DE102020132886A1

DE102020132886A1 - Bidirektionaler schaltbarer kühlstrom für traktionsbatterie

Info

Publication number: DE102020132886A1
Application number: DE102020132886.9A
Authority: DE
Inventors: Suriyaprakash Ayyangar Janarthanam; Abdul Lateef; John Sturza; Philip Michael Gonzales; Chuck Honick
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US11552347B2; CN112952235A; US20210184288A1

Abstract

Die Offenbarung stellt einen bidirektionalen schaltbaren Kühlstrom für eine Traktionsbatterie bereit. Eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhalten unter anderem ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, eine Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks und ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle. Ein Batteriesteuermodul steuert das Proportionalventil derart, dass eine Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass umschaltbar ist, um einen bidirektionalen Kühlstrom durch das Batteriepack bereitzustellen. Das Batteriesteuermodul verbindet den Kühlmittelauslass über das Proportionalventil direkt mit dem Kühlmitteleinlass, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Traktionsbatteriekühlsystem, das einen bidirektionalen schaltbaren Kühlstrom beinhaltet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich dadurch von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, dass elektrifizierte Fahrzeuge selektiv unter Verwendung einer oder mehrerer elektrischer Maschinen angetrieben werden, die durch eine Traktionsbatterie mit Leistung versorgt werden. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine antreiben. Zu den elektrifizierten Fahrzeugen gehören zum Beispiel Hybridelektrofahrzeuge (hybrid electric vehicles - HEV), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in hybrid electric vehicles - PHEV), autonome Fahrzeuge (autonomous vehicles -AV), Brennstoffzellenfahrzeuge (fuel cell vehicles - FCV) und Batterieelektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEV). Bei der Traktionsbatterie handelt es sich um eine Batterie mit relativ hoher Spannung, welche die elektrischen Maschinen und andere elektrische Verbraucher des elektrifizierten Fahrzeugs selektiv mit Leistung versorgt. Die Traktionsbatterie kann Batteriearrays beinhalten, die jeweils eine Vielzahl von miteinander verbundenen Batteriezellen beinhalten. Ein Kühlsystem wird verwendet, um eine Temperatur der Traktionsbatterie zu steuern.
KURZDARSTELLUNG
Eine Vorrichtung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, eine Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks und ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle. Ein Batteriesteuermodul steuert das Proportionalventil derart, dass eine Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass umschaltbar ist, um einen bidirektionalen Kühlstrom durch das Batteriepack bereitzustellen. Das Batteriesteuermodul verbindet den Kühlmittelauslass über das Proportionalventil direkt mit dem Kühlmitteleinlass, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Vorrichtung umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen umfasst die Kühlmittelquelle einen Kühlkreislauf, der mit einem Kühler verbunden ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen misst ein erster Temperatursensor eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass und misst ein zweiter Temperatursensor eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen weist eine Pumpe einen Pumpeneinlass, der über das Proportionalventil mit dem Kühlmittelauslass fluidverbunden ist, und einen Pumpenauslass, der mit dem Kühlmitteleinlass fluidverbunden ist, auf, und wobei die Pumpe während der vorbestimmten Bedingung angeschaltet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen strömt Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen beinhaltet das Proportionalventil eine Vielzahl von Anschlüssen, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und wobei das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss blockiert, und das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss blockiert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen verbindet das Proportionalventil den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und blockiert den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss.
