CN106356583B

CN106356583B - 冷却高电压电池的系统与方法

Info

Publication number: CN106356583B
Application number: CN201510896319.1A
Authority: CN
Inventors: 权抆淳
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: DE102015120960A1; US10141618B2; CN106356583A; US20170018823A1

Abstract

本发明提供一种能够冷却高电压电池的系统和方法，当在与电池管理系统(BMS)的控制器局域网络(CAN)通信中产生错误时，该系统和方法能够通过基于车辆点火的信息与空气调节器操作的信息控制冷却风扇电动机，将高电压电池的发热水平维持在最佳状态。

Description

冷却高电压电池的系统与方法

技术领域

本发明涉及冷却高电压电池的系统和方法，且更具体地，涉及甚至当在控制器局域网络(CAN)通信中产生错误时还能够有效冷却用于环境友好型车辆的高电压电池的技术，该控制器局域网络通信传输冷却高电压电池所需的信息。

背景技术

诸如混合动力电动车辆(HEV：hybrid electric vehicle)、电动车辆(EV：electric vehicle)、插入式混合动力电动车辆(PHEV：plug-in hybrid electricvehicle)、燃料电池电动车辆(FCEV：fuel cell electric vehicle)等的环境友好型车辆安装有作为驱动动力源的电动机，且安装有作为电动机驱动动力源的高电压电池。

环境友好型车辆必需安装有用于防止高电压电池过热的冷却高电压电池的系统。

根据现有技术冷却高电压电池的系统包括电池管理系统(BMS：batterymanagement system)和冷却风扇电动机控制器。冷却风扇电动机控制器通过控制器局域网络(CAN)通信接收来自BMS的冷却风扇电动机的控制因素、条件等以控制冷却风扇电动机。

根据现有技术冷却高电压电池的系统包括设置在冷却风扇电动机控制器内的备份控制器以便为在CAN通信中产生错误的情况做准备。然而，因为备份控制器控制冷却风扇电动机仅基于表明车辆点火是否被打开的点火1(ING1)信号，所以效率低。

具体地，当控制冷却风扇电动机并不考虑在车辆中是否操作空气调节器时，由于需要大量功率的空气调节器的特性，高电压电池的发热量被忽视，其可能是缩短高电压电池寿命的因素。

发明内容

本发明致力于解决发生在现有技术中的以上提到的问题，同时完整地保留现有技术实现的优点。

本发明的一个方面提供冷却高电压电池的系统和方法，其在与电池管理系统(BMS)的控制器局域网络(CAN)通信中产生错误的情况下，能够通过基于车辆点火的信息与空气调节器操作的信息控制冷却风扇电动机，将高电压电池的发热水平维持在最佳状态中。

本发明的目的并不限于以上提到的目的，并且未提到的本发明的其他目的和优点可通过下面的描述理解且通过本发明的示例性实施例将更清晰地明白。此外，可易于明白，本发明的目的与优点可通过权利要求中提到的装置及其组合来实现。

根据本发明的示例性实施例，冷却高电压电池的系统包括：配置成输出表明是否打开车辆点火与是否操作空气调节器信号的空气调节器压力传感器(APT：airconditioner pressure transducer)；配置成冷却车辆的高电压电池的冷却风扇电动机；及配置成当在CAN通信中产生错误时基于来自APT的输出信号控制冷却风扇电动机的冷去风扇电动机控制器。

根据本发明的另一个示例性实施例，冷却高电压电池的方法包括：由空气调节器压力传感器(APT)输出表明是否打开车辆点火与是否操作空气调节器的信号；当在CAN通信中产生错误时，由冷却风扇电动机控制器基于来自APT的输出信号控制冷却风扇电动机；及由冷却风扇电动机冷却车辆的高电压电池。

