專利名稱：控制電池組溫度之方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種控制電池組溫度之方法，尤指一種控制電池組溫度之方法，在電池組過度受熱或冷卻的情況下，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)扇以控制電池組溫度時(shí)，能夠控制風(fēng)扇的運(yùn)作，同時(shí)兼顧到對(duì)于風(fēng)扇運(yùn)作之電池組的最高可接受溫度與最低可接受溫度之臨界數(shù)值，以及該電池組之溫度與引入空氣溫度之間的差異之一臨界值，且較佳地是，該方法也能夠設(shè)定一種條件以最小化構(gòu)成該電池組之單元電池之間的溫度變化，以最低限度運(yùn)轉(zhuǎn)該風(fēng)扇，藉此完成一最佳溫度控制效應(yīng)及一最佳電池運(yùn)作狀態(tài)。
背景技術(shù)：
關(guān)于使用石化燃料(例如汽油或柴油)的車輛之嚴(yán)重問題當(dāng)中一項(xiàng)為造成空氣的污染。為了解決此問題，已經(jīng)提出使用可以充電的二次電池作為車輛的動(dòng)力來源的技術(shù)。目前已經(jīng)開發(fā)出來僅由電池提供動(dòng)力的電動(dòng)車(EV，Electric Vehicle)，以及聯(lián)合使用電池及既有的發(fā)動(dòng)機(jī)的混合電動(dòng)車(HEV，Hyvrid Elcctric Vehicle)，目前一些電動(dòng)車及混合電動(dòng)車皆已經(jīng)可以做商業(yè)化使用。二次電池主要使用鎳金屬混合電池，該混合電池作為電動(dòng)車(EV)及混合電動(dòng)車(HEV)之動(dòng)力來源。近年來，亦在研究使用鋰離子電池做為二次電池。
該二次電池必須具有高輸出及大容量，使得該二次電池用作電動(dòng)車(EV)及混合電動(dòng)車(HEV)之動(dòng)力來源。為此目的，多個(gè)小二次電池(單元電池)彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接而形成一電池群組，多個(gè)電池群組彼此串聯(lián)或并聯(lián)連接以成一電池組。
但是，該高輸出大容量電池之問題在于充電及放電過程中所產(chǎn)生的大量熱能。如果在充電及放電過程中由單元電池所產(chǎn)生的熱量無法有效率地移除，熱量即累積，因此單元電池即會(huì)劣化。
當(dāng)該電池組之溫度過低時(shí)，許多反應(yīng)阻滯要素影響了單元電池中的電化學(xué)反應(yīng)，因此該電池的效能也大幅降低。
因此，為了該等單元電池之有效率運(yùn)作即需要對(duì)該高輸出、大容量電池的電池組做溫度控制。
根據(jù)用于控制該電池組之溫度的現(xiàn)有方法，系預(yù)先設(shè)定該電池之有效率的溫度范圍Trng，該電池的一最高可接受溫度Tmax，及該電池的一最低可接受溫度Tmin。當(dāng)該電池組的溫度等于或大于該最高可接受溫度Tmax時(shí)，即運(yùn)轉(zhuǎn)一冷卻風(fēng)扇，而當(dāng)該電池組的溫度等于或小于該最低可接受溫度Tmin時(shí)，即運(yùn)轉(zhuǎn)一空調(diào)系統(tǒng)的加熱器，以維持該電池組的溫度在有效率的溫度范圍Trng內(nèi)。在一些現(xiàn)有方法中，該有效率溫度范圍Trng與該最高可接受溫度Tmax之間的溫度區(qū)間，以及該有效率溫度范圍Trng與該最低可接受溫度Tmin之間的溫度區(qū)間會(huì)被細(xì)分來控制該風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)速率。
但是，用于控制電池組之溫度的現(xiàn)有方法具有以下的問題。
首先是其僅檢測(cè)該電池組的溫度變化來運(yùn)轉(zhuǎn)該風(fēng)扇，而并未考慮到該風(fēng)扇運(yùn)作時(shí)所供應(yīng)之空氣的冷卻或加熱效率。因此，根據(jù)該風(fēng)扇運(yùn)作之溫度控制的效率即明顯較低。例如，當(dāng)由該風(fēng)扇運(yùn)作所引入的空氣溫度很高時(shí)，雖然該風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)速率高，但其冷卻效果卻很低。
其次，由于構(gòu)成該電池組之單元電池中的溫度差異造成的電池效率劣化未受控制。雖然降低該電池系統(tǒng)的運(yùn)作效率的主要原因之一為單元電池之間的較大溫度偏差，此溫度偏差在用于控制該電池組之溫度的現(xiàn)有方法中并未被考慮到。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明關(guān)于一種用于控制電池組溫度的方法，該方法基本上消除先前技術(shù)中的上述問題，以及過去以來所需要解決的技術(shù)問題。
