CN105392661A - 电池温度控制系统的间歇操作 - Google Patents

Abstract

温度控制系统（100），包括车载电池（1），和控制器（20）。该车载电池（1）使用位于车辆外部的外部电源（74）来充电。所述车载空调（52-55）控制车辆内部的温度及车载电池（1）的温度。当使用外部电源（74）对所述车载电池（1）进行充电时，所述控制器（20）以间歇操作模式操作所述车载空调（52-55），以控制所述车载电池（1）的温度。

Description

电池温度控制系统的间歇操作

技术领域

本发明涉及温度控制系统。

背景技术

作为电池已知的特性，随着温度的下降，电池的内部电阻增大、输入和输出特性劣化；随着温度的升高，电池的退化加速了。

公开号为63-145705(JP63-145705U)的日本实用新型专利申请公开了一种用在汽车中的电池的冷却系统。该冷却系统包括用于冷却汽车内部的蒸发器、用于冷却传递至蒸发器的热交换介质的冷凝器、以及用于对传递至冷凝器的冷却介质进行加压的压缩机。冷却系统的特征在于：电池外壳内含有安装在发动机舱中的电池，所述电池外壳形成有外部空气引入管道，热交换器容纳在电池外壳中，且该热交换器连接至热交换介质通道，该热交换介质通道将用于冷却汽车内部的蒸发器连接至压缩机。

近年来，尤其关注能够使用在车辆外部提供的电源(以下称“外部电源”)来对车载电池进行充电的电动车(EV)和插电式混合动力车(PHV)。这一类型的充电以下将称为“外部充电”。

发明内容

在上述类型的车辆中，在外部充电期间需要对电池进行冷却。然而，如果使用上述的车载空调来冷却电池，由于操作时间的增多，可能会缩短车载空调的服务寿命。即，车载空调所包括的压缩机是基于车辆运行期间的操作时间、针对服务寿命而言常规设计的；因此，如果在外部充电期间持续使用车载空调，则压缩机的服务寿命会明显短于其预期时间。

并且，当环境温度是极端低温时，进行了外部充电之后的电池的温度是过低的，因此可能无法获得理想的输入和输出特性。在这种情况下，有必要操作车载空调，以提高外部充电期间电池的温度；然而，与电池需要冷却的情形一样，压缩机的服务寿命会明显短于其预期时间。

本发明提供了一种温度控制系统，其使用车载空调控制外部充电期间车载电池的温度，而不会引起车载空调服务寿命的明显缩短。

根据本发明的用于车辆的温度控制系统包括车载电池、车载空调和控制器。使用位于车辆外部的外部电源对所述车载电池进行充电。所述车载空调控制车辆内部的温度及车载电池的温度。当使用外部电源对车载电池进行充电时，所述控制器以间歇操作模式操作车载空调，以控制车载电池的温度。

附图说明

以下将结合附图，描述本发明的示范性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义，

图中相似的附图标记代表相似部件，其中：

图1为展示温度控制系统的配置的示意图；

图2为展示外部充电系统的图示；

图3为展示另一例外部充电系统的配置的图示；

图4为示意在外部充电期间所执行的温度控制过程的前半部分的流程图；

图5为示意在外部充电期间所执行的温度控制过程(冷却过程)的后半部分的流程图；

图6为表示电池组件在冷却期间的温度变化的图；

图7为示意在外部充电期间所执行的温度控制过程(升温过程)的后半部分的流程图；

图8为表示电池组件在升温期间的温度变化的图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个实施例。

以下将结合附图1描述作为本发明一个实施例的、用于车载电池的温度控制系统(以下将称为“温度控制系统”)。图1示意了该温度控制系统的配置。温度控制系统100包括电池组1、车内热交换单元51、冷凝器52、风扇53、压缩机54、开关阀55、热交换介质转移路径L1-L7、第一压力控制单元61、第二压力控制单元62、控制器20、充电完成时刻接收单元30和存储单元40。

电池组1包括(对应于车载电池的)电池组件10、腔室11、组内热交换单元12、鼓风机13、循环路径14和温度获取单元15。电池组件10由串联连接的电池10a构成。当然，电池组件10中包括的一些电池10a可以是彼此并联连接的。二次电池，例如锂离子电池、镍金属氢化物电池等，可以用作电池10a。并且，双电层电容器可替代二次电池来使用。构成电池组10的电池10a的数量可以根据所需要的电池组件10的功率而设定为适当的数量。

