电池温度控制系统及驱动该系统的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103430376 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103430376 A *CN103430376A* (21)申请号 201280012429.1 (22)申请日 2012.07.13 10-2011-0069847 2011.07.14 KR H01M 10/50(2006.01) H01M 10/052(2006.01) G05D 23/19(2006.01) (71)申请人 株式会社 LG 化学 地址 韩国首尔 (72)发明人 赵承洙 崔丞惇 崔大植 郑昌文 金洪信 尹柔琳 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 责任公司 112。

2、19 代理人 戚传江 穆德骏 (54) 发明名称 电池温度控制系统及驱动该系统的方法 (57) 摘要 本发明涉及一种电池温度控制系统， 其特征 在于包括 ： 包含加热垫的电池单元 ； 被连接至所 述电池单元的引线 ； 和遮蔽所述引线的电流感应 单元， 其中所述电流感应单元被电连接至所述加 热垫。根据本发明的电池温度控制系统利用遮蔽 被连接至电池单元的引线的电流感应单元， 产生 感应电流 ； 并且将感应电流供应至加热垫， 从而 提高电池单元的温度， 由此即使在不使用从外部 源提供的功率源时， 也能够在低温度区域中获得 期望的电池输出。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 201。

3、3.09.09 (86)PCT申请的申请数据 PCT/KR2012/005623 2012.07.13 (87)PCT申请的公布数据 WO2013/009144 KO 2013.01.17 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103430376 A CN 103430376 A *CN103430376A* 1/1 页 2 1. 一种电池温度调节系统， 包括 ： 包含加热垫的电池单元 ； 被连接至所述电池单元的引线 ； 和 围绕所述引。

4、线的电流感应单元， 其中所述电流感应单元被电连接至所述加热垫。 2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述电池温度调节系统包括 ： 马达单元 ； 包含加热垫的电池单元 ； 连接所述马达单元和所述电池单元的引线 ； 和 围绕所述引线的电流感应单元， 其中所述电流感应单元被电连接至所述加热垫。 3. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述电池单元包括多个单元电池和多个加热垫。 4. 根据权利要求 3 所述的系统， 其中所述单元电池为锂二次电池。 5. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述电池单元被用作用于来自下列装置中的中型 或大型装置的至少一个功率源 ： 电驱动车辆， 包括电动车辆 （。

5、EV） 、 混合电动车辆 （HEV） 和插 电式混合电动车辆 （PHEV） ； 电动卡车 ； 电动商用车 ； 和储能系统。 6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述加热垫包括加热线。 7. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述电流感应单元包括螺线管线圈。 8. 根据权利要求 7 所述的系统， 其中所述螺线管线圈由具有 5.80106mhos/m 或更大 电导率的金属或金属合金制成。 9. 根据权利要求 1 所述的系统， 还包括用于控制所述电池单元的温度的控制单元。 10. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中所述控制单元为固态继电器开关单元。 11. 根据权利要求 1 所述的系统， 。

6、还包括用于通过使用所述电池本身的功率来提高所 述电池单元的温度的装置。 12. 根据权利要求 1 所述的系统， 还包括用于通过使用外部功率源来提高所述电池单 元的温度的装置。 13. 一种操作电池温度调节系统的方法， 所述方法包括 ： （a） 通过在被连接至具有加热垫的电池单元的引线中产生电流， 充电和放电所述电池 单元， 并且绕所述引线产生磁力 ； （b） 通过在操作 （a） 中产生的磁力， 在围绕所述引线的电流感应单元中产生感应电流 ； 和 （c） 将在操作 （b） 中产生的所述感应电流供应至所述加热垫。 14. 根据权利要求 13 所述的方法， 其中所述方法包括 ： （a） 通过在连接马。

7、达单元和具有加热垫的电池单元的引线中产生电流， 充电和放电所 述电池单元， 并且绕所述引线产生磁力 ； （b） 通过在操作 （a） 中产生的磁力， 在围绕所述引线的电流感应单元内部产生感应电 流 ； 和 （c） 将在操作 （b） 中产生的所述感应电流供应至所述加热垫。 15. 根据权利要求 13 所述的方法， 还包括 ： 当所述电池单元的温度升高至高于基准温 度时， 切断在操作 （c） 中供应的所述感应电流。 权 利 要 求 书 CN 103430376 A 2 1/5 页 3 电池温度控制系统及驱动该系统的方法 技术领域 0001 本申请基于并要求 2011 年 7 月 14 日在韩国知识产。

