CN206992275U - 电池温度调节系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电池温度调节系统。本实用新型所述的系统包括：电池组，具有至少一个电池单元；温度调节单元，设置于所述电池组；制冷剂供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将制冷剂供应到所述温度调节单元而使所述温度调节单元冷却；传感器单元，设置于所述电池组，用于测量所述电池组的内部温度；以及控制单元，将由所述传感器单元测量的所述内部温度作为依据而控制所述制冷剂供应单元的工作，以通过所述温度调节单元而使所述电池组冷却。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种装置及方法，尤其涉及一种电池温度调节系统及方法。
背景技术
通常，在汽车、重型设备等中搭载使用内燃机。此时，内燃机通常包括引擎，且可以通过提供化石燃料而生成驱动力。
然而，近来却因化石燃料的枯竭及二次电池技术的开发，使用一种同时用到内燃机和电池组的混合动力形态。对于这样的混合动力形态而言，同时使用内燃机和电池组，或者仅使用内燃机并将电池组用于存储能量，可通过诸如此类的多样的控制方法及结构提供高效率的装置。
实用新型内容
技术问题
对电池组而言，其性能或寿命根据温度而受到影响，调节电池组的温度乃是相当重要的问题。为了解决这一问题，正在开发出多样的方法或结构。
尤其，如上所述的用于控制电池组的温度的技术具体披露于韩国公开专利第2005-0018184号(发明的名称：“汽车的电池温度控制装置及方法”；申请人：起亚汽车株式会社)。
技术方案
本实用新型的实施例旨在提供一种电池温度调节系统。
本实用新型之一实施例公开了一种电池温度调节系统，包括：电池组，具有至少一个电池单元(Battery Cell)；温度调节单元，设置于所述电池组；制冷剂供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将制冷剂供应到所述温度调节单元而使所述温度调节单元冷却；传感器单元，设置于所述电池组，用于测量所述电池组的内部温度；以及控制单元，将由所述传感器单元测量的所述内部温度作为依据而控制所述制冷剂供应单元的工作，以通过所述温度 调节单元而使所述电池组冷却。
有益效果
本实用新型的诸实施例可将电池单元的温度以最优的状态维持。
附图说明
图1为表示根据本实用新型的一个实施例的电池温度调节系统的示意图。
图2为表示图1所示温度调节单元的立体图。
图3为表示图1所示电池温度调节系统的控制流程的框图。
图4为表示图1所示电池温度调节系统的控制顺序的顺序图。
最优实施形态
本实用新型之一实施例公开一种电池温度调节系统，包括：电池组，具有至少一个电池单元(Battery Cell)；温度调节单元，设置于所述电池组；制冷剂供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将制冷剂供应到所述温度调节单元而使所述温度调节单元冷却；传感器单元，设置于所述电池组，用于测量所述电池组的内部温度；以及控制单元，将由所述传感器单元测量的所述内部温度作为依据而控制所述制冷剂供应单元的工作，以通过所述温度调节单元而使所述电池组冷却。
在本实施例中，所述温度调节单元可包括：第一散热器(Heat Sink)，所述制冷剂在所述第一流路循环。
在本实施例中，所述系统还包括：热介质供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将热介质供应到所述温度调节单元而将所述温度调节单元加热，其中，所述温度调节单元具有第二散热器，所述第二散热器连接于所述第一散热器，并形成有第二流路，所述热介质在所述第二流路循环。
在本实施例中，所述第一散热器与所述第二散热器以相互层叠的方式布置。
在本实施例中，所述系统还包括：热传导单元，用于调节所述电池组的温度，其中，所述传感器单元测量所述电池组的内部湿度，所述控制单元通过将所述内部温度和内部湿度作为依据而控制所述热传导单元。
