用于車輛的電池冷卻控制系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于車輛的電池冷卻控制系統(tǒng)和方法。具體而言，控制器確定配置在不同位置的多個電池組的最高溫度是否在最大參考溫度內(nèi)以及各個電池組中的電池單元的溫差是否在參考溫差值內(nèi)。當(dāng)最高溫度小于或等于最高參考溫度并且各個電池組中的電池單元之間的溫差在參考溫差值內(nèi)時，控制器確定是否所有電池組中的溫差在參考溫差值內(nèi)。然后，當(dāng)所有電池組中各個溫差均超過參考溫差值時，被設(shè)置成冷卻電池組的冷卻單元的輸出被改變。
【專利說明】用于車輛的電池冷卻控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于冷卻車輛電池系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法，更具體地，本發(fā)明涉及用于冷卻一個以上分別安放在車輛不同位置中的電池組的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，汽車制造商已經(jīng)開始將不同的電池組安裝在車輛的不同位置上，例如在地板下方和行李箱中，而不是將這些電池組作為單一的單元安放在一個位置上。通常這種配置被用于安裝在環(huán)境友好型車輛中的高壓電池上，而環(huán)境友好車輛因為它們減少的能量消耗而日漸流行。
[0003]然而，當(dāng)單獨的電池組被安裝在車輛的不同位置時，如上所述，某些電池組可能因為不同操作環(huán)境而比其他電池組劣化得更快。結(jié)果，電池組中經(jīng)常出現(xiàn)電池平衡(cellbalancing),這會使整個電池系統(tǒng)的性能變差。
[0004]以上提供的作為本發(fā)明相關(guān)技術(shù)的描述僅為幫助對本發(fā)明背景的理解，而不應(yīng)該被包括在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明已致力于解決上述與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題，且本發(fā)明的目的在于提供一種用于冷卻車輛電池系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法通過適當(dāng)?shù)乜刂齐姵叵到y(tǒng)的溫度以使發(fā)生電池平衡的次數(shù)最小化，其中電池系統(tǒng)包括安裝在車輛不同位置中的電池組。結(jié)果，本發(fā)明改善電池的性能和耐用性，并防止車輛性能的劣化。
[0006]為達(dá)到上述目標(biāo)，本發(fā)明提供用于冷卻車輛的電池系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法，其包括:確定配置在不同位置中的多個電池組的最高溫度是否小于或等于最大參考(reference)溫度值以及各個電池組中的電池單元(battery cells)之間的溫差是否在參考溫差值內(nèi)。響應(yīng)于上述電池組的最高溫度小于或等于最大參考溫度值和各個電池組中的電池單元之間的溫差在參考溫差值內(nèi)，確定所有電池組內(nèi)的各個溫差是否在參考溫差值內(nèi)；并且響應(yīng)于確定所有電池組內(nèi)的各個溫差均超過參考溫差值，改變來自被設(shè)置成冷卻電池組的冷卻單元的輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]本發(fā)明的上述的和其它的特征將參考在附圖中示例的某些示例性實施方式來進(jìn)行詳細(xì)描述，示例性實施方式在以下僅以示例的方式給出，因此并不限制本發(fā)明，其中:
[0008]圖1是示出可應(yīng)用本發(fā)明的分別安裝在不同位置上的車輛電池系統(tǒng)的實例的配置圖；并且
[0009]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于冷卻車輛電池系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法的實施方式的流程圖。
[0010]應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖并非必然是成比例的，而是呈現(xiàn)說明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的略微簡化的表示。本文公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征，包括，例如，具體的尺寸、取向、位置和形狀，將部分取決于具體的既定用途和使用環(huán)境。
[0011]在附圖中，附圖標(biāo)記在幾張圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同部件。
【具體實施方式】
[0012]在下文中將對本發(fā)明的多種實施方式做出詳細(xì)的參考，本發(fā)明的實施例在附圖中示出并在以下說明。
