專利名稱：用于控制混合動力電動車輛中的蓄電池溫度的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的前序部分所述的、混合動力車輛的蓄電池溫度的控制方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
混合動力電動車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電機(jī)。該電機(jī)至少部分地由蓄電池提供牽引力。已知溫度對蓄電池的性能有影響。當(dāng)蓄電池在充電時，蓄電池的溫度會由于蓄電池溶液的化學(xué)反應(yīng)而升高。充電期間的這種溫度升高會加速正極的腐蝕和退化。因此，蓄電池的溫度過高會降低其性能并縮短其壽命。類似地，蓄電池的溫度過低也會降低其性能并縮短其壽命。鉛酸蓄電池的期望工作溫度是25°C 40°C，而鋰離子蓄電池的期望工作溫 度范圍是(TC 40°C。考慮到上述情形，希望控制混合動力車輛中的蓄電池溫度，以延長該蓄電池的壽命O在US 7147071中，公開了具有蓄電池溫度調(diào)節(jié)裝置的混合動力電動車輛。該裝置包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)冷卻劑回路和蓄電池冷卻劑回路。熱量經(jīng)由熱交換器而在這些回路之間傳遞。US 7147071中提出的上述方案的問題在于該熱交換器的成本太高，并且必須重新設(shè)計用于發(fā)動機(jī)的冷卻劑回路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種克服了上述問題的、用于控制混合動力車輛中的牽引用蓄電池的溫度的方法。該目的通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。其他權(quán)利要求和說明書公開了本發(fā)明的有利實施例。在根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例中，提供了一種用于控制混合動力車輛中的牽引用蓄電池的溫度的方法，其中，所述混合動力車輛包括用于提供牽引力的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電機(jī)，所述方法包括以下步驟提供用于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一溫度調(diào)節(jié)回路；提供用于所述牽引用蓄電池的第二溫度調(diào)節(jié)回路；通過電加熱器來加熱所述牽引用蓄電池，該電加熱器與泵、散熱器及所述牽引用蓄電池串聯(lián)地設(shè)置在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中；當(dāng)所述蓄電池低于預(yù)定的溫度區(qū)間時，將電力從所述電機(jī)、經(jīng)由所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)剿黾訜崞?，所述電機(jī)由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動。此示例性實施例的優(yōu)點是用于對所述蓄電池進(jìn)行加熱的電力由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、通過DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述電機(jī)來提供。在根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例中，所述方法還包括以下步驟僅當(dāng)所述蓄電池的溫度在所述預(yù)定的溫度區(qū)間內(nèi)時，才使用所述蓄電池來提供牽弓I力。
此示例性實施例的優(yōu)點是可以延長所述蓄電池的壽命。在根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例中，所述方法還包括以下步驟在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中提供用于旁通所述散熱器的旁通回路；通過閥來調(diào)節(jié)流入所述散熱器或流入所述旁通回路中的液體冷卻劑的流量。此示例性實施例的優(yōu)點是可以減少達(dá)到所述蓄電池的工作溫度所需的時間。在根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例中，所述方法還包括以下步驟當(dāng)所述蓄電池溫度低于所述預(yù)定的溫度區(qū)間時，通過目標(biāo)電壓值來控制所述電機(jī)，以向所述加熱器提供電力。此實施例的優(yōu)點是可以增加電氣部件的壽命并且可以確保其性能。在根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例中，所述方法還包括以下步驟將所述第二溫度調(diào)節(jié)回路與所述第一溫度調(diào)節(jié)回路隔離。 此示例性實施例的優(yōu)點是能夠相互獨立地控制所述第一溫度調(diào)節(jié)回路和所述第二溫度調(diào)節(jié)回路。