牽引電池空氣熱管理控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本公開涉及在車輛中使用的用于推進電池的熱管理系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 諸如電池電動車輛（BEV)、插電式混合動力電動車輛（PHEV)、輕度混合動力電動 車輛（MHEV)或全混合動力電動車輛（FHEV)的車輛包含牽引電池，例如，高壓（HV)電池，以 用作車輛的推進源。HV電池可包括用于輔助管理車輛性能和操作的組件和系統(tǒng)。HV電池可 包括電池單元端子之間相互電連接的一個或更多個電池單元陣列和互連器匯流條。HV電池 和周圍環(huán)境可包括用于輔助管理HV電池組件、系統(tǒng)和各個電池單元的溫度的熱管理系統(tǒng)。
[0003] 具有一個或更多個HV電池的車輛可包括估算描述HV電池和/或電池單元的當前 運行狀況的值的電池管理系統(tǒng)。HV電池和/或電池單元操作狀況可包括（例如）電池 S0C、 功率衰減（power fade)、容量衰減和瞬時有效功率（instantaneous available power)。在 HV電池的壽命當中，電池管理系統(tǒng)可能能夠估算電池單元特性隨電池單元老化而變化期間 的值。一些參數(shù)的精確的估算可改善性能和穩(wěn)定性，并且最終可延長HV電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 一種用于冷卻車輛的牽引電池系統(tǒng)的方法，包括：響應于預測的電池包溫度大于 預定的閾值，根據(jù)電池包產(chǎn)熱率通過控制器調(diào)節(jié)電池冷卻風扇的轉(zhuǎn)速，從而針對給定的電 池包產(chǎn)熱率，風扇轉(zhuǎn)速隨著車速變化和發(fā)動機的停止/啟動狀態(tài)變化而保持基本上恒定。 響應于預測的電池包溫度小于另一個預定的閾值，控制器可根據(jù)車速或發(fā)動機的停止/啟 動狀態(tài)調(diào)節(jié)電池冷卻風扇的轉(zhuǎn)速。響應于預測的電池包溫度小于另一個預定的閾值，控制 器可根據(jù)電池包產(chǎn)熱率、車速和發(fā)動機的停止/啟動狀態(tài)調(diào)節(jié)電池冷卻風扇的轉(zhuǎn)速。所述 預定的閾值和所述另一預定的閾值可彼此相等。所述預定的閾值可以是預定的電池包溫 度，其中，電池包被配置為在達到所述預定的閾值時停止作業(yè)或減小功率輸入/輸出。所述 產(chǎn)熱率可基于傳輸至所述系統(tǒng)的電能與從所述系統(tǒng)移除的電能之差以及所述系統(tǒng)的內(nèi)部 能量變化。電池冷卻風扇的轉(zhuǎn)速可被調(diào)節(jié)為使得電池包溫度被保持在所述預定的閾值之 下。
[0005] -種車輛，包括馬達、被構造為向馬達供應電力的牽引電池包、被構造為引導空氣 流向牽引電池包的風扇以及至少一個控制器。所述控制器被配置為：為了將牽引電池包溫 度保持在預定的電池包斷電溫度之下，（i)響應于預測的牽引電池包溫度超過第一預定值， 基于牽引電池包的產(chǎn)熱率設定風扇轉(zhuǎn)速，使得針對給定的產(chǎn)熱率，風扇轉(zhuǎn)速隨著車速變化 和發(fā)動機的開啟/關閉狀態(tài)變化而保持基本上恒定，（ii)響應于所述預測的溫度降低至第 二預定值之下，基于車速或發(fā)動機的開啟/關閉狀態(tài)設定風扇轉(zhuǎn)速。
[0006] 所述控制器還可被配置為：為了將牽引電池包溫度保持在預定的電池包斷電溫度 之下，（i)響應于預測的牽引電池包溫度超過第一預定值，基于牽引電池包的產(chǎn)熱率設定風 扇轉(zhuǎn)速，使得針對給定的產(chǎn)熱率，風扇轉(zhuǎn)速隨著車速變化和發(fā)動機的開啟/關閉狀態(tài)變化 而保持基本上恒定，（ii)響應于所述預測的溫度降低至第二預定值之下，基于車速或馬達 的開啟/關閉狀態(tài)設定風扇轉(zhuǎn)速。第一預定值可等于或小于預定的電池包斷電溫度。第一 預定值和第二預定值可彼此相等。響應于所述預測的溫度降低至第二預定值之下，還可基 于牽引電池包的產(chǎn)熱量設定風扇轉(zhuǎn)速。產(chǎn)熱率可以基于傳輸至牽引電池包的能與從牽引電 池包移除的能之差、離開牽引電池包的熱的量以及牽引電池包的內(nèi)部能量變化。
[0007] 第一預定值可比第二預定值大。
[0008] -種車輛牽引電池系統(tǒng)，包括電池包、被構造為引導空氣流向電池包的風扇以及 至少一個控制器。所述控制器被配置為：響應于預測的電池包溫度大于第一預定溫度，指導 風扇以預定的基本上恒定的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)直到預測的電池包溫度降低至第二預定溫度之下，所 述預定的基本上恒定的轉(zhuǎn)速不隨車速或發(fā)動機開啟/關閉狀態(tài)而變化。預測的電池包溫度 可基于電池包的產(chǎn)熱率。產(chǎn)熱率可基于電池包的熱容量和電池包溫度隨時間的變化。產(chǎn)熱 率可基于電池包電壓、電池包開路電壓、電池包電流、電池包熱傳遞系數(shù)、電池包溫度以及 電池包風扇進氣管道內(nèi)的空氣的溫度。第一預定溫度可以是在達到該溫度時電池包被配置 為停止作業(yè)的溫度。第一預定溫度可以是電池包被配置為減小功率輸入/輸出的溫度。
