CN110137630A - 用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法 - Google Patents

用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110137630A
CN110137630A CN201910062725.6A CN201910062725A CN110137630A CN 110137630 A CN110137630 A CN 110137630A CN 201910062725 A CN201910062725 A CN 201910062725A CN 110137630 A CN110137630 A CN 110137630A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
temperature
vacuum
cavity
interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910062725.6A
Other languages
English (en)
Inventor
贝恩德·布林克曼
托马斯·尼切
朱利安·蒂策
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN110137630A publication Critical patent/CN110137630A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/66—Arrangements of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

本发明涉及一种用于具有隔离系统(12)的车辆(11)的电池系统，该电池系统包括电池(14)，隔离系统(12)至少在一个面覆盖该电池，其中隔离系统(12)包括在隔离板(16)的空腔(20)上具有第一接口(181)和第二接口(182)的隔离板(16)。建议在第一接口(181)处连接真空泵(22)，利用该真空泵在空腔(20)中可产生真空，并且在第二接口(182)处安装排气阀(24)，利用该排气阀打开空腔(20)。此外，本发明涉及一种用于基于环境温度控制隔离系统(12)(即真空泵和排气阀)的方法。

Description

用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的电池系统，其中电池系统包括隔离系统和电池。此外，本发明涉及一种根据权利要求6的前序部分的用于控制隔离系统的方法。
背景技术
已知的电动车辆和混合动力车辆具有用于驱动电动马达的电池，该电动马达是车辆的驱动马达。电池具有例如约30℃的最佳工作温度，在该温度下存在电池的高效率。因此，希望将电池的实际温度保持在电池的最佳目标温度的范围内。由于电池在放电期间被功率输出加热，并且额外的热影响从外部作用在电池上，所以在现有技术中提供了主动和被动冷却系统。主动冷却系统包括液体冷却，而被动冷却系统由隔离层组成，其隔离值不能控制。
因此，DE 102012214957 A1教导了嵌板，即隔离板，其填充有纳米多孔聚合物颗粒。这种嵌板的内部还具有静态真空。因此，教导的嵌板代表被动隔离系统。这种隔离板可以例如以商标名va-Q-vip获得，其中多孔填充物可以包括二氧化硅。在DE 102012214957A1中提出将车辆中的嵌板直接布置在车身(例如在车门、车顶、地板区域或后壁)上。由此，车辆内部空间的加热因外部温度而降低，这应该对电池的温度产生积极影响。然而，非常不利的是，电池本身的废热被车辆内部空间的嵌板阻碍，因此发生电池效率的降低，尤其是在长途旅行期间。在DE 102014003413 A1中公开了具有类似结构和类似缺点的嵌板。
在EP 2744033 A1中公开了一种用于电池的主动冷却系统。那里有多排的杆单元布置在单独的热交换袋中。冷却液流过热交换袋。总之，电隔离的膜的布置从外部涂覆。该提议的一个特别的缺点是只有电池产生的热量被消散，并且不能防止从外部穿透到电池的热量。另外，单独的冷却袋的布置庞大且昂贵。
DE 102014111645 A1示出了一种用于容纳电池的电池壳体。在这种情况下，壳体具有双层壁，该双层壁填充有玻璃纤维材料。以这种方式填充的双层壁中产生真空。此外，主动元件设置在双层壁中，该主动元件可以加热以在双层壁中产生氢气氛，从而降低真空。在这种情况下，主动元件会降解，并且真空质量会变化。另外，壳体的内部空间填充有多孔材料，并且不能通过冷却液有效地冷却。
