用于车辆动力电池的调温装置、调温系统以及调温方法与流程

1.本发明涉及车辆动力电池热管理领域，具体涉及一种改进的用于车辆动力电池的调温装置、一种改进的用于车辆动力电池的调温系统、一种改进的用于车辆动力电池的调温方法以及一种相应的计算机程序产品。


背景技术：

2.随着电动汽车的流行，人们对车辆动力电池的要求越来越高。
3.但目前对于车辆动力电池存在很大的挑战：在冬季气温寒冷时，动力电池自身的温度很低，由此使得动力电池的性能大大降低，从而续航里程会远低于预期。而在夏季气温炎热时，动力电池则容易升温，这容易造成自燃危险。对此，车辆动力电池温度过低和过高一直以来都是汽车行业、尤其电动车行业期盼解决的问题。
4.为了解决这种问题，现有技术已知在车辆动力电池外部增设一种调温系统，用于对动力电池进行制冷和保温，但这种附加的调温系统不仅结构很复杂，而且尤其占据车辆中额外的空间。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种改进的用于车辆动力电池的调温装置、一种改进的用于车辆动力电池的调温系统、一种改进的用于车辆动力电池的调温方法以及一种相应的计算机程序产品，以至少解决现有技术中的部分问题。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆动力电池的调温装置，至少包括：半导体调温单元，所述半导体调温单元被配置为适于对所述车辆动力电池制热或制冷；温度监测单元，所述温度监测单元被配置为适于监测所述车辆动力电池的温度；和控制单元，所述控制单元被配置为适于根据所述温度监测单元监测到的温度来控制所述半导体调温单元对所述车辆动力电池的制热或制冷；其中，所述调温装置以集成方式布置在所述车辆动力电池内部。
7.根据本发明的一个可选实施例，所述车辆动力电池包括电池体和将所述电池体包裹的外壳，所述调温装置布置在所述车辆动力电池的电池体与外壳之间。
8.根据本发明的一个可选实施例，所述调温装置被配置为适于接收来自所述车辆动力电池的电能。
9.根据本发明的一个可选实施例，所述控制单元包括：线路连接模块，所述线路连接模块被配置为适于将所述车辆动力电池与所述半导体调温单元电连接，以使得所述车辆动力电池向所述半导体调温单元供电；开关模块，所述开关模块被配置为适于控制所述车辆动力电池向所述半导体调温单元供电的通断；电流调节模块，所述电流调节模块被配置为适于调节流经所述半导体调温单元的电流大小；电流方向变换模块，所述电流方向变换模块被配置为适于变换流经所述半导体调温单元的电流方向。
10.根据本发明的一个可选实施例，所述半导体调温单元具有第一端面和与之对置的
第二端面，所述第一端面和所述第二端面构成所述半导体调温单元的冷热端，在所述调温装置布置在所述车辆动力电池的电池体与外壳之间的状态下，所述第一端面与所述电池体的外侧贴靠，所述第二端面与所述外壳的内侧贴靠。
11.根据本发明的一个可选实施例，所述半导体调温单元包括至少一个半导体制冷片，所述半导体制冷片具有：第一绝缘基板和与之对置的第二绝缘基板，所述第一绝缘基板和所述第二绝缘基板优选由陶瓷构成；与所述第一绝缘基板贴靠的至少一个第一导流条和与所述第二绝缘基板贴靠的至少一个第二导流条，所述第一导流条和所述第二导流条优选由金属构成；至少一个n型半导体元件和至少一个p型半导体元件，所述至少一个n型半导体元件和所述至少一个p型半导体元件优选由碲化铋材料构成；其中，所述至少一个n型半导体元件和所述至少一个p型半导体元件交替地设置在所述第一导流条与所述第二导流条之间。
12.根据本发明的第二方面，提供了一种用于车辆动力电池的调温系统，至少包括车辆动力电池和用于对所述车辆动力电池调温的上述调温装置，所述调温装置以集成方式布置在所述车辆动力电池内部。
13.根据本发明的第三方面，提供了一种用于借助上述调温装置对车辆动力电池进行调温的方法，所述方法优选在车辆处于行驶状态和/或静置状态下自动地实施，所述方法至少包括步骤：
14.s100：监测所述车辆动力电池的温度；
15.s200：将所监测到的温度与预设定的温度界限值进行比较；
16.s300：根据比较结果，对所述车辆动力电池进行调温。
17.根据本发明的一个可选实施例，所述方法还包括步骤：
18.s210：判断所监测到的温度是否高于预设定的温度上界限值；
19.s211：在所监测到的温度高于预设定的温度上界限值的情况下，将车辆动力电池向调温装置供电的电流方向切换为第一电流方向；
20.s212：接通车辆动力电池对调温装置的供电；
21.s220：判断所监测到的温度是否低于预设定的温度下界限值；