本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行許多實(shí)驗(yàn)及研究，并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)該電池組之溫度控制系統(tǒng)中運(yùn)轉(zhuǎn)的該風(fēng)扇所供應(yīng)的空氣溫度與單元電池之溫度之間的差異等于或大于一預(yù)定水準(zhǔn)時(shí)，即可有效地達(dá)到由風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)所做的溫度控制，當(dāng)該等單元電池之溫度偏差同時(shí)由該溫度控制系統(tǒng)控制時(shí)，即可達(dá)到該電池的最佳運(yùn)作條件。由此，本發(fā)明人已經(jīng)完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明第一目的即在于提供一種用于控制一電池組溫度的方法，其能夠借助風(fēng)扇的最低運(yùn)轉(zhuǎn)來達(dá)到最佳的溫度控制。
本發(fā)明第二目的在于提供一種用于控制一電池組溫度的方法，其能夠借助同時(shí)控制每個(gè)單元電池之溫度偏差來達(dá)成該電池系統(tǒng)的最佳運(yùn)作。
根據(jù)本發(fā)明，上述及其它目的可由提供此種用于控制一電池組之溫度的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟當(dāng)滿足了該電池溫度等于或大于一最高可接受溫度Tmax或是當(dāng)該電池溫度等于或小于一最低可接受溫度Tmin的條件時(shí)同時(shí)，當(dāng)一電池溫度Tbat與一空氣溫度Tair之間的差異等于或大于一臨界溫度Tcrt時(shí)，即運(yùn)轉(zhuǎn)一風(fēng)扇來改變一電池溫度到一最佳溫度范圍Topt。
本發(fā)明的特性之一為當(dāng)該空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作為一熱交換媒介之空氣即被供應(yīng)給該電池來控制該電池的溫度，考慮一電池溫度Tbat與一空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)，以及最高可接受溫度Tmax及該最低可接受溫度Tmin，決定該風(fēng)扇是否要運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)一電池溫度Tbat與一空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)等于或小于該臨界溫度Tcrt時(shí)，雖然該電池溫度等于或大于該最高可接受溫度Tmax，因此，即需要冷卻，或者該電池溫度等于或小于該最低可接受溫度Tmin，因此即需要加熱，但根據(jù)該風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)之溫度控制效率并不高。根據(jù)本發(fā)明，該風(fēng)扇僅在當(dāng)一電池溫度Tbat與一空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)等于或大于該臨界溫度Tcrt時(shí)做運(yùn)轉(zhuǎn)，雖然需要冷卻或加熱。因此，由于該風(fēng)扇之過度運(yùn)轉(zhuǎn)之功率消耗可以降低，并防止降低該產(chǎn)品的使用壽命。
根據(jù)本發(fā)明，較佳地，被測(cè)量溫度的電池為一電池組，構(gòu)成該電池組的電池群組，或是構(gòu)成個(gè)別電池群組的單元電池。當(dāng)該電池為該電池群組或該單元電池時(shí)，該電池群組或單元電池的溫度被量測(cè)，且該測(cè)定的最高溫度與該測(cè)定的最低溫度可以設(shè)定成該電池溫度Tbat，或該量測(cè)溫度的平均值被設(shè)為該電池溫度Tbat。
該最高可接受溫度Tmax為當(dāng)需要由運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)扇來冷卻該電池時(shí)的溫度。該最高可接受溫度Tmax可根據(jù)電池的種類來改變。該最低可接受溫度Tmin為當(dāng)需要由運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)扇來加熱該電池時(shí)的溫度。該最高可接受溫度Tmax亦可根據(jù)電池的種類來改變。
根據(jù)這些狀況，其較佳地是細(xì)分需要風(fēng)扇進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的該最高可接受溫度Tmax與該最低可接受溫度Tmin，且根據(jù)該細(xì)分的最高可接受溫度Tmax與該細(xì)分的最低可接受溫度Tmin來改變?cè)擄L(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)速率。例如，一最高可接受溫度Tmax1可被預(yù)先設(shè)定為達(dá)到該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速率的60％，另一最高可接受溫度Tmax2則為達(dá)到該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速率的80％，另一最高可接受溫度Tmax3則為達(dá)到該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速率的90％，而又另一最高可接受溫度Tmax4則為達(dá)到該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速率的100％。這些最高可接受溫度的溫度Tmax1，Tmax2，Tmax3，及Tmax4依序增加。較佳地是，該風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)的該最高可接受溫度Tmax為20℃，而該風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)的該最低可接受溫度Tmin為-10℃。
