大容量电池的热控制结构的制作方法

1.本发明属于电池安全技术领域，具体涉及一种大容量电池的热控制结构。


背景技术：

2.目前市场上的锂电池最大容量的方形电池为400ah，而最大容量的圆柱电池不大于100ah，在“碳达峰”和“碳中和”的背景下，储能行业有望得到长足发展，但受电池容量的影响，锂电池在储能应用时需进行多个电池的串并联，使得联接零配件繁多，联接步骤复杂、繁琐，电池管理系统和线材、电池箱的用量非常大，储能成本因此居高不下。
3.制作大容量电池，主要的问题为电池的发热问题，尤其是极柱和极柱极耳焊接处的发热问题。
4.目前，常见的对于电池发热的问题的解决措施就是在电池的箱体上或者电池上设置导热板或者设置风扇以风冷的方式进行散热，如201310138441.3电池组及其散热结构，其主要是设置半导体空调和相对设置的两个风扇，利用半导体空调制冷后利用风扇对流吹风进行热交换，以增加散热效率，从而实现电池组内部和外部环境的热交换，但是该方法存在以空气对流方式对外界环境换热，导致换热效率低，而且无法解决电池工作温度过低的问题。还有2012103763246一种动力电池热管理系统，其主要是由电池箱、热管、液流板、液体箱、半导体加热/制冷元件、液体循环泵、电池控制单元、温度传感器、散热器、风扇组成，热管与电池模板及位于电池模块上方的液流板紧密贴合，液流板内带有液体循环管道，其与液体循环泵连接，液体循环泵又与充有循环液的液体箱连接，半导体加热/制冷元件与液体箱接触，由与散热器贴合，可实现快速加热和冷却，但是该系统结构复杂而且加热或制冷分布不均，无法实现均温传热。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术问题，本技术提供了一种传热均匀，能够给电池升温、均温并且能够有效提高大容量电池的循环寿命和循环容量，提高电池的均温性和安全性的大容量电池的热控制结构。
6.本技术所采用的技术方案是：
7.一种大容量电池的热控制结构，其包括极柱、热管、半导体制冷制热器、温度探测单元和控制单元；
8.极柱，其设置有热管孔；
9.热管，用于对极柱进行加热和电池进行导热或制冷，所述热管插接于极柱的热管孔内；
10.半导体制冷制热器，通过热管对极柱加热或制冷；
11.温度探测单元，用于探测电池的温度反馈给控制单元；
12.控制单元，用于接收温度探测单元的温度信号反馈，并控制半导体制冷制热器的加热或制冷。
13.进一步限定，所述极柱的侧部设置有均热件。
14.进一步限定，所述极柱的侧部沿着长度方向设置有嵌装槽，所述均热件嵌装于嵌装槽内。
15.进一步限定，所述均热件是均热板或者均热管件，均热板或者均热管件沿着极柱的外侧部长度方向设置，从极柱的外侧完成加热或制冷。
16.进一步限定，所述热管与极柱内腔之间设置有导热介质，实现均温均热。
17.进一步限定，所述导热介质为导热硅胶或导热硅油。
18.进一步限定，热管孔贯穿于极柱的长度方向并设置于极柱的内部。
19.进一步限定，所述极柱内的热管孔设置在靠近与极耳焊接处，为一个或多个。
20.进一步限定，所述热管的一端成扁状结构，折弯延伸至极柱外侧与半导体制冷制热器连接。
21.进一步限定，所述热管或均热件是并列设置的多个，且多个热管或均热件的穿过极柱的扁孔延伸至极柱外侧的一端相互层叠设置。
22.进一步限定，正负极共用半导体制热制冷器时，所述半导体制冷制热器与均热管、极柱间分别用可传热绝缘材质的垫片隔开。
23.进一步限定，所述垫片的材质是导热硅胶垫或陶瓷片。
24.进一步限定，正负极独立设置半导体制热制冷器时，所述半导体制冷制热器包括正极半导体制冷制热器和负极半导体制冷制热器，正极半导体制冷制热器和负极半导体制冷制热器与同一个控制单元连接，所述正极半导体制冷制热器对电池的正极柱加热或制冷；所述负极半导体制冷制热器对电池的负极柱加热或制冷，进而实现正极、负极分别加热或制冷，提高均热效率，而且实现灵活控制，且达到功能模块化效果。
