[發明專利]用于至少一個蓄電池元件的溫度調節的方法、蓄電池及具有這樣的蓄電池的機動車

有效

• 申請號: 201280064570.6
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN104094466A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: X·嚴;C·潘克伊維茨
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/63;H01M10/0525;B60L11/18;B60L3/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 鄭立柱;管志華

技術領域

本發明涉及一種用于至少一個蓄電池元件的溫度調節的方法、蓄電池及具有這樣的蓄電池的機動車，它們尤其是能夠被用于在至少一個蓄電池元件的充電或者放電時避免所述至少一個蓄電池元件的損壞。

背景技術

鋰離子蓄電池是一種能夠再充電的電儲能器，其已經在手機、筆記本電腦、便攜式消費裝置等上得以應用。在汽車的應用中，鋰離子蓄電池呈現為用于驅動系統的電氣化的關鍵技術。根據客戶要求的不同能夠擬定不同的解決方案，例如在混合動力車輛(英文為HEV)實現部分的電氣化并且在(純)電動車輛(英文為EV)中100％地利用源自鋰離子蓄電池的電能。其中，能夠根據使用規范的不同而模塊化地構建鋰離子蓄電池并且將其串聯或者并聯地電氣連接。蓄電池通常既能夠通過電機也能夠通過連接端而加載在外部的網絡之上。

對于這樣的技術的成功的實施重要的方面在于首先是鋰離子蓄電池的運行安全性。在此要求必須在優選的溫度范圍之內來運行該蓄電池。因為蓄電池溫度對于功率供給、老化程度(功率降低)或者使用壽命和蓄電池安全性(起火危險)具有較大的影響。由此得出，考慮周到的熱管理構思對于在車輛中的鋰離子蓄電池的應用來說是不可或缺的。

對于汽車應用來說保護鋰離子蓄電池免于過熱以及避免低溫是重要的。為此將由熱管理系統通過必要的溫度測量或者監控以及有效的對策來實現。

在鋰離子蓄電池中，功率能力在充電和放電時是與溫度相關的，因此，相較于該蓄電池處于優選的運行溫度范圍之內來說在較低的溫度時蓄電池例如允許顯著地較低的充電電流或者放電電流。這將引起該蓄電池的充電在冬天時或者低于冰點的低溫時持續更長時間并且該電動或者混合動力車輛的啟動性能將顯著地放緩。

此外，在較低的溫度時的過強的充電或者放電電流均會導致鋰離子單池的不可逆的損壞，進而不再能夠在一段持續時間上確保安全的運行。

由公開文獻DE 198 06 135 A1描述了一種用于確定車輛蓄電池的溫度的方法，其中將間接地根據至少一個電機溫度和環境溫度來計算該溫度。

由公開文獻DE 10 2009 046 568 A1已知了一種用于驅動車輛的方法，其中，根據配屬于行駛路段的負載屬性來實現車輛蓄電池的溫度管理。

發明內容

依據本發明在用于至少一個蓄電池元件的溫度調節的方法中預先給定最低溫度的溫度值Tmin，在該溫度應該實現至少一個蓄電池元件的充電或者放電。此外，依據本發明將確定所述至少一個蓄電池元件的冷卻特性，其中在溫度T(t0)時開始冷卻。有利地，所述冷卻特性描述了在所述至少一個蓄電池元件未加負載時尤其是未充電或者放電時的所述至少一個蓄電池元件的冷卻。一個優選的實施形式如此設置，即所述至少一個蓄電池元件為機動車(EV或者HEV)的牽引蓄電池。在這種情況下，所述冷卻特性描述了在所述機動車停車時的所述至少一個蓄電池元件的冷卻。優選地，所述冷卻特性通過冷卻曲線來描述。

依據本發明還設置了分析所述冷卻特性，以便確定第一時刻，在所述第一時刻所述蓄電池溫度T下降到所述溫度值Tmin或者低于所述溫度值Tmin。特別地，所述分析包括對所述冷卻曲線的分析。所述冷卻曲線有利地考慮蓄電池溫度和環境溫度中的至少一個參數。

此外，將確定通過所述至少一個蓄電池元件的充電或者放電而再次開始例如通過機動車的啟動而再次開始的負載的第二時刻。所述第一時刻和所述第二時刻將做比較以便確定由于所述至少一個蓄電池元件的充電或者放電而引起的負載在所述蓄電池溫度T下降到所述溫度值之前或者低于所述蓄電池溫度T之前是否開始。由此也能夠檢驗所述第一時刻是否位于所述第二時刻之前。倘若所述第一時刻位于所述第二時刻之前，就意味著所述至少一個蓄電池元件的負載在過低的溫度時實現了。為了避免這樣的情況，將以熱量來加載所述至少一個蓄電池元件，例如通過加熱元件。如此地實現以熱量來加載使得所述蓄電池溫度T在所述第二時刻時大于或者等于所述溫度值Tmin。

在一個優選的實施形式中設置，即在所述第一時刻位于所述第二時刻之前的情況下確定額定蓄電池溫度T(t0)_soll，所述額定蓄電池溫度在所確定的冷卻特性時致使所述第一時刻在沒有(附加的)具有熱量的加載的情況下位于所述第二時刻之后或者所述第一和所述第二時刻一樣。

因此將確定這樣的溫度，蓄電池在所述冷卻開始時必須至少應該具有該溫度，由此該蓄電池在基于所確定的冷卻特性時在所述第二時刻低于所述溫度值Tmin，而無需對所述蓄電池進行加熱。

一個優選的實施形式如此設置，即所述額定蓄電池溫度T(t0)_soll通過冷卻特性的外推法來確定。