高壓電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)與方法
【專(zhuān)利摘要】一種電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)，包括電池、設(shè)置為與電池流體連通的加熱器芯、以及車(chē)輛HVAC系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有與加熱器芯熱連接的蒸發(fā)器。本發(fā)明還公開(kāi)了一種電池?zé)峥刂品椒ā?br> 【專(zhuān)利說(shuō)明】高壓電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例總體上涉及用于控制車(chē)輛HV (高壓)電池冷卻劑溫度的系統(tǒng)與方法。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)與方法，其中，可以通過(guò)將電池冷卻劑散布穿過(guò)冷卻的輔助加熱器芯來(lái)冷卻HV電池。
【背景技術(shù)】
[0002]提升車(chē)輛內(nèi)氣候舒適性的能力逐年增加。然而目前正在開(kāi)發(fā)的新車(chē)輛設(shè)計(jì)對(duì)于空調(diào)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。隨著車(chē)輛的電氣化擴(kuò)大至所有的車(chē)輛類(lèi)別，在氣候控制考慮中的熱量問(wèn)題管理的復(fù)雜性增加了。對(duì)于三排座的車(chē)輛，輔助的HVAC (暖通空調(diào))單元可以用于為所有乘客更好的平衡客艙內(nèi)舒適度。如果這樣的車(chē)輛是電氣化的并且車(chē)輛的HV電池需要低于環(huán)境溫度的冷卻劑，那么通常會(huì)需要冷卻劑冷卻裝置形式的第三蒸發(fā)器。然而，這需要昂貴并難以封裝的硬件。
[0003]因此，HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)與方法是需要的，其中可以通過(guò)將電池冷卻劑散布穿過(guò)冷卻的輔助加熱器芯來(lái)冷卻HV電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明總體上指向電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)。該電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)的說(shuō)明性的實(shí)施例包括電池、被設(shè)置為與電池流體連通的加熱器芯和車(chē)輛HVAC系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有與加熱器芯熱連接的蒸發(fā)器。
[0005]本發(fā)明總體上進(jìn)一步指向電池?zé)峥刂品椒āＴ摲椒ǖ恼f(shuō)明性的實(shí)施例包括使環(huán)境空氣流動(dòng)穿過(guò)HVAC系統(tǒng)的蒸發(fā)器,從蒸發(fā)器向輔助加熱器芯散布冷卻空氣，使電池冷卻劑散布穿過(guò)輔助加熱器芯，以及通過(guò)使電池冷卻劑散布穿過(guò)電池來(lái)冷卻電池。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]以下將參照附圖以示例方式給出本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0007]圖1是HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)的說(shuō)明性實(shí)施例的原理圖，更具體地，圖解了該系統(tǒng)的電池冷卻運(yùn)行模式。
[0008]圖1A是HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)的說(shuō)明性實(shí)施例的原理圖，更具體地，圖解了該系統(tǒng)的電池加熱運(yùn)行模式。
[0009]圖1B是HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)的可選擇的說(shuō)明性實(shí)施例的原理圖。
[0010]圖1C是HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)的另一可選擇的說(shuō)明性實(shí)施例的原理圖。
[0011]圖2是該HV電池?zé)峥刂品椒ǖ恼f(shuō)明性實(shí)施例的流程圖。