CN 102751460 A公开了一种耐高温复合隔离膜。耐高温复合隔离膜由聚苯硫醚膜和微孔聚烯烃膜的复合物制成。该膜用于锂离子电池的应用。然而，该膜是被动隔离元件，其隔离性能在制造后不能改变。
在WO2017/029457A1中，示出了多个相邻的模块，这些模块通过循环装置互连，并且每个模块包含至少一个容积，该容积中存在冷却剂或传热流体。冷却剂和传热流体可以循环通过容积以调节模块的热平衡。绝热的层设置在至少一些模块的周边上。该层代表被动隔离元件。该提议是一种麻烦的解决方案，其不适于从外部输入热量。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池系统，特别是其用于车辆的隔离系统，该电池系统最佳地且恒定地将车辆电池的实际温度调节到目标温度，其中电池系统应设计成节省空间的。
该目的通过具有权利要求1的特征的电池系统实现。此外，该目的通过具有权利要求6的特征的方法实现。
应当注意，以下描述中列出的特征以及措施可以以任何技术上有意义的方式彼此组合并且示出了本发明的其它实施例。该描述另外表征和指定了本发明，特别是结合附图。
根据本发明的电池系统用于车辆。特别地，车辆是纯电动车辆或具有电动马达和另一驱动器(例如内燃发动机)的混合动力车辆。电池系统包括隔离系统，该隔离系统至少在一面覆盖电池系统的电池，并因此根据需要将电池与电池系统周围的环境至少部分热分离。隔离系统包括至少一个隔离板。隔离板具有第一接口和第二接口，第一接口和第二接口提供与布置在隔离板中的空腔向外的连接。空腔被封闭在隔离板的气密护套中，其中通过护套形成连接。护套可以由特别热稳定的护套提供。建议在空腔中布置多孔材料，使得多孔材料的孔在填充后形成空腔。作为多孔材料，可以方便地使用微孔二氧化硅。另外，建议将真空泵连接到第一接口，利用真空泵在填充有多孔材料的空腔中产生真空。在这种情况下，特别是从多孔材料的孔中泵出气体，从而在多孔材料中产生真空。至于真空泵，可以使用车辆中提供的用于其它系统的真空泵，这样就不必在车辆上安装额外的真空泵。或者，可以想到另外的真空泵，其专门用于隔离系统。
通过与多孔材料连接产生真空，隔离系统(即所述隔离板)在10毫巴(mbar)的压力下实现约0.004W/mK的导热率。由此通过具有隔离板的隔离系统实现了电池与环境的高热分离。
此外，排气阀连接到第二端口，利用该排气阀可以通过打开排气阀来减少和/或移除真空，并且气体可以流回到填充有多孔材料的空腔中。在1bar的压力下，隔离系统(即隔离板)的导热率约为0.02W/mK。由于导热性增加，可以将热能从电池传递到环境以及相反方向，使得来自电池的废热以及环境对电池的热影响可用于有效的热管理。因此，通过控制填充有多孔材料的空腔内的压力，电池可以在最佳温度范围内驱动以提高电池的效率。
从属权利要求中列出了有利的进一步发展和替代方案。
有利地，在隔离板中可以形成至少一个通道。流体从隔离板的一侧通过该通道流动到隔离板的相对侧。如果现在流体从一侧进入隔离板，则可以借助通道流动通过隔离板，并且将其带到相对侧，然后到电池，以冷却它。以这种方式，例如，如果存在大量废热或来自外部的高热输入，则可以通过流体冷却非常有效地冷却电池。如果存在非常低的环境温度，通过液体流体也可以将热输入引入到电池中。为此，必须仅供应适当加热的流体。
本发明的有利改进可包括在容纳电池的壳体中布置多个隔离板。由此隔离板可以包围电池。然后，电池至少被隔离板包围，使得至少一面保持没有隔离板。代替地，电池的所有面都由隔离板完全封闭。这可以防止电池的热量散失或从外部向电池来自多个方向的热输入。
在替代实施例中，壳体可包括袋，多孔材料可填充在该袋中。因此，袋形成隔离板的护套，使得隔离板实际上集成到壳体中。袋优选与壳体一体形成。袋可以至少部分地形成在壳体的壁上。它们优选地形成在壳体的所有壁中。袋尤其通过壳体的双层壁设置，从而形成待填充的空腔。由此，实现了电池系统的特别紧凑的设计。
为了获得尽可能强功率的电池系统，有利的是在壳体中布置多个电池。多个电池设置在隔离板之间，即在壳体中。电池优选地彼此间隔开。特别地，它们彼此平行排列，从而在电池之间形成流体的通道。穿过隔离板的流体围绕隔离板之间(即在壳体中)的电池流动，从而可以在流体和电池之间进行最佳的热交换。
通过隔离板供应的流体在围绕电池流动后再次流出，并且必要时冷却或加热，为此可以使用现有的热交换器或安装额外的热交换器。有利的是封闭的流体回路是集成的，其中(一个或多个)热交换器与车辆中的使用元件(例如空调和/或内部空间加热器)结合。因此，流体的温度的量可以用于冷却车辆内部空间或用于其加热。如果车辆具有内燃发动机，则流体可用于其热管理，例如用于缩短冷启动阶段。