22.s221：在所监测到的温度低于预设定的温度下界限值的情况下，将车辆动力电池向调温装置供电的电流方向切换为第二电流方向；
23.s230：关断车辆动力电池对调温装置的供电。
24.根据本发明的一个可选实施例，在步骤s211中将车辆动力电池向调温装置供电的电流方向切换为第一电流方向的情况下，在步骤s212中接通车辆动力电池对调温装置的供电时使得调温装置的半导体调温单元的与车辆动力电池的电池体的外侧贴靠的第一端面制冷并且调温装置的半导体调温单元的与车辆动力电池的外壳的内侧贴靠的第二端面制热，直至所述温度监测单元监测到的温度不再高于预设定的温度上界限值为止。
25.根据本发明的一个可选实施例，在步骤s221中将车辆动力电池向调温装置供电的电流方向切换为第二电流方向的情况下，在步骤s212中接通车辆动力电池对调温装置的供电时使得调温装置的半导体调温单元的与车辆动力电池的电池体的外侧贴靠的第一端面制热并且调温装置的半导体调温单元的与车辆动力电池的外壳的内侧贴靠的第二端面制冷，直至所述温度监测单元监测到的温度不再低于预设定的温度下界限值为止。
26.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实施上述方法。
27.通过本发明的实施例，不仅实现了在夏季气温髙时给车辆动力电池降温而在冬季气温冷时给车辆动力电池保温的功能，而且减小了调温装置的占用体积，由此无需在车辆动力电池外部设置专门用于调温装置的空间，从而使得车辆内部的各部件更紧凑地布置。
附图说明
28.下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：
29.图1示出了根据本发明的一个实施例的用于车辆动力电池的调温装置与车辆动力电池连接时的示例性电路图；
30.图2示出了根据本发明的一个实施例的用于车辆动力电池的调温装置或用于车辆动力电池的调温系统的结构框架图；
31.图3a示出了根据本发明的一个实施例的用于车辆动力电池的调温系统的示意性外观图；
32.图3b示出了沿图3a中的剖面线a-a所作的示意性剖视图；
33.图4示出了根据本发明的一个实施例的用于借助调温装置对车辆动力电池进行调温的方法的流程图；
34.图5示出了根据本发明的一个实施例的用于借助调温装置对车辆动力电池进行调温的方法的流程图。
具体实施方式
35.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。
36.在对本发明实施例进行详细解释说明之前，在此对本发明的发明构思再次进行简述。本发明主要利用了半导体制冷片技术，也即基于珀耳帖效应实现了例如在夏季气温髙时给车辆动力电池降温，而在冬季气温冷时给车辆动力电池保温。应理解的是，本发明不仅适用于纯电动车辆，而且也适用于混动车辆。在本发明的框架下，对于半导体制冷片技术已知的是，当给半导体制冷片供应直流电时，制冷片一侧会制热，而另一侧会制冷，由此产生温差。如果供应的直流电正负极发生转换，那么原来制热的一侧会制冷，而原来制冷的一侧会制热，也即半导体制冷片的热端和冷端发生变换。基于此，根据本发明的一个方面提供了一种用于车辆动力电池的调温装置，所述调温装置至少包括：半导体调温单元，所述半导体调温单元被配置为适于对所述车辆动力电池制热或制冷；温度监测单元，所述温度监测单元被配置为适于监测所述车辆动力电池的温度；和控制单元，所述控制单元被配置为适于根据所述温度监测单元监测到的温度来控制所述半导体调温单元对所述车辆动力电池的制热或制冷；其中，所述调温装置以集成方式布置在所述车辆动力电池内部。通过本发明的实施例，不仅实现了在夏季气温髙时给车辆动力电池降温而在冬季气温冷时给车辆动力电池保温的功能，而且减小了调温装置的占用体积，由此无需在车辆动力电池外部设置专门
用于调温装置的空间，从而使得车辆内部的各部件更紧凑地布置。
37.图1示出了根据本发明的一个实施例的用于车辆动力电池200的调温装置100与车辆动力电池200连接时的示意性电路图。如图1所示，所述调温装置100至少包括：半导体调温单元10，所述半导体调温单元10被配置为适于对所述车辆动力电池200制热或制冷；温度监测单元20(在此未示出，对此可参见图2)，所述温度监测单元20被配置为适于监测所述车辆动力电池200的温度，所述温度监测单元20例如构造为至少一个、尤其多个温度传感器，这些温度传感器优选布置在车辆动力电池200内部的不同部位；和控制单元30，所述控制单元30被配置为适于根据所述温度监测单元20监测到的温度来控制所述半导体调温单元10对所述车辆动力电池200的制热或制冷。