在本实施例中，所述控制单元可按如下方式控制所述热传导单元：使所述内部温度超过所述电池组的结露点温度。
在本实施例中，所述制冷剂供应单元可具有：第一循环配管，与所述温度调节单元连接，用于使所述制冷剂循环；冷凝器，设置于所述第一循环配管，用于使向所述温度调节单元供应的所述制冷剂冷凝；以及压缩机，设置于所述第一循环配管，用于将从所述温度调节单元排出的所述制冷剂压缩。
在本实施例中，所述系统还包括：热介质供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将热介质供应到所述温度调节单元而对所述温度调节单元加热，其中，所述控制单元可将由所述传感器单元测量的所述内部温度作为依据而控制所述热介质供应单元的工作，以通过所述热介质供应单元而对所述电池组加热。
在本实施例中，所述热介质供应单元可具有：第二循环配管，与所述温度调节单元连接，用于使所述热介质循环；换热器，设置于所述第二循环配管，用于使所述热介质冷却；以及内燃机，设置于所述第二循环配管，使从所述换热器排出的热介质通过，与所述热介质之间进行热交换并排出所述热介质。
在本实施例中，所述热介质供应单元还可以包括：加热器，设置于所述第二循环配管，用于对所述热介质进行加热。
在本实施例中，所述热介质供应单元可包括：引导配管，与所述第二循环配管连接，用于向所述换热器引导所述热介质；以及方向切换阀，与所述第二循环配管和所述引导配管分别连接，其中，所述控制单元将所述内部温度作为依据而控制所述方向切换阀。
具体实施方式
本实用新型通过参照与附图1起详细地后述的实施例可以变得更加明确。然而，本实用新型并不限定于以下所公开的实施例，而能够以各种不同的方式实现，但本实施例可以使本实用新型的公开变得更为完整，并且为了使本实用新型所属技术领域的普通技术人员更加充分地理解实用新型的范围而提供，本实用新型仅限定于权利要求的范围。另一方面，在本说明书中所使用的术语仅用于说明实施例，并不限定本实用新型。在本说明书中，只要在文章中没有特别强调，单数型也包括复数型。在说明书中所使用的“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”不排出所提及的构成要素、步骤、工作和/或元件为一个以上的其他构成要素、步骤、工作和/或元件的存在或者添加。第一、第二等术语可用于说明各种各样的组件，但组件并不限定于这些术语。术语仅使用于从另一个组件区分一个组件的目的。
图1为表示根据本实用新型的一个实施例的电池温度调节系统的示意图。图2为表示图1所示温度调节单元的立体图。图3为表示图1所示电池温度调节系统的控制流程的框图。图4为表示图1所示电池温度调节系统的控制顺序的顺序图。
参阅图1至图4，电池温度调节系统100可包括：电池组110、温度调节单元120、制冷剂供应单元130、热介质供应单元140、传感器单元150、热传导单元160及控制单元170。
电池组110可包括壳体112及收容于壳体112的内部的电池单元111。在此，可配备至少一个电池单元111，所述至少一个电池单元111可沿壳体112的长度方向排列。
电池组110的下部可设置有温度调节单元120。在此，温度调节单元120既可以形成为犹如壳体112的一部分，也可以被设置于壳体112的外壁。然而，以下为了便于说明，以温度调节单元120形成壳体112的一部分的情形为中心进行详细说明。
温度调节单元120可布置于电池单元111的侧面部分、下表面部分及上表面部分中的至少一个。以下，为了便于说明，以温度调节单元120布置于电池单元111的下表面部分的情形为中心进行详细说明。
温度调节单元120可包括：第一散热器121，形成有第一流路121a，制冷剂从外部得到供应并在所述第一流路121a循环。在此，第一流路121a可通过形成在第一散热器121的内部的空间而构成，或者可通过以插入到第一散热器121的内部的方式设置的第一循环配管131而构成。然而，以下为了便于说明，以第一流路121a通过形成在第一散热器121的内部的空间而构成的情形为中心进行详细的说明。