根据本发明，隔离系统通过一种根据环境的环境温度和电池的目标温度调节电池的实际温度的方法控制。在这种情况下，目标温度可以在大约30℃的范围内，其中所谓的量可以偏差±10％。以这种方式，基于环境温度和电池的热输出，可以将电池的实际温度很好地控制到目标温度的值。为此，在一个步骤中，借助于连接到第一接口的真空泵在填充有多孔材料的空腔中产生真空，其中当环境温度与目标温度至少相差预定温度差时，电池与环境分离。温差基本上取决于电池技术。但是，温差优选为5K。因此，在目标温度附近有+/-5K的范围。
在另一个有利的步骤中，通过将气流引入空腔中，可以通过排气阀去除和/或减少空腔的真空。特别是气流再次以气体填充多孔材料。当实际温度达到电池的目标温度时执行该步骤。在这种情况下，是否完全去除真空并且仅多孔材料的空腔的导热率保持不变或是否仅减小真空，使得与完全排空更高的导热率相比仍然存在，至少取决于环境温度。哪个导热率对于获得目标温度的水平的实际温度是最佳的，取决于环境温度和电池的热输出，这不仅仅由从电池中功率输出决定。通过基于真空的大小(即基于压力差)的最佳地导热率设定，设定环境与电池之间的热平衡。
有利地，当车辆处于驻车状态时，特别是当没有从电池中功率输出以致动车辆时，可以去除和/或减少空腔内的真空。驻车情况的特征在于暂时关闭车辆，在其中驾驶模式被暂停，其中在关闭车辆之前不久的时间段应该被添加到驻车情况中。根据本发明的方法在驻车情况下的步骤可以在车辆关闭之前不久进行，这可以基于可检测的因素来确定。因此，可以确定相应的转向操作，或者可以确定低于5km/h的行驶速度，从而可以推断出即将到来的驻车情况。优选地，在驻车情况下还停止从电池中功率输出。当环境温度低于或近似等于实际温度时，发生真空的去除和/或减少，当然环境温度在可接受的温度范围内。可接受的温度范围优选地在目标温度之上和之下延伸，并且特别地接近目标温度。以这种方式，可以确保电池的受控冷却，从而例如必须通过流体冷却提供降低的冷却能力。这种驻车情况特别是在整个车辆升温的炎热夏日的傍晚和夜晚，其中在傍晚和夜晚，环境温度在可控范围内降低。在这种情况下，可以去除和/或减少保护性真空隔离，并且电池的热量辐射到环境中。
该方法可以通过代替前一步骤执行的步骤来补充。在这个补充步骤中，当环境温度Tex低于和/或高于电池的实际温度而且超出可接受的温度范围时，也就是说，实际温度与目标温度区别特别大时，在驻车情况下在隔离系统中产生真空。在这种情况下，实际温度要低到足以低于可接受的温度范围，并且产生真空以防止电池冷却。或者实际温度高出可接受的温度范围，但保持产生的真空。特别是，当车辆停放时，这样的步骤是有利的，因为驻车后车辆的调试几乎不或甚至完全不能使实际温度与目标温度相匹配。该步骤可以在非常炎热的或非常寒冷的日子里在驻车情况中进行。
当用于电池系统的隔离系统的控制器获得导航数据和/或天气预报的数据时，可以对电池的自加热和外部热输入进行有利的估计。在这种发展中，可以根据交通数据、路线数据、预测的行驶时间以及白天和夜间温度来控制真空。例如，考虑到上述数据，在寒冷天气中，可以控制真空的产生和/或去除或减少，使得电池在目标温度范围内的稍高温度下驱动，从而抵消来自外部的冷输入。这导致电池效率的提高。导航数据可以通过GPS(全球定位系统Global positioning system)信号并结合导航系统获得。天气预报的数据可以通过互联网服务传输到车辆。
本发明有利地控制填充有多孔材料的空腔中的真空，其中最大(10mbar)至最小(1bar)的真空量借助真空泵和排气阀是无级地可控的，即可生产的、可减少的和/或可移除的，其中流体冷却是可集成的，即是可控的，使得具有可控流量的流体环流或不环流(一个/多个)电池。流体冷却可能已经存在并且结合到真空的控制策略中。
附图说明
在以下对附图的描述中公开了本发明的其它有利实施例。在图中：
图1示出了具有隔离系统的电池系统，该电池系统具有真空泵和排气阀；
图2示出了具有电池系统的车辆；和
图3示出了用于控制隔离系统的方法的流程图。
具体实施方式
在不同的图中，相同的部件总是具有相同的附图标记，因此它们通常仅被描述一次。
图1示出了根据本发明的电池系统10。在壳体17的内部空间13中，电池14彼此平行地以一定距离布置。在壳体17中可以布置五个电池14，该电池的数量不应该是限制性的。也可以仅设置唯一的电池14。隔离系统12包围电池14。因此，电池系统10具有隔离系统12。