25.进一步限定，所述半导体制冷制热器的启动方法是：当温度探测单元检测到电池温度小于5℃时，反馈给控制单元，通过控制单元控制启动半导体制冷制热器的加热功能，通过热管开始加热，当升温至10℃时停止加热；当温度探测单元检测到电池温度大于35℃时，反馈给控制单元，通过控制单元控制启动半导体制冷制热器的制冷功能，通过热管开始制冷，当降温至30℃时停止制冷。
26.进一步限定，所述温度探测单元是一个或多个，且设置于极柱内热管孔内或电池内部。
27.与现有技术相比，本技术的有益效果是：
28.1)本技术通过在极柱的内部以及外部设置热管，并且在极柱的外侧表面沿着长度方向布设均热管，进而能够保证极柱和电池的传热效果好，实现均温控制，提高电池的均温性。
29.2)半导体制冷制热器的加热制冷功能，当电池温度过低时温度探测元件探测到温度小于设定值时，打开半导体制冷制热器加热功能，通过贯穿于极柱长度方向的热管，对极柱和电池进行加热；当电池温度过高时温度探测元件探测到温度大于设定值时，打开半导体制冷制热器制冷功能，通过贯穿于极柱长度方向的热管，对极柱和电池进行制冷，进而实现电池的升温、均温控制，有效提高大容量电池的循环寿命和循环容量，提高电池的均温性和安全性。
30.3)本技术的半导体制冷制热器可对正极柱、负极柱一体加热或制冷，也可以分别
加热和制冷，实现灵活控制，且达到功能模块化效果。
31.本技术实施例的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术实施例的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为极柱1结构图。
34.图2为均热管极柱1连接结构示意图。
35.图3为单半导体制冷制热器的连接结构示意图。
36.图4为双半导体制冷制热器的连接结构示意图。
37.图中，1-极柱；11-嵌装槽；12-热管；2-电池；3-温度探测单元；4-控制开关；5-半导体制冷制热器；51-正极半导体制冷制热器；52-负极半导体制冷制热器；6-均热件。
具体实施方式
38.下面结合附图对本技术实施例做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
39.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
40.本技术的大容量电池的热控制结构主要适用于大容量电池2，通常大容量电池由于电池2在工作时极柱1和极柱极耳焊接处以及电池本体上都是极易形成热量集中产生发热的问题的。或者在外界环境较低的情况下，电池2温度过低无法正常工作，本技术为了解决此问题而提供了一种大容量电池的热控制结构。
41.实施例1
42.如图1至3所示，本技术的大容量电池的热控制结构主要是由极柱1、热管12、半导体制冷制热器5、温度探测单元3和控制单元等这几部分组成。
43.本技术的极柱1为空心结构，该极柱1可以安装在电池2的两侧，该极柱1包括正极柱和负极柱，用于与外部导体或者相邻单体电池连接的部件，在极柱1内部沿着长度方向开设热管孔，该热管孔以开设在靠近与极耳焊接处为佳，可以是一个，也可以是多个。在每个热管孔内插接有热管12，用于对极柱1进行加热和电池2进行导热或制冷。为了保证热管12和极柱1间热量能更好的传递，在热管12管壁涂抹有导热硅胶，该导热硅胶也可以用导热硅油替代，其主要是作为导热介质，实现导热、均热效果。在极柱1的外表面沿着长度方向设有嵌装槽11，在嵌装槽11内嵌装有均热件6，均热件6沿着极柱1的外侧部长度方向在嵌装槽11内嵌装，从外侧对整个极柱1进行均热，该均热件6可以是均热管件也可以是均热板，即既可以是管状结构，也可以是板状结构，能够实现导热、均热效果即可，其所用材质可以与热管12的材质相同。嵌装槽11的尺寸能够满足均热件6的安装即可，嵌装槽11的设置个数可以根据电池的工作环境以及均热件6的规格进行调整，能够在电池外部实现均温加热即可。
