CN102149565A - 电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，所述电源电池借助于载热剂流体来冷却，该载热剂流体通过用于应用由所述温度调节设备所控制的载热剂流体的循环流率(20)的装置而置于循环中，所述控制方法(100)包括：确定在车的驾驶舱中占优势的噪声水平(25)的第一步骤，所述噪声水平(25)根据下列变量的至少一个来确定：发动机载荷(19)，发动机转速(17)，空气调节脉冲发生器速度(18)，车速(26)；根据电源电池的温度(13)、所述电池的入口处的所述载热剂流体的温度(11)以及在所述第一步骤期间确定的所述噪声水平来确定待应用的所述载热剂流体的所述循环流率(20)的第二步骤。本发明在汽车领域中得到立即的应用。

Description

电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法

本发明涉及电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法。

更具体地，本发明涉及车的电源电池的温度调节设备的控制方法，车的动力化要求至少电气动力化。

包括至少一个电气驱动源的这些电气动力化或混合动力化车以已知的方式包括能够实现充电/放电周期的电池和利用电池的电能来给车提供驱动能的发动机。

在利用电池期间，尤其是在充电/放电周期期间，电池产生尤其来自电阻行为的热。然而，这种电池的性能强烈地依赖于其操作温度。

事实上，当操作温度升高时，这一方面引起加速老化和大量的自放电，另一方面对于较高的温度禁止电池的运行以避免任何不可逆转的劣化。

当周围的温度高于电池的温度时，周围的气流可能不再被用作排出电池的蓄电池元件所产生的热所必需的冷却源。

这就是为什么发动机的电源电池需要利用允许确保电池的冷却的额外的温度调节设备。

为此，载热剂流体在电池的冷却回路中循环，以便引起热在电池和载热剂流体之间的传输，因此降低电池的温度。

以已知的方式，电源电池的冷却和/或温度调节的控制方法根据电池的温度以及载热剂流体温度来操纵冷却设备。然而，确保载热剂流体的流率的设备例如泵或通风机对在驾驶舱中由乘客感觉到的音质和/或震动舒适度有一定的影响，尤其是因为冷却设备通常位于车的驾驶舱中而更加如此。事实上，所需的载热剂流体的流率越大，来自确保流率增加的设备的寄生噪声和震动就越多。当车停止或具有小的行驶速度时，这个听觉危害尤其重要；在这种情况下，驾驶舱的声音水平明显减小，没有或有很少的行驶噪声、由热力发动机产生的噪声和风动噪声。

在这种背景下，本发明目的在于提供电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法，该方法允许电源电池的有效冷却，同时使乘客免于遭到听觉危害。

为此目的，本发明提出了电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法，该电源电池借助于载热剂流体来冷却，该载热剂流体通过应用所述温度调节设备所控制的载热剂流体的循环流率的装置而置于循环中，所述控制方法包括：

-确定在车的驾驶舱中占优势的噪声水平的第一步骤，所述噪声水平根据下列变量的至少一个来确定：

-发动机载荷，

-发动机转速，

-空气调节脉冲发生器速度，

-车速；

-根据电源电池的温度、所述电池的入口处的所述载热剂流体的温度以及在所述第步骤期间确定的所述噪声水平来确定待应用的所述载热剂流体的所述循环流率的第二步骤。

根据另一特征，该控制方法是例如所述第一步骤包括：

-根据所述发动机载荷和所述发动机转速来检测第一噪声水平的第一步骤；

-根据所述空气调节脉冲发生器速度来检测第二噪声水平的第二步骤；

-根据所述车速来检测第三噪声水平的第三步骤；

所述噪声水平由所述噪声水平的最大值确定。

根据另一特征，该控制方法是例如其包括以连续的方式获取在电源电池的入口处的载热剂流体的温度、电池的温度、通过电池的电流的强度、车速、发动机转速、空气调节脉冲发生器速度、发动机载荷的步骤。

根据另一特征，该控制方法是例如其包括确定载热剂流的流率的步骤，载热剂流的流率根据通过所述电池的电流的所述强度、所述电池的温度和在电源电池的入口处的所述载热剂流的所述温度来确定。