8、权局提交的韩国专利申请 No.10-2011-0069847 的优先权， 其公开内容在此通过引用以其整体并入。 0002 在此公开的本发明涉及一种电池温度调节系统及其操作方法。 背景技术 0003 通常， 随着用于混合动力车辆、 电动车辆等等的电池的温度的下降， 电池的内部电 阻急剧升高， 因而电池的容量下降， 从而降低输出功率， 而且特别地， 电池的容量在 0或更 低的低温下降低至低于室温下容量的一半。 0004 为了改善该限制， 已经通常使用一种使用电池本身的功率提高电池温度的方法。 然而， 该典型方法在汽车驱动之外消耗能量， 由此导致电池的输出总体降低。也就是说， 由 于提高电池的温度所。

9、需的能量由电池本身供应， 所以额外地消耗了用于汽车驱动的能量。 0005 因此， 存在一种对下列研究的需求， 其研究一种升高电池温度， 同时即使在无功率 供应时， 也不降低电池的输出功率的方法。 发明内容 0006 技术问题 0007 本发明提供了一种电池温度调节系统及其操作方法， 该电池温度调节系统包括 ： 具有加热垫的电池单元 ； 被连接至该电池单元的引线 ； 和围绕该引线的电流感应单元， 其 中该电流感应单元被电连接至加热垫。 0008 然而， 本发明的目标不限于上述目标， 通过下文说明书， 本领域技术人员将清楚地 理解本文未描述的其他目标。 0009 技术解决方案 0010 本发明的实。

10、施例提供了一种电池温度调节系统， 包括 ： 包含加热垫的电池单元 ； 被连接至该电池单元的引线 ； 和围绕该引线的电流感应单元， 其中该电流感应单元被电连 接至加热垫。 0011 在一些实施例中， 该电池温度调节系统可包括 ： 马达单元 ； 包含加热垫的电池单 元 ； 连接该马达单元和该电池单元的引线 ； 和围绕该引线的电流感应单元， 其中该电流感 应单元被电连接至加热垫。 0012 在本发明的其他实施例中， 操作电池温度调节系统的方法包括 ：（a） 通过在被连 接至电池单元的引线中产生电流， 充电和放电电池单元， 并且绕该引线产生磁力 ；（b） 通过 在操作 （a） 中产生的磁力， 在围绕引。

11、线的电流感应单元中产生感应电流 ； 和 （c） 供应在操作 （b） 中产生的感应电流。 0013 在其他实施例中， 该方法可包括 ：（a） 通过在连接马达和具有加热垫的电池单元 的引线中产生电流， 充电和放电电池单元， 并且绕该引线产生磁力 ；（b） 通过在操作 （a） 中 产生的磁力， 在围绕引线的电流感应单元内部产生感应电流 ； 和将在操作 （b） 中产生的感 说 明 书 CN 103430376 A 3 2/5 页 4 应电流供应至加热垫。 0014 本发明的效果 0015 根据本发明的电池温度调节系统 ： 通过绕被连接至电池单元的引线 （特别地， 连接 马达单元和电池单元的引线） 施加。

12、电流感应单元， 产生感应电流 ； 并且通过将感应电流供应 至加热垫， 提高电池单元的温度， 由此即使在不使用外部功率源时， 也能够在低温度区域中 获得期望的电池输出。 附图说明 0016 图 1 是例示根据本发明的实施例的电池温度调节系统的示意图 ； 和 0017 图 2 是例示根据本发明的实施例的包括加热垫的电池单元的示意图。 具体实施方式 0018 迄今为止， 还未发现通过围绕连接至电池单元的引线施加电流感应单元， 以产生 感应电流的电池温度调节系统的应用实例。因而， 本发明人在电池温度调节系统的研究中 证实， 通过提升电池的温度， 即使在无外部功率源时， 也能够在低温区域中获得期望的电池。

13、 输出， 并且已经最终完成了本发明。 0019 下文将详细描述本发明。 0020 本发明提供了一种电池温度调节系统， 该系统包括 ： 具有加热垫的电池单元 ； 被 连接至该电池单元的引线 ； 和围绕该引线的电流感应单元， 其中该电流感应单元被电连接 至加热垫。 0021 特别地， 本发明提供一种电池温度调节系统， 其包括 ： 马达单元 ； 具有加热垫的电 池单元 ； 连接该马达单元和该电池单元的引线 ； 和围绕该引线的电流感应单元， 其中该电 流感应单元被电连接至加热垫。 0022 下文将参考附图更详细地描述本发明的实施例。 0023 将示例性例示本发明的特定实施例， 同时可能有下文将详细描述。

