一种汽车电池组集成降温系统论文和设计-陈国栋

全文摘要

本实用新型属于光伏太阳能技术领域，特别是涉及一种新型汽车电池组集成降温系统。包括柔性薄膜太阳能组件、PLC控制器、制冷单元和电池组壳体，所述柔性薄膜太阳能组件设置在汽车顶部，通过导线与PLC控制器连接；所述电池组壳体包括设置在电池组之间、四周及底面的均热板材、设置在电池组壳体四周外侧的珍珠棉复合铝膜隔热材料和设置在电池组壳体侧面的贯穿珍珠棉复合铝膜隔热材料和均热板材的温度传感器，制冷单元设置在电池组壳体底部。从而有效避免电池组因高温而影响其电池容量，不用再通过电池组为制冷单元供电，减小电池组负荷。

主设计要求

1.一种汽车电池组集成降温系统，其特征在于：包括柔性薄膜太阳能组件(1)、PLC控制器(2)、制冷单元(6)和电池组壳体(11)，所述柔性薄膜太阳能组件(1)设置在汽车顶部，通过导线与PLC控制器(2)连接；所述电池组壳体(11)包括设置在电池组(7)之间、四周及底面的均热板材(9)、设置在电池组壳体(11)四周外侧的珍珠棉复合铝膜隔热材料(8)和设置在电池组壳体(11)侧面的贯穿珍珠棉复合铝膜隔热材料(8)和均热板材(9)的温度传感器(10)，制冷单元(6)设置在电池组壳体(11)底部；PLC控制器(2)分别通过制冷单元供电线路(3)与制冷单元(6)连接，通过电池组充电线路(4)与电池组连接，通过温度传感器线路(5)与温度传感器(10)连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的汽车电池组集成降温系统，其特征在于：所述电池组壳体(11)被均热板材(9)分割成两个或四个舱室。

3.根据权利要求2所述的汽车电池组集成降温系统，其特征在于：制冷单元(6)为帕尔贴片(6.4)，帕尔贴片(6.4)的制冷面与电池组壳体(11)下部均热板材(9)底面接触连接。

4.根据权利要求2所述的汽车电池组集成降温系统，其特征在于：制冷单元(6)包括与电池组壳体(11)下部的均热板材(9)底面接触连接帕尔贴片(6.4)、与帕尔贴片(6.4)接触连接的散热铜管(6.1)、与散热铜管(6.1)穿插连接的散热片(6.2)，与散热片接触连接的散热扇(6.3)。

5.根据权利要求1-4中任一所述的汽车电池组集成降温系统，其特征在于：珍珠棉复合铝膜隔热材料(8)珍珠棉一侧设置在内，铝膜一侧设置在外。

6.根据权利要求5所述的汽车电池组集成降温系统，其特征在于：温度传感器(10)为四个，设置在电池组壳体(11)的四周。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于光伏太阳能技术领域，特别是涉及一种新型汽车电池组集成降温系统。

背景技术

蓄电池的容量通常是在环境温度为25℃的标准条件下测定的，当使用环境温度改变时，蓄电池的容量(蓄电池内部活性物质的化学反应效率)也会发生变化。一般而言，在40℃以下温度范围内，环境温度越低，蓄电池的容量也越小；在大于40℃的温度范围内，蓄电池的容量会出现一个峰值，温度高于该峰值对应温度时蓄电池的容量同样会趋于降低。低温下电池容量的降低一般是可逆的，当温度恢复到正常温度范围电池容量也会恢复。而高温下电池容量的降低，一般是不可逆的，当温度恢复到正常温度范围电池容量不会完全恢复。汽车电池组在充、放电过程中会产生大量的热，如不及时进行散热，电池温度会急剧上升，甚至超过60℃，导致电池容量下降，且影响充电效率，长时间的高温充电便会对电池造成不可逆的损伤。目前在公交车充电过程中，为了避免此类问题，普遍采用整车空调系统对电池组进行降温，或通过电池组直接给风扇或水冷系统提供电力来降温。

现有技术中，通过整车空调系统为电池组降温，虽然工作效率高，降温显著，但整车空调的功率较大，耗费的电能较大，造成了能源的极大浪费。若通过电池组直接带动风扇或水冷系统来为电池组降温，虽然电能的耗费较低，但降温的同时电池组额外增加部分输出功率，电池仍在工作发热，降温效果大打折扣。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新型汽车电池组集成降温系统。

