加熱系統(tǒng)和電池系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使堿性二次電池的溫度升高的加熱系統(tǒng)和電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在公開號為2003-102133(JP2003-102133A)的日本專利申請中，計(jì)算了由二次 電池生成的熱量為最大時(shí)的S0C。對二次電池進(jìn)行充電或放電，以使得S0C遵循所計(jì)算的 S0C。于是，對二次電池進(jìn)行加熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在堿性二次電池中，氣體（主要是氧氣）產(chǎn)生在堿性二次電池內(nèi)部。堿性二次電 池的內(nèi)部壓力隨著氣體的增多而增大，或者，堿性二次電池的內(nèi)部壓力隨著氣體的減少而 減小。此處，當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力從內(nèi)部壓力高的狀態(tài)減小時(shí)，在堿性二次電池內(nèi)的 氣體減少的時(shí)刻，熱反應(yīng)生成了。允許通過熱反應(yīng)來加熱堿性二次電池。本發(fā)明提供了一 種加熱系統(tǒng)和電池系統(tǒng)，其通過集中在這一點(diǎn)上來加熱堿性二次電池。
[0004] 本發(fā)明一方面提供了一種加熱系統(tǒng)。該加熱系統(tǒng)包括堿性二次電池和控制器。所 述堿性二次電池包括：發(fā)電元件，其被配置為進(jìn)行充電或放電；電池外殼，其以密封狀態(tài)容 納所述發(fā)電元件。所述控制器配置為控制所述堿性二次電池的充電和放電。當(dāng)所述堿性二 次電池的內(nèi)部壓力高于或等于第一閾值時(shí)，所述控制器配置為通過所述堿性二次電池的放 電降低所述內(nèi)部壓力，從而執(zhí)行用于對所述堿性二次電池進(jìn)行加熱的加熱處理。所述加熱 處理是使所述堿性二次電池的溫度升高的處理。
[0005]當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高、并高于或等于第一閾值時(shí)，在堿性二次電池內(nèi) 產(chǎn)生氣體（主要是氧氣）。堿性二次電池的內(nèi)部壓力因該氣體而升高。所述氣體是通過堿 性二次電池內(nèi)的二次化學(xué)反應(yīng)（副反應(yīng)）產(chǎn)生的氣體。副反應(yīng)不同于與堿性二次電池的充 電和放電相關(guān)聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力降低時(shí)，氣體的量有可能隨著堿 性二次電池內(nèi)的氣體的化學(xué)反應(yīng)（所謂的副反應(yīng)）而減少。于是，堿性二次電池的內(nèi)部壓 力降低了。在內(nèi)部壓力降低的時(shí)刻的副反應(yīng)是放熱反應(yīng)。因此，有可能通過使用反應(yīng)熱來 加熱堿性二次電池。根據(jù)上述方面，加熱系統(tǒng)主動地降低了堿性二次電池的內(nèi)部壓力，該內(nèi) 部壓力高于或等于第一閾值。在此，堿性二次電池也通過通電（放電）產(chǎn)生熱量。于是，有 可能通過使用在通電期間（放電期間）產(chǎn)生的熱量和副反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生的熱量來加熱堿性二 次電池。
[0006] 在上述方面中，當(dāng)執(zhí)行所述加熱處理、且所述內(nèi)部壓力低于或等于比所述第一閾 值低的第二閾值時(shí)，所述控制器可配置為通過對所述堿性二次電池進(jìn)行充電，來使所述內(nèi) 部壓力升高。通過對堿性二次電池進(jìn)行充電，有可能使堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高。具 體地，當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力低于或等于第二閾值時(shí)，有可能通過對堿性二次電池進(jìn) 行充電來使堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高。該第二閾值是低于第一閾值的值。此處，堿性 二次電池也通過充電或放電產(chǎn)生熱量。于是，有可能通過使用充電或放電期間產(chǎn)生的熱量 和副反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生的熱量來加熱堿性二次電池。
