CN100502142C - 电源设备 - Google Patents

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Abstract

二次电池(10)的冷却风扇(30)和DC/DC转换器(20)的冷却风扇(40)平行地布置以共享相同的空气排出路径(80)。在空气进入侧上的温度传感器(12)和在空气排出侧上的温度传感器(14)接附到二次电池(10)。当冷却风扇(30)失效时，在二次电池(10)内的空气进入侧和空气排出侧之间的温度偏差增加，因为当冷却风扇(40)运行时通过排出路径(80)产生了排出的空气(90)中的回流成分(95)。基于此现象，当为两个冷却风扇(30、40)发出运行命令时，控制电路(50)通过监测在由温度传感器(12、14)探测到的温度(Tb1、Tb2)之间的温度差异来感测在冷却风扇(30)内的失效。因此失效探测是可能的而不在冷却风扇的每一个处提供传感器。

Description

电源设备
技术领域
本发明涉及一种电源设备，且更具体地涉及在提供有多个电压发生器的电源设备内的冷却系统的失效探测和冷却系统之间的协调控制以及冷却系统。
背景技术
包括二次电池的电源系统用于各种装备和系统，其典型的例子是混合动力车辆。当充电和放电所产生的热量使二次电池自身的温度上升时，二次电池具有其中它的充电效率急剧地下降的温度范围。因此，这样的电源系统要求用于二次电池的冷却系统。
对于此类的二次电池冷却系统，在传统上提出一种根据二次电池的温度控制冷却风扇开启/关闭的构造以冷却二次电池。冷却系统运行以用于防止温度上升从而使得二次电池的温度能保持在合适的温度范围内。
然而，可在二次电池冷却系统中发生异常情况。例如，可能存在其中冷却风扇因为电线断开或其他原因而不能运行的情况，或存在其中冷却风扇因为控制系统自身的异常或其他原因而不可控的情况。或者，冷却空气路径可能被尘土所阻塞从而使得用作冷却介质的空气的循环被阻断，但是在冷却系统中既无机械异常也无电力异常。这样的冷却风扇的异常直接地影响二次电池的冷却状态，且阻碍使用中的二次电池呈现希望的性能。鉴于此，已提出各种用于探测二次电池冷却风扇失效的构造。
对于提供有冷却风扇以用于冷却二次电池的电源设备，例如已提出一种从输入和输出功率以及在电池和冷却介质的温度之间的温差计算电池的估计的温度改变量的构造，并基于估计的温度改变量和实际的温度改变量之间的比较结果感知到电池冷却风扇的失效(例如在日本专利公开No.2001-86601中)。
作为替代，例如已提出一种当驱动信号被输出到电池冷却风扇后监测冷却空气温度且如果冷却空气的温度下降的量较小则探测到冷却风扇失效的构造(例如在日本专利公开No.2001-210389中)，或者一种如果实际电池温度关于从充电和放电电流和冷却状态计算的期望的电池温度的偏差较大则感知到冷却系统失效的构造(例如在日本专利公开No.2001-313092中)。
然而，如果另一个可能是热生成源的电源(电压发生器)被布置在二次电池附近，则要求一种用于有效地冷却它们二者的构造。例如，对于在其中靠近二次电池布置有用于为其他装备等提供电源电压的DC/DC转换器的电源设备，则要求这样的构造。
这样的电源设备采用了如此构造，其中分别对应于二次电池和DC/DC转换器设有单独的冷却风扇，且单独的冷却风扇平行布置以保证对二次电池和DC/DC转换器的足够地冷却能力。
在这样的具有平行布置的构造中，冷却风扇可以相互接近且用作冷却介质(冷却剂)的空气流可以相互影响。因此需要以协同的方式控制两个风扇。在其中布置了旋转速度传感器等以探测冷却风扇的失效的构造中，当须布置的冷却风扇的数目增加时须布置的失效探测传感器的数目也增加，这导致成本的增加。如果考虑到失效探测传感器的自身故障，特别地当须布置的冷却风扇的数目增加时失效探测的可靠性下降。
因此，在设有多个冷却风扇的电源设备中，希望对冷却风扇的失效进行探测而不设置用于探测冷却风扇运行状态的传感器。
发明内容
完成本发明以克服这样的问题。本发明的目的是：在采用了其中冷却系统平行地提供以分别对应于多个电压发生器的冷却构造的电源设备中，使得能够探测冷却系统的失效，而无需提供用于探测冷却系统的每一个的运行状态的传感器。
本发明的另一个目的是在其中采用了以上的冷却构造的电源设备中，提供在多个平行地布置的冷却系统之间的协同控制以充分地冷却每一个电压发生器。
根据本发明的电源设备包括：
具有允许用于冷却第一电压发生器的冷却剂通过的第一冷却剂路径的第一电压发生器；
具有允许用于冷却第二电压发生器的冷却剂通过的第二冷却剂路径的第二电压发生器；
向所述的第一冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第一冷却系统；
向所述的第二冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第二冷却系统；