作為由風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)所引入到該電池組中的熱交換媒介的空氣，可為從系統(tǒng)外部引入的空氣，在該系統(tǒng)中循環(huán)的空氣，或是從一冷卻單元或例如發(fā)動(dòng)機(jī)的一加熱單元所供應(yīng)的空氣。較佳地是，該空氣系從系統(tǒng)外部引入。
當(dāng)該空氣溫度Tair與該電池溫度Tbat之間的差異等于或大于一預(yù)定水準(zhǔn)時(shí)，即可達(dá)到由該風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度控制效率。因此，該風(fēng)扇僅在當(dāng)一電池溫度Tbat與一空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)等于或大于該臨界溫度Tcrt時(shí)才開始運(yùn)轉(zhuǎn)。在一較佳范例中，該臨界溫度Tcrt為5℃。
根據(jù)不同狀況，該空氣從該系統(tǒng)外部引入，用于控制該電池組之溫度的方法還可包含以下步驟當(dāng)該空氣的空氣溫度Tair過高時(shí)，利用來自一額外冷卻單元所供應(yīng)的空氣來混合或取代該空氣；且當(dāng)該空氣的空氣溫度Tair過低時(shí)，即利用由一額外加熱單元所供應(yīng)的空氣來混合或取代該空氣。
利用上述的架構(gòu)，作為熱交換媒介之該空氣的空氣溫度Tair即可維持在一適當(dāng)?shù)乃疁?zhǔn)。該加熱單元可為一引擎或一額外的加熱器。
該最佳溫度范圍Topt亦可根據(jù)電池的種類來改變。
在一較佳范例中，用于控制該電池組之溫度的方法還包括以下步驟當(dāng)每個(gè)單元電池之溫度偏差Tvar等于或大于一預(yù)定的臨界溫度Tcrt1時(shí)，即運(yùn)轉(zhuǎn)該風(fēng)扇來改變?cè)撾姵販囟鹊揭蛔罴训臏囟绕罘秶鶷opt1，雖然該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)條件并未被滿足。
如上所述，該電池系統(tǒng)之效率在當(dāng)構(gòu)成該電池組的個(gè)別單元電池之溫度偏差較大時(shí)，即會(huì)明顯降低。因此，通過根據(jù)本發(fā)明之控制該電池組之溫度的方法可最佳化該電池的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
該溫度偏差Tvar的臨界溫度Tcrt1與該溫度偏差的最佳范圍Topt1可根據(jù)電池種類來改變。在一較佳范例中，該臨界溫度Tcrt1為4℃，而該溫度偏差的最佳范圍Topt1為2℃。
該電池組用作需要高輸出、大容量動(dòng)力的電動(dòng)車或混合電動(dòng)車之動(dòng)力來源。較佳地是，該電池組為該混合電動(dòng)車之動(dòng)力來源。
根據(jù)這些狀況，根據(jù)本發(fā)明另可包括額外的步驟來增加用于控制該電池組溫度的方法之效率，且應(yīng)該注意到包含有該額外步驟的用于控制該電池組溫度的方法亦落在本發(fā)明之范圍中。


對(duì)于本發(fā)明之上述及其它目的、特征與其它優(yōu)點(diǎn)將可由以下結(jié)合附圖之詳細(xì)說明而更為清楚，其中圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一較佳具體實(shí)施例的一用于控制電池組溫度的方法之流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在本發(fā)明一較佳具體實(shí)施例將參考隨附圖面來詳細(xì)說明。但是其必須注意到所例示的具體實(shí)施例僅作為輔助對(duì)本發(fā)明之清楚了解，因此本發(fā)明的范圍并不受所示之具體實(shí)施例的限制。
圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一較佳具體實(shí)施例的一用于控制電池組溫度的方法之流程圖。
請(qǐng)參考圖1，當(dāng)用于控制該電池組之溫度的系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)，讀取多種參數(shù)的數(shù)值(S100)，并量測(cè)一電池溫度Tbat及一空氣溫度Tair(S110)。這些參數(shù)之設(shè)定如下一最高可接受溫度Tmax設(shè)定為20℃，一最低可接受溫度Tmin設(shè)定為-10℃，一臨界溫度Tcrt設(shè)定為5℃，而另一臨界溫度Tcrt1設(shè)定為4℃。該電池溫度Tbat及該空氣溫度Tair可由溫度感應(yīng)器量測(cè)。
