[發明專利]用于電動車輛的使用熱電半導體的電池溫度控制器

有效

• 申請號: 200880011532.8
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101652896A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 張洙曄;李重輝
• 申請（專利權）人: SK能源株式會社
• 主分類號: H01M10/50
• 分類號: H01M10/50
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李 玲

技術領域

本發明涉及一種用于控制用于電動車輛(包括混合動力車輛)的電池 的溫度的設備。

更具體地，本發明涉及一種用于使用熱電半導體元件控制電動車輛電 池的溫度的設備，其能冷卻安裝在電動車輛中的電池。

背景技術

一般而言，車輛可根據功率源的類型分類為蒸汽車輛、內燃機車輛以 及電動車輛。在這些車輛中，電動車輛作為一種解決因內燃機車輛的尾氣 引起的嚴重大氣污染問題和因石油的高價引起的燃料費用增加問題的手 段，目前更為引人注意。

這樣的電動車輛是使用電力作為其功率源的設備，且通過使用電能使 電機運轉來行進，其與使用通過在內燃機中燃燒基于石油的燃料而獲得的 能量來行進的一般車輛不同。

而且，電動車輛幾乎不產生任何噪聲或振動，而且不排放任何尾氣， 因此它不會引起任何味道而且不會污染空氣。

電動車輛被設計成基于通過使用電能使電機旋轉而驅動車輪的原理來 行進。具有高電壓特性的電池能量是使該車輛行進所必需的。

然而，當前，足以使電動車輛運行的高電池能量僅使用單個電池是無 法實現的，因而必須將多個電池串聯或并聯連接，從而不僅實現高電壓而 且保持足夠長的壽命。

其中集聚和保持了多個電池的實體被稱為電池組。實際上，電池組被 固定至盒狀的盤，然后安裝在電動車輛中。

通過適當地輻射在操作時產生的高熱量來保持上述電池的性能和壽 命。例如，使用車輛內部或外部的空氣來冷卻這些電池。當如上所述地使 用車輛內部或外部的空氣時，在電池溫度到達所需的適當溫度之前存在延 時，因為車輛外部的空氣可具有寬泛溫度和濕度范圍中的任何值。因此會 出現問題，因為電池的性能被降低，直到電池的溫度降至正常溫度范圍內。

圖1是示出現有技術的電池冷卻設備的構造的示圖。

參考圖1，該電池冷卻設備包括：多個電池1，它們裝在電池盤2中， 而且彼此分開規則的間距；電池盤2，其被配置成使多個電池1裝在其中； 以及冷卻風扇3，其被配置成在電池盤2的一側排出從電池1放射出的熱量。

在上述電池冷卻設備中，冷卻風扇3安裝在其中裝有多個電池1的電 池盤2中，而且輔助電池4經由啟動開關5和電池控制器6連接至冷卻風 扇3。

而且，電池盤2中裝有溫度傳感器7。電池控制器6中設置有繼電器， 該繼電器被配置成響應于來自溫度傳感器7的檢測信號受控制，并中斷對 冷卻風扇3的供電或向冷卻風扇3供電。

如上所述的現有技術冷卻設備在僅啟動開關5接通時，使電池控制器 6根據來自溫度傳感器7的檢測信號保持適當的溫度，而且可在某種程度上 控制電池在室溫下的溫度升高。然而，現有技術的冷卻設備不能主動響應 車輛外部的溫度狀況的變化，即低溫或高溫狀況。這是電池性能降低的主 要原因。

為解決此現有技術中出現的上述問題，使用了將車輛尾氣或冷卻空 氣——通過空調器中的熱交換而獲得——提供給電池的方法。然而，此方 法不僅使設備復雜，而且使其難以控制，從而提高了每輛車輛的制造成本。

此外，存在一種將散熱裝置與電池的電極熱連接到一起并加熱或冷卻 散熱裝置的方法。然而，此方法存在問題，因為難以選擇和使用用來加熱 或冷卻散熱裝置的介質，而且因為必須提供單獨的熱源。

基于半導體冷卻和加熱元件，存在一種將熱電冷卻元件附連至電池的 相應外表面，并使用單獨的傳熱介質進行加熱和冷卻的方法。在此情況下 存在的問題是，由于取決于傳輸介質被傳送至電池的熱量以及傳輸時間延 遲，大容量電動車輛電池中所產生的熱不能被冷卻至適當的溫度。此外， 各個電池的主體外殼一般由厚塑料材料而不是金屬制成，因此即使主體外 殼被冷卻，各個電池也會因為該主體外殼的低熱導率而不能被有效地冷卻。 在熱電半導體元件中，其外表面執行散熱操作，而其中形成的冷卻表面執 行冷卻操作。在其中逆轉地執行這些操作的情況下，逆轉條件建立。在現 有技術中，不存在用于保護半導體元件免受在元件的可逆反應時所產生的 熱的冷卻設備，所以出現的問題是這些元件在實際應用時過熱并損壞。

與諸如鉛酸電池之類的一般的電池不同，電動車輛高壓電池使用多個 獨立電池的組合提供高電壓。在其中通過在此過程中快速的傳熱而實現冷 卻、而且電池被置于低溫的情況下，需要用于直接冷卻和加熱各個電池的 裝置，以便電池在迅速加熱時實現正常性能。然而，使用冷卻和加熱電池 封裝的外表面的方法不能解決此問題。