根据另一特征，该控制方法是例如其包括确定载热剂流的流率的步骤，载热剂流的流率根据穿过所述电池的热能流量和借助于所述载热剂流体由所述电池排出的热能流量来确定。

根据另一特征，该控制方法是例如其包括在车的发动机组中断(coupure)期间确定用于冷却电源电池的载热剂流体的流率的步骤，所述步骤包括：

-评估所述电池的冷却的必要性并根据通过所述电池的电流的所述强度和在发动机组中断时的电池的温度来确定载热剂流体的第一流率的第一步骤；

-调节载热剂流体的所述第一流率并根据在所述发动机组中断时的所述电池的温度与所述电池的温度之间的温度梯度来确定第二流率的第二步骤；

-协调所述第一步骤和所述第二步骤的信息差异以确定用于冷却电池的所述载热剂流体的流率的第三步骤。

根据另一特征，该控制方法是例如其包括根据所述电池的温度和在所述电池的入口处的所述载热剂流体的温度确定载热剂流体的流率的所述电源电池重新变热的步骤。

根据另一特征，该控制方法是例如在车的驾驶舱中占优势的噪声水平的增加意味着所述设备可应用的所述最大循环流率的增加。

本发明目的同样是包括用于实现控制方法的装置的温度调节设备。

参考附图，从在下面以指示而不是限制的方式给出的描述中，本发明的其它特征和优点将变得更明显，在附图中：

图1是根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法的功能图；

图2是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法的第一步骤的功能图；

图3是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法的第二步骤的功能图；

图4是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法的第三步骤的功能图；

图5是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法的第四步骤的功能图；

图6是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法的第五步骤的功能图；

图7a以图形形式示出由控制方法根据热力发动机载荷和热力发动机转速确定的第一噪声水平的分布的例子；

图7b、7c和7d是以图形形式示出载热剂流的流率的分布的例子。

在所有附图中，共同的元件具有相同的参考号码，除非相反地明确指示。

图1是根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法100的功能图。

控制方法100允许通过与下列项相关的温度调节设备(未示出)来管理发动机的电源电池的冷却：

-与电源电池的至少一个壁相邻的或集成到电池的冷却回路；

-在冷却回路中循环的载热剂流体；

-允许在冷却回路中产生载热剂流体的流量的泵或通风机型的装置。

参考图1根据功能图示出的控制方法100利用不同的信息，例如：

-在电源电池的入口处的载热剂流的温度11，

-在电源电池的出口处的载热剂流的温度12，

-电池的温度13，

-通过电池的电流的强度14，

-车速16，

-热力发动机转速17，

-空气调节脉冲发生器速度18，

-热力发动机载荷19。

这些信息被用作用于通过控制策略确定载热剂流的流率20的输入数据。

包括参考图2到6被详述的多个步骤110、120、130、140、150的控制方法100包括确定载热剂流的多个最佳流率，每个流率最好相应于电池寿命的每种情况。经由多个步骤110、120、130、140和150，控制方法100通过用于冷却电源电池的温度调节装置来选择待应用的载热剂流的最终流率20，同时在所述多个流率中间选择最大流率。

控制方法100因此提供适合于电源电池的冷却的热流的流率20，同时考虑周围环境限制，例如在车的驾驶舱中的噪声水平。

因此，控制方法100允许在某些条件下限制热流的流率，同时在电池的强烈激励期间预料电池的冷却并在车停止时适应电池冷却的需要，以便限制噪声和电消耗。

图2是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节装置的控制方法100的第一步骤110的功能图。

在这个第一步骤110期间，控制方法100确定在车的驾驶舱中存在的噪声水平25。

噪声水平25相应于来自在运行中的车中的三个特征噪声产生源的最大噪声水平；在这三个源中间，可以找到：来自热力发动机的噪声，空气调节脉冲发生器噪声和行驶噪声，这三个噪声源通过控制方法100被独立地处理。

第一中间噪声水平25a通过输入信息例如热力发动机转速17和热力发动机载荷19来确定。

第二中间噪声水平25b通过空气调节脉冲发生器速度18来确定。

最后，第三中间噪声水平25c通过车速16来确定。

这三个中间噪声水平的每个按照根据以其为特征的输入信息来定义噪声水平的适当分布规则来确定。参考图7a示出了第一中间噪声水平25a的分布的例子。

在这个第一步骤110中获得的噪声水平25随后在设备的控制方法100的不同步骤中被用为输入数据，允许所述方法使冷却装置产生的噪声相对于周围噪声水平尽可能变得不可察觉。

图3是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法100的第二步骤120的功能图。

第二步骤120允许根据电池的温度13和在电池的入口处的载热剂流的温度11来确定载热剂流的第一流率20a，允许在引起电池发热的电池的充电和/或放电期间保证电池的冷却。

