本发明专利技术涉及包括至少一电化学元件的至少一可充电的蓄电池（１１）、尤其电力牵引或混合动力牵引车辆的电池的热调节装置（１０），其特征在于，所述装置包括其中容置有电池电化学元件的至少一封壳体（１２）、与封壳体相关联的至少一磁热的热泵（１３，２３）、在所述电池和所述热泵和至少一热交换器机件（１４）之间连接的至少一载热流体循环回路（１５），所述热交换器机件向外界环境开通并被连接到载热流体循环回路，用于与所述外界环境进行换热。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括至少一电化学元件的至少一可充电的蓄积电能的电池、尤其是电 力牵引车辆或混合动力牵引车辆的电池的自主的和持久的热调节方法。本专利技术还涉及包括至少一电化学元件的至少一可充电的蓄积电能的电池、尤其电 力牵引车辆或混合动力牵引车辆的电池的自主的和持久的热调节装置。
技术介绍
可充电电池构成电力牵引车辆或混合动力牵引车辆的关键主机件。最新一代的电 化电池，尤其是锂电池，已经达到足以进行商业运营的性能水平。然而，严格的电池内部热 控制对于保证该昂贵且相对脆弱的机件的持久性是决定性的。此外，现有的实施方式还不 能保证供给服务的稳定性(无论何种周围环境温度下都能保证的正常运行)，甚至不能保 证在化石燃料车辆已使使用者习惯了的某些使用条件下所述电池的可用性，即与温度无关 的续驶里程性能。实际上，这些高能量密度或高功率密度的新型电池的电化学件所经受的热变化， 根据其环境条件和使用条件、同时兼顾其健全度和寿命，瞬时极大地影响其性能。因此通常 认为，一旦这些电池达到一定的临界尺寸或它们被布置在压迫性的温度环境中时，这些电 池需要有效的热调节系统。现有的解决方案主要地通过传统的空气或载热流体式的热调节装置来提供，不过 这样的装置具有耗能高、笨重且效率低的弊端。来自前述的另一弊端在于，只能有限地求助 于这些调节部件，因为调节部件应在电池本身中提取其能量。这是当电池是在自主模式时， 即当电池没有正被充电时的情形。尤其是对于电力车辆或混合动力车辆，通常只是在车辆行进或负荷时热调节系统 才被激活。在道路上，热调节装置通常受限于在其温度平衡是有利的时(例如与周围空气 的直接交换)利用自由可用的热资源。因此，电池的性能并不是最优化的并且尤其是随着 季节发生变化。此外，热调节装置在停车时被切断，在不利条件中长时间停车后，电池性能 会退化直到车辆完全不可用。这些缺点对于已习惯高水平性能和突出可靠性以及无缺陷的使用安全性的使用 者而言、甚至是对于低档车都是难以接受的。此外存在车辆热力发动机的冷却装置，这些冷却装置在其冷却回路中使用磁热材 料的热泵，该热泵回收发动机产生的热能，并且将其再注入车辆座舱中——特别地参见公 开文本US2005/0047284和JP2005/055060。然而，这些冷却装置受发动机运行的影响并且 不能独立地被启动。因此，这样它们不可转化用作电池冷却。不过看来为改善这种情况和弥补现有热调节装置缺陷而提供一些解决方案是必需的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过提供一种热调节来克服前述缺陷，该热调节能量效率高、 消耗电能少、环保并且能够保证对电池的精确、自主和持久的热控制，通过动用电池非常少 的所蓄电能来供给所述热调节，以便最大化被供电系统的有用功能、尤其是电力车辆的操 纵性能和续驶性的可用的电池容量。这一目的通过如在前言中所定义的根据本专利技术的方法来达到，其特征在于，使用 在其中容置有所述电池的所述电化学元件的至少一封壳体、与所述封壳体相关联的至少一 磁热的热泵、以及向外界环境开通的至少一热交换器机件；并且，在所述电池的所述电化学 元件和所述外界环境之间，通过在所述电池、所述热交换器和所述热泵之间连接的载热流 体循环回路进行换热。根据本专利技术的方法克服前面描述的弊端，其在于，借助于基于物质量子特性—— 即构成磁热合金的原子的外电子的可变的自旋取向、而非基于通过高耗能的机械的压缩和 膨胀作用所实现的制冷气体的相变的磁热热泵的突出能量效率(性能系数在4到10之 间)，用于保证电池热调节所使用的放出的热功率从其内部源提取极少。因此可定期使用热 调节装置，包括当车辆以其电池自主行驶时，从而电池在有利条件下持久运行。根据一有利的实施方式，使用多个磁热的热泵，这些热泵中的每一个均在一确定 的温度范围内是可投入运行的，并且根据所述电池的电化学元件的内部和/或外部温度范 围，将至少一个所述热泵与所述电池及向外界环境开通的所述热交换器机件相连接。这一布置的优点来自于在各种情况下，电池的热调节由对于当前温度范围优化的 一个或多个磁热的热泵承担。这一实施方式允许得益于远远大于单一热泵能量效率的能量 效率，单一热泵的尺寸需要被确定成用于大温度区域范围，而其从不在该温度区域的极值 温度附近运行。有利地，在适于暴露于冬夏之间的大幅度温度变化下的电池或电池组的热调节的 一实施方式中，使用两磁热的热泵，布置每个所述热泵以在大约50K的温度梯度运行所述 泵之一在大约_35°C的向外界环境开放的热交换器的最小温度和大约+20°C的内部温度之 间；另一热泵在大约+70°C的所述热交换器的最大温度和大约+20°C的内部温度之间。有利地，所述多个热泵共享一些公共功能，以组成一个单一设备。