[發明專利]用于調節電化學電池溫度的系統和方法

有效

• 申請號: 201480038309.8
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN105359332B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: A·L·布伊范;A·埃爾詹;P·佩里雄;S·拉利希
• 申請（專利權）人: 雷諾兩合公司
• 主分類號: H01M10/617
• 分類號: H01M10/617;H01M2/34;H01M10/615;H01M10/625;H01M10/637;H01M10/44;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

用于調節電化學電池溫度的系統和方法。本發明涉及一種用于對與電化學電池連接的系統、尤其是混合動力或電動車輛的電化學電池(1)的溫度進行調節的系統，該電化學電池包括至少兩個電能積累元件，各電能積累元件包括至少一個電化學電池單元。該系統包括用于使流經該電池(1)的電流(Ibat)的強度值上升至第一閾值的裝置(6，7)，該裝置包括一個用于斷開和連接電能積累元件的模塊(6)。

技術領域

本發明涉及與電化學電池或固定電池組相連接的系統領域，例如飛行器、陸地交通工具(卡車、公共汽車、兩輪車輛等)或海上交通工具。具體地，本發明涉及具有混合動力或電動動力傳動系的車輛領域。混合動力車輛包括至少兩個電機(或類似的機器)，其中至少一個是電動的。具體地，本發明涉及用于這類車輛的電化學電池領域。

更具體地，本發明涉及能夠對電動機供應電流的電化學電池的溫度進行調節的系統。

背景技術

在現有的傳統系統中，具有混合動力或電動動力傳動系的車輛的電動機與電化學電池形式的電能儲存裝置(例如氧化鉛-硫酸、鎳氫或鋰離子電池)相聯接。

具有混合動力或電動動力傳動系的車輛的電動機的電化學電池通常是由一組電能積累元件串聯連接組成的，各電能積累元件包括至少一個電化學電池單元。盡管電化學電池單元端子上的電壓相對較低(對于鋰離子電池單元，在4V的范圍內)，但電池端子上的電壓通常為幾百伏。這種電池因而被稱為高電壓電池，但是它的缺點是具有內電阻，該內電阻相對較高，但最重要的是對蓄電池的溫度高度敏感。

已知的是，這種類型的電池的有效容量和功率對于一定溫度范圍(對于鋰離子電池單元，典型地是15℃到45℃)是最高的。在此范圍之外，尤其是當蓄電池的溫度在0℃以下時，電池的容量和功率可能不足以保證在電動模式下的車輛的正常操作。此外，在低溫下難以對電池完全放電或充電。在45℃以上，通常有意地限制電池的使用，以避免其損壞。

實際上，一些類型的電池組，如包括鋰離子電化學電池單元的電池組，尤其是受到非常寒冷的氣溫的不利影響，在其內電阻隨著溫度的降低而升高的情況下，它們可能不再能夠保證在溫度為0℃以下時對電動機供電或再充電。

為避免這類電池單元的電化學核心應力超限或避免加重電解質降解以及增加寄生反應，當溫度低于0℃或高于45℃時，需要限制流經它們的電流的強度值。

有時候有可能使電池單元超尺寸來用以避免這些缺點，但這樣導致了成本和大小的顯著增加。

因此，在裝備有這類電池的車輛中，通常需要提供一種系統以用于在低的外部溫度情況下對組成所述電池的這些電化學電池單元重新加熱或用于在這些能量積累元件過熱的情況下進行冷卻。

此外，這些能量積累元件是串聯連接的，以便使電池輸出電壓最大化、并減小電流強度值和布線尺寸，當一個單一元件的溫度與其他元件的溫度不同時，這組能量積累元件將受到功率限制，因為同樣的電流強度流經各個能量積累元件。因而，在電池中具有不同溫度的一個單一元件對作為整體的電池具有其局限性。

此外，當電池不再是能量積累元件的均質塊、但具有復雜形狀(例如“T”形)時或者當電池是由分布在車輛中的不同部位的一組能量積累元件組成時，加重了這些異質特性。

用于加熱和冷卻電池組的系統是已知的，這些系統包括位于這些積累元件周圍、在電池外部或內部的一個加熱裝置，包括允許對電池組進行冷卻或加熱的空氣或水冷卻回路，特別是使用一個用于對在冷卻回路中流動的冷卻劑進行加熱的裝置，如正溫度系數(“PTC”)電阻器。這些電阻器可以直接整合在旨在被吹到電池上方的空氣的回路中。

然而，這種類型的解決方案不能在成本和尺寸方面進行優化，并且可能侵入車輛的整個冷卻系統。