44.进一步说明，为了提高导热或制冷效率，在极柱1上靠近与极耳焊接处的一端内部设有插孔，该插孔是扁孔,也可以是圆孔，若为扁孔时，均热件6和热管12的端头成扁状结构，穿过该扁孔，折弯延伸至极柱1的外侧，而且多个均热件6延伸至外侧的压扁部分可以层叠设置。当为圆孔时，均热件6的端头即为圆管状，穿过该圆孔，由此可以看出，圆孔或扁孔的孔状选择是与均热件6的结构匹配即可。
45.热管12、均热件6的弯折端分别与半导体制冷制热器5连接。半导体制冷制热器5的加热、制冷通过热管12或/和均热件6传递到电池2，对电池2进行加热或制冷。在半导体制冷制热器5的底部连接有正负极板，通过正负极板分别对应与正极柱、负极柱连接。为了避免导电，在半导体制冷制热器5与正负极板间垫有导热绝缘硅胶垫，该导热绝缘橡胶垫也可以用陶瓷片来替换。
46.在极柱1内热管孔内或者电池2内部设置有温度探测单元3，该温度探测单元3可以选用k型热电偶或者其他型号的温度传感器，用于对大容量电池2的温度进行监控。进一步说明，该温度探测单元3可以是一个，也可以是多个，根据电池2和极柱1的安装位置和规格大小可进行适当调整。
47.温度探测单元3对电池2的温度进行监控，并将监测信号反馈给控制单元，即温度探测单元3与控制单元可以无线传输信号，或者通过数据线有线连接。
48.控制单元包括控制器和控制开关4，控制器可以选用plc控制器，可预先设定工作温度，当温度探测单元3反馈的温度超过设定温度值，即可发送控制指令至控制开关4。该控制开关4与半导体制冷制热器5连接，由控制开关4的工作状态调整来实现半导体制冷制热器5的启动或关闭以及加热还是制冷的工作模式。本实施例的plc控制器可以采用常规市售产品。
49.正负极共用半导体制热制冷器时，半导体制冷制热器与均热管、极柱间分别用可传热绝缘材质的垫片隔开，当温度探测单元3检测到电池2温度小于5℃时，反馈给控制单元，通过控制单元的控制开关4启动半导体制冷制热器5的加热功能，通过热管12开始加热，当升温至10℃时停止加热；当温度探测单元3检测到电池2温度大于35℃时，反馈给控制单元，通过控制单元的控制开关4启动半导体制冷制热器5的制冷功能，通过热管12开始制冷，当降温至30℃时停止制冷。
50.实施例2
51.本实施例的大容量电池的热控制结构中，电池的正负极独立设置半导体制热制冷器，即半导体制冷制热器5包括正极半导体制冷制热器51和负极半导体制冷制热器52，如图4所示为正负极分别加热制冷，51为正极半导体制冷制热器；52为负极半导体制冷制热器，正极半导体制冷制热器51和负极半导体制冷制热器52分别与控制单元连接，正极半导体制冷制热器51通过热管12对电池2的正极柱加热或制冷；负极半导体制冷制热器52通过热管12对电池2的负极柱加热或制冷，进而实现正极、负极分别加热或制冷，提高均热效率，而且实现灵活控制，且达到功能模块化效果。
52.当温度传感器探测到电池2温度小于5℃时，启动控制开关4启动正极半导体制冷制热器51和负极半导体制冷制热器52的加热功能，分别通过热管12对电池2的正极极柱、负极极柱分别加热，当温度升至10℃时加热停止；当温度传感器探测到电池2温度大于35℃时，电流反转方向，启动控制开关4启动制冷功能，启动控制开关4启动正极半导体制冷制热
器51和负极半导体制冷制热器52的加热功能，分别通过热管12对电池2的正极极柱、负极极柱分别制冷，至降温到30℃时制冷停止。
53.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。