实际上，使这些 热泵区别开的唯一部分是应用适于所述温度范围的磁热材料的主动式回热器，其它功能如 壳罩、磁转换系统、液压转换系统、与驱动和泵送系统可利用所述回热器的液压或机械转换 装置在适合的机械设计中被共有，使得载热流体只在适于当前操作条件的回热器中流动。这一目的也通过根据本专利技术的装置达到，其特征在于，所述装置包括在其中容置 有所述电池的所述电化学元件的至少一封壳体、与所述封壳体相关联的至少一磁热的热 泵、在所述电池和所述热泵和至少一热交换器机件之间连接的至少一载热流体循环回路， 所述热交换器机件向外界环境敞开并被连接到所述载热流体循环回路，以便与所述外界环 境进行换热。根据一优选的实施方式，所述装置包括多个磁热的热泵，这些热泵每个在一确定 的温度范围内是可投入使用的，根据所述电池的电化学元件的内部和/或外部温度范围， 至少一个所述热泵与所述电池和向外界环境敞开的所述热交换器机件相连接。在适于置于夏冬之间的大幅度气候变化下的电池或电池组的热调节的一特定情形中，所述装置有利地包括两磁热的热泵，布置所述热泵用以典型地在大约50K的温度梯 度中运行即对于所述热泵之一，在大约-30°C的向外界环境开通的热交换器的最小温度 和大约+20°C的内部温度之间；对于所述另一热泵，在大约+70°C的所述热交换器的最大温 度和大约+20°C的内部温度之间。磁热的热泵的数目和温度梯度在设计时根据电化学元件 电池所置于的气候条件是可调节的。通过一优选的方式，所述两个或多个热泵实际上组合成一个单一设备，该设备具 有两个或多个磁热的回热器，每个回热器专用于一个特定的温度范围，以及该设备具有所述 回热器用的液压或机械转换装置，使得载热流体只在适于当前操作条件的回热器中流动。附图说明本专利技术和其优点将在接下来的阐述参照附图以非限制性示例给出的一实施方式 的描述中更好地得到展示，附图中-图1是本专利技术的装置的一有利的实施方式的示意图。 具体实施例方式本专利技术的方法基于磁热的热泵的技术，其主要优点是其能量效率高、电能消耗低、 从环境和大气保护角度看有利的运行且没有气体产生。所述方法在于进行电池的集成的、称为温控的热调节，其能量效率高且消耗少、环 保，以保证蓄电池或蓄电池组的精确的、自主的、以及连续或持久的热控制，而无论蓄电池 或蓄电池组是活性的或惰性的。所述方法具有这样的双重作用以非常小的能耗平衡与外 界环境的热交换；与在车辆使用中和电池充电时消散使用中电池的内供热。通过利用电池 的热惯性，优选地在为M本文档来自技高网...
【技术保护点】
热调节方法，其对包括至少一电化学元件的至少一可充电的蓄积电能的电池、尤其电力牵引车辆的电池进行自主的和持久的热调节，其特征在于，使用所述电池（１１）的所述电化学元件被容置在其中的至少一封壳体（１２）、与所述封壳体相关联的至少一磁热的热泵（１３，２３）、以及开通到外界环境的至少一热交换器机件（１４）；并且，通过在所述电池（１１）、所述热泵（１３，２３）和所述热交换器（１４）间连接的载热流体循环回路（１５），在所述电池（１１）的所述电化学元件和所述外界环境之间进行换热。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR08/038572008年7月7日1.热调节方法，其对包括至少一电化学元件的至少一可充电的蓄积电能的电池、尤其 电力牵引车辆的电池进行自主的和持久的热调节，其特征在于，使用所述电池(11)的所述 电化学元件被容置在其中的至少一封壳体(1 、与所述封壳体相关联的至少一磁热的热泵 (13，23)、以及开通到外界环境的至少一热交换器机件(14)；并且，通过在所述电池(11)、 所述热泵(13，2；3)和所述热交换器(14)间连接的载热流体循环回路(15)，在所述电池 (11)的所述电化学元件和所述外界环境之间进行换热。2.根据权利要求1所述的热调节方法，其特征在于，使用多个磁热的热泵(13，23)，这 些热泵中的每一个在一确定的温度范围内运行；并且，根据所述电池的电化学元件的内部 和/或外部温度范围，将所述热泵中的至少一个连接至所述电池和开通到所述外界环境的 所述热交换器机件。3.根据权利要求2所述的热调节方法，其适于暴露于冬夏之间的大幅度气候变化下的 电池组或电池的热调节，其特征在于，使用两个磁热的热泵(13，23)，这两个热泵布置用于 基本在这样的大约50K的温度梯度中运行对于所述热泵之一，在大约_30°C的开通到外界 环境的所述热交换器的最小温度和大约+20°C的内部温度之间；而对于所述热泵中的另一 个，在大约+70°C的所述热交换器的最大温度和大约+20°C的内部温度之间。4.根据权利要求2或3所述的热调节方法，其特征在于，这些磁热的热泵(13，23)被 集成在集合它们无区别功能中的至少某些功能的单一装置(10)中，并且，所述装置应用各 适于一特定温度范围的至少两个磁热的回热器、以及所述回热器用的液压或机械转换装置 (16)，从而所述载热流体只在适于当前操作条件的...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·米勒，
申请(专利权)人：陶氏柯卡姆法国简易股份公司，
类型：发明
国别省市：FR
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