可再充電的能量存儲系統冷卻的製作方法

2023-05-21 18:15:31

可再充電的能量存儲系統冷卻的製作方法
【專利摘要】本發明涉及可再充電的能量存儲系統冷卻。方法，系統，以及車輛提供用於車輛的可再充電的能量存儲系統（RESS）的冷卻。控制系統連接到RESS並且構成為冷卻RESS。控制系統包括用於冷卻RESS的被動冷卻系統，用於冷卻RESS的主動冷卻系統，以及控制器。控制器連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統，並且構成為確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在，如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；並且如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
【專利說明】可再充電的能量存儲系統冷卻
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及車輛領域，並且更具體地，涉及一種用於車輛的可再充電的能量存儲系統的冷卻的方法和系統。
【背景技術】
[0002]某些車輛，尤其是電動車輛和混合動力電動車輛，具有可再充電的能量存儲系統(RESS)，例如電池。通常希望將RESS的溫度保持在一定的限度內。然而，用於RESS冷卻的當前的技術可能不總是最佳的，例如在最佳冷卻和能源的最佳使用方面。
[0003]因此，希望提供一種用於冷卻車輛RESS的改進的方法。還希望提供一種用於車輛RESS的這樣的冷卻的改進的系統，並且包括這樣的方法和系統的車輛。此外，結合附圖和上述【技術領域】和【背景技術】，從隨後的詳細描述和所附權利要求中，本發明的其它所需的特徵和特點將會變得顯而易見。

【發明內容】

[0004]根據示例性實施例，提供了一種用於冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)的方法。所述方法包括步驟:確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在，如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統冷卻RESS，並且如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統冷卻RESS。
[0005]根據另一示例性實施例，提供了用於冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)的控制系統。控制系統包括用於冷卻RESS的被動冷卻系統，用於冷卻RESS的王動冷卻系統，以及控制器。控制器連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統，並且構成為確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在，如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；並且如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0006]根據進一步示例性實施例，提供了一種車輛。車輛包括驅動系統和控制系統。驅動系統包括可再充電的能量存儲系統(RESS)。控制系統連接到RESS並且構成為冷卻RESS。控制系統包括用於冷卻RESS的被動冷卻系統，用於冷卻RESS的王動冷卻系統，以及控制器。控制器連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統，並且構成為確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在，如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；並且如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0007]本發明還提供了以下方案:
1.一種用於冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)的方法，所述方法包括:
確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在；
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統冷卻RESS ；以及 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統冷卻RESS。[0008]2.根據方案I所述的方法，其中:
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，使用被動冷卻系統冷卻RESS的步驟包括使用空氣至液體熱交換器冷卻RESS ;以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，使用主動冷卻系統冷卻RESS的步驟包括使用液體至液體熱交換器冷卻RESS。
[0009]3.根據方案I所述的方法，其中:
確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在的步驟包括基於RESS的溫度，接近車輛的環境溫度，或兩者確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在。