附图说明

本公开的以上与其他的目的、特征及优点从下面结合附图做出的详细描述中将是显而易见的。

图1根据本公开的示例性实施例示出冷却高电压电池的系统的方框图。

图2根据本公开的示例性实施例示出空气调节器压力传感器(APT)的输出信号的曲线图。

图3根据本公开的示例性实施例示出冷却高电压电池的方法的流程图。

图4根据本公开的另一个示例性实施例示出冷却高电压电池的系统的方框图。

图5根据本公开的另一个示例性实施例示出APT的输出值的曲线图。

图6根据本公开的另一个示例性实施例示出在模式A和模式B中每个电池温度下的冷却风扇的输出值的曲线图。

图7根据本公开的另一个示例性实施例示出在模式C中每个电池温度下的冷却风扇的输出值的曲线图。

图8根据本公开的另一个示例性实施例示出每一个模式的操作表。

图9根据本公开的另一个示例性实施例示出冷却高电压电池的方法的流程图。

图10示出图9中进入模式C之前考虑温度传感器故障的情况下冷却高电压电池的方法的流程图。

附图标记说明

22：备份控制器

23：速度控制器

24：电动机驱动控制器

110：电源电路

120：CAN收发器

202：CAN收发器

204：速度控制器

206：电动机驱动控制器

208：备份控制器

210：温度传感器

300：冷却风扇电动机

具体实施方式

以上提到的目的、特征，及优点将参考附图从以下详细描述的下面说明书中变得更加显而易见。因此，本公开所属领域的技术人员可易于实践本公开的技术理念。进一步，在描述本公开时，在判断出与本公开相关的众所周知的技术的详细描述不必要地使本公开的主旨不明确的情况下，将被省略。以下，本公开的示例性实施例将参考附图被详细描述。

如图1所示，根据本公开的示例性实施例，冷却高电压电池的系统配置成包括空气调节器压力传感器(APT)10、冷却风扇电动机控制器20及冷却风扇电动机30。

将描述以上提到的各个组件。首先，APT10输出表明是否打开(turn on)车辆点火(ignition)和是否操作空气调节器的信号。

参考图2，APT10的输出信号Vout具有表示取决于车俩状态的条件A、条件B、及条件C中的一个的不同输出电压。

即，在作为关闭车辆点火或断开连接线路的状态的条件A中，例如输出电压Vout为0V。

对应于条件B的第一信号是表明车辆点火处于打开状态且空气调节器的操作处于关闭状态的信号，且例如第一信号的输出电压Vout为1V。

对应于条件C的第二信号是表明车辆点火处于打开状态且空气调节器的操作处于打开状态的信号，且例如第二信号的输出电压Vout大于1V且等于或小于5V。

接着，在控制器局域网络(CAN)通信中产生错误的情况下，冷却风扇电动机控制器20基于来自APT10的输出信号控制冷却风扇电动机30。

即，当输出信号为第一信号时，冷却风扇电动机控制器20将冷却风扇电动机30的速度设定为参考速度。这里，参考速度是不考虑空气调节器操作的速度。

当输出信号是第二信号时，冷却风扇电动机控制器20将冷却风扇电动机30的速度设定为例如参考速度的120％。这对应于在通过操作空气调节器产生的一部分冷空气未用于冷却高电压电池的系统的情况。在通过操作空气调节器产生的一部分冷空气用于冷却高电压电池的系统的情况下，冷却风扇电动机控制器20将冷却风扇电动机30的速度设定为例如参考速度的80％。

冷却风扇电动机控制器20包括CAN收发器21、备份控制器22、速度控制器23及电动机驱动控制器24。

CAN收发器21接收来自电池管理系统电子控制单元(BMS ECU：batterymanagement system electronic control unit)的冷却风扇电动机30的控制因素、条件等。

当在CAN收发器21中产生错误时，备份控制器22将来自APT10的输出信号传递到速度控制器23。

速度控制器23基于通过备份控制器22传递的输出信号设定冷却风扇电动机30的速度。

电动机驱动控制器24以由速度控制器23设定的速度驱动冷却风扇电动机30。

接着，冷却风扇电动机30在冷却风扇电动机控制器20的控制下用以冷却环境友好型车辆的高电压电池。

首先，APT10输出表明是否打开车辆点火和是否操作空气调节器的信号(301)。

然后，当在CAN通信中产生错误时，冷却风扇电动机控制器20基于来自APT10输出信号控制冷却风扇电动机30(302)。

然后，冷却风扇电动机30在冷却风扇电动机控制器20的控制下冷却车辆的高电压电池(303)。

根据本公开的示例性实施例，在冷却高电压电池的方法中，高电压电池的发热水平可通过以上提到的方法维持在最佳状态。

根据本公开的另一个示例性实施例，冷却高电压电池的系统配置成包括BMS100、冷却风扇电动机控制器200、冷却风扇电动机300，及APT400。

BMS100管理电池状态，且当打开车辆点火时，通过CAN通信提供关于冷却风扇电动机控制器200的操作条件的信息，以便输入点火信号IG1。这里，BMS100通过CAN收发器120将冷却风扇电动机300的控制条件发送给冷却风扇电动机控制器200，并接收和监测来自冷却风扇电动机控制器200的用于冷却风扇电动机300的控制处理。