[0007] 在上述方面中，當(dāng)執(zhí)行所述加熱處理時(shí)，所述控制器可配置為通過交替地執(zhí)行升 高內(nèi)部壓力的處理和降低內(nèi)部壓力的處理，使所述內(nèi)部壓力在第一閾值與第二閾值之間變 化。
[0008] 于是，有可能使得副反應(yīng)（放熱反應(yīng)）發(fā)生多次。因此，有可能容易地升高堿性二 次電池的溫度，因此也有可能縮短加熱處理所執(zhí)行的時(shí)間。
[0009] 在上述方面中，所述控制器可配置為控制所述堿性二次電池的充電和放電，以使 得所述堿性二次電池的S0C隨著目標(biāo)S0C變化。進(jìn)一步地，所述控制器可進(jìn)一步配置為當(dāng) 所述內(nèi)部壓力升高時(shí)為所述目標(biāo)S0C設(shè)定對應(yīng)于所述第一閾值的第一S0C，并當(dāng)所述內(nèi)部 壓力降低時(shí)為所述目標(biāo)S0C設(shè)定對應(yīng)于所述第二閾值的第二S0C。所述第二S0C為低于所 述第一S0C的值。
[0010] 當(dāng)堿性二次電池的充電和放電是受控的時(shí)，有可能隨著目標(biāo)充電狀態(tài)（stateof charge,S0C)改變堿性二次電池的S0C。目標(biāo)S0C是當(dāng)堿性二次電池的充電和放電受控時(shí) 的參考S0C。此處，當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高時(shí)，為目標(biāo)S0C設(shè)定對應(yīng)于第一閾值的 第一S0C。當(dāng)為目標(biāo)S0C設(shè)定第一S0C時(shí)，有可能將堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高至第一閾 值。當(dāng)內(nèi)部壓力降低時(shí)，為目標(biāo)S0C設(shè)定對應(yīng)于第二閾值的第二S0C。該第二S0C是比第 一S0C低的值。當(dāng)為目標(biāo)S0C設(shè)定第二S0C時(shí)，有可能將堿性二次電池的內(nèi)部壓力降低至 第二閾值。在上述方面中，所述第一S0C可高于在未執(zhí)行所述加熱處理的時(shí)刻所預(yù)設(shè)的目 標(biāo)S0C，所述第二S0C可低于在未執(zhí)行所述加熱處理的時(shí)刻所預(yù)設(shè)的目標(biāo)S0C。
[0011] 當(dāng)以這種方式設(shè)定第一S0C時(shí)，有可能容易地升高堿性二次電池的S0C。因此，有 可能令堿性二次電池內(nèi)發(fā)生的副反應(yīng)（放熱反應(yīng)）中使用的所產(chǎn)生氣體的量增加。通過增 加所產(chǎn)生氣體的量，有可能致使副反應(yīng)（放熱反應(yīng)）易于發(fā)生，因此有可能容易地加熱堿性 二次電池。當(dāng)按上述的設(shè)定第二S0C時(shí)，有可能致使堿性二次電池的S0C容易地減小，因此 有可能增大第一S0C與第二S0C之差（第一閾值與第二閾值之差）。于是，有可能致使副反 應(yīng)（放熱反應(yīng)）易于發(fā)生在堿性二次電池內(nèi)，因此有可能易于加熱堿性二次電池。
[0012] 在上述方面中，所述控制器可配置為控制所述堿性二次電池的充電，以使得所述 堿性二次電池的S0C在低于或等于上限S0C的范圍內(nèi)變化。進(jìn)一步地，所述控制器可配置 為當(dāng)設(shè)定了第一S0C時(shí)，使所述上限S0C升高至高于在未執(zhí)行所述加熱處理的時(shí)刻所設(shè)定 的上限S0C。于是，有可能抑制下述情形：堿性二次電池的充電易于受上限S0C的限制。進(jìn) 一步地，通過對堿性二次電池進(jìn)行充電，有可能增大堿性二次電池內(nèi)發(fā)生的副反應(yīng)中使用 的所產(chǎn)生氣體的量。此處，上限S0C是考慮到堿性二次電池的過充電狀態(tài)等而按需設(shè)定的。