[0012]圖3是闡明了用于HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)的示例性控制方法的系統(tǒng)控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下【具體實(shí)施方式】本質(zhì)上僅僅是示范性的，并非旨在限制所描述的實(shí)施例或描述的實(shí)施例的應(yīng)用和用途。于此使用的詞，“示例性的”或“說(shuō)明的”意思是“作為示例，實(shí)例，或說(shuō)明?！比魏卧诖颂幟枋鰹椤笆纠缘摹被颉罢f(shuō)明的”的實(shí)施方式并不一定被解釋為比其他實(shí)施方式更優(yōu)選或有利。以下被描述的所有的實(shí)施方式都是提供用于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例，而并非旨在限制所附權(quán)利要求的范圍。此外，此處所描述的說(shuō)明性的實(shí)施例并非窮盡性的，并且除了此處所描述的以及落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的實(shí)施例或?qū)嵤┓绞揭酝獾钠渌麑?shí)施例或?qū)嵤┓绞绞强赡艿?。此外，并無(wú)意圖受到前面的【技術(shù)領(lǐng)域】，現(xiàn)有技術(shù)，
【發(fā)明內(nèi)容】
或者隨后的【具體實(shí)施方式】中存在的任何明示或默示的理論的限定。
[0014]首先參照附圖的圖1，HV (高壓)電池冷卻系統(tǒng)一以下稱(chēng)為系統(tǒng)一的說(shuō)明性實(shí)施例總體地由附圖標(biāo)記100來(lái)表示。該系統(tǒng)100包括HV電池102。HV電池102可以至少為車(chē)輛(未示出)的一些電氣部件供電。在一些應(yīng)用中，該車(chē)輛可以是PHEV (插電式混合動(dòng)力汽車(chē))。在一些應(yīng)用中，該車(chē)輛可以是至少有兩排座位的大的乘用車(chē)輛。因此，如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，用于車(chē)輛的HVAC系統(tǒng)119可以有用于車(chē)輛的前排和后排座位的分離的氣候控制部件。
[0015]HV電池102被設(shè)置為通過(guò)電池冷卻劑回路103與輔助HVAC (加熱、通風(fēng)、空調(diào))力口熱器芯108流體連通。該輔助加熱器芯108與車(chē)輛HVAC系統(tǒng)199的后蒸發(fā)器122熱連接，以促進(jìn)加熱器芯108的選擇性冷卻，如將在下文中描述的。該車(chē)輛HVAC系統(tǒng)119可以包括后HVAC風(fēng)扇120，其包括后蒸發(fā)器122。該后蒸發(fā)器122可以被設(shè)置為鄰近于輔助加熱器芯108。如下文將進(jìn)一步描述的，通過(guò)后HVAC風(fēng)扇120的運(yùn)行，環(huán)境空氣140被吸入穿過(guò)后蒸發(fā)器122，環(huán)境空氣140在此被冷卻。來(lái)自于后蒸發(fā)器122的冷卻空氣142流經(jīng)并冷卻輔助加熱器芯108。
[0016]AC (空調(diào))冷凝器138可以通過(guò)后蒸發(fā)器入口導(dǎo)管124和后蒸發(fā)器出口導(dǎo)管128與后蒸發(fā)器122相連通。閥126可以被包括在后蒸發(fā)器入口導(dǎo)管124中。前蒸發(fā)器130可以通過(guò)前蒸發(fā)器入口導(dǎo)管132和前蒸發(fā)器出口導(dǎo)管134與AC冷凝器138相連通。閥133可以被包括在前蒸發(fā)器入口導(dǎo)管132中。空調(diào)壓縮機(jī)136可以被裝備在A(yíng)C冷凝器138和前蒸發(fā)器130以及后蒸發(fā)器122之間。
[0017]該電池冷卻劑回路103可以包括電池冷卻劑入口導(dǎo)管104和電池冷卻劑出口導(dǎo)管106，該兩導(dǎo)管與HV電池102相連通，其目的為使電池冷卻劑144 (圖1)散布穿過(guò)HV電池102，將在下文中被描述。電池冷卻劑泵105可以被包括在電池冷卻劑入口導(dǎo)管104中。熱源入口導(dǎo)管116可以與電池冷卻劑入口導(dǎo)管104相連通。如來(lái)自車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的加熱的冷卻劑146源這樣的流體熱源117可以與熱源入口導(dǎo)管116相連通。閥118可以被包括在熱源入口導(dǎo)管116中以選擇性地關(guān)閉與阻塞或打開(kāi)與促進(jìn)來(lái)自流體熱源117的加熱的冷卻劑146 (圖1A)通過(guò)熱源入口導(dǎo)管116的流動(dòng).[0018]該輔助加熱器芯108通過(guò)加熱器芯出口導(dǎo)管114與電池冷卻劑入口導(dǎo)管104相連通。加熱器芯入口導(dǎo)管Iio與輔助加熱器芯108相連通。