太阳城集团

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用于加热车辆蓄电池的方法和系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210107789.1

申请日:

2012.04.13

公开号:

CN102738537B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01M 10/50申请日:20120413|||公开
IPC分类号: H01M10/615(2014.01)I; H01M10/625(2014.01)I; B60L3/00 主分类号: H01M10/615
申请人: 通用汽车环球科技运作有限责任公司
发明人: J.R.施瓦茨; G.E.史密斯; D.R.弗里施; I.L.汉娜; B.J.科赫
地址: 美国密执安州
优先权: 2011.04.14 US 13/086831
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 董均华
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210107789.1

授权太阳城集团号:

102738537B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2015.01.28|||2012.12.12|||2012.10.17

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种加热车辆蓄电池的方法和系统,车辆蓄电池例如在混合动力电动车辆(HEV)中用于车辆推进的类型。取决于涉及的蓄电池化学性质,这种蓄电池在极冷环境中可能表现不好。例如,锂离子蓄电池在蓄电池极冷时可展现高内部电阻,这继而可能负面地影响蓄电池的可用功率或其它能力。根据示例性实施例,通过使电流有目的地循环进和/或出蓄电池从而产生热量,所述方法和系统利用冷车辆蓄电池中的高内部电阻。该热量加热车辆蓄电池,从而改进其总体性能和能力。

权利要求书

1.一种加热用于车辆推进的车辆蓄电池的方法,包括以下步骤:(a)使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度;(b)将所述蓄电池温度与温度阈值进行比较;以及(c)当所述蓄电池温度小于所述温度阈值时,使用充电操作或放电操作中的至少一种来升高蓄电池温度。2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(b)还包括:将蓄电池温度与静态温度阈值进行比较,所述静态温度阈值在车辆蓄电池的寿命期间总体上保持相同。3.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(b)还包括:将蓄电池温度与动态温度阈值进行比较,所述动态温度阈值在车辆蓄电池的寿命期间变化以便考虑蓄电池性能变化。4.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(a)还包括:使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度和蓄电池荷电状态(SOC);步骤(b)还包括:将蓄电池SOC与一个或多个SOC阈值进行比较。5.根据权利要求4所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)大于上限SOC阈值,那么步骤(c)使用放电操作来升高蓄电池温度和降低蓄电池SOC,且放电操作包括提供比满足扭矩请求所需更少的电功率。6.根据权利要求4所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)小于下限SOC阈值,那么步骤(c)使用充电操作来升高蓄电池温度和增加蓄电池SOC,且充电操作包括提供比满足扭矩请求所需更多的电功率。7.根据权利要求4所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)处于下限SOC阈值和上限SOC阈值之间,那么步骤(c)使用充电操作和放电操作两者来升高蓄电池温度和保持蓄电池SOC在期望范围内。8.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(a)还包括:使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度和变速器状态;当蓄电池温度小于温度阈值且变速器状态为“驻车”时,步骤(c)还包括使用充电操作和放电操作两者来升高蓄电池温度。9.一种加热用于车辆推进的车辆蓄电池的方法,包括以下步骤:(a)使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度;(b)将所述蓄电池温度与温度阈值进行比较;以及(c)当所述蓄电池温度小于所述温度阈值时,使电流循环进出车辆蓄电池,从而车辆蓄电池的内部电阻使得电流升高蓄电池温度。10.一种用于加热车辆蓄电池的系统,包括:车辆蓄电池,所述车辆蓄电池存储用于车辆推进的电功率且具有感测蓄电池温度的一个或多个蓄电池传感器;发电机,所述发电机电联接到所述车辆蓄电池且在充电操作期间将电功率提供给车辆蓄电池;马达,所述马达电联接到所述车辆蓄电池且在放电操作期间从车辆蓄电池接收电功率;以及控制模块,所述控制模块电子地联接到所述车辆蓄电池且从所述一个或多个蓄电池传感器接收蓄电池温度,其中,如果蓄电池温度小于温度阈值,那么控制模块使得发电机或马达中的至少一个与车辆蓄电池交换电流,从而车辆蓄电池中的电流和内部电阻升高蓄电池温度。

说明书

用于加热车辆蓄电池的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及车辆蓄电池,且更具体地涉及用于车辆推进的车辆蓄电池。

背景技术

太阳城集团在混合动力电动车辆(HEV)、扩展里程电动车辆(EREV)、蓄电池电动车辆(BEV)和使用高电压蓄电池用于车辆推进的其它类型车辆中,蓄电池的状态或状况对车辆性能可能是重要的。存在可能影响蓄电池性能的多种不同蓄电池状况,包括蓄电池温度。例如,某些蓄电池类型(例如,基于锂离子化学性质的蓄电池)可能受到极冷温度的负面影响,因为这种温度可以增加蓄电池中的内部电阻。如果蓄电池温度足够冷,那么这些类型的蓄电池可能不能充分地接收或提供电功率,这继而可能影响其性能。