Eine Vorrichtung gemäß noch einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, eine Kühlmittelquelle, die einen Kühlkreislauf umfasst, der das Batteriepack mit einem Kühler verbindet, und ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle. Ein Batteriesteuermodul steuert das Proportionalventil, um zwischen mindestens einer ersten, zweiten und dritten Strömungskonfiguration umzuschalten. Die erste Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt. Die zweite Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt. Die dritte Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel direkt von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen misst ein erster Temperatursensor eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass und misst ein zweiter Temperatursensor eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass, und wobei das Batteriesteuermodul Temperaturdaten von dem ersten und zweiten Temperatursensor empfängt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen weist eine Pumpe einen Pumpeneinlass, der über das Proportionalventil mit dem Kühlmittelauslass fluidverbunden ist, und einen Pumpenauslass, der mit dem Kühlmitteleinlass fluidverbunden ist, auf, und wobei die Pumpe während der vorbestimmten Bedingung angeschaltet ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen beinhaltet das Proportionalventil eine Vielzahl von Anschlüssen, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und wobei das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss blockiert, und das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss blockiert.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Vorrichtungen verbindet das Proportionalventil den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und blockiert den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss.
Ein Verfahren gemäß noch einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem Bereitstellen eines Batteriepacks, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, einer Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks und eines Proportionalventils, das mit dem Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass in Kommunikation steht und mit der Kühlmittelquelle in Kommunikation steht; Umschalten einer Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass, um eine Möglichkeit eines bidirektionalen Kühlstroms durch das Batteriepack bereitzustellen; und direktes Verbinden des Kühlmittelauslasses mit dem Kühlmitteleinlass über das Proportionalventil, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens beinhaltet das Verfahren Verbinden eines Pumpeneinlasses von einer Pumpe mit dem Kühlmittelauslass über das Proportionalventil, Verbinden eines Pumpenauslasses mit dem Kühlmitteleinlass und Anschalten der Pumpe während der vorbestimmten Bedingung.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren Steuern des Proportionalventils, sodass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und sodass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren Bereitstellen des Proportionalventils mit einer Vielzahl von Anschlüssen, umfassend mindestens einen ersten Anschluss, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, einen zweiten Anschluss, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, einen dritten Anschluss, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, einen vierten Anschluss, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, einen fünften Anschluss, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und einen sechsten Anschluss, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und beinhaltend, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, Steuern des Proportionalventils, um den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss zu blockieren, und wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, Steuern des Proportionalventils, um den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss zu blockieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Verfahren Steuern des Proportionalventils, um den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss zu verbinden, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss zu blockieren.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorstehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, einschließlich ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
Figurenliste
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele werden dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die Figuren, die der detaillierten Beschreibung beigefügt sind, können kurz wie folgt beschrieben werden:

1 veranschaulicht eine schematische Ansicht eines Traktionsbatteriekühlsystems.
2 veranschaulicht eine erste Strömungskonfiguration.
3 veranschaulicht eine zweite Strömungskonfiguration.
4 veranschaulicht eine dritte Strömungskonfiguration.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung beschreibt unter anderem im Einzelnen ein beispielhaftes Traktionsbatteriekühlsystem, das einen bidirektionalen schaltbaren Kühlstrom beinhaltet. In einem Beispiel steuert ein Batteriesteuermodul ein Proportionalventil derart, dass eine Strömungsrichtung an einem Packkühlmitteleinlass und einem Packkühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und -auslass umschaltbar ist, um einen bidirektionalen Kühlstrom durch das Batteriepack bereitzustellen, und verbindet das Batteriesteuermodul zusätzlich den Kühlmittelauslass über das Proportionalventil direkt mit dem Kühlmitteleinlass, um eine Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Traktionsbatteriekühlsystem 10 eine Kühlmittelquelle 12, die über ein oder mehrere Proportionalventile 16 in Fluidverbindung mit einem Batteriepack 14 steht. In einem Beispiel beinhaltet das Batteriepack 14 Batteriearrays, die, wie es bekannt ist, jeweils eine Vielzahl von miteinander verbundenen Batteriezellen beinhalten. Ein Batteriesteuermodul (Battery Control Module - BCM) 18 steuert den Betrieb des Proportionalventils 16, um eine Temperatur des Batteriepacks 14 zu steuern.