其可決定該測(cè)定的電池溫度Tbat是否等于或大于該預(yù)先設(shè)定的最高可接受溫度Tmax，即20℃(S120)。當(dāng)其判定該測(cè)定的電池溫度Tbat等于或大于20℃時(shí)(是)，其即決定該電池溫度Tbat與該空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)之絕對(duì)值是否等于或大于該臨界溫度Tcrt，即5℃(S130)。當(dāng)其判定該電池溫度Tbat與該空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)之絕對(duì)值等于或大于5℃時(shí)(是)，一風(fēng)扇即運(yùn)轉(zhuǎn)(S160)。在另一方面，當(dāng)其判定該電池溫度Tbat與該空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)之絕對(duì)值小于5℃時(shí)(否)，該程序即移動(dòng)到步驟S170，其將在以下說明。
當(dāng)在步驟S120中判定該測(cè)定的電池溫度Tbat小于20℃時(shí)(否)，其即決定是否該測(cè)定的電池溫度Tbat等于或小于該最低可接受溫度Tmin，即-10℃(S140)。當(dāng)其判定該測(cè)定的電池溫度Tbat等于或小于-10℃時(shí)(是)，其即決定該電池溫度Tbat與該空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)之絕對(duì)值是否等于或大于該臨界溫度Tcrt，即5℃(S150)。當(dāng)其判定該電池溫度Tbat與該空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)之絕對(duì)值等于或大于5℃時(shí)(是)，該風(fēng)扇即運(yùn)轉(zhuǎn)(S160)。
當(dāng)在步驟S140中判定該測(cè)定的電池溫度Tbat大于-10℃(否)，或當(dāng)在步驟S150中判定該電池溫度Tbat與該空氣溫度Tair之間的差異(Tbat-Tair)之絕對(duì)值小于5℃，該程序即進(jìn)行到步驟S170，其將在以下說明。
其在步驟S170中決定單元電池之溫度偏差是否等于或大于該臨界溫度Tcrt1，即4℃。當(dāng)其決定單元電池之溫度偏差等于或大于4℃時(shí)(是)，該風(fēng)扇即運(yùn)轉(zhuǎn)(S180)。當(dāng)單元電池之溫度偏差小于4℃，且該風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)中，該風(fēng)扇即停止運(yùn)轉(zhuǎn)(S190)。當(dāng)單元電池之溫度偏差小于4℃，且該風(fēng)扇并未在運(yùn)轉(zhuǎn)中，該程序即回到步驟S110，而不會(huì)執(zhí)行任何其它操作。一旦該風(fēng)扇在運(yùn)轉(zhuǎn)(S160及S180)，該程序即回到步驟S110。
在圖1所示的作業(yè)流程可以有多種修正。例如，步驟S130可在執(zhí)行步驟S110之后進(jìn)行，或是步驟S120及S140可在執(zhí)行步驟S150之后進(jìn)行?；蛘?，步驟S120可在執(zhí)行步驟S170之后進(jìn)行。而且，如前所述，最高可接受溫度Tmax1，Tmax2，Tmax3...等，這些溫度是依序增加，其可被預(yù)先設(shè)定來控制該風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)速率，且在步驟S120及步驟S130之間可以進(jìn)行數(shù)個(gè)決定步驟，及一個(gè)決定該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)速率的步驟。也可能的是，在該風(fēng)扇于步驟S160及步驟S180中運(yùn)轉(zhuǎn)之后，該電池的溫度被量測(cè)，以決定是否該測(cè)定的溫度在電池運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳溫度范圍之內(nèi)，而不直接回到步驟S110。在此例中，當(dāng)其決定該測(cè)定的溫度在電池運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳溫度范圍之內(nèi)時(shí)，即進(jìn)行步驟S190來停止該風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，然后該程序回到步驟S110。另一方面，當(dāng)其判定該測(cè)定的溫度不在電池運(yùn)轉(zhuǎn)之最佳溫度范圍，該風(fēng)扇以循環(huán)的方式持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
如上所述，可提供多種結(jié)構(gòu)來實(shí)施本發(fā)明之構(gòu)思，且這些結(jié)構(gòu)是基于本發(fā)明之構(gòu)思，其包括了決定是否該電池之測(cè)定的溫度超過了運(yùn)轉(zhuǎn)該風(fēng)扇所需要的最高或最低可接受溫度，且當(dāng)該電池之測(cè)定溫度超過該最高或最低可接受溫度時(shí)，可決定是否該電池溫度及該空氣溫度超過該特定臨界溫度，藉以決定該風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)。