发明内容

太阳城集团根据一个方面,提供一种加热用于车辆推进的车辆蓄电池的方法。所述方法可包括以下步骤:(a)使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度;(b)将所述蓄电池温度与温度阈值进行比较;以及(c)当所述蓄电池温度小于所述温度阈值时,使用充电操作或放电操作中的至少一种来升高蓄电池温度。

根据另一个方面,提供一种加热用于车辆推进的车辆蓄电池的方法。所述方法可包括以下步骤:(a)使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度;(b)将所述蓄电池温度与温度阈值进行比较;以及(c)当所述蓄电池温度小于所述温度阈值时,使电流循环进出车辆蓄电池,从而车辆蓄电池的内部电阻使得电流升高蓄电池温度。

根据另一个方面,提供一种用于加热车辆蓄电池的系统。所述系统可包括:车辆蓄电池;电联接到所述车辆蓄电池的发电机;电联接到所述车辆蓄电池的马达;以及电子地联接到所述车辆蓄电池的控制模块。如果蓄电池温度小于温度阈值,那么控制模块使得发电机或马达中的至少一个与车辆蓄电池交换电流,从而车辆蓄电池中的电流和内部电阻升高蓄电池温度。

太阳城集团方案1. 一种加热用于车辆推进的车辆蓄电池的方法,包括以下步骤:

(a)使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度;

太阳城集团(b)将所述蓄电池温度与温度阈值进行比较;以及

太阳城集团(c)当所述蓄电池温度小于所述温度阈值时,使用充电操作或放电操作中的至少一种来升高蓄电池温度。

太阳城集团方案2. 根据方案1所述的方法,其中,步骤(b)还包括:将蓄电池温度与静态温度阈值进行比较,所述静态温度阈值在车辆蓄电池的寿命期间总体上保持相同。

太阳城集团方案3. 根据方案1所述的方法,其中,步骤(b)还包括:将蓄电池温度与动态温度阈值进行比较,所述动态温度阈值在车辆蓄电池的寿命期间变化以便考虑蓄电池性能变化。

方案4. 根据方案1所述的方法,其中,步骤(a)还包括:使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度和蓄电池荷电状态(SOC);步骤(b)还包括:将蓄电池SOC与一个或多个SOC阈值进行比较。

方案5. 根据方案4所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)大于上限SOC阈值,那么步骤(c)使用放电操作来升高蓄电池温度和降低蓄电池SOC,且放电操作包括提供比满足扭矩请求所需更少的电功率。

太阳城集团方案6. 根据方案4所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)小于下限SOC阈值,那么步骤(c)使用充电操作来升高蓄电池温度和增加蓄电池SOC,且充电操作包括提供比满足扭矩请求所需更多的电功率。

方案7. 根据方案4所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)处于下限SOC阈值和上限SOC阈值之间,那么步骤(c)使用充电操作和放电操作两者来升高蓄电池温度和保持蓄电池SOC在期望范围内。

方案8. 根据方案1所述的方法,其中,步骤(a)还包括:使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度和变速器状态;当蓄电池温度小于温度阈值且变速器状态为“驻车”时,步骤(c)还包括使用充电操作和放电操作两者来升高蓄电池温度。

方案9. 根据方案1所述的方法,还包括以下步骤:

在步骤(c)的至少一次充电或放电操作之后,感测蓄电池温度;将新感测的蓄电池温度与大于步骤(b)的温度阈值的第二温度阈值进行比较;以及如果新感测的蓄电池温度小于第二温度阈值,那么重复步骤(c)。

太阳城集团方案10. 根据方案1所述的方法,还包括以下步骤:

太阳城集团确定表示车辆所请求的扭矩或加速的扭矩请求;以及在充电操作或放电操作中的至少一个期间满足扭矩请求。

太阳城集团方案11. 一种加热用于车辆推进的车辆蓄电池的方法,包括以下步骤:

(a)使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度;

(b)将所述蓄电池温度与温度阈值进行比较;以及

太阳城集团(c)当所述蓄电池温度小于所述温度阈值时,使电流循环进出车辆蓄电池,从而车辆蓄电池的内部电阻使得电流升高蓄电池温度。

方案12. 根据方案11所述的方法,其中,步骤(b)还包括:将蓄电池温度与静态温度阈值进行比较,所述静态温度阈值在车辆蓄电池的寿命期间总体上保持相同。

太阳城集团方案13. 根据方案11所述的方法,其中,步骤(b)还包括:将蓄电池温度与动态温度阈值进行比较,所述动态温度阈值在车辆蓄电池的寿命期间变化以便考虑蓄电池性能变化。