[0010]4.根據方案I所述的方法，其中:
車輛包括散熱器；以及
確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在的步驟包括基於通過散熱器的空氣的估計流確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在。
[0011]5.根據方案I所述的方法，還包括:
確定被動冷卻系統工作期間熱傳遞的測量值；以及 如果熱傳遞的測量值小於預定閾值開始主動冷卻系統。
[0012]6.根據方案5所述方法，其中確定熱傳遞的測量值的步驟包括:
測量在被動冷卻系統的工作期間進入RESS的冷卻流體的第一溫度；
測量在被動冷卻系統的工作期間離開RESS的冷卻流體的第二溫度；以及 使用第一溫度，第二溫度，和冷卻流體的流量計算熱傳遞的測量值。
[0013]7.根據方案I所述的方法，其中被動冷卻系統包括風扇，並且所述方法還包括:
如果對於第一預定時間量車輛速度超過第一預定值，對於第二預定時間量命令風扇轉
速超過第二預定值，或兩者，則重新開始被動冷卻系統。
[0014]8.一種用於冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)的控制系統，所述控制系統包括:
用於冷卻RESS的被動冷卻系統；
用於冷卻RESS的主動冷卻系統；以及 控制器，其連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統並且構成為:
確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在；
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0015]9.根據方案8所述的控制系統，其中:
被動冷卻系統使用空氣至液體熱交換器；以及 主動冷卻系統使用液體至液體熱交換器。
[0016]10.根據方案8所述的控制系統，其中控制器包括:
構成為測量接近測量的環境溫度，RESS的溫度，或兩者的傳感器單元；以及 處理器，其連接到傳感器單元並且構成為:
基於環境溫度，RESS的溫度，或兩者確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在； 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0017]11.根據方案8所述的控制系統，其中車輛包括散熱器，並且控制器包括:
處理器，其連接到傳感器單元並且構成為:
基於通過散熱器的空氣的質量流量確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在；如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0018]12.根據方案8所述的控制系統，其中控制器還構成為:
確定在被動冷卻系統工作期間熱傳遞的測量值；以及 如果熱傳遞的測量值小於預定閾值開始主動冷卻系統。
[0019]13.根據方案12所述的控制系統，其中控制器包括:
多個傳感器，其構成為:
測量在被動冷卻系統的工作期間進入RESS的冷卻流體的第一溫度；以及 測量在被動冷卻系統的工作期間離開RESS的冷卻流體的第二溫度；以及 處理器，其連接到多個傳感器並且構成為:
確定在被動冷卻系統工作期冷卻流體的流量；
使用第一溫度，第二溫度，和流量計算熱傳遞的測量值；以及 如果熱傳遞的測量值小於預定閾值開始主動冷卻系統。
[0020]14.根據方案8所述的控制系統，其中:
被動冷卻系統包括風扇；以及
控制器還構成為如果對於第一預定時間量車輛速度超過第一預定值，對於第二預定時間量命令風扇轉速超過第二預定值，或兩者，則重新開始被動冷卻系統。
[0021]15.—種車輛，包括:
包括可再充電的能量存儲系統(RESS)的驅動系統；以及
連接到RESS而且構成為冷卻RESS的控制系統，所述控制系統包括:
用於冷卻RESS的被動冷卻系統；
用於冷卻RESS的主動冷卻系統；以及 控制器，其連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統並且構成為:
確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在；
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0022]16.根據方案15所述的車輛，其中:
被動冷卻系統使用空氣至液體熱交換器；以及 主動冷卻系統使用液體至液體熱交換器。
[0023]17.根據方案15所述的車輛，其中控制器包括:
構成為測量接近車輛的環境溫度，RESS的溫度，或兩者的傳感器單元；以及 處理器，其連接到傳感器單元並且構成為:
基於環境溫度，RESS的溫度，或兩者確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在；如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0024]18.根據方案15所述的車輛，還包括:
散熱器；
其中控制器包括處理器，其連接到傳感器並且構成為:
確定通過散熱器的空氣的流量；
基於流量確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在；如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及