电池组件10向电机供电，以使车辆运转。所述车辆可以是混合动力车辆或是电动车辆。混合动力车辆包括电池组件10和其他的动力源，例如发动机或燃料电池，该其他动力源用作为令车辆运转的动力源。而电动车仅包括电池组件10，该电池组件用作为零车辆运转的动力源。腔室11安装至电池组件10，形成空气的组内转移路径，其中空气被用于控制电池组件10的温度。

使用电池组件10的电力来驱动鼓风机13，该鼓风机可操作以将空气送入腔室11。组内热交换单元12位于电池组件10与鼓风机13之间。空气从鼓风机13处递送，当其穿过组内热交换单元12时，与被引入组内热交换单元12的用于控制空气温度的热交换介质进行换热。当从鼓风机13处递送的空气被热交换介质冷却时，可通过使用随后冷却的空气对电池组件10进行冷却。当从鼓风机13处递送的空气被热交换介质加热时，可通过使用随后加热的空气使电池组件10升温。

循环路径14为下述路径：从鼓风机13穿过该路径递送的空气在腔室11的内部和外部循环。温度获取单元15获取电池组件10的温度信息。可使用热敏电阻器作为温度获取单元15。所述热敏电阻器可设置在每一个电池10a上，或设置在每一个电池块上，两个或两个以上电池10a分为组为一个电池块。由温度获取单元15获得的温度信息被传输至控制器20。

控制器20整体管控对温度控制系统100的控制，该控制器20控制对风扇53、压缩机54、开关阀55和鼓风机13的驱动，并控制电池组件10的充电/放电。控制器20可以是一个ECU，或是两个或两个以上ECU。例如，执行对车辆内部的温度控制的ECU可能不同于执行对电池组件10的温度控制的ECU。

压缩机54包括由电机提供的驱动单元，以及执行热交换介质的吸入、压缩和排出的螺旋滚动单元。使用电池组件10的电力来驱动压缩机54。开关阀55使热交换介质的转移路径在导向车内热交换单元51的路径与导向组内热交换单元12的路径之间切换。

当要对车辆内部进行冷却时，气体形式的热交换介质被压缩为压缩机54中的高温高压气体，随后被排放进热交换介质转移路径L2。排入热交换介质转移路径L2的热交换介质流入冷凝器52，并被来自风扇53的空气所冷却。在冷凝器52处冷却的热交换介质被排入热交换介质转移路径L1，在热交换介质穿过第二压力控制单元62的同时热交换介质的压力减小了，于是热交换介质被进一步冷却了。在穿过第二压力控制单元62的同时压力已减小了的热交换介质流入车内热交换单元51，并对递送进车辆内部的空气进行冷却。在对递送进车辆内部的空气进行冷却之后其温度已经升高了的热交换介质被排入热交换介质转移路径L3，并再次流入压缩机54。

当要对电池组件10进行冷却时，气体形式的热交换介质被压缩为压缩机54中的高温高压气体，随后被排入热交换介质转移路径L2。排入热交换介质转移路径L2中的热交换介质流入冷凝器52，并被来自风扇53的空气所冷却。在冷凝器52处冷却的热交换介质被排入热交换介质转移路径L1，并在比第二压力控制单元62靠前的一位置处流入热交换介质转移路径L4。流入热交换介质转移路径L4的热交换介质流过开关阀55，并流入热交换介质转移路径L6。流入热交换介质转移路径L6的热交换介质，在其流经第一压力控制单元61的同时压力即已减小，以便进一步被冷却。在流经第一压力控制单元61的同时压力即已减小的热交换介质流入组内热交换单元12，并对从鼓风机13送来的空气进行冷却。通过对来自鼓风机13的空气进行冷却已使其温度升高了的热交换介质，从组内热交换单元12排入热交换介质转移路径L7，并经过开关阀55、热交换介质转移路径L5及热交换介质转移路径L3，再次流入压缩机54。

当要对电池组件10进行升温时，气体形式的热交换介质被压缩为压缩机54中的高温高压气体，随后被排入热交换介质转移路径L3。排入热交换介质转移路径L3中的热交换介质流入冷凝器车内热交换单元51，并使要送入车辆内部的空气的温度升高。通过使要送入车辆内部的空气的温度升高而已被冷却了的热交换介质被排入热交换介质转移路径L1，并在流经第二压力控制单元62的同时其压力得以减小，以便被进一步冷却。在流经第二压力控制单元62时压力即已减小的热交换介质流入冷凝器52，并被从风扇53处送来的空气所加热。在冷凝器52处加热的热交换介质被排入热交换介质转移路径L2，并再次流入压缩机54。

