[发明专利]蓄能器的电池核心温度的确定

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定蓄能器的电池核心温度的方法以及对应的装置。还涉及具有这种装置的车辆。

背景技术

例如使用在混合动力车辆中的基于电池的蓄能器(例如大功率蓄能器或高能蓄能器)不仅在充电时而且在放电时都产生废热。为了确保蓄能器的尽可能高的使用寿命，各个电池的最大温度(该最大温度经常出现在电池核心中)在操作时不应超过预定的界限温度(例如，40℃至50℃)。因此需要主动地冷却蓄能器的电池。

电池的需要排出的热量主要受混合动力车辆的行为(加速、减速、同流换热等)影响。这种行为的时间变化曲线几乎不可预见。因此，蓄能器所需的电功率以及因此在电池中产生的废热随时间剧烈波动。

为了检查实际的电池温度，蓄能器的一些电池可例如在电池壁上或在相应的电池电极上设有温度传感器。这些温度传感器可经由电子装置读出数据和评估。然而，这种温度测量仅提供不完善的关于各个电池内的真实温度的信息、即关于实际出现的最大电池温度的信息。

电池的冷却经由其电池壁或电池电极实现。例如在商业通用的圆柱形电池中，对于10W大小的废热，电池核心与电池壁之间的温差为约13K。电池核心与电池电极之间的温差为约5K。

为了保证蓄能器的长使用寿命，并为了能够高能效地使用各个电池以及冷却系统，关于电池核心温度的精确认识是十分重要的。然而由于蓄能器或电池的结构，不能直接测量电池核心温度。

各个电池可借助于壁冷却而排出热量，然而电池的壁温度不是恒定的并随时间波动。通过电池的热惯性(由于其高热容量)以及电池中不断变化的发热量，借助于瞬时的壁温度不足以精确地推导出电池核心温度。

在圆柱形电池中，电池壁或电池电极与电池核心之间的高的温差的问题特别突出。然而特别是在较厚构造的电池中，其他几何结构例如棱柱形或袋形几何结构也具有类似的问题。

发明内容

本发明的目的在于避免前述缺点，并且特别是提供关于蓄能器的优化操作策略的可能性。

该目的通过独立权利要求的特征实现。本发明的扩展方案还由从属权利要求给出。

为了实现该目的，提供一种用于确定蓄能器的电池核心温度的方法，所述蓄能器包括至少一个电池，在该方法中：测量所述电池的温度；确定单位体积热量；基于所述电池的几何结构求得电池核心温度。

因此可以以高精确度确定电池核心温度。在此可以考虑具有各种不同几何结构的不同电池，例如主要有圆柱形电池、棱柱形电池或具有袋形几何结构的电池。

特别是可测量多个温度。还可能的是，电池的温度经由电池壁或电池电极测量。

电池温度也可基于电池的材料特性求得。

通过在此提出的方程，能以高精确度确定或预测电池核心中的温度、即电池内部的温度，并且因此例如这样设计电池的冷却，使得电池不超过预定的最大温度，然而同时充分利用电池的高功率潜力。

还有利的是，通过更好地确定蓄能器(特别是高伏蓄能器)的电池核心温度，可以实现用于冷却蓄能器的优化和符合要求的操作策略。由此可以实现：冷却仅仅在所需范围内实现，并且绝大多数不需要的能量不利的冷却被避免。

一种扩展方案在于，根据蓄能器的求得的电池核心温度来冷却蓄能器，其中特别是，蓄能器或电池经由电池壁和/或经由至少一个电池电极进行冷却。

就此而言，该冷却器可安置在电池或蓄能器的可从外部够到的不同位置。特别是，该冷却器可经由存在的冷却回路、例如机动车的空调器实现或联接到该空调器上。

另一扩展方案在于，在电池的电池电极上和/或电池的电池壁上测量温度。

为此优选可使用已存在于电池上的传感器。

特别是一种扩展方案在于，蓄能器是大功率蓄能器或高能蓄能器，并且特别是包括多个电池。

例如可设置蓄能器的具有高充填密度的多个电池。还可能的是，电池之间的间隔用于冷却。

一种扩展方案还在于，根据电池的内阻、电池的测量的电流和体积求得单位体积热量。

此外一种扩展方案在于，根据如下关系式求得单位体积热量q：

q＝R_iI²/V

其中：R_i表示内阻，I表示测量的电流，V表示电池的体积。

在另外的扩展方案的范围内，基于与时间相关的单位体积热量确定电池核心温度。

再一扩展方案在于，在频域中求得电池核心温度。