如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
[0025]19.根據方案15所述的車輛，其中控制器包括:
多個傳感器，其構成為:
測量在被動冷卻系統的工作期間進入RESS的冷卻流體的第一溫度；以及 測量在被動冷卻系統的工作期間離開RESS的冷卻流體的第二溫度；以及 處理器，其連接到多個傳感器並且構成為:
確定在被動冷卻系統工作期冷卻流體的流量；
在冷卻系統的工作期間使用第一溫度，第二溫度，和流量計算熱傳遞的測量值；以及 如果熱傳遞的測量值小於預定閾值開始主動冷卻系統。
[0026]20.根據方案15所述的車輛，其中:
被動冷卻系統包括風扇；以及
控制器還構成為如果對於第一預定時間量車輛速度超過第一預定值，對於第二預定時間量命令風扇轉速超過第二預定值，或兩者，則重新開始被動冷卻系統。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]結合附圖在下文中將描述本發明，其中相同的附圖標記表示相同的元件，並且其中:
圖1是根據示例性實施例，包括可再充電的能量存儲系統(RESS)和用於冷卻RESS的控制系統的車輛的功能方塊圖；
圖2是根據示例性實施例，圖1的控制系統的冷卻系統的示意圖；
圖3是根據替代示例性實施例，圖1的控制系統的冷卻系統的示意圖；以及圖4是根據示例性實施例，用於冷卻車輛的RESS的過程的流程圖，並且可以與圖1的車輛，RESS,以及控制系統(包括圖2和3的冷卻系統)結合使用。【具體實施方式】
[0028]以下詳細描述實質上僅僅是示例性的並且並不旨在限制本發明或其應用或使用。此外，並不旨在通過上述【背景技術】或以下詳細描述中存在的任何理論進行限制。
[0029]根據示例性實施例，圖1示出了車輛100，或汽車。如在下文中進一步更詳細的描述，車輛100構成為經由被動冷卻系統和主動冷卻系統的選擇的起動冷卻車輛100的可再充電的能量存儲系統(RESS)。
[0030]車輛100包括底盤112，車身114，四個車輪116，以及電子控制系統118。車身114布置在底盤112上並且基本上封裝車輛100的其它部件。車身114和底盤112可以結合地形成框架。每個車輪116在接近車身114相應的角部處轉動地連接到底盤112上。
[0031]車輛100可以是多種不同類型的汽車中的任意一種，例如，轎車，貨車，卡車，或運動型多功能車(SUV)，並且可以是兩輪驅動(2WD)(即，後輪驅動或前輪驅動)，四輪驅動(4WD)或全輪驅動(AWD)。車輛100還可以結合多種不同類型的電動推進系統，例如，汽油或柴油燃料內燃發動機，「靈活燃料車輛」(FFV)發動機(即，使用汽油和酒精的混合物)，氣體化合物(例如，氫氣和/或天然氣)燃料發動機，燃燒/電動機混合動力發動機，和電動機中的任意一種或它們的組合。
[0032]在圖1中示出的示例性實施例中，車輛100是混合動力電動車輛(HEV)，並且還包括致動器組件120，以上提及的RESS 122，RESS控制系統124，功率逆變器組件(或逆變器)126，以及散熱器128。致動器組件120包括驅動車輪116的、安裝在底盤112上的至少一個推進系統129。
[0033]具體地,如圖1所示,致動器組件120包括內燃發動機130和電動機/發電機(馬達)132。如本領域技術人員將要理解的，電動機132包括其中的變速器，並且，儘管未示出，還包括定子組件(包括導電線圈)，轉子組件(包括鐵磁心)，以及冷卻流體或冷卻劑。如通常所理解的，電動機132內的定子組件和/或轉子組件可以包括多個電磁極。
[0034]仍然參照圖1,內燃發動機130和電動機132是一體的從而一個或兩者通過一個或多個驅動軸134機械地連接到至少一些車輪116上。在一個實施例中，車輛100是「串聯HEV」，其中內燃發動機130不是直接地連接到變速器上，而是連接到用於為電動機132提供動力的發電機(未示出)上。在另一個實施例中，車輛100是「並聯HEV」，其中內燃發動機130例如通過將電動機132的轉子轉動地連接到內燃發動機130的驅動軸上而直接地連接到變速器上。在某些其它實施例中，車輛100可以包括沒有內燃發動機130的純電動車輛。
[0035]RESS 122電力地連接到逆變器126上。在一個實施例中，RESS 122安裝到底盤112上。在一個這樣的實施例中，RESS 122布置在車輛的座艙內。在另一個實施例中，RESS122布置在車輛的座艙下面。RESS 122優選地包括具有電池單元組的可再充電的電池。在一個實施例中，RESS 122包括鋰磷酸鐵電池，例如，納米磷酸鹽鋰離子電池。RESS 122和推進系統129—起提供了驅動系統以推進車輛100。如在下文中更詳細地描述的，RESS 122由RESS控制系統124冷卻。
[0036]如圖1所描述的，RESS控制系統124包括傳感器陣列140，被動冷卻系統142，主動冷卻系統144，以及一個或多個控制器146。RESS控制系統124連接到RESS 122上，並且至少促進控制RESS 122。如圖1所示，RESS控制系統124優選地連接到散熱器128上。此夕卜，儘管未示出，RESS控制系統124 (和/或其一個或多個部件)可以與電子控制系統118成一體並且還可以包括一個或多個功率源。在某些實施例中，控制器146可以包括一起工作的多個控制器和/或系統。為了簡潔，這樣的控制器和/或系統在此共同地稱為控制器146。
