本公開涉及在電動車輛內(nèi)耗散電力，更具體地，涉及通過選擇性地激活電池冷卻模式和電池加熱模式中的至少一個來耗散電力。

背景技術(shù)：

通常，使用一個或多個電池供電的電機選擇性地驅(qū)動電動車輛。電機可以替代內(nèi)燃發(fā)動機，或者與內(nèi)燃發(fā)動機一起驅(qū)動電動車輛。示例性電動車輛包括全電動車輛、混合動力電動車輛(hev)、插電式混合動力電動車輛(phev)，燃料電池車輛和電池電動車輛(bev)。

一些電動車輛使用能量回收機構(gòu)，例如再生制動系統(tǒng)來回收能量?；厥盏哪芰客ǔ４鎯υ陔姵貎?nèi)，直到能量用于為電機供電。在一些情況下，電池可能不能存儲所有回收的能量。例如，電池可能被完全充電，或者電池的溫度可能太高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的示例性方面的電動車輛，除了其他方面外，包括能量回收機構(gòu)和被配置為選擇性地激活至少電池冷卻模式以耗散來自能量回收機構(gòu)的過剩電力的控制器。

在前述電動車輛的另一非限制性實施例中，控制器還被配置為選擇性地啟動電池冷卻模式和電池加熱模式中的至少一個，以耗散來自能量回收機構(gòu)的過剩電力。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛還包括車輛電池，并且控制器根據(jù)車輛電池的溫度來選擇性地激活電池冷卻模式和電池加熱模式中的至少一個。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，如果車輛電池的溫度高于閾值溫度，則控制器激活電池冷卻模式，并且如果車輛電池的溫度低于閾值溫度，則控制器至少激活電池加熱模式。

在任何上述電動車輛的另一非限制性實施例中，如果電池加熱模式不能單獨耗散過剩的電力，則控制器同時激活電池冷卻模式和電池加熱模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，僅當車輛電池低于閾值溫度的情況下，控制器才同時激活電池冷卻模式和電池加熱模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛包括電池冷卻回路，其具有被配置為循環(huán)冷卻流體以冷卻車輛電池的冷卻劑泵，并且控制器被配置為通過將過剩的電力引導(dǎo)到冷卻劑泵和空調(diào)壓縮機中的至少一個來激活電池冷卻模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛包括具有與車輛電池相鄰的加熱器的電池加熱回路，并且控制器被配置為通過將過剩電力引導(dǎo)至加熱器來激活電池加熱模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，加熱器是感應(yīng)加熱器。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛還包括車輛電池，并且控制器選擇性地將電力從能量回收機構(gòu)引導(dǎo)到車輛電池，直到車輛電池完全充電。此外，來自能量回收機構(gòu)的過剩電力是超過對車輛電池完全充電所需電力的電力。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，能量回收機構(gòu)是選擇性地阻止電動車輛的至少一個車輪旋轉(zhuǎn)的再生制動系統(tǒng)。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，電動車輛是混合動力電動車輛。

根據(jù)本公開的另一示例性方面的電動車輛，除了其他方面外，還包括能量回收機構(gòu)和控制器，該控制器被配置成選擇性地同時激活電池冷卻模式和電池加熱模式以耗散來自能量回收機構(gòu)的過剩電力。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛還包括車輛電池，并且控制器根據(jù)車輛電池的溫度來選擇性地激活電池冷卻模式和電池加熱模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，如果車輛電池低于閾值溫度并且電池加熱模式不能單獨耗散過剩電力，則控制器同時激活電池冷卻模式和電池加熱模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛包括電池冷卻回路，其具有配置成循環(huán)冷卻流體以冷卻車輛電池的冷卻劑泵，并且控制器被配置成通過將過剩電力引導(dǎo)到冷卻劑泵來激活電池冷卻模式。

在任何前述電動車輛的另一非限制性實施例中，車輛包括具有與車輛電池相鄰的加熱器的電池加熱回路，并且控制器被配置為通過將過剩電力引導(dǎo)到加熱器來激活電池加熱模式。

根據(jù)本公開的示例性方面的在電動車輛內(nèi)耗散電力的方法，除了其他方面外，包括從能量回收機構(gòu)產(chǎn)生過剩電力，并且至少激活電池冷卻模式以耗散過剩電力。

