[发明专利]能量存储设备和用于控制能量存储设备的方法

说明书

各种实施例提供了一种能量存储设备。所述能量存储设备包括：电池；热电电路，其被提供在汽车的发动机附近并且被配置为基于温度差生成电压；以及加热电路，其被配置为基于由热电电路生成的电压来加热电池。

技术领域

本发明涉及能量存储设备和用于控制能量存储设备的方法。

背景技术

诸如超级电容器、混合超级电容器（HSC）或双电层电容器（EDLC）之类的能量存储设备在它们寒冷时一般工作不良。已经做出了许多尝试来克服与寒冷的能量存储设备相关联的问题，诸如加温设备或尝试重新设计设备的方法使得它们尽管是寒冷的也可以工作。

这些尝试中的一些尝试不太成功或是昂贵的，或者使整个系统比它们本来应该的更重。当汽车在寒冷天气条件下不会启动时，能量存储设备在它们寒冷时工作不良的问题是明显的。而且，当能量存储设备是寒冷的时，内阻是高的并且能量存储设备不能良好地充电，使得能量存储设备不能高效地存储能量。在其中采用再生制动并且能量被存储在可再充电电池中的混合电动车辆中可能尤其是这种情况。当能量存储设备是寒冷的时，它不能良好地充电并且不能良好地存储来自再生制动的能量。

已知一些混合动力车辆在寒冷时具有几乎零回收能力，这意味着对于在寒冷中驾驶的至少前几公里或英里，驾驶者不能从能量回收获益。汽车制造商已经长期以来尝试克服这个问题，但是直到现在问题还没有被解决。若干方法包括使用附加的加热元件重新加热能量存储源或者使能量存储壳体任意大。

对于产生热量到汽车中的电池的现有技术尝试包括丰田汽车公司的JP 2008035581 A（2008年2月14日）、Ashtiani等人的US 6072301 A（2000年6月6日）以及Ashtiani等人的US 5990661 A（1999年11月23日）。US 6072301 A提出了电感器与薄膜型电容器一起作为谐振电路，所述谐振电路充当通过电池循环高频（即，25 kHz）电流的源以实现自加热。然而，后续的经验已经示出，在任何有义幅值处将电池暴露于25 kHz电流引起对电池的损害。US 5990661 A提出了注入高频电流以通过因为电解液内的内部功率耗散加温电解液来自加热电池。应理解，例如当考虑到所述专利中提及的电感器具有（必要地）与1/f成比例的物理大小时，电流处于高频。如果有人要尝试例如在25kHz的标称频率的十分之一处采用所述专利的电路，则这将是2.5 kHz。但是这将要求电感器是原始设想的十倍。如果有人要尝试在亚赫兹（sub-Hertz）频率处采用所述专利的电路，则电感器将可能几乎与汽车本身一样重。因此，应领会，由该文档提出的电流流量确实处于高频。可能当时没有认识到这类方法（向电池中注入HF（高频）电流）是对电池有害的。然而，后续的经验已经示出，这类加热方法通过高频摩擦引起电极剥落和电解液分解。结果是电极-电解液的加速老化。这些高频方法中没有一种已经与实际商业产品一起投入实际使用，可假定部分地归因于其可能使电池老化的逐渐领会。

JP 2008 035581 A描述了一种用于快速提升混合动力车辆电池组的温度的电源。在其方法中，丰田建议使用继电器跨电池组切换电阻器，以生成热量来加温电池单元。丰田的系统包括DC（直流）-DC电力转换器，以将NiMH电池对接到牵引驱动电子器件。丰田采取一切预防措施来通过以下操作最小化向电池暴露的高频脉动电流：将该电子器件上的DC链路设计为具有至少三个不同的电解和薄膜电容器滤波元件，使得向电池泄露的高频脉动电流被最小化。这可以当作是相关领域内逐渐领会的指示：最好是避免通过电池传递高频电流。应领会，在电阻器中产生的I²R热量（换言之：焦耳热量或欧姆热量或电阻式热量；应理解，I代表电流并且R代表电阻）可能不全部去到电池中，并且确实去到电池中的热量可能加热电池的一些部分多于其他部分。