電動車輛熱管理系統的製作方法
2023-07-10 18:58:41 2
電動車輛熱管理系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種電動車輛熱管理系統。該熱管理系統包括用於調節牽引電池的溫度的電池迴路。電機迴路被設置為調節電機的溫度。所述熱管理系統還包括輻射器。輻射器閥選擇性地控制流體流動通過輻射器。電池閥選擇性地結合電池迴路和電機迴路。電池迴路和電機迴路流體連通且並行排列，以被輻射器冷卻。
【專利說明】電動車輛熱管理系統【技術領域】
[0001 ] 本公開涉及一種電動車輛中的熱管理系統。
【背景技術】
[0002]諸如電池電動車輛(BEV)、插電式電動車輛(PHEV)或混合動力電動車輛(HEV)的車輛包括諸如高電壓電池的電池以作為車輛的能量源。電池容量和循環壽命可根據電池的操作溫度而改變。通常期望在車輛操作時或在車輛充電時將電池保持在特定的溫度範圍內。
[0003]具有電池的車輛可以包括冷卻系統，以進行電池的溫度控制，從而保持充電容量和延長電池壽命，並改善其他電池性能特性。
【發明內容】
[0004]在一個實施例中，提供了一種電動車輛熱管理系統。該熱管理系統包括用於調節牽引電池的溫度的電池迴路。電池迴路包括適於冷卻電池迴路中的流體的散熱器和用於使流體在電池迴路中循環的電池泵。電機迴路被設置為調節牽引電機的溫度並與電池迴路流體連通。電機迴路包括用於使流體在電機迴路中循環的電機泵。電機泵和電池泵並行排列。輻射器與電池迴路和電機迴路流體連通。輻射器閥選擇性地控制流體流動通過輻射器。當輻射器閥處於第一位置時，流體流動通過輻射器。當輻射器閥處於第二位置時，流體繞過輻射器。電池閥選擇性地結合電池迴路和電機迴路。當電池閥處於第一位置時，流體並行地流動通過電池迴路和電機迴路。當輻射器閥和電池閥被分別設置到第一位置時，牽引電池通過輻射器而非散熱器 進行冷卻。
[0005]在另一實施例中，提供了一種牽引電池熱管理系統。該熱管理系統包括用於調節牽引電池的溫度的電池迴路。電機迴路被設置為調節電機的溫度。熱管理系統還包括輻射器。輻射器閥選擇性地控制流體流動通過輻射器。電池閥選擇性地結合電池迴路和電機迴路。電池迴路和電機迴路流體連通且並行排列，從而被輻射器冷卻。
[0006]在一個其他實施例中，提供了一種電動車輛熱管理方法。該方法包括命令輻射器閥置於第一位置以允許流體流動通過輻射器。命令電池閥置於第一位置，以允許流體並行地流動通過電池迴路和電機迴路。輻射器並行地冷卻牽引電機和電池。
[0007]—種電動車輛熱管理方法包括:命令輻射器閥置於第一位置，以允許流體流動通過輻射器；命令電池閥置於第一位置，以允許流體並行地流動通過電池迴路和電機迴路。其中，輻射器並行地冷卻牽引電機和電池。在不啟用散熱器的情況下冷卻電池。所述方法還包括:如果電池溫度超過閾值溫度，則命令電池閥置於第二位置；啟用散熱器來冷卻電池。所述方法還包括:如果環境溫度超過閾值溫度，則命令電池閥置於第二位置；啟用散熱器來冷卻電池。所述方法還包括:如果電池溫度低於閾值溫度，則命令輻射器閥置於第二位置，以繞過輻射器；通過電機迴路加熱電池。【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是根據本公開的實施例的電池電動車輛的示意圖；
[0009]圖2是根據本公開的實施例的示出了一種操作模式的熱管理系統的示意圖；
[0010]圖3是圖2的熱管理系統和操作模式的簡化示意圖；
[0011]圖4是根據本公開的實施例的圖2的熱管理系統和另一操作模式的簡化示意圖；
[0012]圖5是根據本公開的實施例的圖2的熱管理系統和另一操作模式的簡化示意圖；