具体技术方案是，所述汽车电池组集成降温系统，包括柔性薄膜太阳能组件、PLC控制器、制冷单元和电池组壳体，所述柔性薄膜太阳能组件设置在汽车顶部，通过导线与PLC控制器连接；所述电池组壳体包括设置在电池组之间、四周及底面的均热板材、设置在电池组壳体四周外侧的珍珠棉复合铝膜隔热材料和设置在电池组壳体侧面的贯穿珍珠棉复合铝膜隔热材料和均热板材的温度传感器，制冷单元设置在电池组壳体底部，制冷单元设置在电池组壳体底部；PLC控制器分别通过制冷单元供电线路与制冷单元连接，通过电池组充电线路与电池组连接，通过温度传感器线路与温度传感器连接。通过柔性薄膜太阳能组件来为电池组集成降温系统提供工作所需的电能，温度传感器用来采集电池组附近的温度信息，并将采集到的温度信息发送给PLC控制器，PLC控制器根据采集到的温度信息，从而给出命令，当温度超过45℃时，控制制冷单元工作，为电池组降温，温度通过电池组壳体传递到汽车电池组内实现电池组的降温。当温度传感器采集温度低于40℃时PLC控制器控制制冷单元停止工作，并且控制将柔性薄膜太阳能组件所转化电能传输给电池组。当PLC控制器检测到柔性薄膜太阳能组件所供电能不足时，控制电池组直接给制冷单元供电，实现制冷单元的持续工作。通过底部仅设置均热板材从而实现通过在底部设置降温单元来实现对电池组的降温；通过珍珠棉复合铝膜隔热材料的设置从起到有效的保温作用，防止内部冷空气散失，并且阻隔外部热量的进入。

所述电池组壳体被均热板材分割成两个或四个舱室，用于进一步增加降温效果。

制冷单元为帕尔贴片，帕尔贴片的制冷面与电池组壳体下部均热板材底面接触连接。

制冷单元包括与底面均热板材接触连接帕尔贴片、与帕尔贴片接触连接的散热铜管、与散热铜管穿插连接的散热片，也即散热铜管穿过散热片设置，以及与散热片接触连接的散热扇。

珍珠棉复合铝膜隔热材料珍珠棉一侧设置在内，铝膜一侧设置在外。

温度传感器为四个设置在电池组壳体的四周。

有益效果，有效保证电池组会因高温而导致电池容量下降，甚至造成不可逆损伤，通过柔性薄膜太阳能组件的使用，从而有效避免了通过由电池组供电来实现电池组降温造成的电池组额外输出功率增加，造成的电能浪费及进一步造成的电池组持续工作造成的发热问题，在不需要为制冷单元供电的情况下可以为电池组增加电能，使电能得到充分利用，实现节能环保；通过电池组壳体结构的设计从而使电池组的制冷变的更加易操作，降温制冷效果更好；由于降温系统在汽车的顶部铺设有柔性薄膜太阳能电池组件，在产生电能的同时可以避免太阳光直接照射公交车顶，减少车顶对热量的吸收，降低了整车的温度，减少了车内空调的工作时间，达到节能减排作用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是电池组壳体的结构示意图。

图3是本申请制冷单元的结构示意图。

附图标记说明：1、柔性薄膜太阳能组件；2、PLC控制器；3、制冷单元供电线路；4、电池组充电线路；5、温度传感器线路；6、制冷单元；6.1、散热铜管；6.2、散热片；6.3、散热扇；6.4、帕尔贴片；7、电池组；8、珍珠棉复合铝膜隔热材料；9、均热板材；10、温度传感器；11、电池组壳体。

具体实施方式

本实用新型在汽车电池组中设置薄膜太阳能电池集成降温系统，对电池组进行温度调节，在电池组充电或放电过程中，可以通过此系统保证电池组在所设置的温度范围内工作，提高电池组的充放电效率，避免了电池组的不可逆损伤。由于薄膜太阳能电池通过太阳能为系统提供电能，在对电池组降温过程中不会消耗电池组原有的电能，也不用开启整车空调系统，在理想的环境条件下，甚至可以为汽车提供部分电能，达到节约能源，提升降温效果的目的。此外，由于降温系统在汽车的顶部铺设有柔性薄膜太阳能电池组件，在产生电能的同时可以避免太阳光直接照射汽车顶，减少车顶对热量的吸收，降低了整车的温度，减少了车内空调的工作时间，达到节能减排作用。