连接到所述的第一冷却剂路径的冷却剂排出侧和所述的第二冷却剂路径的冷却剂排出侧的冷却剂排出路径；
接附到所述的第一电压发生器的第一温度传感器；
相对于所述的第一温度传感器在所述的第一冷却剂路径的冷却剂排出侧上接附到所述的第一电压发生器的第二温度传感器；和
控制所述的第一和第二冷却系统的每一个的运行的控制电路；
当所述的控制电路向所述的第一和第二冷却系统的每一个发出运行指令时，当由所述的第一温度传感器探测到的温度和由所述的第二温度传感器探测到的温度之间的温差大于参考值时，所述的控制电路在所述的第一冷却系统中探测到失效。
在以上的电源设备中，第一和第二冷却系统平行地布置使得冷却剂排出路径(例如空气排出路径)被它们共享。因此，当第一冷却系统失效时，由于第二冷却系统运行，排出的冷却剂(它的典型的例子是排出空气)的回流通过冷却剂排出路径形成。基于此现象，根据升高到高于预定参考值的第一电压发生器的冷却剂进入侧(空气进入侧)和冷却剂排出侧(空气排出侧)之间的温度差异，可以有效率地探测出在第一冷却系统内的失效而无需在第一冷却系统内提供失效探测传感器，例如旋转速度传感器。
优选地，根据本发明的电源设备进一步包括第三温度传感器。第三温度传感器接附到第二电压发生器。此外，当控制电路基于由第三温度传感器探测到的温度运行第二冷却系统以冷却第二电压发生器时，控制电路也以辅助方式运行第一冷却系统以防止从第二冷却剂路径排出的冷却剂通过冷却剂排出路径回流到第一冷却剂路径，即使当基于由第一和第二温度传感器探测到的温度确定第一电压发生器的冷却不是必需的。
在以上的电源设备中，当第二冷却系统运行时第一冷却系统以辅助方式运行，即使当确定第一电压发生器的冷却不是必需的。因此可以防止从第二电压发生器的冷却剂路径排出的冷却剂通过共用的冷却剂排出路径(空气排出路径)回流到第一电压发生器的冷却剂路径。结果，当第一冷却系统处于正常状态下时，可以减小在第一电压发生器的冷却剂进入侧(空气进入侧)和冷却剂排出侧(空气排出侧)之间的温度差异。
优选地，在根据本发明的电源设备中，当第一冷却系统运行在辅助方式下时，来自第一冷却系统的冷却剂的流速设定为低于当第一冷却系统运行以冷却第一电压发生器时的冷却剂的流速。
在以上的电源设备中，当第一冷却系统运行在辅助方式下时，在第一冷却系统中的冷却剂的流速可以低于当第一冷却系统冷却第一电压发生器时冷却剂的流速，且特别地可以限制为防止排出的冷却剂(排出的温热空气)通过冷却剂排出路径(空气排出路径)回流所要求的水平。结果，当与其中冷却剂流速在辅助运行方式下和在冷却期间设定为相同值的情况相比，能减小第一冷却系统的驱动功率且减小第一冷却系统的噪声产生。
更优选地，在根据本发明的电源设备中，第一电压发生器是二次电池且第二电压发生器是具有嵌在其内的半导体功率切换元件的功率转换器。
在采用了其中二次电池和功率转换器以及它们各自的冷却系统平行布置的以上的电源设备中，能基于由多个接附到二次电池上的温度传感器所探测到的温度而有效地探测到对应于二次电池的冷却系统内的失效，在二次电池中在设备内的温度偏差增加。
作为替代，根据本发明的电源设备包括：
具有允许用于冷却第一电压发生器的冷却剂通过的第一冷却剂路径的第一电压发生器；
具有允许用于冷却第二电压发生器的冷却剂通过的第二冷却剂路径的第二电压发生器；
向所述的第一冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第一冷却系统；
向所述的第二冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第二冷却系统；
连接到所述的第一冷却剂路径的冷却剂排出侧和所述的第二冷却剂路径的冷却剂排出侧的冷却剂排出路径；和
控制所述的第一和第二冷却系统的每一个的运行的控制电路；
当所述的控制电路运行所述的第一和第二冷却系统的其中一个冷却系统时，即使当对应于所述的第一和第二冷却系统中的另一个冷却系统的电压生成器的冷却不是必需的时，所述的控制电路也运行该另一个冷却系统。
在以上的电源设备中，第一和第二冷却系统平行地布置，使它们共享冷却剂排出路径(排出路径)。因此，当冷却系统的仅一个运行时，因为排出的冷却剂(排出的温热空气)通过冷却剂排出路径的回流，所以存在对应于冷却系统的另一个电压发生器的温度上升的可能性。因此，当冷却系统中的一个运行时，冷却系统中的另一个也运行，即使当对应于它的电压发生器的冷却不是必需的。以此能防止上述的排出的冷却剂(温热的排出的空气)的回流且充分地冷却每一个电压发生器。
优选地，在根据本发明的电源设备中，控制电路基于提供在第一和第二电压发生器上的温度传感器的每一个的输出控制第一和第二冷却系统的每一个的运行。
在以上的电源设备中，冷却系统的每一个的运行基于由温度传感器的每一个实际测量的值控制，且因此电压发生器的每一个可以更可靠地被保持为不高于控制目标温度。