[0013]圖6是根據本公開的實施例的圖2的熱管理系統和另一操作模式的簡化示意圖；
[0014]圖7是根據本公開的實施例的圖2的熱管理系統和另一操作模式的簡化示意圖；
[0015]圖8是圖2的熱管理系統的操作模式的示圖。
【具體實施方式】
[0016]按照要求，在此公開本發明的詳細的實施例；然而，應該理解的是，公開的實施例僅為可以以多種和可選的形式來實施的本發明的示例。附圖不必須是按比例繪製的；一些特徵可能被誇大或最小化，以示出特定組件的細節。因此，這裡公開的特定結構和功能上的細節不應被解釋為進行限制，而僅應被解釋為用於教導本領域技術人員來不同地實施本發明的代表性基礎。
[0017]參照圖1,示出了根據一個或更多個實施例的諸如電池電動車輛(BEV)的電動車輛20。圖1僅代表一種類型的BEV架構，且不意在進行限制。本公開可以被應用於任何合適的BEV。
[0018]車輛20或BEV，是通過電功率(諸如通過電機24)進行推進而沒有來自內燃發動機的輔助的全電動車輛。電機24接收電功率並提供機械旋轉輸出功率。電機24連接到用於通過預定的齒數比來調節電機24的輸出扭矩和速度的變速箱38。變速箱38通過輸出軸42連接到成組的推進輪40。車輛20的其他實施例包括用於推進車輛20的多個電機(未示出)。電機24還可以用作用於將機械功率轉換為電功率的發電機。高電壓總線44通過逆變器48將電機24電連接到能量儲存系統46。
[0019]根據一個或更多個實施例，能量儲存系統46包括主電池50和電池能量控制模塊(BECM)52。BECM適於將車輛20連接到電源78 (諸如IlOV電源或220V電源)，並適於將接收的電流傳送到電池50或傳動系控制系統30。
[0020]主電池50是可以輸出電功率以操作電機24的高電壓電池或牽引電池。主電池50是由一個或更多個電池模塊構成的電池包。每個電池模塊可以包括一個電池單體或多個電池單體。通過使用流體冷卻系統、空氣冷卻系統或現有技術已知的其他冷卻方法來冷卻和加熱電池單體。BECM52用作主電池50的控制器。BECM52還包括管理每個電池單體的荷電狀態和溫度的電子監視系統。電池50具有至少一個溫度傳感器51，諸如熱敏電阻器等。傳感器51與BECM52通信，以提供關於電池50的溫度數據。
[0021]電機24、傳動系控制模塊(TCM) 30、變速箱38和逆變器48被共同地稱為傳動系54。車輛控制器26與傳動系54通信，以使傳動系54的功能與其他車輛系統協調。控制器26、BECM52和TCM30被示出為單獨的控制器模塊。用於車輛20的控制系統可以包括任何數量的控制器，並可以被集成到單個控制器中，或可以具有多個模塊。可以通過控制器區域網絡(CAN)或其他系統來連接一些控制器或所有的控制器。控制系統可以被構造為在多個不同條件中的任何條件下(包括以對電池50和車輛艙室或乘員艙室中的溫度進行熱管理的方式)控制電池50和傳動系54的多個組件的操作，並用於電池50的充電和放電操作。
[0022]TCM30被構造為控制傳動系54內的特定的組件，諸如電機24和/或逆變器48。車輛控制器26監視電機24的溫度，並接收來自駕駛員的節氣門請求(或期望的電機扭矩請求)。通過使用這樣的信息，車輛控制器26將電機扭矩請求提供到TCM30。響應於電機扭曲請求，TCM30和逆變器48將由主電池50提供的直流(DC)電壓轉換為用於控制電機24的信號。
