專利名稱：用于冷卻電存儲(chǔ)裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻諸如電池的電存儲(chǔ)裝置的設(shè)備和方法。本發(fā)明還涉及包括該設(shè)備的諸如汽車的車輛，所述車輛包括電傳動(dòng)系(electric power train)。
背景技術(shù)：
傳動(dòng)系單元(power train unit)由具有高能電位的電存儲(chǔ)裝置饋電,該電存儲(chǔ)裝置可以采取所謂的高電壓電池或燃料電池的形式。為維持這些裝置的使用期限，必需對(duì)其進(jìn)行冷卻以將其保持在其所包含的部件可接受的溫度范圍內(nèi)。
當(dāng)車輛在操作時(shí)，由存儲(chǔ)裝置所傳送的電力的部分用于其自己的冷卻，這能夠通過各種方法實(shí)現(xiàn)，該方法諸如是冷卻電路中的熱傳遞流體的循環(huán)或通過使用風(fēng)扇使空氣流循環(huán)。當(dāng)車輛已經(jīng)停止，更具體地，當(dāng)傳動(dòng)系單元已經(jīng)在車輛的停止之前的時(shí)刻經(jīng)歷大的壓力并且電力存儲(chǔ)裝置已經(jīng)達(dá)到高的溫度時(shí)，在嘗試此冷卻時(shí)存在實(shí)施問題。但是，為安全原因，當(dāng)車輛停頓時(shí)，這些高能電位裝置不能繼續(xù)提取電力來保證其冷卻。
當(dāng)具有高能電位的電力存儲(chǔ)裝置向必需被閉合的電路傳送電電力時(shí)，說該電力存儲(chǔ)裝置在操作。當(dāng)電路被斷開時(shí)，電力存儲(chǔ)裝置不再操作，其中電力存儲(chǔ)裝置是該電路的部分。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過冷卻具有高能電位的電力存儲(chǔ)裝置的設(shè)備來改正現(xiàn)有技術(shù)的這些不方便，該設(shè)備包括
-用于存儲(chǔ)裝置的冷卻裝置；
-低電壓電池；
-在存儲(chǔ)裝置不再操作時(shí)，能夠冷卻該存儲(chǔ)裝置的裝置，其由低電壓電池饋給電力。
同樣，包含在低電壓電池中的電力能夠用于在高電位電力存儲(chǔ)裝置不再操作時(shí)， 無風(fēng)險(xiǎn)地冷卻高電位電力存儲(chǔ)裝置。
本發(fā)明能夠根據(jù)以下描述的實(shí)施例的有益方法來實(shí)施，能夠獨(dú)立地或根據(jù)操作的任何技術(shù)組合來考慮這些實(shí)施例。
有利地，該設(shè)備還包括能夠在具有高電位電力的電力存儲(chǔ)裝置在使用時(shí)使用該具有高電位電力的電力存儲(chǔ)裝置來給低電壓電池重復(fù)充電的充電設(shè)備。同樣，低電壓電池的充電狀態(tài)能夠在任何時(shí)間保持在足夠冷卻存儲(chǔ)裝置的水平。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，冷卻裝置包括風(fēng)扇。
根據(jù)具體實(shí)施例，高電位能量存儲(chǔ)裝置包括高電壓電池。同樣，該設(shè)備更具體地適合用于混合電動(dòng)車中。
本發(fā)明還涉及車輛，諸如汽車，包括根據(jù)本發(fā)明的任意實(shí)施例的設(shè)備和供應(yīng)有由高電位能量存儲(chǔ)裝置提供的電力的傳動(dòng)系。本發(fā)明致力于的設(shè)備有益地用于延長具有高電位能量的電力存儲(chǔ)裝置的使用期限，并且從而減小該車輛的維護(hù)成本。
本發(fā)明還涉及用于冷卻具有高電位能量的電力存儲(chǔ)裝置的過程或方法，該過程或方法包括
-在所述存儲(chǔ)裝置正在操作并通過電力電路傳送電流時(shí)，冷卻所述存儲(chǔ)裝置的冷卻階段；