【附圖說明】
[0009] 圖1是電池電動車輛的示意圖。
[0010] 圖2是用于圖1中的車輛的牽引電池的熱管理系統(tǒng)的一部分的透視圖。
[0011] 圖3A是示出在一段時間上電池包溫度曲線變化的曲線圖。
[0012] 圖3B是示出在一段時間上用于圖3A的電池包的熱管理系統(tǒng)的風扇轉(zhuǎn)速曲線變化 的曲線圖。
[0013] 圖3C是示出在一段時間上包括圖3A的電池包的車輛的車速曲線變化的曲線圖。
[0014] 圖4是示出具有空氣熱管理系統(tǒng)的電池電動車輛的示例的框圖。
[0015] 圖5是示出用于圖4的車輛的熱管理控制系統(tǒng)的操作的算法的流程圖。
[0016] 圖6A是示出兩個熱管理控制系統(tǒng)的兩條電池包溫度曲線之間的比較的曲線圖。
[0017] 圖6B是示出圖6A的兩個熱管理控制系統(tǒng)的兩條風扇轉(zhuǎn)速曲線之間的比較的曲線 圖。
[0018] 圖6C是示出由圖6A的兩個熱管理控制系統(tǒng)所使用的車速的曲線圖。
【具體實施方式】
[0019] 在此描述了本公開的實施例。然而，應理解的是，公開的實施例僅為示例并且其它 實施例可采用多種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示 出特定部件的細節(jié)。因此，在此所公開的具體結構和功能細節(jié)不應被解釋為限制，而僅作為 用于教導本領域技術人員以多種形式使用本發(fā)明的代表性基礎。如本領域的普通技術人員 將理解的，參照任一附圖示出和描述的多個特征可與一個或更多個其它附圖中示出的特征 組合以產(chǎn)生未明確示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供用于典型應用的代表性實 施例。然而，與本公開的教導一致的特征的多種組合和變型可期望用于特定應用或?qū)嵤┓?式。
[0020] 圖1描繪了典型的插電式混合動力電動車輛（PHEV)的不意圖。典型的插電式混 合動力電動車輛12可包括機械地連接到混合動力傳動裝置16的一個或更多個電機14。電 機14能夠作為馬達或發(fā)電機運轉(zhuǎn)。此外，混合動力傳動裝置16機械地連接到發(fā)動機18。 混合動力傳動裝置16還機械地連接到驅(qū)動軸20,驅(qū)動軸20機械地連接到車輪22。當發(fā)動 機18開啟或關閉時，電機14能夠提供推進和減速能力。電機14還用作發(fā)電機，并且能夠 通過回收在摩擦制動系統(tǒng)中通常將作為熱損失掉的能量而提供燃料經(jīng)濟效益。由于混合動 力電動車輛12可在一定條件下按照電動模式運轉(zhuǎn)，因此電機14還可減少污染物排放。
[0021] 牽引電池或電池包（battery pack) 24儲存可以被電機14使用的能量。牽引電池 24通常從牽引電池24中的一個或更多個電池單元陣列（有時稱為電池單元堆）提供高電 壓直流（DC)輸出。電池單元陣列可包括一個或更多個電池單元。牽引電池24通過一個或 更多個接觸器（未示出）電連接到一個或更多個電力電子模塊26。所述一個或更多個接 觸器在斷開時使牽引電池24與其它組件隔離，并在閉合時將牽引電池24連接到其它組件。 電力電子模塊26還電連接到電機14,并且在牽引電池24和電機14之間提供雙向傳輸電 能的能力。例如，典型的牽引電池24可以提供DC電壓，而電機14可能需要三相交流（AC) 電壓來運轉(zhuǎn)。電力電子模塊26可以將DC電壓轉(zhuǎn)換為電機14所需要的三相AC電壓。在再 生模式下，電力電子模塊26可以將來自用作發(fā)電機的電機14的三相AC電壓轉(zhuǎn)換為牽引電 池24所需要的DC電壓。在此的描述同樣適用于純電動車輛。對于純電動車輛，混合動力 傳動裝置16可以是連接到電機14的齒輪箱并且發(fā)動機18會不存在。
[0022] 牽引電池24除了提供用于推進的能量之外，還可以提供用于其它車輛電氣系統(tǒng) 的能量。典型的系統(tǒng)可包括將牽引電池24的高電壓DC輸出轉(zhuǎn)換為與其它車輛負載兼容的 低電壓DC供應的DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28。其它高電壓負載（例如，壓縮機和電加熱器）可直 接連接到高電壓而不使用DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28。在典型的車輛中，低電壓系統(tǒng)電連接到輔 助電池30 (例如