[0023]車輛控制器26通過用戶界面60向駕駛員提供信息。用戶界面60可以包括允許用戶將請求或期望的車輛操作或充電參數或其他車輛操作參數輸入到控制器26中的特徵。用戶界面60可以包括觸控螢幕界面、連接到諸如移動裝置或計算機的遙控站的無線連接件、以及現有技術已知的其他輸入界面。車輛控制器26還接收指示車輛系統的當前操作狀況的輸入信號。例如，車輛控制器26可以接收來自BECM52的表不電池50的狀況的輸入信號、以及來自傳動系54的表不電機24和逆變器48的狀況的輸入信號。車輛控制器26將諸如電機狀態或電荷水平狀態的輸出提供到用戶界面60，這些被可視地傳達給駕駛員。控制器26在各種用戶請求之間進行仲裁，以對充電時和運行時的車輛20進行熱管理。
[0024]車輛20包括用於加熱和冷卻多個車輛組件的溫度控制系統62。根據一個或更多個實施例，溫度控制系統62包括高電壓電加熱器64和高電壓電HVAC壓縮機66。加熱器64被用於加熱循環通過加熱器芯的冷卻劑,壓縮機66被用於冷卻在一些情況下使艙室和電池冷卻的冷卻劑。加熱器64和壓縮機66可以直接從主電池50獲取電能。溫度控制系統62可以包括用於通過CAN總線56與車輛控制器26通信的控制器(未示出)，或可以被集成到控制器26中。溫度控制系統62的開/關狀態被通信至車輛控制器26，並可以基於(例如)操作者致動的開關的狀態或溫度控制系統62基於諸如車窗除霜的相關功能的自動控制。溫度控制系統62可以連接到用戶界面60，以允許用戶設置艙室的溫度，或預編程用於車輛未來的操作循環的溫度。
[0025]根據一個實施例，車輛20包括諸如12伏特電池的副電池68。副電池68可以被用於向諸如前照燈等的多個車輛附件供電，這裡將所述多個車輛附件共同地稱為附件70。DC/DC轉換器72可以電性地設置在主電池50和副電池68之間。DC/DC轉換器72調節或「階梯式降低」電壓電平以允許主電池50對副電池68充電。低電壓總線74將DC/DC轉換器72電連接到副電池68和附件70。
[0026]車輛20包括用於對主電池50進行充電的AC充電器76。電連接件78將AC充電器76連接到外部電源(未示出)，以接收AC功率。AC充電器76包括用於將從外部電源接收的AC功率轉換或「整流」為用於對主電池50進行充電的DC功率的功率電子器件。AC充電器76被構造為適於來自外部電源(例如，110伏特、220伏特等)的一個或更多個傳統的電壓源。在一個或更多個實施例中，外部電源包括利用無害可再生能源的裝置，諸如光伏(PV)太陽能面板或風力渦輪機(未示出)。
[0027]此外，圖1中示出了駕駛員控制系統80、動力轉向系統82和導航系統84的簡化的不意性表不。駕駛員控制系統80包括制動系統、加速系統和檔位選擇(換檔)系統。制動系統包括制動器踏板、位置傳感器、壓力傳感器或它們的某些組合、以及連接到諸如主驅動輪40的車輛車輪的機械連接件，以進行摩擦制動。制動系統還可以被構造為用於再生制動，其中，制動能量可以被捕捉並被儲存為主電池50中的電能。加速系統包括具有一個或更多個傳感器的加速器踏板，加速器踏板的傳感器與制動系統中的傳感器一樣，向車輛控制器26提供諸如節氣門請求的信息。檔位選擇系統包括用於手動地選擇變速箱38的齒輪設置的換檔器。檔位選擇系統可以包括用於將換檔器選擇信息(例如，駐車檔、前進檔、空檔)提供到車輛控制器26的換檔位置傳感器。
[0028]導航系統84可以包括導航顯示器、全球定位系統(GPS)單元、導航控制器和用於接收來自駕駛員的目的地信息或其他數據的輸入器(全部沒有示出)。在一些實施例中，導航系統可以與用戶界面60集成。導航系統84還可以進行與車輛20、其目標目的地或其他相關GPS航路點相關的距離和/或位置信息的通信。
[0029]圖2示出了用於與如圖1中所示的車輛20 —起使用的形成熱管理系統100的多個集成的熱環路或迴路。熱管理系統100包括電池熱迴路110、電機迴路120和艙室迴路130。