太阳城集团方案14. 根据方案11所述的方法,其中,步骤(a)还包括:使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度和蓄电池荷电状态(SOC);步骤(b)还包括:将蓄电池SOC与一个或多个SOC阈值进行比较。

太阳城集团方案15. 根据方案14所述的方法,其中,如果蓄电池荷电状态(SOC)处于下限SOC阈值和上限SOC阈值之间,那么步骤(c)使用充电操作和放电操作两者来升高蓄电池温度和保持蓄电池SOC在期望范围内。

方案16. 根据方案11所述的方法,其中,步骤(a)还包括:使用蓄电池传感器感测一个或多个蓄电池状况,所述蓄电池状况包括蓄电池温度和变速器状态;当蓄电池温度小于温度阈值且变速器状态为“驻车”时,步骤(c)还包括使用充电操作和放电操作两者来升高蓄电池温度。

方案17. 根据方案11所述的方法,还包括以下步骤:

在步骤(c)的电流循环之后,感测蓄电池温度;将新感测的蓄电池温度与大于步骤(b)的温度阈值的第二温度阈值进行比较;以及如果新感测的蓄电池温度小于第二温度阈值,那么重复步骤(c)。

方案18. 根据方案11所述的方法,还包括以下步骤:

确定表示车辆所请求的扭矩或加速的扭矩请求;以及在使电流循环进出车辆蓄电池期间满足扭矩请求。

方案19. 一种用于加热车辆蓄电池的系统,包括:

车辆蓄电池,所述车辆蓄电池存储用于车辆推进的电功率且具有感测蓄电池温度的一个或多个蓄电池传感器;

太阳城集团发电机,所述发电机电联接到所述车辆蓄电池且在充电操作期间将电功率提供给车辆蓄电池;

马达,所述马达电联接到所述车辆蓄电池且在放电操作期间从车辆蓄电池接收电功率;以及

太阳城集团控制模块,所述控制模块电子地联接到所述车辆蓄电池且从所述一个或多个蓄电池传感器接收蓄电池温度,其中,如果蓄电池温度小于温度阈值,那么控制模块使得发电机或马达中的至少一个与车辆蓄电池交换电流,从而车辆蓄电池中的电流和内部电阻升高蓄电池温度。

附图说明

优选示例性实施例将在下文结合附图描述,其中,相同的附图标记指代相同的元件,且其中:

图1是示出了示例性混合动力电动车辆(HEV)的至少一部分的框图;和

太阳城集团图2是图示用于加热可与图1所示的示例性HEV一起使用的车辆蓄电池的示例性方法的流程图。

具体实施方式

太阳城集团本文所述的方法可以用于加热车辆蓄电池,例如在混合动力电动车辆(HEV)中用于车辆推进的类型。取决于涉及的蓄电池化学性质,这种蓄电池在极冷环境中可能表现不好。例如,锂离子蓄电池在蓄电池极冷时可展现高内部电阻,这继而可能负面地影响蓄电池的可用功率或其它能力。减少的蓄电池功率可影响电动模式推进,妨碍再生制动,或者负面地影响车辆的燃料经济性等等。此外,这些类型的蓄电池提供的功率通常不仅用于推进,而且还用于在换档期间和其它快速瞬变事件期间操作变速器部件,如离合器和齿轮。如果可用蓄电池功率显著地减少,那么车辆的驾驶性能也可能受到负面影响。根据示例性实施例,通过使电流有目的地循环进和/或出蓄电池从而产生热量,本方法利用冷车辆蓄电池中的高内部电阻。该热量加热车辆蓄电池,从而改进其总体性能和能力。

应当理解的是,虽然下述实施例在示例性混合动力电动车辆(HEV)的环境中提供,但是本方法可与使用蓄电池用于车辆推进的任何类型车辆一起使用,且不限于任何特定类型。例如,本方法可以与插电式混合动力电动车辆(PHEV)、扩展里程电动车辆(EREV)、串联混合动力、并联混合动力、混合式混合动力、强混合动力、双模式混合动力、纯电动蓄电池电动车辆(BEV)和/或具有用于车辆推进的蓄电池的任何车辆等等一起使用。

参考图1,示出了用于混合动力电动车辆(HEV)的示例性混合动力系统10。根据该示例性实施例,系统10包括一个或多个电动马达14、内燃发动机16、混合动力变速器18、功率分离装置20、发电机22、逆变器24、高电压车辆蓄电池26、功率模块28、节气门传感器30、制动器传感器32、和混合动力控制模块40。本领域技术人员将理解,示例性系统10可包括比本文示意性显示更多、更少或不同组合的部件、装置和/或模块,且该系统和方法并不限于该具体实施例。图1所示的部件、装置和/或模块中的一个或多个可以与混合动力电动车辆的其它部分集成或以其它方式组合,因为该附图中的框图仅仅意在总体上且示意性地图示一个可能的混合动力系统设置。