更优选地，在根据本发明的电源设备中，当控制电路运行一个冷却系统且当控制电路也运行其他的冷却系统时，即使当对应于该其他冷却系统的电压发生器的冷却不是必需的，控制电路也将来自该一个冷却系统的冷却剂的流速设定为相对地高于来自该其他的冷却系统的冷却剂的流速。
在以上的电源设备中，当冷却系统运行在辅助方式下且即使当冷却剂的供给最初不是必需的时，可以使冷却系统内冷却剂的流速低于来自运行以冷却电压发生器的冷却系统的冷却剂的流速，且更特别地可以限制为防止排出的冷却剂(排出的温热空气)通过冷却剂排出路径(空气排出路径)的回流所要求的水平。结果，当与其中冷却剂流速设定为相同的值的情况相比能减小在冷却系统处于辅助运行中的功率消耗和噪声产生。
作为替代，在根据本发明的电源设备中，控制电路优选地控制第一冷却系统的运行使得第一电压发生器保持为不高于第一参考温度，且控制第二冷却系统的运行使得第二电压发生器保持为不高于第二参考温度。第一参考温度低于第二参考温度。此外，当控制电路运行第二冷却系统以冷却第二电压发生器时，控制电路也运行第一冷却系统，即使当第一电压发生器的冷却不是必需的。
在以上的电源设备中，当电压发生器具有每一个均作为控制目标的不同的参考温度时，仅对应于具有较低的参考温度的电压发生器的第一冷却系统被允许为运行在辅助方式下的冷却系统以防止排出的冷却剂的回流，即使当冷却不是必需的。换言之，考虑到从具有较低的参考温度的电压发生器到具有较高的参考温度的电压发生器的排出的冷却剂的回流对电压发生器的温度的升高具有更小的不利影响的事实，以上描述的辅助运行在对应于具有较高的参考温度的电压发生器的第二冷却系统中不执行，这能减小冷却系统的功率消耗和噪声产生。
更优选地，在根据本发明的电源设备中，当控制电路运行第二冷却系统且当控制电路也运行第一冷却系统时，即使当第一电压发生器的冷却不是必需的，控制电路也将来自第二冷却系统的冷却剂的流速设定为相对地高于来自第一冷却系统的冷却剂的流速。
在以上的电源设备中，当冷却不是必需的时，可以使在运行在辅助方式的冷却系统(第一冷却系统)中的冷却剂的流速低于来自为冷却电压发生器而运行的冷却系统(第二冷却系统)的冷却剂的流速，且特别地可以限制为防止排出的冷却剂(排出的空气)通过冷却剂排出路径(空气排出路径)的回流所要求的水平。结果，当与其中冷却剂流速设定为相同的值的情况相比能降低在辅助运行中在第一冷却系统内的功率消耗和噪声产生。
优选地，根据本发明的电源设备进一步包括第一和第二管道。第一管道设于第一冷却系统的排出侧和第一冷却剂路径之间。第二管道被设置成从第一管道分支。此外，第二冷却系统的进入侧和排出侧分别联结到第二管道和第二冷却剂路径。
在以上的电源设备中，冷却剂可以仅通过在第一冷却系统的进入侧上提供冷却剂引入路径而从第一和第二冷却系统的每一个供给。此外，冷却剂排出路径(空气排出路径)也能被第一和第二冷却系统共享且因此第一和第二电压发生器能以紧凑的冷却构造被冷却。
更优选地，在根据本发明的电源设备中，控制电路控制第一和第二冷却系统的每一个的运行使得第一和第二电压发生器保持为分别不高于控制目标温度。特别地，第一电压发生器是二次电池且第二电压发生器是具有嵌在其内的半导体功率切换元件的功率转换器。功率转换器的控制目标温度高于二次电池的控制目标温度。
在采用了其中二次电池和功率转换器且它们各自的冷却系统平行地布置的以上的电源设备中，特别地通过防止排出的冷却剂(排出的空气)到具有相对地低的控制目标温度的二次电池的回流，能充分地冷却二次电池和功率转换器。
因此，在根据本发明的电源设备中，在采用了其中分别对应于多个电压发生器的冷却系统平行地布置且冷却剂排出路径(空气排出路径)被共享的构造的电源设备中，在冷却系统中的失效能被探测而不提供探测冷却系统的每一个的运行状态的传感器。
此外，在根据本发明的电源设备中，在采用了其中分别对应于多个电压发生器的冷却系统平行地布置且冷却剂排出路径(空气排出路径)被共享的构造的电压设备中，各电压发生器能通过在冷却系统中提供协同控制而被充分地冷却。
附图说明
图1是用于描述根据本发明的实施例的电源设备的构造的例子的方框图。
图2是用于描述在图1中示出的电源设备中的二次电池和DC/DC转换器的温度转变的图。
图3是用于描述在图1中所示的冷却风扇的运行的例子的图。
图4是用于描述在根据本发明的实施例的电源设备中的二次电池冷却风扇内探测失效的方法的流程图。
图5是用于描述在根据本发明的实施例的电源设备中的DC/DC转换器冷却风扇内探测失效的方法的流程图。
图6是用于描述根据本发明的实施例的电源设备的构造的另一个例子的方框图。
图7是用于描述在图1和图6中所示的电源设备的每个情况中冷却风扇的运行控制的图。
具体实施方式
本发明的实施例将在下文中参考附图详细地描述。如下，相同的部分或对应的部分标志以相同的参考符号指示且对其描述将在原则上不重复。
图1是示出了根据本发明的实施例的电源设备100的构造的方框图。