In einem Beispiel beinhaltet das Batteriepack 14 eine Wärme-/Kälteplatte 20 der Batterie und einen Kühlmitteleinlass 22 und einen Kühlmittelauslass 24. Ein erster Temperatursensor S1 misst eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass 22 und ein zweiter Temperatursensor S2 misst eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass 24. Das Batteriesteuermodul 18 empfängt Temperaturdaten von dem ersten Temperatursensor S1 und dem zweiten Temperatursensor S2. In einem Beispiel umfasst die Kühlmittelquelle 12 einen Kühler mit einem Kühlkreislauf 26, der das Batteriepack 14 mit der Kühlmittelquelle 12 verbindet. Das Proportionalventil 16 steht in Fluidverbindung mit dem Kühlmitteleinlass 22 und dem Kühlmittelauslass 24 sowie in Fluidverbindung mit dem Kühlkreislauf 26 der Kühlmittelquelle 12. Das Batteriesteuermodul 18 ist dazu konfiguriert, das Proportionalventil 16 zu steuern, um zwischen mindestens einer ersten, zweiten und dritten Strömungskonfiguration umzuschalten. In einem Beispiel umfasst die erste Strömungskonfiguration, dass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass 22 zu dem Kühlmittelauslass 24 strömt, wenn eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass 24 unter einer vorbestimmten Temperatur liegt (2). In einem Beispiel umfasst die zweite Strömungskonfiguration, dass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass 24 zu dem Kühlmitteleinlass 22 strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass 24 über der vorbestimmten Temperatur liegt (3). In einem Beispiel umfasst die dritte Strömungskonfiguration, dass Kühlmittel direkt von dem Kühlmittelauslass 24 zu dem Kühlmitteleinlass 22 strömt, um den Kühler 12 als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen (4).
In einem Beispiel umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil 16 den Kühlmittelauslass 24 direkt mit dem Kühlmitteleinlass 22 verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks 14 auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen. Diese direkte Verbindung ermöglicht, dass das Batteriepack 14 für Zwecke des Wirkungsgrads schneller auf eine bessere Temperatur erwärmt wird.
In einem Beispiel ist eine Pumpe 30 bereitgestellt, um die Stromzirkulation zu erleichtern. Die Pumpe 30 weist einen Pumpeneinlass 32, der über das Proportionalventil 16 mit dem Kühlmittelauslass 24 fluidverbunden ist, und einen Pumpenauslass 34, der mit dem Kühlmitteleinlass 22 fluidverbunden ist, auf. Das BCM 18 bewegt das Proportionalventil 16 in die dritte Strömungskonfiguration und schaltet die Pumpe 30 an, sobald die vorbestimmte Bedingung identifiziert ist. In einem Beispiel umfasst die Pumpe 30 eine Mikropumpe.
In einem Beispiel beinhaltet das Proportionalventil 16 eine Vielzahl von Anschlüssen, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses 40, der mit einem Auslass 42 der Kühlmittelquelle 12 in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses 44, der mit dem Auslass 42 der Kühlmittelquelle 12 in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses 46, der mit dem Kühlmitteleinlass 22 in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses 48, der mit dem Kühlmittelauslass 24 in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses 50, der mit einem Einlass 52 der Kühlmittelquelle 12 in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses 54, der mit dem Kühlmitteleinlass 22 in Fluidverbindung steht. Die 2-4 zeigen den geschlossenen und offenen Zustand der verschiedenen Anschlüsse für die erste, zweite und dritte Strömungskonfiguration.