一般来说,混合动力系统10经由示例性混合动力传动系50使用电动马达14和/或发动机16来驱动车轮且因而推进车辆。本文所示的混合动力传动系50总体上包括一个或多个电动马达14、发动机16、混合动力变速器18、功率分离装置20、发电机22和逆变器24。由于这些部件中的每个都是本领域公知和理解的,因而提供示例性混合动力传动系部件的简要阐述,取代其结构和功能的详细记载。

太阳城集团电动马达14可使用在高电压车辆蓄电池26中存储的电功率推进混合动力电动车辆,且可以包括本领域已知的任何类型的合适电动马达。虽然图1示意性地图示电动马达14为分立装置,但是还可以使用其它实施例,包括将电动马达与混合动力变速器、发电机等结合或以其它方式组合的其它实施例。发动机16可使用常规燃烧技术推进混合动力电动车辆,且可以包括本领域已知的任何合适类型的发动机。合适的发动机的一些示例包括汽油、柴油、乙醇和灵活燃料发动机、以及内燃发动机的变型(如,旋转式发动机)。混合动力变速器18和/或功率分离装置20有助于将机械输出从电动马达14和/或发动机16传输给车辆车轮,以及从车辆车轮传输给发电机22。例如,功率分离装置20可以在车辆推进期间将功率从发动机16选择性地引导给混合动力变速器18,且在再生制动期间可以将功率从车辆车轮引导给发电机22。发电机22使用功率分离装置20提供的机械运动来产生电功率,用于给高电压车辆蓄电池26充电,用于操作车辆内的电气附件等。可以使用本领域已知的任何数量的合适发电机。逆变器24将一种形式的能量转换为另一种形式且将转换的能量传输到目的地,例如高电压车辆蓄电池26或电动马达14(例如,来自于发电机的AC功率可转换为用于高电压车辆蓄电池的DC功率)。同样,示例性混合动力传动系50的前述说明仅旨在说明一种可能的混合动力设置,且概括地说明。可以取而代之使用任何数量的其它混合动力设置,包括与图1所示显著不同的设置。

高电压车辆蓄电池26存储可用于经由电动马达14推进车辆的电能,且可以本领域已知的任何合适蓄电池类型。例如,合适蓄电池类型的示例包括所有类型的锂离子(例如,磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、锂铁硫和锂聚合物等)、铅酸、高级铅酸、镍金属混合物(NiMH)、镍镉(NiCd)、溴化锌、钠-镍氯化物(NaNiCl)、锌空气、钒氧化还原液等。根据示例性实施例,高电压车辆蓄电池26包括具有多个独立蓄电池单元的锂离子蓄电池组60和传感器单元62。取决于具体设计和应用,蓄电池组60可以提供大约40-600 V。例如,重型车辆(如,使用双模式混合动力系统的货车)可能需要能够提供大约500 V的高电压蓄电池组,而较轻型车辆可能仅需要大约200 V。在另一个实施例中,混合动力系统10可以是皮带式交流发电机起动器(BAS)型系统,因而仅需要提供大约40-110 V的蓄电池组。在任何情况下,蓄电池组60都可以设计成承受重复充电和放电循环,且可以通过逆变器24从发电机22接收电能。例如,蓄电池组60可以通过逆变器24将电能提供给电动马达14或者其可以将能量直接提供给马达。

传感器单元62可以感测、监测、评估、控制、管理等与蓄电池组60有关的某些充电和/或放电功能。在一个示例性实施例中,传感器单元62是集成在车辆蓄电池26中的蓄电池组控制模块(BPCM),且包括联接到蓄电池组60的一个或多个蓄电池传感器以及处理和存储器资源。蓄电池传感器可包括温度、荷电状态(SOC)、电压和/或电流传感器,以及任何其它合适蓄电池传感器,且提供读数,该读数可以由传感器单元本身处理和/或传送给其它装置、部件、模块等。例如,各个蓄电池状况可以由传感器单元62收集、处理和保存,且然后以一些类型的信号形式传输给控制模块40。虽然蓄电池组60和传感器单元62在本文示意性地示出为集成为单个部件,但是应当理解的是,例如,其它实施例可包括将传感器单元安装在蓄电池组外部且将蓄电池组安装的传感器经由一些类型的通信介质连接到传感器单元。

