電池溫度控制系統(tǒng)及驅(qū)動該系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電池溫度控制系統(tǒng)，其特征在于包括：包含加熱墊的電池單元；被連接至所述電池單元的引線；和遮蔽所述引線的電流感應(yīng)單元，其中所述電流感應(yīng)單元被電連接至所述加熱墊。根據(jù)本發(fā)明的電池溫度控制系統(tǒng)利用遮蔽被連接至電池單元的引線的電流感應(yīng)單元，產(chǎn)生感應(yīng)電流；并且將感應(yīng)電流供應(yīng)至加熱墊，從而提高電池單元的溫度，由此即使在不使用從外部源提供的功率源時，也能夠在低溫度區(qū)域中獲得期望的電池輸出。
【專利說明】電池溫度控制系統(tǒng)及驅(qū)動該系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請基于并要求2011年7月14日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請N0.10-2011-0069847的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容在此通過引用以其整體并入。
[0002]在此公開的本發(fā)明涉及一種電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]通常，隨著用于混合動力車輛、電動車輛等等的電池的溫度的下降，電池的內(nèi)部電阻急劇升高，因而電池的容量下降，從而降低輸出功率，而且特別地，電池的容量在0°c或更低的低溫下降低至低于室溫下容量的一半。
[0004]為了改善該限制，已經(jīng)通常使用一種使用電池本身的功率提高電池溫度的方法。然而，該典型方法在汽車驅(qū)動之外消耗能量，由此導(dǎo)致電池的輸出總體降低。也就是說，由于提高電池的溫度所需的能量由電池本身供應(yīng)，所以額外地消耗了用于汽車驅(qū)動的能量。
[0005]因此，存在一種對下列研究的需求，其研究一種升高電池溫度，同時即使在無功率供應(yīng)時，也不降低電池的輸出功率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明提供了一種電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其操作方法，該電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:具有加熱墊的電池單元；被連接至該電池單元的引線；和圍繞該引線的電流感應(yīng)單元，其中該電流感應(yīng)單元被電連接至加熱墊。
[0008]然而，本發(fā)明的目標(biāo)不限于上述目標(biāo)，通過下文說明書，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚地理解本文未描述的其他目標(biāo)。
[0009]技術(shù)解決方案
[0010]本發(fā)明的實施例提供了一種電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括:包含加熱墊的電池單元；被連接至該電池單元的弓I線；和圍繞該引線的電流感應(yīng)單元，其中該電流感應(yīng)單元被電連接至加熱墊。
[0011]在一些實施例中，該電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可包括:馬達(dá)單元；包含加熱墊的電池單元；連接該馬達(dá)單元和該電池單元的引線；和圍繞該引線的電流感應(yīng)單元，其中該電流感應(yīng)單元被電連接至加熱墊。
[0012]在本發(fā)明的其他實施例中，操作電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法包括:(a)通過在被連接至電池單元的引線中產(chǎn)生電流,充電和放電電池單元,并且繞該引線產(chǎn)生磁力；(b)通過在操作(a)中產(chǎn)生的磁力，在圍繞引線的電流感應(yīng)單元中產(chǎn)生感應(yīng)電流；和(0)供應(yīng)在操作
(b)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流。
[0013]在其他實施例中，該方法可包括:(a)通過在連接馬達(dá)和具有加熱墊的電池單元的引線中產(chǎn)生電流，充電和放電電池單元，并且繞該引線產(chǎn)生磁力；(b)通過在操作(a)中產(chǎn)生的磁力，在圍繞引線的電流感應(yīng)單元內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流；和將在操作(b)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流供應(yīng)至加熱墊。
[0014]本發(fā)明的效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng):通過繞被連接至電池單元的引線(特別地，連接馬達(dá)單元和電池單元的引線)施加電流感應(yīng)單元，產(chǎn)生感應(yīng)電流；并且通過將感應(yīng)電流供應(yīng)至加熱墊，提高電池單元的溫度，由此即使在不使用外部功率源時，也能夠在低溫度區(qū)域中獲得期望的電池輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖；和