[0037]傳感器陣列140包括一個或多個環境溫度傳感器148，RESS溫度傳感器150，冷卻劑傳感器152，和車輪轉速感傳器154。環境溫度傳感器148優選地布置為接近RESS 122但在RESS 122外部，並且測量RESS 122外部(並且優選地鄰近)的環境溫度。RESS溫度傳感器152每個測量RESS 122的溫度，最優選地每個測量RESS 122的不同單元的溫度。冷卻劑傳感器152測量在被動冷卻系統142和主動冷卻系統144中使用的冷卻流體的溫度。風扇傳感器156檢測被動冷卻系統142的風扇設置(具體地，以下標記為，風扇160)，並且還測量風扇的實際前端速度。傳感器陣列140的各個傳感器提供關於測量值的信號或其它信息至控制器146，用於根據以下描述的圖4的過程的步驟控制RESS 122的冷卻。
[0038]被動冷卻系統142包括分流器158，上述風扇160和空氣至液體熱交換器162。儘管RESS控制系統使用被動冷卻系統142(在下文中進一步描述的，根據圖4的過程的步驟，基於由控制器146提供的指令)，外部環境空氣從散熱器128接收並且沿由風扇160提供動力的分流器158發送至空氣至液體熱交換器162，由此產生用於冷卻RESS 122的冷卻的冷卻流體。被動冷卻系統142經由由控制器146提供的指令，優選地由其處理器172開始並且控制。
[0039]主動冷卻系統144包括泵164和包括交流(AC)壓縮機170的液體對液體熱交換器168。儘管RESS控制系統使用主動冷卻系統144 (在下文中進一步描述的，根據圖4的過程的步驟，基於由控制器146提供的指令)，冷卻流體通過泵164循環至熱交換器168 (具體地，包括其壓縮機170)，由此產生用於冷卻RESS 122的冷卻的冷卻流體。主動冷卻系統144經由由控制器146提供的指令，優選地由其處理器172開始並且控制。
[0040]如圖1所示，控制器146包括計算機系統。在某些實施例中，控制器146還可以包括傳感器陣列140的一個或多個傳感器，電子控制系統118和/或其部分，和/或一個或多個其它裝置。此外，將要理解的是，控制器146可以以其他方式不同於圖1描述的實施例。例如，控制器146可以連接到或可以以其他方式使用一個或多個遠程計算機系統和/或其它控制系統。
[0041]在描述的實施例中，控制器146的計算機系統包括計算機系統，其包括處理器172，存儲器174，接口 176，存儲裝置178，和總線180。處理器172執行計算和控制器146的控制功能，並且可以包括任意類型的處理器或多個處理器，單個集成電路，例如微處理器，或協同工作以完成處理單元的功能的任意適當數目的集成電路裝置和/或電路板。在工作期間，處理器172執行包含在存儲器174內的一個或多個程序182，並且因此控制控制器146的普通工作以及控制器146的計算機系統，優選地，在執行在此描述的處理的步驟中，例如，以下結合圖4描述的過程400的步驟。
[0042]存儲器174可以是任意類型的適當的存儲器。這將包括例如SDRAM的各種類型的動態隨機存取存儲器(DRAM)，各種類型的靜態RAM (SRAM),以及各種類型的非易失性存儲器(PROM，EPR0M，和快閃記憶體)。總線180起到在控制器146的計算機系統的各個部件之間傳輸程序，數據，狀態以及其它信息或信號的作用。在優選實施例中，存儲器174存儲上述程序182，以及一個或多個存儲值184，以在RESS 122的冷卻中使用。在某些示例中，存儲器174與處理器172位於相同的計算機晶片上和/或共同位於相同的計算機晶片上。
[0043]接口 176允許通訊至控制器146的計算機系統，例如從系統驅動器和/或其它計算機系統，並且可以使用任意適當的方法和設備實施。其可以包括一個或多個網絡接口以與其它系統或部件通訊。接口 176還可以包括一個或多個網絡接口以與技術人員通訊，和/或一個或多個存儲器接口以連接至存儲設備，例如存儲裝置178。
[0044]存儲裝置178可以是任意適當類型的存儲設備，包括直接存取儲存裝置，例如硬碟驅動器，快閃記憶體系統，軟盤驅動器和光碟驅動器。在一個示例性實施例中，存儲裝置178包括程序產品，存儲器174可以從該程序產品接收執行本發明的一個或多個過程的一個或多個實施例的程序182，例如下文中進一步描述的圖4的過程400的步驟。在其它示例性實施例中，程序產品可以直接地存儲在存儲器174和/或盤(例如，盤186)中和/或以其他方式由存儲器174和/或盤(例如，盤186)訪問，如在下文中所述的。
[0045]總線180可以是連接計算機系統和部件的任意適當的物理或邏輯工具。這包括，但是不被限制為，直接硬接線連接，光纖，紅外和無線總線技術。在工作期間，程序182存儲在存儲器174中並且由處理器172執行。
[0046]將要理解的是，儘管該示例性實施例在全功能計算機系統的背景中描述，但本領域技術人員將要理解，本發明的機構能夠分配為程序產品，其具有一個或多個類型的非臨時性計算機可讀信號承載介質，其用於存儲其程序和指令並且執行其分配，例如，存儲程序並且包含存儲在其中的用於使得計算機處理器(例如處理器172)實施和執行程序的計算機指令的非臨時性計算機可讀介質。這樣的程序產品可以採用各種形式，並且本發明同等地應用，而不管用於執行分配的具體類型的計算機可讀信號承載介質。信號承載介質的示例包括:可記錄介質，例如軟盤，硬碟驅動器，存儲卡和光碟，以及傳輸介質，例如數字和和模擬通信連結。類似的將要理解的是，控制器146的計算機系統還可以以其他方式不同於圖1描述的實施例，例如，控制器146的計算機系統可以連接到或可以以其他方式使用一個或多個遠程計算機系統和/或其它控制系統。
[0047]散熱器128在其外部連接到框架上，並且儘管未詳細地示出，其中包括多個冷卻通道，其包含諸如水和/或乙二醇(即，「防凍劑」)的冷卻流體(即，「冷卻劑」)並且連接到內燃發動機130和逆變器126上。此外，如上所述，散熱器128供給由被動冷卻系統142使用的環境空氣，用於冷卻RESS 122。
