電池和機動車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電池和機動車。在一種實施方式中，電池包括至少一個電池電芯，優選鋰離子電池電芯。
【背景技術】
[0002]由于儲存容量得到改進、可再充電性更加頻繁和能量密度更高，電池、例如基于鋰離子電芯的電池或金屬氫化物鎳電池得到越來越廣泛的應用。基于鋰離子電芯的電池尤其具有高的能量密度和極小的自放電的特征。
[0003]具有更低的能量儲存容量的電池例如用于小型便攜式電子設備，如移動電話、筆記本電腦、便攜式攝像機等，而具有高容量的電池則作為用于驅動機動車、例如混合動力車或電動車輛等的馬達的電源或固定的電池使用。
[0004]電池可以由單個的電池電芯組成或包括多個電池電芯。在此，電池電芯可以組成電池模塊。模塊在此包括至少一個電池電芯，但通常包括多個電池電芯和相關的電子裝置。電池的電池電芯可以串聯和/或并聯。
[0005]電池的功率輸出和功率消耗取決于電池的工作溫度。特別是在工作溫度低于最低溫度的情況下，電池的效率顯著下降。
[0006]在冷的環境下，電池的工作溫度特別是在沒有功率輸出或功率消耗的情況下會降到最低溫度以下。但即使電池與充電站連接并且消耗功率，工作溫度在相應的環境溫度下也會跌落到最低溫度以下。
[0007]DE 10 2007 050 812公開了一種用于對電化學儲能器進行溫度調節的方法，其中，儲能器包括至少一個電化學電芯以及含有至少一種相變材料的至少一個潛熱存儲器。在由DE 10 2007 050 812公開的方法中實施以下步驟:測量在電化學儲能器的電化學電芯中的溫度，激勵相變材料進行相變，其中，如果在電化學儲能器中達到或超過預先規定的最高溫度，通過相變吸收相變材料的熱量，或如果在電化學儲能器中達到或低于預先規定的最低溫度，通過相變放出相變材料的熱量。
[0008]DE 100 18 456介紹了一種低壓供給裝置，其與和電網連接的充電裝置并聯工作。這種低壓供給裝置根據與電阻加熱元件并聯的電池的數量供給，這些電阻加熱元件的尺寸與電池的尺寸相匹配并可以使電動車輛的驅動用電池根據最佳的工作條件相應實現保溫。
[0009]DE 196 14 435研究了一種蓄電池，其具有與該蓄電池匹配的充電裝置和加熱裝置。全部的單個設備持久隔熱地安裝在一個外殼內。加熱裝置由加熱元件和用于測量和調節外殼內部空間的溫度的溫度調節裝置構成。對加熱元件的供能在此通過通常與蓄電池或充電裝置的輸出端的電連接來實現。

【發明內容】

[0010]依據本發明提出一種根據權利要求1所述的電池和根據權利要求10所述的機動車。電池包括在隔熱外殼中的至少一個電池電芯，其中，在外殼中還設置有電加熱兀件和十旦溫器，并且電加熱元件和恒溫器通過調節器這樣相互連接，即，加熱元件在冷卻到或低于預先規定的最低溫度時以這種程度加熱，使得最低溫度得到保持或重新達到。電池的特征在于，加熱元件實施為柔性帶。
[0011 ] 這樣可以使加熱元件緊貼地設置在電池電芯上并因此高效地加熱電池電芯。
[0012]在一種實施方式中，電池包括至少兩個電池電芯并且加熱元件至少部分地設置在電池電芯之間。
[0013]由此可以使模塊得到更加高效的加熱。
[0014]調節器在此可集成到電池的電子控制裝置或電池管理系統中。
[0015]此時，調節器可以緊湊和成本合適地實現。
[0016]或者PTC電阻包括加熱元件和調節器。
[0017]這特別成本合適和簡單地實現加熱元件和調節器。
[0018]加熱元件可以由至少一個電池電芯供能。
[0019]此時，電池的溫度管理與外部的充電電源無關。