当要升高电池组件10的温度时，气体形式的热交换介质被压缩为压缩机54中的高温高压气体，随后被排入热交换介质转移路径L3。排入热交换介质转移路径L3中的热交换介质在比第二压力控制单元62靠前的一位置处流入热交换介质转移路径L5。流入热交换介质转移路径L5的热交换介质穿过开关阀55和热交换介质转移路径L7，并流入组内热交换单元12。流入组内热交换单元12的热交换介质对来自鼓风机13的空气进行升温。通过对来自鼓风机13的空气进行升温而已被冷却了的热交换介质被排入热交换介质转移路径L6，且在穿过第一压力控制的案源61时使其压力得以减小，以便进一步被冷却。其压力已在第一压力控制单元61中减小了的热交换介质经过开关阀55、热交换介质转移路径L4及热交换介质转移路径L1流入冷凝器52，并被从风扇53送来的空气所加热。在冷凝器52中被加热的热交换介质排入热交换介质转移路径L2，并再次流入压缩机54中。

存储单元40存储由控制器20进行的处理的处理程序，以及要执行这些处理程序所需的各类信息。所述各类信息包括电池组件10的热容C[J/K]、在使电池组件10冷却时用到的目标冷却温度Kl[K]、在使电池组件10升温时用到的目标升高温度Kl’[K]、电池组件10的温度控制效率A[％]、在温度控制系统100的冷却操作期间的最小启动时间T3[秒]、在温度控制系统100的加热操作期间的最小启动时间T3’[秒]、当使电池组件10冷却时温度控制系统100的功率P[W]、当使电池组件10升温时温度控制系统100的功率P’[W]等。

电池组件10的热容C[J/K]可以是各电池10a的热容之和。目标冷却温度Kl[K]可以设定为一适当值，其目的是抑制电池组件10的劣化。目标升高温度Kl’[K]可以设定为一适当值，其目的是改善电池组件10的输入和输出特性。温度控制效率A[％]可以通过实验或模拟方式、通过检查从电池组件10天然释放出来的热量，设定为一适当值。温度控制效率A[％]被设定为与使电池组件10升温的情形以及使电池组件10冷却的情形中相同的值。最小启动时间T3为从压缩机54被激活的时刻到组内热交换单元12的温度稳定下来的时刻的时间段。例如，热敏电阻(图中未示出)可以设置在组内热交换单元12中，最小启动时间T3可以设定为直到每单位时间由热敏电阻检测到的温度变化量逐渐等于0(包括误差)时所花费的一段时间。最小启动时间T3’的定义与最小启动时间T3是相同的，因此将不再解释。功率P及输出P’可以为例如鼓风机13、风扇53和压缩机54的功率总和。并且，功率P和功率P’可以根据温度控制系统100的性能而确定为合适的值，且可以为不同的数值或相同的数值。

参见图2，将描述用于外部地改变电池组件10的外部改变系统。正线PL2连接至电池组件10的正端子。负线PL2连接至电池组件10的负端子。

充电继电器CHR1设置在正线PL2中。充电继电器CHR2设置在负线NL2中。充电继电器CHR1和CHR2响应于图1所示的控制器20的控制信号而在ON与OFF之间切换。

充电器71通过线PL2、NL2连接至电池组件10。充电器71将来自外部电源74(稍后将描述)的交流电转换为直流电，并向电池组件10供应该直流电。以这种方式，可利用来自外部电源74的电力对电池组件10进行充电。当从外部电源74向电池组件10供电时，充电器71也能转换电压。

入口72连接至充电器71。入口72连接至插头73。在该例中，充电器71和入口72安装在车辆上。插头73位于车辆外部。插头73连接至外部电源74。通过将插头73连接至入口72，从外部电源74向充电器71供电成为可能。

外部电源74是与车辆分开安装的电源，位于车辆外部。例如，可使用商用电源作为外部电源。由于车辆使用电池组件10的电力来运转，因此电池组件10的SOC(StateofCharge，充电状态)减小了。于是，执行外部充电操作，以增大电池组件10的SOC。在这一连接中，SOC是当前充电容量与满充电容量之比。

实现外部充电操作的系统并不限于图2所示的系统。即，可以采用任何其他系统，只要外部电源74能为电池组件10供电。具体地，可使用图3所示的系统来替代图2所示的系统。在图3中，使用相同的附图标记来标识那些与图2所述的部件具有相同的功能的部件。

入口72通过正线PL2和负线NL2连接至电池组件10。在该例中，入口72安装在车辆上。要连接至入口72的插头73连接至车辆外部的充电器71。充电器71将从外部电源74供应的交流电转换为直流电。当插头73连接至入口72时，向电池组件10提供来自充电器71的直流电。以这种方式，可对电池组件10进行充电。

