CN107199843A - 用于车辆的电池冷却系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其设置成通过利用供应至电池冷却系统中的激冷器的制冷剂来控制电池模块的温度，所述控制方法可以包括：(A)在车辆起动的状态下，当驱动或者停止车辆时，由控制器来确定空气调节器是否运行；(B)当控制器确定出空气调节器运行时，由控制器来控制第一膨胀阀，并且由控制器来检测电池模块的温度；(C)借助确定在(B)中的检测所检测出的电池模块的温度是否在预定的范围内，由控制器来确定第二膨胀阀的选择性操作。

Description

用于车辆的电池冷却系统的控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月17日提交的韩国专利申请第10-2016-0032345号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明的各个方面涉及一种用于车辆的电池冷却系统的控制方法。更具体地，涉及这样一种用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其使电动车辆或者混合动力车辆中的空气调节装置和电动冷却装置联动，并且利用与制冷剂进行热交换的冷却水来冷却电池模块。

背景技术

通常，用于车辆的空气调节系统包括：使制冷剂循环以加热或者冷却车辆内部的空气调节系统。

这种空气调节装置通过将车辆内部温度保持在适当的温度而与外部的温度变化无关，从而能够保持舒适的车内环境，并且通过压缩机的驱动而排放的制冷剂经由冷凝器、接收器干燥剂、膨胀阀以及蒸发器循环回压缩机，并且在循环期间会发生热交换，使得车辆的内部被加热或冷却。

即，在夏季冷却模式下，经压缩机所压缩的高温和高压的气态制冷剂经由冷凝器冷凝，然后经由接收器干燥剂和膨胀阀蒸发，使得能够降低车内温度和湿度。

近来，随着更加关注能量效率和环境污染的问题，已经需要开发能够基本上代替内燃机(ICE)车辆的环保型车辆，并且环保型车辆通常落在由燃料电池或者电力(作为动力源)驱动的电动车辆、以及由发动机和电池驱动的混合动力车辆的类别中。

在环保型车辆的电动车辆中，不同于通常车辆的空气调节器，不利用单独的加热器，并且应用至电动车辆的空气调节器通常称作为热泵系统。

在电动车辆的情况下，氧和氢的化学反应能量被转换成电能，以产生驱动力，并且在这个过程期间，热能通过燃料电池中的化学反应来产生，因此，需要高效地去除产生的热，以保证燃料电池的性能。

而且，在混合动力车辆中，通过利用从燃料电池或者电池供应的电力来驱动电机(与发动机(利用通常的燃料致动)一起)而产生驱动力，因此，可以仅通过有效地去除从燃料电池或者电池以及电机产生的热来保证电机的性能。

因此，现有的混合动力车辆或者现有的电动车辆需要设置有分别形成为闭合回路的电动冷却装置、热泵系统以及电池冷却系统，以防止电机、电动单元和包括燃料电池的电池过热。

因而，设置在车辆前侧的冷却模块的尺寸和重量会增加，并且连接管道的布局变得复杂，其中，通过连接管道，制冷剂或者冷却水供应至分别在发动机室中的热泵系统、电动冷却装置和电池冷却系统。

另外，由于单独地设置用于优化电池性能的根据车辆的状态来加热或者冷却电池的电池冷却系统，所以需要多个阀门来将电池冷却系统连接至相应的连接管道，并且阀门的频繁关闭和打开所产生的噪声和振动被传送至车辆的内部，由此破坏乘坐舒适性。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其能够选择性地利用制冷剂和冷却水而以水冷方式来冷却电池模块，由此经由高效的电池管理来增加车辆的总行驶距离，其中，制冷剂和冷却水在电动车辆或者混合动力车辆中的空气调节装置和电动冷却装置循环。

根据本发明的各个方面，提供了一种用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其设置成通过利用供应至电池冷却系统的激冷器(chiller)的制冷剂来控制电池模块的温度，所述电池冷却系统包括：空气调节器，其与制冷剂管路连接并且循环制冷剂；电动冷却器，其与冷却管路连接并且循环冷却剂；电池模块，其经由电池冷却管路与电动冷却器连接；以及激冷器，其将与制冷剂进行热交换的冷却剂供应至电池模块，所述方法包括：(A)在车辆起动的状态下，当驱动或者停止车辆时，由控制器来确定空气调节器是否运行；(B)当控制器确定出空气调节器运行时，由控制器来控制第一膨胀阀，并且由控制器来检测电池模块的温度；(C)借助确定在(B)中的检测所检测出的电池模块的温度是否在预定的范围内，由控制器来确定第二膨胀阀的选择性操作。