[0048]參照圖2，根據第一示例性實施例，提供了用於在冷卻諸如圖1的車輛100的RESS122的車輛的RESS中使用的冷卻系統200的示意圖。根據優選實施例，冷卻系統200是組合冷卻系統，其包括圖1的被動冷卻系統142和主動冷卻系統144兩者。圖2中描述的冷卻系統200的實施例例如可以在插電式混合動力電動車輛或增程電動車輛中使用。冷卻系統200的每個部件優選地經由由圖1的控制器146，最優選地由其處理器172提供的指令直接地或間接地控制。
[0049]如圖2所示，冷卻系統200包括製冷劑迴路214和冷卻劑迴路216，兩者優選地對應於圖1的主動冷卻系統144。製冷劑迴路214包括製冷劑壓縮機218(優選地對應於圖1的壓縮機170)和冷凝器220。在某些示例中，製冷劑迴路214和製冷劑壓縮機218可以是冷凝器，散熱器，風扇模塊(CRFM) 221的一部分。CRFM 221可以包括用於加熱或冷卻來自其它車輛系統以及來自圖1的RESS 122的流體的其它熱交換器223和風扇225。在優選實施例中，製冷劑壓縮機218是電力驅動的，並且在工作期間能夠調整壓縮機的速度。
[0050]冷凝器220將製冷劑導向至製冷劑管路222，其分為製冷劑迴路214的加熱，通風，以及空氣冷卻(HVAC)支路224和冷卻器支路226。HVAC支路224通過膨脹裝置228導向製冷劑並且導向至位於HVAC模塊232中的蒸發器230中。在一些實施例中，離開蒸發器230的製冷劑可以通過蓄積器(未示出)導向回製冷劑壓縮機218。
[0051]冷卻器支路226通過膨脹裝置234並且然後通過冷卻器238導向製冷劑。冷卻器238優選地包括製冷劑至冷卻劑熱交換器。離開冷卻器238的製冷劑經由冷卻器支架226被引導回製冷劑壓縮機218。
[0052]冷卻器238還與冷卻劑迴路216流體連通。圖2中的虛線(並且，類似地，在下文進一步所描述的圖3中)表示製冷劑流動通過的線路。點劃線表示冷卻液流動通過的線路。冷卻液可以是傳統的液體混合物，例如乙二醇和水混合物，或可以是具有適當的傳熱特性的一些其它類型的液體。
[0053]如圖2所示，冷卻劑迴路216包括通過冷卻劑迴路216泵送冷卻劑的冷卻劑泵242(優選地，對應於圖1的泵164)。冷卻劑泵242是可控制的以改變通過冷卻劑迴路216流動的冷卻劑的流量。冷卻劑迴路216還包括圖1的RESS 122，以及電力冷卻劑加熱器246。當需要時通過RESS 122流動的冷卻劑用於冷卻或加熱RESS。為了對RESS 122提供加熱，電力冷卻劑加熱器246可以起動以加熱通過其流動的冷卻劑。
[0054]四口冷卻劑路線閥248位於冷卻劑迴路216中。線路閥248可以選擇地致動以通過冷卻劑迴路216的三個不同支路導向冷卻劑。第一支路250包括RESS散熱器252(優選地，對應於圖1的散熱器128)，其放置為具有通過其流動的空氣(優選地，對應於圖1的被動冷卻系統142)。RESS散熱器252可以靠近附件功率模塊258和RESS充電器260安裝，其通過可控制的風扇262通過它們導向空氣(優選地，對應於圖1的風扇160)。第二支路254形成了冷卻劑旁通線路，其中冷卻劑不通過RESS散熱器252或冷卻器238流動。第三支路256通過冷卻器238導向冷卻劑。全部三個支路結合在一起以導向冷卻劑返回通過RESS122。
[0055]根據第二示例性實施例，圖3示出了冷卻系統200的另一示例。圖3的實施例例如可以結合增程電動車輛使用。由於圖3的實施例與圖2的類似，類似的元件附圖標記將用於類似的元件，其還具有與上面結合圖2所描述的類似的功能。在圖3的實施例中，RESS散熱器252可以是CRFM的一部分。儘管圖2和3的兩個實施例可以具有一定程度上不同的結構，過程，以下討論的，如果需要，用於冷卻或加熱RESS 122可以實質上是相同的。類似於圖2的實施例，在圖3中冷卻系統200的每個部件類似地優選地經由由圖1的控制器146，最優選地由其處理器172提供的指令直接地或間接地控制。
[0056]圖4是根據示例性實施例，用於冷卻車輛的RESS的過程400的流程圖。過程400通過有選擇開始用於RESS的被動冷卻系統和主動冷卻系統而冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)。根據優選實施例，過程400可以結合包括圖1的被動冷卻系統142和主動冷卻系統144 (並且包括圖2和3的冷卻系統200實施例的組合的實施)的圖1的車輛IOOjRESS 122，和RESS控制系統124以及圖1控制器146使用。過程400的每一步驟在整個當前車輛驅動(或車輛的當前點火循環)中優選地重複地，並且優選地連續地執行。[0057]獲得環境溫度(步驟402)。環境溫度優選地包括圖1的RESS 122的外部和接近圖1的RESS 122的溫度。環境溫度優選地由圖1的一個或多個環境溫度傳感器148測量並且提供至圖1的控制器，並且最優選地提供至其處理器172，用於處理。
[0058]獲得RESS溫度(步驟404)。優選地，RESS溫度由圖1的RESS溫度傳感器150從圖1的RESS 122的各個單元獲得並且提供至圖1的控制器146，並且最優選地提供至其處理器172，處理器通過平均各個單元溫度值計算用於RESS 122的平均單元溫度。如在整個該申請中使用的，RESS溫度優選地包括圖1的RESS 122內的溫度，並且最優選地如以上直接描述的平均RESS單元溫度值。