本發(fā)明還涉及一種用于控制混合動力車輛中的牽引用蓄電池的溫度的系統(tǒng)，其中，所述混合動力車輛包括用于提供牽引力的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電機(jī)，所述系統(tǒng)包括用于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一溫度調(diào)節(jié)回路；用于所述牽引用蓄電池的第二溫度調(diào)節(jié)回路；設(shè)置在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的加熱器、泵和散熱器，從所述電機(jī)、經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器來為所述加熱器提供電力，所述電機(jī)由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動。此示例性實施例的優(yōu)點是用于對所述蓄電池進(jìn)行加熱的電力由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)、通過DC/DC轉(zhuǎn)換器和所述電機(jī)來提供。在本發(fā)明的另一示例性實施例中，所述系統(tǒng)還包括位于所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的、用于旁通所述散熱器的旁通回路；用于調(diào)節(jié)流入所述散熱器或流入所述旁通回路中的液體冷卻劑流量的閥。此示例性實施例的優(yōu)點是可以減少達(dá)到所述蓄電池的工作溫度所需的時間。在根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施例中，所述系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器用于在所述蓄電池低于所述預(yù)定的溫度區(qū)間時、通過目標(biāo)電壓值來控制所述電機(jī)，以向所述加熱器提供電力。此實施例的優(yōu)點是可以增加電氣部件的壽命并且可以確保其性能。在本發(fā)明的又一示例性實施例中，所述第一溫度調(diào)節(jié)回路和所述第二溫度調(diào)節(jié)回路被彼此隔離。此示例性實施例的優(yōu)點是能夠相互獨立地控制所述第一溫度調(diào)節(jié)回路和所述第二溫度調(diào)節(jié)回路。


從以下對實施例的詳細(xì)描述中，可以最好地理解本發(fā)明以及上述及其他目的和優(yōu)點，但本發(fā)明不限于這些實施例，其中示意性地示出了 圖I描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)混合動力車輛中的牽引用蓄電池的溫度的、溫度調(diào)節(jié)回路的示例性實施例的示意圖。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的、基于一個示例性實施例的并聯(lián)式混合動力車輛的示意圖。在這些附圖中，相同或相似的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。這些附圖僅僅是示意性圖示，并非用于給出本發(fā)明的具體參數(shù)。此外，這些附圖僅旨在描繪本發(fā)明的典型實施例，因此不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式圖I描繪了根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)混合動力車輛中的牽引用蓄電池的溫度的、溫度調(diào)節(jié)回路100的示例性實施例。所述溫度調(diào)節(jié)回路100包括加熱器102、可選的閥104、可選的液體冷卻劑旁通回路106、散熱器108、牽引用蓄電池110、泵112、以及主液體冷卻劑回路116。在主溫度調(diào)節(jié)回路116中(圖I中的實線)，可借助于泵112來輸送液體冷卻劑。該液體冷卻劑可以由水與乙二醇、氨、二氯二氟甲烷混合而成或者是任何其他適當(dāng)?shù)囊后w冷卻劑。泵112可以由電驅(qū)動和/或由內(nèi)燃發(fā)動機(jī)通過皮帶或液壓驅(qū)動。該液體冷卻劑由 泵112輸送到加熱器102。所述加熱器是電加熱器，它使用了與車輛中的其他電氣設(shè)備相同的線電壓，對于卡車、大客車和建筑設(shè)備來說，該線電壓通常是24V，而對于轎車來說，該線電壓通常是12V。液體冷卻劑被從加熱器102輸送到散熱器或熱交換器108。所述熱交換器108可以配備有用于將熱量從熱交換器108中排出的風(fēng)扇。替代地，也可不使用風(fēng)扇，這意味著僅利用風(fēng)速或環(huán)境溫差來冷卻該熱交換器108。液體冷卻劑被從熱交換器108輸送到牽引用蓄電池110，然后輸送回所述泵112中。該牽引用蓄電池Iio可具有400V、600V的線電壓或任何其他適當(dāng)?shù)木€電壓。所述牽引用蓄電池可以是鉛酸型蓄電池、鋰離子型蓄電池、鎳金屬氫化物型蓄電池或任何其他適當(dāng)類型的蓄電池。在圖I中，還示出了可選的液體冷卻劑旁通回路106(虛線所示)和閥104。該閥可用于旁通所述散熱器108。當(dāng)要把所述牽引用蓄電池110加熱至適當(dāng)溫度時，散熱器108可以被旁通，與液體冷卻劑被迫從散熱器108中流過時相比，這將減少該蓄電池達(dá)到上述適當(dāng)溫度所需的時間。在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的、基于一個示例性實施例的并聯(lián)式混合動力車輛200的示意圖。所述并聯(lián)式混合動力車輛包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)228、變速器227、電機(jī)226、DC/DC轉(zhuǎn)換器229、牽引用蓄電池210、開關(guān)224和所述加熱器202。