CN103430376A - 电池温度控制系统及驱动该系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池温度控制系统，其特征在于包括：包含加热垫的电池单元；被连接至所述电池单元的引线；和遮蔽所述引线的电流感应单元，其中所述电流感应单元被电连接至所述加热垫。根据本发明的电池温度控制系统利用遮蔽被连接至电池单元的引线的电流感应单元，产生感应电流；并且将感应电流供应至加热垫，从而提高电池单元的温度，由此即使在不使用从外部源提供的功率源时，也能够在低温度区域中获得期望的电池输出。

Description

电池温度控制系统及驱动该系统的方法

技术领域

本申请基于并要求2011年7月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0069847的优先权，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

在此公开的本发明涉及一种电池温度调节系统及其操作方法。

背景技术

通常，随着用于混合动力车辆、电动车辆等等的电池的温度的下降，电池的内部电阻急剧升高，因而电池的容量下降，从而降低输出功率，而且特别地，电池的容量在0℃或更低的低温下降低至低于室温下容量的一半。

为了改善该限制，已经通常使用一种使用电池本身的功率提高电池温度的方法。然而，该典型方法在汽车驱动之外消耗能量，由此导致电池的输出总体降低。也就是说，由于提高电池的温度所需的能量由电池本身供应，所以额外地消耗了用于汽车驱动的能量。

因此，存在一种对下列研究的需求，其研究一种升高电池温度，同时即使在无功率供应时，也不降低电池的输出功率的方法。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种电池温度调节系统及其操作方法，该电池温度调节系统包括：具有加热垫的电池单元；被连接至该电池单元的引线；和围绕该引线的电流感应单元，其中该电流感应单元被电连接至加热垫。

然而，本发明的目标不限于上述目标，通过下文说明书，本领域技术人员将清楚地理解本文未描述的其他目标。

技术解决方案

本发明的实施例提供了一种电池温度调节系统，包括：包含加热垫的电池单元；被连接至该电池单元的引线；和围绕该引线的电流感应单元，其中该电流感应单元被电连接至加热垫。

在一些实施例中，该电池温度调节系统可包括：马达单元；包含加热垫的电池单元；连接该马达单元和该电池单元的引线；和围绕该引线的电流感应单元，其中该电流感应单元被电连接至加热垫。

在本发明的其他实施例中，操作电池温度调节系统的方法包括：（a）通过在被连接至电池单元的引线中产生电流，充电和放电电池单元，并且绕该引线产生磁力；（b）通过在操作（a）中产生的磁力，在围绕引线的电流感应单元中产生感应电流；和（c）供应在操作（b）中产生的感应电流。

在其他实施例中，该方法可包括：（a）通过在连接马达和具有加热垫的电池单元的引线中产生电流，充电和放电电池单元，并且绕该引线产生磁力；（b）通过在操作（a）中产生的磁力，在围绕引线的电流感应单元内部产生感应电流；和将在操作（b）中产生的感应电流供应至加热垫。

本发明的效果

根据本发明的电池温度调节系统：通过绕被连接至电池单元的引线（特别地，连接马达单元和电池单元的引线）施加电流感应单元，产生感应电流；并且通过将感应电流供应至加热垫，提高电池单元的温度，由此即使在不使用外部功率源时，也能够在低温度区域中获得期望的电池输出。

附图说明

图1是例示根据本发明的实施例的电池温度调节系统的示意图；和

图2是例示根据本发明的实施例的包括加热垫的电池单元的示意图。

具体实施方式

迄今为止，还未发现通过围绕连接至电池单元的引线施加电流感应单元，以产生感应电流的电池温度调节系统的应用实例。因而，本发明人在电池温度调节系统的研究中证实，通过提升电池的温度，即使在无外部功率源时，也能够在低温区域中获得期望的电池输出，并且已经最终完成了本发明。

下文将详细描述本发明。

本发明提供了一种电池温度调节系统，该系统包括：具有加热垫的电池单元；被连接至该电池单元的引线；和围绕该引线的电流感应单元，其中该电流感应单元被电连接至加热垫。

特别地，本发明提供一种电池温度调节系统，其包括：马达单元；具有加热垫的电池单元；连接该马达单元和该电池单元的引线；和围绕该引线的电流感应单元，其中该电流感应单元被电连接至加热垫。

下文将参考附图更详细地描述本发明的实施例。

将示例性例示本发明的特定实施例，同时可能有下文将详细描述的各种变型和变体。然而无意将本发明限于本文公开的特定形式；相反，有意使本发明涵盖落入附加权利要求限定的本发明概念内的变型、等效物和替换。

