探测通过车辆牵引电池的气流的堵塞的制作方法
【专利摘要】本发明公开了探测通过车辆牵引电池的气流的堵塞。将空气从车辆的乘客厢供应至乘客厢和车辆的电池之间的进气通道。车辆可以是电动车辆，例如混合动力电动车辆（HEV）或者纯电池电动车辆（BEV）。响应于温度差异超过预定量而产生指示通过电池的气流堵塞的信号。温度差异是（i）进气通道的温度和（ii）乘客厢的温度之间的差异。
【专利说明】探测通过车辆牵引电池的气流的堵塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及冷却车辆的牵引电池。
【背景技术】
[0002]车辆(例如混合动力电动车辆(HEV)或者纯电池电动车辆(BEV))的牵引电池在释放和存储电能时产生热量。电池的热量管理可以改善电池性能并延长电池寿命。
[0003]来自车厢的空气可用于冷却电池。通常，运转风机用于使来自车厢的空气进入至电池的进气通道，流动通过电池，并从电池的排气通道排出。通道被堵塞或阻塞和/或风机具有损坏的风机叶片等能导致气流的堵塞(即减少或没有气流)。即使风机按指令旋转以使得会正常出现适量的气流量，但这些情形中的任一者可能导致减少或没有气流。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供了一种运转具有乘客厢和牵引电池的车辆的方法。所述方法包括:响应于温度差异超过预定量而产生指示通过电池的气流堵塞的信号。温度差异是(i )安装在乘客厢和电池之间的进气通道的温度以及(i i )乘客厢的温度之间的差异。
[0005]所述方法可进一步包括:当进气通道内的温度和乘客厢内的温度的差异小于预定温度差异量时产生指示通过电池的气流不受阻碍的信号。
[0006]所述方法可进一步包括:运转电池风机以从乘客厢供应空气。在这种情况下，当进气通道内的温度和乘客厢内的温度的差异大于预定温度差异量时即使电池风机按指令旋转也可能发生指示通过电池的气流堵塞的信号。所述方法可进一步包括:停用通过电池的气流堵塞的信号指示，直到电池风机按指令旋转或者直到电池按指令旋转预定时间量。电池风机可以在进气通道内或者在排气通道内。排气通道在电池和进气通道上游的电池外部之间。
[0007]所述方法可进一步包括:使用设置在进气通道内的温度传感器探测进气通道内的温度以及使用设置在乘客厢内的温度传感器探测乘客厢内的温度。
[0008]本发明的另一个实施例提供了一种用于具有牵引电池的车辆的系统。所述系统包括乘客厢和电池之间的进气通道。所述系统进一步包括通过进气通道将空气从乘客厢供应至电池的电池风机。所述系统进一步包括控制器，其配置用于当进气通道内的温度和乘客厢内的温度的差异高于预定温度差异量时产生指示通过电池的气流堵塞的信号。
[0009]本发明的另一个实施例提供了一种电动车辆。该车辆包括牵引电池、乘客厢、乘客厢和电池之间的进气通道、通过进气通道将空气从乘客厢供应至电池的电池风机以及控制器。控制器配置用于当进气通道内的温度和乘客厢内的温度的差异高于预定温度差异量时产生指示通过电池的气流堵塞的信号。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步包含:以指令的转速旋转风机以将气流从乘客厢供应至电池。
[0011]根据本发明的一个实施例，在风机按指令的转速旋转时温度差异超过预定量。[0012]根据本发明的一个实施例，进一步包含:当风机以小于指令转速的转速旋转时停用通过电池的气流堵塞的信号指示。
[0013]根据本发明的一个实施例，停用通过电池的气流堵塞的信号指示，直到风机已经按指令的转速旋转预定时间量。
[0014]根据本发明的一个实施例，风机设置在进气通道内。
[0015]根据本发明的一个实施例，风机设置在电池和进气通道上游的电池外部之间的排气通道内。
[0016]根据本发明的一个实施例，进一步包含:使用设置在进气通道内的温度传感器探测进气通道内的温度。
[0017]根据本发明的一个实施例，进一步包含:使用设置在乘客厢内的温度传感器探测乘客厢内的温度。
[0018]根据本发明的一个实施例，电动车辆是混合动力电动车辆。
[0019]根据本发明的一个实施例，电动车辆是纯电池电动车辆。
[0020]结合附图(其中相同的标号代表对应的部件)阅读下文的【具体实施方式】，本发明实施例额外的目标、特征和优点将变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1说明了根据本发明的实施例的用于车辆的牵引电池的电池冷却系统的框图；
[0022]图2说明了具有牵引电池和电池冷却系统的车辆的平面图；
[0023]图3说明了描述运转电池冷却系统以探测通过牵引电池的气流减少或不存在的流程图；
[0024]图4A说明了描述当存在通过牵引电池的适量气流时电池冷却系统运转的图表；
[0025]图4B说明了描述当由于被堵塞导致穿过牵引电池的气流相对较少或没有时电池冷却系统运转的图表。
