ES3037875T3 - Apparatus and method for battery temperature control - Google Patents

Apparatus and method for battery temperature control

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ES3037875T3
ES3037875T3 ES19751325T ES19751325T ES3037875T3 ES 3037875 T3 ES3037875 T3 ES 3037875T3 ES 19751325 T ES19751325 T ES 19751325T ES 19751325 T ES19751325 T ES 19751325T ES 3037875 T3 ES3037875 T3 ES 3037875T3
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Jin-Moo Nam
Yo-Han Ko
Yong-Seok Choi
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Abstract

Se describe un dispositivo y un método para controlar la temperatura de una batería. El dispositivo, según una realización de la presente invención, comprende: una placa de refrigeración; una primera unidad de transferencia configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración a lo largo de un primer eje; y una unidad de control acoplada operativamente a la primera unidad de transferencia. La unidad de control envía selectivamente a la primera unidad de transferencia una señal de control que indica el movimiento de la placa de refrigeración a una primera o segunda ubicación. La placa de refrigeración entra en contacto con la superficie exterior de la batería en un área máxima predeterminada en la primera ubicación, y entra en contacto con la superficie exterior en un área menor que el área máxima o se separa de la superficie exterior en la segunda ubicación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y método para controlar la temperatura de una batería
Sector de la técnica
La presente divulgación se refiere a un aparato y método para controlar la temperatura de una batería.
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2018-0015141 presentada en la República de Corea el 7 de febrero de 2018.
Antecedentes de la invención
Recientemente, existe una demanda cada vez mayor de productos electrónicos portátiles, tales como ordenadores portátiles, cámaras de vídeo y teléfonos móviles, y con el amplio desarrollo de los vehículos eléctricos, los acumuladores para el almacenamiento de energía, los robots y los satélites, se están realizando numerosos estudios sobre baterías de alto rendimiento que puedan recargarse repetidamente.
Actualmente, las baterías disponibles en el mercado incluyen baterías de níquel-cadmio, baterías de níquelhidrógeno, baterías de níquel-cinc, baterías de litio y similares, y entre ellas, las baterías de litio tienen poco o ningún efecto de memoria, y así están ganando más atención que las baterías basadas en níquel por sus ventajas de carga y descarga libres, una tasa de autodescarga muy baja y una alta densidad de energía.
Una batería incluye generalmente al menos una celda de baterías y una carcasa. En particular, una batería de alto voltaje montada en un vehículo eléctrico genera una gran cantidad de calor durante la carga/descarga, y resulta de gran interés una estructura para refrigerar eficazmente la batería.
Un módulo de batería divulgado por el documento de patente KR 10-2017-0107792 A, publicado el 26 de septiembre de 2017, que es una de las primeras tecnologías, incluye una carcasa y un disipador de calor. En detalle, cuando una pluralidad de baterías es recibida en la carcasa, el disipador de calor está en contacto directo con la superficie inferior de la carcasa. El calor de la pluralidad de baterías se descarga a través de la carcasa y el disipador de calor, y las baterías se enfrían.
Sin embargo, según la técnica convencional, tal como el documento de patente KR 10-2017-0107792 A, una estructura de transferencia de calor, tal como el disipador de calor, siempre entra en contacto con la carcasa en un área predeterminada y, en algunos casos, puede que no se logre un uso eficiente de la batería. Por ejemplo, cuando la batería se encuentra en un intervalo de temperatura óptimo, la eficiencia de carga/descarga de la batería aumenta, pero debido al disipador térmico, puede llevar mucho tiempo aumentar la temperatura de la batería hasta el intervalo de temperatura óptimo. En otro ejemplo, cuando la temperatura del disipador térmico es demasiado alta, el calor se transfiere del disipador térmico a la batería, y la batería puede sobrecalentarse.
En los documentos de patente JP 2008037357 A, JPH 09 199882 A y WO 2014/156991 A se divulga otro estado de la técnica.
Explicación de la invención
Problema técnico
La presente divulgación está diseñada para resolver el problema descrito anteriormente y, por lo tanto, la presente divulgación se refiere a proporcionar un aparato y método para controlar eficazmente la temperatura de una batería poniendo en contacto selectivamente una estructura de transferencia de calor con una parte de la batería según el entorno en el que se usa la batería, siendo el aparato muy compacto y necesitando poco espacio adicional.
Estos objetivos se logran con un aparato que tiene las características de la reivindicación 1, un sistema de batería según la reivindicación 6 y un método según la reivindicación 7.
Las reivindicaciones dependientes se refieren a las características de las realizaciones preferidas de la divulgación.
Efectos ventajosos
Según al menos una de las realizaciones de la presente divulgación, es posible controlar eficazmente la temperatura de la batería poniendo selectivamente en contacto la estructura de transferencia de calor con la batería según el entorno en el que se usa la batería.
Los efectos de la presente divulgación no se limitan a los efectos mencionados anteriormente, y otros efectos no mencionados en el presente documento serán claramente comprendidos por los expertos en la materia a partir de las reivindicaciones adjuntas.
Estos y otros objetos y ventajas de la presente divulgación se comprenderán mediante la siguiente descripción y serán evidentes a partir de las realizaciones de la presente divulgación. Además, se comprenderá fácilmente que los objetos y ventajas de la presente divulgación pueden realizarse mediante los medios establecidos en las reivindicaciones adjuntas y combinaciones de los mismos.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos ilustran una realización preferida de la presente divulgación y, junto con la siguiente descripción detallada de la presente divulgación, sirven para proporcionar una comprensión adicional de los aspectos técnicos de la presente divulgación, y así la presente divulgación no debe interpretarse como limitada a los dibujos.
Las FIG. 1 y 2 son diagramas de referencia para describir un sistema de batería según una realización de la presente divulgación.