参考图1，电源设备100包括示出为“第一电源(电压发生器)”的典型的例子的二次电池10、示出为对应于“第二电源(电压发生器)”的功率转换器的典型的例子的DC/DC转换器20、提供为对应于二次电池10的冷却风扇30以及提供为对应于DC/DC转换器20的冷却风扇40、和电子控制单元(ECU)50。
在电源设备100中，冷却风扇30对应于本发明中的“第一冷却系统”而冷却风扇40对应于本发明中的“第二冷却系统”。对应于本发明中“控制电路”的ECU 50由微型计算机、存储器和用于执行一系列已编程的处理的其他装置形成。
二次电池10具有冷却剂路径15。冷却风扇30将吸入的冷却剂(其典型的例子是空气)分配到冷却路径15的空气进入侧(冷却剂进入侧)。当来自冷却风扇30的冷却剂通过冷却路径15时，在冷却剂和二次电池10之间发生热交换且冷却剂然后排出到空气排出路径80，空气排出路径80连接到冷却剂路径15的空气排出侧(冷却剂排出侧)。
类似地，DC/DC转换器20具有冷却剂路径25。冷却风扇40将吸入的的冷却剂(其典型的例子是空气)分配到冷却路径25的空气进入侧(冷却剂进入侧)。当来自冷却风扇40的冷却剂通过冷却路径25时，在冷却剂和DC/DC转换器20之间发生热交换且冷却剂然后排出到空气排出路径80，空气排出路径80连接到冷却剂路径25的空气排出侧(冷却剂排出侧)。换言之，空气排出路径80对应于本发明中的“冷却剂排出路径”。
虽然冷却路径15和25的形状等设计为在二次电池10和DC/DC转换器20中获得充分的冷却效率，但是冷却路径15和25在图1中以直线示意性地示出。
同样地，冷却剂路径15和25的空气排出侧连接到共用的空气排出路径80且因此在热交换后从二次电池10排出的冷却剂和在热交换后从DC/DC转换器20排出的冷却剂以一体方式排出。空气排出路径80接近送出大量用于冷却二次电池10的冷却剂的冷却风扇30布置，且因此从DC/DC转换器20输出的排出的空气90除流向空气排出路径80的分量外可以具有回流到二次电池10侧的回流分量95。
二次电池10和DC/DC转换器20的生热特性将在下文中描述。
二次电池10相对地大且通过充电和放电运行导致的电化学反应产生热。因此，生热的能量密度相对地小，且生热的区域变大，这趋向于导致在设备内大的温度偏差。因此需要在二次电池10处提供多个温度传感器。在此实施例中，至少在二次电池10处提供温度传感器12、14，且温度传感器12、14分别接附到接近冷却风扇30的空气进入侧(冷却剂进入侧)和接近空气排出路径80的空气排出侧(冷却剂排出侧)。
难于将温度传感器12、14接附到电池内，且因此将温度传感器12、14接附到电池的封装的表面上，以对应于具有相对地高的从电池内的热导率的结构的部分。由温度传感器12探测到的温度Tb1和由温度传感器14探测到的温度Tb2输出到控制电路50。
作为对比，在DC/DC转换器20内，嵌入在其内的半导体功率切换元件(未示出)在高频切换操作中产生热。因此，在DC/DC转换器20内产生热量的能量密度相对地大且热量产生区域变小。因此在运行中DC/DC转换器20具有高的温度升高率和高的温度升高量。在此实施例中，单温度传感器22因此提供在DC/DC转换器20处。接附温度传感器22以对应于其中布置了半导体功率切换元件的位置处。由温度传感器22探测到的温度Td输出到控制电路50。
控制电路50基于由温度传感器12、14和22探测到的温度T1、T2和Td控制冷却风扇30、40的运行，换言之控制冷却风扇的每一个的运行状态(ON)和非运行状态(OFF)和在运行中冷却剂的设定流速。特别地，冷却风扇的每一个的旋转速度根据冷却剂的设定流速控制。在下文中，由提供在二次电池10处的温度传感器12、14探测到的温度T1、T2也被称为“电池温度”，而由提供在DC/DC转换器20处的温度传感器22探测到的温度Td被称为“转换器温度”。
在电源设备100内，温度传感器12对应于本发明中的“第一温度传感器”而温度传感器14对应于本发明中的“第二温度传感器”。温度传感器22对应于本发明中的“第三温度传感器”。
冷却风扇30、40的运行将在下文中参考图2和图3描述。
参考图2，电源设备100的启动导致转换器温度Td和电池温度Tb1、Tb2开始一起上升。在电源设备100启动时，二次电池10和DC/DC转换器20还将具有小的温度上升量，且因此通过控制电路50使两个冷却风扇30、40处于非运行(OFF)，如在图3中所示。
再参考图2，当电源设备100启动后，因二次电池10和DC/DC转换器20处产生的热量二次电池10和DC/DC转换器20的温度逐渐地升高。如上所述，相对地更大的热量在DC/DC转换器20处产生，且因此转换器温度Td具有比电池温度Tb1和Tb2更高的升高率。
因此，在时间t1发出运行指令到冷却风扇40以响应超过参考温度Tdr的转换器温度Td。特别地，如在图3中所示，控制电路50发出对应于预定的冷却剂设定流速X1的旋转速度命令到冷却风扇40，且因此冷却风扇40从关闭状态切换到开启状态。因此在时间t1后防止转换器温度Td升高。