在图3所示的系统中，控制器20可通过与充电器71通信，来启动外部充电操作，或停止外部充电操作。控制器20与充电器71之间的通信可以无线地或通过线缆进行。外部电源74的电力可以无线地或通过电缆向电池组件10提供。即，可采用利用电磁感应或共振现象的所谓的非接触式充电方法。

接下来参见图4、图5和图7，来描述在外部充电期间由控制器20进行的、用于电池组件10的温度控制过程。参见图4，当插头73连接至入口72时(步骤S101)，控制器20检查当前时刻T0，并将该当前时刻T0存储在存储单元40中(步骤S102)。在检查了当前时刻T0之后，控制器20将通过充电完成时刻接收单元30键入的充电完成时刻TC存储在存储单元40中(步骤S103)。所述充电完成时刻可以由用户键入。

控制器20计算电池组件10的当前SOC(步骤S104)，并从充电之后要达到的目标SOC与当前SOC之差中计算充电所需的时间段T1[秒](步骤S105)。即，控制器20计算将电池组件10充电到目标SOC所需的充电时间T1[秒]。该目标SOC可以设定为一适当值，其目的是防止过度充电。

控制器从充电完成时刻TC与当前时刻T0之差计算可用充电时间，并将计算的可用充电时间(TC–T0)[秒]的长度与所需充电时间T1[秒]进行对比(步骤S106)。即，在步骤S106中，控制器20确定电池组件10在可用充电时间(TC–T0)[秒]之内是否能被充至目标SOC。当电池组件10不能被充至目标SOC时(步骤S106中的“否”)，控制器20开始对电池组件10进行充电，而不执行对电池组件10的温度控制过程。

当电池组件10的温度受控时，风扇53、压缩机54和鼓风机13需要使用电池组件10的电力来驱动；因此，外部充电的电池组件10的一部分电力被作为令压缩机54等运转的能量而消耗。因此，当判断电池组件10不能被充至目标SOC时(步骤S106中的“否”)，对电池组件10进行充电的优先级在对电池组件10进行温度控制之上。于是，可使得电池组件10的SOC更接近目标SOC。

一旦开始对电池组件10进行充电，控制器20就会计算电池组件10的SOC(步骤S111)，并继续充电，直到电池组件10的SOC达到目标SOC(步骤S112)。

另一方面，如果电池组件10在可用充电时间(TC–T0)[秒]内能被充电至目标SOC(步骤S106中的“是”)，则控制器20机遇温度获取单元15的检测结果检测电池组件10的当前温度，并将检测到的温度作为当前电池温度K0存储在存储单元40中(步骤S107)。控制器20判断外部空气温度是否为极端低温(步骤S108)。所述极端低温可以设定为一适当值，其目的是维持电池组件10的输入和输出特性。其也可以基于由车辆的外部空气温度传感器(图中未示出)检测的一天的平均温度，判断外部空气温度是否为极端低温。尽管如初，也可以通过从因特网的服务器获取一天的平均温度、而不是使用外部空气温度传感器，来判断外部空气温度是否为极端低温。

如果外部空气温度不是极端低温(步骤S108中的“否”)，则控制器20判断外部空气温度是否高于给定温度(步骤S109)。给定温度可以设定为一适当值，其目的是抑制由于充电期间温度升高导致的电池组件10的劣化。如果外部空气温度不高于给定温度(步骤S109中的“否”)，则即便使电池组件10由于外部充电而发热，电池组件10也不会劣化太多；因此，控制进行到步骤S110。即，如果外部空气温度不是极端低温、也不高于给定温度，那么，控制器20对电池10进行外部充电，而不会运行温度控制系统100。因此，消除因温度控制系统100的操作而引起的电池组件10的电力损失是有可能的。

另一方面，如果外部空气温度高于给定温度(步骤109中的“是”)，则在外部充电期间电池组件10需要被冷却；因此，控制进行到步骤S113。参见图5，将描述步骤S113及后续步骤。当温度控制系统100在间歇操作模式下操作时，步骤S113及后续步骤的过程是由控制器20进行的。在此提及的间歇操作模式是这样一种操作模式：其中，操作状态和操作停止状态交替地重复；所述操作状态为下述状态：其中所述温度控制系统100被激活或操作，以控制电池组件10的温度，而所述操作停止状态为下述状态：其中所述温度控制系统100停止。

控制器20计算间歇操作频率N1[次数]，即，在外部充电期间温度控制系统100的操作频率(步骤S113)。更具体地，控制器20初始地计算在电池组件10的冷却过程所需的能量的量E[J]。可根据下式(A)计算能量的量E[J]。控制器20从存储单元40中读取电池组件10的热容C[J/K]、电池组件10的目标冷却温度Kl[K]、以及电池组件10的当前电池温度K0[K]和温度控制效率A[％]，并执行运算处理，以计算能量的量E[J]：