在(A)中进行的确定可以包括：在车辆起动的状态下驱动或者停止车辆；以及由控制器来确定空气调节器是否运行。

在(B)中进行的控制可以包括：当控制器借助在(A)中进行的确定而确定出空气调节器运行时，由控制器来操作第一膨胀阀；在第一膨胀阀操作的状态下，由控制器来使冷却风扇和压缩机运行；以及由控制器来检测电池模块的温度。

所述方法可以进一步地包括：当在(A)进行的确定中控制器确定出空气调节器未运行时，由控制器来检测电池模块的温度。

在(C)中进行的确定可以包括：由控制器来确定在(B)中进行的检测所检测出的电池模块的温度是否在预定的设定值内；当控制器确定出电池模块的温度不在预定的设定值内时，由控制器来操作第二膨胀阀，以使经膨胀的制冷剂流入激冷器。

第二膨胀阀可以设置在第一连接管路上，所述第一连接管路连接激冷器和制冷剂管路。

激冷器可以经由第二连接管路连接至电池冷却管路。

第一膨胀阀和第二膨胀阀可以根据全自动空调温度控制器(FATC)的控制信号而被选择性地操作。

所述控制器包括：FATC、电力控制单元(EPCU)和电池管理控制单元(BMCU)，它们利用控制器局域网(CAN)通信而彼此连接，以及EPCU可以控制冷却风扇的运行；BMCU可以检测电池模块的温度；FATC可以通过从BMCU输出的要求第二膨胀阀操作的信号来选择性地操作第二膨胀阀。

电动冷却器可以包括与冷却管路连接的电动散热器和第一水泵，并且将冷却水循环，以冷却电机、EPCU和车载充电器。

第二水泵可以设置在电池模块与激冷器之间的电池冷却管路上，并且可以由BMCU来控制第二水泵的运行。

在(C)进行的确定可以包括在由控制器操作第二膨胀阀之后，由控制器来控制第二水泵的运行。

所述电池冷却管路可以包括：第一阀门，其将连接电机和电动设备的冷却管路与电池冷却管路连接；以及第二阀门，其连接冷却管路、电池冷却管路和第二连接管路。

当利用制冷剂来冷却电池模块时，第二阀门关闭冷却管路，并且连接电池冷却管路和第二连接管路。

如上所述，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的电池冷却系统的控制方法可以选择性地利用制冷剂和冷却水而以水冷方式来冷却电池模块，使得可以简化系统，并且经由高效的电池管理能够增加车辆的总行驶距离，制冷剂和冷却水在电动车辆或者混合动力车辆中的空气调节器和电动冷却器循环。

另外，由于当电池模块需要被冷却时，控制器控制与激冷器连接的膨胀阀的操作，所以通过进一步降低流入电池模块中的冷却水的温度而能够提高冷却效率。

应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的各种实施方案的应用至用于车辆的电池冷却系统的控制方法的用于车辆的电池冷却系统的框图。

图2为解释根据本发明的各种实施方案的用于车辆的电池冷却系统的控制方法的控制流程图。

图3为图示了通过根据本发明的各种实施方案的用于车辆的电池冷却系统的控制方法来控制膨胀阀和水泵的图。

应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

图1为根据本发明的各种实施方案的应用至用于车辆的电池冷却系统的控制方法的用于车辆的电池冷却系统的框图，图2为解释根据本发明的各种实施方案的用于车辆的电池冷却系统的控制方法的控制流程图，以及图3为图示了通过根据本发明的各种实施方案的用于车辆的电池冷却系统的控制方法来控制膨胀阀和水泵的图。

参见图1至图3，根据本发明的各种实施方案的用于车辆的电池冷却系统的控制方法适用于一起利用发动机和电机的混合动力车辆或者电动车辆。

在这种电池冷却系统100中，空气调节器110和电动冷却器120相互作用，所述空气调节器110为用于冷却或者加热车辆内部的空气调节器，所述电动冷却器120冷却电机125和电动设备126。