[0017]圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括加熱墊的電池單元的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]迄今為止，還未發(fā)現(xiàn)通過圍繞連接至電池單元的引線施加電流感應(yīng)單元，以產(chǎn)生感應(yīng)電流的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用實例。因而，本發(fā)明人在電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的研究中證實，通過提升電池的溫度，即使在無外部功率源時，也能夠在低溫區(qū)域中獲得期望的電池輸出，并且已經(jīng)最終完成了本發(fā)明。
[0019]下文將詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明提供了一種電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:具有加熱墊的電池單元；被連接至該電池單元的弓I線；和圍繞該引線的電流感應(yīng)單元，其中該電流感應(yīng)單元被電連接至加熱墊。
[0021]特別地，本發(fā)明提供一種電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其包括:馬達(dá)單元；具有加熱墊的電池單元；連接該馬達(dá)單元和該電池單元的引線；和圍繞該引線的電流感應(yīng)單元，其中該電流感應(yīng)單元被電連接至加熱墊。
[0022]下文將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施例。
[0023]將示例性例示本發(fā)明的特定實施例，同時可能有下文將詳細(xì)描述的各種變型和變體。然而無意將本發(fā)明限于本文公開的特定形式；相反，有意使本發(fā)明涵蓋落入附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明概念內(nèi)的變型、等效物和替換。
[0024]圖1是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖；和圖2是例示根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括加熱墊的電池單元的示意圖。
[0025]如圖1中例示的，根據(jù)本發(fā)明的實施例的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括:馬達(dá)單元100 ；具有加熱墊210的電池單元200 ;連接該馬達(dá)單元100和該電池單元200的單元電池220的引線300 ;和圍繞該引線300的電流感應(yīng)單元400，其中該電流感應(yīng)單元400被電連接至加熱墊210。
[0026]如圖2中例示的，電池單元200可包括多個單元電池220和多個加熱墊210，并且更期望地，電池單元200可包括彼此連接的多個單元電池220，和布置在各自單元電池220之間的多個加熱墊210。然而，本發(fā)明不限于此。加熱墊210可包括加熱線221。
[0027]馬達(dá)單元100從電池單元200接收電能，以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并且可能為AC馬達(dá)或DC馬達(dá)。例如，馬達(dá)單元100可為驅(qū)動電動工具；電驅(qū)動車輛,包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV)；電動卡車；電動商用車；或儲能系統(tǒng)的>J-U ρ?α裝直。
[0028]電池單元200供應(yīng)能量，以驅(qū)動馬達(dá)單元100，并且能夠通過包括電連接的多個單元電池220和布置在各自單元電池220之間的多個加熱墊210保持溫度恒定。在此，單元電池200可優(yōu)選為可再充電的二次電池，并且更優(yōu)選為鋰二次電池，但不限于此。
[0029]特別地，加熱墊210電連接至電流感應(yīng)單元400，并且連接至引線，該引線連接至電流感應(yīng)單元400，以從電流感應(yīng)單元400接收感應(yīng)電流。加熱墊210可具有這樣的結(jié)構(gòu):第一加熱墊和第二加熱墊分別被布置在上部和下部中，并且加熱線221被布置在第一和第二加熱墊之間。在此，加熱線221與引線之間的接觸部以及引線孔都在第一和第二加熱墊之間形成，以便加熱墊210連接至引線。具體地，加熱線221被內(nèi)建于加熱墊210中，并且通過接收電流感應(yīng)單元400產(chǎn)生的感應(yīng)電流，起到升高單元電池220溫度的作用。不特別限制加熱線的類型，因而可使用普通加熱線、硅加熱線、碳加熱線、專業(yè)碳加熱線、非磁性加熱線等等作為加熱線。
[0030]該電池單元被不同地用作用于來自下列裝置中的中型或大型裝置的至少一個功率源，即:電動工具；電驅(qū)動車輛，包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV);電動卡車；電動商用車；或儲能系統(tǒng)。
[0031 ] 電流感應(yīng)單元400被電連接至加熱墊210，并且可形成為圍繞連接馬達(dá)單元100和電池單元200的引線300，以便供應(yīng)感應(yīng)電流。在實施例中，電流感應(yīng)單元400可由螺線管線圈構(gòu)造，該螺線管線圈通過繞圓柱體等等密集地和均勻地纏繞引線300來產(chǎn)生。
[0032]通常 ，繞電流通過其流動的引線產(chǎn)生磁場。當(dāng)電流流經(jīng)密集和均勻地、成螺旋狀纏繞圓柱體的引線時，圓柱體外部的磁通量幾乎為0，并且圓柱體內(nèi)的磁通量相對均勻。因此，因為其將電能轉(zhuǎn)換為磁能 ，螺線管線圈為能量轉(zhuǎn)換器，因而變?yōu)榭赏ㄟ^控制電流的強(qiáng)度調(diào)整磁場強(qiáng)度的電磁體。此時產(chǎn)生的感應(yīng)電流受感應(yīng)系數(shù)影響，該感應(yīng)系數(shù)根據(jù)螺線管線圈的材料和類型而確定，并且如下計算該感應(yīng)系數(shù)。