E＝{C×(K0-Kl)×A}(A)。

在计算了能量的量E[J]之后，控制器根据下式(B)计算要冷却所需的总时间T2[秒]。即，控制器20从存储单元40中读取温度控制系统100的功率P，并将所述能量的量E[J]除以功率P，以计算要冷却所需的总时间T2[秒]：

T2＝E÷P(B)。

在计算了冷却所需的总时间T2[秒]之后，控制器20根据下式(C)计算间歇操作频率N1[次数]。即，控制器20从存储单元40中读取温度控制系统100的最小启动时间T3，并将要冷却所需的总时间T2[秒]除以最小启动时间T3，以计算间歇操作频率N1[次数]：

N1＝T2÷T3(C)。

应当理解，权利要求2中的等式(1)是通过将等式(A)和等式(B)替换到等式(C)中得到的。

在计算了间歇操作频率N1[次数]之后，控制器将所需充电时间T1[秒]除以间歇操作频率N1[次数]，以计算间歇期T4[秒](步骤S114)。该间歇期T4[秒]是从温度控制系统100停止时的时刻到恢复操作的时刻的时间段。

控制器20固定了一操作时间表，并将该操作时间表存储在存储单元40中(步骤S115)。具体地，控制器20将下述间歇操作模式确定为操作时间表：在该间歇操作模式中的操作状态中，温度控制系统100操作了最小启动时间T3[秒]，而在该间歇操作模式中的操作停止状态中，温度控制系统100停止了间歇期T4[秒]，且所述操作状态与操作停止状态交替重复了N1次。使用温度控制系统100来冷却电池组件10的方法之前已有所描述，因此将不再赘述。

控制器20将在步骤S115中确定的间歇操作的执行时间(T3+T4)[秒]段与可用充电时间(TC-T0)[秒]进行比较(步骤S116)。如果可用充电时间(TC-T0)[秒]长于间歇操作的执行时间(T3+T4)N1[秒](步骤S116中的“是”)，则在可用充电时间(TC-T0)[秒]之内可以按计划地执行间歇操作。于是，控制器20根据固定操作时间表间歇地操作温度控制系统100，同时对电池组件10进行外部充电(步骤S117)。

图6展示了电池组件10的温度变化，其是每小时各异的。在图6中，横轴表示时间，纵轴表示电池组件10的温度。虚线表示在外部充电期间温度控制系统100连续操作的情形中电池组件10的温度变化。实线表示在外部充电期间温度控制系统100间歇操作的情形中电池组件10的温度变化。在图6的例子中，一天的平均温度为相对高温：20℃，在对电池组件10进行外部充电的同时，进行冷却过程。作为控制器20的计算结果，间歇操作频率N1[次数]算得为三次。通过比较实线与虚线，发现在外部充电期间电池组件10的平均温度在连续操作的情形和间歇操作的情形之间并无实质性的不同。在间歇操作情形中，温度控制系统100在对应于间歇期T4的时刻停止；因此，与连续操作的情形相比，压缩机54的操作时间缩短了，压缩机54的使用寿命较不容易缩短了。

再次参见图5的流程图，在开始对电池组件10进行外部充电之后，控制器20计算电池组件10的SOC(步骤S118)，并继续充电，直到电池组件10的SOC达到目标SOC(步骤S119)。

当可用充电时间(TC-T0)[秒]短于间歇操作的执行时间(T3+T4)N1[秒]时(步骤S116中的“否”)，在可用充电时间(TC-T0)[秒]内无法完成计划的间歇操作，导致电池组件10的不充分冷却。因此，执行步骤S120及后续步骤，以改变操作时间表。控制器20将间歇操作频率Nl[次数]改变至比最后一次循环的值小1的新的间歇操作频率Nn[次数](步骤S120)。例如，当最后一次循环的间歇操作频率Nl[次数]为三次时，控制器20将新的间歇操作频率Nn[次数]设定为两次。

在计算了间歇操作频率Nn[次数]之后，控制器20将所需充电时间T1[秒]除以间歇操作频率Nn[次数]，以Tn[秒](步骤S121)。控制器20固定该操作时间表，并将其存储在存储单元40中(步骤S122)。更具体地，控制器20确定下述间歇操作模式为操作时间表：在该模式中操作状态与停止状态是交替重复了Nn次的；其中操作状态是温度控制系统100仅操作了最小启动时间T3[秒]的状态，停止状态是温度控制系统100仅停止了间歇期Tn[秒]的状态。

