电池的热调节系统的制作方法

本发明涉及热调节系统的领域，特别是用于电池的热调节系统。

背景技术：

1、机动车辆越来越需要电能存储容量，特别是由于当地法律规定的防污染标准。如果说电池的使用能够有效地用电动发动机部分或全部地代替热力发动机并减少与其燃烧有关的污染，但是在相同的使用条件下还不能替换。

2、第一个缺点在于电池的能量效率，其基本上根据温度和所进行的循环次数(已经进行了充电和放电)而变化。因此，已经发现，在电池的最佳温度范围(通常在25℃和40℃之间)之外，能量效率显著下降，并且相比于热力发动机，其能量效率下降得更多。超出理想温度范围尤其可能导致热失控，其可能导致能量效率的显著下降，甚至对至少部分电能存储电池造成不可逆的损坏。

3、该缺点已经在文献us2020/052356、wo 2012/003209、us2013/209838、us2020/313255、us2022/034746和de 10 201 3 221137中提出。

4、第二个缺点则是，电池消耗的电流越高，电池放电的功率越大(焦耳效应，随放电电流的平方增加)，并且用户使用快速充电终端的动机越大(焦耳效应随充电电流的平方增加)。

5、显然，强制对流冷却或热交换器冷却可能不再足以限制电池的温度。因此，电池的热调节成为机动车辆符合日益严格的污染标准的主要挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的尤其在于提出一种用于机动车辆电池的热调节系统，该热调节系统使得能够使用高功率电池，而且对于电池的优化且稳健的运行是更安全且更可靠的。

2、为此，本发明的主题是一种用于机动车辆电池的热调节系统，包括封闭的流体网络，在所述封闭的流体网络中借助于至少一个泵送元件形成液相的介电载热流体流，所述流体网络包括至少一个能够容纳蓄电电池单元的电池模块，通过用介电载热流体至少部分地填充所述电池的模块来对所述蓄电电池单元进行热调节，其特征在于，所述调节系统包括：

3、-控制单元，其被配置为监测热调节的有效性，以确保电池的正确运行；

4、-至少一个用于检测所述电池模块内部温度的温度检测元件，其电连接到控制单元，以便根据由温度检测元件测量的值和电池模块的预定目标温度来选择性地控制热调节系统的运行模式。

5、有利地，根据本发明，调节系统是通过用介电载热流体至少部分地浸没电池的蓄电电池单元的类型，并且优选地是完全浸没的类型。实际上，一方面，浸没对于热交换更有效，因为比热交换表面更大，另一方面，通过介电载热流体的循环从每个模块的排出是快速的，这允许获得高调节效率和反应性，以满足电池的高电功率的充电(在快速充电终端)和放电(在高充电时机动车辆的电消耗)两者。此外，通过浸入进行的调节也更安全地防止机动车辆中的电池可能的过火。因此，可以理解的是，根据本发明的热调节系统使得可以将蓄电电池单元保持在其最佳温度，以确保电池运行的优化(保持在最佳能量效率下)和稳健(能延长使用寿命的最佳充电和放电)，而不论机动车辆所处的外部条件如何，即使是非常冷或非常热。

6、有利地，根据本发明，流体网络被持续地监控，以避免调节系统的部件的故障，诸如介电载热流体的循环的干扰、加热和/或冷却的不足或介电载热流体流的不充分驱动，这可能使对模块中的蓄电电池单元的热调节不太有效。可以理解的是，根据本发明的调节系统因此允许更安全的运行(保持调节质量)和更可靠的运行(保持调节系统-电池整体的安全运行条件，延长整体寿命)。由此可以得出结论，得益于根据本发明的热调节系统，电池的热失控现象将被避免，因为该系统减少了可能导致蓄电电池单元的不可逆损坏的情况。

7、优选地，持续地监测在每个电池模块中测量的每个温度，并且一旦这些温度中的一个温度变化超出高于或低于预定目标温度的预定阈值，则由控制单元分别激活冷却模式和加热模式。如果每个温度测量值保持在高于或低于预定目标温度的预定阈值的区间内，则控制单元激活自由循环模式，该自由循环模式仅将介电载热流体驱动到流体网络中，而不对其进行加热或冷却。当然，根据电池模块在机动车辆中的配置和/或位置，对于每个电池模块，所述预定目标温度和预定阈值可以是不同的。