为了这个目的，BMS100包括电源电路110与CAN收发器120。电源电路110连接到电池电压端。CAN收发器120将BMS100与冷却风扇电动机控制器200彼此连接，以便其间通过CAN通信线路能够实现通信，而不像现有有线电线那样将BMS100和冷却风扇电动机控制器200彼此连接。

APT400的输出值是表明车辆当前状态的信号。这里，APT的输出值具有1.5V与5V之间的电压水平，如图5所示。

冷却风扇电动机控制器200接收来自BMS100的冷却风扇电动机300的控制因素与条件(例如，电池温度、电动机温度、车辆速度、对于每一个电池温度的电动机每分钟转数(RPM)的范围等)，以执行冷却风扇电动机300的速度与驱动控制。此外，冷却风扇电动机控制器200直接负责用于冷却风扇电动机300的一般控制，例如当与BMS100的CAN通信中产生错误时允许对冷却风扇电动机300的控制持续预定时间的备份控制。

为了这个目的，根据本公开的示例性实施例，冷却风扇电动机控制器200包括向BMS100发送和从BMS100接收冷却风扇电动机300的控制条件的CAN收发器202、根据冷却风扇电动机300的控制条件控制冷却风扇电动机300的RPM的速度控制器204、根据速度控制器204的速度信号驱动冷却风扇电动机300的电动机驱动控制器206、当与BMS100的CAN通信中产生错误时使用APT400的输出值控制冷却风扇电动机300的备份控制器208以及感测电池温度的温度传感器210。

备份控制器208在CAN通信中感测到错误时接收备份电力以通过备份信号临时控制速度控制器204与电动机驱动控制器206。

优选地，在冷却风扇电动机300的控制因素、条件等经其从BMS100被传递到冷却风扇电动机控制器200的CAN通信线路中产生错误的情况下，备份控制器208感测APT400的输出值并确定APT400的输出值是第一条件(例如，1.5V到4V)还是第二条件(例如，0V或5V)。

在APT400的输出值是第一条件(1.5V到4V)的情况下，备份控制器208在图8的表中示出的模式A或模式B下被驱动，以便控制电动机驱动控制器206以维持冷却风扇电动机控制电压或将冷却风扇电动机控制电压增加，例如10％。

另一方面，在APT400的输出值是第二条件(0V或5V)的情况下，备份控制器208进入图8的表中的C模式以控制电动机驱动控制器206以便输出从之前输出的冷却风扇电动机控制电压增加例如150％的冷却风扇电动机控制电压。这里，参考图6和图7，可以明白在模式C中输出与在模式A与模式B中相比更高的冷却风扇电动机控制电压。

在APT的输出值是第二条件(0V或5V)的情况下，备份控制器208感测冷却风扇输出与温度传感器信号以确定在温度传感器中是否产生故障。在温度传感器中产生故障的情况下，备份控制器208控制速度控制器204以尽可能大地输出冷却风扇电动机控制电压，并向仪表盘(instrument panel)(未示出)输出警告。

另一方面，在由于电动机失速、场效应晶体管(FET)元件与电动机轴位置传感器的故障、温度传感器210的故障等在冷却风扇电动机300的操作中产生错误的情况下，警告驾驶者在冷却风扇电动机300中产生错误的警告装置(例如，仪表群(cluster))可通过CAN通信线路连接到冷却风扇电动机控制器200以便警告驾驶者在冷却风扇电动机300中产生错误。

如上所述，在本公开中，感测是否在CAN通信中产生错误，并在CAN通信中产生错误的情况下用于根据APT的输出值驱动冷却风扇电动机300的控制电压被调节且被输出，从而能够稳定地执行冷却控制操作。

此外，在本公开中，冷却风扇电动机控制器200直接负责冷却风扇电动机300的速度和驱动控制，以便根据冷却风扇电动机300的驱动，冷却风扇可持续冷却电池，并且可以排除诸如现有的印刷电路板(PCB)型电动机速度传感器、继电器等的组件，从而能够降低成本并且消除由接通/关断继电器所致的噪声。

以下，根据本公开的另一个示例性实施例，将参考图9详细描述冷却高电压电池的方法。

首先，冷却风扇电动机控制器200通过与BMS100互相配合确定车辆点火当前是否处于打开状态(S101)，并且在车辆点火处于打开状态的情况下输出冷却风扇电动机控制电压(S102)。这里，冷却风扇电动机控制器200可使用通过CAN通信从BMS100接收的冷却风扇电动机300的控制条件(例如，电池温度、电动机温度、车辆速度、对于每一个电池温度的电动机RPM范围等)输出冷却风扇电动机控制电压。即，速度控制器204根据冷却风扇电动机300的控制条件控制冷却风扇电动机300的RPM使其成为预定速度，且电动机驱动控制器206控制冷却风扇电动机300使其以预定速度被驱动。这里，冷却风扇电动机300的RPM可通过一般的无传感器算法测量且可被用作速度控制器204的控制因素。