14、的各种变型和变 体。 然而无意将本发明限于本文公开的特定形式 ； 相反， 有意使本发明涵盖落入附加权利要 求限定的本发明概念内的变型、 等效物和替换。 0024 图 1 是例示根据本发明的实施例的电池温度调节系统的示意图 ； 和图 2 是例示根 据本发明的实施例的包括加热垫的电池单元的示意图。 0025 如图 1 中例示的， 根据本发明的实施例的电池温度调节系统包括 ： 马达单元 100 ； 具有加热垫210的电池单元200 ； 连接该马达单元100和该电池单元200的单元电池220的 引线 300 ； 和围绕该引线 300 的电流感应单元 400， 其中该电流感应单元 400 被电连接至加 。

15、热垫 210。 0026 如图 2 中例示的， 电池单元 200 可包括多个单元电池 220 和多个加热垫 210， 并且 更期望地， 电池单元 200 可包括彼此连接的多个单元电池 220， 和布置在各自单元电池 220 之间的多个加热垫 210。然而， 本发明不限于此。加热垫 210 可包括加热线 221。 0027 马达单元 100 从电池单元 200 接收电能， 以将电能转换为机械能， 并且可能为 AC 马达或 DC 马达。例如， 马达单元 100 可为驱动电动工具 ； 电驱动车辆， 包括电动车辆 （EV） 、 混合电动车辆 （HEV） 和插电式混合电动车辆 （PHEV） ； 电动卡车。

16、 ； 电动商用车 ； 或储能系统的 说 明 书 CN 103430376 A 4 3/5 页 5 装置。 0028 电池单元 200 供应能量， 以驱动马达单元 100， 并且能够通过包括电连接的多个单 元电池 220 和布置在各自单元电池 220 之间的多个加热垫 210 保持温度恒定。在此， 单元 电池 200 可优选为可再充电的二次电池， 并且更优选为锂二次电池， 但不限于此。 0029 特别地， 加热垫 210 电连接至电流感应单元 400， 并且连接至引线， 该引线连接至 电流感应单元 400， 以从电流感应单元 400 接收感应电流。加热垫 210 可具有这样的结构 ： 第一加热垫。

17、和第二加热垫分别被布置在上部和下部中， 并且加热线 221 被布置在第一和第 二加热垫之间。在此， 加热线 221 与引线之间的接触部以及引线孔都在第一和第二加热垫 之间形成， 以便加热垫 210 连接至引线。具体地， 加热线 221 被内建于加热垫 210 中， 并且 通过接收电流感应单元 400 产生的感应电流， 起到升高单元电池 220 温度的作用。不特别 限制加热线的类型， 因而可使用普通加热线、 硅加热线、 碳加热线、 专业碳加热线、 非磁性加 热线等等作为加热线。 0030 该电池单元被不同地用作用于来自下列装置中的中型或大型装置的至少一个功 率源， 即 ： 电动工具 ； 电驱动车。

18、辆， 包括电动车辆 （EV） 、 混合电动车辆 （HEV） 和插电式混合电 动车辆 （PHEV） ； 电动卡车 ； 电动商用车 ； 或储能系统。 0031 电流感应单元400被电连接至加热垫210， 并且可形成为围绕连接马达单元100和 电池单元 200 的引线 300， 以便供应感应电流。在实施例中， 电流感应单元 400 可由螺线管 线圈构造， 该螺线管线圈通过绕圆柱体等等密集地和均匀地缠绕引线 300 来产生。 0032 通常， 绕电流通过其流动的引线产生磁场。当电流流经密集和均匀地、 成螺旋状 缠绕圆柱体的引线时， 圆柱体外部的磁通量几乎为 0， 并且圆柱体内的磁通量相对均匀。因 此，。

19、 因为其将电能转换为磁能， 螺线管线圈为能量转换器， 因而变为可通过控制电流的强度 调整磁场强度的电磁体。此时产生的感应电流受感应系数影响， 该感应系数根据螺线管线 圈的材料和类型而确定， 并且如下计算该感应系数。 0033 L=0n2lA 0034 L= 感应系数 0035 0= 真空中的磁导率 0036 n= 每单位长度的匝数 0037 l= 螺线管线圈的长度 0038 A= 螺线管线圈的截面积 0039 螺 线 管 线 圈 由 具 有 极 好 电 导 率 的 金 属 或 金 属 合 金 制 成， 或 者 由 具 有 5.80106mhos/m 或更大电导率的金属或金属合金制成。因而， 任。