2 zeigt die erste Strömungskonfiguration, bei der Kühlmittel in einer ersten Richtung vom Kühlmitteleinlass 22 zum Kühlmittelauslass 24 strömt. In dieser Konfiguration verbindet das Proportionalventil 16 den ersten Anschluss 40 mit dem sechsten Anschluss 54, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle 12 in den Kühlmitteleinlass 22 zu leiten. Das Proportionalventil 16 verbindet den vierten Anschluss 48 mit dem fünften Anschluss 50, um das aus dem Kühlmittelauslass 24 austretende Kühlmittel zu dem Einlass 52 der Kühlmittelquelle 12 zurückzuführen. Das Proportionalventil 16 blockiert den zweiten Anschluss 44 und den dritten Anschluss 46. Das Batteriesteuermodul 18 überwacht die Temperaturdaten sowohl des Kühlmitteleinlasses 22 als auch des Kühlmittelauslasses 24 über die Temperatursensoren S1 und S2. Solange die Temperatur des Kühlmittelauslasses 24 unter einem vorbestimmten Schwellenwert bleibt, strömt das Kühlmittel durch das Batteriepack 14 von dem Kühlmitteleinlass 22 zu dem Kühlmittelauslass 24, wie in 2 gezeigt.
Wenn eine Schwellentemperatur an dem Kühlmittelauslass 24 erreicht ist, schaltet das Batteriesteuermodul 18 die Ventilposition um, sodass der Einlass an der Wärme-/Kälteplatte 20 der Batterie zu einem Auslass wird und umgekehrt, wie in 3 gezeigt. 3 zeigt die zweite Strömungskonfiguration, bei der Kühlmittel in einer zweiten Richtung von dem Kühlmittelauslass 24 zu dem Kühlmitteleinlass 22 strömt. In dieser Konfiguration verbindet das Proportionalventil 16 den zweiten Anschluss 44 mit dem vierten Anschluss 48, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle 12 in den Kühlmittelauslass 24 zu leiten. Das Proportionalventil 16 verbindet den dritten Anschluss 46 mit dem fünften Anschluss 50, um das aus dem Kühlmitteleinlass 22 austretende Kühlmittel zu dem Einlass 52 der Kühlmittelquelle 12 zurückzuführen. Das Proportionalventil 16 blockiert den ersten Anschluss 40 und den sechsten Anschluss 54. Das Batteriesteuermodul 18 überwacht die Strömungsrichtung und schaltet sie erneut um, wenn die Temperatur am Kühlmitteleinlass 22 die Schwellentemperatur überschreitet. Das Batteriesteuermodul 18 setzt diesen Zyklus auf Grundlage der Auslasstemperatur fort. Dies hält die Temperatur an dem Batteriepack 14 durchgehend auf einer einheitlicheren Temperatur und verbessert die Nutzbarkeit des Batteriepacks.
4 zeigt die dritte Strömungskonfiguration, bei der das Proportionalventil 16 verwendet wird, um das Batteriepack 14 schnell zu erwärmen, indem der Kühlmittelauslass 24 direkt mit dem Kühlmitteleinlass 22 verbunden und die Kühlmittelquelle 12 umgangen wird. Dies wird zum Beispiel durch das Batteriesteuermodul 18 während einer Fahrzeugstartbedingung eingeleitet, um die Packtemperatur auf ein effektiveres Niveau zu bringen und den Wirkungsgrad der Zellen zu erhöhen. In dieser Konfiguration verbindet das Proportionalventil 16 den vierten Anschluss 48 mit dem sechsten Anschluss 54, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass 24 zum Kühlmitteleinlass 22 zu leiten. Das Proportionalventil 16 blockiert den ersten Anschluss 40, den zweiten Anschluss 44, den dritten Anschluss 46 und den fünften Anschluss 50. Das Batteriesteuermodul 18 bestimmt auf Grundlage von Daten von dem Einlass- und Auslasstemperatursensor S1 und S2, wann das Proportionalventil 16 für diese Konfiguration zu steuern ist.