第一流路121a可形成为至少弯折一次以上。具体而言，第一流路121a可沿第一散热器121的长度方向弯折多次。尤其，第一流路121a可形成为蜿蜒(serpentine)形态。
如上所述的第一流路121a可沿电池单元111所排列的方向形成，从而可以经过电池单元111的下表面。此时，在第一流路121a中，如上所述，制冷剂循环而可以控制电池单元111的温度。
温度调节单元120可包括第二散热器122，所述第二散热器122形成有第二流路122a，所述第二流路122a用于使热介质从外部开始循环。在此，第二流路122a可以与第一流路121a类似地沿着第二散热器122的长度方向弯折多次而形成。并且，第二流路122a可沿电池单元111排列的方向形成，从而经过电池单元111的下表面。
第一散热器121与第二散热器122可形成为相互层叠。在此，第一散热器121可布置于第二散热器122的下表面，第二散热器122可布置于电池单元111的下表面。作为另一实施例，第二散热器122可布置于第一散热器121的下表面，第一散热器121可布置于电池单元111的下表面。
如上所述的第一散热器121和第二散热器122中的至少一个散热器的表面可具有预定的粗糙度。尤其，在第一散热器121和第二散热器122中的至少一个散热器的表面形成有突起或凹槽(Groove)，从而可以使与气体之间的接触面积增大。
另外，制冷剂供应单元130可向温度调节单元120供应制冷剂。在此，制冷剂供应单元130可包括供制冷剂循环的第一循环配管131。制冷剂供应单元130可包括：冷凝器133，设置于第一循环配管131，从而使向温度调节单元120供应的制冷剂冷凝。而且，制冷剂供应单元130还可以包括：压缩机132，设置于第一循环配管131，用于将从温度调节单元120排出的制冷剂压缩。
第一循环配管131可以与温度调节单元120的第一散热器121连接。此时，第一循环配管131可提供制冷剂的移动通道，所述制冷剂的移动通道用于向第一流路121a供应制冷剂供应，或者用于使制冷剂从第一流路121a中排出。
压缩机132可将在第一散热器121中得到热交换并通过第一循环配管131排出的制冷剂压缩。并且，冷凝器133可对从压缩机132中排出并沿第一循环配管131移动到冷凝器133的制冷剂进行冷凝。冷凝器133可将冷凝的制冷剂通过第一循环配管131而供应到第一流路121a。
热介质供应单元140可以与温度调节单元120连接，从而将热介质供应到温度调节单元120。具体而言，热介质供应单元140连接于第二散热器122，从而可以将热介质供应到第二散热器122而对第二散热器122进行加热。
如上所述的热介质供应单元140可包括连接于第二流路122a的第二循环配管141。热介质供应单元140可包括：换热器(radiator)142，用于使设置于第二循环配管141的热介质冷却。而且，热介质供应单元140可包括：内燃机143，从换热器142排出的热介质经过所述内燃机143，而且所述内燃机143通过与热介质之间的热交换而排出所述热介质。
热介质供应单元140可包括：加热器，设置于第二循环配管141，用于对从内燃机143中排出的热介质进行加热。热介质供应单元140可包括：引导配管144，连接于第二循环配管141，并将从内燃机143中排出的热介质引导向换热器142。并且，热介质供应单元150可包括：方向切换阀145，分别连接于第二循环配管141和引导配管144。
第二循环配管141可以与第二散热器122连接，从而将热介质连接在第二散热器122。在此，第二循环配管141可供应获取从第二流路122a中排出的热介质，并又再将热介质供应到第二流路122a。
换热器142可以使从第二散热器122中排出的热介质或者从内燃机143中排出的热介质冷却。尤其，换热器142可按风冷方式使热介质冷却。
