加热系统和电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及使碱性二次电池的温度升高的加热系统和电池系统。
【背景技术】
[0002] 在公开号为2003-102133(JP2003-102133A)的日本专利申请中，计算了由二次 电池生成的热量为最大时的S0C。对二次电池进行充电或放电，以使得S0C遵循所计算的 S0C。于是，对二次电池进行加热。
【发明内容】
[0003] 在碱性二次电池中，气体（主要是氧气）产生在碱性二次电池内部。碱性二次电 池的内部压力随着气体的增多而增大，或者，碱性二次电池的内部压力随着气体的减少而 减小。此处，当碱性二次电池的内部压力从内部压力高的状态减小时，在碱性二次电池内的 气体减少的时刻，热反应生成了。允许通过热反应来加热碱性二次电池。本发明提供了一 种加热系统和电池系统，其通过集中在这一点上来加热碱性二次电池。
[0004] 本发明一方面提供了一种加热系统。该加热系统包括碱性二次电池和控制器。所 述碱性二次电池包括：发电元件，其被配置为进行充电或放电；电池外壳，其以密封状态容 纳所述发电元件。所述控制器配置为控制所述碱性二次电池的充电和放电。当所述碱性二 次电池的内部压力高于或等于第一阈值时，所述控制器配置为通过所述碱性二次电池的放 电降低所述内部压力，从而执行用于对所述碱性二次电池进行加热的加热处理。所述加热 处理是使所述碱性二次电池的温度升高的处理。
[0005]当碱性二次电池的内部压力升高、并高于或等于第一阈值时，在碱性二次电池内 产生气体（主要是氧气）。碱性二次电池的内部压力因该气体而升高。所述气体是通过碱 性二次电池内的二次化学反应（副反应）产生的气体。副反应不同于与碱性二次电池的充 电和放电相关联的化学反应。当碱性二次电池的内部压力降低时，气体的量有可能随着碱 性二次电池内的气体的化学反应（所谓的副反应）而减少。于是，碱性二次电池的内部压 力降低了。在内部压力降低的时刻的副反应是放热反应。因此，有可能通过使用反应热来 加热碱性二次电池。根据上述方面，加热系统主动地降低了碱性二次电池的内部压力，该内 部压力高于或等于第一阈值。在此，碱性二次电池也通过通电（放电）产生热量。于是，有 可能通过使用在通电期间（放电期间）产生的热量和副反应导致产生的热量来加热碱性二 次电池。
[0006] 在上述方面中，当执行所述加热处理、且所述内部压力低于或等于比所述第一阈 值低的第二阈值时，所述控制器可配置为通过对所述碱性二次电池进行充电，来使所述内 部压力升高。通过对碱性二次电池进行充电，有可能使碱性二次电池的内部压力升高。具 体地，当碱性二次电池的内部压力低于或等于第二阈值时，有可能通过对碱性二次电池进 行充电来使碱性二次电池的内部压力升高。该第二阈值是低于第一阈值的值。此处，碱性 二次电池也通过充电或放电产生热量。于是，有可能通过使用充电或放电期间产生的热量 和副反应导致产生的热量来加热碱性二次电池。
[0007] 在上述方面中，当执行所述加热处理时，所述控制器可配置为通过交替地执行升 高内部压力的处理和降低内部压力的处理，使所述内部压力在第一阈值与第二阈值之间变 化。
[0008] 于是，有可能使得副反应（放热反应）发生多次。因此，有可能容易地升高碱性二 次电池的温度，因此也有可能缩短加热处理所执行的时间。
[0009] 在上述方面中，所述控制器可配置为控制所述碱性二次电池的充电和放电，以使 得所述碱性二次电池的S0C随着目标S0C变化。进一步地，所述控制器可进一步配置为当 所述内部压力升高时为所述目标S0C设定对应于所述第一阈值的第一S0C，并当所述内部 压力降低时为所述目标S0C设定对应于所述第二阈值的第二S0C。所述第二S0C为低于所 述第一S0C的值。