-在所述存儲(chǔ)裝置未操作時(shí)，冷卻所述存儲(chǔ)裝置的階段，此階段實(shí)施低電壓電池。
在所述存儲(chǔ)裝置在操作時(shí)，此過程有益地包括以下階段構(gòu)成的階段
a.當(dāng)所述裝置在操作時(shí)，測(cè)量具有高電位電力的存儲(chǔ)裝置的溫度；
b.確定直至具有高電位電力的存儲(chǔ)裝置的下一個(gè)操作切斷或關(guān)斷的時(shí)間間隔；
c.外推所述下一個(gè)操作切斷或關(guān)斷達(dá)到時(shí)，所述存儲(chǔ)裝置達(dá)到的溫度；
d.計(jì)算使所述存儲(chǔ)裝置回到所述操作切斷或關(guān)斷后定義的標(biāo)稱溫度所需的電力；
e.測(cè)量所述低電壓電池的充電狀態(tài)，以確定對(duì)d階段確定的所需的電力的充電需求以及進(jìn)行對(duì)應(yīng)于該需求的充電必需的充電時(shí)間；
f.將必需的所述充電時(shí)間與b階段中確定的時(shí)間間隔進(jìn)行比較；
g.在所述充電時(shí)間大于或等于b階段中確定的所述時(shí)間間隔時(shí)，觸發(fā)所述低電壓電池充電。
同樣，此過程或方法容許優(yōu)化低電壓電池充電，同時(shí)將所述充電保持于用于冷卻高電位電力存儲(chǔ)裝置和用于低電壓電池的最佳性能嚴(yán)格所需的狀態(tài)。這樣，其通過低電壓電池限制了對(duì)高電位電力存儲(chǔ)裝置的電力使用。
過程能夠有益地實(shí)施于車輛中，其包括根據(jù)本發(fā)明的任意實(shí)施例的設(shè)備，通過所述車輛的驅(qū)動(dòng)狀況來確定 在b階段計(jì)算的所述時(shí)間間隔。同樣，通過優(yōu)化低電壓電池充電， 增大了電驅(qū)動(dòng)模式中車輛的自主性，同時(shí)保持了存儲(chǔ)裝置的使用期限。
根據(jù)應(yīng)用于電驅(qū)動(dòng)車輛的過程的第一實(shí)施例，通過車輛速度測(cè)量、所述速度隨時(shí)間的演變以及使用統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析來確定所述車輛的所述驅(qū)動(dòng)狀況。此實(shí)施例更具體地適用于其驅(qū)動(dòng)方法主要是或排它地本質(zhì)上是電的車輛。
根據(jù)應(yīng)用于包括地理位置設(shè)備的車輛的過程的另一實(shí)施例，基于來自所述地理位置設(shè)備的數(shù)據(jù)來計(jì)算在b階段中確定的所述時(shí)間間隔。此實(shí)施例更具體地，但不排它地，適用于混合車輛，在混合車輛中，推進(jìn)方法能夠交替或組合，并且其中，就推進(jìn)中的速度和傳輸?shù)碾娏碚f，驅(qū)動(dòng)狀況不總是與具有高電位電力的存儲(chǔ)裝置的壓力相關(guān)聯(lián)。
能夠組合應(yīng)用于包括電驅(qū)動(dòng)的車輛的過程的這兩個(gè)實(shí)施例。


現(xiàn)在將在實(shí)施例和附圖1至3的這些優(yōu)選方法的框架內(nèi)更精確地描述本發(fā)明，實(shí)施例是非限制性的，其中
圖1示意性地描繪從上方觀看以及作為部分觀看時(shí)，包括根據(jù)本發(fā)明涵蓋的設(shè)備的實(shí)施例的范例的設(shè)備的機(jī)動(dòng)車輛；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的過程的流程圖或邏輯圖；以及
圖3示出了具有高電位電力的存儲(chǔ)裝置的溫度的時(shí)間外推范例。
具體實(shí)施方式