然后，备份控制器208确定在与BMS100的CAN通信的状态中是否产生错误(S103)，且在CAN通信状态正常的情况下以正常控制模式驱动(S104)。

在S103中在CAN通信的状态中产生错误的情况下，备份控制器208感测APT400的输出值(S105)，并确定APT400的输出值是第一条件(1.5V到4V)还是第二条件(0V或5V)(S106)。

在APT400的输出值为第一条件(1.5V到4V)的情况下，备份控制器208以图8的表所示的模式A或模式B驱动(S107)。备份控制器208控制电动机驱动控制器206以将与S104的正常控制模式中的冷却风扇电动机控制电压一样的冷却风扇电动机控制电压输出到冷却风扇电动机300，或将从正常控制模式的冷却风扇电动机控制电压增加10％的控制电压输出到冷却风扇电动机300(S108)。这里，图6根据本公开的另一个示例性实施例示出模式A和模式B中在每个电池温度下冷却风扇输出值的曲线图。

另一方面，在S106中APT输出值为0V或5V的情况下，备份控制器208进入图8的模式C(S109)。这里，APT输出值为0V或5V的情况对应于APT输出电路开路或发生短路的状态，即错误状态。因此，备份控制器208控制电动机驱动控制器206以便输出从之前输出的冷却风扇电动机控制电压增加150％的冷却风扇电动机控制电压(S110)。这里，图7根据本公开的示例性实施例示出模式C中每个电池温度下的冷却风扇输出值的曲线图。如图7所示，可以明白在模式C中与模式A和B中相比输出更高的冷却风扇电动机控制电压。

下面，将参考图10详细描述图9的在进入模式C之前考虑温度传感器故障的情况下的冷却高电压电池的方法。

在APT的输出值为0V或5V的情况下(S201)，备份控制器208感测冷却风扇输出与温度感测信号(S202)。

因此，备份控制器208确定在温度传感器中是否产生故障(S203)，且在温度传感器210中没有产生故障的情况下，备份控制器208进入补偿控制模式以控制电动机驱动控制器206输出由之前输出的冷却风扇电动机控制电压增加120％的冷却风扇电动机控制电压(S204)。

另一方面，在温度传感器210中产生故障的情况下，备份控制器208控制电动机驱动控制器206以尽可能大地输出冷却风扇电动机控制电压且对仪表盘输出警告(未示出)。

另一方面，根据本公开的示例性实施例如以上所示的冷却高电压电池的方法可通过计算机程序实施。因此，配置计算机程序的代码与代码段可由本领域的计算机程序员容易推测。另外，根据本公开的示例性实施例，计算机程序可储存在计算机可读记录介质(信息储存介质)中，且由计算机读取并执行以实施冷却高电压电池的方法。此外，计算机可读记录介质包括由计算机读取的所有类型的记录介质。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，在与BMS的CAN通信中产生错误的情况下，基于车辆点火的信息与空气调节器操作的信息控制冷却风扇电动机，从而能够将高电压电池的发热水平维持在最佳状态。

以上，虽然参考示例性实施例和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，而是可以通过本公开所属领域的技术人员不同地加以修改和变形，而不偏离所附权利要求中要求的本公开的精神和范围。

Claims

1.一种冷却高电压电池的系统，其包括：

配置成输出表明是否打开车辆点火和是否操作空气调节器信号的空气调节器压力传感器(APT)；

配置成冷却所述车辆的高电压电池的冷却风扇电动机；以及

配置成当在控制器局域网络(CAN)通信中产生错误时，基于来自所述APT的输出信号控制冷却风扇电动机的冷却风扇电动机控制器。

2.根据权利要求1所述的冷却高电压电池的系统，其中所述冷却风扇电动机控制器包括：

CAN收发器；

配置成当在所述CAN收发器中产生错误时，将来自所述APT的输出信号传递到速度控制器的备份控制器；

配置成基于从所述备份控制器传递来的输出信号，设定所述冷却风扇电动机的速度的速度控制器；以及

配置成以由所述速度控制器设定的速度驱动所述冷却风扇电动机的电动机驱动控制器。

3.根据权利要求2所述的冷却高电压电池的系统，其中当由所述空气调节器产生的冷空气的一部分被用于冷却所述高电压电池时，所述速度控制器设定所述冷却风扇电动机的速度以使其比参考速度更低。