[0013]本文所使用的術(shù)語僅是為了說明特定實施方式，而不是意在限制本發(fā)明。本文所使用的單數(shù)形式“一個、一種(a、an和the)”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外清楚指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在說明書中使用的術(shù)語“包括(comprise和/或comprising)”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)所列項的任何和所有組合。
[0014]應(yīng)理解，本文所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種船只和船舶的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
[0015]盡管示例性實施方式被描述為使用多個單元進(jìn)行示例性進(jìn)程，但應(yīng)該理解的是，示例性進(jìn)程也可以通過一個或多個模塊進(jìn)行。此外，應(yīng)該理解的是，術(shù)語“控制器”是指包括存儲器和處理器的硬件裝置。存儲器被配置為存儲上述模塊，而處理器被具體配置為執(zhí)行上述模塊，以進(jìn)行一種或一種以上的將在以下進(jìn)一步說明的進(jìn)程。
[0016]而且，本發(fā)明的控制邏輯可以具體體現(xiàn)為在包含由處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計算機可讀介質(zhì)上的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)。計算機可讀介質(zhì)的實例包括但不限于:ROM (只讀存儲器)、RAM (隨機存儲器)、CD-ROM (只讀光盤)、磁帶、軟盤、閃盤驅(qū)動器、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。計算機可讀記錄介質(zhì)也可以分布在連接網(wǎng)絡(luò)的計算機系統(tǒng)上，從而以分散的形式存儲和執(zhí)行計算機可讀介質(zhì)，例如通過遠(yuǎn)程服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)(CAN)。
[0017]圖1是示出能夠應(yīng)用本發(fā)明的電池系統(tǒng)的配置圖，其中電池系統(tǒng)的電池組由至少兩個電池組構(gòu)成，即主電池組I和從屬電池組3。主電池組I包括第一 /主電池管理系統(tǒng)(BMS:Battery Management System) 5,而從屬電池組3包括第二 /從屬BMS7,從而可以分別對電池組進(jìn)行電子管理。
[0018]主BMS5和從屬BMS7可以具體體現(xiàn)為各自包括用于執(zhí)行后述進(jìn)程的處理器和存儲器的控制器。進(jìn)程可以被存儲在存儲器或任何其他非瞬時性計算機可讀介質(zhì)中，并因此可以通過處理器執(zhí)行。
[0019]更具體地,主BMS5通過監(jiān)控主電池組I和從屬電池組3的整個電池溫度并分別確定主電池組I和從屬電池組3上的冷卻風(fēng)扇(冷卻單元)的級數(shù)/運行等級(例如，在冷卻風(fēng)扇的情況中，冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動得多快)來控制用于主電池組I的冷卻單元，例如至少一個冷卻風(fēng)扇，并且也向從屬BMS7提供關(guān)于從屬電池組3上至少一個冷卻風(fēng)扇的運行等級的指令。從屬BMS7被配置為通過從主BMS5接受指令來控制至少一個從屬電池組3的冷卻風(fēng)扇，并向主BMS5傳遞感應(yīng)/檢測到的值，例如從屬電池組3的溫度。
[0020]圖2示出本發(fā)明的用于冷卻車輛的電池系統(tǒng)的示例性控制進(jìn)程，其可以應(yīng)用到圖1所示的電池系統(tǒng)上。上述的方法可以通過BMS5、BMS7中的一個或兩者來執(zhí)行，所屬領(lǐng)域內(nèi)將很好地理解其中各個都包括用于執(zhí)行該方法的處理器。更加具體地，該方法包括:電池組單元確定進(jìn)程(S10)，其確定配置于不同位置的多個電池組的各個最高溫度是否小于或等于最大參考溫度(reference maximum temperature)以及各個電池組內(nèi)電池單元之間的溫差是否在參考溫差值(referencetemperature difference value)內(nèi)。接著,為了響應(yīng)于電池組的最高溫度小于或等于最大參考溫度以及各個電池組中的電池單元之間的溫差在參考溫差值內(nèi)，進(jìn)行整體差異確定進(jìn)程(S20)，該進(jìn)程確定所有電池組中的溫差是否在參考溫差內(nèi)。接下來，為了響應(yīng)于確定所有電池組中的各個溫差均超過參考溫差值，執(zhí)行冷卻控制進(jìn)程(S30)，該進(jìn)程改變被設(shè)置成冷卻電池組的冷卻單元的輸出。換而言之，電池組的最高溫度被控制在預(yù)設(shè)的最大參考溫度或以下，電池組中的電池單元的溫差被控制在預(yù)設(shè)的參考溫差之內(nèi)。因此，以上執(zhí)行的控制進(jìn)程防止電池組實質(zhì)上超出電池組的最大參考溫度和參考溫差，這是因為上述控制是針對個體，對各個電池組進(jìn)行的，而不是基于作為一個整體的整個系統(tǒng)的溫度進(jìn)行的。因此，在先前的冷卻系統(tǒng)普遍地對系統(tǒng)中的所有電池組進(jìn)行控制冷卻的情況下，本發(fā)明通過執(zhí)行整個差異確定步驟并通過冷卻控制步驟(S30)從各自位置上將熱除去，來利用更細(xì)化的評估。