熱源回流管111可以與加熱器芯入口導(dǎo)管110相連通。該熱源回流管111可以與流體熱源117相連通，其目的將在下文中被描述。閥112可以裝備在熱源回流管111中用來(lái)選擇性地關(guān)閉和阻塞或開(kāi)啟和促進(jìn)加熱的冷卻劑146 (圖1A)穿過(guò)熱源回流管111至流體熱源117的流動(dòng).[0019]如圖1所示，在系統(tǒng)100的示例性的電池冷卻運(yùn)行中，在HV電池102需要冷卻的情況下，閥118、112被關(guān)閉以防止加熱的冷卻劑146 (圖1A)分別地穿過(guò)熱源入口導(dǎo)管116和熱源回流管111的流動(dòng)。通常以常規(guī)方式運(yùn)行車(chē)輛HVAC系統(tǒng)119以使AC冷卻劑148循環(huán)通過(guò)AC壓縮機(jī)136、AC冷凝器138、前蒸發(fā)器130和后蒸發(fā)器122。
[0020]該后HVAC風(fēng)扇120吹動(dòng)環(huán)境空氣140穿過(guò)后蒸發(fā)器122。從后蒸發(fā)器122排出的冷卻空氣142流動(dòng)穿過(guò)并冷卻輔助加熱器芯108。電池冷卻劑144在連續(xù)環(huán)路中從HV電池102被泵送通過(guò)電池冷卻劑出口導(dǎo)管106、加熱器芯入口導(dǎo)管110、輔助加熱器芯108、加熱器芯出口導(dǎo)管114并通過(guò)電池冷卻劑入口導(dǎo)管104回到HV電池102。隨著電池冷卻劑144穿過(guò)輔助加熱器芯108循環(huán)，熱能從電池冷卻劑144被轉(zhuǎn)移到輔助加熱器芯108，冷卻了電池冷卻劑144。熱能繼續(xù)從輔助加熱器芯108被轉(zhuǎn)移到自后蒸發(fā)器122流動(dòng)來(lái)的冷卻空氣142，冷卻了輔助加熱器芯108。隨著電池冷卻劑144隨后流動(dòng)穿過(guò)HV電池102，該電池冷卻劑144通過(guò)熱能從HV電池102到電池冷卻劑144的轉(zhuǎn)移來(lái)冷卻HV電池102。
[0021]接下來(lái)參考附圖的圖1A，在系統(tǒng)100的示例性電池加熱運(yùn)行中，在需要加熱HV電池102的情況下，閥118、112可以被開(kāi)啟。這促進(jìn)了加熱的冷卻劑146從熱源117分別地穿過(guò)熱源入口導(dǎo)管116、電池冷卻劑入口導(dǎo)管104、HV電池102、電池冷卻劑出口導(dǎo)管106以及熱源回流管111并回到熱源117的循環(huán)。隨著加熱的冷卻劑146循環(huán)穿過(guò)HV電池102，發(fā)生從加熱的冷卻劑146到HV電池102的熱能傳送，加熱HV電池102。
[0022]接下來(lái)參照附圖的圖1B，總體上通過(guò)附圖標(biāo)記200指代電池加熱運(yùn)行系統(tǒng)的可選擇的說(shuō)明性實(shí)施例。該系統(tǒng)200在設(shè)計(jì)上與此前參照?qǐng)D1和IA所描述的系統(tǒng)100相似，除了在系統(tǒng)200中，輔助加熱器芯108和輔助蒸發(fā)器122相對(duì)于空氣流動(dòng)來(lái)說(shuō)可以被轉(zhuǎn)換。加熱器芯入口導(dǎo)管110和加熱器芯出口導(dǎo)管114可以被設(shè)置為與后蒸發(fā)器122流體連通以促進(jìn)電池冷卻劑144穿過(guò)后蒸發(fā)器122的流動(dòng)。該結(jié)構(gòu)使HV電池102能使用客艙內(nèi)空氣并且使來(lái)自于HV電池102的熱量被輔助蒸發(fā)器122直接吸收。因此，可以產(chǎn)生以小的電池冷卻損耗來(lái)提升乘客的降溫。
[0023]下面參考附圖的圖1C，總體上通過(guò)附圖標(biāo)記300指代電池加熱運(yùn)行系統(tǒng)的另一可選擇的說(shuō)明性實(shí)施例。該系統(tǒng)300在設(shè)計(jì)上與此前參照?qǐng)D1和IA所描述的系統(tǒng)100相似，除了在系統(tǒng)300中，熱源回流管111和熱源入口導(dǎo)管116可以被設(shè)置為與冷卻劑熱交換器150流體連通。該冷卻劑熱交換器150可以被設(shè)置在接近AC冷凝器138的氣流中。因此，閥112可以被配置以使冷卻劑流動(dòng)穿過(guò)冷卻劑熱交換器150，以使熱量從電池冷卻劑144中消散。該冷卻的電池冷卻劑144從冷卻劑熱交換器150流動(dòng)穿過(guò)熱源入口導(dǎo)管116并穿過(guò)HV電池102，并冷卻HV電池102。該電池冷卻劑144接著從HV電池102經(jīng)由電池冷卻劑出口導(dǎo)管106流動(dòng)穿過(guò)熱交換器150，并重復(fù)該過(guò)程。這能夠在無(wú)空調(diào)壓縮機(jī)136的運(yùn)行的情況下來(lái)冷卻電池。