[0059]計算溫差(步驟406)。溫差包括步驟404的RESS溫度與步驟402的環境溫度之間的差值。溫差優選地通過從步驟404的平均RESS單元溫度中減去步驟402的環境溫度由圖1的處理器172計算出。
[0060]確定車輛速度(步驟408)。在一個實施例中，車輛速度基於從圖1的車輪轉速感傳器154獲得的車輪速度值由圖1的處理器172計算出。在某些其它實施例中，車輛速度可以經由不同的方法確定，例如來自加速計或全球定位系統(GPS)(未描述)。
[0061]確定風扇設置(步驟410)。風扇設置優選地對應於圖1的被動冷卻系統142的風扇160的設置。例如，風扇設置可以對應於每分鐘轉數，或一組分立的風扇區域(例如，低，中，或高)中的一個。風扇設置優選地基於從圖1的風扇傳感器156獲得的信息由圖1的處理器172確定。
[0062]流量確定為流動通過被動冷卻系統的空氣(步驟412)。流量優選地包括通過圖1的散熱器128從圖1的車輛100外部流動至被動冷卻系統142的環境空氣的流量(例如，時間上的體積)。流量優選地使用步驟408的車輛速度和/或步驟410的風扇設置由圖1的處理器172確定。在一個這樣的實施例中，處理器172使用作為一個存儲值184存儲在圖1的存儲器174中的查找表，其包括用於給定風扇設置和/或車輛速度的空氣流量。
[0063]作出關於是否步驟402的環境溫度小於第一預定閾值的確定(步驟414)。第一預定閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的一個存儲值184。在一個實施例中，第一預定閾值等於三十二攝氏度。該確定優選地由圖1的處理器172作出。
[0064]如果確定環境溫度小於第一預定閾值，則還作出關於是否步驟404的RESS溫度(優選地，RESS的單元的平均溫度)小於第二預定閾值(步驟416)的確定。第二預定閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的一個存儲值184。在一個實施例中，第二預定閾值等於三十二攝氏度。在某些實施例中，步驟402的第一預定閾值和步驟404的第二預定閾值可以不同於三十二攝氏度，和/或可以彼此不同。步驟416的確定優選地由圖1的處理器172作出。
[0065]如果確定RESS溫度小於第二預定閾值，則還作出關於是否步驟406的溫差大於第三預定閾值的確定(步驟418)。具體地，在步驟418期間，優選地作出關於是否環境溫度小於平均RESS單元溫度超過〃X〃度的確定，其中〃X〃表示第三預定閾值。在一個示例性實施例中，第三預定閾值等於二攝氏度。在另一個示例性實施例中，第三預定閾值等於一又二分之一攝氏度。步驟418的確定優選地由圖1的處理器172作出，並且第三預定閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的一個存儲值184。
[0066]如果確定溫差大於第三預定閾值，則還作出關於是否步驟412的流量大於第四預定閾值的確定(步驟420)。第四預定閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的一個存儲值184。在一個實施例中，第四預定閾值等於三十立方米每分鐘。步驟420的確定優選地由圖1的處理器172作出。
[0067]如果確定流量大於第四預定閾值，則RESS通過開始被動冷卻系統冷卻(步驟422)。具體地，如果滿足每一下列標準，則開始被動冷卻系統(例如，基於由處理器提供的指令，通過開始被動冷卻系統的風扇和熱交換器的操作)，即:(i)步驟402的環境溫度小於步驟414的第一預定閾值，(ii)步驟404的RESS溫度小於步驟416的第二預定閾值，(iii)步驟406的溫差大於步驟418的第三預定閾值，以及(iv)步驟412的流量大於步驟420的第四預定閾值。如果滿足全部這些標準，則經由由圖1的處理器172提供的指令開始圖1的被動冷卻系統142(包括圖1的空氣對液體熱交換器162)。因為確定了被動冷卻系統(其比主動冷卻系統需要較少的能量)可以能夠有效地冷卻RESS至所需的溫度水平，在這些條件下實施了被動冷卻系統。在步驟422期間，當被動冷卻系統工作時，關閉主動冷卻系統(如由控制系統的處理器控制)。
[0068]反之，如果步驟414，416，418，或420中的任意情況不滿足，則過程替代進行到步驟424，其中主動冷卻系統替代開始(例如，基於由處理器提供的指令通過開始主動冷卻系統的泵，壓縮機，和熱交換器的工作)。具體地，如果滿足每一下列標準，則過程進行到步驟424，即:(i)步驟402的環境溫度大於或等於步驟414的第一預定閾值，(ii)步驟404的RESS溫度大於或等於步驟416的第二預定閾值，(iii)步驟406的溫差小於或等於步驟418的第三預定閾值，或(iv)步驟412的流量小於或等於步驟420的第四預定閾值。如果滿足步驟424的任意這些標準，則主動冷卻系統144(包括圖1的液體至液體熱交換器168和圖1的壓縮機)經由由圖1的處理器172提供的指令開始。因為確定了被動冷卻系統在這些條件下不太可能能夠有效地冷卻RESS至所需的溫度水平，在這些條件下實施主動冷卻系統。
[0069]回到步驟422，一旦開始被動冷卻系統，計時器起動(步驟426)。在一個實施例中，計時器每次運行二百秒，儘管在其它實施例中這可以變化。計時器優選地經由由圖1的處理器172提供的指令操作。
[0070]一旦計時器完成(例如，在一個示例性實施例中，在大約二百秒的時間周期後)，獲得在被動冷卻系統的操作期間的用於RESS的進入溫度(步驟428)。進入溫度包括進入圖1的RESS 122的冷卻流體的溫度。進入溫度優選地由圖1的冷卻劑傳感器152測量，並且關於其的信號或信息由冷卻劑傳感器152提供至圖1的處理器172用於處理。