[0030]熱管理系統100包括用於在不同的操作模式下選擇性地連接迴路的多個閥。在圖2中示出的流動箭頭示出了允許輻射器122冷卻電機迴路的牽引電機24和電池熱迴路110中的電池50的操作模式。電機迴路120和電池熱迴路110並行排列，以使得輻射器冷卻模式能夠對電機24和電池50進行冷卻。將在圖3至圖7中並返回參照圖2來描述另外的操作模式。
[0031]電池熱迴路110可以加熱電池50和使電池50冷卻。電池50由一個或更多個電池包構成，且在圖2中示出了具有一個包的電池50。每個電池包可以具有多個單體104。圖2中的電池50被示出為具有三個單體104，然而如現有技術已知的，可以將任何數量的單體用於電池50。電池單體104被換熱器翅片分開，其中，換熱器翅片具有窄的冷卻通道，流體流動通過冷卻通道，以調節每個電池單體104的溫度。
[0032]可以作為與電池控制模塊通信或與電池控制模塊集成的車輛控制器的控制器106監視電池50，以確定電池50的荷電狀態和容量。每個單體104可以具有被構造為測量單體溫度的相關的溫度傳感器。溫度傳感器與控制器106通信，從而控制器106也通過監視每個電池單體104的溫度來監視電池溫度。控制器106通過測量或評估多個電池單體104的溫度來確定電池50的溫度。
[0033]控制器106還與車輛上的環境溫度傳感器102通信。環境溫度傳感器102被構造為測量環境的溫度。艙室溫度傳感器112也與控制器106通信，並測量車輛的乘員艙室的溫度，以向HVAC系統提供反饋，從而進行艙室的溫度控制。
[0034]可以使用由控制器106控制的電池熱迴路110來主動地調節電池50的溫度。電池50的溫度和每個單體104的溫度確定電池50可以接受的電荷的量和當儲存在電池50中時可以使用的電荷的量。
[0035]電池熱迴路110對電池50進行熱管理，以調節單體104的溫度，從而保持電池50的使用壽命，允許適當的充電，並滿足車輛性能屬性。電池熱迴路Iio經單體104和換熱流體之間的對流熱傳遞來對電池單體104進行主動加熱或主動冷卻。電池熱迴路110可以被集成到具有溫度控制的加熱和冷卻元件以及動力總成冷卻元件的車輛熱系統中。
[0036]電池熱迴路110包括循環通過與電池中的單體104相鄰的冷卻通道的流體，以主要使用對流熱傳遞來加熱或冷卻電池50。流體是有助於調節電池單體104的溫度的液體冷卻劑，諸如乙二醇或水或它們的組合。泵114控制電池熱迴路110中的流體的流動。加熱元件116用作流體的熱源，以加熱流體，並因此主動地加熱電池50。加熱元件116可以為與車輛中的另一熱系統進行換熱以回收廢熱的換熱器，或者可以為獨立的加熱器，諸如包括正溫度係數(PTC)加熱器的電熱器。
[0037]電池熱迴路110還具有使流體冷卻並因此主動地冷卻電池50的冷卻元件118或散熱器。冷卻元件118可以為蒸汽壓縮或吸收循環的一部分、與車輛熱系統中的另一元件進行換熱的換熱器、或現有技術已知的其他散熱器。冷卻元件118中的換熱器可以為並流式換熱器、對流式換熱器或現有技術已知的其他換熱器，以適當地加熱或冷卻電池熱迴路110中的流體。
[0038]電池熱迴路110還包括BECM52。BECM52也可以在使用期間產生熱，也可能需要冷卻，以將BECM52保持在適合的溫度範圍內。電池熱迴路110還可以流動通過電池充電器，以主動地加熱或冷卻BECM52和充電組件。
[0039]為了保護電池單體104不被熱管理系統100中的汙染物影響，電池熱迴路110還包括過濾器150。過濾器150被設置在電池50的上遊，以過濾碎屑。因為冷卻劑在整個熱管理系統100中循環，所以過濾器150在碎屑到達電池單體104中的窄的冷卻通道之前從電機迴路120或艙室迴路130過濾碎屑。