在前述方法的另一非限制性實施例中，該方法包括根據(jù)車輛電池的溫度來激活電池冷卻模式和電池加熱模式中的至少一個，以耗散來自能量回收機構(gòu)的過剩電力。

在前述方法的另一非限制性實施例中，所述方法還包括如果電池加熱模式不能單獨耗散過剩的電力，則同時激活電池冷卻模式和電池加熱模式。

可以獨立地或以任何組合的方式采用前述段落、權(quán)利要求或以下說明書和附圖(包括其各個方面中的任一個或相應(yīng)的單獨特征)的實施例、示例和替代方案。結(jié)合一個實施例描述的特征可應(yīng)用于所有實施例，除非這些特征不兼容。

附圖說明

附圖可以簡要描述如下：

圖1示意性地示出了用于電動車輛的示例動力傳動系統(tǒng)；

圖2示出了在水平地面上行駛的電動車輛；

圖3示意性地示出了當電動車輛處于圖2的位置時的示例能量分布；

圖4示出了下坡的電動車輛；

圖5示意性地示出了當電動車輛處于圖4的位置時的示例能量分布；

圖6示意性地示出了示例性電池冷卻回路；

圖7示意性地示出了示例性電池加熱回路；

圖8是表示耗散電力的示例性方法的流程圖；

具體實施方式

本公開涉及在電動車輛內(nèi)耗散電力。更具體地，本公開涉及通過選擇性地激活電池冷卻模式和電池加熱模式中的至少一個來耗散電力。在一個示例中，耗散的電力由諸如再生制動系統(tǒng)的能量回收機構(gòu)產(chǎn)生。

圖1示意性地示出了用于混合動力電動車輛(hev)(例如車輛58(圖2))的動力傳動系統(tǒng)10。在一些示例中，動力傳動系統(tǒng)10可以被稱為混合動力變速器。電池組14和內(nèi)燃機18選擇性地與動力傳動系統(tǒng)10一起操作。電池組14包括可充電電池單元的陣列20。在本公開中，對電池組14的任何引用在適當時還包括電池單元的陣列20。動力傳動系統(tǒng)10包括馬達22和發(fā)電機24，它們都是電機的類型。馬達22和發(fā)電機24可以是分離的或者可以具有組合馬達/發(fā)電機的形式。

在該實施例中，動力傳動系統(tǒng)10是采用第一驅(qū)動系統(tǒng)和第二驅(qū)動系統(tǒng)的功率分流變速器。第一和第二驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生扭矩以驅(qū)動一組或多組車輛驅(qū)動輪28。第一驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機18和發(fā)電機24的組合。第二驅(qū)動系統(tǒng)至少包括馬達22、發(fā)電機24、以及電池組14。馬達22和發(fā)電機24是動力傳動系統(tǒng)10的電驅(qū)動系統(tǒng)的一部分。

發(fā)動機18和發(fā)電機24可以通過動力傳遞單元30連接，例如行星齒輪組。其它類型的動力傳遞單元，包括其他齒輪組和變速器，可以用于將發(fā)動機18連接到發(fā)電機24。在一個非限制性實施例中，動力傳遞單元30是行星齒輪組，其包括環(huán)形齒輪32、太陽齒輪34和行星齒輪架總成36。

發(fā)電機24可以由發(fā)動機18通過動力傳遞單元30驅(qū)動，以將動能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)電機24可替代地用作馬達以將電能轉(zhuǎn)換為動能，從而將扭矩輸出到連接到動力傳遞單元30的軸38。

動力傳遞單元30的齒圈32連接到軸40，軸40通過第二動力傳遞單元44連接到車輛驅(qū)動輪28。第二動力傳遞單元44可包括含多個齒輪46的齒輪組。在其他示例中可以使用其他動力傳遞單元。

齒輪46將扭矩從發(fā)動機18傳遞到例如差速器48，以最終向車輛驅(qū)動輪28提供牽引力。差速器48可包括多個齒輪，多個齒輪能夠?qū)⑴ぞ貍鬟f到車輛驅(qū)動輪28。在該示例中，第二動力傳遞單元44通過差速器48機械地聯(lián)接到車軸50，以將扭矩分配到車輛驅(qū)動輪28。馬達22可以被選擇性地用于通過輸出扭矩到也連接到第二動力傳遞單元44的軸54來驅(qū)動車輛驅(qū)動輪28。