[0013] 在上述方面中，所述控制器可配置為控制所述堿性二次電池的充電，以使得被輸 入到堿性二次電池中的電功率在低于或等于一上限電功率的范圍內(nèi)變化，該上限電功率是 基于所述堿性二次電池的溫度而設(shè)定的，且所述控制器可進(jìn)一步配置為當(dāng)設(shè)定了第一S0C 時(shí)，使所述上限電功率升高至高于在未執(zhí)行所述加熱處理的時(shí)刻所設(shè)定的上限電功率。
[0014] 如上所述，通過升高上限電功率，有可能致使堿性二次電池易于充電，因此有可能 增大堿性二次電池內(nèi)發(fā)生的副反應(yīng)中使用的所產(chǎn)生氣體的量。此處，上限電功率是考慮到 堿性二次電池的輸入特性及類似等而按需設(shè)定的。上限電功率基于堿性二次電池的溫度而 改變。
[0015] 在上述方面中，所述控制器可配置為改變所述第一閾值和所述第二閾值中的至少 一個(gè)。
[0016] 在上述方面中，所述加熱系統(tǒng)可安裝在包括發(fā)動機(jī)的車輛上，所述控制器可配置 為當(dāng)滿足以下a)和b)時(shí)，通過使用發(fā)動機(jī)的輸出對所述堿性二次電池進(jìn)行充電，來升高所 述內(nèi)部壓力，a)通過使用對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻的冷卻劑來加熱車輛的乘客艙，以及b)驅(qū)動所 述發(fā)動機(jī)，直到所述冷卻劑的溫度變得高于或等于參考值。
[0017] 在包括發(fā)動機(jī)的車輛中，當(dāng)堿性二次電池主動驅(qū)動、然而發(fā)動機(jī)被允許間歇地驅(qū) 動時(shí)，存在著下述顧慮：車輛的乘客等可能會經(jīng)歷一種奇異感。發(fā)動機(jī)連續(xù)驅(qū)動、直至用于 冷卻發(fā)動機(jī)的冷卻劑的溫度達(dá)到參考溫度。如上所述，通過在發(fā)動機(jī)被驅(qū)動的時(shí)刻對堿性 二次電池進(jìn)行充電，有可能抑制車輛用戶所經(jīng)歷的奇異感等。
[0018] 在上述方面中，所述加熱系統(tǒng)可包括溫度傳感器，其配置為檢測所述堿性二次電 池的溫度，其中所述控制器可配置為當(dāng)由所述溫度傳感器檢測的溫度低于或等于預(yù)定溫度 時(shí)，執(zhí)行所述加熱處理。替代性地，所述加熱系統(tǒng)可包括電流傳感器，其配置為檢測所述堿 性二次電池的電流值。所述控制器可配置為基于氧氣壓力估計(jì)所述內(nèi)部壓力，該氧氣壓力 是基于所述堿性二次電池內(nèi)的平衡氫壓力和所述堿性二次電池內(nèi)的氧氣的增加量和氧氣 的減少量來估計(jì)的。
[0019] 所述控制器配置為基于所述堿性二次電池的溫度計(jì)算所述平衡氫壓力。所述控制 器配置為基于當(dāng)對堿性二次電池進(jìn)行充電時(shí)所述堿性二次電池的電流值，計(jì)算所述氧氣的 增加量。所述控制器配置為基于所述堿性二次電池的溫度計(jì)算所述氧氣的減少量。
[0020] 當(dāng)內(nèi)部壓力升高或內(nèi)部壓力減小時(shí)，有可能監(jiān)控堿性二次電池的內(nèi)部壓力。此處， 堿性二次電池的內(nèi)部壓力可以通過壓力傳感器來檢測。替代性地，可以估計(jì)堿性二次電池 的內(nèi)部壓力。具體地，可基于平衡氫壓力和氧壓力來估計(jì)堿性二次電池的內(nèi)部壓力，所述氧 壓力是基于堿性二次電池內(nèi)氧氣的增加量和氧氣的減少量來估計(jì)的。
[0021] 平衡氫壓力取決于堿性二次電池的溫度。因此，通過利用溫度傳感器檢測堿性二 次電池的溫度，有可能獲取平衡氫壓力。氧氣的增加量取決于當(dāng)堿性二次電池充電時(shí)堿性 二次電池的電流值。因此，通過檢測利用電流充電器充電期間堿性二次電池的電流值，有可 能獲取氧氣中的增加量。氧氣的增加量取決于氧壓力。因此，每次檢測氫壓力，則有可能獲 取氧氣的減少量。