为此，第二步骤120包括将在第一步骤110期间确定的噪声水平25转换成载热剂流的可接受的最大流率的第一阶段121，该最大流率在根据电源电池的温度13和在电池的入口处的载热剂流的温度11确定载热剂流的流率20a的第二阶段期间被用作输入数据。

将噪声水平25转换成载热剂流的可接受的最大流率通过一维对应表格来实现。

在第二步骤120期间确定的载热剂流的流率20a相应于冷却电源电池所需的流的流率，其作为电池的温度13以及电池的温度13与在电池的入口处的载热剂流的温度之间的差的函数。

注意，当电源电池的温度13和在电池的入口处的载热剂流的温度11之间的差异升高时，通过载热剂流冷却电池更有效，这可由载热剂流的相当弱的流率表现出。因此，在电池的入口处的载热剂流的流率11确定设备的冷却能力。

载热剂流的流率20a的确定通过参考图7b示出的二维分布来实现，并被相应于可接受的最大噪声水平25的载热剂流的可接受的流率限制，只要电池的发热没有降低其性能或损害其耐久性的危险。

控制方法100根据下面的操作逻辑考虑在第二阶段122中确定载热剂流的流率20a期间限制载热剂流的流率：

-只要电池的温度13低于设计者所确定的第一阈值，在第一阶段121期间确定的流的流率的限制就被完全触发，以便在车的驾驶舱中优先考虑听觉舒适度。载热剂流的流率20a于是由在第一阶段121期间确定的载热剂流的可接受的流率限制。

-当电池的温度13高于设计者所确定的第二阈值时，不再考虑在第一阶段121期间确定的流的流率的限制，以便保持电池的足够冷却以不降低电池的性能。在这种情况下，载热剂流的流率20a不再由载热剂流的可接受的流率限制，不利于听觉舒适度；

-当电池的温度13高于第一阈值并低于第二阈值时，于是根据线性法则考虑听觉限制。根据本发明的实施方式，在这个区域中按照线性法则根据电池的温度13来确定载热剂流的流率20a，该线性法则经过两个点，这两个点的坐标代表前面详述的两种情况中的每个，即，坐标为(第一阈值；流的可接受的流率)的第一个点和坐标为(第二阈值；流的无限制的流率)的第二个点。

因此，控制方法100允许通过第二步骤120在电源电池的性能和寿命不下降的使用情况下支持听觉要求的规则。

图4是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法100的第三步骤130的功能图。

第三步骤130允许根据通过电池14的电流、电池的温度13和在电池入口处的载热剂流的温度11来确定载热剂流的第二流率20b。

该第三步骤允许特别通过电池的电流来检测电池的强烈激励，以便通过增加对载热剂流的流率20b的要求来预料电池的发热，因此预料其冷却。

为此，第三步骤130包括：

-将第一步骤110期间确定的噪声水平25转换成在确定载热剂流的流率20b期间用作输入数据的载热剂流的可接受的最大流率的第一阶段134；

-通过第一级滤波器过滤通过电池的电流的强度14的第二阶段131，该阶段还允许建立通过电源电池的电流的强度的历史记录；

-第三阶段132，在该阶段中控制方法100通过分布法则确定载热剂流的最小流率，该分布法则的例子参考图7c被示出，且其输入数据一方面是被过滤的电流的强度，而另一方面是在电池的温度13和在电池的入口处的载热剂流的温度11之间的温度差；

-通过选择在阶段132期间确定的载热剂流的最小流率和在阶段134期间确定的载热剂流的可接受的最大流率之间的较弱流率来确定载热剂流的流率20b的第三阶段133，所述可接受的最大流率相应于可接受的有限的噪声水平25。

将噪声水平25转换成载热剂流的可接受的最大流率通过一维对应表格来实现，该表格不同于在第一步骤120期间利用的对应表格。

在本发明的第二实施方式中，允许检测电池发热的危险的第三步骤130一方面考虑由焦耳效应消散的电池的热能，另一方面考虑由载热剂流排出的热能，以便推断关于电池的冷却的必要性的信息，允许预料电池的“热击”。