圖1，根據(jù)適用于自動(dòng)車輛100的范例實(shí)施例，本發(fā)明涵蓋的設(shè)備包括具有高電位電力的電力存儲(chǔ)裝置110，其通過電力電路112供應(yīng)電力；電傳動(dòng)系220，供應(yīng)給電傳動(dòng)系的電力用于借助于傳動(dòng)系200來移動(dòng)車輛。對(duì)于自動(dòng)車輛中的應(yīng)用，高電位電力存儲(chǔ)裝置 110最經(jīng)常地，但不排它地，采用高電壓電池的形式，通常基于鋰離子技術(shù)。電力電路112也包括至變壓器/可控分配器140的旁路，變壓器/可控分配器140容許將來自高電壓電池的電壓變換為適合于對(duì)低電壓電池120進(jìn)行重新充電并給風(fēng)扇馬達(dá)130饋電的電壓，風(fēng)扇用于通過空氣循環(huán)來冷卻高電壓電池110。另一方面，變壓器/分配器140包括可控連接裝置(未示出)，使得其能夠通過來自高電壓電池的電力或通過低電壓電池120給風(fēng)扇馬達(dá) 130饋電，以及利用來自高電壓電池110的電力給低電壓電池饋電。當(dāng)傳動(dòng)系單元已經(jīng)停止并且低電壓電池120給風(fēng)扇馬達(dá)130饋電時(shí)，電力電路112斷開。
變壓器/分配器140由監(jiān)督器/監(jiān)視器150控制，監(jiān)督器/監(jiān)視器150通過各種傳感器來收集數(shù)據(jù)。同樣，根據(jù)實(shí)施例，監(jiān)督器/監(jiān)視器使用測(cè)量高電壓電池110的溫度的溫度傳感器11、測(cè)量低電壓電池的充電狀態(tài)的電壓傳感器121、測(cè)量車輛的速度的傳感器 210、以及測(cè)量環(huán)境溫度的傳感器151。監(jiān)督器/監(jiān)視器150還在連接至例如車輛的導(dǎo)航設(shè)備160時(shí)，接收關(guān)于車輛的地理位置的信息。
圖2，根據(jù)范例實(shí)施例，本發(fā)明涵蓋的過程或方法的第一階段500包括測(cè)量高電壓電池110的溫度1110。如過程的其它步驟，此階段由監(jiān)督器/監(jiān)視器150實(shí)施，監(jiān)督器/監(jiān)視器150包括用于存儲(chǔ)、計(jì)算、以及信號(hào)獲取和處理的裝置。溫度1110由直接測(cè)量高電壓電池溫度的至少一個(gè)傳感器111測(cè)量。另外，能夠使用一個(gè)或數(shù)個(gè)附加傳感器(未示出)來測(cè)量用于冷卻所述電池的熱傳遞流體的溫度。
在與前一階段并行發(fā)生的階段510期間，基于諸如速度傳感器210測(cè)得的車輛的速度2100，或諸如車輛100的位置1600的信息來計(jì)算將當(dāng)前時(shí)刻與下一個(gè)操作切斷或關(guān)斷分開的時(shí)間間隔，該位置來自車輛的導(dǎo)航裝置160。例如，如果監(jiān)督器/監(jiān)視器150探測(cè)到最大速度小于或等于50km/hr的重要的速度變化，則其從這得到是在市內(nèi)騎行并且其持續(xù)時(shí)間將，統(tǒng)計(jì)地說，是十分鐘。如果另一方面，其探測(cè)到大于或等于lOOkm/h r的穩(wěn)定的速度，則其從這得到是公路騎行，該騎行的平均持續(xù)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)地說，為大約一小時(shí)。替代地， 通過車輛的導(dǎo)航系統(tǒng)160知道騎行的可能目的地和平均速度，監(jiān)督器/監(jiān)視器推斷將當(dāng)前時(shí)刻與將來的操作切斷或關(guān)斷分開的時(shí)間間隔。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)能夠以表格形式建立或與通過人工智能技術(shù)或通過學(xué)習(xí)，諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或遞歸建模，遍及速度變化測(cè)得的復(fù)雜行為相關(guān)聯(lián)。