[0020]在此，可將由至少一個電池電芯的供能限定成在電池未與用于為電池充電的外部電源連接的情況下進行。
[0021]這防止電池電芯的不必要的放電。
[0022]此外，調節器可設計成在通過至少一個電池電芯供給時至少在使用至少一個電池電芯的充電狀態的情況下確定加熱持續時間。
[0023]這防止電池電芯的不必要的放電。
[0024]此外，調節器可設計成還在使用外界溫度和/或用戶規定的持續時間的情況下確定加熱持續時間。
[0025]這防止電池電芯的不必要的放電。
[0026]在一種電池可以由冷卻系統進行冷卻的實施方式中，可以在加熱元件加熱時防止冷卻。
[0027]這可以使電池電芯得到高效的加熱。
[0028]依據本發明提出的車輛即使在按照現有技術在車輛中會導致工作溫度降低到最低溫度以下并因此導致工作性能受到限制的環境溫度下仍保持其全部的工作性能。
[0029]本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中給出并且在說明書中予以說明。
【附圖說明】
[0030]現借助附圖和后面的說明對本發明的實施例進行詳細說明。其中:
[0031]圖1示出了依據本發明的電池的一個實施例的外觀圖；
[0032]圖2示出了在圖1中所示電池的剖面圖；以及
[0033]圖3示出了依據本發明的電池的另一實施例的剖面圖。
【具體實施方式】
[0034]圖1示出了依據本發明的電池I的一個實施例的外觀圖。電池I的外殼具有引線，其實現與電池的電池電芯的電接觸。例如，一個電池電芯或多個電池電芯可以連接在高壓電網或低壓電網上。
[0035]圖2以剖面圖示出了在圖1中所示的電池I。在內部中有多個電池電芯3-1...3-n，但唯一的電池電芯也是可行的。在內部中還有用于電子裝置和邏輯電路-確切地說調節器4、加熱元件6 (例如具有正溫度系數的也被稱為PTC電阻的電阻)和溫度傳感器7-的區域。電池電芯3-1...3-n設置在由蓋板封閉的外殼1-1內，其中，外殼和蓋板具有隔熱件5。加熱元件6在此實施為在電池I的內部中的柔性帶。
[0036]在圖3中示出了本發明的另一示例性的實施方式。在此加熱元件9圍繞電池電芯3-1...3-n纏繞并且特別是設置在電池電芯3-1...3-n之間。此外，加熱元件可以如該示例中所示的那樣分布。
[0037]對于外界溫度降低到最低溫度T。以下的情況，通過使加熱元件6或9與例如利用PID算法實現的溫度調節器8連接將在封裝物(Pack)內部中的電池電芯的溫度保持成高于最低溫度T。。為此受調節地通過調節器8要么從電池電芯、要么從外部的電源向加熱元件準確地輸送適當的功率。加熱元件在此這樣安置，即，其熱量盡可能僅用于電池電芯，并且盡可能少地喪失其中的熱量，而無需加熱電池電芯，也就是例如在電池電芯之間的中間。
[0038]因為在也被稱為蓄電池組的電池的內部中的材料的熱傳導能力明顯優于隔熱件的熱傳導能力，而且所要求的加熱功率相當低，所以加熱元件安置在何處并不那么重要。調節器8可集成到蓄電池組的其他的電子控制裝置或電池管理系統中。
[0039]如果加熱元件是PTC電阻，那么該元件可以自動調節溫度。
[0040]對于在工作溫度與環境溫度之間的所追求的溫差必要的加熱功率取決于隔熱件的厚度和通向電池的電導線的橫截面。如果橫截面約為250mm2并且厚度約為5cm，那么按照一個實施例一個電池需要100瓦的加熱功率，以保證20開爾文的溫差。
[0041]在一個實施例中，通過由調節器8或電子控制裝置或電池管理系統防止冷卻來避免熱量通過在附圖中未示出的電池冷卻系統而損耗。
[0042]在車輛沒有與充電導線連接的情況下，用于加熱元件6的功率可以源自電池電芯3_1...3~n0
