[发明专利]用于调节电化学电池温度的系统和方法

说明书

用于调节电化学电池温度的系统和方法。本发明涉及一种用于对与电化学电池连接的系统、尤其是混合动力或电动车辆的电化学电池(1)的温度进行调节的系统，该电化学电池包括至少两个电能积累元件，各电能积累元件包括至少一个电化学电池单元。该系统包括用于使流经该电池(1)的电流(Ibat)的强度值上升至第一阈值的装置(6，7)，该装置包括一个用于断开和连接电能积累元件的模块(6)。

技术领域

本发明涉及与电化学电池或固定电池组相连接的系统领域，例如飞行器、陆地交通工具(卡车、公共汽车、两轮车辆等)或海上交通工具。具体地，本发明涉及具有混合动力或电动动力传动系的车辆领域。混合动力车辆包括至少两个电机(或类似的机器)，其中至少一个是电动的。具体地，本发明涉及用于这类车辆的电化学电池领域。

更具体地，本发明涉及能够对电动机供应电流的电化学电池的温度进行调节的系统。

背景技术

在现有的传统系统中，具有混合动力或电动动力传动系的车辆的电动机与电化学电池形式的电能储存装置(例如氧化铅-硫酸、镍氢或锂离子电池)相联接。

具有混合动力或电动动力传动系的车辆的电动机的电化学电池通常是由一组电能积累元件串联连接组成的，各电能积累元件包括至少一个电化学电池单元。尽管电化学电池单元端子上的电压相对较低(对于锂离子电池单元，在4V的范围内)，但电池端子上的电压通常为几百伏。这种电池因而被称为高电压电池，但是它的缺点是具有内电阻，该内电阻相对较高，但最重要的是对蓄电池的温度高度敏感。

已知的是，这种类型的电池的有效容量和功率对于一定温度范围(对于锂离子电池单元，典型地是15℃到45℃)是最高的。在此范围之外，尤其是当蓄电池的温度在0℃以下时，电池的容量和功率可能不足以保证在电动模式下的车辆的正常操作。此外，在低温下难以对电池完全放电或充电。在45℃以上，通常有意地限制电池的使用，以避免其损坏。

实际上，一些类型的电池组，如包括锂离子电化学电池单元的电池组，尤其是受到非常寒冷的气温的不利影响，在其内电阻随着温度的降低而升高的情况下，它们可能不再能够保证在温度为0℃以下时对电动机供电或再充电。

为避免这类电池单元的电化学核心应力超限或避免加重电解质降解以及增加寄生反应，当温度低于0℃或高于45℃时，需要限制流经它们的电流的强度值。

有时候有可能使电池单元超尺寸来用以避免这些缺点，但这样导致了成本和大小的显著增加。

因此，在装备有这类电池的车辆中，通常需要提供一种系统以用于在低的外部温度情况下对组成所述电池的这些电化学电池单元重新加热或用于在这些能量积累元件过热的情况下进行冷却。

此外，这些能量积累元件是串联连接的，以便使电池输出电压最大化、并减小电流强度值和布线尺寸，当一个单一元件的温度与其他元件的温度不同时，这组能量积累元件将受到功率限制，因为同样的电流强度流经各个能量积累元件。因而，在电池中具有不同温度的一个单一元件对作为整体的电池具有其局限性。

此外，当电池不再是能量积累元件的均质块、但具有复杂形状(例如“T”形)时或者当电池是由分布在车辆中的不同部位的一组能量积累元件组成时，加重了这些异质特性。

用于加热和冷却电池组的系统是已知的，这些系统包括位于这些积累元件周围、在电池外部或内部的一个加热装置，包括允许对电池组进行冷却或加热的空气或水冷却回路，特别是使用一个用于对在冷却回路中流动的冷却剂进行加热的装置，如正温度系数(“PTC”)电阻器。这些电阻器可以直接整合在旨在被吹到电池上方的空气的回路中。

然而，这种类型的解决方案不能在成本和尺寸方面进行优化，并且可能侵入车辆的整个冷却系统。