太阳城集团功率模块28将车辆的高和低电压系统联接在一起,且可以以该容量执行多种不同功能。在示例性实施例中,功率模块28是附件功率模块(APM),其电联接到车辆中的高和低电压总线两者,从而电能可以在它们之间交换。功率模块28可包括处理和存储器资源以及变压器和/或用于在混合动力系统10的不同部件、装置、模块等之间传输或交换电能的其它电气部件的任何组合。可能的功率模块功能的一些示例包括逐步降低来自于逆变器24的DC功率且使用它来给低电压蓄电池单元充电,以及逐步降低来自于高电压车辆蓄电池26的DC功率且使用它来给低电压蓄电池单元充电。在一些实施例中,功率模块28可以被认为取代常规车辆交流发电机,除了其甚至在车辆发动太阳城集团闭时也能将能量提供给低电压蓄电池单元之外。例如,功率模块28可以与逆变器24组合或以其它方式集成。

太阳城集团节气门传感器30提供扭矩请求信号,扭矩请求信号通常表示加速踏板的位置、移动、被施加的力和/或状态。因而,扭矩请求信号通常表示驾驶员请求的加速或扭矩。本领域技术人员将理解,可以使用多种不同类型的节气门传感器;这些包括非接触式传感器(例如,光学传感器、电磁传感器等)、接触式传感器(例如,电位计、接触开关等)、以及测量驾驶员抵靠加速踏板施加的力的传感器,等等。在示例性实施例中,节气门传感器30包括具有霍尔效应元件的非接触式传感器,其操作性地联接到加速踏板,从而能够确定加速踏板的当前位置、旋转速度和/或状态。在线控驱动(drive-by-wire)应用中,节气门传感器30可以与加速踏板模拟器或仿真器集成,其将加速踏板的预期机械感觉传送给驾驶员,以及提供扭矩请求信号。扭矩请求信号不必来自于联接到实际加速踏板的节气门传感器;在一些情况下,电子模块(例如,提供巡航控制的电子模块)可以提供扭矩请求信号。

制动器传感器32提供制动信号,制动信号通常表示制动踏板的位置、移动、被施加的力和/或状态。因而,制动信号通常表示驾驶员的制动意图。可以使用任何数量的不同类型的制动器传感器;这些包括非接触式传感器(例如,光学传感器、电磁传感器等)、接触式传感器(例如,电位计、接触开关等)、以及测量驾驶员抵靠制动踏板施加的力的传感器,等等。在线控制动(brake-by-wire)应用中,制动器传感器32可以与制动踏板模拟器或仿真器集成,其将制动踏板的预期机械感觉传送给驾驶员,以及提供制动信号。

混合动力控制模块40收集来自于所有混合动力系统10的太阳城集团,且可以执行一个或多个电子指令以便控制混合动力系统操作的某些方面。控制模块40可以电子地联接到车辆蓄电池26用于接收一个或多个蓄电池传感器信号,联接到功率模块28用于接收功率模块信号,联接到节气门和制动器传感器30、32分别用于接收扭矩请求和制动请求信号,和/或联接到混合动力系统10中的其它装置。控制模块40可以接收读数、数据、太阳城集团、信号等,和/或其可以发送命令、指令、信号等。当然,控制模块40可以联接到其它部件、装置、模块等和/或从其接收太阳城集团,且控制模块40可以与混合动力电动车辆的其它部分集成或以其它方式组合。在一个示例中,控制模块包括混合动力控制处理器(HCP)且联接到发动机控制模块(未示出)。

太阳城集团控制模块40可包括任何各种电子处理装置、存储器装置、输入/输出(I/O)装置、和/或其它已知部件,且可以执行各种控制和/或通信相关的功能。在示例性实施例中,控制模块40包括电子存储器装置70,其存储各种传感器读数(例如,蓄电池温度、SOC、电压、电流传感器读数)、查询表或其它数据结构、算法等。存储器装置70还可以存储相关特征和背景太阳城集团,涉及蓄电池荷电状态(SOC)极限值、蓄电池电压极限值、蓄电池电流极限值、蓄电池温度极限值、温度曲线等。在图1所示的示例性实施例中,控制模块40还包括电子处理装置72(例如,微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等),其执行存储在存储器装置70中的软件、固件、程序、算法、脚本等的指令,且可以管理本文所述的过程和方法。控制模块40可以经由合适车辆通信连接电子地连接到其它车辆装置和模块,且可以在需要时与它们交互。当然,这些仅仅是控制模块40的可能设置、功能和能力的一些,因为还可以使用其它实施例。

取决于具体实施例,控制模块40可以是独立式车辆电子模块(例如,混合动力控制模块(HCM)、车辆控制集成模块(VCIM)、牵引功率逆变器模块(TPIM)、蓄电池功率逆变器模块(BPIM)、仪表盘本身的一部分、发动机控制模块(ECM)等),其可以结合或包括在另一个车辆电子模块(例如,动力系控制模块或混合动力控制模块)内,或者其可以是较大网络或系统(例如,蓄电池管理系统(BMS)、车辆能量管理系统、混合动力控制系统等)的一部分,等等。控制模块40还可以是确定期望混合动力操作模式(例如,加速、制动、怠速、停止等)的系统的一部分或与该系统交互,且可以相应地采用电功率管理动作。