[0043]此時可為有利的是，在使用電池I的電池電芯3-1...3-n的充電狀態的情況下在時間上限制加熱持續時間，以防止過度放電。
[0044]除了充電狀態，可利用外界溫度或環境溫度和/或駕駛員對停車的持續時間的查詢來限制加熱持續時間，以防止過度放電。
【主權項】
1.一種電池(I)，其具有在隔熱的外殼(1-1)中的至少一個電池電芯(3-1.....3-n)，其中，在所述外殼(1-1)中還設置有電加熱元件(6、9)和溫度傳感器(7)，并且所述電加熱元件和所述溫度傳感器通過調節器(8)相互連接，S卩，所述加熱元件(6、9)在冷卻到或低于預先規定的最低溫度的情況下進行加熱，使得所述最低溫度得到保持或重新達到，其特征在于，所述加熱元件(6、9)實施為柔性帶。2.按照權利要求1所述的電池，其特征在于，所述電池(I)包括至少兩個電池電芯(3-1.....3-n)，并且所述加熱元件(9)至少部分地設置在所述電池電芯之間。3.按照權利要求1或2所述的電池，其特征在于，所述調節器(8)集成到所述電池(I)的電子控制裝置或電池管理系統中。4.按照權利要求1或2所述的電池，其特征在于，PTC電阻包括所述加熱元件(6、9)和所述調節器(8)。5.按照權利要求1至4中任一項所述的電池，其特征在于，所述加熱元件(6、9)由至少一個電池電芯(3-1.....3-n)供能。6.按照權利要求5所述的電池，其特征在于，由所述至少一個電池電芯(3-1.....3-n)進行的供能僅在所述電池(I)未與用于對所述電池(I)充電的外部電源連接的情況下進行。7.按照權利要求5或6所述的電池，其特征在于，所述調節器(8)設計成在通過所述至少一個電池電芯(3-1.....3-n)供給時至少在使用所述至少一個電池電芯(3-1.....3-n)的充電狀態的情況下確定加熱持續時間。8.按照權利要求7所述的電池，其特征在于，所述調節器(8)設計成還在使用外界溫度和/或用戶規定的持續時間的情況下確定加熱持續時間。9.按照權利要求1至8中任一項所述的電池，其特征在于，所述電池(I)能夠由冷卻系統進行冷卻，并且在所述加熱元件(6、9)加熱時防止冷卻。10.一種機動車，其具有按照權利要求1至9中任一項所述的電池(I)。
【專利摘要】本發明涉及一種電池和車輛。在一種實施方式中，電池(1)包括至少一個電池電芯，優選鋰離子電池電芯。電池(1)包括在隔熱的外殼(1-1)中的至少一個電池電芯(3-1、...、3-n)，其中，此外在外殼(1-1)中設置電加熱元件(6、9)和溫度傳感器(7)，并且電加熱元件(6、9)和溫度傳感器(7)通過調節器(8)這樣相互連接，即，加熱元件(6)在冷卻到或低于預先規定的最低溫度的情況下以這種程度進行加熱，使得最低溫度得到保持或重新達到。電池(1)的特征在于，加熱元件(6)實施為柔性帶。這樣可以使加熱元件(6)緊貼地設置在電池電芯(3-1、...、3-n)上并由此高效地加熱電池電芯。
【IPC分類】H01M10/6571, H01M10/658, H01M10/637, H01M10/6557, H01M10/44, H01M10/615, H01M10/625, H01M10/613, H01M10/48
【公開號】CN105051968
【申請號】CN201480010763
【發明人】H·施特格米勒, S·霍爾, D·哈森科普
【申請人】羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2014年2月25日
【公告號】DE6A1, WO2014131737A1