具有电池温度控制的电动车充电系统技术方案

所公开的技术通常涉及为电动车的二次电池充电，且更准确的说是关于与充电相关联的二次电池的热管理。在一个方面中，一种为电动车的电池充电的方法包括判定二次电池的电池温度低于适用于以大于18千瓦的高充电功率为二次电池充电的预定温度下限。所述方法额外包括借由非接触式能量传递构件将电磁能由外部施加至电动车的能量转换模块。加至电动车的能量转换模块。加至电动车的能量转换模块。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电池温度控制的电动车充电系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]根据37CFR1.57规定，与本申请一起提交的申请数据表中确定的国外或国内优先权要求的任何和所有申请均通过引用并入本文。
[0003]本申请要求根据35U.S.C.
§
119(e)条的在2020年6月19日提交的申请号为63/041,415、名称为“电动汽车电池热异常管理装置”的美国临时专利申请的优先权权益，其内容通过引用并入本文。


[0004]所公开的技术通常涉及一种电动车充电系统，且更准确的说，涉及一种具有电池温度控制的电动车充电系统以及使用其为二次电池充电的方法。

技术介绍

[0005]尽管电动车的快速发展已引起二次电池及电池管理技术的对应快速发展，但与二次电池充电相关联的速度及安全性仍然是关注点。随着二次电池充电的速度持续提高，对改良与二次电池充电相关联的可靠性及安全性特征的需求逐渐增加。

技术实现思路

[0006]在一个方面中，一种为电动车的电池充电的方法包括判定二次电池的电池温度低于适用于以大于18千瓦(kW)的高充电功率为二次电池充电的预定温度下限。所述方法额外包括借由非接触式能量传递构件将电磁能从外部施加至电动车。所述方法额外包括将电磁能转换为热量且将二次电池加热至高于温度下限的温度。所述方法还包括以高充电功率为二次电池充电，同时至少部分地借由控制电磁能的量值将电池温度维持在温度下限与温度上限之间。
[0007]在另一方面中，一种电动车充电站包括电池充电模块，所述电池充电模块被配置为向电动车的二次电池提供充电能。充电站额外包括电磁能产生器，所述电磁能产生器被配置为产生电磁能且借由非接触式能量传递构件将电磁能传递至电动车。充电站额外包括通信界面，所述通信界面被配置为自电动车接收二次电池的电池温度。充电站还包括控制单元，所述控制单元被配置为在判定二次电池的电池温度低于适用于以大于18千瓦的高充电功率为二次电池充电的预定温度下限后，启动电磁能产生器且以产生电磁能及将电磁能传输至电动车以使二次电池被加热。控制单元进一步被配置为在判定二次电池的电池温度超出温度下限后，启动电池充电模块以开始以高充电功率为二次电池充电。
[0008]在另一方面中，一种用于为电动车供电的供电系统包括用于为电动车供电的二次电池。供电系统额外包括温度感测模块，所述温度感测模块被配置为监测二次电池的电池温度。供电系统额外包括能量转换模块。能量转换模块被配置为电磁耦合到充电站的电磁能产生器且借由非接触式能量传递构件自其接收电磁能，将电磁能转换为热量且利用热量加热二次电池。供电系统还包括控制单元。控制单元被配置为自温度感测模块接收电池温
度且经由通信界面将电池温度传达至充电站。控制单元额外被配置为在判定二次电池的电池温度低于适用于以大于18千瓦的高充电功率充电的预定温度下限后，启动能量转换模块以接收电磁能且以使二次电池被加热。控制单元进一步被配置为在判定二次电池的电池温度超出二次电池的温度下限后，启动二次电池以开始以高充电功率为二次电池充电。