如上所述,图1所示的示例性混合动力系统10仅仅是一个可能的混合动力系统的总体和示例性图示。本文所示的方法可以与任何数量的车辆系统一起使用且不限于本文所示的特定系统。

太阳城集团现在转向图2,示出了用于加热车辆蓄电池(例如,高电压车辆蓄电池26)的方法100的示例性实施例。在该具体实施例中,通过使电流有目的地循环进和/或出蓄电池从而产生热量,方法100利用车辆蓄电池26在冷的时候的高内部电阻。该热量加热车辆蓄电池26,从而改进其性能。使电流循环进出车辆蓄电池26可导致一些能量损失,但是对于一些蓄电池类型(例如,基于锂离子化学性质的蓄电池),这种能量损失超过由蓄电池的加速加热抵消,从而总体上导致更好的蓄电池性能。此外,使用方法100加热车辆蓄电池26可以使得对可能增加车辆的成本和重量的附加蓄电池加热元件的需要最小化。然而,这并不是说方法100不能与蓄电池加热元件一起使用,因为这也是一种可能。

在步骤110开始,方法感测一个或多个蓄电池状况,例如蓄电池温度、蓄电池荷电状态(SOC)、蓄电池电压、蓄电池电流等。步骤110可以感测、收集、或以其它方式确定蓄电池组60内的独立单元、蓄电池组内的单元群或组、整个蓄电池组的蓄电池状况,或者根据本领域已知的一些其它方法。步骤110可以基于极端值(例如,使用蓄电池组中最冷或最热的单元用于温度,使用最低或最高SOC单元用于荷电等)来确定蓄电池状况,其可以基于平均值(例如,使用多个单元内的平均单元温度或单元SOC)来确定蓄电池状况,或者其可以基于一些其它合适方法来确定蓄电池状况。根据示例性实施例,蓄电池传感器62监测蓄电池组60,确定蓄电池温度和蓄电池SOC,且将蓄电池温度和蓄电池SOC信号提供给控制模块40;这些信号可以组合且一起提供或者可以独立提供。当然,这仅仅是一种可能,因为其它蓄电池状况可以根据其它技术收集和/或提供。步骤110可以采用用于感测、测量、估计、评估或以其它方式确定蓄电池状况的任何合适技术或方法;这包括直接和间接确定蓄电池状况。本领域技术人员将认识到,还可以经由查询表、计算、经验表等获得一些蓄电池状况。

接下来,步骤120将蓄电池温度与温度阈值进行比较,以判断蓄电池温度是否低于某一极限值。如上所述,极冷温度可能负面地影响车辆蓄电池26的性能,尤其是在它是锂离子蓄电池或蓄电池内部电阻具有与温度的强反向关系的一些其它类型蓄电池时。车辆蓄电池26通常包括串联连接的多个单元,因而,每个单元中的增加内部电阻引起每个单元的安培数下降,且可能具有复合影响。步骤120可使用多个不同技术中的一种来将蓄电池温度与温度阈值进行比较。在示例性实施例中,控制模块40将来自于蓄电池传感器62的最冷单元温度或平均单元温度与温度阈值(例如,-20℃的阈值)进行比较。可采用其它比较技术。温度阈值可以是静态阈值(例如,在车辆设计时基于蓄电池尺寸、蓄电池化学性质、车辆需要等确定的)或者其可以是动态阈值(例如,随着蓄电池老化且经受性能降级,随着太阳城集团变化的)。在动态阈值的情况下,温度阈值可能需要随着太阳城集团增加,从而方法的加热步骤在稍微更高温度下执行。在另一个实施例中,温度阈值是静态的,因而保持相同;然而,方法的充电和放电步骤执行更长太阳城集团段,以便考虑蓄电池降级。可以取而代之使用其它阈值。如果蓄电池温度低于温度阈值,那么方法100前进到步骤130;否则,蓄电池已经足够热,且方法简单地循环回到步骤110以便继续监测。

方法还可以检查蓄电池温度以确保其在某些规定极限值内。这些极限值可以结合温度阈值使用,或者它们可以构成确保蓄电池温度在一些总体可接受温度范围内的分开和独立的检查。如果蓄电池温度在这些极限值之外,那么可以采取本领域已知的各种补救动作。

太阳城集团步骤130确定扭矩请求,其通常表示车辆所请求的加速或扭矩。知道所请求扭矩可使得该方法了解需要多少电功率来满足车辆的推进需求,因而了解多少电能将可用于加热蓄电池。根据示例性实施例,控制模块40接收和评估来自于节气门传感器30的扭矩请求,以便确定驾驶员经由加速踏板请求多少扭矩或加速。然而,扭矩请求不必来自于节气门传感器30,因为其可以来自于车辆中的一个或多个电子模块,例如管理车辆巡航控制特征的模块。在步骤130,控制模块40还可以接收附加信号,例如来自于制动器传感器32的制动请求或者指示车辆是否处于驻车、倒档、空档、驱动档等的变速器状态信号;这些信号可以组合且一起提供或者可以独立提供。这种信号可以在方法的随后步骤中使用,如将所述的那样。