此外，在該實施例中，馬達22和發(fā)電機24配合作為能量回收機構(gòu)49的一部分，在該示例中，能量回收機構(gòu)49是再生制動系統(tǒng)，其中馬達22和發(fā)電機24都可以用作馬達以輸出扭矩。例如，馬達22和發(fā)電機24可以各自輸出電力以對電池組14的電池單元再充電。如下所述，由再生制動系統(tǒng)產(chǎn)生的電力可以由車輛58以其他方式耗散。

動力傳動系統(tǒng)10可以另外包括用于監(jiān)測和/或控制動力傳動系統(tǒng)10和相關(guān)聯(lián)的車輛58的各個方面的控制器56。例如，控制器56可以與電驅(qū)動系統(tǒng)、動力傳遞單元30、44和/或其它部件通信以監(jiān)測各種車輛58的狀況、控制車輛58或兩者都有?？刂破?6包括電子器件、軟件或兩者，以執(zhí)行用于操作車輛58的必要的控制功能。

在一個非限制性實施例中，控制器56是車輛系統(tǒng)控制器和動力傳動系統(tǒng)控制模塊的組合(vsc/pcm)。雖然其被示出為單個設(shè)備，但是控制器56可以包括多個采用多個硬件設(shè)備形式的控制器或在一個或多個硬件設(shè)備中的多個軟件控制器。控制器局域網(wǎng)(can)59允許控制器56與車輛58的各種部件通信。

示例車輛58是具有動力傳動系統(tǒng)(例如動力傳動系統(tǒng)10)的混合動力電動車輛。在其他示例中，車輛可以是集成有再生制動系統(tǒng)的全電動車輛。在其他示例中，車輛可以是集成有除再生制動系統(tǒng)之外的能量回收機構(gòu)的車輛。

如上所述，馬達22和發(fā)電機24配合作為再生制動系統(tǒng)的一部分。再生制動系統(tǒng)也是一種能量回收機構(gòu)49。再生制動系統(tǒng)可用于減少或維持車輛的速度，同時回收能量并產(chǎn)生供車輛58使用的電力。

通常，由再生制動系統(tǒng)回收的能量存儲在電池組14中。然而，在一些條件下，電池組14不能存儲來自再生制動系統(tǒng)的所有能量。在這些條件下，示例車輛58通過將過剩電力引導(dǎo)到輔助負載來耗散來自再生制動系統(tǒng)的過剩電力。為了本公開的目的，“過剩電力”是由能量回收機構(gòu)49產(chǎn)生的電力，由于某些原因，其不能被電池組14存儲為能量，原因包括例如電池組14被完全充電、過剩電力速率大于電池充電極限，或者電池在過高的溫度下工作。耗散該過剩電力增加了再生制動系統(tǒng)的可用性，并且減少(如果不消除)使用摩擦制動器或發(fā)動機18來維持或降低車輛速度的需求，這進而減少摩擦制動器的磨損并且防止過剩的熱能累積。

需要電力耗散的示例條件可以包括車輛58以下坡輔助模式向下坡移動、當車輛58向下坡移動需要速度控制時、當車輛58在下坡時以低檔位操作、車輛58滑行或從相對高的速度(甚至在相對水平的地面)減速、或者車輛58在下坡時最大化其速度。

現(xiàn)在參考圖2-5，并且繼續(xù)參考圖1，當車輛58處于相對水平的地面(例如在圖2和圖3中)時，電池組14、發(fā)動機18或兩者都可以通過動力傳動系統(tǒng)10向車輪28施加正扭矩。正扭矩使車輛58向前移動，并且需要正扭矩以維持車輛58的速度。

在圖3中示出了兩個輔助負載。輔助負載包括電池冷卻回路64和電池加熱回路66。然而，在圖2的條件下，車輛58不需要耗散過剩電力，因此電池冷卻和加熱回路64、66不被激活。

圖4和圖5示出了處于需要耗散過剩電力的狀況下的車輛58。在圖4中，車輛58正在下坡。然而，本公開不限于下坡期間的電力耗散，并且包括需要耗散過剩電力的其他條件。

在圖4和圖5中，再生制動系統(tǒng)用于向車輪28施加負扭矩以保持速度或者限制例如車輛58下坡的加速度。當下坡時，需要負車輪扭矩來維持車輛58的速度，或者減慢車輛58。根據(jù)坡度的陡度，車輛58施加成比例水平的負扭矩。負扭矩的施加水平與再生制動系統(tǒng)產(chǎn)生的電力成比例。