实施例1，如图1、图2所示，具体技术方案是，所述汽车电池组集成降温系统，包括柔性薄膜太阳能组件1、PLC控制器2、制冷单元6和电池组壳体11，所述柔性薄膜太阳能组件1通过黏胶或者铆钉固定在在汽车顶部，并且通过导线与PLC控制器2连接，柔性薄膜太阳能组件1用于将太阳能转化为电能，柔性薄膜太阳能组件1可选用富阎移动能源生产的柔性薄膜太阳能组件来实现，所选柔性薄膜太阳能组件由面积为312×43.5mm，功率为2w的电池芯片封装而成；所述电池组壳体11包括设置在电池组7之间、四周及底面的均热板材9、设置在电池组壳体11四周外侧的珍珠棉复合铝膜隔热材料8、设置在电池组壳体11侧面的贯穿珍珠棉复合铝膜隔热材料8和均热板材9的温度传感器10；通过在珍珠棉复合铝膜隔热材料8和均热板材9侧面中部位置设置能容纳温度传感器10穿过的通孔来将温度传感器10插在其中，再通过固定螺丝进行固定，从而用于采集电池组内及珍珠棉复合铝膜隔热材料8和均热板材9之间的温度。优选的将温度传感器10设置成4个，布置在电池组壳体11四周，当其中任一一个温度传感器10采集温度超过45℃，那么与之通过温度传感器线路连接的PLC控制器2就会控制制冷单元6工作来实现制冷降温，而当所有温度传感器10采集到的温度都低于40℃时，PLC控制器控制制冷单元6停止工作。

所述珍珠棉复合铝膜隔热材料8珍珠棉一侧设置在内，铝膜一侧设置在外，可通过黏胶或者铆钉固定在均热板材9的外侧。从而一方面可以保证内部低温不会扩散，另外可以有效反射外部的红外热量，起到隔热保冷的作用。

PLC控制器2选用SIMATIC S7-200CN系列中的6ES7 231-7PD22-0XA8型。

所述制冷单元6设置在电池组壳体底部，优选的选择帕尔贴片6.4来实现，可通过将帕尔贴片的制冷面与电池组壳体11底部的均热板材接触设置来实现，所述帕尔贴片6.4可选用市场在售的XH-C1206功率40W---70W，大小40*40mm的帕尔贴片来实现。帕尔贴片与PLC控制器2通过制冷单元供电线路3连接，从而通过PLC控制器2来实现帕尔贴片6.4的开启与关闭。

另外PLC控制器2还通过电池组充电线路4与电池组7连接，从而在柔性薄膜太阳能组件1供电不足，不足以维持帕尔贴片6.4工作的情况下，PLC控制器2通过控制电池组7与帕尔贴片6.4接通，从而来保证帕尔贴片6.4的正常工作，而当不需要帕尔贴片6.4工作的情况下，PLC控制器2又会控制柔性薄膜太阳能组件1所转化电能对电池组7进行充电。从而既保证帕尔贴片6.4的正常工作，又能够使柔性薄膜太阳能组件1多余的电能进行存储利用。

在上述技术方案的基础上，所述电池组壳体11被均热板材9分割成两个或四个舱室，用于进一步增加降温效果，均热板材9选用西安增光商贸有限公司提供的铝制均热板，因为均热板材9具有较好的温度传导性，因此可以将帕尔贴片产生的冷温迅速传递到电池组7内，从而使降温效果更好，更好的实现为电池组7降温。

实施例2，如图3所示，所述制冷单元6还可以是包括与电池组壳体11底面均热板材9接触连接的散热铜管6.1和与散热铜管6.1穿插接触连接的散热片6.2，以及设置在散热铜管6.1与散热片6.2底部或者侧面的散热扇6.3。散热扇6.3通过制冷单元供电线路3与PLC控制器2连接，从而通过PLC控制器2来实现对制冷单元6的控制。

另外进一步的，制冷单元6还可以是在电池组壳体11的底面均热板材9下部接触设置帕尔贴片6.4，帕尔贴片6.4制冷面与电池组壳体11底面均热板材9充分接触，帕尔贴片6.4散热面与散热铜管6.2紧密接触，散热铜管6.2与散热片6.1穿插设置，也就是散热铜管6.2经过S形弯折后穿过散热片6.1，在散热铜管6.2与散热片6.1的侧面或底面还设置有散热风扇6.3。帕尔贴片6.4可通过导热硅脂黏贴或者通过卡扣固定在电池组壳体11底面，散热铜管6.2与散热片6.1通过导热硅胶或者螺丝固定连接，散热风扇6.3通过螺杆进行固定。帕尔贴片6.4的制冷面制冷从而降低电池组壳体11温度，散热面的热量通过散热铜管6.2导出，再传递给散热片6.1，再经过散热风扇6.3将热量吹散。

制冷单元6不加帕尔贴片也可制冷可以依靠散热铜管6.2将电池组7发出热量快速导出至散热片6.1，用散热风扇6.3进行吹扫散热，制冷效果慢，降温幅度小，一般温度可在30℃～40℃左右，但也可以满足本方案。通过在散热铜管6.2与电池组壳体11之间设置帕尔贴片6.4，从而使电池组壳体11将温速度更快，降温幅度更大，效果更加显著。

设计图

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