Las FIG. 3 y 4 son diagramas de referencia para describir un sistema de batería según otra realización de la presente divulgación.
Las FIG. 5 y 6 son diagramas de referencia para describir un sistema de batería según otra realización más de la presente divulgación.
La FIG. 7 es un diagrama a modo de ejemplo que muestra una batería y una placa de refrigeración en contacto entre sí cuando se ven desde A de la FIG. 1.
La FIG. 8 es un diagrama de flujo que muestra un método relacionado con las FIG. 1 y 2.
La FIG. 9 es un diagrama de flujo que muestra otro método relacionado con las FIG. 1 y 2.
La FIG. 10 es un diagrama de flujo que muestra un método relacionado con las FIG. 3 y 4.
La FIG. 11 es un diagrama de flujo que muestra un método relacionado con las FIG. 5 y 6.
Realización preferente de la invención
A continuación, se describirán en detalle las realizaciones preferidas de la presente divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Antes de la descripción, debe entenderse que los términos o palabras usados en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas no deben interpretarse como limitados a los significados generales y del diccionario, sino que deben interpretarse basándose en los significados y conceptos correspondientes a los aspectos técnicos de la presente divulgación, basándose en el principio de que el inventor puede definir los términos de manera adecuada para la mejor explicación.
Por lo tanto, las realizaciones descritas en el presente documento y las ilustraciones mostradas en los dibujos son solo una realización más preferida de la presente divulgación, pero no pretenden describir completamente los aspectos técnicos de la presente divulgación, por lo que debe entenderse que podrían realizarse una variedad de equivalentes y variaciones a la misma en el momento de presentar la solicitud.
Además, al describir la presente divulgación, cuando se considere que una descripción detallada de los elementos o funciones conocidos relevantes hace que la materia clave de la presente divulgación resulte ambigua, se omitirá la descripción detallada en el presente documento.
Los términos que incluyen números ordinales, tales como “primero”, “segundo” y similares, pueden usarse para distinguir un elemento de otro entre varios elementos, pero no pretenden limitar los elementos mediante los términos.
A menos que el contexto indique claramente lo contrario, se entenderá que el término “comprende” o “incluye”, cuando se usa en esta memoria descriptiva, especifica la presencia de los elementos indicados, pero no excluye la presencia o la adición de uno o más elementos adicionales. Además, el término <unidad de control>, como se usa en el presente documento, se refiere a una unidad de procesamiento de al menos una función u operación, y ésta puede implementarse en hardware o software, sola o en combinación.
Además, a lo largo de la memoria descriptiva, se entenderá además que cuando se hace referencia a un elemento como “conectado a” otro elemento, puede estar conectado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios.
Las FIG. 1 y 2 son diagramas de referencia para describir un sistema de batería según una realización de la presente divulgación.
En referencia a las FIG. 1 y 2, el sistema de batería 1 incluye una batería 10 y un aparato de control de temperatura 20. La batería 10 incluye una carcasa 11 y al menos una celda recargable 13. La al menos una celda recargable 13 está sellada al menos parcialmente por la carcasa 11.
El aparato de control de temperatura 20 está configurado para controlar la temperatura de la batería 10 enfriando selectivamente la batería 10. La batería 10 puede fijarse al cuerpo de un vehículo eléctrico, por ejemplo, mediante pernos.
El aparato de control de temperatura 20 incluye una placa de refrigeración 100, una unidad de transporte 210 y una unidad de control 300. Opcionalmente, el aparato de control de temperatura 20 puede incluir además al menos uno de un primer sensor de temperatura 21 y un segundo sensor de temperatura 22.
La placa de refrigeración 100 está dispuesta de manera que la placa de refrigeración 100 pueda entrar en contacto con la carcasa 11 de la batería 10. Una superficie exterior 12 se refiere a la parte de la carcasa 11 dispuesta de manera que la parte pueda entrar en contacto con la placa de refrigeración 100. La placa de refrigeración 100 puede incluir una carcasa 110 y un material de transferencia de calor 120. El material de transferencia de calor 120 se llena en la carcasa 110 y puede ser un material que tenga un nivel predeterminado de conductividad térmica o superior para absorber el calor de la superficie exterior 12, por ejemplo, un material de cambio de fase (PCM).
La unidad de transporte 210 está acoplada mecánicamente a la placa de refrigeración 100 y está configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración 100 en una dirección o en una dirección inversa a lo largo del eje x en respuesta a una orden de la unidad de control 300. Por ejemplo, el eje x puede ser un eje perpendicular al suelo.
La unidad de transporte 210 puede incluir un primer actuador 211, un primer engranaje 212 y un segundo engranaje 213. El primer actuador 211 puede ser, por ejemplo, un motor paso a paso, y está configurado para girar el primer engranaje 212 en sentido horario o antihorario. El primer engranaje 212 está dispuesto de manera que el primer engranaje 212 engrana con el segundo engranaje 213. El segundo engranaje 213 está configurado para convertir un movimiento giratorio del primer engranaje 212 en un movimiento lineal en el eje x. Por ejemplo, el primer engranaje 212 puede ser un piñón y el segundo engranaje 213 puede ser un engranaje de cremallera. Como se muestra, un lado del segundo engranaje 213 está acoplado a la placa de refrigeración 100, y la distancia entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12 puede cambiar tanto como una distancia correspondiente a una cantidad de rotación del primer engranaje 212 dentro de un primer intervalo predeterminado a lo largo del eje x. La unidad de transporte 210 solo puede mover la placa de refrigeración 100 a lo largo del eje x. Por consiguiente, el movimiento de la placa de refrigeración 100 a lo largo del eje y está restringido. Por ejemplo, el eje y puede ser un eje paralelo al suelo.