[0024]下面參考附圖的圖2，所示為HV電池?zé)峥刂品椒ǖ恼f(shuō)明性的實(shí)施例的流程圖200。在框202中，環(huán)境空氣流動(dòng)芽過(guò)車(chē)輛HVAC系統(tǒng)的后蒸發(fā)器。在框204中，冷卻空氣從后蒸發(fā)器散布到輔助加熱器芯。在框206中，電池冷卻劑被散布穿過(guò)輔助加熱器芯。在框208中，加熱的冷卻劑向HV電池的流動(dòng)可以被終止。在框210中，通過(guò)使電池冷卻劑散布穿過(guò)電池來(lái)冷卻HV電池。在框212中，在一些應(yīng)用里，作為冷卻電池的替代，可以通過(guò)使車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑散布穿過(guò)電池來(lái)加熱電池。
[0025]下面結(jié)合附圖的圖1B來(lái)參考圖3，所示為圖示了用于HV電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)200的示例性控制方法的系統(tǒng)控制流程圖300。該控制方法由框302開(kāi)始。在框306中，電池溫度傳感器304可以判定HV電池102是否需要冷卻。如果HV電池102不需要冷卻，該方法將于框308結(jié)束。
[0026]如果在框306中電池溫度傳感器304判定HV電池102不需要冷卻，那么在框310中，閥112、118將被關(guān)閉并且后HVAC風(fēng)扇120和電池冷卻劑泵105開(kāi)啟。在框312中，蒸發(fā)器溫度傳感器316和電池冷卻劑溫度傳感器318可以判定后蒸發(fā)器122的蒸發(fā)器溫度是否低于電池冷卻劑144的溫度。如果后蒸發(fā)器122的蒸發(fā)器溫度低于電池冷卻劑144的溫度，那么閥126將被開(kāi)啟以促進(jìn)制冷劑148向后蒸發(fā)器122的流動(dòng)。如果后蒸發(fā)器122的蒸發(fā)器溫度沒(méi)有低于電池冷卻劑144的溫度，那么該方法將在框320終止。
[0027]盡管已經(jīng)關(guān)于某些示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，應(yīng)該理解，特定實(shí)施例是以說(shuō)明為目的而非限定，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員也將想到其他的變化。
【權(quán)利要求】
1.一種電池?zé)峥刂葡到y(tǒng)，其特征在于，包括:電池；加熱器芯，其被設(shè)置為與所述電池流體連通；以及車(chē)輛HVAC系統(tǒng)，該系統(tǒng)帶有與所述加熱器芯熱連接的蒸發(fā)器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括熱源入口導(dǎo)管和熱源回流管，該熱源回流管與所述電池相連通。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括閥，該閥位于所述熱源入口導(dǎo)管和所述熱源回流管的每一個(gè)之中。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括流體熱源，該流體熱源與所述熱源入口導(dǎo)管以及所述熱源的出口導(dǎo)管相連通。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體熱源包括加熱的冷卻劑的源。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述流體熱源包括加熱的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的源。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車(chē)輛HVAC系統(tǒng)包括AC壓縮機(jī)和AC冷凝器，該AC壓縮機(jī)與所述蒸發(fā)器相連通，并且該AC冷凝器與所述的AC壓縮機(jī)和所述蒸發(fā)器相連通。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器被安置為接收來(lái)自所述后加熱器芯的空氣。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括冷卻劑熱交換器，其被設(shè)置為與所述加熱器芯流體連通。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK103832240SQ201310597851
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月25日
【發(fā)明者】肯尼斯·J·杰克遜 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司