[0010] 当碱性二次电池的充电和放电是受控的时，有可能随着目标充电状态（stateof charge,S0C)改变碱性二次电池的S0C。目标S0C是当碱性二次电池的充电和放电受控时 的参考S0C。此处，当碱性二次电池的内部压力升高时，为目标S0C设定对应于第一阈值的 第一S0C。当为目标S0C设定第一S0C时，有可能将碱性二次电池的内部压力升高至第一阈 值。当内部压力降低时，为目标S0C设定对应于第二阈值的第二S0C。该第二S0C是比第 一S0C低的值。当为目标S0C设定第二S0C时，有可能将碱性二次电池的内部压力降低至 第二阈值。在上述方面中，所述第一S0C可高于在未执行所述加热处理的时刻所预设的目 标S0C，所述第二S0C可低于在未执行所述加热处理的时刻所预设的目标S0C。
[0011] 当以这种方式设定第一S0C时，有可能容易地升高碱性二次电池的S0C。因此，有 可能令碱性二次电池内发生的副反应（放热反应）中使用的所产生气体的量增加。通过增 加所产生气体的量，有可能致使副反应（放热反应）易于发生，因此有可能容易地加热碱性 二次电池。当按上述的设定第二S0C时，有可能致使碱性二次电池的S0C容易地减小，因此 有可能增大第一S0C与第二S0C之差（第一阈值与第二阈值之差）。于是，有可能致使副反 应（放热反应）易于发生在碱性二次电池内，因此有可能易于加热碱性二次电池。
[0012] 在上述方面中，所述控制器可配置为控制所述碱性二次电池的充电，以使得所述 碱性二次电池的S0C在低于或等于上限S0C的范围内变化。进一步地，所述控制器可配置 为当设定了第一S0C时，使所述上限S0C升高至高于在未执行所述加热处理的时刻所设定 的上限S0C。于是，有可能抑制下述情形：碱性二次电池的充电易于受上限S0C的限制。进 一步地，通过对碱性二次电池进行充电，有可能增大碱性二次电池内发生的副反应中使用 的所产生气体的量。此处，上限S0C是考虑到碱性二次电池的过充电状态等而按需设定的。
[0013] 在上述方面中，所述控制器可配置为控制所述碱性二次电池的充电，以使得被输 入到碱性二次电池中的电功率在低于或等于一上限电功率的范围内变化，该上限电功率是 基于所述碱性二次电池的温度而设定的，且所述控制器可进一步配置为当设定了第一S0C 时，使所述上限电功率升高至高于在未执行所述加热处理的时刻所设定的上限电功率。
[0014] 如上所述，通过升高上限电功率，有可能致使碱性二次电池易于充电，因此有可能 增大碱性二次电池内发生的副反应中使用的所产生气体的量。此处，上限电功率是考虑到 碱性二次电池的输入特性及类似等而按需设定的。上限电功率基于碱性二次电池的温度而 改变。
[0015] 在上述方面中，所述控制器可配置为改变所述第一阈值和所述第二阈值中的至少 一个。
[0016] 在上述方面中，所述加热系统可安装在包括发动机的车辆上，所述控制器可配置 为当满足以下a)和b)时，通过使用发动机的输出对所述碱性二次电池进行充电，来升高所 述内部压力，a)通过使用对发动机进行冷却的冷却剂来加热车辆的乘客舱，以及b)驱动所 述发动机，直到所述冷却剂的温度变得高于或等于参考值。
[0017] 在包括发动机的车辆中，当碱性二次电池主动驱动、然而发动机被允许间歇地驱 动时，存在着下述顾虑：车辆的乘客等可能会经历一种奇异感。发动机连续驱动、直至用于 冷却发动机的冷却剂的温度达到参考温度。如上所述，通过在发动机被驱动的时刻对碱性 二次电池进行充电，有可能抑制车辆用户所经历的奇异感等。
[0018] 在上述方面中，所述加热系统可包括温度传感器，其配置为检测所述碱性二次电 池的温度，其中所述控制器可配置为当由所述温度传感器检测的温度低于或等于预定温度 时，执行所述加热处理。替代性地，所述加热系统可包括电流传感器，其配置为检测所述碱 性二次电池的电流值。所述控制器可配置为基于氧气压力估计所述内部压力，该氧气压力 是基于所述碱性二次电池内的平衡氢压力和所述碱性二次电池内的氧气的增加量和氧气 的减少量来估计的。