[0040]電機迴路120調節牽引電機24的溫度。電機迴路120還調節來自傳動系控制模塊30和DC/DC轉換器72的任何熱負載的溫度。電機迴路120還包括被布置為使換熱流體循環通過電機迴路120的電機泵124。電機泵124可以沿電機迴路120位於任何合適的位置。
[0041]熱管理系統還包括輻射器122。輻射器旁通閥126選擇性地控制流體流動通過輻射器122。在第一位置，引導所有的換熱流體沿A方向流動並通過輻射器122。相反地，當輻射器旁通閥126處於第二位置時，引導所有的換熱流體沿B方向流動。沿B方向，流體在可能的情況下(諸如在換熱流體低於閾值溫度時)繞過輻射器122。
[0042]電池閥132被設置為選擇性地結合電池熱迴路110和電機迴路120。在第一位置，沿C方向引導換熱流體，以有效地將電池熱迴路110並行地結合到電機迴路120。當輻射器旁通閥126處於第一位置、流體沿A方向流動且電池閥132也處於第一位置從而流體沿C方向流動時，流體通過輻射器122的流動與電機迴路120和電池熱迴路110平行地排列。此外，當輻射器旁通閥126處於第一位置、流體沿A方向流動且電池閥也處於第一位置從而流體平行流動時，流體流動通過電機迴路120和電池熱迴路110並匯合，且被傳送通過輻射器。電機迴路入口 134被布置為與電池迴路入口 136平行。相似地，電池泵114被布置為與電機泵124平行。在輻射器122的出口 152處，電機迴路入口 134和電池迴路入口 136被布置為平行，從而從輻射器122出來的流體並行地進入電池迴路110和電機迴路120。
[0043]並行排列電機迴路120和電池熱迴路110提供了多個優點。在並行系統中，在並行迴路連接的兩點(入口和出口)之間的跨兩個迴路的壓降相同。另外，因為兩個並行的迴路在進入輻射器之前結合併在輻射器之後分開，所以兩個並行的迴路面對來自輻射器相同的入口溫度。在每個並行分支內通過僅提供每個並行分支中的組件所需要的流動，實現了減小的泵功率。因此，每個泵可以較小，且可以使用較少的能量。相反，當將迴路彼此串行結合時，流速最大的組件可能確定整個系統的流速，使得高於必須的流速的流體流動通過除了具有最大的流速需求的組件之外的所有組件。這樣的高於必須的流動導致過度的泵功耗，這降低了燃料效率和/或縮短了車輛的由電池驅動的電動範圍。此外，如果串行排列迴路，則輻射器冷卻模式不起作用，這是因為電機迴路120可能已將被加熱的換熱流體供應給到電池迴路110。另外，在串行構造中，沿流向的每個組件因流體在上遊的加熱而面對比其前方的組件的溫度高的溫度。這可能導致過高的溫度。特別重要的是，當輻射器122進行冷卻時，示出的並行構造與串行構造相比在電池迴路入口 136處提供了較低的溫度。牽引電池具有低溫需求。在串行布置中，已經被電機迴路加熱的流體在大多數情況下沒有提供滿足電池的溫度需求的充足的冷卻。在並行布置中，每個迴路面對相同的入口溫度，雖然在每個迴路中出現上遊加熱，但是整個溫度較低，這對牽引電池以及系統中的其他組件提供了更期望的冷卻。
[0044]第三閥(艙室閥140或HVAC閥)被設置為選擇性地將換熱流體提供到艙室迴路130。在第一位置，艙室閥140被布置為沿E方向引導流體朝向電機迴路120流動，並通常使艙室迴路130隔離。在第二位置，艙室閥140沿F方向引導流體流動，這允許流體進入艙室迴路130。如果電機迴路120具有充分加熱的流體，則這樣的加熱的流體可以通過降低流體加熱器148 (諸如PTC)所必須消耗的能量來減輕流體加熱器148的負荷，其中，流體加熱器148所必須消耗的能量是為了通過艙室迴路130中的加熱器芯146提供具有合適溫度的流體以用於艙室加熱。