[0033]L=U 0η21Α
[0034]L=感應(yīng)系數(shù)
[0035]μ。=真空中的磁導(dǎo)率
[0036]η=每單位長度的匝數(shù)
[0037]1=螺線管線圈的長度
[0038]A=螺線管線圈的截面積
[0039]螺線管線圈由具有極好電導(dǎo)率的金屬或金屬合金制成，或者由具有
5.80X 106mhos/m或更大電導(dǎo)率的金屬或金屬合金制成。因而，任何具有5.80X 106mhos/m或更大電導(dǎo)率的金屬或金屬合金都可用于該螺線管線圈，但是在本發(fā)明的一個特定實施例中，可使用由銅制成的螺線管線圈。特別地，銅具有5.80X 107mhos/m的極好電導(dǎo)率。
[0040]同樣地，根據(jù)本發(fā)明的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可進(jìn)一步包括控制單元500，其用于控制電池單元200的溫度。
[0041]控制單元500實時檢測電池單元200的單元電池220的表面溫度，因而，如果該溫度超過基準(zhǔn)溫度，控制器500就切斷感應(yīng)電流，由此將電池200的單元電池220的溫度保持在適當(dāng)溫度。特別地，控制單元500可能為開關(guān)單元，并且更具體地，控制單元500可能為固態(tài)繼電器開關(guān)單元。通過使用固態(tài)繼電器作為開關(guān)單元，可能提高開關(guān)使用壽命，并且以較高可靠性執(zhí)行開關(guān)操作。優(yōu)選地，電池200的基準(zhǔn)溫度范圍為20°C _30°C，更優(yōu)選地為室溫(25°C)，但不限于此。如果電池單元200的溫度升高至超過基準(zhǔn)溫度，電池就退化，從而具有負(fù)面影響。因而，應(yīng)實時檢測電池單元200的溫度，以切斷感應(yīng)電流。
[0042]同樣地，根據(jù)本發(fā)明的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可另外與典型的溫度調(diào)節(jié)裝置一起使用。
[0043]作為特定實施例，根據(jù)本發(fā)明的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可進(jìn)一步包括下列至少一個裝置:通過使用電池本身的功率升高電池單元溫度的裝置，和通過使用額外的功率源升高電池單元溫度的裝置。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種操作電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，該方法包括:(a)通過在被連接至具有加熱墊的電池單元的引線中產(chǎn)生電流，充電和放電電池單元，并且繞該引線產(chǎn)生磁力；(b)通過在操作(a)中產(chǎn)生的磁力，在圍繞引線的電流感應(yīng)單元內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流；和將在操作(b)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流供應(yīng)至加熱墊。
[0045]特別地，本發(fā)明提供了一種操作電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，其包括:(a)通過在連接馬達(dá)單元100和具有加熱墊210的電池單元200的引線300中產(chǎn)生電流，充電和放電電池單元200，并且繞該引線300產(chǎn)生磁力；(b)通過在操作(a)中產(chǎn)生的磁力，在圍繞引線300的電流感應(yīng)單元400內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流；和將在操作(b)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流供應(yīng)至加熱墊210。
[0046]同樣地，根據(jù)本發(fā)明的操作電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法可進(jìn)一步包括，當(dāng)電池單元200的溫度升高至超過基準(zhǔn)溫度時，就切斷在操作(c)中供應(yīng)的感應(yīng)電流。
[0047]在根據(jù)本發(fā)明的操作電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法中，通過對電池單元的充電和放電，在連接馬達(dá)單元100和電池單元200的引線300中產(chǎn)生電流。根據(jù)安培右手螺旋法則，這導(dǎo)致繞引線300產(chǎn)生磁力。通過該磁力，在圍繞引線300的電流感應(yīng)單元400中產(chǎn)生感應(yīng)電流。產(chǎn)生的感應(yīng)電流被供應(yīng)給電池單元200的加熱墊210，然后加熱電池單元200，以升高溫度。通過實時檢測電池單元200的溫度，當(dāng)溫度升高至高于基準(zhǔn)溫度時，可通過切斷所供應(yīng)的感應(yīng)電流，調(diào)節(jié)電池單元200的溫度。
[0048]優(yōu)選地，電池200的基準(zhǔn)溫度范圍為20°C -30°C，更優(yōu)選地為室溫(25°C )，但不限于此。如果電池單元200的溫度升高至超過基準(zhǔn)溫度，電池就退化，從而具有負(fù)面影響。因而，應(yīng)實時檢測電池單元200的溫度，以切斷感應(yīng)電流。
