CN103004011B - 用于冷却电存储装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却电存储装置，特别是高容量电池（110）的设备和方法，所述设备包括：冷却装置（130），用于冷却所述存储装置；“低电压”电池（120）；由低电压电池（120）供应有电力并用于增大对存储装置（110）的冷却速率的装置（130）。本发明还涉及包括该设备的车辆（100），特别是机动车辆，所述车辆包括电传动系（220）。

Description

用于冷却电存储装置的方法
技术领域
本发明涉及用于冷却诸如电池的电存储装置的设备和方法。本发明还涉及包括该设备的诸如汽车的车辆，所述车辆包括电传动系(electric powertrain)。
背景技术
传动系单元(power train unit)由具有高能电位的电存储装置馈电，该电存储装置可以采取所谓的高电压电池或燃料电池的形式。为维持这些装置的使用期限，必需对其进行冷却以将其保持在其所包含的部件可接受的温度范围内。
当车辆在操作时，由存储装置所传送的电力的部分用于其自己的冷却，这能够通过各种方法实现，该方法诸如是冷却电路中的热传递流体的循环或通过使用风扇使空气流循环。当车辆已经停止，更具体地，当传动系单元已经在车辆的停止之前的时刻经历大的压力并且电力存储装置已经达到高的温度时，在尝试此冷却时存在实施问题。但是，为安全原因，当车辆停顿时，这些高能电位装置不能继续提取电力来保证其冷却。
当具有高能电位的电力存储装置向必需被闭合的电路传送电电力时，说该电力存储装置在操作。当电路被断开时，电力存储装置不再操作，其中电力存储装置是该电路的部分。
发明内容
本发明的目的是通过冷却具有高能电位的电力存储装置的设备来改正现有技术的这些不方便，该设备包括：
-用于存储装置的冷却装置；
-低电压电池；
-在存储装置不再操作时，能够冷却该存储装置的装置，其由低电压电池馈给电力。
同样，包含在低电压电池中的电力能够用于在高电位电力存储装置不再操作时，无风险地冷却高电位电力存储装置。
本发明能够根据以下描述的实施例的有益方法来实施，能够独立地或根据操作的任何技术组合来考虑这些实施例。
有利地，该设备还包括能够在具有高电位电力的电力存储装置在使用时使用该具有高电位电力的电力存储装置来给低电压电池重复充电的充电设备。同样，低电压电池的充电状态能够在任何时间保持在足够冷却存储装置的水平。
根据一个实施例，冷却装置包括风扇。
根据具体实施例，高电位能量存储装置包括高电压电池。同样，该设备更具体地适合用于混合电动车中。
本发明还涉及车辆，诸如汽车，包括根据本发明的任意实施例的设备和供应有由高电位能量存储装置提供的电力的传动系。本发明致力于的设备有益地用于延长具有高电位能量的电力存储装置的使用期限，并且从而减小该车辆的维护成本。
本发明还涉及用于冷却具有高电位能量的电力存储装置的过程或方法，该过程或方法包括：
-在所述电力存储装置正在操作并通过电力电路传送电流时，冷却所述电力存储装置的冷却阶段；
-在所述电力存储装置未操作时，冷却所述电力存储装置的阶段，此阶段实施低电压电池。
在所述电力存储装置在操作时，此过程有益地包括以下阶段构成的阶段：
a.当所述电力存储装置在操作时，测量所述电力存储装置的温度；
b.确定直至所述电力存储装置的下一个操作切断或关断的时间间隔；
c.外推所述下一个操作切断或关断达到时，所述电力存储装置达到的温度；
d.计算使所述电力存储装置回到所述下一个操作切断或关断后定义的标称温度所需的电力；
e.测量所述低电压电池的充电状态，以确定对d阶段确定的所需的电力的充电需求以及进行对应于该需求的充电必需的充电时间；
f.将必需的所述充电时间与b阶段中确定的时间间隔进行比较；
g.在所述充电时间大于或等于b阶段中确定的所述时间间隔时，触发所述低电压电池充电。
同样，此过程或方法容许优化低电压电池充电，同时将所述充电保持于用于冷却高电位电力存储装置和用于低电压电池的最佳性能严格所需的状态。这样，其通过低电压电池限制了对高电位电力存储装置的电力使用。
过程能够有益地实施于车辆中，其包括根据本发明的任意实施例的设备，通过所述车辆的驱动状况来确定在b阶段计算的所述时间间隔。同样，通过优化低电压电池充电，增大了电驱动模式中车辆的自主性，同时保持了存储装置的使用期限。