因此，本技術(shù)專業(yè)人士將可了解到有可能有多種修正、加入或取代，其皆不背離如所附權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明范圍及精神。
由以上的說明可以了解，用于控制該電池組之溫度的方法具有產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性，其中可以最小化風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此可達(dá)到最佳的電池運(yùn)轉(zhuǎn)，并且降低不必要的功率消耗，且其中可降低單元電池之間的溫度誤差，因此可以最佳化整體電池系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制一電池組溫度的方法，其包括以下步驟當(dāng)符合電池溫度等于或大于一最高可接受溫度(Tmax)的條件時(shí)或是當(dāng)該電池溫度等于或小于一最低可接受溫度(Tmin)時(shí)，且，同時(shí)，當(dāng)一電池溫度(Tbat)與一空氣溫度(Tair)之間的差異等于或大于一臨界溫度(Tcrt)時(shí)，即運(yùn)轉(zhuǎn)一風(fēng)扇來改變一電池溫度到一最佳溫度范疇(Topt)。
2.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，其溫度被量測(cè)的電池可為一電池組，構(gòu)成電池組的電池群組，或構(gòu)成個(gè)別電池群組的單位電池。
3.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，還包含以下的步驟細(xì)分風(fēng)扇必需進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的該最高可接受溫度(Tmax)與該最低可接受溫度(Tmin)，且根據(jù)該細(xì)分的最高可接受溫度(Tmax)與該細(xì)分的最低可接受溫度(Tmin)來改變?cè)擄L(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)速率。
4.如權(quán)利要求1所述的用于控制一電池組溫度的方法，其中該風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)的該最高可接受溫度(Tmax)為20℃，而該風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)的該最低可接受溫度(Tmin)為-10℃。
5.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，其中作為一熱交換媒介的空氣可為從一系統(tǒng)外部引入的空氣、在該系統(tǒng)中循環(huán)的空氣、或從該系統(tǒng)中一冷卻單元或一加熱單元所供應(yīng)的空氣。
6.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，其中該臨界溫度(Tcrt)為5℃。
7.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，其中該空氣從一系統(tǒng)外部引入，且該方法還包括以下的步驟當(dāng)該空氣的空氣溫度(Tair)過高時(shí)，利用從一額外冷卻單元所供應(yīng)的空氣來混合或取代該空氣；及當(dāng)該空氣的空氣溫度(Tair)過低時(shí)，利用從一額外加熱單元所供應(yīng)的空氣來混合或取代該空氣。
8.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，還包含以下的步驟當(dāng)該電池溫度并未滿足該條件，且每個(gè)單元電池之溫度偏差(Tvar)等于或大于一預(yù)定的臨界溫度(Tcrt1)時(shí)，即運(yùn)轉(zhuǎn)該風(fēng)扇來改變?cè)撾姵販囟鹊矫總€(gè)單元電池之一最佳的溫度偏差范圍(Topt1)。
9.如權(quán)利要求8所述之用于控制一電池組溫度的方法，其中該臨界溫度(Tcrt1)為4℃，而該最佳溫度偏差范圍(Topt1)為2℃。
10.如權(quán)利要求1所述之用于控制一電池組溫度的方法，其中該電池組為電動(dòng)車或混合電動(dòng)車之一動(dòng)力來源。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于控制一電池組溫度的方法，包括當(dāng)滿足電池溫度等于或大于一最高可接受溫度(T
文檔編號(hào)H01M10/50GK101057364SQ200580038159
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者禹孝相, 安宰成, 樸正民, 鄭道陽, 南宮檍 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lg化學(xué)