内燃机143可通过与热介质之间的热交换而冷却。在此，内燃机143可形成为引擎形态。如上所述的热介质可形成为多样的形态。例如，热介质可以是通过在内燃机143的内部循环而使内燃机143冷却的冷却水。并且，热介质可以是通过循环于内燃机143的内部而使内燃机143冷却的冷却流体。以下，为了便于说明，以热介质乃是冷却水的情形为中心进行详细的说明。
加热器146可对供应到第二散热器122的热介质加热。而且，方向切换阀145可包括设置于换热器142的入口部分的第一方向切换阀145a。方向切换阀145可包括第二方向切换阀145b，所述第二方向切换阀145b设置于从内燃机143中排出的热介质所移动的第二循环配管141和引导配管144相连接的部分处。
第一方向切换阀145a和第二方向切换阀145b可借助于控制单元170而得到控制。尤其，第一方向切换阀145a和第二方向切换阀145b可根据电池组110的温度而控制热介质的循环方向或移动方向。
传感器单元150可布置于电池组110的内部，从而测量电池组110的内部温度和内部湿度中的至少一个。在此，传感器单元150可具备至少一个传感器。例如，传感器单元150可包括：温度传感器单元151，用于测量电池组110的内部温度；湿度传感器单元152，用于测量电池组110的内部湿度。
热传导单元160设置于电池组110的内部，从而可以调节电池组110的内部温度。在此，热传导单元160可包括珀尔帖效应(Peltier)元件。尤其，热传导单元160可防止电池组110内部的温度跌落到结露点温度以下。例如，热传导单元160可在电池组110冷却时在电池组110的温度跌落到结露点温度以下的情况下启动。
控制单元170可将由传感器单元150测量的温度作为依据而控制制冷剂供应单元130、热介质供应单元140及热传导单元160中的至少一个。在此，控制单元170可形成为多样的形态。例如，控制单元170可按电路板形态设置于电池温度调节系统100，且可以是以有线或无线等方式连接于电池温度调节系统100的个人计算机、笔记本电脑、手机之类的终端形态。然而，以下为了便于说明，以控制单元170形成为电路板形态的情形为中心详细说明。
另外，如上所述的电池组110可能在超出预定温度范围的情况下难以工作。例如，当电池组110小于最低温度时，由于电池单元111内部的电解质等凝固等原因，电池单元111的性能可能会降低。相反，如果电池组110超出最高温度，则电池单元的电解质等得到加热，于是当在电池单元111的内部发生反应时，存在着可能引发火灾、爆炸等的危险。因此，电池单元111需要在预定的温度范围内得到温度调节。此时，可通过电池温度调节系统100的工作而解决如上所述的问题。
具体观察电池温度调节系统100的工作情况。在如上所述的系统中，内燃机143和电池组110中的至少一个工作，从而可以生成动力。例如，当汽车中搭载有电池温度调节系统100时，可通过内燃机143驱动汽车，而且还可以通过由电池组110供应的电流驱动汽车。并且，内燃机143和电池组110同时工作而驱动汽车也可行。在此，并非限定于如上所述的情形，还可以构成为内燃机143启动而生成驱动力，并将一部分存储于电池组110。
如上所述，在内燃机143和电池组110中的至少一个工作的情况下，传感器单元150可测量电池组110的内部温度(S110步骤)。
在此，控制单元170可判断由传感器单元150测量的电池组110的内部温度是否处于已设定的范围内(S120步骤)。尤其，已设定的范围可以是最低温度以上且最高温度以下。最低温度和最高温度是通过试验等测得的如上所述的电池组110得以正常工作的温度范围，其可以是已设定在控制单元170中的状态。
如上所述，当测量的内部温度乃是最低温度以上且为最高温度以下时，控制单元170可将当前状态原封不动地维持(S130步骤)。
另外，在内燃机143和电池组110中的至少一个工作的情况下，电池组110的内部温度可超过所述最高温度。此时，控制单元170使压缩机132和冷凝器133启动而使制冷剂冷却，然后可通过第一循环配管131而使制冷剂供应到第一流路121a。如上所述地供应的制冷剂经过第一流路121a，并可以使电池组110的温度降低(S141步骤)。