根据本发明的一个实施例，所述调温装置100被配置为适于接收来自所述车辆动力电池200的电能，也即所述车辆动力电池200能够向所述调温装置100供电、尤其直流电，由此使得所述调温装置100无需额外配备附加电源，从而进一步节省用于调温装置100的使用空间。根据本发明的一个实施例，所述控制单元30包括：线路连接模块31，所述线路连接模块31被配置为适于将所述车辆动力电池200与所述半导体调温单元10电连接，以使得所述车辆动力电池200向所述半导体调温单元10供电；开关模块32，所述开关模块32被配置为适于控制所述车辆动力电池200向所述半导体调温单元10供电的通断；电流调节模块33，所述电流调节模块33被配置为适于调节流经所述半导体调温单元10的电流大小，其中，通过改变电流大小能够直接改变所述半导体调温单元10制热或制冷的功率；电流方向变换模块34，所述电流方向变换模块34被配置为适于变换流经所述半导体调温单元10的电流方向。如图1示意性所示，所述线路连接模块31构造为连接导线，所述开关模块32与所述电流方向变换模块34以集成的方式构造为继电器开关，借助这种继电器开关不仅能够控制所述车辆动力电池200向所述半导体调温单元10供电的通断而且能够控制流经所述半导体调温单元10的电流方向。如图1示意性所示，所述半导体调温单元10具有第一端面11和与之对置的第二端面12，所述第一端面11和所述第二端面12构成所述半导体调温单元10的冷热端。例如，根据流经所述半导体调温单元10的不同电流方向能够实现的是，所述第一端面11形成冷端面且所述第二端面12形成热端面，或者所述第一端面11形成热端面且所述第二端面12形成冷端面。如图1示意性所示，所述半导体调温单元10包括至少一个半导体制冷片1，所述半导体制冷片1具有：第一绝缘基板101和与之对置的第二绝缘基板102，所述第一绝缘基板101和所述第二绝缘基板102优选由陶瓷构成；与所述第一绝缘基板101贴靠的至少一个第一导流条103和与所述第二绝缘基板102贴靠的至少一个第二导流条104，所述第一导流条103和所述第二导流条104优选由金属构成；至少一个n型半导体元件105和至少一个p型半导体元件106。在图1中示例性示出了四个n型半导体元件105和四个p型半导体元件106，这些n型半导体元件105和这些p型半导体元件106优选由碲化铋材料构成。如图1示意性所示，这些n型半导体元件105与这些p型半导体元件106交替地设置在所述第一导流条103与所述第二导流条104之间。
38.图2示出了根据本发明的一个实施例的用于车辆动力电池200的调温装置100或用于车辆动力电池200的调温系统1000的结构框架图。所述调温系统1000至少包括车辆动力电池200和以集成方式布置在所述车辆动力电池200内部的上述调温装置100，对此尤其可结合图3a和图3b对调温系统1000的描述以及结合图4和图5对调温方法的描述来进一步理解。
39.图3a示出了根据本发明的一个实施例的用于车辆动力电池200的调温系统1000的示意性外观图。图3b示出了沿图3a中的剖面线a-a所作的示意性剖视图。如图3b所示，所述车辆动力电池200包括电池体201和将所述电池体201包裹的外壳202。在此，所述车辆动力电池200可理解为本领域常用的锂离子动力电池，这种车辆动力电池200的外壳202通常由金属制成，用以使其中包裹的电池体201散热。对于常规的车辆动力电池而言，在电池体与外壳之间的空间非常狭小，但由于根据本发明的一个实施例的调温装置100或者说调温系统1000采用的是半导体制冷片技术，因而本身构型为扁平型的半导体制冷片能够毫无问题地安装在车辆动力电池的电池体与外壳之间狭小的空间内。图3b以夸张的方式示出了所述调温装置100布置在所述车辆动力电池200的电池体201与外壳202之间。在这种安装状态下，所述调温装置100的半导体调温单元10的第一端面11与所述电池体201的外侧211贴靠，所述调温装置100的半导体调温单元10的第二端面12与所述外壳202的内侧212贴靠。由此，例如在夏季气温髙时，与所述电池体201的外侧211贴靠的第一端面11制冷，同时将热量从与所述外壳202的内侧212贴靠的第二端面12散发出去，从而给车辆动力电池200降温；而在冬季气温冷时，与所述电池体201的外侧211贴靠的第一端面11制热，同时与所述外壳202的内侧212贴靠的第二端面12保持低温，从而给车辆动力电池200保温。