在圖4和圖5的示例中，負扭矩請求相對較大，并且使再生制動系統(tǒng)產(chǎn)生過剩的電力。在該示例中，過剩電力通過激活至少一個輔助負載由車輛58耗散。在該示例中，輔助負載包括電池冷卻和加熱回路64、66，其與控制器56通信，并且被配置為分別在“電池冷卻模式”和“電池加熱模式”中冷卻和加熱電池組14。圖5中的虛線示意性地表示電池冷卻和加熱回路64、66中的至少一個被激活。

控制器56還與一個或多個溫度傳感器t通信，所述一個或多個溫度傳感器t配置成產(chǎn)生指示電池組14的溫度的信號?？刂破?6還可被操作以接收輸入，例如車輛速度、駕駛員加速/減速請求、駕駛員操作模式(低檔駕駛、巡航控制，其它)、車輛58外部的環(huán)境溫度、客艙溫度、乘客氣溫設(shè)置以及電池組14荷電狀態(tài)等。

控制器56被配置為通過將過剩電力引導(dǎo)到相應(yīng)的電池冷卻和/或加熱回路64、66來選擇性地激活電池冷卻和加熱模式中的至少一個?？刂破?6還被配置成引導(dǎo)過剩電力到附加的輔助負載以耗散過剩的電力，包括例如泵、閥、發(fā)動機風扇、格柵百葉窗、加熱的背光燈和遠光前照燈。

圖6詳細地示意性示出了示例性電池冷卻回路64。在圖6中，電池組14流體聯(lián)接到第一冷卻回路68(用相對粗的線示出)。第一冷卻回路68包括流體聯(lián)接到電池組14的電動電池冷卻劑泵70。電動電池冷卻劑泵70配置成對冷卻流體加壓并將該冷卻流體引導(dǎo)到電池組14。冷卻流體被配置為從電池組14吸收熱量，并且可以被配置為在電池組14內(nèi)或周圍流動。電池組14可以包括其中的一個或多個冷卻路徑，其包括由一個或多個導(dǎo)管組成的通道。

在電池組14的下游，冷卻流體被引導(dǎo)到熱交換器72。在一個示例中，熱交換器72是冷卻器。熱交換器72與第二冷卻回路74相互作用以冷卻第一冷卻回路68中的冷卻流體。最后，熱交換器72流體聯(lián)接到電池冷卻劑泵70。

在該示例中，第二冷卻回路74(用虛線示出)至少部分地由車輛58的空調(diào)系統(tǒng)提供。第二冷卻回路74包括壓縮機76，該壓縮機76被配置成對冷卻流體加壓并將該冷卻流體引導(dǎo)到冷凝器78。冷凝器78并聯(lián)地流體聯(lián)接到熱交換器72和蒸發(fā)器80。在該示例中，冷凝器78與電冷卻風扇82協(xié)作，并且蒸發(fā)器80與電鼓風機84協(xié)作。最后，熱交換器72和蒸發(fā)器80通過到壓縮機76的單獨的入口或公共入口流體地聯(lián)接到壓縮機76。

在一個示例中，電動電池冷卻劑泵70、壓縮機76、電冷卻風扇82、電鼓風機84和任何閥(如果存在)從能量回收機構(gòu)49經(jīng)由dc(直流)到dc轉(zhuǎn)換器86接收電力。dc到dc轉(zhuǎn)換器86用于將來自能量回收機構(gòu)49或高壓總線(如果存在)的高壓直流電流降低到例如12伏特電平，以對車輛58中的附件供電。盡管在圖6中壓縮機76電聯(lián)接到dc到dc轉(zhuǎn)換器86，但是在一些示例中，壓縮器76可直接聯(lián)接到hv(高電壓)總線。

為了激活電池冷卻模式，例如，控制器56將從能量回收機構(gòu)49產(chǎn)生的過剩電力引導(dǎo)到電動電池冷卻劑泵70和壓縮機76中的一個或兩個。當被激活時，第二冷卻回路74被配置成在熱交換器72處從第一冷卻劑回路68內(nèi)的冷卻流體吸收熱量。第一冷卻劑回路68中的冷卻流體進而從電池組14吸收熱量，并且因此冷卻電池組14以防止電池組14過熱。在一些示例中，即使當在相對溫和的溫度下操作時，可以激活電池冷卻模式以進一步冷卻電池組14并耗散過剩能量。

圖7詳細示意性地示出了示例性電池加熱回路66。在圖7的示例中，鄰近電池組14設(shè)置加熱器88。在一個示例中，加熱器88安裝到電池組14的外部殼體。或者，加熱器88可以集成到電池組14本身中。此外，加熱器88可以用于加熱流體，例如冷卻劑(例如，50/50乙二醇-水混合物)，并且相對較高溫度的流體之后可以用于加熱電池組14。