图1是例示根据本发明的实施例的电池温度调节系统的示意图；和图2是例示根据本发明的实施例的包括加热垫的电池单元的示意图。

如图1中例示的，根据本发明的实施例的电池温度调节系统包括：马达单元100；具有加热垫210的电池单元200；连接该马达单元100和该电池单元200的单元电池220的引线300；和围绕该引线300的电流感应单元400，其中该电流感应单元400被电连接至加热垫210。

如图2中例示的，电池单元200可包括多个单元电池220和多个加热垫210，并且更期望地，电池单元200可包括彼此连接的多个单元电池220，和布置在各自单元电池220之间的多个加热垫210。然而，本发明不限于此。加热垫210可包括加热线221。

马达单元100从电池单元200接收电能，以将电能转换为机械能，并且可能为AC马达或DC马达。例如，马达单元100可为驱动电动工具；电驱动车辆，包括电动车辆（EV）、混合电动车辆（HEV）和插电式混合电动车辆（PHEV）；电动卡车；电动商用车；或储能系统的装置。

电池单元200供应能量，以驱动马达单元100，并且能够通过包括电连接的多个单元电池220和布置在各自单元电池220之间的多个加热垫210保持温度恒定。在此，单元电池200可优选为可再充电的二次电池，并且更优选为锂二次电池，但不限于此。

特别地，加热垫210电连接至电流感应单元400，并且连接至引线，该引线连接至电流感应单元400，以从电流感应单元400接收感应电流。加热垫210可具有这样的结构：第一加热垫和第二加热垫分别被布置在上部和下部中，并且加热线221被布置在第一和第二加热垫之间。在此，加热线221与引线之间的接触部以及引线孔都在第一和第二加热垫之间形成，以便加热垫210连接至引线。具体地，加热线221被内建于加热垫210中，并且通过接收电流感应单元400产生的感应电流，起到升高单元电池220温度的作用。不特别限制加热线的类型，因而可使用普通加热线、硅加热线、碳加热线、专业碳加热线、非磁性加热线等等作为加热线。

该电池单元被不同地用作用于来自下列装置中的中型或大型装置的至少一个功率源，即：电动工具；电驱动车辆，包括电动车辆（EV）、混合电动车辆（HEV）和插电式混合电动车辆（PHEV）；电动卡车；电动商用车；或储能系统。

电流感应单元400被电连接至加热垫210，并且可形成为围绕连接马达单元100和电池单元200的引线300，以便供应感应电流。在实施例中，电流感应单元400可由螺线管线圈构造，该螺线管线圈通过绕圆柱体等等密集地和均匀地缠绕引线300来产生。

通常，绕电流通过其流动的引线产生磁场。当电流流经密集和均匀地、成螺旋状缠绕圆柱体的引线时，圆柱体外部的磁通量几乎为0，并且圆柱体内的磁通量相对均匀。因此，因为其将电能转换为磁能，螺线管线圈为能量转换器，因而变为可通过控制电流的强度调整磁场强度的电磁体。此时产生的感应电流受感应系数影响，该感应系数根据螺线管线圈的材料和类型而确定，并且如下计算该感应系数。

L=μ₀n²lA

L=感应系数

μ₀=真空中的磁导率

n=每单位长度的匝数

l=螺线管线圈的长度

A=螺线管线圈的截面积

螺线管线圈由具有极好电导率的金属或金属合金制成，或者由具有5.80×10⁶mhos/m或更大电导率的金属或金属合金制成。因而，任何具有5.80×10⁶mhos/m或更大电导率的金属或金属合金都可用于该螺线管线圈，但是在本发明的一个特定实施例中，可使用由铜制成的螺线管线圈。特别地，铜具有5.80×10⁷mhos/m的极好电导率。

同样地，根据本发明的电池温度调节系统可进一步包括控制单元500，其用于控制电池单元200的温度。

控制单元500实时检测电池单元200的单元电池220的表面温度，因而，如果该温度超过基准温度，控制器500就切断感应电流，由此将电池200的单元电池220的温度保持在适当温度。特别地，控制单元500可能为开关单元，并且更具体地，控制单元500可能为固态继电器开关单元。通过使用固态继电器作为开关单元，可能提高开关使用寿命，并且以较高可靠性执行开关操作。优选地，电池200的基准温度范围为20℃-30℃，更优选地为室温（25℃），但不限于此。如果电池单元200的温度升高至超过基准温度，电池就退化，从而具有负面影响。因而，应实时检测电池单元200的温度，以切断感应电流。

同样地，根据本发明的电池温度调节系统可另外与典型的温度调节装置一起使用。

作为特定实施例，根据本发明的电池温度调节系统可进一步包括下列至少一个装置：通过使用电池本身的功率升高电池单元温度的装置，和通过使用额外的功率源升高电池单元温度的装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种操作电池温度调节系统的方法，该方法包括：（a）通过在被连接至具有加热垫的电池单元的引线中产生电流，充电和放电电池单元，并且绕该引线产生磁力；（b）通过在操作（a）中产生的磁力，在围绕引线的电流感应单元内部产生感应电流；和将在操作（b）中产生的感应电流供应至加热垫。