40.图4示出了根据本发明的一个实施例的用于借助调温装置100对车辆动力电池200进行调温的方法的流程图。根据本发明的一个实施例的方法优选在车辆处于行驶状态和/或静置状态下自动地实施，对此，在车辆行驶状态下，动力电池本身一般会发热，因而通常优先考虑制冷；在车辆静置状态下，冬季通常优先考虑制热，夏季通常优先考虑制冷。由于根据本发明的一个实施例的调温装置100由车辆动力电池200供电，因而，无论在车辆行驶状态下还是静置状态下都能够使得调温装置100保持工作状态。
41.如图4所示，根据本发明的一个实施例的调温方法至少包括步骤：
42.s100：监测所述车辆动力电池200的温度t；
43.s200：将所监测到的温度t与预设定的温度界限值进行比较；
44.s300：根据比较结果，对所述车辆动力电池200进行调温。
45.在此，可理解的是，所述预设定的温度界限值与所述车辆动力电池200的性能相关，不同的车辆动力电池原则上具有不同的温度界限值。
46.根据本发明的实施例的调温方法由此能够将车辆动力电池200的温度t控制在最佳的温度区内。
47.图5示出了根据本发明的一个实施例的用于借助调温装置100对车辆动力电池200进行调温的方法的流程图。如图5所示，根据本发明的一个实施例的方法除了上述步骤100还包括步骤：
48.s210：判断所监测到的温度t是否高于预设定的温度上界限值t1；
49.s211：在所监测到的温度t高于预设定的温度上界限值t1的情况下，将车辆动力电池200向调温装置100供电的电流方向切换为第一电流方向；
50.s212：接通车辆动力电池200对调温装置100的供电；
51.s220：判断所监测到的温度t是否低于预设定的温度下界限值t2；
52.s221：在所监测到的温度t低于预设定的温度下界限值t2的情况下，将车辆动力电池200向调温装置100供电的电流方向切换为第二电流方向；
53.s230：关断车辆动力电池200对调温装置100的供电。
54.应理解的是，上述步骤s210和步骤s220中的判断过程及其后续步骤可相应地互换或者同时进行，只要能够根据判断结果实现调温的目的即可。
55.根据本发明的一个实施例，在步骤s211中将车辆动力电池200向调温装置100供电的电流方向切换为第一电流方向的情况下，在步骤s212中接通车辆动力电池200对调温装置100的供电时使得调温装置100的半导体调温单元10的与车辆动力电池200的电池体201的外侧211贴靠的第一端面11制冷并且调温装置100的半导体调温单元10的与车辆动力电池200的外壳202的内侧212贴靠的第二端面12制热，直至所述温度监测单元20监测到的温度t不再高于预设定的温度上界限值t1为止。可选地，在监测到的温度t远高于预设定的温度上界限值t1时(例如在气温炎热的夏季)，能够例如借助所述调温装置100的控制单元30的电流调节模块33通过增大流经所述调温装置100的半导体调温单元10的电流来提高所述半导体调温单元10的第一端面11制冷的功率。反之，如果在监测到的温度t仅稍高于预设定的温度上界限值t1时，能够例如借助所述电流调节模块33通过减小流经所述半导体调温单元10的电流来降低所述半导体调温单元10的第一端面11制冷的功率，以便给车辆动力电池200节能。
56.根据本发明的一个实施例，在步骤s221中将车辆动力电池200向调温装置100供电的电流方向切换为第二电流方向的情况下，在步骤s212中接通车辆动力电池200对调温装置100的供电时使得调温装置100的半导体调温单元10的与车辆动力电池200的电池体201的外侧211贴靠的第一端面11制热并且调温装置100的半导体调温单元10的与车辆动力电池200的外壳202的内侧212贴靠的第二端面12制冷，直至所述温度监测单元20监测到的温度t不再低于预设定的温度下界限值t2为止。可选地，在监测到的温度t远低于预设定的温度下界限值t2时(例如在气温寒冷的冬季)，能够例如借助所述调温装置100的控制单元30的电流调节模块33通过增大流经所述调温装置100的半导体调温单元10的电流来提高所述半导体调温单元10的第一端面11制热的功率。反之，如果在监测到的温度t仅稍低于预设定的温度下界限值t2时，能够例如借助所述电流调节模块33通过减小流经所述半导体调温单元10的电流来降低所述半导体调温单元10的第一端面11制热的功率，以便给车辆动力电池200节能。
57.根据本发明的一个方面还涉及一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，其中，所述计算机程序指令被处理器执行时实施根据本发明的实施例的方法的各个步骤。
58.尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。