控制器20将步骤S122中确定的间歇操作的执行时间(T3+Tn)Nn[秒]与可用充电时间(TC-T0)[秒]进行比较(步骤S123)。如果可用充电时间(TC-T0)[秒]长于间歇操作的执行时间(T3+Tn)Nn[秒](步骤S123中的“是”)，则在可用充电时间(TC-T0)[秒]内能够完成计划的间歇操作。在这种情形中，控制器20根据固定的操作时间表间歇地操作温度控制系统100，同时对电池组件10进行外部充电。如果可用充电时间(TC-T0)[秒]不长于间歇操作的执行时间(T3+Tn)Nn[秒](步骤S123中的“否”)，则控制返回步骤S120。接着，重复执行步骤S120到步骤S123，直到可用充电时间(TC-T0)[秒]变得长于间歇操作的执行时间(T3+Tn)Nn[秒]。

根据上述方法，计算要冷却电池组件10所需的能量的量，且电池组件10在可用充电时间(TC-T0)[秒]内能够被冷却至对应于这一能量的量的程度；因此，能够防止电池组件10冷却不足。因此，可更加可靠地抑制由于电池组件10的温度升高导致的劣化。

再次参见图4，当外部空气温度为极端低温时(步骤S108中的“是”)，在外部充电期间需要提高电池组件10的温度；因此，控制进行到图7中的步骤S124。接着参见图7，将描述步骤S124及后续步骤的处理。当间歇地操作温度控制系统100时，控制器20执行步骤S124及后续步骤的处理。将不再描述间歇操作的定义。

控制器20计算间歇操作频率N1’[次数]，即，在外部充电期间温度控制系统100的操作频率(步骤S124)。更具体地，控制器20初始地计算要升高电池组件10的温度的过程中所需的能量的量E’[J]。可根据下式(A)’计算能量的量E’[J]。控制器20从存储单元40中读取电池组件10的热容C[J/K]、电池组件10的目标升高温度Kl’[K]、以及电池组件10的当前电池温度K0’[K]，并执行运算处理，以计算能量的量E’[J]：

E’＝{C×(K1’-K0’)×A}(A)。

在计算了能量的量E’[J]之后，控制器根据下式(B)’计算要升高电池组件10的温度所需的总时间T2’[秒]。即，控制器20从存储单元40中读取温度控制系统100的功率P’，并将所述能量的量E’[J]除以功率P’，以计算要升高电池组件的温度所需的总时间T2’[秒]：

T2’＝E’÷P’(B)。

在计算了要升高电池温度所需的总时间T2’[秒]之后，控制器20根据下式(C)’计算间歇操作频率N1[次数]。即，控制器20从存储单元40中读取温度控制系统100的最小启动时间T3’，并将要升高电池温度所需的总时间T2’[秒]除以最小启动时间T3’，以计算间歇操作频率N1’[次数]：

N1’＝T2’÷T3’(C)’。

应当理解，权利要求7中的等式(1)’是通过将等式(A)’和等式(B)’替换到等式(C)’中得到的。

在计算了间歇操作频率N1’[次数]之后，控制器将所需充电时间T1[秒]除以间歇操作频率N1’[次数]，以计算间歇期T4’[秒](步骤S125)。将不再重复描述该间歇期T4’[秒]的定义。

控制器20固定了一操作时间表，并将该操作时间表存储在存储单元40中(步骤S126)。具体地，控制器20将下述间歇操作模式确定为操作时间表：在该间歇操作模式中的操作状态中，温度控制系统100操作了最小启动时间T3’[秒]，而在该间歇操作模式中的操作停止状态中，温度控制系统100停止了间歇期T4’[秒]，且所述操作状态与操作停止状态交替重复了N1’次。使用温度控制系统100来升高电池组件10温度的方法之前已有所描述，因此将不再赘述。

控制器20将在步骤S115中确定的间歇操作的执行时间(T3’+T4’)[秒]与可用充电时间(TC-T0)[秒]进行比较(步骤S127)。如果可用充电时间(TC-T0)[秒]长于间歇操作的执行时间(T3’+T4’)N1’[秒](步骤S127中的“是”)，则在可用充电时间(TC-T0)[秒]之内可以按计划地执行间歇操作。于是，控制器20根据固定操作时间表间歇地操作温度控制系统100，同时对电池组件10进行外部充电(步骤S128)。