并且，控制单元170可将由传感器单元150测量的内部温度及内部湿度作为依据而计算出电池组110内部的结露点温度(S142步骤)。然后，控制单元170可判断是否达到电池组110内部的结露点温度以下(S143步骤)。尤其，在如上所述的情况下，如果电池组110的内部温度降低到结露点温度以下，则电池组110的内部结露，从而可能引发电池单元111的误运行。因此，控制单元170可在由传感器单元150测量的温度降低到电池组110内部的结露点温度以下的情况下，通过热传导单元160而对电池组110的内部加热(S151步骤)。
反之，如果判断为内部温度超过结露点温度，则控制单元170可判断内部温度是否符合已设定的设定条件(S144步骤)。
具体而言，在如上所述地电池组110的温度下降的时段内，传感器单元150可测量电池组110的温度并传输到控制单元170。此时，控制单元170可判断传感器单元150的温度是否下降到已设定的最高温度以下。
然后，当在传感器单元150中测量的温度下降为已设定的最高温度以下、进入到已设定的温度范围之内或者与已设定的设定温度变得相同(即，诸如此类地内部温度达到设定条件)时，控制单元170可中止压缩机132和冷凝器133的工作。
反之，控制单元170在判断为内部温度与设定条件并不相同时，测量如上所述的电池组110的内部温度(S110步骤)，然后可重新执行各个步骤。
另外，除了如上所述的情形之外，当电池组110的内部温度降低到小于最低温度的境地时，电池温度调节系统100可增加电池组110的内部温度。
具体而言，如果判断为传感器单元150中测量的电池组110的内部温度小于最低温度，则控制单元170可控制第一方向切换阀145a和第二方向切换阀145b(S161步骤)。
例如，控制单元170可控制第一方向切换阀145a，以使热介质流动于第二循环配管，并防止热介质从引导配管144向第二循环配管141供应。
而且，控制单元170可控制第二方向切换阀145b，以使由内燃机143排出的热介质通过第二循环配管141供应到加热器146，并防止向引导配管144供应。
在如上所述地控制第一方向切换阀145a和第二方向切换阀145b的情况下，热介质通过内燃机143并经过加热器146供应到第二散热器122，且在经过第二散热器122之后可又重新移动到内燃机143。
在如上所述的作业进行的时段内，控制单元可控制加热器146，以使电池组110的内部温度包括在已设定的温度范围以内、与已设定的设定温度相同或者处于最低温度以上，诸如此类地成为已设定的状态(S162步骤)。在此，控制单元170可为了控制加热器143而测量由内燃机143排出的热介质的温度，并将其作为依据而使用。尤其，在如上所述的情况下，第二循环配管141中可设置专门的传感器。作为另一实施例，控制单元170还可以使加热器146运行，从而对热介质加热。
如上所述地得到加热的热介质被供应到散热器122，从而可对电池组110加热。此时，电池组110的内部温度上升，从而可以超过最低温度。
在如上所述的过程进行的时段内，控制单元170可判断内部温度是否与已设定的设定条件相同。在此，已设定的设定条件可以是与前述说明相同的多样的条件，即，内部温度包含于已设定的温度范围、相同于已设定的设定温度或者处于最低温度以上等。
控制单元170在内部温度与已设定的设定条件相同的情况下可终止控制。并且，控制单元170在内部温度与已设定的设定条件不相同的情况下，可如上所述地从测量电池组110的内部温度的步骤开始重新又执行各个步骤。
对于如上所述的控制而言，当汽车之类的装置工作时，可在电池组110工作的情况下持续而又反复地执行。在此，如上所述的控制可在电池组110的内部温度乃是最低温度以上且为最高温度以下的情况下不予执行，其可以在电池组110的内部温度小于最低温度或者超过最高温度的情况下执行。尤其，传感器单元150可将电池组110的内部温度持续测量，从而反馈给控制单元170。
因此，电池温度调节系统100可通过简单的结构而使电池组110的工作温度范围得以维持，从而可以提供电池组110的最优工作条件。
电池温度调节系统100可灵活利用从内燃机143产生的废热而对电池组110进行加热，从而可以提高整个系统的效率。