在所示实施例中，在横截面中看到，隔离系统12至少在四个面围绕电池14，使得隔离系统12完全包围电池14。在每一个面上布置具有气密护套34的隔离板16，护套34的空腔20填充有具有孔28的多孔材料26。作为多孔材料26，可以优选使用微孔二氧化硅。隔离板16可以分开地插入壳体17中。代替地，在壳体17中可以形成圆周的袋，多孔材料26填充在该圆周的袋中。然后袋的壁形成具有待填充的空腔20的护套34。袋是气密的。因此，填充了的袋形成隔离板16。或者，可以在壳体17中形成多个袋，每个袋填充有多孔材料26。
通过隔离系统12，电池14可以与环境19热分离。此外，通过隔离系统12可以调节将电池14的废热向环境19中辐射。隔离系统12根据环境温度Tex将壳体17的内部空间13中的电池14的实际温度Tist调节到大约目标温度Tsoll附近的范围。目标温度Tsoll表示电池14的工作温度，在该温度下电池具有最佳性能，其中工作温度约为30℃。
隔离板16具有第一接口181和第二接口182，第一接口181和第二接口182连接到在隔离板16内的填充有多孔材料26的空腔20。在这种情况下，第一接口181和第二接口182分别仅穿过护套34的外壁。在第一接口181处连接有真空泵22。利用真空泵22，空腔20及因此多孔材料26的孔28排空气体(例如空气)，从而在隔离板16内产生真空。通过真空泵22在隔离板16内产生例如10mbar的压力，使得隔离板16具有0.004W/mK的导热率。在第二接口182处连接有排气阀24。排气阀24打开空腔20，从而可以通过将气流36引入空腔20中来减少或去除其中的真空。因此可以将环境空气引入空腔20中。在1bar的情况下，即在护套34内的压力对应于环境压力的情况下，隔离板16具有0.02W/mK的更高的导热率。
在围绕电池14的隔离板16中形成有用于流体32的两个通道30。通道30延伸穿过护套34，护套34的外壁和内壁从面向环境19的面向内部空间13刺穿。
通过第一通道301，流体32被引导到内部空间13中，在内部空间13中流体32围绕电池14流动。在这种情况下，流体32在间隔开的电池14之间流动。在围绕电池14流动之后，流体32从与第一通道301相对的第二通道302离开内部空间13。在流体32释放其从电池14吸收的热量之后，流体32通过回路和特别是液体泵流回到第一通道301。由此允许电池14和流体32之间的热交换。还可以想到的是，特别是当电池14具有非常低的实际温度Tist时，流体回路用于加热电池14。
因此，利用本发明提供了具有在护套34内可控的真空的流体冷却，其中护套34(即，其空腔20)填充有多孔材料26。
真空泵22可以是另一系统23(例如根据图2的在车辆11中的制动系统)的一部分。同样，排气阀24可以是这种系统23的一部分。特别地，环境19位于车辆11的外部，其中环境温度Tex占优势。环境温度Tex可以通过温度传感器27测量。同样地，电池系统10中的电池14的实际温度Tist可以由温度传感器27测量。排气阀24和真空泵22由控制器21控制。在图2中，控制器21通过虚线连接到排气阀24和真空泵22，而真空管线用实线表示。此外，控制器21可以连接到互联网25和/或接收GPS信号29，其中控制器可以集成到车辆的中央控制单元(CPU)中，或者实现为可以无线地或有线连接到CPU的单独控制器。
图3中的流程图示出了根据本发明的用于控制隔离系统12的方法。该方法分为多个步骤。为了确定是否需要产生真空，首先必须在测量37中确定电池14的实际温度Tist和环境温度Tex。测量37基于温度传感器27进行。
当控制器21通过测量37确定目标温度Tsoll和环境温度Tex的量差大于或等于存储在控制器21中的温度差dT时，真空泵22开始在隔离板16的空腔20中产生优选的最大真空。因此真空的产生38在以下条件下发生：
Tex-Tsoll≥dT，其中Tist不在Tk中
特别地，当实际温度Tist非常偏离目标温度Tsoll时，真空的产生38在这种情况下发生，优选地，实际温度Tist位于可接受的温度范围Tk之外。在高环境温度Tex的情况下，真空防止额外的热输入进入电池14中，使得电池14通过其自加热向大约目标温度Tsoll升温，其中防止过热。由此，dT和Tk可以重合。
在环境温度Tex低于目标温度Tsoll的情况下，真空保护电池免受环境19的冷却，使得电池14在适当的时间内通过其自加热以达到大约目标温度Tsoll，因而防止了冷却。因此，电池14与环境19热分离。这种情况是当实际温度Tist小于或等于目标温度Tsoll与可接受温度Tk的一半之间的差值时。这遵循以下条件：