步骤140评估一个或多个蓄电池状况,且至少部分基于这些评估来选择用于加热车辆蓄电池的最合适方法。在一个示例性实施例中,步骤140将蓄电池荷电状态(SOC)与一个或多个SOC阈值进行比较以便评估车辆蓄电池26的当前状态。为了说明该点,考虑下限SOC阈值设定为40%、上限SOC阈值设定为50%且当前蓄电池SOC为43%的示例;下限和上限SOC阈值通常表示期望SOC范围的边界。在当前SOC处于下限和上限SOC阈值之间的该示例中,步骤140将方法引导到步骤150,其既考虑来自于驾驶员的扭矩请求又使电流循环进出车辆蓄电池26以便使之加热。43%SOC示例表示蓄电池SOC处于期望范围的情况,从而允许该方法循环电流(既,给车辆蓄电池充电和放电两者)。循环电流通常是步骤150-170中加热车辆蓄电池26最快的方式,但是其不总是可行的选择。例如,如果蓄电池SOC是53%,那么步骤140可确定由于这高于上限SOC阈值,方法应当引导到步骤160,其既考虑当前扭矩请求又使车辆蓄电池26放电,使得SOC回到期望范围内。不是使电流循环进出车辆蓄电池26,步骤160通过放电或将电流抽出蓄电池来加热蓄电池。相反,如果蓄电池SOC低于下限SOC阈值(例如为37%值),那么方法可引导到步骤170。该步骤既考虑当前扭矩请求又通过充电来加热车辆蓄电池26。在前述示例中的每一个中,步骤140评估车辆蓄电池的能力或状况,且至少部分基于该评估来选择加热蓄电池同时使之保持在期望荷电状态(SOC)内的最佳技术。

当然,在评估过程中,取代SOC或者除了SOC之外,步骤140可使用其它因素(例如,蓄电池温度、请求扭矩、变速器状态(例如,驻车、倒档、空档、驱动档)、车辆模式选择(例如,运动模式、经济模式)等)。例如,如果车辆驻车,那么由于车辆静止,当前扭矩请求将是零。这可允许该方法更激进地将电流循环进出车辆蓄电池26,因而更快地加热蓄电池,因为方法不必同时完成或满足来自于驾驶员的扭矩请求。如同上述温度阈值那样,步骤140使用的下限和上限SOC阈值可以是静态阈值、动态阈值、多因素阈值(例如,考虑SOC和请求扭矩两者)等。步骤140可以使用其它技术和方法,因为该步骤并不限于本文所述的示例性实施例。

步骤150满足当前扭矩请求且通过使蓄电池快速充电和放电而使电流循环进出车辆蓄电池。充电和放电操作之间的该快速波动根据关系I2R在车辆蓄电池中产生热量,其中,(I)通常表示蓄电池电流,(R)通常表示蓄电池的内部电阻。本领域技术人员将理解,当蓄电池温度升高时,内部电阻(R)减小,当内部电阻(R)减小时,电流(I)增加,这继而根据指数因子产生更多热量。因而,在该步骤期间,车辆蓄电池可以非常快速地加热;一些建议是其可以加热多达1℃/分钟。

在当前蓄电池SOC处于下限和上限SOC阈值之间(比如,上述43%示例)且车辆驻车的示例性实施例中,控制模块40指导系统10快速地充电和放电车辆蓄电池26,从而进出蓄电池的电流产生热量;这可以在不考虑请求扭矩的情况下进行,因为车辆静止。例如,完成此的一种方式是发动机驱动发电机,使之给车辆蓄电池充电,且然后蓄电池放电,从而使得SOC波动但保持在期望SOC范围内。现在考虑相同示例,唯一不同是车辆处于驱动档。控制模块可使用本领域已知的任何合适技术满足车辆车轮处的请求扭矩,且还调整充电和放电操作。调整充电和放电的一种方式是改变发动机的输出(例如,通过改变发动机扭矩、RPM等),从而其有目的地产生比满足扭矩请求所需更多或更少的电功率。在该循环的充电部分期间,发电机将电功率提供给马达,使之满足扭矩请求,且将附加电功率提供给蓄电池,使之充电;即,发电机有目的地产生比马达满足扭矩请求所需更多的电功率。在该循环的放电部分期间,发电机将一些电功率提供给马达,但是有目的地提供比扭矩请求所需更少的电功率。这使得马达从蓄电池抽取电功率以便补偿不足,使得蓄电池放电。通过控制充电和放电操作两者,步骤150可能能够通过电流加热车辆蓄电池且使其SOC保持在期望窗内。