20、何具有 5.80106mhos/m 或更大电导率的金属或金属合金都可用于该螺线管线圈， 但是在本发明的一个特定实施例 中， 可使用由铜制成的螺线管线圈。特别地， 铜具有 5.80107mhos/m 的极好电导率。 0040 同样地， 根据本发明的电池温度调节系统可进一步包括控制单元 500， 其用于控制 电池单元 200 的温度。 0041 控制单元 500 实时检测电池单元 200 的单元电池 220 的表面温度， 因而， 如果该温 度超过基准温度， 控制器 500 就切断感应电流， 由此将电池 200 的单元电池 220 的温度保持 在适当温度。特别地， 控制单元 500 可能为开关单元，。

21、 并且更具体地， 控制单元 500 可能为 固态继电器开关单元。 通过使用固态继电器作为开关单元， 可能提高开关使用寿命， 并且以 说 明 书 CN 103430376 A 5 4/5 页 6 较高可靠性执行开关操作。优选地， 电池 200 的基准温度范围为 20 -30， 更优选地为室 温 （25） ， 但不限于此。如果电池单元 200 的温度升高至超过基准温度， 电池就退化， 从而 具有负面影响。因而， 应实时检测电池单元 200 的温度， 以切断感应电流。 0042 同样地， 根据本发明的电池温度调节系统可另外与典型的温度调节装置一起使 用。 0043 作为特定实施例， 根据本发明的电池。

22、温度调节系统可进一步包括下列至少一个装 置 ： 通过使用电池本身的功率升高电池单元温度的装置， 和通过使用额外的功率源升高电 池单元温度的装置。 0044 根据本发明的另一方面， 提供了一种操作电池温度调节系统的方法， 该方法包括 ： （a） 通过在被连接至具有加热垫的电池单元的引线中产生电流， 充电和放电电池单元， 并且 绕该引线产生磁力 ；（b） 通过在操作 （a） 中产生的磁力， 在围绕引线的电流感应单元内部产 生感应电流 ； 和将在操作 （b） 中产生的感应电流供应至加热垫。 0045 特别地， 本发明提供了一种操作电池温度调节系统的方法， 其包括 ：（a） 通过在连 接马达单元100。

23、和具有加热垫210的电池单元200的引线300中产生电流， 充电和放电电池 单元 200， 并且绕该引线 300 产生磁力 ；（b） 通过在操作 （a） 中产生的磁力， 在围绕引线 300 的电流感应单元 400 内部产生感应电流 ； 和将在操作 （b） 中产生的感应电流供应至加热垫 210。 0046 同样地， 根据本发明的操作电池温度调节系统的方法可进一步包括， 当电池单元 200 的温度升高至超过基准温度时， 就切断在操作 （c） 中供应的感应电流。 0047 在根据本发明的操作电池温度调节系统的方法中， 通过对电池单元的充电和放 电， 在连接马达单元 100 和电池单元 200 的引线。

24、 300 中产生电流。根据安培右手螺旋法则， 这导致绕引线 300 产生磁力。通过该磁力， 在围绕引线 300 的电流感应单元 400 中产生感 应电流。产生的感应电流被供应给电池单元 200 的加热垫 210， 然后加热电池单元 200， 以 升高温度。通过实时检测电池单元 200 的温度， 当温度升高至高于基准温度时， 可通过切断 所供应的感应电流， 调节电池单元 200 的温度。 0048 优选地， 电池 200 的基准温度范围为 20 -30， 更优选地为室温 （25） ， 但不限 于此。如果电池单元 200 的温度升高至超过基准温度， 电池就退化， 从而具有负面影响。因 而， 应实时。

25、检测电池单元 200 的温度， 以切断感应电流。 0049 如上所述， 根据本发明的电池温度调节系统 ： 通过围绕连接至电池单元的引线的 电流感应单元 400 产生感应电流， 例如， 该引线为连接马达单元 100 和电池单元 200 的引线 300 ； 并且然后将感应电流供应至加热垫 210， 由此升高电池单元 200 的温度。因而， 在 0 或更低的低温区域中， 与使用电池本身功率提高电池温度的典型方法相比， 可能甚至不使 用外部功率源地提高电池输出高达 20%。 0050 应将本发明的上述说明书视为例示性的， 并且本发明所属领域的技术人员应理 解， 不改变本发明的技术概念和本质特征， 能够。

26、易于将本发明变型为其他特定实施例。因 此， 上述实施例在所有方面都是例示性的， 不应将其解释为限制性的。 0051 附图中每个元件的符号 0052 100 ： 马达单元 0053 200 ： 电池单元 说 明 书 CN 103430376 A 6 5/5 页 7 0054 300 ： 引线 0055 400 ： 电流感应单元 0056 500 ： 控制单元 0057 210 ： 加热垫 0058 211 ： 加热线 0059 220 ： 单元电池 说 明 书 CN 103430376 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103430376 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103430376 A 9 。