Tsoll-Tex＞＝dT以及Tist＜＝Tsoll-Tk/2
当目标温度Tsoll与环境温度Tex之差大于或等于温度差dT，同时实际温度Tist大于或等于目标温度Tsoll与可接受温度Tk的一半之和时，不会产生真空。这遵循以下条件：
Tsoll-Tex＞＝dT以及Tist＞＝Tsoll+Tk/2
如果实际温度Tist达到大约预定的目标温度Tsoll(例如在30℃的范围内)，则从隔离板16去除和/或减少真空。由此，隔离板16的导热率再次增加，直到建立的向电池14的热输入和来自电池14的散热之间的平衡。因此，真空的减少和/或去除40受到以下数学条件的影响，在这种情况下，实际温度Tist只需要达到目标温度Tsoll的预定范围：
Tist≈Tsoll
在车辆11的驻车情况下，步骤可以分为两种不同的情况。这是通过环境温度Tex和实际温度Tist的检查41来完成的。
如果检查41断定车辆11已经在低于或等于电池14的实际温度Tist的环境温度Tex的情况下停放，则在第一种情况中进行真空的去除和/或减少42。然而，在预定的可接受温度范围Tk中，环境温度Tex必须在目标温度Tsoll附近。换句话说，环境温度Tex不得偏离目标温度Tsoll太多。步骤42基于
Tex≤Tist，其中Tex在Tk中
的条件。这种情况例如在夏夜或温和的白天温度下给出。
在第二种情况下，此刻在车辆11行驶之后，实际温度Tist近似等于目标温度Tsoll，即Tist≈Tsoll，并且环境温度Tex高于或低于实际温度Tist的情况下，确定环境温度Tex不在可接受的温度范围Tk内。为了避免通过与环境19的热耦合而过度冷却或加热，在驻车状态下产生44优选最大真空的步骤在
Tex＜Tist或Tex＞Tist，其中Tex不在Tk中
条件下进行。在停放车辆11之前不久进行真空的产生。
在步骤42、44的两种情况下，实际温度Tist至少在驻车期间的一定时间段内保持在目标温度Tsoll附近。实际温度Tist的维持45允许电池14或车辆11在该保证时间段内高效率地投入运行。
用于电池系统10的隔离系统12的控制器21可以接收和评估导航数据(例如通过GPS信号29)和/或来自天气预报的数据(例如通过因特网25)，如图2所示。由此进行与环境温度Tex相关的电池14的实际温度Tist的增加的估算。因此，根据交通数据、路线数据、预测的驾驶时间以及白天和夜晚的温度来控制真空。例如，在寒冷的天气，通过这些数据可以控制真空的产生和去除或减少，以使将电池14的实际温度Tist设定在高于目标温度Tsoll但仍在目标温度Tsoll附近的范围内的温度，从而抵消来自外部的冷输入。
附图标记列表：
10 电池系统
11 车辆
12 隔离系统
13 内部空间
14 电池
16 隔离板
17 壳体
181 第一接口
182 第二接口
19 环境
20 空腔
21 控制器
22 真空泵
23 其它使用真空的系统
24 排气阀
25 互联网
26 多孔材料
27 温度传感器
28 孔
29 GPS全球定位系统(Global Positioning System)
30 通道
301 第一通道
302 第二通道
32 流体
34 护套
36 气流
37 Tex和Tist的测量
38 |Tex-Tsoll|≥dT时，产生真空
40 Tist≈Tsoll时，去除或减少真空
41 温度的检查
42 Tex≤Tist，其中Tex在Tk中时，去除或减少真空
44 Tex＜Tist或Tex＞Tist，其中Tex不在Tk中时，产生真空
45 维持Tist≈Tsoll

Claims (10)

1.一种用于车辆(11)的电池系统(10)，所述电池系统具有隔离系统(12)，所述电池系统包括电池(14)，所述隔离系统(12)至少在一个面覆盖所述电池，其中所述隔离系统(12)包括隔离板(16)，在所述隔离板(16)的空腔(20)上具有第一接口(181)和第二接口(182)，
其特征在于：
在所述空腔(20)中布置多孔材料(26)，尤其是微孔二氧化硅，其中在所述空腔(20)中利用连接到所述第一接口(181)的真空泵(22)可产生真空，并且其中所述空腔(29)利用连接到所述第二接口(182)的排气阀(24)可通气。
2.根据权利要求1所述的电池系统(10)，
其特征在于：
至少一个通道(30)在所述隔离板(16)中形成，从而将流体(32)从所述隔离板(16)的一侧到相对侧向所述电池(14)引导。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统(10)，
其特征在于：