[0009]在另一方面中，一种电动车充电系统包括用于为电动车供电的供电系统及电动车充电站。供电系统包括用于为电动车供电的二次电池，温度感测模块被配置为监测二次电池的电池温度。供电系统额外包括能量转换模块，所述能量转换模块被配置为借由非接触式能量传递构件接收电磁能，将电磁能转换为热量且加热二次电池。供电系统还包括控制单元，所述控制单元被配置为自温度感测模块接收电池温度且经由通信界面将电池温度传达至充电站。电动车充电站包括电池充电模块，所述电池充电模块被配置为向二次电池提供充电能。充电站额外包括电磁能产生器，所述电磁能产生器被配置为产生电磁能且借由非接触式能量传递构件将电磁能传递至能量转换模块。充电站还包括控制单元，所述控制单元被配置为在判定电池温度低于适用于以大于18千瓦的高充电功率为二次电池充电的预定温度下限后，启动电磁能产生器且以产生电磁能及将电磁能传输至能量转换模块以使二次电池被加热。控制单元进一步被配置为在判定二次电池的电池温度超出二次电池的温度下限后，启动电池充电模块以开始以大于18千瓦的充电功率为二次电池充电。
附图说明
[0010]图1示出根据各种实施例的电动车充电系统，所述电动车充电系统被配置为用于为安装在具有使用电磁能的电池温度控制的电动车中的二次电池充电。
[0011]图1A示出根据一些实施例的电动车充电系统，其中借由电磁感应将电磁能自充电站传递至电动车以使二次电池被加热。
[0012]图1B示出根据一些其他实施例的电动车充电系统，其中借由电磁感应将电磁能自充电站传递至电动车以使二次电池被加热。
[0013]图1C示出根据一些其他实施例的电动车充电系统，其中电磁能以微波能的形式自充电站传递至电动车以使二次电池被加热。
[0014]图1D示出根据一些其他实施例的电动车充电系统，其中电磁能以光子辐射能的形式自充电站传递至电动车以使二次电池被加热。
[0015]图1E至图1G示出根据实施例的面向图1D的电动车充电系统的光子产生器的增强型光子吸收结构。
[0016]图2A示出根据各种实施例的为具有使用电磁能的电池温度控制的电动车的二次电池充电的方法。
[0017]图2B示出说明根据一些实施例的具有使用电磁能的电池温度控制的电动车的二次电池充电的方法的流程图。
[0018]图2C示出说明根据一些其他实施例的为具有使用电磁能的电池温度控制的电动车的二次电池充电的方法的流程图。
[0019]图2D示出说明根据一些其他实施例的为具有使用电磁能的电池温度控制的电动车的二次电池充电的方法的流程图。
[0020]图2E示出说明根据一些其他实施例的为具有使用电磁能的电池温度控制的电动
车的二次电池充电的方法的流程图。
具体实施方式
[0021]随着电动车的爆发性增长，现代汽车产业正在经历重要的变化。电动车的经改良的稳定性、较低的噪音以及环保性有望解决或缓和传统上与基于内燃机的汽车相关联的诸多问题。然而，电动车的基础设施的最大障碍中的一者为相对较长的充电时间。与通常持续约15分钟或更短的更换燃料的汽油型汽车相比而言，电动车的充电时间可能耗费更久，例如长达10小时，除其他因素外，取决于电池的充电电量、采用的充电技术、采用的充电电缆以及充电站。
[0022]国际标准IEC 61851将四种不同的充电模式分类(IEC，2003)。例如，在北美，充电器依据充电电量分类。最慢的充电来自一级充电器。一级充电器可使用约12安培(amp)至16安培的充电电流及约1千瓦至3千瓦的充电功率以及标准(110V)插座为在超过10小时(hour；h)的范围内行驶100英里的插入式电动车(plug
‑