[0045]在圖2中示出的以及在圖3中更簡化地示出的流體流動示出了熱管理系統100的有效冷卻模式。該冷卻模式允許輻射器122和低電壓扇142對電機迴路120和電池熱迴路110中的熱負載進行冷卻。當電池閥132被設置到第一位置以沿C方向引導流動而使電池迴路110和電機迴路120結合時，電池迴路110與電機迴路120並行排列。輻射器122與電池迴路110和電機迴路120串行排列。在電池熱迴路110和輻射器122串行排列的情況下，輻射器122對包括牽引電池50和電池單體104的電池熱迴路110進行冷卻，而不需要打開散熱器118。預期的是，輻射器122可以在從(例如)O攝氏度至25攝氏度的大的環境溫度範圍內對電池熱迴路110進行冷卻。輻射器122和低電壓扇142與運行散熱器118相比消耗較少的能量，這增加了燃料效率和/或增加了車輛的由電池50驅動的電動範圍。使用輻射器122來對牽引電池50進行冷卻還因為較少地使用散熱器118而改善了熱管理系統110的穩健性和耐久性，並在散熱器118因某種原因變得不可操作時可以對電池進行冷卻。
[0046]當電池閥132運動到第二位置時，沿D方向引導換熱流體以使電池迴路110和電機迴路120基本隔離。艙室閥140處於第一位置，以沿E方向引導流動，從而還使艙室迴路130隔離。如圖4中的簡化示意圖所示，熱管理系統100處於隔離模式下，在隔離模式下，每個熱迴路彼此隔離。可在高於閾值環境溫度時(例如，在高於25攝氏度時)使用隔離模式，其中，在高於閾值環境溫度時，輻射器122不再能夠對電池50進行充分冷卻。在高於閾值溫度時，可通過散熱器118和空調系統對電池進行冷卻。散熱器118通過使電池迴路110中的流體和低於環境溫度的製冷劑之間進行換熱而使電池迴路110冷卻。在該模式下，可能不需要對艙室進行加熱，所以艙室迴路與熱管理系統100分開並關閉。
[0047]在隔離模式下，輻射器旁通閥126可以改變以沿A方向或B方向引導流動，從而根據電機迴路120的溫度條件來提供恆溫器效果。溫度傳感器128可以被設置為確定電機迴路120中選擇的點處的換熱流體的溫度。如所示出的，溫度傳感器128可以被布置在所有的熱負載(諸如電機24、TCM30和DC/DC轉換器72)的下遊，以記錄換熱流體的最高溫度。基於由溫度傳感器128確定的溫度，諸如控制器106的控制器可以確定是否將輻射器旁通閥126布置在沿A方向朝向輻射器122引導流動的第一位置或將輻射器旁通閥126布置在第二位置，此時流體沿B方向繞過輻射器122流動。因為大多數組件的冷卻劑溫度需求可以以入口冷卻劑溫度為基礎，所以其優點還在於提供了由溫度傳感器128調節的入口 134。
[0048]艙室迴路130可以包括用於車輛的HVAC系統或用於車輛乘員艙室的溫度控制系統。如所示出的，艙室迴路130具有包括泵144和加熱器芯元件146的流體迴路，以使用加熱的流體來將加熱的空氣提供到艙室通風孔。
[0049]電池熱迴路110、電機迴路120和艙室迴路130是三個單獨的但被一體化的熱迴路。迴路110、120和130可以關閉三個單獨的閥並通過使用三個單獨的泵而彼此獨立地運行。或者，迴路110、120和130可以選擇性地混合，從而(例如)來自電機24的廢熱可被用於加熱艙室或加熱電池50。在每個迴路是分開的情況下，多重一體化的熱迴路架構使迴路110,120和130中的每個迴路中的必須的組件最少化，這允許(例如)節約成本和減輕重量。
