装载在电动车辆上的电池和用于其的热调整的方法技术

公开了一种电池(1)，该电池被配置为向至少一个致动器电气供电或从至少一个装载致动器接收电能，所述致动器装载在电气自主性的车辆上，该电池包括至少一个电池元件(10，11，12，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】装载在电动车辆上的电池和用于其的热调整的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于电池的热调整的设备和方法，特别是一种用于车辆的电池，特别是用于集体运输车辆的电池。
[0002]已知的是使用在导管内部循环的流体来冷却和/或加热电池，该导管的一部分缠绕成与导热板接触，以分别加热或冷却导热板，导热板与电池接触，并且流体分别通过电阻被加热，或者通过贯穿压缩机和膨胀机的连续相变周期被冷却。电机驱动的泵是必要的，以确保流体的循环。特别地，由于压缩机和泵中存在的许多可移动的机械部分(这些可移动部分是机械振动和磨损的根源)，这些已知的设备具有是电能消耗件、体积大、有噪音和几乎不可靠的缺点。另外，出于环境保护的原因，这些设备中使用的所有流体会或即将被法规禁止。
[0003]因此，本专利技术旨在为这些问题中的所有或部分提供解决方案。
[0004]为此，本专利技术涉及一种电池，该电池被配置为向至少一个致动器电气供电或从至少一个致动器接收电能，所述致动器装载在电气自主的车辆上，该电池包括至少一个电池元件，该至少一个电池元件被配置为存储或释放电能，该电池还包括电气连接到该至少一个电池元件的热电设备，该热电设备包括：
[0005]‑
第一导热部分，该第一导热部分被放置为与至少一个电池元件接触，
[0006]‑
至少一个热电单元，该至少一个热电单元被放置为与导热部分接触，该至少一个热电单元被配置为根据流过该至少一个热电单元的第一电强度产生正的或负的第一热功率，该第一电强度由该至少一个电池元件供应，
[0007]‑r/>第二导热部分，该第二导热部分被放置成与该至少一个热电单元接触，并且被配置为耗散由至少一个电池元件生成的第二热功率。
[0008]‑
至少一个第一传感器，该至少一个第一传感器被配置为测量该至少一个电池元件的温度，
[0009]‑
调整模块，该至少一个第一传感器耦接到该调整模块，该调整模块被配置为根据至少一个电池元件的目标温度来监控第一电强度，使得由至少一个第一传感器测量的温度和目标温度之间的偏差保持低于预定阈值。
[0010]根据这些布置，电池的温度被保持处于接近目标温度的温度，而不使用法规禁止的传热流体，没有这种流体的泄漏的任何风险。另外，与基于传热流体的循环的常规设备相比，热调整设备体积更小、更简单且更坚固。
[0011]根据一个实施例，单独地考虑或根据任何技术上可行的组合考虑，本专利技术包括以下特征中的一个或多个。
[0012]根据一个实施例，当电池外部的周围温度在
‑
25摄氏度至+55摄氏度之间时，目标温度包含在5摄氏度至35摄氏度之间。
[0013]根据一个实施例，至少一个电池元件包括锂钛氧化物(LTO)、或镍锰钴(NMC)、或磷酸铁锂(LFP)、或锂硫(LiS)。
[0014]根据一个实施例，至少一个致动器包括电动机。
[0015]根据一个实施例，热电单元由包括N结和P结的珀耳帖单元组成。
[0016]根据一个实施例，结包括与锑(Sb)结合的铋(Bi)用于N结，以及与硒(Se)结合的碲(Te)用于P结，尤其是对于包括在200开尔文至450开尔文之间的结的可能的操作温度。
[0017]根据一个实施例，结还包括碲(Te)、银(Ag)、锗(Ge)、硒(Se)、铅(Pb)、锡(Sn)和硅(Si)化合物，以通过掺杂来改善热电效应的性能。
[0018]根据一个实施例，调整模块包括开关，该开关被配置为反转流过至少一个热电单元的强度，以便分别控制热电单元的水平处的热量或冷量产生。
[0019]根据一个实施例，第二导热部分包括电气连接到至少一个电池元件的风扇，风扇被配置为使空气流与第二导热部分接触地循环，空气流取决于要耗散的热功率，要耗散的热功率基于电池的热电模型来估计。
[0020]根据这些布置，与常规冷却和加热设备相比，热疏散更有效，并且电池的自主性被优化。
[0021]根据一个实施例，热电设备还包括：
[0022]‑
第二传感器，该第二传感器被配置为测量该至少一个电池元件外部的周围温度，
[0023]‑
至少一个第三传感器，该至少一个第三传感器被配置为测量流过至少一个电池元件的第二电强度，
[0024]并且其中第二传感器和至少一个第三传感器耦接到调整模块，调整模块被配置为基于电池的热电模型，根据目标温度、由第二传感器测量的周围温度和由至少一个第三传感器测量的第二强度来确定第一电强度，电池的所述热电模型包括至少一个电池元件的模型。
[0025]根据这些布置，根据电能高效收敛过程，电池元件的温度被带入围绕目标温度的预定温度区间内，这因此提高了电池的自主性。
[0026]根据这些布置，避免了调整自动化的泵送，该泵送将是朝向目标温度低效收敛的起源，从而生成围绕目标温度的连续温度偏差，这将降低电池的使用寿命并且将过度消耗电能。
[0027]根据一个实施例，调整模块被配置为根据至少一个电池元件的目标温度和至少一个电池元件的所测量的温度之间的偏差来调节至少一个电池元件的热电模型的第一热阻，目标温度从模型中估计。
[0028]根据一个实施例，根据至少一个电池元件的热功率和热电单元的热壁的热温度来估计目标温度。
[0029]根据一个实施例，第一热阻是热电单元的热壁和周围环境之间的接触区域的热阻。
[0030]根据一个实施例，热电单元的电功率由至少一个电池元件的目标温度的最大和最小限值界定。
[0031]根据一个实施例，调整模块被配置为追求电功率相对于热电单元的冷温度的导数函数的最小值。
[0032]根据一个实施例，热电单元的电功率取决于热电单元的热温度和至少一个电池元件的热功率。
[0033]根据一个实施例，至少一个电池元件的热功率根据由N个电池耗散的功率之和来估计。
[0034]根据一个实施例，根据至少一个电池元件的热功率和热电单元的并且流过第一热阻的电功率之和来估计热电单元的热温度。