作为对比，二次电池10的温度缓慢地升高且因此在时间t1电池温度Tb1、Tb2还没有升高到要求冷却的程度。然而，为防止产生如图1所示的来自DC/DC转换器的排出空气90的回流成分95，控制电路50不仅运行冷却风扇40而且以辅助方式运行冷却风扇30。特别地，从控制电路50发出对应于以辅助方式运行的冷却剂的设定流速Y1的旋转速度命令到冷却风扇30。因此，图1中所示的来自DC/DC转换器的排出的空气90被引导到空气排出路径80而不回流到二次电池10的冷却剂路径15。
再参考图2，冷却风扇30、40如以上描述以协同方式运行，且因此电池温度Tb1(在空气进入侧)和Tb2(在空气排出侧)保持升高而不允许它们之间的温度差异ΔTb(ΔTb＝|Tb1-Tb2|)显著地升高。
在随后的时间t2，控制电路50响应于电池温度Tb1、Tb2的至少一个超过参考温度Tbr而确定了二次电池10要求冷却。
因此，如图3中所示，控制电路50在冷却期间发出对应于冷却剂的设定流速Y2的旋转速度命令到冷却风扇30。在冷却风扇30内，在冷却期间冷却剂的设定流速Y2设定为高于在辅助运行中的冷却剂的设定流速Y1。这样，当冷却风扇30运行在不要求冷却的辅助方式下时，冷却剂的设定流速限制为防止排出的空气的回流所要求的程度，且因此当与其中冷却剂流速在辅助运行中和在冷却期间设定为相同值的情形相比能节约用于冷却风扇30的驱动功率。
关于冷却风扇30、40的运行，在冷却期间(图3)冷却剂的设定流速X1、Y2根据探测到的温度Tb1、Tb2和Td可以设定为多级。
再参考图2，用于主动地冷却二次电池10的冷却剂的量如上所述从风扇30供给，且因此防止电池温度Tb1、Tb2上升。特别地，不产生从DC/DC转换器20的排出的空气90的回流，且因此在电池温度Tb1、Tb2之间的温度差异ΔTb保持为相对地小。
作为对比，当冷却风扇30失效时，电池温度呈现出通过图3中的参考符号#Tb1和#Tb2所示的过度。
如上所述，在冷却风扇中失效的原因可以包括例如线路断开的电力异常、由于机械失效的不能运行和由于控制系统异常的不可控性。或者，冷却空气路径可以被灰尘阻塞，例如，从而阻断冷却剂(空气)的循环，但是在冷却风扇中既不发生机械异常也不发生电力异常。
当冷却风扇30失效时，在时间t1后，此时冷却风扇40被启动，和在时间t2后，此时二次电池10要求冷却，发出运行指令到冷却风扇30。然而，实际上冷却剂(空气)不释放到冷却路径15。
关于保持升高的电池温度#Tb1和#Tb2，因为来自DC/DC转换器20的排出的空气90的回流的效果，在空气排出侧的温度#Tb2变得高于在空气进入侧的温度#Tb1。因此，当冷却风扇30失效时，电源设备100遇到一种特征现象，即当冷却风扇40运行时温度差异Δ#Tb(Δ#Tb＝|#Tb1-#Tb2|)变得更大。
基于此现象，通过在图4中描述的冷却风扇失效探测程序在根据本发明的实施例的电源设备100中探测到失效，而不在冷却风扇30处提供旋转速度传感器。在图4中示出的冷却风扇失效探测程序在ECU50中预编程以用于执行。
图4是用于描述失效探测方法的流程图，失效探测方法用于感测用于二次电池的冷却风扇30是否具有充足的冷却容量，换言之，是否冷却风扇30失效。
参考图4，在用于根据本发明的实施例的电源设备100的冷却风扇30的失效探测程序中，由传感器12、14探测到的电池温度Tb1、Tb2最初被以预定的循环(步骤S100)采样。关于采样后的电池温度Tb1和Tb2，确定在它们之间的温度差异是否大于确定参考值Trb，换言之，是否满足|Tb1-Tb2|>Trb(步骤S110)。
如果温度差异|Tb1-Tb2|大于确定参考值Tbr(当在步骤S110中确定为YES时)，检查运行指令是否发出到冷却风扇30和40(步骤S120)。
如果温度差异|Tb1-Tb2|在二次电池内增加，即使运行指令发出到冷却风扇30和40，但是因为排出的空气通过空气排出路径80的回流现象(当在步骤S120中确定为YES时)，在冷却风扇30中探测到失效(步骤S130)。
如果探测到冷却风扇30的失效(当在步骤S130中确定为YES时)，执行失效处理(步骤S140)。关于失效处理，最初地通知使用者冷却风扇30失效且要求维修。此外，当冷却风扇30的冷却容量下降时，执行用于限制二次电池10的充电和放电操作的控制。因此，在其中电源设备100的输出被限制的状态中的失效弱化运行是可能的，而在二次电池10内的生热被抑制。
当未探测到冷却风扇30的失效时(当在步骤S110和步骤S120中确定为NO时)，在步骤S110-S120中的失效确定处理基于对电池温度Tb1和Tb2的采样以预定的循环重复地执行。
因此，在根据本发明的实施例的电源设备中，通过利用平行布置的冷却风扇30、40的构造能有效地探测到冷却风扇30的失效，而不提供例如旋转速度传感器的失效探测传感器。
作为对比，在DC/DC转换器20中生热部位相对地小且因此仅基于由单独的温度传感器22探测到的转换器温度Td，能感测到冷却风扇40是否具有充足的冷却容量，换言之，冷却风扇40是否失效。