多个所述隔离板(16)设置在容纳所述电池(14)并包围所述电池(14)的壳体(17)中。
4.根据前述权利要求任一项所述的电池系统(10)，
其特征在于：
所述隔离板(16)的护套(34)由所述壳体(17)中的袋形成，所述多孔材料(26)填充在所述袋中。
5.根据前述权利要求任一项所述的电池系统(10)，
其特征在于：
多个所述电池(14)布置在所述壳体(17)中，并且所述流体(32)在所述隔离板(16)之间围绕所述电池流动。
6.一种方法，所述方法用于控制尤其是根据前述权利要求任一项所述的用于车辆(11)的电池系统(10)的隔离系统(12)，其中所述隔离系统(12)具有至少一个带有空腔(20)的隔离板(16)，其中所述空腔(20)具有第一接口(181)和第二接口(182)，
其中，确定环境温度Tex、电池(14)的目标温度Tsoll和实际温度Tist，并且当所述环境温度Tex与所述电池(14)的所述目标温度Tsoll相差至少预定温度差dT时，取决于所确定的温度借助连接到所述第一接口(181)的真空泵(22)进行所述空腔(20)中的尤其是最大真空的产生(38)。
7.根据权利要求6所述的方法，
更进一步包括以下步骤：
-当所述实际温度Tist达到大约所述电池(14)的所述目标温度Tsoll时，借助连接到所述第二接口(182)的排气阀(24)去除和/或减少(40)所述空腔(20)的真空，使得发生气流(36)进入所述空腔(20)。
8.根据权利要求6或7所述的方法，
更进一步包括以下步骤：
-当所述环境温度Tex低于或约等于所述电池(14)的所述实际温度Tist，而所述环境温度Tex仍处于可接受的温度范围Tk内时，在所述车辆(11)的驻车状态下去除和/或减少(42)所述真空。
9.根据前述权利要求6至8任一项所述的方法，
更进一步包括以下步骤：
当所述环境温度Tex低于或高于所述电池(14)的所述实际温度Tist，而且处于所述可接受的温度范围Tk之外时，在所述车辆(11)的所述驻车状态下产生(44)优选的所述最大真空。
10.根据前述权利要求6至9任一项所述的方法，
其中：
导航数据和天气预报用于估算所述电池(14)的自加热，从而相应地控制所述真空的产生和去除。
CN201910062725.6A 2018-02-02 2019-01-23 用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法 Pending CN110137630A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018201608.9A DE102018201608A1 (de) 2018-02-02 2018-02-02 Isoliersystem für ein Batteriesystem sowie Verfahren zum Steuern eines solchen Isoliersystems
DE102018201608.9 2018-02-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110137630A true CN110137630A (zh) 2019-08-16

Family

ID=67308758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910062725.6A Pending CN110137630A (zh) 2018-02-02 2019-01-23 用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10777793B2 (zh)
CN (1) CN110137630A (zh)
DE (1) DE102018201608A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115513583A (zh) * 2019-11-19 2022-12-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池包和车辆
CN114069096A (zh) * 2021-11-12 2022-02-18 天津市捷威动力工业有限公司 一种可调控热传导的复合薄膜及锂离子电池

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5347816A (en) * 1992-07-31 1994-09-20 University Of Chicago Variable pressure thermal insulating jacket