[0035]根据一个实施例，热电单元的流过第一热阻的电功率对应于处于热温度的热电单元的热部分和处于周围温度的环境之间的热传递函数。
[0036]根据一个实施例，根据热电单元的冷接触区域和至少一个电池元件之间的第二热阻，基于至少一个电池元件的热电模型，根据流过至少一个电池元件的电流，实时估计至少一个电池元件的目标温度。
[0037]根据一个实施例，调整模块被配置为根据空气和周围温度的相对湿度比来调节至少一个电池元件的目标温度的最大和最小限值。
[0038]根据这些布置，在用于给热电单元供电以冷却或加热电池的电池上提取的电消耗被优化。
[0039]根据这些布置，电池的温度被保持在期望的温度范围内，具有优化的电消耗。
[0040]根据这些布置，避免了在电池的电连接端子附近以及在电池中通过用于在缺陷的情况下管理从电池中疏散气体的盖子进行的水产生。这些布置的实施允许克服一方面在电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池(1)，所述电池被配置为向至少一个致动器电气供电或从至少一个致动器接收电能，所述致动器装载在电气自主的车辆上，所述电池包括至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)，所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)被配置为存储或释放电能，所述电池还包括电气连接到所述至少一个电池元件的热电设备，所述热电设备包括：
‑
第一导热部分(2)，所述第一导热部分被放置为与所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)接触，
‑
至少一个热电单元(31，32)，所述至少一个热电单元被放置为与所述导热部分(2)接触，所述至少一个热电单元(31，32)被配置为根据流过所述至少一个热电单元(31，32)的第一电强度(I)来产生正的或负的第一热功率，所述第一电强度(I)由所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)供应，
‑
第二导热部分(9)，所述第二导热部分被放置成与所述至少一个热电单元(31，32)接触，并且被配置为耗散由所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)生成的第二热功率，
‑
至少一个第一传感器(C1)，所述至少一个第一传感器被配置为测量所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)的温度(T)，
‑
调整模块(6)，所述至少一个第一传感器(C1)耦接到所述调整模块(6)，所述调整模块(6)被配置为根据所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)的目标温度(Tc)来监控所述第一电强度(I)，使得由所述至少一个第一传感器(C1)测量的温度(T)和所述目标温度(Tc)之间的偏差保持低于预定阈值。2.根据权利要求1所述的电池(1)，其中所述热电设备还包括：
‑
第二传感器(C2)，所述第二传感器被配置为测量所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)外部的周围温度(Ta)，
‑
至少一个第三传感器(C3)，所述至少一个第三传感器被配置为测量流过所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)的第二电强度(Irms)，并且其中所述第二传感器(C2)和所述至少一个第三传感器(C3)耦接到所述调整模块(6)，所述调整模块(6)被配置为基于所述电池(1)的热电模型(M)，根据所述目标温度(Tc)、由所述第二传感器(C2)测量的周围温度(Ta)和由所述至少一个第三传感器(C3)测量的第二强度(Irms)来确定所述第一电强度(I)，所述电池(1)的所述热电模型(M)包括所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)的模型，使得由所述热电单元(31，32)消耗的电功率被优化。3.根据权利要求2所述的电池(1)，其中所述调整模块(6)被配置为：
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根据所述电池(1)的热电模型(M)来估计所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)的所估计的温度，
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计算所述至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)上的所估计的温度和所测量的温度(T)之间的偏差，
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如果所述偏差大于所确定的阈值，则通过根据由所述至少一个第一传感器(C1)测量的温度(T)来估计所述电池(1)的热电模型(M)的至少一个参数的值而更新所述电池(1)的所述热电模型(M)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池(1)，其中所述车辆是集体运输车辆，优选地是轨道车辆。5.一种电池装配件，包括根据前述权利要求中的任一项所述的第一电池和根据前述权利要求中的任一项所述的第二电池，所述第一电池的第二导热部分(9)与所述第二电池的至少一个热电单元接触，并且被配置为吸收和疏散由所述第二电池的至少一个电池元件(10，11，12，
……
，20，21，22)产生的热量，使得所述第一电池和所述第二电池共同地具有相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯努瓦，
申请(专利权)人：霍利瓦特公司，
类型：发明
国别省市：