在本示例性实施方案中，空气调节器110包括：压缩机112、冷凝器113、蒸发器115和第一膨胀阀114，它们经由制冷剂管路111而彼此连接。

这种空气调节器110在车辆冷却模式期间，经由制冷剂的循环来冷却车辆的内部。

电动冷却器120包括经由冷却管路121连接的电动散热器122和第一水泵124，并且电动冷却器120使冷却水循环以冷却电机125和电动设备126。

这里，电动设备126可以包括：电力控制单元(EPCU)127和车载充电器(OBC)128，所述电力控制单元(EPCU)127设置在电机125与第一水泵124之间的冷却管路121上，所述车载充电器(OBC)128设置在电机125与电动散热器122之间的冷却管路121上。

电动散热器122设置在车辆的前侧，并且冷却风扇123设置在电动散热器122的后侧，使得冷却水借助冷却风扇123的运行和与外部空气的热交换而冷却。

如上配置的电动冷却器120借助第一水泵124的运行来使在电动散热器122中冷却的冷却水循环通过冷却管路121，以冷却电机125和电动设备126。

这里，根据本发明的各种实施方案的电池冷却系统100可以包括：电池模块130、激冷器135、第二水泵137和加热器139。

电池模块130将电力供应至电机125和电动设备126，并且经由电池冷却管路131与电动冷却器120连接。

这种电池模块130可以为水冷式，从而借助冷却水来进行冷却。

激冷器135经由第一连接管路132与空气调节器110的制冷剂管路111连接，经由第二连接管路133与电池冷却管路131连接，并且借助在其中流动的冷却水和制冷剂之间的热交换来控制冷却水的温度。

这里，在第一连接管路132中，第二膨胀阀116可以设置在冷凝器113与激冷器135之间。

当车辆冷却模式开启或者利用制冷剂来冷却电池模块130时，第二膨胀阀116操作。这种第二膨胀阀116使经由第一连接管路132引入的制冷剂膨胀，以将在较低温度状态下的制冷剂引入至激冷器135。

即，第二膨胀阀116使从冷凝器113排放出的经冷凝的制冷剂膨胀，以降低制冷剂的温度，并且将低温的制冷剂引入激冷器135，使得通过激冷器135内部的冷却水的温度能够进一步地降低。因此，通过激冷器135时温度降低的冷却水被引入电池模块130，使得电池模块130能够更高效地冷却。

第二水泵137设置在电池模块130与激冷器135之间的电池冷却管路131上。

这种第二水泵137使冷却水循环至电池冷却管路131。

这里，第一水泵124和第二水泵137可以为电动水泵。

加热器139设置在第二水泵137与电池模块130之间的电池冷却管路131上。

这里，当电池模块130被加热时，加热器139接通，以加热在电池冷却管路131循环的冷却水，并且引入经加热的冷却水。

在各种实施方案中，电池冷却管路131设置有第一阀门140和第二阀门150。

第一阀门140可以连接冷却管路121与电池冷却管路131，所述冷却管路121连接电机125和电动设备126，所述电池冷却管路131在电动散热器122与加热器139之间。

当利用冷却水来冷却电池模块130时，这种第一阀门140可以连接电动散热器122、冷却管路121和电池冷却管路131，其中，所述冷却管路121连接至电机125和电动设备126。

另外，第二阀门150可以在电池模块130与电动散热器122之间，连接冷却管路121、电池冷却管路131和第二连接管路133，所述第二连接管路133连接激冷器135。

当利用冷却水来冷却电池模块130时，这种第二阀门150可以关闭与激冷器135连接的第二连接管路133。

另外，当利用制冷剂来冷却电池模块130时，第二阀门150可以关闭冷却管路121，并且连接电池冷却管路131和第二连接管路133。

第一阀门140和第二阀门150可以为三通阀门。

同时，冷却管路121可以在电动散热器122与第一阀门140之间设置有储存罐129。

储存罐129可以储存从电动散热器122引入的经冷却的冷却水。

在各种实施方案中，第一水泵124设置在第一阀门140与电力控制器127之间的冷却管路121上，但是各种实施方案不限制于此。第一水泵124可以设置在第一阀门140与储存罐129之间的冷却管路121上。

当第一水泵124设置在储存罐129与第一阀门140之间时，在利用冷却水来冷却电池模块130的情况下，第一水泵124与第二水泵137一起运行，使得可以增加在电池模块130循环的冷却水的流动量。