US5460900A (en) * 1994-08-08 1995-10-24 Gnb Battery Technologies Inc. Lead-acid battery having a fluid compartment for reducing convection-induced heat transfer
DE10319350B4 (de) 2003-04-29 2008-12-04 Akkumulatorenfabrik Moll Gmbh & Co. Kg Batteriekastenmodul für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug
DE102009047695A1 (de) * 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Steuerbar wärmeisolierendes Gehäuse und Verfahren zur Steuerung hierfür
JP2011207321A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Denso Corp 車両の電池温度制御装置
WO2011130243A2 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Coda Automotive, Inc. Battery humidity control
US9537124B2 (en) * 2011-03-23 2017-01-03 Ford Global Technologies, Llc Variable insulating battery pack system and method
CN102751460B (zh) 2012-05-23 2014-08-13 杭州福膜新材料科技有限公司 耐高温复合隔离膜及其制备方法
DE102012209306B4 (de) * 2012-06-01 2023-08-31 Robert Bosch Gmbh Kühlsystem für Batteriezellen
DE102012214957A1 (de) 2012-08-23 2014-02-27 Basf Se Wärmemanagement-System zur Reichweitenerhöhung eines Elektrofahrzeugs
EP2744033B1 (de) 2012-12-07 2015-02-18 Obrist Powertrain GmbH Batterie
CN105075002B (zh) * 2013-01-14 2018-03-16 詹思姆公司 电气设备的基于热电的热管理
US9365091B2 (en) * 2013-02-01 2016-06-14 Ford Global Technologies, Llc Vehicle thermal management and filtration system
JP6391583B2 (ja) * 2013-10-17 2018-09-19 日本碍子株式会社 二次電池
DE102014003413A1 (de) 2014-03-13 2015-09-17 Va-Q-Tec Ag Vakuumisolationspaneel und Behälter mit Vakuumisolationspaneelen
DE102014111645A1 (de) 2014-08-14 2016-02-18 Jobst H. KERSPE Batteriegehäuse
FR3040210B1 (fr) 2015-08-20 2019-09-06 Hutchinson Ensemble modulaire pour stockeur ou batterie
US10164303B2 (en) * 2015-10-14 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal management systems and methods
KR102083748B1 (ko) * 2015-12-15 2020-03-02 애플 인크. 미세다공성 절연체