知道此時(shí)間間隔和高電壓電池110的溫度1110，外推階段520有益地考慮外部溫度1510并容許計(jì)算操作被切斷或關(guān)斷時(shí)高電壓電池的可能溫度。
根據(jù)外推的范例，圖3，這通過基于時(shí)間400測(cè)量高電壓電池的溫度402的演變而獲得。同樣，在初始時(shí)刻，測(cè)量高電壓電池的初始溫度1111。此溫度隨時(shí)間升高，在第一時(shí)間跨度410后達(dá)到第二溫度1112。在第二 411和第三412時(shí)間跨度后達(dá)到第三1113和第四1114溫度。
根據(jù)此測(cè)量，通過給定的數(shù)學(xué)函數(shù)將溫度外推520至對(duì)應(yīng)于假定的操作切斷或關(guān)斷的時(shí)刻401的溫度1115。
回到圖2，知道操作切斷或關(guān)斷的假定時(shí)刻401處高電壓電池的溫度1115，容許計(jì)算階段530確定冷卻高電壓電池并使其回到對(duì)其使用期限沒有損害的熱狀況所需的電力量。
例如，如果將E記為冷卻高電壓電池110所需的能量，M記為高電壓電池的質(zhì)量， Cp記為所述電池的熱容量，Ta記為關(guān)斷操作時(shí)對(duì)電池計(jì)算的溫度1115，以及T。記為冷卻后高電壓電池的目標(biāo)溫度，則
E = M · Cp · (Ta — Tc)
在此計(jì)算階段的結(jié)束時(shí)知道此能量的量E，除低電壓電池的充電狀態(tài)的其它信息 1210外，容許在另一計(jì)算階段使用該量E來計(jì)算540所述低電壓電池所需的電荷并推斷必需的充電時(shí)間541。
在以用于低電壓電池的最佳充電速率為目標(biāo)時(shí)，通過將低電壓電池的充電狀態(tài)與冷卻高電壓電池所需的電力量進(jìn)行比較，獲得充電時(shí)間。
通過比較，此充電必需的時(shí)間541以及直至假定的操作切斷或關(guān)斷的剩余時(shí)間間隔401，比較階段550將充電時(shí)間541與直至操作被切斷或關(guān)斷時(shí)的時(shí)間401進(jìn)行比較，并且測(cè)試階段560確定充電時(shí)間541是否小于或等于先前確定的時(shí)間間隔401。在測(cè)試560 為肯定時(shí)，監(jiān)督器/監(jiān)視器觸發(fā)對(duì)低電壓電池進(jìn)行充電的階段570。否則，過程回到開始。
為了對(duì)低電壓電池120進(jìn)行重新充電，監(jiān)督器/監(jiān)視器150控制變壓器/分配器 140，使得高電壓電池電力的部分用于對(duì)低電壓電池進(jìn)行充電。
當(dāng)車輛停止且操作被切斷或關(guān)斷時(shí)，通過變壓器/分配器140，監(jiān)督器/監(jiān)視器斷開電力電路112并通過低電壓 電池120給風(fēng)扇馬達(dá)130饋電，以保證冷卻高電壓電池110。
本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)調(diào)整實(shí)施例的其它變化而不會(huì)有問題。例如，能夠由使熱傳遞流體循環(huán)以冷卻高電位電力存儲(chǔ)裝置的液壓泵替換風(fēng)扇馬達(dá)。替代地，液體冷卻電路能夠與給風(fēng)扇饋電的低電壓電池一起使用，這容許加速散熱器中所述液體的冷卻。能夠由通過傳動(dòng)系220或在車輛100為混合車輛時(shí)通過內(nèi)燃傳動(dòng)系激活的發(fā)電機(jī)提供低電壓電池充電。
以上描述清楚地示例了，根據(jù)其不同特征和它們的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了瞄準(zhǔn)的目標(biāo)。特別是，其容許優(yōu)化低電壓電池充電的時(shí)刻，以通過控制設(shè)備的功耗來冷卻高電位電力存儲(chǔ)裝置。