为此，第三步骤包括：

-根据一维对应表格将可接受的噪声水平转换成载热剂流的可接受的流率的第一阶段；

-在电流在电池中通过期间确定相应于由焦耳效应引起的损失的穿过电池的热能流量的第二阶段，热能流量的确定通过一维对应表格来实现；

-确定电池所排出的热能流量的第三阶段，热能流量通过在电池的入口处的载热剂流和在出口处的载热剂流之间的温度差和在给定时刻的载热剂流的流率确定；

-确定冷却电池所必需载热剂流的最小流率的第四阶段，该流率根据在电池中不流动的热能确定，这是通过穿过电池的热能流量和电池所排出的热能流量之间的流量差以及电池的温度和在电池的入口处的载热剂流的温度之间的温度差确定的；冷却所必需的载热剂流的流率的确定通过二维对应表格来实现；

-通过选择在第四阶段期间确定的载热剂流的最小流率和在第一阶段期间确定的载热剂流的可接受的最大流率之间的较弱的流率来确定载热剂流的流率的第五阶段。

图5是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法100的第四步骤140的功能图。

第四步骤140允许在发动机组中断期间实现电池的可能冷却。事实上，在发动机组中断期间，电源电池可能继续变热，因此如果它不再被冷却则引起其劣化。

为此目的，控制方法100通过该第四步骤140考虑这种情况所特有的电和声消耗的需要，同时考虑冷却效率以通过温度调节装置确定待应用的载热剂流的持续时间和流率20d。

为此，第四步骤140包括：

-评估在发动机组中断期间电池的冷却的必要性并在需要时确定待应用的载热剂流的流率以及流率的持续时间的第一阶段141。这些标准从预先过滤的通过电池的电流的强度14和在发动机组中断时测量的电池的温度23确定；

-根据冷却的效率再次确定待应用的载热剂流的持续时间和流率的标准的第二阶段142；事实上，在该第二阶段期间，确定在真实的电池的温度13和在发动机组中断时测量的电池的温度23之间的温度梯度；

-协调在第一阶段141和第二阶段142期间提供的载热剂流的持续时间和流率的信息以便确定待应用的载热剂流的流率20d的第三阶段143；所述第三阶段143接收关于发动机状态的信息24。

图6是示出根据本发明的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法100的第五步骤150的功能图。

第五步骤150允许在电池的温度低时实现电池的可能变热。事实上，电源电池的性能在其温度太低时相对降低。

为此，控制方法包括：

-将在第一步骤110期间确定的噪声水平25转换成在确定载热剂流的流率20e期间用作输入数据的载热剂流的可接受的最大流率的第一阶段151；

-根据电池的温度13以及电池的温度13与在电池的入口处的载热剂流的温度11之间的差异来确定重新变热的载热剂流的流率20e的第二阶段152。

将噪声水平25转换成载热剂流的可接受的最大流率通过一维对应表格来实现，该表格不同于在第一步骤120和第二步骤130期间利用的对应表格。

载热剂流的流率20e的确定通过参考图7d示出的二维分布来实现，并被相应于可接受的最大噪声水平25的载热剂流的可接受的流率限制，以便限制在车的驾驶舱中的听觉危害。

图7a以图形式示出由控制方法100根据热力发动机载荷19和热力发动机转速17确定的第一中间噪声水平25a的分布的例子。

发动机载荷19和发动机转速17的每种情况相应于噪声水平。

发动机载荷19/发动机转速17组合的总体在参考图7a的图上由噪声水平25a表示。考虑到代表性，噪声水平25a按照6个范围分布：0-19；19-39；39-59；59-79；79-99；99-100，其中0指示非常弱的噪声水平，而100指示高的噪声水平。

注意，具有较小的表示范围例如从1到5的噪声水平25a的分布允许对发动机载荷和发动机转速的每种情况明确噪声水平25a的图形和值。

每个中间噪声水平25b和25c根据与参考图7a示出的分布类似的分布来确定，只是一维而不是二维。

图7b、7c和7d是分别以图形形式示出载热剂流的流率20a、20b和20e的分布的例子。

考虑到代表性，载热剂流的流率20a、20b和20e根据相应于最大流率的百分比的值的6个范围：0-19％；19-39％；39-59％；59-79％；79-99％；99-100％来分布。

注意，具有较小的值的范围例如从1到5％的流率20a、20b和20e的分布允许对每种情况明确流率20a、20b和20e的图形和值。

图7b示出在第二步骤120期间由控制方法100根据电池的温度13以及电池的温度13与电池入口处的载热剂流的温度11之间的差确定的载热剂流的流率20a的分布的例子。