步骤150可使用多种不同技术来控制或监督充电和放电操作。例如,控制模块40可使用车辆蓄电池26的SOC作为判定何时启动步骤150内的充电和放电循环的主要因素。除了SOC之外或者取代SOC可以使用的其它技术包括充电或放电太阳城集团(例如,蓄电池充电10秒,然后放电10秒,然后充电10秒,等等)和驾驶员需求(例如,蓄电池在制动时充电,在加速时放电)。本领域技术人员将理解,在方法用于其它类型的车辆或其它类型的车辆结构时,可能需要对上述示例性充电和放电操作作出一些修改。

步骤160满足扭矩请求且放电蓄电池。如上所述,步骤160可以在当前蓄电池SOC大于上限SOC阈值时使用;因而,需要放电蓄电池。在一个实施例中,控制模块40根据本领域已知的任何合适手段从节气门传感器30接收扭矩请求且满足扭矩请求。同时,根据上文结合步骤150所述的放电技术中的一种或多种,控制模块40可通过放电车辆蓄电池26而减小蓄电池SOC。在示例性实施例中,通过控制发动机16的输出使得其以发电机22产生比马达14满足扭矩请求所需更少的电功率来运行发电机22,控制模块40放电车辆蓄电池26。这使得马达从车辆蓄电池26抽取附加电功率,从而在该过程中放电。例如,该放电过程可继续,直到蓄电池SOC小于或等于上限SOC阈值。在相对少的情况下,步骤160可甚至通过切断至发动机的燃料供应来放电蓄电池。

太阳城集团步骤170实现或满足扭矩请求且充电蓄电池。该步骤能以与上文所述相同的方式满足请求扭矩且充电蓄电池。在示例性实施例中,在满足扭矩请求之后,通过控制发动机16的输出使得其以发电机22产生比马达14满足扭矩请求所需更多的电功率来运行发电机22,控制模块40可以增加蓄电池SOC。过量的电功率提供给车辆蓄电池26,从而使之充电。例如,该充电过程可继续,直到蓄电池SOC大于或等于下限SOC阈值。

本领域技术人员应当理解,步骤150-170可以与上述示例性实施例不同。例如,步骤150-170可以运行一定太阳城集团段(例如,若干秒、若干分钟等),它们可以运行直到达到某些极限值(例如,下限SOC阈值、上限SOC阈值等),或者它们可以运行直到车辆操作者提供新请求(例如,更高扭矩请求、更低扭矩请求、制动请求、加速请求等)等等。还可以使用用于充电、放电和/或满足扭矩请求的其它技术;这在考虑混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、扩展里程电动车辆(EREV)、蓄电池电动车辆(BEV)和其它车辆可能以不同方式充电和放电时尤其如此。该方法甚至可以适合于与具有燃料电池的车辆一起使用,因为燃料电池可类似于发动机操作且给蓄电池充电和/或放电。此外,该方法可以与具有单个电动马达或多个电动马达的车辆一起使用。该方法并不限于任何具体技术。

接下来,步骤180将当前蓄电池温度与蓄电池阈值进行比较以确定车辆蓄电池是否被充分加热。本文使用的蓄电池阈值可以是与步骤120使用的相同阈值或者可以是不同阈值。在示例性实施例中,控制模块40将当前蓄电池温度与比步骤120使用的温度阈值更热的第二温度阈值(例如,-15℃)进行比较。如果蓄电池温度低于该阈值,因而仍然极冷,方法可循环回到方法中的先前步骤,例如步骤110。如果蓄电池温度此时处于或高于该温度阈值,那么方法可结束。

太阳城集团应当理解,前面的描述不是本发明的定义,而是本发明一个或多个优选示例性实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例,而是仅由所附权利要求来限定。另外,前面描述中所含的说明涉及特定实施例,并不被认为是限制本发明范围或权利要求中所用术语的定义,除了在上面明确定义的术语或措辞的地方。各种其它实施例及对所公开实施例的各种改变和变型对本领域技术人员是显而易见的。例如,由于本方法可包括具有比本文所示更少、更多或不同步骤的步骤组合,所以步骤的具体组合和次序仅仅是一种可能性。所有这种其它实施例、改变和变型都旨在落入所附权利要求的范围内。

如本说明书和权利要求书中所使用的,当与一个或多个部件或其它项目列举结合使用时,术语“例如”、“譬如”、“比如”和动词“包括”、“包含”、“具有”及其它动词形式均被认为是开放式的,意味着该列举并不认为排除其它、另外的部件或项目。其它术语被认为使用它们最广义的合理含义,除非它们被使用在需要不同解释的上下文中。

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