統包括：電池組1的保護殼體2、風道3、散熱翅片組4、處理器模塊、散熱風扇5和半導體制冷制熱片9；

其中，所述保護殼體2上下表面均設置有金屬網6和所述風道3，所述風道3包括第一風道和第二風道，所述保護殼體2上表面的所述金屬網6與所述保護殼體2下表面的所述第一風道相對，所述保護殼體2下表面的所述金屬網6與所述保護殼體2上表面的所述第二風道相對；

所述第一風道和所述第二風道中間用隔板7隔開，并且所述第一風道和所述第二風道之間均安裝有折流片8；

所述第一風道和所述第二風道內側均安裝有所述半導體制冷制熱片9；

所述半導體制冷制熱片9的冷面和熱面兩側均固定有所述散熱翅片組4；

所述散熱風扇5安裝在所述風道3的進風口處，并且設置于所述半導體制冷制熱片9內側，所述散熱翅片組4的外側；

所述處理器模塊與所述半導體制冷制熱片9和所述散熱風扇5連接，所述處理器模塊將檢測到的電池組的溫度信號轉換為控制指令，控制所述半導體制冷制熱片9和所述散熱風扇5的工作狀態。

具體的，參見圖3，所述設置于電池組1外的保護殼體2，采用金屬殼體，并且所述保護殼體上下表面的金屬網和風道關于對稱線對稱，各占所述保護殼體上下表面的1/2，其中，所述對稱線為金屬殼體上表面或下表面兩短邊中點的連線。

參見圖1所述折流片8分別安裝在由所述第一風道和所述第二風道組成的雙風道中的電池組1的電池單體壁和保護殼體2之間，以及各個電池單體中間，且每兩個折流片8呈垂直交錯結構。并且所述折流片8優選鋁金屬材 質，也可以采用其他金屬材質，本發明對折流片的材質不做具體限制。同時，所述雙風道入口處散熱風扇5均同時工作，形成雙向流散熱加熱結構。

所述散熱翅片組4通過導熱粘合劑與所述半導體制冷制熱片9緊密結合。其中，所述散熱翅片組4優選金屬鋁材質，也可以采用其他材質，并且參見圖4所述散熱翅片組中的各個散熱翅片左右兩個側面均設置有整齊排列的凹槽10，采用這種結構有效增大各散熱翅片與空氣接觸的面積，進而加快了散熱或加熱的速率；其中所述導熱粘合劑優選導熱硅脂，同樣也可以為其他的導熱粘合劑，本發明不做限定。

具體的，所述處理器模塊包括：溫度采集模塊，所述溫度采集模塊設置于所述電池組的單體電池的外部；并且所述溫度采集模塊采用熱電偶溫度傳感器和信號處理模塊，所述熱電偶傳感器的溫度探頭緊貼在所述電池組的單體電池壁上；在本實施例一中所述信號處理模塊優選MAX6675集成電路，采用這一型號的信號處理模塊可以通過高阻抗差動輸入，來保證檢測輸入的高精度，同時其具有熱電偶溫度傳感器斷線檢測，保證溫度采集模塊的正常工作。但是本發明對信號處理模塊只是優選MAX6675集成電路，同樣也可以采用其他方式的信號處理模塊，只要是能保證本發明方案中實現的功能即可，對其具體型號不做限定。

參見圖2，所述半導體制冷制熱片9輸入的直流電流為正向電流時，通過兩種半導體材料組成的電偶時，其中一面吸熱另一面放熱；當改變電流方向時，冷面和熱面互換，并且所有半導體制冷制熱片9的冷面和熱面均保持一致變換；其中所述半導體制冷制熱片優選TEC1-12706，相應的也可以選取其他型號的半導體制冷制熱片。

根據本發明實施例一公開的技術方案中，可以得出在雙向流電池熱管理系統中采用了雙風道入口處的散熱風扇同時工作，進而形成雙向流散熱加熱結構，加快了電池的散熱和加熱效率，滿足各單體電池之間的均溫性；同時采用散熱翅片組的結構，能夠加熱半導體制冷制熱片非工作面的散熱或加熱，延長了半導體制冷制熱片的使用壽命；并且在雙風道中加入了折流片，提高 了冷卻或加熱速度。所以本發明實施例一公開的雙向流電池熱管理系統解決了現有技術中電池組因散熱問題產生的使用可靠性和穩定性較差的問題。

實施例二

參見圖5為本發明實施例二提供的一種散熱調節方法的方法流程示意圖。該電池熱調節方法，適用于本發明的實施例一提供的雙向流電池管理系統，該方法包括：

S21、所述雙向流電池管理系統通過所述處理器模塊中的所述溫度采集模塊讀取電池組實時工作環境溫度；

在執行完步驟S21后，并將所述電池組工作環境溫度與預先設定的所述電池組所適應的工作環境溫度的最高值和最低值進行比較，即圖5中步驟S22和S25；

S22、判斷所述電池組工作環境溫度是否高于預先設定的所述電池組所適應的工作環境溫度的最高值，如果是，執行S23；

S23、溫度采集模塊控制所述半導體制冷制熱片的輸入電流均為正向直流電流，并控制所述散熱風扇工作后執行S24；

S24、所述半導體制冷制熱片將所述半導體制冷制熱片的冷面產生的冷量傳導至安裝在所述風道入口處的散熱翅片組，所述散熱風扇出風經過所述散熱翅片組進行冷卻形成冷卻風，所述冷卻風經過所述金屬網為所述半導體制冷制熱片的熱面的所述散熱翅片組進行散熱；

相應的，在步驟S21后也要執行步驟S25；

S25、判斷所述電池組工作環境溫度是否低于預先設定的所述電池組所適應的工作環境溫度的最低值，如果是，執行S26；

S26、所述溫度采集模塊控制所述半導體制冷制熱片的輸入電流均為反向直流電流，并控制所述散熱風扇工作后執行S27；

S27、所述半導體制冷制熱片將所述半導體制冷制熱片的熱面產生的熱量傳到至安裝在所述風道入口處的散熱翅片組，所述散熱風扇出風經過所述散 熱翅片組進行加熱形成加熱風，所述加熱風經過所述金屬網為所述半導體制冷制熱片的冷面的所述散熱翅片組進行加熱。

可以理解的，在本發明實施例二中提供的一種散熱調節方法中的步驟S22與步驟S25是并列存在的，即當溫度采集模塊讀取到電池組實時工作的環境溫度后，要分別與預先設定的所述電池組所適應的工作環境溫度的最高值和最低值進行比較，確定如何控其他裝置或部件的工作。

在本發明實施例二公開的技術方案中，主要是提供了一種散熱調節方法，通過采集電池組實時工作的環境溫度，并分別與預先設定的所述電池組所適應的工作環境溫度的最高值和最低值進行比較，通過半導體制冷制熱片、散熱風扇、散熱翅片組的共同工作，有效提高了冷量和熱量的利用率，即無論電池組實時工作的環境溫度過高還是過低，均能保證其熱量的調節，從而解決了現有技術中電池組因散熱問題產生的使用可靠性和穩定性較差的問題。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。