[0019] 所述控制器配置为基于所述碱性二次电池的温度计算所述平衡氢压力。所述控制 器配置为基于当对碱性二次电池进行充电时所述碱性二次电池的电流值，计算所述氧气的 增加量。所述控制器配置为基于所述碱性二次电池的温度计算所述氧气的减少量。
[0020] 当内部压力升高或内部压力减小时，有可能监控碱性二次电池的内部压力。此处， 碱性二次电池的内部压力可以通过压力传感器来检测。替代性地，可以估计碱性二次电池 的内部压力。具体地，可基于平衡氢压力和氧压力来估计碱性二次电池的内部压力，所述氧 压力是基于碱性二次电池内氧气的增加量和氧气的减少量来估计的。
[0021] 平衡氢压力取决于碱性二次电池的温度。因此，通过利用温度传感器检测碱性二 次电池的温度，有可能获取平衡氢压力。氧气的增加量取决于当碱性二次电池充电时碱性 二次电池的电流值。因此，通过检测利用电流充电器充电期间碱性二次电池的电流值，有可 能获取氧气中的增加量。氧气的增加量取决于氧压力。因此，每次检测氢压力，则有可能获 取氧气的减少量。
[0022] 本发明的另一方面提供了一种电池系统。该电池系统包括：碱性二次电池；温度 传感器，其配置为检测所述碱性二次电池的温度；以及控制器。该控制器配置为当由所述温 度传感器检测的温度低于或等于预定温度时至少执行一次第一处理。该第一处理为降低所 述碱性二次电池的内部压力的处理。
[0023] 通过执行第一处理，碱性二次电池内发生了副反应。于是，当在碱性二次电池的温 度低于或等于预定温度的时刻执行第一处理时，有可能令碱性二次电池升温。
[0024] 在上述方面中，所述控制器可配置为当由所述温度传感器检测的温度低于或等于 预定温度时，多次交替地执行所述第一处理和第二处理。该第二处理可以为使所述碱性二 次电池的内部压力升高的处理。
[0025] 通过多次交替执行第一和第二处理，由副反应导致产生的热量增大了。于是，通过 在碱性二次电池的温度低于或等于预定温度时多次交替执行第一处理和第二处理，有可能 令碱性二次电池快速升温。
[0026] 在上述方面中，所述控制器可配置为当由所述温度传感器检测的温度低于或等于 预定温度时，执行所述第二处理，然后执行所述第一处理。
[0027] 执行第二处理、然后执行第一处理，于是通过第一处理的副反应导致产生的热量 增加了。于是，在执行了第二处理之后执行第一处理，从而有可能令由第一反应导致的碱性 二次电池的升温量增大。
[0028] 在上述方面中，当由所述温度传感器检测的温度低于预定温度时，所述控制器可 配置为在所述碱性二次电池的内部压力已达到第一阈值之后执行第一处理，并在所述碱 性二次电池的内部压力已达到第二阈值之后执行第二处理，所述第一阈值高于所述第二阈 值。
[0029] 当碱性二次电池的内部压力达到第一阈值时，有可能停止升高内部压力的处理， 并开始降低内部压力的处理。当碱性二次电池的内部压力达到第二阈值时，有可能停止降 低内部压力的处理，并开始升高内部压力的处理。于是，有可能改变第一阈值与第二阈值之 间的碱性二次电池的内部压力。此处，第一阈值和第二阈值可以是固定值，或者第一阈值和 第二阈值中至少一个是可变的。当第一阈值或第二阈值变化时，有可能改变副反应（放热 反应）发生的状态，因此有可能调节发热量。
[0030] 在上述方面中，所述控制器可配置为通过使所述碱性二次电池放电来执行所述第 一处理。替代性地，所述控制器可配置为通过对所述碱性二次电池进行充电来执行所述第 二处理。
[0031] 当碱性二次电池被充电或放电时，还产生与通电相关联的热。于是，通过碱性二次 电池的充电和放电执行第一处理和第二处理，因此有可能令碱性二次电池快速升温。
[0032] 在上述方面中，当由所述温度传感器检测的温度变得高于预定温度时，所述控制 器配置为至少停止所述第一处理。
[0033] 当碱性二次电池的温度变得高于预定温度时，有可能通过停止第一处理而抑制碱 性二次电池过度升温。
[0034] 在上述方面中，所述控制器可配置为控制所述碱性二次电池的S0C。所述控制器 可配置为当由所述温度传感器检测