[0050]例如，圖5示出了所有的迴路110、120和130連接且換熱流體循環通過所有的迴路的全混合模式。在全混合模式下，電池閥132被設置到第一位置，以沿C方向引導流動，艙室閥140被設置到第二位置，以沿F方向引導流動。在全混合模式下，電機迴路120和電池迴路110並行且艙室迴路130串行連接到電機迴路120和電池迴路的匯合流。當來自電機迴路120和電池熱迴路110的廢熱可以被用於加熱車輛的乘員艙室而不需要加熱器148時，可以在窄的溫度範圍內使用混合模式。
[0051]在全混合模式下，輻射器閥126被繞過，並因此不影響熱管理系統100的功能。
[0052]圖6示出了電池熱迴路110被隔離但使電機迴路120和艙室迴路130混合的模式。在電池隔離模式下，電池閥132被設置到第二位置以沿D方向引導流動，以使電池熱迴路110基本隔離。艙室閥140被設置到第二位置，以沿F方向引導流動，從而來自電機迴路120的流動被引導到艙室迴路130，所以電機迴路120和艙室迴路130串行連接。可以在電池50的溫度處於目標範圍內時使用圖6中的電池隔離模式。通過隔離電池熱迴路110，由加熱元件116來調節電池50的溫度並通過使用散熱器118來冷卻電池50的溫度。
[0053]當電池溫度傳感器檢測到在(例如)10攝氏度和45攝氏度之間的目標電池溫度範圍時，控制器106可以命令電池閥置於第二位置和圖6中的電池隔離模式。目標範圍可以根據(例如)環境溫度或駕駛員使用來改變。在隔離模式下，當由輻射器122產生的冷卻不足時，電池50需要在較高的環境溫度條件下被冷卻。可選擇地，當車輛插電時，電池50需要使用加熱元件116進行加熱。當電池迴路110被隔離時，輻射器122不影響電池迴路110。然而，輻射器122可以在打開以沿A方向引導流動的情況下影響電機迴路120。
[0054]最後，圖7示出了當電池閥132被設置到第一位置以沿C方向引導流動時使得電池熱迴路110和電機迴路120並行連接的熱管理系統100的另一構造。在該加熱模式下，艙室迴路130在艙室閥140被設置到第一位置以沿E方向引導流動時被隔離。與在圖2和圖3中示出的輻射器冷卻模式不同，輻射器閥126被設置到第二位置以繞過輻射器122並沿B方向引導流動。在這樣的加熱模式下，當環境溫度低於閾值溫度(此時環境較冷)且車輛正在行駛時，電池50和電池熱迴路110可以被來自電機迴路120的廢熱加熱。加熱模式將加熱冷的電池50。艙室迴路130在名義上以遠高於電池迴路110的溫度運行，從而艙室迴路130需要被隔離。最終，對於電池50來說電機迴路120可能變得過熱，這可能再次使電池迴路110相對於過熱的艙室迴路130隔離，如上所述。
[0055]在本公開的另一實施例中，還預期的是，艙室迴路130可以永久地與電池熱迴路110和電機迴路120隔離。這可能去除閥140和其他管路，從而節約成本和減輕重量，以及
簡化艙室空調控制。
[0056]圖8是基於福射器閥126、電池閥132和艙室閥140的多個位置來總結熱管理系統的操作模式的示圖。
[0057]雖然上面描述了示例性實施例，但是其沒有意在以這些實施例來描述本發明的所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性的而非限制性的詞語，且應該理解的是，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以進行多種改變。另外，多個實施性實施例的特徵可以組合以形成本發明的另外的實施例。
【權利要求】