特别地，本发明提供了一种操作电池温度调节系统的方法，其包括：（a）通过在连接马达单元100和具有加热垫210的电池单元200的引线300中产生电流，充电和放电电池单元200，并且绕该引线300产生磁力；（b）通过在操作（a）中产生的磁力，在围绕引线300的电流感应单元400内部产生感应电流；和将在操作（b）中产生的感应电流供应至加热垫210。

同样地，根据本发明的操作电池温度调节系统的方法可进一步包括，当电池单元200的温度升高至超过基准温度时，就切断在操作（c）中供应的感应电流。

在根据本发明的操作电池温度调节系统的方法中，通过对电池单元的充电和放电，在连接马达单元100和电池单元200的引线300中产生电流。根据安培右手螺旋法则，这导致绕引线300产生磁力。通过该磁力，在围绕引线300的电流感应单元400中产生感应电流。产生的感应电流被供应给电池单元200的加热垫210，然后加热电池单元200，以升高温度。通过实时检测电池单元200的温度，当温度升高至高于基准温度时，可通过切断所供应的感应电流，调节电池单元200的温度。

优选地，电池200的基准温度范围为20℃-30℃，更优选地为室温（25℃），但不限于此。如果电池单元200的温度升高至超过基准温度，电池就退化，从而具有负面影响。因而，应实时检测电池单元200的温度，以切断感应电流。

如上所述，根据本发明的电池温度调节系统：通过围绕连接至电池单元的引线的电流感应单元400产生感应电流，例如，该引线为连接马达单元100和电池单元200的引线300；并且然后将感应电流供应至加热垫210，由此升高电池单元200的温度。因而，在0℃或更低的低温区域中，与使用电池本身功率提高电池温度的典型方法相比，可能甚至不使用外部功率源地提高电池输出高达20%。

应将本发明的上述说明书视为例示性的，并且本发明所属领域的技术人员应理解，不改变本发明的技术概念和本质特征，能够易于将本发明变型为其他特定实施例。因此，上述实施例在所有方面都是例示性的，不应将其解释为限制性的。

附图中每个元件的符号

100：马达单元

200：电池单元

300：引线

400：电流感应单元

500：控制单元

210：加热垫

211：加热线

220：单元电池

Claims (15)

1.一种电池温度调节系统，包括：

包含加热垫的电池单元；

被连接至所述电池单元的引线；和

围绕所述引线的电流感应单元，

其中所述电流感应单元被电连接至所述加热垫。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池温度调节系统包括：

马达单元；

包含加热垫的电池单元；

连接所述马达单元和所述电池单元的引线；和

围绕所述引线的电流感应单元，

其中所述电流感应单元被电连接至所述加热垫。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池单元包括多个单元电池和多个加热垫。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述单元电池为锂二次电池。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电池单元被用作用于来自下列装置中的中型或大型装置的至少一个功率源：电驱动车辆，包括电动车辆（EV）、混合电动车辆（HEV）和插电式混合电动车辆（PHEV）；电动卡车；电动商用车；和储能系统。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热垫包括加热线。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流感应单元包括螺线管线圈。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述螺线管线圈由具有5.80×10⁶mhos/m或更大电导率的金属或金属合金制成。

9.根据权利要求1所述的系统，还包括用于控制所述电池单元的温度的控制单元。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制单元为固态继电器开关单元。

11.根据权利要求1所述的系统，还包括用于通过使用所述电池本身的功率来提高所述电池单元的温度的装置。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括用于通过使用外部功率源来提高所述电池单元的温度的装置。

13.一种操作电池温度调节系统的方法，所述方法包括：

（a）通过在被连接至具有加热垫的电池单元的引线中产生电流，充电和放电所述电池单元，并且绕所述引线产生磁力；

（b）通过在操作（a）中产生的磁力，在围绕所述引线的电流感应单元中产生感应电流；和

（c）将在操作（b）中产生的所述感应电流供应至所述加热垫。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述方法包括：

（a）通过在连接马达单元和具有加热垫的电池单元的引线中产生电流，充电和放电所述电池单元，并且绕所述引线产生磁力；

（b）通过在操作（a）中产生的磁力，在围绕所述引线的电流感应单元内部产生感应电流；和

（c）将在操作（b）中产生的所述感应电流供应至所述加热垫。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括：当所述电池单元的温度升高至高于基准温度时，切断在操作（c）中供应的所述感应电流。

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