Ein zunehmender Leistungsbedarf oder Stromfluss durch eine Batteriezelle erhöht die Zellentemperatur in direktem Verhältnis. Ein effizientes und effektives Kühlsystem 10 wird für Elektrofahrzeuge bereitgestellt, um die Gesamttemperatur des Batteriepacks unter einem optimalen Niveau zu halten. Es wurde herausgefunden, dass Temperaturdifferenzen zwischen Batteriezellen in einem gegebenen Zellenarray in Situationen mit hohem Leistungsbedarf schnell einen Spitzenwert erreichen können. Zellen, die mehr Kühlung erhalten, können eine niedrigere Temperatur aufrechterhalten, wohingegen die Temperatur in einigen Zellen, die keine ähnliche effiziente Kühlung aufweisen, schnell ansteigt. Diese Zellen mit höherer Temperatur bestimmen die Gesamttemperatur des Batteriepacks und bringen Leistungsbegrenzungs- und Nutzungssteuerungen an dem Batteriepack 14 hervor. Der Anstieg der Zellentemperatur ist direkt proportional zu der Wärmemenge, die eine Batteriezelle durch das Kühlmittel abgeben kann. Wenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, dann kann die Zelle mehr Wärme an das Kühlmittel ableiten. Wenn die Kühlmitteltemperatur höher wird, dann kann die Zelle nur eine begrenzte Wärme an das Kühlmittel ableiten, was dazu führt, dass die Zellentemperatur für einen gegebenen Stromfluss durch das System schnell ansteigt.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Traktionsbatteriekühlsystem 10 bereit, das den Kühlmitteleinlass und -auslass auf Grundlage einer Kühlmitteltemperatureingabe durch ein oder mehrere Proportionalventile zirkulieren und umschalten kann, wodurch der Kühlmittelstrom bei Bedarf bidirektional wird, um durch Bereitstellen eines effektiveren Kühlmittelmediums durch das Batteriepack 14 eine einheitliche Temperatur in allen Zellen aufrechtzuerhalten.
Wenngleich in den Figuren dieser Offenbarung eine konkrete Beziehung der Komponenten veranschaulicht ist, sollen die Veranschaulichungen diese Offenbarung nicht einschränken. Anders ausgedrückt könnten die Platzierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung variieren. Darüber hinaus sind die verschiedenen Figuren, die dieser Offenbarung beigefügt sind, nicht zwingend maßstabsgetreu und einige Merkmale können stark vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um bestimmte Details einer jeweiligen Komponente zu zeigen.
Die vorstehende Beschreibung ist beispielhafter und nicht einschränkender Natur. Dem Fachmann können sich Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele erschließen, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Daher kann der Umfang des dieser Offenbarung gewährten Rechtsschutzes nur durch Lektüre der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist; eine Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks; und ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle; und ein Batteriesteuermodul, das das Proportionalventil derart steuert, dass eine Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass umschaltbar ist, um einen bidirektionalen Kühlstrom durch das Batteriepack bereitzustellen, und wobei das Batteriesteuermodul den Kühlmittelauslass über das Proportionalventil direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kühlmittelquelle einen Kühlkreislauf, der mit einem Kühler verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen ersten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass zu messen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Pumpe, die einen Pumpeneinlass, der über das Proportionalventil mit dem Kühlmittelauslass fluidverbunden ist, und einen Pumpenauslass, der mit dem Kühlmitteleinlass fluidverbunden ist, aufweist, und wobei die Pumpe während der vorbestimmten Bedingung angeschaltet ist.
Gemäß einer Ausführungsform strömt Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Proportionalventil eine Vielzahl von Anschlüssen, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und wobei das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss blockiert, und das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss blockiert.