1.一種電動車輛熱管理系統,包括: 電池迴路，用於調節牽引電池的溫度，電池迴路包括適於冷卻電池迴路中的流體的散熱器和用於使流體在電池迴路中循環的電池泵； 電機迴路，用於調節牽引電機的溫度並與電池迴路流體連通，電機迴路包括用於使流體在電機迴路中循環的電機泵，電機泵和電池泵並行排列； 輻射器，與電池迴路和電機迴路流體連通； 輻射器閥，用於選擇性地控制流體流動通過輻射器，其中，在第一位置，流體流動通過輻射器，在第二位置，流體繞過輻射器； 電池閥，用於選擇性地結合電池迴路和電機迴路，其中，在第一位置，流體並行地流動通過電池迴路和電機迴路， 其中，當輻射器閥和電池閥被分別設置到第一位置時，牽引電池通過輻射器而非散熱器進行冷卻。
2.如權利要求1所述的電動車輛熱管理系統，其中，當電池閥處於第二位置時，電池迴路與電機迴路和輻射器基本隔離。
3.如權利要求1所 述的電動車輛熱管理系統，所述熱管理系統還包括: 控制器，操作性地連接到輻射器閥和電池閥， 其中，控制器被構造為命令輻射器閥和電池閥分別置於第一位置，以使牽引電池不通過散熱器進行冷卻，如果電池溫度超過閾值溫度，則控制器被構造為命令電池閥置於第二位置並啟用散熱器。
4.如權利要求3所述的電動車輛熱管理系統，其中，如果電池溫度低於閾值溫度，則控制器命令輻射器閥置於第二位置以繞過輻射器，並通過電機迴路來加熱電池。
5.如權利要求1所述的電動車輛熱管理系統，所述熱管理系統還包括: 艙室迴路，用於調節乘員艙室的溫度； 艙室閥，用於選擇性地將艙室迴路結合到所述熱管理系統， 其中，艙室迴路與電機迴路串行連接。
6.如權利要求1所述的電動車輛熱管理系統，其中，輻射器出口與並行排列的電池迴路入口和電機迴路入口串行排列。
7.—種牽引電池熱管理系統,包括: 電池迴路，用於調節牽引電池的溫度； 電機迴路，用於調節電機的溫度； 輻射器； 輻射器閥，用於選擇性地控制流體流動通過輻射器； 電池閥,用於選擇性地結合電池迴路和電機迴路， 其中，電池迴路和電機迴路流體連通且並行排列，從而被輻射器冷卻。
8.如權利要求7所述的熱管理系統，其中，當輻射器閥處於第一位置時，流體流動通過輻射器，當電池閥處於第一位置時，流體並行地流動通過電池迴路和電機迴路，從而輻射器並行地冷卻牽引電機和電池。
9.如權利要求8所述的熱管理系統，所述熱管理系統還包括: 散熱器，適於冷卻電池迴路中的流體，其中，當輻射器閥處於第一位置且電池閥處於第一位置時，電池通過輻射器而非散熱器進行冷卻。
10.如權利要求7所述的熱管理系統，其中，當電池閥處於第二位置時，電池迴路與電機迴路和輻射器基本隔離。
11.如權利要求7所述的熱管理系統，所述熱管理系統還包括: 電機迴路泵，被布置為選擇性地使流體循環通過電機迴路； 電池迴路泵，被布置為選擇性地使流體循環通過電池迴路， 其中，電機迴路泵和電池迴路泵並行排列。
12.如權利要求7所述的熱管理系統，其中，輻射器出口與並行排列的電池迴路入口和電機迴路入口串行排列。
13.如權利要求7所述的熱管理系統，所述熱管理系統還包括: 艙室迴路，用於調節乘員艙室溫度； 第三閥，用於選擇性地將艙室迴路結合到所述熱管理系統。
14.如權利要求7所述的熱管理系統，所述熱管理系統還包括: 控制器，操作性地連接到輻射器閥和電池閥， 其中，控制器被構造為命令輻射器閥和電池閥分別置於第一位置，以使牽引電池不通過散熱器進行冷卻，如果電池溫度超過閾值溫度，則控制器被構造為命令電池閥置於第二位置並啟用散熱器。
15.如權利要求14所述的熱管理系統，其中，如果電池溫度低於閾值溫度，則控制器命令輻射器閥置於第二位置以繞過輻射器，並通過電機迴路來加熱電池。
【文檔編號】H01M10/625GK103972607SQ201410040911
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2013年2月1日
【發明者】馬克·G·史密斯, 威廉·塞繆爾·施瓦茨, 肯尼斯·J·傑克遜, 大衛·法博瑞克特瑞 申請人:福特全球技術公司