图8展示了电池组件10的温度变化，其是每小时各异的。在图8中，横轴表示时间，纵轴表示电池组件10的温度。虚线表示在外部充电期间温度控制系统100连续操作的情形中电池组件10的温度变化。实线表示在外部充电期间温度控制系统100间歇操作的情形中电池组件10的温度变化。在图8的例子中，一天的平均温度为相对低温：0℃，在对电池组件10进行外部充电的同时，进行升温过程。作为控制器20的计算结果，间歇操作频率N1[次数]算得为三次。通过比较实线与虚线，发现在外部充电期间电池组件10的平均温度在连续操作的情形和间歇操作的情形之间并无实质性的不同。在间歇操作情形中，温度控制系统100在对应于间歇期T4’的时刻停止；因此，与连续操作的情形相比，压缩机54的操作时间缩短了，压缩机54的使用寿命较不容易缩短了。

再次参见图7的流程图，在开始对电池组件10进行外部充电之后，控制器20计算电池组件10的SOC(步骤S129)，并继续充电，直到电池组件10的SOC达到目标SOC(步骤S130)。

如果可用充电时间(TC-T0)[秒]短于间歇操作的执行时间(T3’+T4’)N1’[秒]时(步骤S127中的“否”)，在可用充电时间(TC-T0)[秒]内无法完成计划的间歇操作，导致电池组件10的不充分升温。因此，执行步骤S131及后续步骤，以改变操作时间表。控制器20将间歇操作频率Nl’[次数]改变至比最后一次循环的值小1的新的间歇操作频率Nn’[次数](步骤S131)。例如，当最后一次循环的间歇操作频率Nl’[次数]为三次时，控制器20将新的间歇操作频率Nn’[次数]设定为两次。

在计算了间歇操作频率Nn’[次数]之后，控制器20将所需充电时间T1[秒]除以间歇操作频率Nn’[次数]，以重新计算新的间歇期Tn’[秒](步骤S132)。控制器20固定该操作时间表，并将其存储在存储单元40中(步骤S133)。更具体地，控制器20确定下述间歇操作模式为操作时间表：在该模式中操作状态与停止状态是交替重复了Nn’次的；其中操作状态是温度控制系统100仅操作了最小启动时间T3’[秒]的状态，停止状态是温度控制系统100仅停止了间歇期Tn’[秒]的状态。

控制器20将步骤S134中确定的间歇操作的执行时间(T3’+Tn’)Nn’[秒]与可用充电时间(TC-T0)[秒]进行比较(步骤S134)。如果可用充电时间(TC-T0)[秒]长于间歇操作的执行时间(T3’+Tn’)Nn’[秒](步骤S134中的“是”)，则在可用充电时间(TC-T0)[秒]内能够完成计划的间歇操作。在这种情形中，控制器20根据固定的操作时间表间歇地操作温度控制系统100。如果可用充电时间(TC-T0)[秒]不长于间歇操作的执行时间(T3’+Tn’)Nn’[秒](步骤S134中的“否”)，则控制返回步骤S131。接着，重复执行步骤S131到步骤S134，直到可用充电时间(TC-T0)[秒]变得长于间歇操作的执行时间(T3’+Tn’)Nn’[秒]。

根据上述方法，计算要升高电池组件10的温度所需的能量的量，且电池组件10的温度在可用充电时间(TC-T0)[秒]内能够被升高至对应于这一能量的量的程度；因此，能够防止电池组件10升温不足。因此，在外部充电之后电池组件10的输入和输出特性能够保持在理想水平。

(修正例1)在上述实施例中，对于电池组件10的计时受控充电，用户将充电完成时刻键入到充电完成时刻接收单元30中。尽管如此，本发明并不限于这一设置，而是可以应用到充电系统不具有计时受控充电功能的充电系统中。在这种情形中，从图4的流程图中去掉步骤S102、步骤S103和步骤S106。即，在步骤S105中计算了所需充电时间T1之后，控制器20跳过步骤S106，并执行步骤S107。在这种情形中，电池组件10的温度控制的优先级位于电池组件10的外部充电之上，因此不予省略；因此，能够抑制电池组件10的使用寿命的缩短，且能够更可靠地将电池组件10的输入和输出特性保持在高水平。

Claims (11)

1.用于车辆的温度控制系统，包括：

车载电池，其配置为使用位于车辆外部的外部电源来充电；

车载空调，其配置为控制车辆内部的温度及车载电池的温度；以及

控制器，其配置为：当使用外部电源对所述车载电池进行充电时，以间歇操作模式操作所述车载空调，以控制所述车载电池的温度。

2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其中，所述控制器间歇地操作所述车载空调，以对所述车载电池进行冷却。

3.根据权利要求2所述的温度控制系统，其中满足以下等式（1）：

N1={C×(K0-Kl)×A}÷P÷T3(1)