[0071]此外，獲得在被動冷卻系統的工作期間的用於RESS的離開溫度(步驟430)。離開溫度包括離開圖1的RESS 122的冷卻流體的溫度。離開溫度優選地由圖1的冷卻劑傳感器152測量，並且關於其的信號或信息由冷卻劑傳感器152提供至圖1的處理器172用於處理。
[0072]在被動冷卻系統的操作期間確定熱傳遞的測量(步驟432)。熱傳遞優選地基於步驟428的進入溫度和步驟430的離開溫度計算出。具體地，在優選實施例中，熱傳遞由圖1的處理器172根據以下等式計算出:
q = m * C * (Tout - Tj (等式 I)
其中「q」表示計算的熱傳遞，「C」表示冷卻劑的比熱，「m」表示冷卻劑的質量流量，Tin表示步驟428的進入溫度卿，進入RESS的冷卻流體的溫度)，以及Ttjut表示步驟430的離開溫度(即，離開RESS的冷卻流體的溫度)。冷卻劑的質量流量優選地使用存儲作為圖1的存儲器174中的一個存儲值184的查找表確定，所述查找表包括用於冷卻劑泵的給定命令工作周期和冷卻劑的當前溫度的公知的冷卻劑流量。可替換地，在某些實施例中流量計可用來直接地確定質量流量。冷卻劑的比熱優選地從圖1的存儲器174的存儲值184中檢索。
[0073]作出關於是否來自步驟432的熱傳遞的測量大於預定熱閾值的確定(步驟434)。該確定優選地由圖1的處理器172作出。在一個示例性實施例中，預定熱閾值等於三百瓦特。預定熱閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的一個存儲值184。
[0074]如果確定熱傳遞的測量大於預定熱閾值，則被動冷卻系統在冷卻RESS時被認為是有效的。因此，過程回到步驟422，並且被動冷卻系統繼續用於冷卻RESS (並且主動冷卻系統繼續到被關閉)。步驟422-434繼續重複(例如，在一個實施例中，每二百秒，使用更新的輸入值，例如對於溫度值和質量流量)，直到在步驟434的後續迭代中確定熱傳遞的測量小於或等於預定熱閾值為止。一旦在步驟434的迭代中確定熱傳遞的測量小於或等於預定閾值，則被動冷卻系統在冷卻RESS時被認為不再有效，並且過程因此進行至上述步驟424，其中主動冷卻系統被開始用於冷卻RESS。優選地，在步驟424期間，被動冷卻不工作(如果其之前已經工作，則由處理器關閉)，從而主動冷卻系統單獨工作以冷卻RESS (通過比較，在步驟424期間，被動冷卻系統單獨工作以冷卻RESS)。
[0075]參照步驟424，當主動冷卻系統工作時，作出關於是否主動冷卻事件已經完成的確定(步驟436)。該確定優選地由圖1的處理器172作出。在一個實施例中，步驟424包括通過查看與預定閾值相比的平均RESS溫度確定關於什麼時候主動冷卻系統已經完成。在一個這樣的實施例中，主動冷卻算法可以典型地將RESS溫度從32攝氏度改變至27攝氏度。在各個實施例中，這些溫度可以變化。在該示例中，在RESS溫度到達27攝氏度後，主動冷卻終止。一旦主動冷卻終止，可以再評估被動冷卻條件，但優選地不在主動冷卻終止之前(例如，以避免中斷主動冷卻以再嘗試被動冷卻)。
[0076]如果確定主動冷卻事件已經完成，則主動冷卻系統關閉。具體地，當主動冷卻事件已經完成，過程進行到上述步驟422，當主動冷卻終止時，並且被動冷卻開始冷卻RESS (優選地經由由圖1的處理器172提供的指令至相應的冷卻系統)。
[0077]反之，如果確定主動冷卻事件沒有完成，則作出關於是否對於至少預定時間量的步驟408的車輛速度已經大於預定速度閾值的確定(步驟438)。步驟438的速度和時間閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的存儲值184。步驟438的確定優選地由圖1的處理器172作出。在一個實施例中，車輛速度閾值是對應於產生至少三十立方英尺每分鐘的前端氣流，或足以允許時間從前端系統附近移動任意滯留流體(空氣和液體)以過濾出任何停止和進行交通事件的速度閾值。在一個這樣的實施例中，車輛速度閾值近似地等於二十千米每小時(20 kph)並且時間閾值近似地等於二十秒(20 sec)。
[0078]如果確定對於至少預定時間量的步驟408的車輛速度已經大於預定速度閾值,貝Ij過程進行到上述步驟422，當主動冷卻終止時，並且被動冷卻開始冷卻RESS (優選地經由由圖1的處理器172提供的指令至相應的冷卻系統)。
[0079]反之，如果確定對於至少預定時間量的步驟408的車輛速度沒有大於預定速度閾值，則作出關於對於至少預定時間量的前端風扇轉速是否超過命令速度的確定(步驟440)。該確定優選地由圖1的處理器172基於由風扇傳感器156關於設置(或設定轉速)以及圖I的風扇160的實際速度的測量值作出。步驟408的預定閾值優選地存儲為圖1的存儲器174的一個存儲值184。在一個實施例中，預定閾值對應於對於至少二十秒(20 sec)風扇速度是否等於工作周期命令速度的至少約百分之三十(30%)。
[0080]如果確定對於至少預定時間量的前端風扇轉速已經超過命令速度，則過程進行到上述步驟422，當主動冷卻終止時，並且被動冷卻開始以冷卻RESS (優選地經由由圖1的處理器172提供的指令至相應的冷卻系統)。反之，如果確定對於至少預定時間量的前端風扇轉速沒有超過命令速度，則過程替代進行到步驟424，主動冷卻系統繼續用於冷卻RESS。
[0081]因此，公開的方法，系統，和車輛提供用於潛在地更有效地冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)。開始具有空氣至液體熱交換器的被動冷卻系統，由此保存了能量，當情況指示被動冷卻系統很可能正確地工作時，給定充分的熱傳遞經由被動冷卻系統發生以用於有效地冷卻RESS。當用於被動冷卻系統的有效工作的情況不存在時，或當被動冷卻系統沒有產生充分的熱傳遞時，替代使用主動冷卻系統以冷卻RESS。