[0021]在冷卻控制進(jìn)程(S30)中，能夠通過增加檢測到造成所有電池組中的溫差的最高溫度的具體電池組的冷卻單元的輸出，從而將所有電池組的溫差控制在參考溫差內(nèi)。進(jìn)一步，在冷卻控制進(jìn)程(S30)中，能夠通過降低檢測到造成所有電池組中的溫差的最低溫度的電池組的冷卻單元的輸出，從而將所有電池組的溫差控制在參考溫差內(nèi)。
[0022]此外，通過使用以上兩種方法，能夠更加迅速地使溫差轉(zhuǎn)換至參考溫差內(nèi)，并且在圖1所示的實施方式中，能夠通過BMS5或7、或兩者來增加檢測到造成所有電池組內(nèi)的溫差的最高溫度的位置(即，電池組)上的電池組的冷卻單元的輸出，并且通過降低檢測到造成所有電池組中的溫差的最低溫度的位置上的電池組的冷卻單元的輸出，從而快速使溫差趨同(收斂)。
[0023]在圖1所示的電池系統(tǒng)中，電池組是主電池組I和從屬電池組3，冷卻電池組的冷卻單元是冷卻風(fēng)扇，通過在冷卻控制進(jìn)程(S30)中增加或降低冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)數(shù)(the numberof revolutions)的級數(shù)(stage)來改變輸出。然而,冷卻系統(tǒng)并不嚴(yán)格限制于該配置,其可以包括任何數(shù)量的電池組和可以被控制器例如BMS控制的任何類型的冷卻單元。
[0024]另一方面，作為連續(xù)重復(fù)執(zhí)行整體差異確定進(jìn)程(S20)的結(jié)果，一旦確定所有電池組的溫差在參考溫差內(nèi)，就執(zhí)行返回進(jìn)程(S40)，從而使冷卻單元的輸出返回到初始狀態(tài)。
[0025]最大參考溫度是預(yù)先通過制造商的實驗和分析設(shè)定的值，是鑒于對電池組的劣化的考慮而不應(yīng)該超出的溫度，而參考溫差也是一個預(yù)先基于最大參考溫度通過實驗和分析而確定的電池應(yīng)該在的溫度范圍而設(shè)定的值。
[0026]有利地，本發(fā)明可以通過適當(dāng)?shù)乜刂瓢ò惭b在車輛不同位置的電池組的電池系統(tǒng)的冷卻來使電池平衡的發(fā)生次數(shù)最小化，從而改善電池的性能和耐用性，并防止車輛性能的劣化。[0027] 本發(fā)明已經(jīng)參考優(yōu)選實施方式進(jìn)行了詳細(xì)說明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解至IJ，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的范圍內(nèi)，可以在這些實施方式中做出變化，本發(fā)明的范圍在所附權(quán)利要求和其等同物中確定。
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻車輛電池系統(tǒng)的控制方法，包括: 通過控制器確定配置在不同空間中的多個電池組的最高溫度是否在最大參考溫度內(nèi)以及各個所述電池組中的電池單元的溫差是否在參考溫差值內(nèi)； 響應(yīng)于所述電池組的最高溫度小于或等于所述最大參考溫度以及各個所述電池組中的電池單元之間的溫差在所述參考溫差值內(nèi)，通過所述控制器確定所有所述電池組中的溫差是否在所述參考溫差值內(nèi)；和 響應(yīng)于確定所有所述電池組中的各個溫差均超過所述參考溫差值，改變被設(shè)置成分別冷卻各個所述電池組的冷卻單元的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)檢測出造成被所述冷卻單元冷卻的所有所述電池組中的溫差超出所述參考溫差的最高溫度時，增加電池組的冷卻單元的輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)檢測出造成所有所述電池組中的溫差的最低溫度時，減少電池組的冷卻單元的輸出。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)檢測出造成被所述冷卻單元冷卻的所有所述電池組中的溫差超出所述參考溫差的最高溫度時，增加電池組的冷卻單元的輸出，并且當(dāng)檢測出造成所有所述電池組中的溫差的最低溫度時，減少電池組的冷卻單元的輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，冷卻所述電池組的所述冷卻單元是冷卻風(fēng)扇，并且通過增加或減少所述冷卻風(fēng)扇的速度來改變所述輸出。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 作為響應(yīng)，通過所述控制器反復(fù)地確定所有所述電池組中的溫差是否在所述參考溫差值內(nèi)，直至所有所述電池組的溫差在所述參考溫差值內(nèi)；和 響應(yīng)于確定所有所述電池組均在所述參考溫度值內(nèi)，使所述冷卻單元的輸出返回至初始狀態(tài)。