4.根据权利要求2所述的冷却高电压电池的系统，其中当由所述空气调节器产生的冷空气的一部分未用于冷却所述高电压电池时，所述速度控制器设定所述冷却风扇电动机的速度以使其比参考速度更高。

5.根据权利要求1所述的冷却高电压电池的系统，其中所述输出信号是表明所述车辆的点火处于打开状态且所述空气调节器处于关闭状态的第一信号与表明所述车辆的点火处于打开状态且所述空气调节器处于打开状态的第二信号中的任一个。

6.根据权利要求1所述的冷却高电压电池的系统，其中所述冷却风扇电动机控制器包括：

配置成感测所述高电压电池的温度的温度传感器；

CAN收发器；

配置成当在所述CAN收发器中产生错误时将来自所述APT的输出信号传递到速度控制器的备份控制器；

配置成基于从所述备份控制器传递来的输出信号和由温度传感器感测的温度，设定所述冷却风扇电动机速度的速度控制器；以及

7.根据权利要求6所述的冷却高电压电池的系统，其中当所述输出信号的电压满足第一条件时，所述备份控制器控制所述速度控制器以将所述冷却风扇电动机的速度设定为参考速度或从所述参考速度将所述冷却风扇电动机的速度增加一个等级。

8.根据权利要求6所述的冷却高电压电池的系统，其中当所述输出信号的电压满足第二条件时，所述备份控制器控制所述速度控制器以将所述冷却风扇电动机的速度增加两个等级。

9.根据权利要求8所述的冷却高电压电池系统，其中当所述输出信号的电压满足第二条件且在所述温度传感器中产生错误时，所述备份控制器控制所述速度控制器以将所述冷却风扇电动机的速度增加到最大值。

10.一种冷却高电压电池的方法，其包括以下步骤：

由空气调节器压力传感器(APT)输出表明是否打开车辆点火和是否操作空气调节器的信号；

当在CAN通信中产生错误时，由冷却风扇电动机控制器基于来自所述APT的输出信号控制冷却风扇电动机；以及

由所述冷却风扇电动机冷却所述车辆的高电压电池。

11.根据权利要求10所述的冷却高电压电池的方法，其中控制所述冷却风扇电动机的步骤包括：

当在所述CAN通信中产生错误时，由备份控制器将来自所述APT的输出信号传递到速度控制器；

由所述速度控制器基于所传递的输出信号设定所述冷却风扇电动机的速度；以及

由电动机驱动控制器以设定速度驱动所述冷却风扇电动机。

12.根据权利要求11所述的冷却高电压电池的方法，其中当由所述空气调节器产生的冷空气的一部分用于冷却所述高电压电池时，在设定所述冷却风扇电动机的速度时，所述冷却风扇电动机的速度设定为比参考速度更低。

13.根据权利要求11所述的冷却高电压电池的方法，其中当由所述空气调节器产生的冷空气的一部分未用于冷却所述高电压电池时，在设定所述冷却风扇电动机的速度时，所述冷却风扇电动机的速度设定为比参考速度更高。

14.根据权利要求10所述的冷却高电压电池的方法，其中所述输出信号是表明所述车辆的点火处于打开状态且所述空气调节器处于关闭状态的第一信号与表明所述车辆的点火处于打开状态且所述空气调节器处于打开状态的第二信号中的任一个。

15.根据权利要求10所述的冷却高电压电池的方法，其中控制所述冷却风扇电动机的步骤包括：

由温度传感器感测所述高电压电池的温度；

由所述速度控制器基于所感测出的温度与所传递的输出信号设定所述冷却风扇电动机的速度；以及

由电动机驱动控制器以所设定的速度驱动所述冷却风扇电动机。

16.根据权利要求11所述的冷却高电压电池的方法，其中设定所述冷却风扇电动机的速度的步骤包括：

当所述输出信号的电压满足第一条件时，将所述冷却风扇电动机的速度设定为参考速度或从所述参考速度将所述冷却风扇电动机的速度增加一个等级；以及

当所述输出信号的电压满足第二条件时，将所述冷却风扇电动机的速度增加两个等级。

17.根据权利要求16所述的冷却高电压电池的方法，其中当所述输出信号的电压满足所述第二条件且在温度传感器中产生故障时，在设定所述冷却风扇电动机的速度时，所述冷却风扇电动机的速度被增加到最大值。

18.根据权利要求17所述的冷却高电压电池的方法，其中控制所述冷却风扇电动机的步骤还包括：当在所述温度传感器中产生故障时，警告驾驶者在所述温度传感器中产生故障。