in electric vehicle；PEV)充电例如约24小时，且主要用于在家整夜充电。二级充电可使用约16安培至40安培的充电电流及约1千瓦至7千瓦的充电功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种为电动车的电池充电的方法，所述方法包括：判定二次电池的电池温度低于适用于以大于约18千瓦的高充电功率为所述二次电池充电的预定温度下限；借由非接触式能量传递构件将电磁能由外部施加至所述电动车；将所述电磁能转换为热量且将所述二次电池加热至高于所述温度下限的温度；以及以所述高充电功率为所述二次电池充电，同时至少部分地借由控制所述电磁能的量值将所述电池温度维持在所述温度下限与温度上限之间。2.如权利要求1所述的方法，其中所述温度下限对应于一温度，在该温度下所述二次电池的电池容量和/或电池循环寿命中的一者或两者与在25℃下所述二次电池的对应电池容量和/或对应电池循环寿命相比下降50％或下降大于50％。3.如权利要求2所述的方法，其中所述二次电池的所述电池容量和/或所述电池循环寿命中的所述一者或两者与在25℃下所述二次电池的所述对应电池容量和/或所述对应电池循环寿命相比下降50％或下降大于50％与所述二次电池中的锂镀复相关联。4.如权利要求1所述的方法，其中所述温度下限与所述温度上限之间的差为约40℃或低于40℃。5.如权利要求4所述的方法，其中所述温度下限为约15℃或低于15℃。6.如权利要求5所述的方法，其中所述温度上限为约50℃或高于50℃。7.如权利要求1所述的方法，其中所述非接触式能量传递构件包括除对流或传导以外的构件。8.如权利要求7所述的方法，其中由外部施加所述电磁能包括经由安装在所述电动车外部的能量传输线圈施加电流。9.如权利要求8所述的方法，其中转换所述电磁能包括借由电磁感应来感应安装在所述电动车上的接收线圈中的电流。10.如权利要求9所述的方法，还包括使用感应的所述电流的至少部分电阻地加热加热元件以产生用于加热所述二次电池的热量。11.如权利要求8所述的方法，其中转换所述电磁能包括借由电磁感应来感应安装在所述电动车上的导体中的涡电流。12.如权利要求11所述的方法，还包括使用所述涡电流的至少部分电阻地加热所述导体以产生用于加热所述二次电池的热量。13.如权利要求7所述的方法，其中由外部施加所述电磁能包括使用安装在所述电动车外部的微波产生器将微波能施加至所述电动车。14.如权利要求13所述的方法，转换所述电磁能包括借由所述微波能加热储存于所述电动车中的流体以产生用于加热所述二次电池的热量。15.如权利要求14所述的方法，还包括使借由所述微波能加热并邻近所述二次电池以加热所述二次电池的所述流体循环。16.如权利要求7所述的方法，其中由外部施加所述电磁能包括使用安装在所述电动车外部的光子辐射产生器来施加光子辐射能。17.如权利要求16所述的方法，其中转换所述电磁能包括使用增强型光子吸收结构来吸收所述光子辐射能，所述增强型光子吸收结构被配置为再吸收借由所述增强型光子吸收结构反射或散射的光子的实质性部分。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述增强型光子吸收结构包括具有侧壁的多个空腔，所述空腔被配置为使得借由所述侧壁中的一者反射或散射的光子的实质性部分由所述侧壁中的另一者吸收。19.如权利要求17所述的方法，其中所述增强型光子吸收结构包括具有侧壁的多个突出部，所述突出部被配置为使得借由所述突出部中的一者的侧壁反射或散射的光子的实质性部分由所述突出部中的另一者的侧壁吸收。20.如权利要求19所述的方法，其中所述突出部包括具有多面表面的突出部的阵列。21.如权利要求19所述的方法，其中所述突出部包括具有正弦变化的表面的突出部的阵列。22.如权利要求1所述的方法，其中为所述二次电池充电并不在所述二次电池达到高于所述温度下限的所述温度之前发生。23.如权利要求1所述的方法，还包括在由外部施加所述电磁能以将所述二次电池加热至高于所述温度下限的所述温度之前或在此期间，以小于所述高充电功率的充电功率为所述二次电池充电。24.如权利要求23所述的方法，其中小于所述高充电功率的所述充电功率的量值与所述二次电池的充电状态成反比。25.如权利要求1所述的方法，其中将所述电池温度维持在所述温度下限与所述温度上限之间包括在以所述高充电功率为所述二次电池充电期间，判定所述电池温度高于25℃，且停止由外部施加所述电磁能以及停止转换所述电磁能。