图7c示出在第三步骤130期间由控制方法100根据所过滤的电流的强度22以及电池的温度13与电池入口处的载热剂流的温度11之间的差确定的载热剂流的流率20b的分布的例子。

图7d示出在第五步骤150期间由控制方法100根据电池的温度13以及电池的温度13与电池入口处的载热剂流的温度11之间的差确定的载热剂流的流率20e的分布的例子。

因此，根据本发明的控制方法提出了在不降低驾驶舱的声音水平的情况下的电动牵引车的电源电池的有效的冷却管理。

根据不同的温度参数例如电池的温度和载热剂流的温度以及在驾驶舱中存在的噪声水平的确定，控制方法通过温度调节装置提供了适合于每种情况的载热剂流的流率，同时优先考虑乘客的声舒适度且使载热剂流适应合理的需要并预料强烈的激励。

本发明的其它优点特别如下：

-允许减少能量消耗的有效的冷却管理；

-允许增加电池的寿命的有效的冷却管理；

-允许提供在车行驶或停止期间所必需的冷却的有效的冷却管理；

-预料电流的强烈激励以便维持电池的可用性及其寿命；

-在艰难的气候条件期间电池的有利使用。

Claims (7)

1.一种电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，所述电源电池通过载热剂流体来冷却，该载热剂流体通过用于应用由所述温度调节设备所控制的载热剂流体的循环流率(20)的装置而置于循环中，所述控制方法(100)包括：

-确定在车的驾驶舱中占优势的噪声水平(25)的第一步骤，所述噪声水平(25)根据下列变量的至少一个来确定：

-发动机载荷(19)，

-发动机转速(17)，

-空气调节脉冲发生器速度(18)，

-车速(16)；

-根据所述电源电池的温度(13)、所述电池的入口处的所述载热剂流体的温度(11)以及在所述第一步骤期间确定的所述噪声水平来确定待应用的所述载热剂流体的所述循环流率(20)的第二步骤；

其特征在于所述控制方法包括以连续的方式获取在所述电源电池的入口处的所述载热剂流体的温度(11)、所述电池的温(13)、通过所述电池的电流的强度(14)、所述车速(16)、发动机转速(17)、空气调节脉冲发生器速度(18)和发动机载荷(19)的步骤。

2.如权利要求1所述的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，特征在于所述第一步骤包括：

-根据所述发动机载荷(19)和所述发动机转速(17)来检测第一噪声水平(25a)的第一步骤(111)；

-根据所述空气调节脉冲发生器速度(18)来检测第二噪声水平(25b)的第二步骤(112)；

-根据所述车速(16)来检测第三噪声水平(25c)的第三步骤(113)；

所述噪声水平(25)由所述噪声水平(25a、25b、25c)中的最大值确定。

3.如权利要求1或2所述的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，包括确定载热剂流的流率(20b)的步骤，所述载热剂流的流率根据通过所述电池的电流的所述强度(14)、所述电池的所述温度(13)和在所述电源电池的入口处的所述载热剂流的所述温度(11)来确定。

4.如权利要求1到3之一所述的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，包括确定所述载热剂流的流率(20b)的步骤，所述载热剂流的流率根据穿过所述电池的热能流量和借助于所述载热剂流体由所述电池排出的热能流量来确定。

5.如权利要求1到4之一所述的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，包括在车的发动机组中断期间确定用于冷却电源电池的载热剂流体的流率(20d)的步骤，所述步骤包括：

-评估所述电池的冷却的必要性并根据通过所述电池的电流的所述强度(14)和在发动机组中断时的所述电池的温度(23)来确定所述载热剂流体的第一流率的第一步骤(141)；

-调节所述载热剂流体的所述第一流率并根据在所述发动机组中断时的所述电池的温度(23)与所述电池的温度(13)之间的温度梯度来确定第二流率的第二步骤(142)；

-协调所述第一步骤(141)和所述第二步骤(142)的信息差异以确定用于冷却电池的所述载热剂流体的流率的第三步骤(143)。

6.如权利要求1到5之一所述的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，包括根据所述电池的温度(13)和在所述电池的入口处的所述载热剂流体的温度(11)确定载热剂流体的流率(20e)使所述电源电池重新变热的步骤。

7.如权利要求1到6之一所述的电动牵引车的电源电池的温度调节设备的控制方法(100)，其特征在于，在车的驾驶舱中占优势的噪声水平的增加意味着所述设备可应用的所述最大循环流率的增加。

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