[0082]將要理解公開的方法，系統，和車輛可以不同於附圖和在此描述的那些。例如，車輛100，RESS控制系統124，冷卻系統142、144、200，和/或其各個部件可以不同於圖1_3中描述的和結合其所描述的。此外，將要理解過程400的某些步驟可以不同於圖4所描述的和/或上面結合其描述的。類似地，將要理解如上所述的過程的某些步驟可以與圖4所描述的和/或上面結合其描述的同時發生或以不同的順序發生。
[0083]儘管在上述詳細描述中已經展現了至少一個示例性實施例，應當理解存在許多變型。還應當理解，一個或多個示例性實施例僅僅是示例，並且並不旨在以任何方式限制本發明的範圍，應用性，或結構。然而，上述詳細描述將為本領域技術人員提供用於實施一個或多個示例性實施例的便利的路線圖。應當理解在不背離在所附權利要求及其法律等同物闡述的本發明的範圍的情況下，元件功能和布置可以作出各種變化。
【權利要求】
1.一種用於冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)的方法，所述方法包括: 確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在； 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統冷卻RESS ；以及 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統冷卻RESS。
2.根據權利要求1所述的方法，其中: 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，使用被動冷卻系統冷卻RESS的步驟包括使用空氣至液體熱交換器冷卻RESS ;以及 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，使用主動冷卻系統冷卻RESS的步驟包括使用液體至液體熱交換器冷卻RESS。
3.根據權利要求1所述的方法，其中: 確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在的步驟包括基於RESS的溫度，接近車輛的環境溫度，或兩者確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在。
4.根據權利要求1所述的方法，其中: 車輛包括散熱器；以及 確定用於RESS的被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在的步驟包括基於通過散熱器的空氣的估計流確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在。
5.根據權利要求1所述的方法，還包括: 確定被動冷卻系統工作期間熱傳遞的測量值；以及 如果熱傳遞的測量值小於預定閾值開始主動冷卻系統。
6.根據權利要求5所述方法，其中確定熱傳遞的測量值的步驟包括: 測量在被動冷卻系統的工作期間進入RESS的冷卻流體的第一溫度； 測量在被動冷卻系統的工作期間離開RESS的冷卻流體的第二溫度；以及 使用第一溫度，第二溫度，和冷卻流體的流量計算熱傳遞的測量值。
7.根據權利要求1所述的方法，其中被動冷卻系統包括風扇，並且所述方法還包括: 如果對於第一預定時間量車輛速度超過第一預定值，對於第二預定時間量命令風扇轉速超過第二預定值，或兩者，則重新開始被動冷卻系統。
8.一種用於冷卻車輛的可再充電的能量存儲系統(RESS)的控制系統，所述控制系統包括: 用於冷卻RESS的被動冷卻系統； 用於冷卻RESS的主動冷卻系統；以及 控制器，其連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統並且構成為: 確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在； 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
9.根據權利要求8所述的控制系統，其中: 被動冷卻系統使用空氣至液體熱交換器；以及 主動冷卻系統使用液體至液體熱交換器。
10.一種車輛，包括: 包括可再充電的能量存儲系統(RESS)的驅動系統；以及 連接到RESS而且構成為冷卻RESS的控制系統，所述控制系統包括: 用於冷卻RESS的被動冷卻系統； 用於冷卻RESS的主動冷卻系統；以及 控制器，其連接到被動冷卻系統和主動冷卻系統並且構成為: 確定被動冷卻系統的有效使用的情況是否存在； 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況存在，則使用被動冷卻系統開始RESS的冷卻；以及 如果確定被動冷卻系統的有效使用的情況不存在，則使用主動冷卻系統開始RESS的冷卻。
【文檔編號】B60K11/02GK103579714SQ201310333197
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月2日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】K.D.巴福德, M.西莫尼尼 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司