7.一種用于冷卻車輛電池系統(tǒng)的控制器，包括: 存儲器； 處理器，其被配置為: 確定配置在不同空間中的多個電池組的最高溫度是否在最大參考溫度內(nèi)以及各個所述電池組中的電池單元的溫差是否在參考溫差值內(nèi)； 響應(yīng)于所述電池組的最高溫度小于或等于所述最大參考溫度以及各個所述電池組中的電池單元之間的溫差在所述參考溫差值內(nèi)，確定所有所述電池組中的溫差是否在所述參考溫差值內(nèi)；并且 響應(yīng)于確定所有所述電池組中的各個溫差均超過所述參考溫差值，改變被設(shè)置成分別冷卻各個所述電池組的冷卻單元的輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，當(dāng)檢測出造成被所述冷卻單元冷卻的所有所述電池組中的溫差超出所述參考溫差的最高溫度時，增加電池組的冷卻單元的輸出。
9.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，當(dāng)檢測出造成所有所述電池組中的溫差的最低溫度時，減少電池組的冷卻單元的輸出。
10.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，當(dāng)檢測出造成被所述冷卻單元冷卻的所有所述電池組中的溫差超出所述參考溫差的最高溫度時，增加電池組的冷卻單元的輸出，并且當(dāng)檢測出造成所有所述電池組中的溫差的最低溫度時，減少電池組的冷卻單元的輸出。
11.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，冷卻所述電池組的所述冷卻單元是冷卻風(fēng)扇，并且通過增加或減少所述冷卻風(fēng)扇的速度來改變輸出。
12.如權(quán)利要求7所述的控制器，其中，所述處理器還被配置為: 作為響應(yīng)，反復(fù)地確定所有所述電池組中的溫差是否在所述參考溫差值內(nèi)，直至所有所述電池組的溫差在所述參考溫差值內(nèi)；并且 響應(yīng)于確定所有所述電池組均在所述參考溫度值內(nèi)，使所述冷卻單元的輸出返回至初始狀態(tài)。
13.一種非瞬時性計算機可讀介質(zhì)，其包含由控制器上的處理器執(zhí)行的程序指令，所述計算機可讀介質(zhì)包括: 確定配置在不同空間中的多個電池組的最高溫度是否在最大參考溫度內(nèi)以及各個電池組中的電池單元的溫差是否在參考溫差值內(nèi)的程序指令； 響應(yīng)于所述電池組的最高溫度小于或等于所述最大參考溫度以及各個所述電池組中的電池單元之間的溫差在所述參考溫差值內(nèi)，確定所有所述電池組中的溫差是否在所述參考溫差值內(nèi)的程序指令；和 響應(yīng)于確定所有所述電池組中的各個溫差均超過所述參考溫差值，改變被設(shè)置成分別冷卻各個所述電池組的冷卻單元的輸出的程序指令。
14.如權(quán)利要求13所述的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)，其中，當(dāng)檢測出造成被所述冷卻單元冷卻的所有所述電池組中的溫差超出所述參考溫差的最高溫度時，增加電池組的冷卻單兀的輸出。
15.如權(quán)利要求13所述的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)，其中，當(dāng)檢測出造成所有所述電池組中的溫差的最低溫度時，減少`電池組的冷卻單元的輸出。
16.如權(quán)利要求13所述的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)，其中，當(dāng)檢測出造成被所述冷卻單元冷卻的所有所述電池組中的溫差超出所述參考溫差的最高溫度時，增加電池組的冷卻單元的輸出，當(dāng)檢測出造成所有所述電池組中的溫差的最低溫度時，減少電池組的冷卻單兀的輸出。
17.如權(quán)利要求13所述的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)，其中，冷卻所述電池組的所述冷卻單元是冷卻風(fēng)扇，并且通過增加或減少所述冷卻風(fēng)扇的速度來改變輸出。
18.如權(quán)利要求13所述的非瞬時性計算機可讀介質(zhì)，還包括: 作為響應(yīng)，反復(fù)地確定所有所述電池組中的溫差是否在所述參考溫差值內(nèi)，直至所有所述電池組的溫差在所述參考溫差值內(nèi)的程序指令；和 響應(yīng)于確定所有所述電池組均在所述參考溫度值內(nèi)，使所述冷卻單元的輸出返回至初始狀態(tài)的程序指令。
【文檔編號】H01M10/625GK103794835SQ201210562658
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月26日
【發(fā)明者】李建求, 林海圭, 黃道性 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社