8、根据本发明的第一方面，调节系统还包括：

9、-用于加热介电载热流体的加热装置，其安装在泵送元件上游的流体网

10、络中；

11、-至少一个安装在泵送元件的下游与电池模块的上游之间的流体网络上的温度检测元件，其电连接到控制单元，以便在加热模式下根据由安装在泵送元件的下游与电池模块的上游之间的流体网络上的温度检测元件

12、测量的值来选择性地控制加热装置的激活强度；

13、-至少一个安装在电池模块的下游与加热装置的上游之间的流体网络上的温度检测元件，其电连接到控制单元，以便在加热模式下，如果由电池模块的下游与加热装置的上游之间的温度检测元件测量的值不小于由安装在泵送元件的下游与电池模块的上游之间的温度检测元件测量的值，则诊断为加热装置故障。

14、所述控制单元优选地被配置为当由温度检测元件测量的值低于电池模块的预定目标温度时激活加热装置，以便在加热模式下将包括在电池模块中的蓄电电池单元的至少一部分加热到电池模块的预定目标温度。同样的，根据高于或低于预定目标温度的预定阈值(这些阈值不一定相等)，由控制单元激活或停用加热模式。

15、可以理解的是，用于调节提供给介电载热流体的加热强度的温度检测元件不是用于选择热调节系统的操作模式的温度检测元件。根据本发明，这有利地允许基于电池模块上游的温度测量来控制加热装置的强度。因此，一方面，这使得可以精确地调节电池模块上游的温度，即在其与蓄电电池单元相互作用之前，另一方面，由于电池优选地被设计成包括多个模块，这使得介电载热流体进入每个模块的温度是均匀的。

16、通过简单的仪器，热调节系统的控制单元立即能够检测介电载热流体是否实际上已经被加热装置加热，而且如果观察到电池模块的上游和下游之间的温度下降，则检测到蓄电电池单元已经被加热。根据本发明的第一方面，调节系统因此提供了简单的解决方案和对加热装置的故障检测的高响应性，使得能够使用高功率电池，这对于电池的优化和稳健的运行而言是更安全和更可靠的。

17、根据本发明的第二方面，调节系统还包括：

18、-用于冷却介电载热流体的冷却装置，其安装在泵送元件上游的流体网

19、络中；

20、-至少一个安装在泵送元件的下游与电池模块的上游之间的流体网络上的温度检测元件(其可以就是用于加热模式的那个)，其电连接到控制单元，以便在冷却模式下根据由安装在泵送元件的下游与电池模块的上游之间的流体网络上的温度检测元件测量的值来选择性地控制冷却装置的激活强度；

21、-至少一个安装在电池模块的下游与冷却装置的上游之间的流体网络上的温度检测元件(其可以就是用于加热模式的那个)，其电连接到控制单元，以便在冷却模式下，如果由电池模块的下游与该冷却装置的上游之间的温度检测元件测量的值不大于由安装在该泵送元件的下游与该电池模块的上游之间的温度检测元件测量的值，则诊断为冷却装置故障。

22、所述控制单元优选地被配置为当由温度检测元件测量的值高于电池模块的预定目标温度时激活冷却装置，以便在冷却模式下将包括在电池模块中的蓄电电池单元中的至少一部分冷却到电池模块的预定目标温度。同样的，根据高于或低于预定目标温度的预定阈值(其不一定相等，也不一定等于加热模式中的阈值)，由控制单元激活或停用冷却模式。

23、因此，可以理解的是，用于调节提供给介电载热流体的冷却强度的温度检测元件不是用于选择热调节系统的操作模式的温度检测元件。根据本发明，这有利地允许基于电池模块上游的温度测量来控制冷却装置的强度。因此，一方面，这使得可以精确地调节电池模块上游的温度，即在其与蓄电电池单元相互作用之前，另一方面，由于电池优选地被设计成包括多个模块，这使得介电载热流体进入每个模块的温度是均匀的。