电池温度调节系统100将最优的温度提供给电池组110，从而可以提高电池组110的效率，并可增加电池组110的寿命。
虽然已通过如上所述的优选实施例而对本实用新型进行阐述，然而可在不脱离本实用新型的要义或范围的限度内实现多样的修改或变形。因此，属于本实用新型的要义的那些修改或变形将会包含在权利要求书中。
产业上的可利用性
根据本实用新型的一个实施例，提供一种可调节电池组的温度的电池温度调节系统，从而可在混合动力汽车、混合动力特殊汽车、电动汽车等包含电池的特殊车辆、普通轿车、公共汽车等中应用本实用新型的实施例。
Claims (11)
1.一种电池温度调节系统，其特征在于，包括：
电池组，具有至少一个电池单元；
温度调节单元，设置于所述电池组；
制冷剂供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将制冷剂供应到所述温度调节单元而使所述温度调节单元冷却；
传感器单元，设置于所述电池组，用于测量所述电池组的内部温度；以及
控制单元，将由所述传感器单元测量的所述内部温度作为依据而控制所述制冷剂供应单元的工作，以通过所述温度调节单元而使所述电池组冷却。
2.如权利要求1所述的电池温度调节系统，其特征在于，所述温度调节单元包括：
第一散热器，形成有第一流路，所述制冷剂在所述第一流路循环。
3.如权利要求2所述的电池温度调节系统，其特征在于，还包括：
热介质供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将热介质供应到所述温度调节单元而将所述温度调节单元加热，
其中，所述温度调节单元具有第二散热器，所述第二散热器连接于所述第一散热器，并形成有第二流路，所述热介质在所述第二流路循环。
4.如权利要求3所述的电池温度调节系统，其特征在于，所述第一散热器与所述第二散热器以相互层叠的方式布置。
5.如权利要求1所述的电池温度调节系统，其特征在于，还包括：
热传导单元，用于调节所述电池组的温度，
其中，所述传感器单元测量所述电池组的内部湿度，所述控制单元通过将所述内部温度和内部湿度作为依据而控制所述热传导单元。
6.如权利要求5所述的温度调节系统，其特征在于，所述控制单元以如下方式控制所述热传导单元：
使所述内部温度超过所述电池组的结露点温度。
7.如权利要求1所述的电池温度调节系统，其特征在于，所述制冷剂供应单元具有：
第一循环配管，与所述温度调节单元连接，用于使所述制冷剂循环；
冷凝器，设置于所述第一循环配管，用于使向所述温度调节单元供应的所述制冷剂冷凝；以及
压缩机，设置于所述第一循环配管，用于将从所述温度调节单元排出的所述制冷剂压缩。
8.如权利要求1所述的电池温度调节系统，其特征在于，还包括：
热介质供应单元，与所述温度调节单元连接，用于将热介质供应到所述温度调节单元而对所述温度调节单元加热，
其中，所述控制单元将由所述传感器单元测量的所述内部温度作为依据而控制所述热介质供应单元的工作，以通过所述热介质供应单元而对所述电池组加热。
9.如权利要求8所述的电池温度调节系统，其特征在于，所述热介质供应单元具有：
第二循环配管，与所述温度调节单元连接，用于使所述热介质循环；
换热器，设置于所述第二循环配管，用于使所述热介质冷却；以及
内燃机，设置于所述第二循环配管，使从所述换热器排出的热介质通过，与所述热介质之间进行热交换并排出所述热介质。
10.如权利要求9所述的电池温度调节系统，其特征在于，所述热介质供应单元还包括：
加热器，设置于所述第二循环配管，用于对所述热介质进行加热。
11.如权利要求9所述的电池温度调节系统，其特征在于，所述热介质供应单元包括：
引导配管，与所述第二循环配管连接，用于向所述换热器引导所述热介质；以及
方向切换阀，与所述第二循环配管和所述引导配管分别连接，
其中，所述控制单元将所述内部温度作为依据而控制所述方向切换阀。
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