La unidad de control 300 puede implementarse físicamente usando al menos uno de circuitos integrados específicos para aplicaciones (ASIC), procesadores de señales digitales (DSP), dispositivos de procesamiento de señales digitales (DSPD), dispositivos lógicos programables (PLD), matrices de puertas programables en campo (FPGA), microprocesadores y unidades eléctricas para realizar otras funciones. Se puede incorporar una memoria en la unidad de control 300. La memoria puede almacenar programas y datos para llevar a cabo un método como se describe a continuación. Por ejemplo, la memoria puede incluir al menos un tipo de medio de almacenamiento de tipo memoria flash, tipo disco duro, tipo disco de estado sólido (SSD), tipo unidad de disco de silicio (SDD), tipo tarjeta multimedia micro, memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de acceso aleatorio estática (SRAM), memoria de solo lectura (ROM), memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) y memoria de solo lectura programable (PROM).
La unidad de control 300 está acoplada de manera operativa a la unidad de transporte 210. Opcionalmente, la unidad de control 300 puede estar acoplada de manera operativa al menos a uno del primer sensor de temperatura 21 y el segundo sensor de temperatura 22. El primer sensor de temperatura 21 se encuentra dentro o fuera de la carcasa 11 de la batería 10 y transmite una primera señal de temperatura T1 que indica la temperatura de la batería 10 a la unidad de control 300. El segundo sensor de temperatura 22 puede estar dentro o fuera de la placa de refrigeración 100 y transmitir una segunda señal de temperatura T<2>que indica la temperatura de la placa de refrigeración 100 a la unidad de control 300. La unidad de control 300 puede determinar un primer valor de temperatura basado en la primera señal de temperatura T1. La unidad de control 300 puede determinar un segundo valor de temperatura basado en la segunda señal de temperatura T<2>.
La unidad de control 300 puede seleccionar cualquiera de un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento basado en al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura, en un intervalo de tiempo predeterminado o cada vez que se cumple una condición preestablecida. El primer modo de funcionamiento puede ser un modo para poner en contacto la placa de refrigeración 100 con la superficie exterior 12, y el segundo modo de funcionamiento puede ser un modo para separar la placa de refrigeración 100 de la superficie exterior 12.
Cuando se selecciona el primer modo de funcionamiento, la unidad de control 300 envía una señal de control S<1>a la unidad de transporte 210 para ordenar a la unidad de transporte 210 que mueva la placa de refrigeración 100 a una primera ubicación a lo largo del eje x. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la primera ubicación, las coordenadas x-y de un punto predeterminado P de la placa de refrigeración 100 pueden ser (x<1>, y<1>). Como se muestra en la FIG. 1, cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la primera ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por un área máxima preestablecida. De este modo, el calor puede transferirse desde la batería 10 a la placa de refrigeración 100 a través de la parte de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12.
Cuando se selecciona el segundo modo de funcionamiento, la unidad de control 300 envía una señal de control S<2>a la unidad de transporte 210 para ordenar a la unidad de transporte 210 que mueva la placa de refrigeración 100 a una segunda ubicación a lo largo del eje x. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la segunda ubicación, las coordenadas del punto predeterminado P de la placa de refrigeración 100 pueden ser (x<2>, y<1>). Como se muestra en la FIG. 2, cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la segunda ubicación, la placa de refrigeración 100 no está en contacto con (es decir, está separada de) la superficie exterior 12. Es decir, la placa de refrigeración 100 está separada de la superficie exterior 12 en la segunda ubicación. En consecuencia, se impide la transferencia directa de calor entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12. En este caso, se puede formar un canal de flujo a través del cual fluye el aire a través de un espacio entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12.
La unidad de control 300 puede determinar la segunda ubicación al mismo tiempo que se selecciona el segundo modo de funcionamiento o después de seleccionar el segundo modo de funcionamiento. En detalle, la primera ubicación es una ubicación fija preestablecida en la que la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12, mientras que la segunda ubicación es una ubicación que puede cambiar en función de al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. La unidad de control 300 puede calcular una primera distancia de transporte AX<1>basándose en al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. Por ejemplo, cuando el valor de temperatura primero es mayor que el segundo valor de temperatura, la primera distancia de transporte AX<1>puede ser proporcional a una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura o a una diferencia entre el primer valor de temperatura y un primer umbral preestablecido dentro de un primer intervalo predeterminado.
En este caso, AX<1>es igual a x<2>-x<1>o x<1>-x<2>. Es decir, la primera distancia de transporte se refiere a una distancia entre la primera ubicación y la segunda ubicación. La unidad de control 300 puede determinar, como segunda ubicación, una ubicación que está separada de la primera ubicación por la primera distancia de transporte a lo largo del eje x. Es decir, la señal de control S<2>puede ser una señal para ordenar que se mueva la placa de refrigeración 100 de modo que la placa de refrigeración 100 quede separada de la superficie exterior 12 por la primera distancia de transporte a lo largo del eje x desde la primera ubicación.
Las FIG. 3 y 4 son diagramas de referencia para describir el sistema de batería 1 según otra realización de la presente divulgación.
En referencia a las FIG. 3 y 4, el aparato de control de temperatura 20 incluye una placa de refrigeración 100, una unidad de transporte 220 y una unidad de control 300. Opcionalmente, el aparato de control de temperatura 20 puede incluir además un primer sensor de temperatura 21 y un segundo sensor de temperatura 22. Cuando se comparan las FIG. 1 y 2, la única diferencia es que la unidad de transporte 210 se sustituye por la unidad de transporte 220, por lo que en el presente documento se omite una descripción redundante de los componentes comunes.
La unidad de transporte 220 está acoplada a la placa de refrigeración 100 y está configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración 100 en una dirección o en una dirección inversa a lo largo del eje y. El eje y forma un ángulo predeterminado (por ejemplo, un ángulo recto) con el eje x.
La unidad de transporte 220 puede incluir un segundo actuador 221, un tercer engranaje 222 y un cuarto engranaje 223. El segundo actuador 221 puede ser, por ejemplo, un motor paso a paso, y está configurado para girar el tercer engranaje 222 en sentido horario o antihorario. El tercer engranaje 222 está dispuesto de tal manera que el tercer engranaje 222 está acoplado con el cuarto engranaje 223. El cuarto engranaje 223 está configurado para convertir un movimiento rotatorio del tercer engranaje 222 en un movimiento lineal en el eje y. Por ejemplo, el tercer engranaje 222 puede ser un engranaje de piñón, y el cuarto engranaje 223 puede ser un engranaje de cremallera. Como se muestra, el cuarto engranaje 223 está acoplado mecánicamente a la placa de refrigeración 100, y el área de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12 puede cambiar dentro de un segundo intervalo predeterminado según la cantidad de rotación del tercer engranaje 222. La unidad de transporte 220 solo puede mover la placa de refrigeración 100 a lo largo del eje y. Por consiguiente, el movimiento de la placa de refrigeración 100 a lo largo del eje x está restringido.
La unidad de control 300 está acoplada de manera operativa a la unidad de transporte 220. La unidad de control 300 puede seleccionar cualquiera de un tercer modo de funcionamiento y un cuarto modo de funcionamiento basándose en al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura en un intervalo de tiempo predeterminado o cada vez que se cumple una condición preestablecida. El tercer modo de funcionamiento es un modo para poner la placa de refrigeración 100 en contacto con la superficie exterior 12 en la medida máxima, y el cuarto modo de funcionamiento es un modo para reducir el área de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12, de modo que el área de contacto sea menor que el área de contacto del tercer modo de funcionamiento.
Cuando se selecciona el tercer modo de funcionamiento, la unidad de control 300 envía una señal de control S<3>a la unidad de transporte 220 para ordenar a la unidad de transporte 220 que mueva la placa de refrigeración 100 a una tercera ubicación a lo largo del eje y. Por ejemplo, la tercera ubicación puede ser la misma que la primera ubicación descrita anteriormente. Por supuesto, la tercera ubicación puede preestablecerse de forma diferente a la primera ubicación. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la tercera ubicación, las coordenadas x-y del punto predeterminado P de la placa de refrigeración 100 pueden ser (x<1>, y<1>). Como se muestra en la FIG. 3, cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la tercera ubicación, el área de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12 puede maximizarse. De este modo, el calor puede transferirse desde la batería 10 a la placa de refrigeración 100 a través de la parte de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12.
Cuando se selecciona el cuarto modo de funcionamiento, la unidad de control 300 envía una señal de control S<4>a la unidad de transporte 220 para ordenar a la unidad de transporte 220 que mueva la placa de refrigeración 100 a una cuarta ubicación a lo largo del eje y. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la cuarta ubicación, las coordenadas del punto predeterminado P de la placa de refrigeración 100 pueden ser (x<1>, y<2>). Como se muestra en la FIG. 4, cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la cuarta ubicación, el área de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12 se reduce. En consecuencia, la transferencia de calor desde la superficie exterior 12 a la placa de refrigeración 100 en el cuarto modo de funcionamiento puede ser menor que en el tercer modo de funcionamiento.
La unidad de control 300 puede determinar la cuarta ubicación al mismo tiempo que se selecciona el cuarto modo de funcionamiento o después de seleccionar el cuarto modo de funcionamiento. En detalle, la tercera ubicación es una ubicación fija preestablecida en la que la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 en su máxima extensión, mientras que la cuarta ubicación es una ubicación que puede cambiar en función de al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. La unidad de control 300 puede calcular una segunda distancia de transporte AY<1>basándose en al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. Por ejemplo, cuando el primer valor de temperatura es mayor que el segundo valor de temperatura, la segunda distancia de transporte AY<1>puede ser proporcional a una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura o a una diferencia entre el primer valor de temperatura y un primer umbral preestablecido dentro de un segundo intervalo predeterminado. En este caso, AY<1>es igual a y<2>-y<1>o y<1>-y<2>.
La unidad de control 300 puede determinar, como cuarta ubicación, una ubicación que está separada de la tercera ubicación por la segunda distancia de transporte a lo largo del eje y. Es decir, la señal de control S<4>puede ser una señal para ordenar que se mueva la placa de refrigeración 100 de modo que la placa de refrigeración 100 quede separada de la superficie exterior 12 por la segunda distancia de transporte a lo largo del eje y desde la tercera ubicación.
Las FIG. 5 y 6 son diagramas de referencia para describir el sistema de batería 1 según otra realización más de la presente divulgación.
Con referencia a las FIG. 5 y 6, el aparato de control de temperatura 20 incluye una placa de refrigeración 100, una unidad de transporte 230, una cuarta unidad de transporte 240 y una unidad de control 300. Opcionalmente, el aparato de control de temperatura 20 puede incluir además al menos uno de un primer sensor de temperatura 21 y un segundo sensor de temperatura 22. Cuando se comparan las FIG. 1 a 4, la única diferencia es que la unidad de transporte 210 se sustituye por la unidad de transporte 230 y la unidad de transporte 220 se sustituye por la cuarta unidad de transporte 240, por lo que en el presente documento se omite una descripción redundante de los componentes comunes.
La unidad de transporte 230 está acoplada mecánicamente a la placa de refrigeración 100 y está configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración 100 en una dirección o en una dirección inversa a lo largo del eje x. La unidad de transporte 230 puede incluir un tercer actuador 231 y un primer pistón 232. El tercer actuador 231 puede ser, por ejemplo, un cilindro hidráulico, y está configurado para realizar un movimiento lineal recíproco del primer pistón 232 dentro de un primer intervalo predeterminado a lo largo del eje x. Como se muestra, un lado del primer pistón 232 está acoplado a la placa de refrigeración 100, y la distancia del eje x entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12 puede cambiar dentro del primer intervalo predeterminado. Alternativamente, la unidad de transporte 210 de las FIG. 1 y 2 puede sustituirse por la unidad de transporte 230. Alternativamente, la unidad de transporte 230 puede sustituirse por la unidad de transporte 210 de las FIG. 1 y 2.
La unidad de transporte 240 está acoplada a la placa de refrigeración 100 a través de la unidad de transporte 230 y está configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración 100 en una dirección o en una dirección inversa a lo largo del eje y. La cuarta unidad de transporte 240 puede incluir un cuarto actuador 241 y un segundo pistón 242. El cuarto actuador 241 puede ser, por ejemplo, un cilindro hidráulico, y está configurado para realizar un movimiento lineal recíproco del segundo pistón dentro de un segundo intervalo predeterminado a lo largo del eje y. Alternativamente, la unidad de transporte 220 de las FIG. 3 y 4 puede sustituirse por la unidad de transporte 240. Alternativamente, la unidad de transporte 240 puede sustituirse por la unidad de transporte 220 de las FIG. 3 y 4.
La unidad de control 300 está acoplada de manera operativa a la unidad de transporte 230 y a la cuarta unidad de transporte 240. La unidad de control 300 puede seleccionar cualquiera de un quinto modo de funcionamiento y un sexto modo de funcionamiento basándose en al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura en un intervalo de tiempo predeterminado o cada vez que se cumple una condición preestablecida. De forma similar al tercer modo de funcionamiento, el quinto modo de funcionamiento es un modo para poner la placa de refrigeración 100 en contacto con la superficie exterior 12 en la medida máxima. Y de forma similar al segundo modo de funcionamiento, el sexto modo de funcionamiento es un modo para separar la placa de refrigeración 100 de la superficie exterior 12 o reducir el área de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12, de modo que el área de contacto sea menor que el área de contacto del quinto modo de funcionamiento.
Cuando se selecciona el quinto modo de funcionamiento, la unidad de control 300 envía una señal de control S<5>a la unidad de transporte 230 y a la cuarta unidad de transporte 240 para ordenar a la unidad de transporte 230 y a la cuarta unidad de transporte 240 que muevan la placa de refrigeración 100 a una quinta ubicación a lo largo del eje x y eje y, respectivamente. Por ejemplo, la quinta ubicación puede ser la misma que la primera ubicación descrita anteriormente. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la quinta ubicación, las coordenadas x-y del punto predeterminado P de la placa de refrigeración 100 pueden ser (x<1>, y<1>). Como se muestra en la FIG. 5, cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la quinta ubicación, el área de contacto entre la placa de refrigeración 100 y la superficie exterior 12 se maximiza.
Cuando se selecciona el sexto modo de funcionamiento, la unidad de control 300 envía una señal de control S6 a la unidad de transporte 230 y a la unidad de transporte 240 para ordenar a la unidad de transporte 230 y a la unidad de transporte 240 que muevan la placa de refrigeración 100 a una sexta ubicación a lo largo del eje x y eje y, respectivamente. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la sexta ubicación, las coordenadas x-y del punto predeterminado P de la placa de refrigeración 100 pueden ser (x3, y3).
La unidad de control 300 puede determinar la sexta ubicación al mismo tiempo que se selecciona el sexto modo de funcionamiento o después de seleccionar el sexto modo de funcionamiento. En detalle, la quinta ubicación es una ubicación fija preestablecida en la que la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 en su máxima extensión, mientras que la sexta ubicación es una ubicación que puede cambiar en función de al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. La unidad de control 300 puede calcular una tercera distancia de transporte AX<2>y una cuarta distancia de transporte AY<2>basándose en al menos uno del primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. Por ejemplo, cuando el primer valor de temperatura es mayor que el segundo valor de temperatura, la tercera distancia de transporte AX<2>puede ser proporcional a una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura o a una diferencia entre el primer valor de temperatura y un primer umbral preestablecido dentro de un primer intervalo predeterminado. En otro ejemplo, cuando el primer valor de temperatura es mayor que el segundo valor de temperatura, la cuarta distancia de transporte AY<2>puede ser proporcional a una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura o a una diferencia entre el primer valor de temperatura y un primer umbral preestablecido dentro de un segundo intervalo predeterminado.
En este caso, AX<2>es igual a x3-x1 o x1-x3, y AY<2>es igual a y3-y1 o y1-y3. La unidad de control 300 puede determinar, como sexta ubicación, una ubicación que está separada de la quinta ubicación por la tercera distancia de transporte a lo largo del eje x y separada de la quinta ubicación por la cuarta distancia de transporte a lo largo del eje y.
Como se ha descrito anteriormente, la primera ubicación, la tercera ubicación y la quinta ubicación pueden ser la misma ubicación, y pueden denominarse 'ubicación de referencia'.
La FIG. 7 es un diagrama a modo de ejemplo que muestra la batería 10 y la placa de refrigeración 100 en contacto entre sí cuando se ven desde A de la FIG. 1.
En referencia a la FIG. 7, la superficie exterior 12 de la batería 10 puede incluir una pluralidad de primeras protuberancias D<1>. Cada primera protuberancia D<1>sobresale de la superficie exterior 12 hacia la placa de refrigeración 100 con una forma y un tamaño predeterminados. Cada primera protuberancia D<1>puede extenderse en línea recta hasta una longitud predeterminada a lo largo del eje y.
Además, la placa de refrigeración 100, dispuesta de manera que la placa de refrigeración 100 pueda entrar en contacto con la superficie exterior 12, puede incluir una pluralidad de segundas protuberancias D<2>. Cada segunda protuberancia D<2>sobresale desde una superficie que se enfrenta a la superficie exterior 12 de la placa de refrigeración 100 hacia la superficie exterior 12 con una forma y un tamaño predeterminados. Cada segunda protuberancia D<2>puede extenderse en línea recta hasta una longitud predeterminada a lo largo del eje y.
La pluralidad de primeras protuberancias D<1>y la pluralidad de segundas protuberancias D<2>sirven para aumentar el área de contacto entre la superficie exterior 12 y la placa de refrigeración 100.
Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la ubicación de referencia, cada segunda protuberancia D<2>puede disponerse entre dos primeras protuberancias adyacentes de la pluralidad de primeras protuberancias D<1>. En consecuencia, la pluralidad de primeras protuberancias D<1>y la pluralidad de segundas protuberancias D<2>están en contacto entre sí.
La FIG. 8 es un diagrama de flujo que muestra un método relacionado con las FIG. 1 y 2.
En referencia a la FIG. 8, en la etapa S800, la unidad de control 300 determina el primer valor de temperatura que indica la temperatura de la batería 10 basándose en la primera señal de temperatura T<1>procedente del primer sensor de temperatura 21.
En la etapa S810, la unidad de control 300 determina si el primer valor de temperatura es igual o mayor que el primer umbral preestablecido. Cuando el resultado de la etapa S810 es “SÍ”, se realiza la etapa S820. Cuando el resultado de la etapa S810 es “NO”, se realiza la etapa S840.
En la etapa S820, la unidad de control 300 selecciona el primer modo de funcionamiento.
En la etapa S830, la unidad de control 300 envía la señal de control S<1>a la unidad de transporte 210 para ordenar a la unidad de transporte 210 que mueva la placa de refrigeración 100 a la primera ubicación a lo largo del eje x. El primer actuador 211 de la unidad de transporte 210 funciona en respuesta a la señal de control S<1>. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la primera ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por el área máxima preestablecida.
En la etapa S840, la unidad de control 300 selecciona el segundo modo de funcionamiento. Esto es para reducir el área de contacto entre la superficie exterior 12 y la placa de refrigeración 100 o para evitar que la placa de refrigeración 100 entre en contacto con la superficie exterior 12 cuando la temperatura de la placa de refrigeración 100 no es suficientemente inferior a la temperatura de la batería 10.
En la etapa S850, la unidad de control 300 envía la señal de control S<2>a la unidad de transporte 210 para ordenar a la unidad de transporte 210 que mueva la placa de refrigeración 100 a la segunda ubicación a lo largo del eje x. El primer actuador 211 de la unidad de transporte 210 funciona en respuesta a la señal de control S<2>. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la segunda ubicación, la placa de refrigeración 100 se separa de la superficie exterior 12.
La FIG. 9 es un diagrama de flujo que muestra otro método relacionado con las FIG. 1 y 2.
En referencia a la FIG. 9, en la etapa S900, la unidad de control 300 determina el primer valor de temperatura que indica la temperatura de la batería 10 basándose en la primera señal de temperatura T<1>procedente del primer sensor de temperatura 21.
En la etapa S905, la unidad de control 300 determina el segundo valor de temperatura que indica la temperatura de la placa de refrigeración 100 basándose en la segunda señal de temperatura T<2>procedente del segundo sensor de temperatura 22.
En la etapa S910, la unidad de control 300 determina si el primer valor de temperatura es mayor que el segundo valor de temperatura. Cuando el resultado de la etapa S910 es “SÍ”, se lleva a cabo la etapa S920. Cuando el resultado de la etapa S910 es “NO”, se lleva a cabo la etapa S940.
En la etapa S920, la unidad de control 300 selecciona el primer modo de funcionamiento.
En la etapa S930, la unidad de control 300 envía la señal de control S<1>a la unidad de transporte 210 para ordenar a la unidad de transporte 210 que mueva la placa de refrigeración 100 a la primera ubicación a lo largo del eje x. El primer actuador 211 de la unidad de transporte 210 funciona en respuesta a la señal de control S<1>. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la primera ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por el área máxima preestablecida.
En la etapa S940, la unidad de control 300 selecciona el segundo modo de funcionamiento.
En la etapa S950, la unidad de control 300 envía la señal de control S<2>a la unidad de transporte 210 para ordenar a la unidad de transporte 210 que mueva la placa de refrigeración 100 a la segunda ubicación a lo largo del eje x. El primer actuador 211 de la unidad de transporte 210 funciona en respuesta a la señal de control S<2>. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la segunda ubicación, la placa de refrigeración 100 se separa de la superficie exterior 12.
La FIG. 10 es un diagrama de flujo que muestra un método relacionado con las FIG. 3 y 4.
Con referencia a la FIG. 10, en la etapa S1000, la unidad de control 300 determina el primer valor de temperatura que indica la temperatura de la batería 10 basándose en la primera señal de temperatura T<1>procedente del primer sensor de temperatura 21.
En la etapa S1005, la unidad de control 300 determina el segundo valor de temperatura que indica la temperatura de la placa de refrigeración 100 basándose en la segunda señal de temperatura T<2>procedente del segundo sensor de temperatura 22.
En la etapa S1010, la unidad de control 300 determina si el primer valor de temperatura es mayor que el segundo valor de temperatura. Cuando el resultado de la etapa S1010 es “SÍ”, se realiza la etapa S1015. Cuando el resultado de la etapa S1010 es “NO”, se realiza la etapa S1040.
En la etapa S1015, la unidad de control 300 determina si una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura es igual o mayor que un segundo umbral preestablecido (por ejemplo, 3 °C). Cuando el resultado de la etapa S1015 es “SÍ”, se realiza la etapa S1020. Cuando el resultado de la etapa S1015 es “NO”, se realiza la etapa S1040.
En la etapa S1020, la unidad de control 300 selecciona el tercer modo de funcionamiento.
En la etapa S1030, la unidad de control 300 envía la señal de control S<3>a la unidad de transporte 220 para ordenar a la unidad de transporte 220 que mueva la placa de refrigeración 100 a la tercera ubicación a lo largo del eje y. El segundo actuador 221 de la unidad de transporte 220 funciona en respuesta a la señal de control S3. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la tercera ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por el área máxima preestablecida.
En la etapa S1040, la unidad de control 300 selecciona el cuarto modo de funcionamiento. Esto es para reducir el área de contacto entre la superficie exterior 12 y la placa de refrigeración 100 y aumentar el área de contacto de la superficie exterior 12 con el aire cuando la temperatura de la placa de refrigeración 100 no es suficientemente inferior a la temperatura de la batería 10.
En la etapa S1050, la unidad de control 300 envía la señal de control S<4>a la unidad de transporte 220 para ordenar a la unidad de transporte 220 que mueva la placa de refrigeración 100 a la cuarta ubicación a lo largo del eje y. En este caso, la distancia entre la tercera ubicación y la cuarta ubicación puede corresponder a la diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura. El segundo actuador 221 de la unidad de transporte 220 funciona en respuesta a la señal de control S<4>. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la cuarta ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por un área más pequeña que el área máxima.
La FIG. 11 es un diagrama de flujo que muestra un método relacionado con las FIG. 5 y 6.
En referencia a la FIG. 11, en la etapa S1100, la unidad de control 300 determina el primer valor de temperatura que indica la temperatura de la batería 10 basándose en la primera señal de temperatura T<1>procedente del primer sensor de temperatura 21.
En la etapa S1105, la unidad de control 300 determina el segundo valor de temperatura que indica la temperatura de la placa de refrigeración 100 basándose en la segunda señal de temperatura T<2>procedente del segundo sensor de temperatura 22.
En la etapa S1110, la unidad de control 300 determina si el primer valor de temperatura es mayor que el segundo valor de temperatura. Cuando el resultado de la etapa S1110 es “SÍ”, se realiza la etapa S1115. Cuando el resultado de la etapa S1110 es “NO”, se realiza la etapa S1140.
En la etapa S1115, la unidad de control 300 determina si una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura es igual o mayor que un tercer umbral preestablecido. El tercer umbral puede ser igual al segundo umbral. Cuando el resultado de la etapa S1115 es “SÍ”, se realiza la etapa S1120. Cuando el resultado de la etapa S1115 es “NO”, se realiza la etapa S1140.
En la etapa S1120, la unidad de control 300 selecciona el quinto modo de funcionamiento.
En la etapa S1130, la unidad de control 300 envía la señal de control S<5>a la unidad de transporte 230 y a la unidad de transporte 240 para ordenar a la unidad de transporte 230 y a la unidad de transporte 240 que muevan la placa de refrigeración 100 a la quinta ubicación a lo largo del eje x y del eje y, respectivamente. Cada uno del tercer actuador 231 de la unidad de transporte 230 y del cuarto actuador 241 de la cuarta unidad de transporte 240 funcionan de forma independiente en respuesta a la señal de control S<5>. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la quinta ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por el área máxima preestablecida.
En la etapa S1140, la unidad de control 300 selecciona el sexto modo de funcionamiento. Esto es para reducir el área de contacto entre la superficie exterior 12 y la placa de refrigeración 100 y aumentar el área de contacto de la superficie exterior 12 con el aire cuando la temperatura de la placa de refrigeración 100 no es suficientemente inferior a la temperatura de la batería 10.
En la etapa S1150, la unidad de control 300 envía la señal de control S6 a la unidad de transporte 230 y a la unidad de transporte 240 para ordenar a la unidad de transporte 230 y a la unidad de transporte 240 que muevan la placa de refrigeración 100 a la sexta ubicación a lo largo del eje y. Cada uno del tercer actuador 231 de la unidad de transporte 230 y el cuarto actuador 241 de la unidad de transporte 240 funcionan de forma independiente en respuesta a la señal de control S6. Cuando la placa de refrigeración 100 se mueve a la sexta ubicación, la placa de refrigeración 100 entra en contacto con la superficie exterior 12 por un área más pequeña que el área máxima, o se separa de la superficie exterior 12.
Las realizaciones de la presente divulgación descritas anteriormente no se implementan únicamente a través del aparato y el método, y pueden implementarse a través de programas que realicen las funciones correspondientes a las configuraciones de las realizaciones de la presente divulgación o soportes de grabación que tengan los programas grabados en ellos, y esta implementación puede ser fácilmente lograda por los expertos en la materia a partir de la divulgación de las realizaciones descritas anteriormente.
Si bien la presente divulgación se ha descrito anteriormente con respecto a un número limitado de realizaciones y dibujos, la presente divulgación no se limita a ellos y es obvio para los expertos en la materia que se pueden realizar diversas modificaciones y cambios dentro de los aspectos técnicos de la presente divulgación.
Además, los expertos en la materia pueden realizar muchas sustituciones, modificaciones y cambios en la presente divulgación descrita anteriormente sin apartarse de los aspectos técnicos de la presente divulgación, y la presente divulgación no se limita a las realizaciones descritas anteriormente y a los dibujos adjuntos, y algunas o todas las realizaciones pueden combinarse selectivamente para realizar diversas modificaciones.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (20) para controlar la temperatura de una batería, que comprende:
una placa de refrigeración (100) dispuesta de tal manera que la placa de refrigeración (100) pueda entrar en contacto con una superficie exterior (12) de una batería (10);
un primer sensor de temperatura (21) configurado para transmitir una primera señal de temperatura que indica la temperatura de la batería (10),
un segundo sensor de temperatura (22) configurado para transmitir una segunda señal de temperatura que indica la temperatura de la placa de refrigeración (100);
una primera unidad de transporte (210) configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración (100) a lo largo de un primer eje (x) para poner la placa de refrigeración (100) en contacto con la superficie exterior (12) o separar la placa de refrigeración (100) de la superficie exterior (12); y
una unidad de control (300) acoplada de manera operativa a la primera unidad de transporte (210), al primer sensor de temperatura (21) y al segundo sensor de temperatura (22), y configurada para determinar un primer valor de temperatura (T1) y un segundo valor de temperatura (T2) basándose en la primera señal de temperatura y en la segunda señal de temperatura,
en donde la unidad de control (300) está configurada para:
seleccionar un primer modo de funcionamiento cuando el primer valor de temperatura (T<1>) es mayor que el segundo valor de temperatura (T<2>) y la diferencia entre el primer valor de temperatura (T<1>) y el segundo valor de temperatura (T2) es igual o mayor que un umbral,
enviar una primera señal de control a la primera unidad de transporte (210) para ordenar a la primera unidad de transporte (210) que mueva la placa de refrigeración (100) a una primera ubicación cuando se selecciona el primer modo de funcionamiento,
seleccionar un segundo modo de funcionamiento (i) cuando el primer valor de temperatura (T<1>) es igual o inferior al segundo valor de temperatura (T<2>), o (ii) cuando el primer valor de temperatura (T<1>) es mayor que el segundo valor de temperatura (T<2>) y la diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura es inferior al umbral,
calcular una distancia de transporte (AX<1>) basada en el primer valor de temperatura (T<1>) y el segundo valor de temperatura (T<2>), y determinar una segunda ubicación que está separada de la primera ubicación por la distancia de transporte (AX<1>) a lo largo del primer eje (x) cuando se selecciona el segundo modo de funcionamiento, y
enviar una segunda señal de control a la primera unidad de transporte (210) para ordenar a la primera unidad de transporte (210) que mueva la placa de refrigeración (100) a una segunda ubicación cuando se selecciona el segundo modo de funcionamiento,
en donde la placa de refrigeración (100) entra en contacto con la superficie exterior (12) por un área máxima preestablecida cuando la placa de refrigeración (100) se mueve a la primera ubicación, y
en donde la placa de refrigeración (100) se separa de la superficie exterior (12) cuando la placa de refrigeración (100) se mueve a la segunda ubicación.
2. El aparato (20) para controlar la temperatura de una batería según la reivindicación 1, en donde la placa de refrigeración (100) incluye un material de cambio de fase.
3. El aparato para controlar la temperatura de una batería según la reivindicación 1, en donde la superficie exterior (12) incluye una pluralidad de primeras protuberancias (D1) que sobresalen hacia la placa de refrigeración (100),
en donde la placa de refrigeración (100) incluye una pluralidad de segundas protuberancias (D2) que sobresalen hacia la superficie exterior (12), y
en donde la pluralidad de segundas protuberancias (D2) está dispuesta entre la pluralidad de primeras protuberancias (D1) y entra en contacto con la pluralidad de primeras protuberancias (D1) cuando la placa de refrigeración (100) se mueve a la primera ubicación.
4. El aparato para controlar la temperatura de una batería según la reivindicación 1, en donde la distancia de transporte es proporcional a una diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura.
5. El aparato (20) para controlar la temperatura de una batería según la reivindicación 1, que comprende además: una segunda unidad de transporte (220) configurada para mover selectivamente la placa de refrigeración (100) a lo largo de un segundo eje (y) que es diferente del primer eje (x).
6. Un sistema de batería que comprende el aparato para controlar la temperatura de una batería según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Un método para controlar la temperatura de una batería usando un aparato (20) para controlar la temperatura según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo el método:
determinar, mediante la unidad de control (300), un primer valor de temperatura (Ti) que indica una temperatura de la batería (10);
determinar, mediante la unidad de control (300), un segundo valor de temperatura (T<2>) que indica una temperatura de la placa de refrigeración (100);
seleccionar, mediante la unidad de control (300), un primer modo de funcionamiento cuando el primer valor de temperatura (T<1>) es mayor que el segundo valor de temperatura (T<2>);
enviar, mediante la unidad de control (300), una primera señal de control a la primera unidad de transporte (210) para ordenar a la primera unidad de transporte (210) que mueva la placa de refrigeración (100) a una primera ubicación a lo largo de un primer eje (x) cuando se selecciona el primer modo de funcionamiento; seleccionar un segundo modo de funcionamiento (i) cuando el primer valor de temperatura (T<1>) es igual o inferior al segundo valor de temperatura (T<2>), o (ii) cuando el primer valor de temperatura (T<1>) es mayor que el segundo valor de temperatura (T<2>) y la diferencia entre el primer valor de temperatura y el segundo valor de temperatura es inferior al umbral;
calcular una distancia de transporte (AX<1>) basada en el primer valor de temperatura (T<1>) y el segundo valor de temperatura (T<2>), y determinar una segunda ubicación que está separada de la primera ubicación por la distancia de transporte (AX<1>) a lo largo del primer eje (x) cuando se selecciona el segundo modo de funcionamiento, y enviar, mediante la unidad de control (300), una segunda señal de control a la primera unidad de transporte (210) para ordenar a la primera unidad de transporte (210) que mueva la placa de refrigeración (100) a la segunda ubicación a lo largo del primer eje (x) cuando se selecciona el segundo modo de funcionamiento,
en donde la placa de refrigeración (100) entra en contacto con una superficie exterior (12) de la batería (10) por un área máxima preestablecida cuando la placa de refrigeración (100) se mueve a la primera ubicación, y en donde la placa de refrigeración (100) se separa de la superficie exterior (12) cuando la placa de refrigeración (100) se mueve a la segunda ubicación.
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