图5是用于描述失效探测方法的流程图，失效探测方法用于感测用于DC/DC转换器的冷却风扇40是否具有充分的冷却容量，换言之，用于感测冷却风扇40是否失效。
参考图5，在用于根据本发明的实施例的电源设备100中的冷却风扇40的失效探测程序中，转换器温度Td以预定的循环通过提供在DC/DC转换器20处的温度传感器22采样(步骤S200)。确定采样后的转换器温度Td是否大于确定参考值Trd(设定为满足确定的参考值Trd>＝参考温度Tdr)，换言之，确定是否满足Td>Tdr(步骤S210)。
如果转换器温度Td大于确定参考值Trd(当在步骤S210中确定为YES时)，检查是否发出运行指令到至少一个冷却风扇40(步骤S220)。
如果即使发出运行指令到冷却风扇40而转换器温度Td仍然升高(当在步骤S220中确定为YES时)，在冷却风扇40中探测到失效(步骤S230)。
如果探测到在冷却风扇40内的失效(当在步骤S230中确定为YES时)，执行类似于步骤S140中的失效处理(步骤S240)。换言之，通知使用者冷却风扇40失效，且当冷却风扇40的冷却容量下降时执行用于限制从DC/DC转换器20的功率输出的控制。因此，在其中电源设备100的输出被限制状态下失效弱化运行是可能的，而在DC/DC转换器20中的生热被抑制。
当在冷却风扇40内未探测到失效时(当在步骤S210、S220中确定为NO时)，在步骤S200-S220中的失效确定处理基于对转换器温度Td的采样以预定的循环重复地执行。
因此，作为被冷却风扇40冷却的目标的DC/DC转换器20具有如下的构造，其中因排出的空气的回流的温度偏差很不可能产生，且因此在冷却风扇内的失效探测能根据一般的构造基于被冷却的目标的探测到的温度值而执行。
构造为包括二次电池的电源设备100例如安装到混合动力车辆。在此情况下，二次电池10通过由布置在后续级中的逆变器的功率转换主要用作车辆驱动马达的电源。反之，DC/DC转换器20用作用于其他辅助机器等的电源。如果在这样的二次电池10和DC/DC转换器20平行布置的构造中冷却系统失效，能为驾驶员感测到冷却风扇的失效且通知他/她以建议修理，且通过限制从二次电池10和DC/DC转换器20的输出继续车辆的失效弱化驱动。
当电源设备100用于混合动力车辆中时，特别地二次电池10的输出增加。因此要求更多数量的电池，导致在二次电池10中温度偏差的进一步增加。因此，提供有根据本发明的实施例的冷却系统的电源设备适合于安装在混合动力车辆中。
图6示出了另一个根据本发明的实施例的电源设备的构造。
当图6与图1比较时，在图6中示出的电源设备#100与图1中示出的电源设备100不同在于设置从管道31分支的管道32，该管道31设置在冷却风扇30的排出侧和冷却剂路径15之间。换言之，电源设备#100具有如下的构造，其中冷却剂引入路径29仅提供在冷却剂风扇30的进入侧使得冷却剂能供给到两个冷却剂路径15、25。
结果，冷却风扇30、40能共享电源设备#100内的冷却剂引入路径和排出路径，且因此用于二次电池10和DC/DC转换器20的冷却构造能以紧凑的方式提供。
电源设备#100的其他构造类似于在图1中示出的电源设备100的那些构造，且因此不再对其进行详细描述。关于通过控制电路50对冷却风扇30、40的控制，执行类似于在电源设备100内的协同控制。
基本上，控制电路50基于电池温度Tb和参考温度Tbr之间的对比确定二次电池10的冷却是否是必需的，且基于转换器温度Td和参考温度Tdr之间的对比确定DC/DC转换器20的冷却是否是必需的。
基本上，当确定二次电池10的冷却是必需的时控制电路50运行冷却风扇30，且当确定二次电池10的冷却不是必需的时使冷却风扇30不运行。类似的，当确定DC/DC转换器20的冷却是必需的时控制电路50基本上运行冷却风扇40，且当确定二次电池10的冷却不是必需的时使冷却风扇40不运行。
电池温度Tb和转换器温度Td是用于确定二次电池10和DC/DC转换器20的冷却是否为必需的温度。换言之，如果多个温度传感器布置在二次电池10和DC/DC转换器20处，能采用由各温度传感器探测到的温度的最大值或平均值，或采用由布置在特定部分处的温度传感器探测到的温度作为代表值。
如在图7中所示，当Tb>Tbr且Td>Tdr时控制电路50运行冷却风扇30和40，且当Tb≤Tbr且Td≤Tdr时使冷却风扇30和40不运行。
当Td>Tdr且Tb≤Tbr时，DC/DC转换器20的冷却是必需的而二次电池10的冷却不是必需的。然而，如以上所述，如果仅运行冷却风扇40，则二次电池10的温度可能因从具有相对地高的参考温度的DC/DC转换器20排出到具有相对地低的参考温度的二次电池10的空气中的回流成分95的产生而升高。因此，控制电路50运行冷却风扇40以冷却DC/DC转换器20且同时以辅助方式运行冷却风扇30以防止从DC/DC转换器排出的空气90的回流成分95的产生，冷却风扇30的运行最初不是必需的。
