[发明专利]独立大电能电动设备用的热管理系统

说明书

一种独立大电能电动设备用的热管理系统，供将电池芯保持在预定温度范围，其中电池芯是被装置于电池外壳中，以及电池芯是供驱动独立大电能电动设备，该热管理系统包括：调温装置，包括小型与大型调温器，分别导热连结电池芯和电池外壳，及选择切换调温器的选择切换开关；感测装置，包括温度感测器及电量感测器，并供分别输出对应电池芯的温度信号及对应电池芯的电量信号；及接收信号的微处理装置依照温度信号指令调温装置是否开启，以及当调温装置需开启时，依照电量信号指令上述选择切换开关，决定切换至开启小型和/或大型调温器。

技术领域

一种独立大电能电动设备用的热管理系统。

背景技术

世界对于能源的需求，在全球气候暖化与变迁下，逐渐由石化燃料转向可再生资源作为取代的动力来源，达到减少温室气体的排放，希冀减缓全球暖化的趋势，同时改善空气品质。随着蓄电芯的发展，电能正日渐取代汽油作为主要的动力来源。

然而，采以电能作为动力的电动汽车，所用的电池芯常选用锂离子电池(Lithium-ion battery)作为电能的供应源，锂离子电池却因工作温度与运作的环境使得使用年限非常有限，同时年限终结后的重置成本又高的惊人，主要因电池芯内温度管理不当，锂离子耗损过快，就以电动汽车为例，生产电动汽车成本通常电池芯就占电动汽车的造价成本三分之一，且这也是未来更换电池芯的重置成本，故而电动汽车仍让人们望之却步。

此外，电动汽车的电池芯年限相较于传统汽车年限而言极为短暂，遑论电动汽车的电池芯更换费用往往相较于传统汽车的保养费用更是高出许多，尤其就在购入电动汽车的短短数年后，电池芯随着使用时间与运作环境等，自然衰退将无法蓄存原来的电容量，降低了电动汽车本身电池芯蓄满电能下够行驶的里程，也就造就电动汽车于市场布局上受到巨大的挑战与阻碍。本专利申请大电能热管理系统可将电芯温度管控于非常严苛的温度范围，可延长电池系统寿命至十年以上，充分解决电动汽车市场布局的问题。

电动汽车于行驶下，热源不仅来自于车内的电池充放，马达运转，也会从环境接收热能，当电芯温度从摄氏20度攀升到摄氏30度，电池寿命会减半，当电芯温度从摄氏30度攀升到摄氏38度，电池寿命会再减半，温度越高，寿命减损倍率更快。而且，如果电池芯上没有设置保护装置或保护装置没有及时切断回路，将使电池芯内部自我反应加速，温度持续升高而造成电池负极瓦解，隔离膜烧毁，正负极短路，电解液气化，电池泄阀，高温气体外泄，造成火烧车事件。公知温控系统在驾驶离座钥匙拔离时停止运作。然而电芯在没有充放电但是温度高于摄氏60度时自我反应所产生的热量若无法排除，电芯温度会因此缓慢上升，当温度高于摄氏100度时，反应加速，通常在不到一小时即会造成电池负极瓦解，电池泄阀，高温气体外泄，造成火灾。这是所有锂离子电池系统共同的特性，也是目前电动车及手机在待用时自燃的主要原因。

基于电池芯在高温状态下易有安全疑虑，有业者提出关于电池的热管理装置，试图以制冷装置与冷却液调节电池芯的温度，提升使用时的安全性。受限于目前的电池芯一般是以多个标准锂电池例如18650，共同并排竖立在一个盒中，彼此串接或并接，且每一个标准锂电池和相邻的标准锂电池间，仅有约1毫米的间距，无法在标准锂电池之间设置冷却器。因此，如图1所示为一种现有的电池热管理装置，是以一制冷装置8降低循环管80内的冷却液温度，并将循环管80路径设置于电池芯920与电池外壳90一侧，藉以吸收电池外壳90与电池芯920所产生的热能。然而这种设计，冷却液是在一次循环内同步对电池芯920与电池外壳90进行温度调节，例如在夏天的烈日下，则电池外壳90受外部环境影响而不断升温，甚至高于电池芯920的温度，也会不断拉高冷却液的温度，使制冷装置需要耗费更大的功率来进行冷却。电池外壳有相当的热容量，等到电芯外部测到摄氏30度再开启制冷装置，温度会继续爬升再缓慢降温，同时对电芯寿命造成影响。