[0049]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng):通過圍繞連接至電池單元的引線的電流感應(yīng)單元400產(chǎn)生感應(yīng)電流，例如，該引線為連接馬達(dá)單元100和電池單元200的引線300 ;并且然后將感應(yīng)電流供應(yīng)至加熱墊210，由此升高電池單元200的溫度。因而，在0°C或更低的低溫區(qū)域中，與使用電池本身功率提高電池溫度的典型方法相比，可能甚至不使用外部功率源地提高電池輸出高達(dá)20%。
[0050]應(yīng)將本發(fā)明的上述說明書視為例示性的，并且本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，不改變本發(fā)明的技術(shù)概念和本質(zhì)特征，能夠易于將本發(fā)明變型為其他特定實施例。因此，上述實施例在所有方面都是例示性的，不應(yīng)將其解釋為限制性的。
[0051]附圖中每個元件的符號
[0052]100:馬達(dá)單元
[0053]200:電池單元[0054]300:引線
[0055]400:電流感應(yīng)單元
[0056]500:控制單元
[0057]210:加熱墊
[0058]211:加熱線
[0059]220:單元電池
【權(quán)利要求】
1.一種電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括: 包含加熱墊的電池單元； 被連接至所述電池單元的引線；和 圍繞所述引線的電流感應(yīng)單元， 其中所述電流感應(yīng)單元被電連接至所述加熱墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括: 馬達(dá)單元； 包含加熱墊的電池單元； 連接所述馬達(dá)單元和所述電池單元的引線；和 圍繞所述引線的電流感應(yīng)單元， 其中所述電流感應(yīng)單元被電連接至所述加熱墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電池單元包括多個單元電池和多個加熱墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述單元電池為鋰二次電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電池單元被用作用于來自下列裝置中的中型或大型裝置的至少一個功率源:電驅(qū)動車輛，包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV);電動卡車；電動商用車；和儲能系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述加熱墊包括加熱線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電流感應(yīng)單元包括螺線管線圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述螺線管線圈由具有5.80 X 106mhos/m或更大電導(dǎo)率的金屬或金屬合金制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于控制所述電池單元的溫度的控制單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述控制單元為固態(tài)繼電器開關(guān)單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于通過使用所述電池本身的功率來提高所述電池單元的溫度的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于通過使用外部功率源來提高所述電池單元的溫度的裝置。
13.一種操作電池溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法，所述方法包括: (a)通過在被連接至具有加熱墊的電池單元的引線中產(chǎn)生電流，充電和放電所述電池單元，并且繞所述引線產(chǎn)生磁力； (b )通過在操作(a)中產(chǎn)生的磁力，在圍繞所述弓I線的電流感應(yīng)單元中產(chǎn)生感應(yīng)電流;和 (c)將在操作(b)中產(chǎn)生的所述感應(yīng)電流供應(yīng)至所述加熱墊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述方法包括: (a)通過在連接馬達(dá)單元和具有加熱墊的電池單元的引線中產(chǎn)生電流，充電和放電所述電池單元，并且繞所述引線產(chǎn)生磁力； (b )通過在操作(a)中產(chǎn)生的磁力，在圍繞所述弓I線的電流感應(yīng)單元內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流；和 (c)將在操作(b)中產(chǎn)生的所述感應(yīng)電流供應(yīng)至所述加熱墊。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括:當(dāng)所述電池單元的溫度升高至高于基準(zhǔn)溫度時，切斷在操作(C)中供應(yīng)的所述感應(yīng)電流。
【文檔編號】G05D23/19GK103430376SQ201280012429
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月14日
【發(fā)明者】趙承洙, 崔丞惇, 崔大植, 鄭昌文, 金洪信, 尹柔琳 申請人:株式會社Lg化學(xué)