本发明的各种实施方案致力于提供一种用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其包括：(A)在车辆起动接通的状态下，当驱动或者停止车辆时，由控制器10来确定空气调节器110是否运行；(B)当控制器10确定出空气调节器110运行时，由控制器10来控制第一膨胀阀114，并且由控制器10来检测电池模块130的温度；(C)通过确定经由过程(B)检测出的电池模块130的温度是否在预定的范围内，由控制器10来确定第二膨胀阀116的选择性操作。

这里，过程(A)、(B)和(C)可以由控制器10来执行。控制器10可以为通常处理车辆的电动设备的控制的通用电子控制单元(ECU)。

首先，在过程(A)，在步骤S1，在车辆起动接通的状态下车辆被驱动或者停止，在步骤S2，控制器10确定空气调节器110是否运行。

当控制器10确定出空气调节器110运行时，在步骤S3，控制器10操作第一膨胀阀114。

此后，在步骤S4，控制器10使压缩机112和冷却风扇123运行，以及在步骤S5，控制器10检测电池模块130的温度。

即，空气调节器110运行，以借助压缩机112的运行来循环经压缩的制冷剂，从而冷却车辆的内部。

同时，当控制器10在步骤S2确定出空气调节器110未运行时，在步骤S5，控制器10检测电池模块130的温度。

此后，在步骤S6，控制器10确定经由过程(B)检测出的电池模块130的温度是否在预定的设定值内。

当控制器10确定出电池模块130的温度在预定的设定值内时，控制器10结束控制。

相反地，当控制器10确定出电池模块的温度不在预定的设定值内时，控制器10操作第二膨胀阀116，以使经膨胀的制冷剂流入激冷器135(S7)。

在这种情况下，制冷剂借助压缩机112的运行而经由制冷剂管路111循环，并且由于第一膨胀阀114不操作而不流入蒸发器115。因此，在通过第二膨胀阀116时经膨胀的制冷剂流入激冷器135，并且在激冷器135中与冷却水进行热交换。

这里，控制器10使第二水泵137运行，使得冷却水循环至激冷器135(S8)。

然后，可以再次执行使压缩机112和冷却风扇123运行的步骤S4，并且可以反复地执行上述步骤。

即，在空气调节器110运行的状态下，当需要对电池模块130进行冷却时，制冷剂经由制冷剂管路111循环，以冷却车辆的内部。

在这种情况下，制冷剂从压缩机112引入至冷凝器113，并且在借助与外部空气进行的热交换而被冷凝的情况下沿着制冷剂管路111通过第一膨胀阀114。

在通过第一膨胀阀114时经膨胀的制冷剂经由蒸发器115被蒸发，然后再次供应至压缩机112并且在空气调节器110循环。

这里，第二膨胀阀116打开，并且将从冷凝器113排放出的制冷剂部分地膨胀，以及将经膨胀的制冷剂供应至激冷器135。另外，第二阀门150可以关闭冷却管路121，并且可以连接电池冷却管路131和第二连接管路133。

然后，与激冷器135中的制冷剂进行热交换而被冷却的冷却水借助第二水泵137的运行而被引入电池模块130。因此，经冷却的冷却水能够有效地冷却电池模块130。

相反地，当在空气调节器110未运行的状态下需要对电池模块130进行冷却时，第一膨胀阀114的操作停止，使得不再有制冷剂被引入蒸发器115中。

即，制冷剂从压缩机112被引入到冷凝器113，并且借助与外部空气的热交换而被冷凝。此后，制冷剂从冷凝器113排放，并且在沿着制冷剂管路111通过第二膨胀阀116时被膨胀，然后通过激冷器135并且供应回压缩机112。