如在图2中所描述的情况中，在辅助运行中在冷却风扇30内冷却剂的流速设定为小于在冷却期间(在运行中)冷却剂的流速。因此，在此情况下在冷却风扇30内的冷却剂的流速设定为小于在运行以冷却DC/DC转换器20的冷却风扇40中的冷却剂的流速。
作为对比，当Td≤dr且Tb>Tbr时，即使仅对应于具有相对地低的参考温度的二次电池10的冷却风扇30运行，因排出的空气的回流成分而在具有相对地高的参考温度的DC/DC转换器20内的显著的温度升高具有很小的可能性。因此，控制电路50运行冷却风扇30以冷却二次电池10且同时使对应于DC/DC转换器40的冷却风扇40不运行，而不以辅助方式运行冷却风扇40。
因此，关于对温度升高具有较小的不利影响的排出的空气的回流，不执行防止回流产生的冷却风扇的辅助运行，这能防止功率消耗的增加和运行噪声(噪声)的产生。
如果处于过高温度或过低温度的冷却剂被提供到冷却剂路径15，可能不利地影响二次电池10的运行。因此，控制电路50通过提供在冷却剂引入路径29处的温度传感器(未示出)监测进入冷却剂温度Tre。如果进入冷却剂温度Tre高于或低于预定的参考范围，则确定二次电池10的冷却不是必需的，而不考虑电池的温度Tb。换言之，如果进入冷却剂温度Tre不在该参考范围中，当在Tb≤Tbr的情况下执行对图7中冷却风扇30的控制，而不考虑实际的电池温度Tb。
参考图7描述的冷却风扇30、40的运行控制如上所述可应用于图1中的电源设备100和图6中的电源设备#100。换言之，在电源设备100和#100中，二次电池10和DC/DC转换器20能通过提供图7中的平行地布置的冷却风扇30、40的协同控制被充分地冷却。
如上所述，在图6中的电源设备具有紧凑的构造，它允许了对二次电池10和DC/DC转换器20的冷却，且因此适合于安装在要求在小空间内布置电源设备的混合动力车辆上。
在本实施例中，由提供在二次电池10和DC/DC转换器20处的温度传感器测量到的值用作电池温度Tb和转换器温度Td，这些温度对于控制电路50对冷却风扇30、40的运行控制是必需的。作为替代，基于二次电池10和DC/DC转换器20的运行状态的期望的温度值可以用作电池温度Tb和转换器温度Td。然而，注意到基于由温度传感器测量的值的冷却风扇的控制能更可靠地保持二次电池10和DC/DC转换器20的温度不高于控制目标温度。
在本实施例中阐述的电源设备100和#100中，也能应用其他的电源，例如包括燃料电池等的其他类型的电池、电容器和作为二次电池10的替代的用作电力存储设备的其他设备，此设备存储了从外部提供的电力。
在本实施例中，已经描述了电源设备的构造，在电源设备中平行布置的被冷却的目标是二次电池和具有嵌在其内的半导体功率切换元件的DC/DC转换器。然而，本发明的应用不限于这样的构造。换言之，本发明可不限制地应用于被冷却的目标(电压发生器)、冷却剂和冷却系统，只要电源设备具有其中被冷却的目标(电压发生器)和分别对应于它们的冷却系统平行布置且冷却系统的冷却剂排出侧连接在一起的冷却构造。
如此，则根据被冷却的目标(电压发生器)的特性(例如控制目标温度、生热特性)，能确定冷却系统作为防止排出的冷却剂回流的辅助运行的目标是适当的。对于其中相同类型的电压发生器和冷却系统平行布置的构造，优选的是当其他冷却系统运行时允许冷却系统的每一个以辅助方式运行。
应该理解的是此处披露的本实施例是通过图示在所有方面披露且不通过限制披露。本发明的范围不通过以上的描述示意，而是通过权利要求的范围给出，且在期望包括在权利要求的范围及其等价含义中的所有修改。
工业可应用性
根据本发明的电源设备可被用于向各种类型的电动设备提供电力，其中一个典型的例子是安装到混合动力车辆上的设备。

Claims (11)

1.一种电源设备，包括：
具有允许用于冷却第一电压发生器(10)的冷却剂通过的第一冷却剂路径(15)的第一电压发生器(10)；
具有允许用于冷却第二电压发生器(20)的冷却剂通过的第二冷却剂路径(25)的第二电压发生器(20)；
向所述的第一冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第一冷却系统(30)；
向所述的第二冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第二冷却系统(40)；
连接到所述的第一冷却剂路径的冷却剂排出侧和所述的第二冷却剂路径的冷却剂排出侧的冷却剂排出路径(80)；
接附到所述的第一电压发生器的第一温度传感器(12)；
相对于所述的第一温度传感器在所述的第一冷却剂路径的冷却剂排出侧上接附到所述的第一电压发生器的第二温度传感器(14)；和
控制所述的第一和第二冷却系统的每一个的运行的控制电路(50)；