根据应用于电驱动车辆的过程的第一实施例，通过车辆速度测量、所述速度随时间的演变以及使用统计基础对这些数据的分析来确定所述车辆的所述驱动状况。此实施例更具体地适用于其驱动方法主要是或排它地本质上是电的车辆。
根据应用于包括地理位置设备的车辆的过程的另一实施例，基于来自所述地理位置设备的数据来计算在b阶段中确定的所述时间间隔。此实施例更具体地，但不排它地，适用于混合车辆，在混合车辆中，推进方法能够交替或组合，并且其中，就推进中的速度和传输的电力来说，驱动状况不总是与具有高电位电力的存储装置的压力相关联。
能够组合应用于包括电驱动的车辆的过程的这两个实施例。
附图说明
现在将在实施例和附图1至3的这些优选方法的框架内更精确地描述本发明，实施例是非限制性的，其中：
图1示意性地描绘从上方观看以及作为部分观看时，包括根据本发明涵盖的设备的实施例的范例的设备的机动车辆；
图2是根据本发明的过程的流程图或逻辑图；以及
图3示出了具有高电位电力的存储装置的温度的时间外推范例。
具体实施方式
图1，根据适用于自动车辆100的范例实施例，本发明涵盖的设备包括：具有高电位电力的电力存储装置110，其通过电力电路112供应电力；电传动系220，供应给电传动系的电力用于借助于传动系200来移动车辆。对于自动车辆中的应用，高电位电力存储装置110最经常地，但不排它地，采用高电压电池的形式，通常基于锂离子技术。电力电路112也包括至变压器/可控分配器140的旁路，变压器/可控分配器140容许将来自高电压电池的电压变换为适合于对低电压电池120进行重新充电并给风扇马达130馈电的电压，风扇用于通过空气循环来冷却高电压电池110。另一方面，变压器/分配器140包括可控连接装置(未示出)，使得其能够通过来自高电压电池的电力或通过低电压电池120给风扇马达130馈电，以及利用来自高电压电池110的电力给低电压电池馈电。当传动系单元已经停止并且低电压电池120给风扇马达130馈电时，电力电路112断开。
变压器/分配器140由监督器/监视器150控制，监督器/监视器150通过各种传感器来收集数据。同样，根据实施例，监督器/监视器使用测量高电压电池110的温度的温度传感器11、测量低电压电池的充电状态的电压传感器121、测量车辆的速度的传感器210、以及测量环境温度的传感器151。监督器/监视器150还在连接至例如车辆的导航设备160时，接收关于车辆的地理位置的信息。
图2，根据范例实施例，本发明涵盖的过程或方法的第一阶段500包括测量高电压电池110的温度1110。如过程的其它步骤，此阶段由监督器/监视器150实施，监督器/监视器150包括用于存储、计算、以及信号获取和处理的装置。温度1110由直接测量高电压电池温度的至少一个传感器111测量。另外，能够使用一个或数个附加传感器(未示出)来测量用于冷却所述电池的热传递流体的温度。
在与前一阶段并行发生的阶段510期间，基于诸如速度传感器210测得的车辆的速度2100，或诸如车辆100的位置1600的信息来计算将当前时刻与下一个操作切断或关断分开的时间间隔，该位置来自车辆的导航装置160。例如，如果监督器/监视器150探测到最大速度小于或等于50km/hr的重要的速度变化，则其从这得到是在市内骑行并且其持续时间将，统计地说，是十分钟。如果另一方面，其探测到大于或等于100km/hr的稳定的速度，则其从这得到是公路骑行，该骑行的平均持续时间，统计地说，为大约一小时。替代地，通过车辆的导航系统160知道骑行的可能目的地和平均速度，监督器/监视器推断将当前时刻与将来的操作切断或关断分开的时间间隔。
统计数据能够以表格形式建立或与通过人工智能技术或通过学习，诸如神经网络或递归建模，遍及速度变化测得的复杂行为相关联。
知道此时间间隔和高电压电池110的温度1110，外推阶段520有益地考虑外部温度1510并容许计算操作被切断或关断时高电压电池的可能温度。
根据外推的范例，图3，这通过基于时间400测量高电压电池的温度402的演变而获得。同样，在初始时刻，测量高电压电池的初始温度1111。此温度随时间升高，在第一时间跨度410后达到第二温度1112。在第二411和第三412时间跨度后达到第三1113和第四1114温度。
根据此测量，通过给定的数学函数将温度外推520至对应于假定的操作切断或关断的时刻401的温度1115。