这里，第二阀门150可以关闭冷却管路121，并且可以连接电池冷却管路131和第二连接管路133。

然后，与激冷器135中的制冷剂进行热交换而被冷却的冷却水借助第二水泵137的运行而被引入到电池模块130。因此，经冷却的冷却水能够高效地冷却电池模块130。

如图3所示，第一膨胀阀114和第二膨胀阀116可以根据全自动空调温度控制器(FATC)160的控制信号而被选择性地操作。

FATC 160可以控制使得压缩机112停止或者运行。

控制器10包括：FATC 160、电力控制单元(EPCU)127以及电池管理控制单元(BMCU)170，它们利用CAN通信而彼此连接。

EPCU 127控制冷却风扇123的运行，BMCU 170检测电池模块130的温度。

FATC 160通过从BMCU 170输出的要求第二膨胀阀116操作的信号来选择性地操作第二膨胀阀116。

另外，EPCU 127可以控制使得第一水泵124停止或者运行。

BMCU 170可以控制使得第二水泵137停止或者运行。

因而，根据本发明的各种实施方案的如上所配置的电池冷却系统的控制方法能够选择性地利用电动车辆或者混合动力车辆的空气调节器110中循环的制冷剂，以采用水冷方式冷却电池模块130，使得能够简化系统，并且能够高效地管理电池，由此增加车辆的总行驶距离。

另外，由于当电池模块130需要被冷却时，控制器10控制与激冷器135连接的第二膨胀阀116的操作，所以通过进一步降低流入电池模块130中的冷却水的温度而能够提高冷却效率。

另外，借助整体系统的简化，能够降低制造成本和重量，以及能够提高空间利用率。

为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”、“内”或“外”等用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，由此使得本领域的其它技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (14)

1.一种用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其设置成通过利用供应至电池冷却系统中的激冷器的制冷剂来控制电池模块的温度，所述电池冷却系统包括：空气调节器，其与制冷剂管路连接并且循环制冷剂；电动冷却器，其与冷却管路连接并且循环冷却剂；电池模块，其经由电池冷却管路与电动冷却器连接；以及激冷器，其将与制冷剂进行热交换的冷却剂供应至电池模块，所述方法包括：

过程A：在车辆起动的状态下，当驱动或者停止车辆时，由控制器来确定空气调节器是否运行；

过程B：当控制器确定出空气调节器运行时，由控制器来控制第一膨胀阀，并且由控制器来检测电池模块的温度；

过程C：借助确定在过程B进行的检测所检测出的电池模块的温度是否在预定的范围内，由控制器来确定第二膨胀阀的选择性操作。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，在过程A进行的确定包括：

在车辆起动的状态下驱动或者停止车辆；

由控制器来确定空气调节器是否运行。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，在过程B进行的控制包括：当控制器借助在过程A进行的确定而确定出空气调节器运行时，由控制器来操作第一膨胀阀；

在第一膨胀阀操作的状态下，由控制器来使冷却风扇和压缩机运行；

由控制器来检测电池模块的温度。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，进一步地包括：当在过程A进行的确定中控制器确定出空气调节器未运行时，由控制器来检测电池模块的温度。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，在过程C进行的确定包括：

由控制器来确定在过程B进行的检测所检测出的电池模块的温度是否在预定的设定值内；

当控制器确定出电池模块的温度不在预定的设定值内时，由控制器来操作第二膨胀阀，以使经膨胀的制冷剂流入激冷器。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，第二膨胀阀设置在第一连接管路上，所述第一连接管路连接激冷器和制冷剂管路。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，激冷器经由第二连接管路连接至电池冷却管路。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，第一膨胀阀和第二膨胀阀根据全自动空调温度控制器的控制信号而被选择性地操作。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，控制器包括：全自动空调温度控制器、电力控制单元和电池管理控制单元，它们利用控制器局域网通信而彼此连接，以及其中，

电力控制单元控制冷却风扇的运行；

电池管理控制单元检测电池模块的温度；

全自动空调温度控制器通过从电池管理控制单元输出的要求第二膨胀阀操作的信号来选择性地操作第二膨胀阀。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，电动冷却器包括与冷却管路连接的电动散热器和第一水泵，并且将冷却水循环，以冷却电机、电力控制单元和车载充电器。

11.根据权利要求10所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，第二水泵设置在电池模块与激冷器之间的电池冷却管路上，并且由电池管理控制单元来控制第二水泵的运行。

12.根据权利要求11所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，在过程C进行的确定包括在由控制器操作第二膨胀阀之后，由控制器来控制第二水泵的运行。

13.根据权利要求12所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，所述电池冷却管路包括：

第一阀门，其将连接电机和电动设备的冷却管路与电池冷却管路连接；

第二阀门，其连接冷却管路、电池冷却管路和第二连接管路。

14.根据权利要求13所述的用于车辆的电池冷却系统的控制方法，其中，当利用制冷剂来冷却电池模块时，第二阀门关闭冷却管路，并且连接电池冷却管路和第二连接管路。