該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)228可以是柴油機(jī)、汽油機(jī)或多種燃料發(fā)動機(jī)。變速器227包括位于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)228和電機(jī)226之間的機(jī)械連接件。所述變速器尤其包括離合器、變速箱和傳動軸等。該電機(jī)226具有雙重功能，即向所述變速器提供扭矩或動力以推進(jìn)車輛，也就是用作馬達(dá)；或者在能量再生期間，例如當(dāng)車輛被制動時，該電機(jī)沿相反方向把來自車輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，也就是用作發(fā)電機(jī)。這種能量再生也可以結(jié)合所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)來進(jìn)行，以將充電電流傳送給所述蓄電池。該電機(jī)可以是具有本領(lǐng)域中公知的、已知可選構(gòu)造的直流型或交流型電機(jī)，因此，在本文中不必對其進(jìn)一步說明。該DC/DC轉(zhuǎn)換器用于把所述蓄電池和/或電機(jī)產(chǎn)生的、通常在數(shù)百伏范圍內(nèi)的電壓轉(zhuǎn)換為適合于車輛中的所有電氣設(shè)備的線電壓，該線電壓通常在6V 50V的范圍內(nèi)。該DC/DC轉(zhuǎn)換器布置在所述電機(jī)/牽引用蓄電池與車輛中的電氣系統(tǒng)之間，該電氣系統(tǒng)例如包括加熱器202、車載電臺、內(nèi)燃發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、燈、電子設(shè)備等。所述牽引用蓄電池經(jīng)由開關(guān)224而布置在混合動力車輛200中。所述開關(guān)可用于多種不同的目的。第一，它可以用作安全開關(guān)，以斷開從所述蓄電池向該混合動力車輛提供的高電壓；第二，當(dāng)處于充電管理策略中時，它可以用于所述蓄電池。第一溫度調(diào)節(jié)回路可用于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。第二溫度調(diào)節(jié)回路100可用于所述牽引用蓄電池。所述牽引用蓄電池可以通過電加熱器102加熱，該電加熱器102與泵112、散熱器108及所述牽引用蓄電池110串聯(lián)地設(shè)置在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路100中。當(dāng)所述蓄電池210低于預(yù)定的溫度區(qū)間時，電力可以從電機(jī)226、經(jīng)由所述第二溫度調(diào)節(jié)回路100中的DC/DC轉(zhuǎn)換器229傳輸?shù)剿黾訜崞?，該由所述?nèi)燃發(fā)動機(jī)228驅(qū)動。在加熱該蓄電池210期間，通過打開開關(guān)224而斷開所述蓄電池210。該電機(jī)226可以產(chǎn)生300V 800V范圍內(nèi)的高電壓。該DC/DC轉(zhuǎn)換器可以將所述高電壓轉(zhuǎn)換為6V 50V范圍內(nèi)的電壓。當(dāng)該蓄電池變冷時，可以設(shè)定所述閥104使得液體冷卻劑不流經(jīng)所述散熱器108。這可以提高蓄電池110、210的效率并減少蓄電池110、210升溫所需的時長。當(dāng)·該蓄電池的溫度足夠高，即，處于所用類型的蓄電池的特定溫度范圍內(nèi)時，所述開關(guān)224閉合，從而該蓄電池被連接以向車輛提供牽引力。通過確保該蓄電池具有在所述溫度區(qū)間內(nèi)的溫度，可以在不減少其壽命的情況下使用該蓄電池。當(dāng)該開關(guān)被閉合并且該蓄電池用于提供牽引力時，仍可通過所述溫度調(diào)節(jié)回路來調(diào)節(jié)該蓄電池的溫度，以確保該蓄電池的壽命盡可能長，也就是說，在該蓄電池向電機(jī)提供牽引力的同時，加熱器102、202可以工作。當(dāng)該蓄電池被加熱(并斷開)時，所述電機(jī)的電壓受到控制，即，預(yù)先確定一個電壓范圍以確保在該蓄電池被斷開時、把足夠但不過高的電壓傳遞給各個電氣部件。該電機(jī)用作調(diào)節(jié)器，進(jìn)行制動或不制動，以使系統(tǒng)電壓保持在所述預(yù)定的電壓范圍內(nèi)。當(dāng)該蓄電池被連接時，則以本領(lǐng)域公知的方式調(diào)節(jié)流入和流出該蓄電池的電流。僅當(dāng)該蓄電池的溫度在給定的溫度區(qū)間內(nèi)時，才使用該蓄電池，即經(jīng)由所述電機(jī)向車輛提供牽引力，所述溫度區(qū)間對于所用類型的蓄電池來說是特定的。該蓄電池的所述溫度區(qū)間可以在所用類型的蓄電池的技術(shù)數(shù)據(jù)中獲得。上文公開的本發(fā)明是針對并聯(lián)式混合動力車輛來描述的。通過適當(dāng)修改其設(shè)計方案，本發(fā)明同樣適用于串聯(lián)式混合動力車輛。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于上文描述及附圖所示的實施例；而是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行多種修改和變型。
權(quán)利要求