Gemäß einer Ausführungsform verbindet das Proportionalventil den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und blockiert den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die Folgendes aufweist: ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist; eine Kühlmittelquelle, die einen Kühlkreislauf umfasst, der das Batteriepack mit einem Kühler verbindet; ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle; und ein Batteriesteuermodul, das das Proportionalventil steuert, um zwischen mindestens einer ersten, zweiten und dritten Strömungskonfiguration umzuschalten, und wobei die erste Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei die zweite Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei die dritte Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel direkt von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen ersten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass zu messen, und wobei das Batteriesteuermodul Temperaturdaten von dem ersten und zweiten Temperatursensor empfängt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Pumpe, die einen Pumpeneinlass, der über das Proportionalventil mit dem Kühlmittelauslass fluidverbunden ist, und einen Pumpenauslass, der mit dem Kühlmitteleinlass fluidverbunden ist, aufweist, und wobei die Pumpe während der vorbestimmten Bedingung angeschaltet ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Proportionalventil eine Vielzahl von Anschlüssen, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und wobei das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss blockiert, und das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss blockiert.
Gemäß einer Ausführungsform verbindet das Proportionalventil den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und blockiert den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren Folgendes: Bereitstellen eines Batteriepacks, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, einer Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks und eines Proportionalventils, das mit dem Kühlmitteleinlass und Kühlmittelauslass in Kommunikation steht und mit der Kühlmittelquelle in Kommunikation steht; Umschalten einer Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass, um eine Möglichkeit eines bidirektionalen Kühlstroms durch das Batteriepack bereitzustellen; und direktes Verbinden des Kühlmittelauslasses mit dem Kühlmitteleinlass über das Proportionalventil, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Verbinden eines Pumpeneinlasses von einer Pumpe mit dem Kühlmittelauslass über das Proportionalventil, Verbinden eines Pumpenauslasses mit dem Kühlmitteleinlass und Anschalten der Pumpe während der vorbestimmten Bedingung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Steuern des Proportionalventils, sodass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und sodass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Bereitstellen des Proportionalventils mit einer Vielzahl von Anschlüssen, umfassend mindestens einen ersten Anschluss, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, einen zweiten Anschluss, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, einen dritten Anschluss, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, einen vierten Anschluss, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, einen fünften Anschluss, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und einen sechsten Anschluss, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und beinhaltend, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, Steuern des Proportionalventils, um den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss zu blockieren, und wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, Steuern des Proportionalventils, um den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss zu blockieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Steuern des Proportionalventils, um den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss zu verbinden, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss zu blockieren.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.

Claims

Vorrichtung, umfassend: ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist; eine Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks; ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle; und ein Batteriesteuermodul, das das Proportionalventil derart steuert, dass eine Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass umschaltbar ist, um einen bidirektionalen Kühlstrom durch das Batteriepack bereitzustellen, und wobei das Batteriesteuermodul den Kühlmittelauslass über das Proportionalventil direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung umfasst, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelquelle einen Kühlkreislauf umfasst, der mit einem Kühler verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, beinhaltend einen ersten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass zu messen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, beinhaltend eine Pumpe, die einen Pumpeneinlass, der über das Proportionalventil mit dem Kühlmittelauslass fluidverbunden ist, und einen Pumpenauslass, der mit dem Kühlmitteleinlass fluidverbunden ist, aufweist, und wobei die Pumpe während der vorbestimmten Bedingung angeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Proportionalventil eine Vielzahl von Anschlüssen beinhaltet, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und wobei das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss blockiert, das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss blockiert, und wobei das Proportionalventil den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss blockiert.
Vorrichtung, umfassend: ein Batteriepack, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist; eine Kühlmittelquelle, umfassend einen Kühlkreislauf, der das Batteriepack mit einem Kühler verbindet, ein Proportionalventil in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass und in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle; und ein Batteriesteuermodul, das das Proportionalventil steuert, um zwischen mindestens einer ersten, zweiten und dritten Strömungskonfiguration umzuschalten, und wobei die erste Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei die zweite Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt, und wobei die dritte Strömungskonfiguration umfasst, dass Kühlmittel direkt von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung umfasst, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen, und optional beinhaltend einen ersten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmitteleinlass zu messen, und einen zweiten Temperatursensor, um eine Temperatur an dem Kühlmittelauslass zu messen, und wobei das Batteriesteuermodul Temperaturdaten von dem ersten und zweiten Temperatursensor empfängt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Proportionalventil eine Vielzahl von Anschlüssen beinhaltet, einschließlich mindestens eines ersten Anschlusses, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines zweiten Anschlusses, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, eines dritten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, eines vierten Anschlusses, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, eines fünften Anschlusses, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und eines sechsten Anschlusses, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und wobei das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss blockiert, das Proportionalventil, wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss verbindet, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss verbindet, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss blockiert, und wobei das Proportionalventil den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss verbindet, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss blockiert.
Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Batteriepacks, das einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, einer Kühlmittelquelle zum Kühlen des Batteriepacks und eines Proportionalventils, das in Kommunikation mit dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass steht und das in Kommunikation mit der Kühlmittelquelle steht; Umschalten einer Strömungsrichtung an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass auf Grundlage von Temperaturen an dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass, um eine Möglichkeit eines bidirektionalen Kühlstroms durch das Batteriepack bereitzustellen; und direktes Verbinden des Kühlmittelauslasses über das Proportionalventil mit dem Kühlmitteleinlass, um die Kühlmittelquelle als Reaktion auf eine vorbestimmte Bedingung zu umgehen.
Verfahren nach Anspruch 11, beinhaltend Steuern des Proportionalventils, sodass Kühlmittel in einer ersten Richtung von dem Kühlmitteleinlass zu dem Kühlmittelauslass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass unter einer vorbestimmten Temperatur liegt, und sodass Kühlmittel in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass strömt, wenn die Temperatur an dem Kühlmittelauslass über der vorbestimmten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, beinhaltend Bereitstellen des Proportionalventils mit einer Vielzahl von Anschlüssen, umfassend mindestens einen ersten Anschluss, der mit einem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, einen zweiten Anschluss, der mit dem Auslass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, einen dritten Anschluss, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, einen vierten Anschluss, der mit dem Kühlmittelauslass in Fluidverbindung steht, einen fünften Anschluss, der mit einem Einlass der Kühlmittelquelle in Fluidverbindung steht, und einen sechsten Anschluss, der mit dem Kühlmitteleinlass in Fluidverbindung steht, und beinhaltend, wenn Kühlmittel in der ersten Richtung strömt, Steuern des Proportionalventils, um den ersten Anschluss mit dem sechsten Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmitteleinlass zu leiten, den vierten Anschluss mit dem fünften Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den zweiten Anschluss und den dritten Anschluss zu blockieren, und wenn Kühlmittel in der zweiten Richtung strömt, Steuern des Proportionalventils, um den zweiten Anschluss mit dem vierten Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von der Kühlmittelquelle in den Kühlmittelauslass zu leiten, den dritten Anschluss mit dem fünften Anschluss zu verbinden, um Kühlmittel von dem Kühlmitteleinlass zu dem Einlass zu der Kühlmittelquelle zurückzuführen, und den ersten Anschluss und den sechsten Anschluss zu blockieren.
Verfahren nach Anspruch 13, beinhaltend Steuern des Proportionalventils, um den vierten Anschluss mit dem sechsten Anschluss zu verbinden, um als Reaktion auf die vorbestimmte Bedingung Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass zu dem Kühlmitteleinlass zu leiten, und den ersten Anschluss, den zweiten Anschluss, den dritten Anschluss und den fünften Anschluss zu blockieren.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die vorbestimmte Bedingung eine Kaltstartbedingung umfasst, bei der das Proportionalventil den Kühlmittelauslass direkt mit dem Kühlmitteleinlass verbindet, um eine Temperatur des Batteriepacks auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen, und optional Verbinden eines Pumpeneinlasses von einer Pumpe mit dem Kühlmittelauslass über das Proportionalventil, Verbinden eines Pumpenauslasses mit dem Kühlmitteleinlass und Anschalten der Pumpe während der vorbestimmten Bedingung.