US20170288286A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Faraday&Future Inc. Liquid temperature regulated battery pack for electric vehicles
US11002493B2 (en) * 2016-08-24 2021-05-11 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for thermal battery control

Also Published As

Publication number Publication date
US10777793B2 (en) 2020-09-15
DE102018201608A1 (de) 2019-08-08
US20190245170A1 (en) 2019-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11358434B2 (en) Method to control battery cooling using the battery coolant pump in electrified vehicles
CN107565189B (zh) 电池冷却剂回路控制
CN107554235B (zh) 电池冷却剂回路控制
US11214114B2 (en) Electric vehicle thermal management system
CN105453330B (zh) 电动车辆电池组的热管理的装置
US10403946B2 (en) Battery chiller control with electronic expansion device
US8600598B2 (en) Thermal conditioning of vehicle rechargeable energy storage systems
US9631547B2 (en) PHEV heating modes to provide cabin comfort
US8620506B2 (en) Method and system for thermal management of a high voltage battery for a vehicle
US20170210390A1 (en) Preconditioning electrified vehicle subsystems based on weather forecasts
US9376031B2 (en) Rechargeable energy storage system (RESS) thermal conditioning based on RESS state of charge threshold
CN106080225A (zh) Ev多模式热控制系统
CN107845843B (zh) 动力电池系统及车辆
US9896987B2 (en) Controller for exhaust heat conversion to heat and electricity
US10124651B2 (en) Systems and methods for controlling electrically powered heating devices within electrified vehicles
CN103963605A (zh) 车辆热泵系统和利用蓄热的方法
US9863671B2 (en) Heat pump assisted engine cooling for electrified vehicles
CN110137630A (zh) 用于电池系统的隔离系统和用于控制这种隔离系统的方法
CN106314188A (zh) 车辆动力电池冷启动加热系统及车辆
CN206124791U (zh) 一种电池散热装置及使用该装置的电动客车
KR102647199B1 (ko) 친환경 차량의 배터리 관리 시스템 및 방법
JP2008103108A (ja) 電池の保温システム、電池を動力源とする自動車
EP3666570A1 (en) Battery thermal management system for a vehicle
JP2005318675A (ja) 電気システム
JP2011116234A (ja) 移動体用空調システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination