專利名稱：用于電池組熱管理的系統(tǒng)、方法和裝置的制作方法
用于電池組熱管理的系統(tǒng)、方法和裝置技術(shù)領(lǐng)域
本申請(qǐng)涉及電池組的熱管理，并且更具體地而非排他性地涉及混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電池組。
背景技術(shù)：
如果電池組的溫度過(guò)高或過(guò)低，則用于混合動(dòng)力應(yīng)用的電池組將失去效率和工作壽命。在系統(tǒng)的早期運(yùn)行時(shí)間，電池組的溫度往往是低的。在應(yīng)用預(yù)熱之后并且尤其在高功率條件下，電池組可以產(chǎn)生過(guò)多的熱量。因此，在該技術(shù)領(lǐng)域中，存在進(jìn)一步改進(jìn)的要求。發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施例是一種用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組進(jìn)行熱管理的獨(dú)特方法。進(jìn)一步的實(shí)施例從該電池組的過(guò)剩熱量中捕獲能量。通過(guò)以下的說(shuō)明書(shū)和附圖，進(jìn)一步的實(shí)施例、形式、目標(biāo)、特征、優(yōu)點(diǎn)、方面和益處將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組進(jìn)行熱管理的系統(tǒng)的示意圖。
圖2是控制器的示意方框圖，該控制器功能上執(zhí)行用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組進(jìn)行熱管理的操作。
具體實(shí)施方式
為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)在參考在附圖中所示的實(shí)施例，并且將使用特定的語(yǔ)言來(lái)描述這些實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)理解，并不是要由此限制本發(fā)明的范圍，并且預(yù)料到了和保護(hù)所示實(shí)施例中的任何變更和進(jìn)一步的修改以及本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員將正常想到的本文所示的本發(fā)明原理的任何進(jìn)一步的應(yīng)用。
圖1是用于對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組116(電池組)進(jìn)行熱管理的系統(tǒng)100的示意圖。該系統(tǒng)包括車輛102，該車輛102具有操作性地耦合到混合動(dòng)力系的傳動(dòng)系108。該混合動(dòng)力系包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)104和電動(dòng)機(jī)106。該系統(tǒng)還包括與該電動(dòng)機(jī)106電耦合的電池組116?；旌蟿?dòng)力系可以包括電動(dòng)機(jī)106、發(fā)電機(jī)和/或電動(dòng)/發(fā)電兩用機(jī)?；旌蟿?dòng)力系被示出為具有發(fā)動(dòng)機(jī)104和電動(dòng)機(jī)106，該發(fā)動(dòng)機(jī)104和電動(dòng)機(jī)106經(jīng)由功率分配器101以并聯(lián)排列方式操作性地耦合到傳動(dòng)系108?；旌蟿?dòng)力系的排列可以是串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)或者本領(lǐng)域中可理解的其他任何排列。
傳動(dòng)系108可以經(jīng)由除了功率分配器101以外的其他設(shè)備連接到動(dòng)力源104、106， 并且混合動(dòng)力系還可以包括變速器、變扭器或本領(lǐng)域已知的其他設(shè)備?；旌蟿?dòng)力系還可以包括除了電動(dòng)機(jī)106和發(fā)動(dòng)機(jī)104以外的其他動(dòng)力源，盡管混合動(dòng)力系中的至少一個(gè)設(shè)備將是耦合到電池組116的電動(dòng)機(jī)106或電動(dòng)/發(fā)電兩用機(jī)。該系統(tǒng)100中的動(dòng)力源可以都連接到傳動(dòng)系108，或者該動(dòng)力源的子集可以連接到傳動(dòng)系108，同時(shí)其他動(dòng)力源支持已連接的動(dòng)力源。在包括車輛102的應(yīng)用中，說(shuō)明該系統(tǒng)100，但是在此預(yù)料到了其他應(yīng)用。
示例性的系統(tǒng)100還包括控制器112，該控制器112被構(gòu)造為在功能上執(zhí)行用于對(duì)電池組116進(jìn)行熱管理的特定操作。在系統(tǒng)100的某些實(shí)施例中，為電池組116提供熱管理的特征都利用硬件來(lái)執(zhí)行，并且可以不包括控制器112。當(dāng)示例性的控制器112存在時(shí)， 該控制器112執(zhí)行如在參考圖2的部分中描述的特定操作。
示例性的系統(tǒng)100包括提供對(duì)電池組116的溫度測(cè)量或溫度估計(jì)的溫度傳感器 118。該示例性的系統(tǒng)100還包括提供對(duì)電動(dòng)機(jī)106的溫度測(cè)量或溫度估計(jì)的溫度傳感器 120。所示出的溫度傳感器118、120為示例性的，并且系統(tǒng)100可以不包括溫度傳感器，和/ 或可以在其他位置包括溫度傳感器。該系統(tǒng)還包括電容性元件，該電容性元件可以是超級(jí)電容器124。當(dāng)超級(jí)電容器1 存在時(shí)，該超級(jí)電容器1 選擇性地耦合到系統(tǒng)100中的電力電子設(shè)備114、電池組116或系統(tǒng)100中的其他設(shè)備?？梢杂煽刂破?12、響應(yīng)于電池組 116溫度的形狀記憶合金設(shè)備(未示出)和/或本領(lǐng)域已知的系統(tǒng)100中的任何其他設(shè)備來(lái)執(zhí)行將超級(jí)電容器1 耦合到系統(tǒng)100中的其他部件的選擇。
電力電子設(shè)備114包括電壓變換設(shè)備，該電壓變換設(shè)備可以是電氣部件或固態(tài)器件。示例性的電力電子設(shè)備114包括整流器，該整流器對(duì)來(lái)自發(fā)電機(jī)的AC功率進(jìn)行變換以便由電池組116使用。示例性的電力電子設(shè)備114還包括逆變器，該逆變器將來(lái)自電池組 116的DC功率進(jìn)行變換以便由電動(dòng)機(jī)106使用。示例性的電力電子設(shè)備114還可以將電氣能源的電壓和/或頻率變換為不同的值，以便在系統(tǒng)100的各種部件中使用。
示例性的系統(tǒng)100還包括輔機(jī)負(fù)載122，該輔機(jī)負(fù)載122選擇性地耦合到電力電子設(shè)備114、電池組116或系統(tǒng)100中的其他設(shè)備。可以由控制器112、由響應(yīng)于電池組116 溫度的形狀記憶合金設(shè)備(未示出)和/或由本領(lǐng)域已知的系統(tǒng)100中的任何其他設(shè)備來(lái)執(zhí)行將輔機(jī)負(fù)載122耦合到系統(tǒng)100中的其他部件的選擇。輔機(jī)負(fù)載122的示例包括電動(dòng)窗、電動(dòng)門、音響系統(tǒng)、車燈、動(dòng)力轉(zhuǎn)向設(shè)備、動(dòng)力輔助剎車設(shè)備和/或氣候控制設(shè)備。在某些實(shí)施例中，輔機(jī)負(fù)載122包括電阻設(shè)備或被構(gòu)造為耗散所供應(yīng)的電力的其他部件，所供應(yīng)的電力可以被用于對(duì)系統(tǒng)100的部分進(jìn)行加熱(例如，車輛的乘客艙)，和/或可以被耗散到外界。
系統(tǒng)100還包括用于將熱能從電池組116去除并且保存(securing)所去除的熱能的至少一部分的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。所述設(shè)備可以對(duì)超過(guò)溫度閾值的電池組116的溫度進(jìn)行響應(yīng)，和/或?qū)?lái)自控制器112的命令進(jìn)行響應(yīng)。可以響應(yīng)于表示電池組116的溫度過(guò)高的熱傳遞值，和/或響應(yīng)于與閾值溫度相比較的電池組116的溫度來(lái)提供來(lái)自控制器112 的命令。
用于將熱能從電池組116中去除的示例性設(shè)備包括熱電設(shè)備(未示出)。該熱電設(shè)備熱耦合或選擇性地?zé)狁詈系诫姵亟M116，并且該熱電設(shè)備基于本領(lǐng)域已知的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)、珀耳帖效應(yīng)(Peltier effect)和 /或湯姆遜效應(yīng)(Thomson effect) 而工作。該熱電設(shè)備向系統(tǒng)100中的任何設(shè)備(包括但不限于電池組116、超級(jí)電容器124、 電動(dòng)機(jī)106和/或輔機(jī)負(fù)載122)提供電能。向系統(tǒng)100中的設(shè)備提供電能保存了所去除的熱能。該熱電設(shè)備可以以根據(jù)當(dāng)前狀況的方式提供電能，例如當(dāng)負(fù)載具有當(dāng)前功率需求時(shí)，向輔機(jī)負(fù)載122提供電能，并且當(dāng)負(fù)載不具有當(dāng)前功率需求時(shí)，向電池組116提供電能。
用于將熱能從電池組116中去除的另一示例性設(shè)備包括熱耦合或選擇性熱耦合到電池組116的形狀記憶合金(SMA)。該SMA響應(yīng)于接收來(lái)自電池組116的熱能而改變形狀或經(jīng)受機(jī)械應(yīng)力。示例性的SMA通過(guò)向系統(tǒng)中的設(shè)備(包括電動(dòng)機(jī)106、功率分配器101、 傳動(dòng)系108、發(fā)動(dòng)機(jī)104的曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)104的凸輪軸和/或被構(gòu)造為接收來(lái)自SMA的機(jī)械能的任何其他設(shè)備)提供機(jī)械能來(lái)保存所去除的熱能。示例性的SMA例如通過(guò)操作雙滑輪系統(tǒng)來(lái)操作小的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，在雙滑輪系統(tǒng)中雙滑輪由SMA彈簧或金屬絲進(jìn)行連接，使得當(dāng)一根金屬絲加熱并且ー根金屬絲冷卻時(shí)驅(qū)動(dòng)滑輪。雙滑輪旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)是本領(lǐng)域已知的， 并且在此也預(yù)料到了基于SMA的產(chǎn)生機(jī)械能和/或旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的任何其他設(shè)備。在ー個(gè)示例中，利用在SMA操作的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)與機(jī)械能的接收設(shè)備之間的高速比傳動(dòng)裝置來(lái)將機(jī)械能提供給所選擇的設(shè)備。另ー示例性的SMA設(shè)備從基于SMA的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電能，并且將該電能提供給系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備。另ー示例性的SMA設(shè)備感應(yīng)在壓電元件上的應(yīng)力，并且將所產(chǎn)生的電能提供給系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備。附加的或可選的SMA設(shè)備通過(guò)將在SMA中感應(yīng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為在機(jī)械設(shè)備中的勢(shì)能(例如纏繞彈簧或使平衡物升高)，或者捕獲機(jī)械應(yīng)カ以用于當(dāng)前或之后使用的其他方法，來(lái)保存被去除的熱能。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)100還包括用于將熱量提供給電池組116的ー個(gè)或多個(gè)設(shè)備。所述設(shè)備可以對(duì)低于溫度閾值的電池組116的溫度進(jìn)行響應(yīng)，和/或?qū)?lái)自控制器112 的命令進(jìn)行響應(yīng)。可以響應(yīng)于表示電池組116的溫度過(guò)低的熱傳遞值，和/或響應(yīng)于與閾值溫度相比較的電池組116的溫度，來(lái)提供來(lái)自控制器112的命令。向電池組116提供熱量的示例性設(shè)備包括上文描述的任何熱電設(shè)備，其中電能被供應(yīng)給該熱電設(shè)備，并且所產(chǎn)生的熱量被提供給電池組116。用于向電池組提供熱量的另ー 示例性設(shè)備包括將電動(dòng)機(jī)106和/或ー個(gè)或多個(gè)輔機(jī)負(fù)載122耦合到電池組116的設(shè)備并且由此増加了在產(chǎn)生熱量的電池組116上的負(fù)載。用于向電池組116提供熱量的另ー示例性設(shè)備包括SMA設(shè)備，該SMA設(shè)備例如通過(guò)從電池組116汲取電流，和/或通過(guò)閉合到系統(tǒng) 100中的從電池組116汲取電流的電氣設(shè)備的電路(未示出)，來(lái)向低溫的電池組116提供負(fù)載。參考圖2，示出了ー種包括示例性控制器112以提供電池組熱管理的裝置200。在某些實(shí)施例中，該控制器形成了處理子系統(tǒng)的一部分，該處理子系統(tǒng)包括ー個(gè)或多個(gè)具有存儲(chǔ)器硬件、處理硬件和通信硬件的計(jì)算設(shè)備。該控制器可以是單個(gè)設(shè)備或分布式設(shè)備，并且可以由硬件或軟件來(lái)執(zhí)行該控制器的功能?？刂破?12包括被構(gòu)造為功能上執(zhí)行控制器 112的操作的多個(gè)模塊。此處的描述包括模塊的使用，以便強(qiáng)調(diào)所描述元件的特征的功能獨(dú)立性。可以將模塊實(shí)施為由軟件、硬件進(jìn)行的操作，或者模塊可以至少部分地由用戶或操作員來(lái)執(zhí)行。在某些實(shí)施例中，模塊表示如在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上編碼的計(jì)算機(jī)程序的軟件元素，其中當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行該計(jì)算機(jī)程序吋，該計(jì)算機(jī)執(zhí)行所描述的操作。模塊可以是單個(gè)設(shè)備、分布式并行設(shè)備(distributed across devices)，和/或模塊可以整個(gè)地或部分地與其他模塊或設(shè)備形成組。裝置200可以被包括在系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)カ 系、電耦合到該電動(dòng)機(jī)的電池組和熱耦合到該電池組的能量保存設(shè)備(energy securing device) 0能量保存設(shè)備將熱能從電池組中去除，并且保存所去除的熱能的至少一部分。在某些實(shí)施例中，能量保存設(shè)備是將來(lái)自電池組的熱能轉(zhuǎn)換為電能并且將該電能提供給電子設(shè)備的熱電設(shè)備。該電子設(shè)備可以為電池組、超級(jí)電容器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、包括電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)-發(fā)電兩用機(jī)和具有當(dāng)前功率需求的電設(shè)備。裝置200包括具有熱傳遞目標(biāo)模塊204的控制器112，該熱傳遞目標(biāo)模塊204響應(yīng)于電池組的溫度208和目標(biāo)溫度描述210來(lái)確定熱傳遞值218。在一個(gè)示例中，目標(biāo)溫度描述210包括操作溫度范圍，并且控制器112將熱傳遞值218確定為將使電池組116的溫度趨向該操作溫度范圍的值。在某些實(shí)施例中，目標(biāo)溫度描述210為目標(biāo)溫度值、具有滯后的目標(biāo)溫度值、操作溫度范圍和/或具有滯后的操作溫度范圍。例如，操作溫度范圍可以為 15-27 0C，具有2°C的滯后，從而熱傳遞值218表示在13 °C時(shí)加熱并且在四で時(shí)冷卻，但是在15-27°C的范圍內(nèi)關(guān)閉加熱或冷卻。所提供的溫度范圍僅為示例性的，并且用于給定系統(tǒng)100的理想溫度范圍取決于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的或從電池組116的制造商可獲得的特定電池組116的性質(zhì)。此夕卜， 可以選擇理想的溫度范圍，以便延長(zhǎng)電池組116的壽命(通常為較低的溫度值)或者提升電池組116的效率(通常為中到高的溫度值)。熱傳遞值218可以是建模值，熱傳遞值218 可以是通過(guò)反饋控制方案確定的值，該反饋控制方案采用增益值并且使用電池組208的當(dāng)前溫度與目標(biāo)溫度描述210的值之間的差作為誤差項(xiàng)，和/或熱傳遞值218可以是根據(jù)電池組116的最大加熱速率或最大冷卻速率來(lái)限制的值。在某些實(shí)施例中，熱傳遞值218可以是表示需要加熱、需要冷卻或不需要溫度調(diào)節(jié)的離散或描述性值。控制器112還包括能量保存模塊202，該能量保存模塊202響應(yīng)于表示電池組的溫度過(guò)高的熱傳遞值218來(lái)提供熱傳遞命令220。能量保存設(shè)備響應(yīng)于熱傳遞命令220將熱能從電池組中去除。示例性的裝置200還包括熱產(chǎn)生設(shè)備，該熱產(chǎn)生設(shè)備響應(yīng)于熱傳遞命令220(其中熱傳遞值218表示電池組的溫度過(guò)低)而向電池組供應(yīng)熱能。在參考圖1的描述中，描述了示例性的熱產(chǎn)生設(shè)備和能量保存設(shè)備。一個(gè)示例性的熱產(chǎn)生設(shè)備包括通過(guò)給電池組電氣加載來(lái)供應(yīng)熱能的形狀記憶合金，由此該電池組響應(yīng)于該加載來(lái)產(chǎn)生熱能。給電池組加載的示例包括將電池組連接到有效負(fù)載、以及將電池組連接到電阻性負(fù)載。示例性裝置200包括在具有混合動(dòng)カ系的系統(tǒng)中，該混合動(dòng)カ系包括車輛的傳動(dòng)系。該示例性的裝置200還包括解釋該車輛的推進(jìn)狀態(tài)212的推進(jìn)確定模塊206。該推進(jìn)狀態(tài)212表示車輛是否在運(yùn)動(dòng)中并且車輛是否由混合動(dòng)カ系提供動(dòng)力。能量保存設(shè)備還響應(yīng)于表示電動(dòng)機(jī)正在向車輛的傳動(dòng)系提供動(dòng)カ的推進(jìn)狀態(tài)212，通過(guò)向車輛的傳動(dòng)系提供所去除的熱能來(lái)保存所去除的熱能。在另ー示例中，裝置200包括能量保存設(shè)備，該能量保存設(shè)備響應(yīng)于表示電動(dòng)機(jī)沒(méi)有正在向車輛的傳動(dòng)系提供動(dòng)カ的推進(jìn)狀態(tài)212，通過(guò)將所去除的熱能作為電能提供給電池組、超級(jí)電容器和/或輔機(jī)負(fù)載來(lái)保存所去除的熱能。接下來(lái)的操作上的描述提供了電池組的熱管理流程的說(shuō)明性實(shí)施例。所描述的操作僅被理解為示例性的，并且可以對(duì)操作進(jìn)行組合或拆分，増加或去除操作，以及對(duì)操作進(jìn)行全部或部分地重新排序，除非本文明確地另有相反的聲明。示例性流程包括操作具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)カ系，操作電耦合到電動(dòng)機(jī)的電池組，以及操作將該發(fā)動(dòng)機(jī)和該電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)(motively)耦合到車輛的傳動(dòng)系。該流程包括在電池組中產(chǎn)生熱能的操作、將一定量的熱能從電池組中去除的操作、以及保存所去除的熱能的至少一部分的操作。該流程的另外的示例性操作包括通過(guò)將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為電能、將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能、將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能并且
7利用該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能產(chǎn)生電能、和/或?qū)⑺コ臒崮苻D(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能并且機(jī)械地利用該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能來(lái)保存所去除的熱能。機(jī)械地利用該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的示例性操作包括將該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸和/或車輛附件。示例性流程還包括響應(yīng)于確定電池組的溫度大于溫度目標(biāo)而去除一定量熱能的操作，和/或響應(yīng)于確定電池組的溫度低于溫度目標(biāo)而向電池組増加一定量熱能的操作。 另ー示例性流程包括例如利用SMA設(shè)備或者通過(guò)將輔機(jī)負(fù)載電連接到電池組來(lái)給電池組加載的操作。示例性流程還包括通過(guò)利用形狀記憶合金設(shè)備將熱能從電池組中去除而去除電池組中的熱能的操作。根據(jù)上文介紹的附圖和文字顯而易見(jiàn)的是，預(yù)料到了根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例。一組示例性的實(shí)施例包括ー種用于對(duì)混合動(dòng)カ系電池組進(jìn)行熱管理的裝置，該裝置包括具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)カ系。該裝置包括電耦合到該電動(dòng)機(jī)的電池組、 以及熱耦合到該電池組的能量保存設(shè)備。能量保存設(shè)備將熱能從電池組中去除，并且保存所去除的熱能的至少一部分。示例性的能量保存設(shè)備包括熱電設(shè)備、形狀記憶合金和/或壓電設(shè)備。在某些實(shí)施例中，能量保存設(shè)備是將電池組中的熱能轉(zhuǎn)換為電能并且將該電能提供給電子設(shè)備的熱電設(shè)備。該電子設(shè)備可以是電池組、超級(jí)電容器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、包括電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)-發(fā)電兩用機(jī)以及具有當(dāng)前功率需求的電設(shè)備。具有當(dāng)前功率需求的示例性電設(shè)備包括但不限于電動(dòng)窗、電動(dòng)門、音響系統(tǒng)、車燈、動(dòng)カ轉(zhuǎn)向設(shè)備和/或氣候控制設(shè)備。進(jìn)ー步的實(shí)施例包括熱傳遞目標(biāo)模塊，該熱傳遞目標(biāo)模塊響應(yīng)于電池組的溫度和目標(biāo)溫度描述來(lái)確定熱傳遞值；以及能量保存模塊，該能量保存模塊響應(yīng)于表示電池組的溫度過(guò)高的熱傳遞值來(lái)提供熱傳遞命令。該能量保存設(shè)備響應(yīng)于該熱傳遞命令來(lái)將熱能從電池組中去除。示例性的目標(biāo)溫度描述包括溫度目標(biāo)、具有滯后的溫度目標(biāo)、溫度值范圍以及具有滯后的溫度值范圍。示例性的裝置還包括熱產(chǎn)生設(shè)備，該熱產(chǎn)生設(shè)備響應(yīng)于熱傳遞命令來(lái)向電池組供應(yīng)熱能。示例性的熱產(chǎn)生設(shè)備包括通過(guò)給電池組電氣加載來(lái)供應(yīng)熱能的形狀記憶合金，由此該電池組響應(yīng)于該加載來(lái)產(chǎn)生熱能。給電池組加載的示例包括將電池組連接到有效負(fù)載、以及將電池組連接到電阻性負(fù)載。示例性的裝置還包括混合動(dòng)カ系，該混合動(dòng)カ系包括車輛的傳動(dòng)系，其中該裝置還包括對(duì)車輛的推進(jìn)狀態(tài)進(jìn)行解釋的推進(jìn)確定模塊。能量保存設(shè)備還響應(yīng)于表示電動(dòng)機(jī)正向車輛的傳動(dòng)系提供動(dòng)カ的推進(jìn)狀態(tài)，通過(guò)將所去除的熱能提供給車輛的傳動(dòng)系來(lái)保存所去除的熱能。示例性的裝置包括能量保存設(shè)備，該能量保存設(shè)備響應(yīng)于表示電動(dòng)機(jī)沒(méi)有正在向車輛的傳動(dòng)系提供動(dòng)カ的推進(jìn)狀態(tài)，通過(guò)將所去除的熱能作為電能提供給電池組、輔機(jī)負(fù)載和/或超級(jí)電容器來(lái)保存所去除的熱能。另ー組示例性的實(shí)施例是ー種包括車輛的系統(tǒng)，該車輛具有操作性耦合到混合動(dòng)力系的傳動(dòng)系，該混合動(dòng)カ系包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。該系統(tǒng)還包括電耦合到該電動(dòng)機(jī)的電池組、以及用于將熱能從該電池組中去除并且保存所去除的熱能的至少一部分的裝置。該示例性系統(tǒng)還包括用于確定該電池組的溫度是否過(guò)高的裝置，并且該用于去除和保存電池組中的熱能的裝置還響應(yīng)于該電池組的溫度過(guò)高來(lái)執(zhí)行去除和保存。示例性的系統(tǒng)還包括用于確定該電池組的溫度是否過(guò)低的裝置、以及用于響應(yīng)于該電池組的溫度過(guò)低來(lái)加熱該電池組的裝置。
又一示例性的實(shí)施例包括ー種用于對(duì)電池組進(jìn)行熱管理的方法。該方法包括操作具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)カ系，操作電耦合到該電動(dòng)機(jī)的電池組，以及操作傳動(dòng)系，該傳動(dòng)系將該發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)耦合到車輛。該方法包括在電池組中產(chǎn)生熱能、將ー 定量的熱能從電池組中去除、以及保存所去除的熱能的至少一部分。保存所去除的熱能的示例性操作包括將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為電能、將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能、利用該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能產(chǎn)生電能、和/或機(jī)械地利用該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。機(jī)械地利用該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的示例性操作包括將該旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸和/或車輛附件。示例性的方法還包括響應(yīng)于確定電池組的溫度大于溫度目標(biāo)而去除一定量的熱能、和/或響應(yīng)于確定電池組的溫度低于溫度目標(biāo)而向電池組増加一定量的熱能。給電池組加載的示例性操作包括利用形狀記憶合金設(shè)備來(lái)給電池組加載。將熱能從電池組中去除的示例性操作包括利用形狀記憶合金設(shè)備來(lái)將熱能從電池組中去除。雖然已經(jīng)在附圖和前面的說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，但是該附圖和前面的說(shuō)明書(shū)本質(zhì)上是說(shuō)明性的而非限制性的。應(yīng)當(dāng)理解的是，已經(jīng)示出并描述了僅僅特定的示例性實(shí)施例，并且期望保護(hù)在本發(fā)明的精神之內(nèi)的所有改變和修改。在閱讀權(quán)利要求吋， 當(dāng)使用諸如“一個(gè)” “ー種”、“至少ー個(gè)”或“至少一部分”等詞語(yǔ)吋，并不是要將該權(quán)利要求限制為僅僅ー個(gè)或ー種，除非在該權(quán)利要求中特別地另有相反的聲明。當(dāng)使用語(yǔ)言“至少一部分”和/或“一部分”時(shí)，該項(xiàng)可以包括部分項(xiàng)和/或整個(gè)項(xiàng)，除非特別地另有相反的聲明。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括混合動(dòng)力系，所述混合動(dòng)力系包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)；混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組電耦合到所述電動(dòng)機(jī)；以及能量保存設(shè)備，所述能量保存設(shè)備熱耦合到所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組，所述能量保存設(shè)備被構(gòu)造為將熱能從所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除，并且保存所去除的熱能的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述能量保存設(shè)備包括從多個(gè)設(shè)備中選擇的至少一個(gè)設(shè)備，所述多個(gè)設(shè)備包括熱電設(shè)備、形狀記憶合金和壓電設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述能量保存設(shè)備包括熱電設(shè)備，所述熱電設(shè)備被構(gòu)造為將所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中的熱能轉(zhuǎn)換為電能，并且將所述電能提供給從多個(gè)設(shè)備中選擇的至少一個(gè)電子設(shè)備，所述多個(gè)設(shè)備包括所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組、超級(jí)電容器、所述電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、包括所述電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)-發(fā)電兩用機(jī)和具有當(dāng)前功率需求的電設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括熱傳遞目標(biāo)模塊，所述熱傳遞目標(biāo)模塊被構(gòu)造為響應(yīng)于所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的溫度和目標(biāo)溫度描述來(lái)確定熱傳遞值；能量保存模塊，所述能量保存模塊被構(gòu)造為響應(yīng)于表示所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的所述溫度過(guò)高的所述熱傳遞值來(lái)提供熱傳遞命令；并且其中，所述能量保存設(shè)備還被構(gòu)造為響應(yīng)于所述熱傳遞命令來(lái)將所述熱能從所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述目標(biāo)溫度描述包括從由溫度目標(biāo)、具有滯后的溫度目標(biāo)、溫度值范圍以及具有滯后的溫度值范圍構(gòu)成的描述中選擇的溫度描述。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括熱產(chǎn)生設(shè)備，所述熱產(chǎn)生設(shè)備被構(gòu)造為響應(yīng)于所述熱傳遞命令來(lái)向所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組供應(yīng)熱能。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述熱產(chǎn)生設(shè)備包括形狀記憶合金，所述形狀記憶合金被構(gòu)造為通過(guò)給所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組電加載來(lái)供應(yīng)所述熱能。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述混合動(dòng)力系還包括車輛的傳動(dòng)系，所述裝置還包括推進(jìn)確定模塊，所述推進(jìn)確定模塊被構(gòu)造為解釋所述車輛的推進(jìn)狀態(tài)，并且其中，所述能量保存設(shè)備還被構(gòu)造為響應(yīng)于表示所述電動(dòng)機(jī)正在向所述車輛的所述傳動(dòng)系提供動(dòng)力的所述推進(jìn)狀態(tài)，通過(guò)向所述車輛的所述傳動(dòng)系提供所去除的熱能來(lái)保存所去除的熱能的所述至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述混合動(dòng)力系還包括車輛的傳動(dòng)系，所述裝置還包括推進(jìn)確定模塊，所述推進(jìn)確定模塊被構(gòu)造為解釋所述車輛的推進(jìn)狀態(tài)，并且其中，所述能量保存設(shè)備還被構(gòu)造為響應(yīng)于表示所述電動(dòng)機(jī)沒(méi)有正在向所述車輛的所述傳動(dòng)系提供動(dòng)力的所述推進(jìn)狀態(tài)，通過(guò)將所去除的熱能作為電能提供給所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組、 超級(jí)電容器和輔機(jī)負(fù)載中的一個(gè)來(lái)保存所去除的熱能的所述至少一部分。
10.一種系統(tǒng)，包括具有傳動(dòng)系的車輛，所述傳動(dòng)系操作性地耦合到混合動(dòng)力系，所述混合動(dòng)力系包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)；混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組電耦合到所述電動(dòng)機(jī)；以及用于將熱能從所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除并且保存所去除的熱能的至少一部分的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括用于確定所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的溫度是否過(guò)高的裝置；并且其中，所述用于將熱能從所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除并且保存所去除的熱能的至少一部分的裝置響應(yīng)于所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的溫度過(guò)高來(lái)執(zhí)行去除和保存。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括用于確定所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的溫度是否過(guò)低的裝置；以及用于響應(yīng)于所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的所述溫度過(guò)低來(lái)加熱所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的裝置。
13.一種方法，包括操作混合動(dòng)力系、混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組和傳動(dòng)系，所述混合動(dòng)力系包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)，所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組電耦合到所述電動(dòng)機(jī)，并且所述傳動(dòng)系被構(gòu)造為將所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)耦合到車輛；在所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中產(chǎn)生熱能；從所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除一定量的所述熱能；以及保存所去除的熱能的至少一部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述保存包括將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為電能。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述保存包括將所去除的熱能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括利用所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械能產(chǎn)生電能。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械能傳遞給從多個(gè)部件中選擇的部件，所述多個(gè)部件包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸、以及車輛附件。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括響應(yīng)于確定所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的溫度高于溫度目標(biāo)而去除該一定量的所述熱能。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括響應(yīng)于確定所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的溫度低于溫度目標(biāo)來(lái)向所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組增加一定量的熱能。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括利用形狀記憶合金設(shè)備來(lái)給所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組加載。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括利用所述形狀記憶合金設(shè)備來(lái)從所述混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除所述熱能。
全文摘要
用于電池組熱管理的系統(tǒng)、方法和裝置。描述了一種包括混合動(dòng)力系的裝置，該混合動(dòng)力系具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。該裝置包括電耦合到電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組。該裝置包括熱耦合到混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組的能量保存設(shè)備。該能量保存設(shè)備選擇性地將熱能從混合動(dòng)力系統(tǒng)電池組中去除，并且保存所去除的熱能。該能量保存設(shè)備通過(guò)以非熱形式存儲(chǔ)能量或者通過(guò)使用該能量來(lái)適應(yīng)當(dāng)前能量需求來(lái)保存所去除的熱能。
文檔編號(hào)B60L11/18GK102529738SQ20111042504
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者B·納加布尚納, N·阿爾-哈亞特, V·A·舒揚(yáng) 申請(qǐng)人:康明斯有限公司