24、通过简单的仪器，热调节系统的控制单元立即能够检测介电载热流体是否实际上已经被冷却装置冷却，而且如果观察到电池模块的上游和下游之间的温度升高，则检测到蓄电电池单元已经被冷却。根据本发明的第二方面，调节系统因此提供了一种简单的解决方案和对冷却装置的故障检测的高响应性，使得能够使用高功率电池，这对于电池的优化和稳健的运行而言是更安全和更可靠的。

25、在调节系统既包括冷却装置又包括加热装置的情况下，可以直接共享控制单元和各温度检测元件，以便管理加热模式和冷却模式，而不增加仪器的复杂性。

26、本发明还可以包括单独或组合地采用以下可选特征中的一个或多个。

27、流体网络优选地包括并联安装的多个电池模块，这具有多个优点。首先，与包括相同数量的蓄电电池单元的单个体积相比，调节并联的多个电池模块更简单。与包括相同数量的蓄电电池单元的单个体积相比，将多个并联的电池模块安装在机动车辆中也更简单。最后，更换包括有故障的蓄电电池单元的模块比仅为一小部分有故障的蓄电电池单元而更换整个电池单元要更简单。所述控制单元优选地被配置成当用于检测电池的每个模块内部温度的每个温度检测元件的值的变化量不同时诊断为电池的模块阻塞。事实上，这些电池模块是并联的并且由相同温度下的相同介电载热流体供电，如果一个模块的温度变化量超过其他电池模块的平均温度之上的预定阈值，则可以得到在温度变化量比其他模块更显著地变化的模块中存在循环故障的结论。因此，应当理解的是，在已经知道要检查的电池模块的情况下对控制单元的诊断将允许快速检查可能的蓄电电池单元故障和阻塞。

28、控制单元优选地被配置为根据电池的充电或放电功率来改变泵送元件的流速，以便根据电池的运行状态来适配介电载热流体在流体网络中的循环流量。因此，可以理解的是，电池的充电或放电功率越高，泵送元件的流速越高，因此，每单位时间通过每个模块的介电载热流体的体积越大，以提高系统的热调节能力。根据一个示例，泵送元件的流速变化量可以与电池的充电或放电功率成比例。

29、该热调节系统可以包括至少一个用于检测该电池模块下游的流量的流量检测元件，其电连接至控制单元，以便根据由该流量检测元件测量的值来选择性地控制泵送元件。实际上，可能有利的是测量在每个电池模块中经历了压降之后的有效流速，以便可以校正对泵送元件的控制，来获得根据介电载热流体每单位时间通过每个模块的体积的实际所需的热调节功率。

30、该热调节系统包括至少一个用于检测泵送元件的下游与电池模块的上游之间的压力的压力检测元件，其电连接到控制单元，以便通过将由该压力检测元件测量的值与根据泵送元件的运行条件估算的压力进行比较，来诊断该流体网络的泄漏或堵塞。这里同样的，如果流体网络没有缺陷，则该诊断将不是必需的。然而，在热调节系统装载在机动车辆中的情况下，可能有利的是测量泵送元件与每个电池模块之间的有效压力，以便在压力高于泵送元件在当前运行条件下的理论阈值的预定阈值时，确定介电载热流体的循环在流体网络中被阻碍，或者相反地，在压力低于泵送元件在当前运行条件下的理论阈值的预定阈值时，确定介电载热流体的一部分从流体网络流出。因此，可以理解的是，控制单元的诊断将允许在蓄电电池单元由于不良的热调节而发生故障之前快速检查流体网络。

31、本发明还涉及一种机动车辆，其特征在于，该机动车辆包括如上所述的热调节系统，该热调节系统的每个电池模块包括蓄电电池单元。有利地，根据本发明，热调节系统的所有技术特征和效果使得可以确保电池与机动车辆的构件之间的电能交换的最佳运行，例如在机动车辆行驶期间或在机动车辆停车时的电能再充电期间。