1.ー種用于控制混合動カ車輛中的牽引用蓄電池的溫度的方法，其中，所述混合動カ車輛包括用于提供牽弓丨カ的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電機(jī)，所述方法包括以下步驟 a.提供用于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一溫度調(diào)節(jié)回路； b.提供用于所述牽引用蓄電池的第二溫度調(diào)節(jié)回路； c.通過電加熱器來加熱所述牽引用蓄電池，所述電加熱器與泵、散熱器及所述牽引用蓄電池串聯(lián)地設(shè)置在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中， 其特征在于，所述方法還包括以下步驟 d.當(dāng)所述蓄電池低于預(yù)定的溫度區(qū)間時，將電カ從所述電機(jī)、經(jīng)由所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)剿黾訜崞?，所述電機(jī)由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟 e.僅當(dāng)所述蓄電池的溫度在所述預(yù)定的溫度區(qū)間內(nèi)時，才使用所述蓄電池來提供牽引力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，還包括以下步驟 f.在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中提供用于旁通所述散熱器的旁通回路； g.通過閥來調(diào)節(jié)流入所述散熱器或流入所述旁通回路中的液體冷卻劑的流量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括以下步驟 h.當(dāng)所述蓄電池低于所述預(yù)定的溫度區(qū)間時，通過目標(biāo)電壓值來控制所述電機(jī)，以向所述加熱器提供電力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，還包括以下步驟 i.將所述第二溫度調(diào)節(jié)回路與所述第一溫度調(diào)節(jié)回路隔離。
6.ー種用于控制混合動カ車輛中的牽引用蓄電池的溫度的系統(tǒng)，其中，所述混合動カ車輛包括用于提供牽弓丨カ的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電機(jī)，所述系統(tǒng)包括 用于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一溫度調(diào)節(jié)回路； 用于所述牽引用蓄電池的第二溫度調(diào)節(jié)回路； 設(shè)置在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的加熱器、泵和散熱器，其特征在于，從所述電機(jī)、經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器來為所述加熱器提供電力，所述電機(jī)由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括 位于所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的、用于旁通所述散熱器的旁通回路； 用于調(diào)節(jié)流入所述散熱器或流入所述旁通回路中的液體冷卻劑流量的閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，還包括 控制器，所述控制器用于在所述蓄電池低于所述預(yù)定的溫度區(qū)間時、通過目標(biāo)電壓值來控制所述電機(jī)，以向所述加熱器提供電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第一溫度調(diào)節(jié)回路和所述第二溫度調(diào)節(jié)回路被彼此隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制混合動力車輛中的牽引用蓄電池的溫度的方法，其中，所述混合動力車輛包括用于提供牽引力的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和電機(jī)，所述方法包括以下步驟提供用于所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一溫度調(diào)節(jié)回路；提供用于所述牽引用蓄電池的第二溫度調(diào)節(jié)回路；通過電加熱器來加熱所述牽引用蓄電池，該電加熱器與泵、散熱器及所述牽引用蓄電池串聯(lián)地設(shè)置在所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中；當(dāng)所述蓄電池低于預(yù)定的溫度區(qū)間時，將電力從所述電機(jī)、經(jīng)由所述第二溫度調(diào)節(jié)回路中的DC/DC轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)剿黾訜崞?，所述電機(jī)由所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動。
文檔編號B60K6/28GK102695624SQ200980161888
公開日2012年9月26日 申請日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者托比亞斯·阿克塞爾松, 蓋伊·穆登, 約翰·拉松, 耶克·倫納威 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司