回到图2，知道操作切断或关断的假定时刻401处高电压电池的温度1115，容许计算阶段530确定冷却高电压电池并使其回到对其使用期限没有损害的热状况所需的电力量。
例如，如果将E记为冷却高电压电池110所需的能量，M记为高电压电池的质量，Cp记为所述电池的热容量，TA记为关断操作时对电池计算的温度1115，以及Tc记为冷却后高电压电池的目标温度，则：
E＝M·Cp·(TA－Tc)
在此计算阶段的结束时知道此能量的量E，除低电压电池的充电状态的其它信息1210外，容许在另一计算阶段使用该量E来计算540所述低电压电池所需的电荷并推断必需的充电时间541。
在以用于低电压电池的最佳充电速率为目标时，通过将低电压电池的充电状态与冷却高电压电池所需的电力量进行比较，获得充电时间。
通过比较，此充电必需的时间541以及直至假定的操作切断或关断的剩余时间间隔401，比较阶段550将充电时间541与直至操作被切断或关断时的时间401进行比较，并且测试阶段560确定充电时间541是否小于或等于先前确定的时间间隔401。在测试560为肯定时，监督器/监视器触发对低电压电池进行充电的阶段570。否则，过程回到开始。
为了对低电压电池120进行重新充电，监督器/监视器150控制变压器/分配器140，使得高电压电池电力的部分用于对低电压电池进行充电。
当车辆停止且操作被切断或关断时，通过变压器/分配器140，监督器/监视器断开电力电路112并通过低电压电池120给风扇马达130馈电，以保证冷却高电压电池110。
本领域技术人员会调整实施例的其它变化而不会有问题。例如，能够由使热传递流体循环以冷却高电位电力存储装置的液压泵替换风扇马达。替代地，液体冷却电路能够与给风扇馈电的低电压电池一起使用，这容许加速散热器中所述液体的冷却。能够由通过传动系220或在车辆100为混合车辆时通过内燃传动系激活的发电机提供低电压电池充电。
以上描述清楚地示例了，根据其不同特征和它们的优点，本发明实现了瞄准的目标。特别是，其容许优化低电压电池充电的时刻，以通过控制设备的功耗来冷却高电位电力存储装置。

Claims (4)

1.用于冷却具有高电位电力的电力存储装置(110)的方法，其特征在于，所述方法包括：
-在所述电力存储装置(110)正在操作并在电力电路(112)上传送电流时，冷却所述电力存储装置(110)的阶段；
-在所述电力存储装置(110)不再传送电力时，冷却所述电力存储装置(110)的阶段，此阶段使用所谓的低电压电池(120)；
并且其特征在于，在所述电力存储装置正在操作时，所述方法包括用于如下操作的阶段：
a.当所述电力存储装置在操作时，测量所述电力存储装置(110)的温度(1110，1111，1112，1113)；
b.确定直至所述电力存储装置的下一个操作切断或关断的时间间隔(401)；
c.外推(520)所述下一个操作切断或关断期间，所述电力存储装置达到的温度(1115)；
d.计算(530)使所述电力存储装置回到所述下一个操作切断或关断后定义的标称温度所需的电力；
e.测量(540)所述低电压电池的充电状态(1210)，以根据所述充电状态确定被给予d阶段期间确定的所需的电力的充电需求以及进行用于此需求的充电必需的充电时间(541)；
f.将所需的充电时间(541)与b阶段期间确定的时间间隔(401)进行比较(550)；
g.在所述充电时间(541)大于或等于b阶段中确定的所述时间间隔(401)时，触发(570)所述低电压电池充电。
2.根据权利要求1所述的方法，实施于车辆中，其特征在于，通过所述车辆的驱动状况来确定在b阶段期间计算的所述时间间隔(401)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过测量所述车辆的速度(2100)、所述速度随时间的演变以及借助于统计基础对这些数据的分析来确定所述车辆的所述驱动状况。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述车辆包括地理位置设备(160)，并且其特征在于，根据来自所述地理位置设备的数据来计算在b阶段期间确定的所述时间间隔。
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