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，計算了由二次 電池生成的熱量為最大時的S0C。對二次電池進行充電或放電，以使得S0C遵循所計算的 S0C。于是，對二次電池進行加熱。

【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，在堿性二次電池內(nèi)的 氣體減少的時刻，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。當所述堿性二 次電池的內(nèi)部壓力高于或等于第一閾值時，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，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)的化學反應(yīng)。當堿性二次電池的內(nèi)部壓力降低時，氣體的量有可能隨著堿 性二次電池內(nèi)的氣體的化學反應(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)導致產(chǎn)生的熱量來加熱堿性二 次電池。
[0006] 在上述方面中，當執(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，所述控制器可配置為通過對所述堿性二次電池進行充電，來使所述內(nèi) 部壓力升高。通過對堿性二次電池進行充電，有可能使堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高。具 體地，當堿性二次電池的內(nèi)部壓力低于或等于第二閾值時，有可能通過對堿性二次電池進 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)導致產(chǎn)生的熱量來加熱堿性二次電池。
[0007] 在上述方面中，當執(zhí)行所述加熱處理時，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S0C變化。進一步地，所述控制器可進一步配置為當 所述內(nèi)部壓力升高時為所述目標S0C設(shè)定對應(yīng)于所述第一閾值的第一S0C，并當所述內(nèi)部 壓力降低時為所述目標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] 當堿性二次電池的充電和放電是受控的時，有可能隨著目標充電狀態(tài)（stateof charge,S0C)改變堿性二次電池的S0C。目標S0C是當堿性二次電池的充電和放電受控時 的參考S0C。此處，當堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高時，為目標S0C設(shè)定對應(yīng)于第一閾值的 第一S0C。當為目標S0C設(shè)定第一S0C時，有可能將堿性二次電池的內(nèi)部壓力升高至第一閾 值。當內(nèi)部壓力降低時，為目標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。當為目標S0C設(shè)定第二S0C時，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刻所預(yù)設(shè)的目 標S0C，所述第二S0C可低于在未執(zhí)行所述加熱處理的時刻所預(yù)設(shè)的目標S0C。
[0011] 當以這種方式設(shè)定第一S0C時，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。當按上述的設(shè)定第二S0C時，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。進一步地，所述控制器可配置 為當設(shè)定了第一S0C時，使所述上限S0C升高至高于在未執(zhí)行所述加熱處理的時刻所設(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 一步地，通過對堿性二次電池進行充電，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，且所述控制器可進一步配置為當設(shè)定了第一S0C 時，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。
[0016] 在上述方面中，所述加熱系統(tǒng)可安裝在包括發(fā)動機的車輛上，所述控制器可配置 為當滿足以下a)和b)時，通過使用發(fā)動機的輸出對所述堿性二次電池進行充電，來升高所 述內(nèi)部壓力，a)通過使用對發(fā)動機進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，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)動機的車輛中，當堿性二次電池主動驅(qū)動、然而發(fā)動機被允許間歇地驅(qū) 動時，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)動機連續(xù)驅(qū)動、直至用于 冷卻發(fā)動機的冷卻劑的溫度達到參考溫度。如上所述，通過在發(fā)動機被驅(qū)動的時刻對堿性 二次電池進行充電，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由所述溫度傳感器檢測的溫度低于或等于預(yù)定溫度 時，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 的減少量來估計的。
[0019] 所述控制器配置為基于所述堿性二次電池的溫度計算所述平衡氫壓力。所述控制 器配置為基于當對堿性二次電池進行充電時所述堿性二次電池的電流值，計算所述氧氣的 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算所述氧氣的減少量。
[0020] 當內(nèi)部壓力升高或內(nèi)部壓力減小時，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堿性二次電池充電時堿性 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。該控制器配置為當由所述溫 度傳感器檢測的溫度低于或等于預(yù)定溫度時至少執(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，當在堿性二次電池的溫 度低于或等于預(yù)定溫度的時刻執(zhí)行第一處理時，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由所述溫度傳感器檢測的溫度低于或等于 預(yù)定溫度時，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由所述溫度傳感器檢測的溫度低于或等于 預(yù)定溫度時，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)導致的堿性 二次電池的升溫量增大。
[0028] 在上述方面中，當由所述溫度傳感器檢測的溫度低于預(yù)定溫度時，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] 當堿性二次電池的內(nèi)部壓力達到第一閾值時，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。當堿性二次電池的內(nèi)部壓力達到第二閾值時，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是可變的。當?shù)谝婚撝祷虻诙撝底兓瘯r，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行充電來執(zhí)行所述第 二處理。
[0031] 當堿性二次電池被充電或放電時，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，當由所述溫度傳感器檢測的溫度變得高于預(yù)定溫度時，所述控制 器配置為至少停止所述第一處理。
[0033] 當堿性二次電池的溫度變得高于預(yù)定溫度時，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 可配置為當由所述溫度傳感器檢測