26.如权利要求1所述的方法，其中维持所述电池温度包括当所述电池温度超出所述温度上限时主动地冷却所述二次电池。27.一种电动车充电站，包括：电池充电模块，被配置为向电动车的二次电池提供充电能；电磁能产生器，被配置为产生电磁能且借由非接触式能量传递构件将所述电磁能传递至所述电动车；通信界面，被配置为自所述电动车接收所述二次电池的电池温度；以及控制单元，被配置为在判定所述二次电池的所述电池温度低于适用于以大于18千瓦的高充电功率为所述二次电池充电的预定温度下限后，启动所述电磁能产生器且以产生所述电磁能及将所述电磁能传输至所述电动车以使所述二次电池被加热，其中所述控制单元进一步被配置为在判定所述二次电池的所述电池温度超出所述温度下限后，启动所述电池充电模块以开始以所述高充电功率为所述二次电池充电。28.如权利要求27所述的电动车充电站，其中所述控制单元进一步被配置为用于以所述高充电功率为所述二次电池充电，同时至少部分地借由控制借由所述电磁能产生器产生及传递的所述电磁能的量值将所述电池温度维持在所述温度下限与温度上限之间。29.如权利要求27所述的电动车充电站，其中所述温度下限对应于一温度，在该温度下所述二次电池的电池容量和/或电池循环寿命中的一者或两者与在25℃下所述二次电池的对应电池容量和/或对应电池循环寿命相比下降50％或下降大于50％。30.如权利要求27所述的电动车充电站，其中所述非接触式能量传递构件包括除对流或传导以外的构件。31.如权利要求30所述的电动车充电站，其中所述电磁能产生器包括能量传输线圈，所
述能量传输线圈被配置为产生所述电磁能且借由经由所述能量传输线圈施加电流来传输所述电磁能。32.如权利要求31所述的电动车充电站，其中所述能量传输线圈被配置为借由电磁感应来感应安装在所述电动车上的接收线圈中的电流。33.如权利要求31所述的电动车充电站，其中所述能量传输线圈被配置为借由电磁感应来感应安装在所述电动车上的导体中的涡电流。34.如权利要求31所述的电动车充电站，其中所述电磁能产生器包括被配置为将微波能施加至所述电动车的微波产生器。35.如权利要求34所述的电动车充电站，其中所述微波产生器被配置为加热储存于所述电动车中的流体。36.如权利要求30所述的电动车充电站，其中所述电磁能产生器包括被配置为产生并传输光子的光子产生器。37.如权利要求36所述的电动车充电站，其中所述光子产生器包括红外线光子产生器，所述红外线光子产生器被配置为产生并传输具有近红外线波长或更长波长的光子。38.一种用于为电动车供电的供电系统，所述供电系统包括：二次电池，用于为电动车供电；温度感测模块，被配置为监测所述二次电池的电池温度；能量转换模块，被配置为：电磁耦合到充电站的电磁能产生器及借由非接触式能量传递构件自所述电磁能产生器接收电磁能，将所述电磁能转换为热量，且利用所述热量加热所述二次电池；以及控制单元，被配置为：自所述温度感测模块接收所述电池温度及经由通信界面将所述电池温度传达至充电站，在判定所述二次电池的所述电池温度低于适用于以大于18千瓦的高充电功率充电的预定温度下限后，启动所述能量转换模块以接收所述电磁能且以使所述二次电池被加热，且在判定所述二次电池的所述电池温度超出所述二次电池的所述温度下限后，启动所述二次电池以开始以所述高充电功率为所述二次电池充电。39.如权利要求38所述的供电系统，其中所述控制单元进一步被配置为用于以所述高充电功率为所述二次电池充电，同时至少部分地借由控制借由所述能量转换模块转换为热量的所述电磁能的量值将所述电池温度维持在所述温度下限与温度上限之间。40.如权利要求39所述的供电系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东泳，金富基，
申请(专利权)人：标能有限公司，
类型：发明
国别省市：