当所述的控制电路向所述的第一和第二冷却系统的每一个发出运行指令时，当由所述的第一温度传感器探测到的温度和由所述的第二温度传感器探测到的温度之间的温差(ΔTb，Δ#Tb)大于参考值时，所述的控制电路在所述的第一冷却系统中探测到失效。
2.根据权利要求1所述的电源设备，进一步包括接附到所述的第二电压发生器的第三温度传感器(22)，其中
当所述的控制电路(50)基于由所述的第三温度传感器探测到的温度运行所述的第二冷却系统(40)以冷却所述的第二电压发生器(20)时，即使当基于由所述的第一和第二温度传感器探测到的温度(Tb1、Tb2)而确定所述的第一电压发生器的冷却不是必需的时，所述的控制电路(50)也以辅助方式运行所述的第一冷却系统(30)以防止从所述的第二冷却剂路径(25)排出的冷却剂通过所述的冷却剂排出路径(80)回流到所述的第一冷却剂路径(15)。
3.根据权利要求2所述的电源设备，其中当所述的第一冷却系统(30)以所述的辅助方式运行时，来自所述第一冷却系统(30)的冷却剂的流速(Y1)设定为低于当所述的第一冷却系统运行以冷却所述的第一电压发生器(10)时的冷却剂的流速(Y2)。
4.根据权利要求1-3的任一项所述的电源设备，其中
所述的第一电压发生器(10)是二次电池，并且
所述的第二电压发生器(20)是具有嵌在其内的半导体功率切换元件的功率转换器。
5.一种电源设备，包括：
具有允许用于冷却第一电压发生器(10)的冷却剂通过的第一冷却剂路径(15)的第一电压发生器(10)；
具有允许用于冷却第二电压发生器(20)的冷却剂通过的第二冷却剂路径(25)的第二电压发生器(20)；
向所述的第一冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第一冷却系统(30)；
向所述的第二冷却剂路径的冷却剂进入侧供给冷却剂的第二冷却系统(40)；
连接到所述的第一冷却剂路径的冷却剂排出侧和所述的第二冷却剂路径的冷却剂排出侧的冷却剂排出路径(80)；和
控制所述的第一和第二冷却系统的每一个的运行的控制电路(50)；
当所述的控制电路运行所述的第一和第二冷却系统的其中一个冷却系统时，即使当对应于所述的第一和第二冷却系统中的另一个冷却系统的电压生成器的冷却不是必需的时，所述的控制电路也运行该另一个冷却系统。
6.根据权利要求5所述的电源设备，其中所述的控制电路(50)基于提供在所述的第一和第二电压发生器(10、20)处的温度传感器(12、14、22)的每一个的输出控制第一和第二冷却系统(30、40)的每一个的运行。
7.根据权利要求5或6所述的电源设备，其中当所述的控制电路(50)运行所述的一个冷却系统时，并且即使当对应于所述的另一个冷却系统的电压发生器的冷却不是必需的而所述的控制电路(50)也运行所述的另一个冷却系统时，所述的控制电路(50)将来自所述的一个冷却系统的冷却剂的流速设定为相对的高于来自所述的另一个冷却系统的冷却剂的流速。
8.根据权利要求5所述的电源设备，其中
所述的控制电路(50)控制所述的第一冷却系统(30)的运行从而使得所述的第一电压发生器(10)保持为不高于第一参考温度(Tbr)，并且控制所述的第二冷却系统(40)的运行从而使得所述的第二电压发生器(20)保持为不高于第二参考温度(Tdr)，
所述的第一参考温度低于所述的第二参考温度，并且
当所述的控制电路运行所述的第二冷却系统以冷却所述的第二电压发生器时，即使当所述的第一电压发生器的冷却不是必需的时，所述的控制电路也运行所述的第一冷却系统。
9.根据权利要求8所述的电源设备，其中当所述的控制电路(50)运行所述的第二冷却系统(40)时，并且即使当所述的第一电压发生器(10)的冷却不是必需的而所述的控制电路(50)也运行所述的第一冷却系统(30)时，所述的控制电路(50)将来自所述的第二冷却系统的冷却剂的流速设定为相对的高于来自所述的第一冷却系统的冷却剂的流速。
10.根据权利要求5所述的电源设备，进一步包括：
提供在所述的第一冷却系统(30)的排出侧和所述的第一冷却路径(15)之间的第一管道(31)；和
从所述的第一管道(31)分支的第二管道(32)，其中
所述的第二冷却系统(40)的进入侧和排出侧分别联结到所述的第二管道和所述的第二冷却剂路径。
11.根据权利要求5、6和8-10的任一项所述的电源设备，其中
所述的控制电路(50)控制所述的第一冷却系统(30)的运行，从而使得所述的第一电压发生器(10)保持为不高于所述的第一电压发生器(10)的控制目标温度，并且，所述的控制电路(50)控制所述的第二冷却系统(40)的运行，从而使得所述的第二电压发生器(20)保持为不高于所述的第二电压发生器(20)的控制目标温度，
所述的第一电压发生器是二次电池，
所述的第二电压发生器是具有嵌在其内的半导体功率切换元件的功率转换器，并且
所述的功率转换器的所述的控制目标温度高于所述的二次电池的所述的控制目标温度。
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