權(quán)利要求
1.用于冷卻具有高電位電力的電力存儲(chǔ)裝置(110)的過程或方法，其特征在于，所述過程或方法包括-在所述存儲(chǔ)裝置(110)正在操作并在電力電路(112)上傳送電流時(shí)，冷卻所述存儲(chǔ)裝置(110)的階段；-在所述存儲(chǔ)裝置(110)不再傳送電力時(shí)，冷卻所述存儲(chǔ)裝置(110)的階段，此階段使用所謂的低電壓電池(120);并且其特征在于，在所述存儲(chǔ)裝置正在操作時(shí)，所述過程或方法包括用于如下操作的階段a.當(dāng)所述裝置在操作時(shí)，測(cè)量所述高能電位存儲(chǔ)裝置(110)的溫度(1110，1111，1112， 1113)；b.確定直至所述高能電位存儲(chǔ)裝置的操作的下一個(gè)切斷的時(shí)間間隔(401)；c.外推(520)所述下一個(gè)操作切斷或關(guān)斷期間，所述存儲(chǔ)裝置達(dá)到的溫度(1115)；d.計(jì)算(530)使所述存儲(chǔ)裝置回到所述操作切斷或關(guān)斷后定義的標(biāo)稱溫度所需的電力；e.測(cè)量(540)所述低電壓電池的充電狀態(tài)(1210)，以根據(jù)所述充電狀態(tài)確定被給予d階段期間確定的所需的電力的充電需求以及進(jìn)行用于此需求的充電必需的充電時(shí)間 (541)；f.將所需的充電時(shí)間(541)與b階段期間確定的時(shí)間間隔(401)進(jìn)行比較(550)；g.在所述充電時(shí)間(531)大于或等于b階段中確定的所述時(shí)間間隔(401)時(shí)，觸發(fā) (570 )所述低電壓電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，實(shí)施于車輛中，其特征在于，通過所述車輛的驅(qū)動(dòng)狀況來確定在b階段期間計(jì)算的所述時(shí)間間隔(401)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過程，其特征在于，通過測(cè)量所述車輛的速度(2100)、所述速度隨時(shí)間的演變以及借助于統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析來確定所述車輛的所述驅(qū)動(dòng)狀況。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過程，其特征在于，所述車輛包括地理位置設(shè)備(160)，并且其特征在于，根據(jù)來自所述地理位置設(shè)備的數(shù)據(jù)來計(jì)算在b階段期間確定的所述時(shí)間間隔。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于冷卻電存儲(chǔ)裝置，特別是高容量電池(110)的設(shè)備和方法，所述設(shè)備包括冷卻裝置(130)，用于冷卻所述存儲(chǔ)裝置；“低電壓”電池(120)；由低電壓電池(120)供應(yīng)有電力并用于增大對(duì)存儲(chǔ)裝置(110)的冷卻速率的裝置(130)。本發(fā)明還涉及包括該設(shè)備的車輛(100)，特別是機(jī)動(dòng)車輛，所述車輛包括電傳動(dòng)系(220)。
文檔編號(hào)H01M10/50GK103004011SQ201180035190
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者J·薩布里耶, S·里莫, T·卡迪亞克 申請(qǐng)人:標(biāo)致·雪鐵龍汽車公司