其中C为车载电池的热容，K1为车载电池的目标冷却温度，K0为当开始对所述车载电池进行冷却时该车载电池的温度，A为所述车载电池的温度控制效率，P为所述车载空调的功率，T3为所述车载空调的最小启动时间，N1为所述车载空调在间歇操作模式下的间歇操作频率。

4.根据权利要求3所述的温度控制系统，其中：

所述间歇操作模式为下述操作模式：其中操作状态和操作停止状态以所述间歇操作频率交替地重复；

所述操作状态为下述状态：其中所述车载空调操作了所述最小启动时间；并且

所述操作停止状态为下述状态：其中所述车载空调的操作停止了一间歇期，该间歇期是通过将对车载电池进行充电所需的必要充电时间除以所述间歇操作频率而得到的。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的温度控制系统，进一步包括充电完成时刻接收单元，该充电完成时刻接收单元配置为接收与充电完成时刻相关的信息，其中：

使用所述车载电池的电力来驱动所述车载空调；

所述控制器配置为：当可用充电时间长于对车载电池进行充电所需的必要充电时间时，以间歇操作模式操作所述车载空调，而当可用充电时间短于所述必要充电时间时，不以间歇操作模式操作所述车载空调；并且

所述可用充电时间为开始使用外部电源对所述车载电池进行充电时的当前时刻与所述充电完成时刻接收单元所接收到的充电完成时刻之间的差。

6.根据权利要求4所述的温度控制系统，进一步包括充电完成时刻接收单元，该充电完成时刻接收单元配置为接收与充电完成时刻相关的信息，其中：

所述控制器配置为：当可用充电时间长于根据以下等式（2）计算出的间歇操作时间时，间歇地操作所述车载空调，而当可用充电时间短于所述间歇操作时间时，以小于间歇操作频率的间歇操作频率间歇地操作所述车载空调，

(T3+T4)×N1(2)

其中，T4为通过用所述必要充电时间除以间歇操作频率而获得的所述间歇期；并且

所述可用充电时间为开始使用所述外部电源对所述车载电池进行充电时的当前时刻与所述充电完成时刻接收单元所接收到的充电完成时刻之间的差。

7.根据权利要求1所述的温度控制系统，其中，所述控制器间歇地操作所述车载空调，以升高所述车载电池的温度。

8.根据权利要求2所述的温度控制系统，其中，满足以下等式（1）’：

N1’={C×(K0’-Kl’)×A}÷P’÷T3’(1)’

其中，C为车载电池的热容，K1’为车载电池的目标冷却温度，K0’为当开始对所述车载电池进行升温时该车载电池的温度，A为所述车载电池的温度控制效率，P’为所述车载空调的功率，T3’为所述车载空调的最小启动时间，N1’为所述车载空调在所述间歇操作模式下的间歇操作频率。

9.根据权利要求8所述的温度控制系统，其中：

所述间歇操作模式为下述操作模式：其中操作状态和操作停止状态以所述间歇操作频率交替地重复；

所述操作状态为下述状态：其中所述车载空调操作了所述最小启动时间；并且

所述操作停止状态为下述状态：其中所述车载空调的操作停止了一间歇期，该间歇期是通过将对车载电池进行充电所需的必要充电时间除以所述间歇操作频率而得到的。

10.根据权利要求7到9中任一项所述的温度控制系统，进一步包括充电完成时刻接收单元，其配置为接收与充电完成时刻相关的信息，其中：

使用所述车载电池的电力来驱动所述车载空调；

所述控制器配置为：当可用充电时间长于对车载电池进行充电所需的必要充电时间时，以间歇操作模式操作所述车载空调，而当可用充电时间短于所述必要充电时间时，不以间歇操作模式操作所述车载空调；并且

所述可用充电时间为开始使用所述外部电源对所述车载电池进行充电时的当前时刻与所述充电完成时刻接收单元所接收到的充电完成时刻之间的差。

11.根据权利要求9所述的温度控制系统，进一步包括充电完成时刻接收单元，其配置为接收与充电完成时刻相关的信息，其中：

所述控制器配置为：当可用充电时间长于根据以下等式（2）’计算出的间歇操作时间时，间歇地操作所述车载空调，而当可用充电时间短于所述间歇操作时间时，以小于间歇操作频率的间歇操作频率间歇地操作所述车载空调，

(T3’+T4’)×N1’(2)’

其中，T4’为通过将所述必要充电时间除以所述间歇操作频率而获得的所述间歇期；并且

所述可用充电时间为开始使用所述外部电源对所述车载电池进行充电时的当前时刻与所述充电完成时刻接收单元所接收到的充电完成时刻之间的差。