[0022] 本發(fā)明的另一方面提供了一種電池系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)包括：堿性二次電池；溫度 傳感器，其配置為檢測所述堿性二次電池的溫度；以及控制器。該控制器配置為當(dāng)由所述溫 度傳感器檢測的溫度低于或等于預(yù)定溫度時(shí)至少執(zhí)行一次第一處理。該第一處理為降低所 述堿性二次電池的內(nèi)部壓力的處理。
[0023] 通過執(zhí)行第一處理，堿性二次電池內(nèi)發(fā)生了副反應(yīng)。于是，當(dāng)在堿性二次電池的溫 度低于或等于預(yù)定溫度的時(shí)刻執(zhí)行第一處理時(shí)，有可能令堿性二次電池升溫。
[0024] 在上述方面中，所述控制器可配置為當(dāng)由所述溫度傳感器檢測的溫度低于或等于 預(yù)定溫度時(shí)，多次交替地執(zhí)行所述第一處理和第二處理。該第二處理可以為使所述堿性二 次電池的內(nèi)部壓力升高的處理。
[0025] 通過多次交替執(zhí)行第一和第二處理，由副反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生的熱量增大了。于是，通過 在堿性二次電池的溫度低于或等于預(yù)定溫度時(shí)多次交替執(zhí)行第一處理和第二處理，有可能 令堿性二次電池快速升溫。
[0026] 在上述方面中，所述控制器可配置為當(dāng)由所述溫度傳感器檢測的溫度低于或等于 預(yù)定溫度時(shí)，執(zhí)行所述第二處理，然后執(zhí)行所述第一處理。
[0027] 執(zhí)行第二處理、然后執(zhí)行第一處理，于是通過第一處理的副反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生的熱量 增加了。于是，在執(zhí)行了第二處理之后執(zhí)行第一處理，從而有可能令由第一反應(yīng)導(dǎo)致的堿性 二次電池的升溫量增大。
[0028] 在上述方面中，當(dāng)由所述溫度傳感器檢測的溫度低于預(yù)定溫度時(shí)，所述控制器可 配置為在所述堿性二次電池的內(nèi)部壓力已達(dá)到第一閾值之后執(zhí)行第一處理，并在所述堿 性二次電池的內(nèi)部壓力已達(dá)到第二閾值之后執(zhí)行第二處理，所述第一閾值高于所述第二閾 值。
[0029] 當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力達(dá)到第一閾值時(shí)，有可能停止升高內(nèi)部壓力的處理， 并開始降低內(nèi)部壓力的處理。當(dāng)堿性二次電池的內(nèi)部壓力達(dá)到第二閾值時(shí)，有可能停止降 低內(nèi)部壓力的處理，并開始升高內(nèi)部壓力的處理。于是，有可能改變第一閾值與第二閾值之 間的堿性二次電池的內(nèi)部壓力。此處，第一閾值和第二閾值可以是固定值，或者第一閾值和 第二閾值中至少一個(gè)是可變的。當(dāng)?shù)谝婚撝祷虻诙撝底兓瘯r(shí)，有可能改變副反應(yīng)（放熱 反應(yīng)）發(fā)生的狀態(tài)，因此有可能調(diào)節(jié)發(fā)熱量。
[0030] 在上述方面中，所述控制器可配置為通過使所述堿性二次電池放電來執(zhí)行所述第 一處理。替代性地，所述控制器可配置為通過對所述堿性二次電池進(jìn)行充電來執(zhí)行所述第 二處理。
[0031] 當(dāng)堿性二次電池被充電或放電時(shí)，還產(chǎn)生與通電相關(guān)聯(lián)的熱。于是，通過堿性二次 電池的充電和放電執(zhí)行第一處理和第二處理，因此有可能令堿性二次電池快速升溫。
[0032] 在上述方面中，當(dāng)由所述溫度傳感器檢測的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)，所述控制 器配置為至少停止所述第一處理。
[0033] 當(dāng)堿性二次電池的溫度變得高于預(yù)定溫度時(shí)，有可能通過停止第一處理而抑制堿 性二次電池過度升溫。
[0034] 在上述方面中，所述控制器可配置為控制所述堿性二次電池的S0C。所述控制器 可配置為當(dāng)由所述溫度傳感器檢測