在一個示例中，加熱器88包括至少一個感應(yīng)加熱器90。在圖7中，鄰近電池組14設(shè)置多個感應(yīng)加熱器90。雖然示出了感應(yīng)加熱器，但加熱器88可以是另一種類型的加熱器，例如另一類型的電加熱器。

控制器56被配置為通過將過剩電力引導(dǎo)到加熱器88來選擇性地激活電池加熱模式。在一個示例中，控制器56被配置為選擇性地打開和閉合設(shè)置在dc到dc轉(zhuǎn)換器86和感應(yīng)加熱器90之間的開關(guān)91。電池加熱模式在低溫條件下特別有用，這時電池組14溫度的提升提高了其效率。

圖8是表示耗散過剩電力的示例方法92的流程圖。在方法92中，例如，控制器56在94處首先確定是否從車輛58請求負扭矩。負扭矩請求可以例如通過制動踏板的行程或通過在巡航控制下的車輛來表示。此外，并且再者，當車輛下坡時，例如在圖4-5的示例中，可能發(fā)生負扭矩請求。

如果請求負扭矩，則控制器56在96處確定電池組14是否能夠吸收預(yù)期的根據(jù)請求產(chǎn)生的能量。如果電池組14能夠吸收整個請求，則控制器56將能量引導(dǎo)到電池組14用于存儲。然而，如果不是，則控制器56在98處確定電池組14的溫度是否高于預(yù)定閾值溫度。在一個示例中，控制器56將由溫度傳感器t指示的溫度與預(yù)定閾值溫度進行比較。

如果在98處電池組溫度高于預(yù)定閾值，則控制器56在100處激活電池冷卻模式。在一個示例中，控制器56通過向電池冷卻回路64發(fā)送適當?shù)男盘杹砑せ铍姵乩鋮s模式，包括例如將過剩電力引導(dǎo)到電動電池冷卻劑泵70和壓縮機76中的一個或多個。

如果在98處電池組溫度不高于預(yù)定閾值，則在102，控制器56確定單獨激活電池加熱模式是否會消耗預(yù)期量的過剩電力。如果是，則控制器56通過向電池加熱回路66發(fā)送適當?shù)男盘杹砑せ铍姵丶訜崮Ｊ剑绨ㄩ]合開關(guān)91，從而將過剩電力引導(dǎo)到加熱器88。

如果在102，控制器56確定單獨激活電池加熱模式將不會消耗所有預(yù)期的過剩電力，則控制器56在106同時激活電池冷卻和加熱模式。同時激活電池冷卻和模式兩者增加了電力耗散的水平，這允許延長的再生制動，即使當面對相對大量的過剩電力時。在一些示例中，同時激活電池冷卻和加熱模式兩者僅僅是出于暫時消耗大量過量電力的必要，例如當車輛58沿著山的相對陡峭的部分下坡時。

在示例方法92中，電池冷卻和加熱模式僅在電池組14的溫度低于閾值溫度時同時被激活。然而，在一些示例中，當電池組高于閾值溫度時，電池冷卻和加熱模式都可以被激活。

本公開提供了關(guān)于電池組14的溫度管理的改進，這會帶來改善的電池壽命和更好的電池容量。本公開還提供再生制動的增加的可用性，其通過減少車輛的摩擦制動器的損耗而改善車輛安全性，并且提供當下坡行駛時車輛加速發(fā)生次數(shù)的減少。此外，本公開還減少了車輛排放、降低了發(fā)動機噪聲，并且由于更多的發(fā)動機關(guān)閉時間和降低的發(fā)動機速度而使發(fā)動機上的磨損更少。

應(yīng)當理解，諸如“通常”，“大體上”和“大約”的術(shù)語不旨在作為無邊界術(shù)語，并且應(yīng)當被解釋為與本領(lǐng)域技術(shù)人員解釋這些術(shù)語的方式一致。

盡管不同的示例具有在圖示中示出的特定組件，但是本公開的實施例不限于那些特定組合。可以使用來自一個示例中的一些組件或特征與來自另一個示例的特征或組件的組合。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，上述實施例是示例性的而非限制性的。也就是說，本公開的修改將落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，應(yīng)當研究以下權(quán)利要求以確定其真實范圍和內(nèi)容。