【具体实施方式】
[0026]本说明书中公开了本发明具体的实施例；但是，应理解公开的实施例仅为本发明的示例，其可以以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。
[0027]现在参考图1，显示了根据本发明实施例的用于车辆的牵引电池12的电池冷却系统10的框图。车辆是电动车辆，例如混合动力电动车辆(HEV)或纯电池电动车辆(BEV)。HEV包括用于驱动车辆的发动机和电动马达。BEV没有发动机而具有用于驱动车辆的电动马达。在这任一种车辆中，电池12存储并释放电能用于驱动车辆并从而产生热量。电池冷却系统10提供电池12的热量管理从而改善电池性能并延长电池寿命。
[0028]车辆包括内部乘客厢或舱14。车辆乘客(例如驾驶员和乘客)坐在乘客厢14中。当车辆运转时，电池冷却系统10将乘客厢14内的空气供应至电池12用于冷却电池。电池冷却系统10将来自乘客厢14内部的空气供应至电池12而不影响乘客厢的暖通空调(HVAC)运转。总之，来自乘客厢14的空气进入导向电池12的开口，流动通过或穿过电池，并从导出电池的开口排出。
[0029]电池冷却系统10包括用于将电池12容纳其中的电池箱16。电池12可以包括包含在电池箱16内的多个单元电池或类似物。在相邻的单元电池之间以及单元电池和电池箱16的内表面之间提供有间隙。间隙用作为空气从电池12的一端流通到另一端的通道。
[0030]电池冷却系统10进一步包括进气通道18。进气通道18是空气可以通过的通道、入口、开口等。例如，进气通道18可以是歧管、进气管等。进气通道18 (即进气管18)位于电池12的上游。进气通道18在乘客厢14和电池箱16的进入端口之间流体连通。电池冷却系统10通过进气通道18供应乘客厢14内部的空气进入电池箱16用于冷却电池12。乘客厢14内部的空气用作电池12的冷却空气。
[0031]电池冷却系统10进一步包括排气通道20。同样，排气通道20是空气可以通过的通道、出口、开口等。例如，排气通道20是排气管或类似物。排气通道20 (即排气管20)位于电池12的下游。排气通道20在电池箱16的排出端口和乘客厢14的外部之间流体连通。例如，排气通道20在电池箱16的排出端口和车辆的外部之间流体连通。电池冷却系统10通过排气通道20将从乘客厢14供应至电池12的空气(现在变热)从电池12排出。排出的空气从排气通道20释放至乘客厢14的外部环境，例如车辆的外部。在另一个实施例中，排气通道20包括空气循环管，至少一部分空气在冷却电池12之后通过该空气循环管返回乘客厢14。
[0032]电池冷却系统10进一步包括具有风机排气24的电池风机22。在图1显示的实施例中，具有风机排气24的电池风机22位于电池12的下游。在该示例中，电池风机22可以位于排气通道20内而风机排气24是排气通道20的延伸。电池风机22包括连接至排气通道20 (或者其部分)的吸气端口。电池风机22运转作为通过进气通道18将空气供应进电池箱16的空气供应系统。特别地，当电池风机22运转时，电池箱16内的空气被吸取，从而供应乘客厢14内的空气穿过电池12。空气在与电池12热交换后通过排气通道20输送至电池风机22并且通过风机排气24释放至例如乘客厢14的外部。
[0033]电池冷却系统10进一步包括第一温度传感器26。第一温度传感器26配置用于感应乘客厢14内空气的温度。为此，第一温度传感器26位于乘客厢14内远离进气通道18和排气通道22 (包括风机排气24)的位置使得第一温度传感器不受电池12附近的温度的影响。这样，第一温度传感器26测量乘客厢14内主要遍及乘客厢的温度。
[0034]电池冷却系统10进一步包括第二温度传感器28。第二温度传感器28配置用于感应进气通道18内空气的温度。为此，第二温度传感器28位于进气通道18内。这样，第二温度传感器28测量进气通道18内主要遍及进气通道和电池箱16外面的温度。
[0035]电池冷却系统10进一步包括控制器30。控制器30配置用于获取来自第一温度传感器26的乘客厢14内的温度。类似地，控制器30配置用于获取来自第二温度传感器28的进气通道18的温度。控制器30进一步配置用于运转和控制电池风机22。控制器30提供指令的风机转速至电池风机22而其目的在于以指令的风机转速运转风机。控制器30进一步配置用于监视电池风机22使得控制器能获得风机运转时风机的实际风机转速。
[0036]现在参考图2，继续参考图1，显示了具有牵引电池12和电池冷却系统10的车辆的平面图。同样，车辆40可以是HEV或BEV等。在该实施例中，车辆40是具有安装在车辆前部的发动机舱42中的发动机的HEV。作为不例设置，电池冷却系统10和电池12设置在车辆40的后部。例如，电池冷却系统10和电池12设置在乘客厢14内后座44后部和行李箱之间的空间中。为此，进气通道18的位置邻近于乘客厢14外边缘的部分以接收乘客厢的空气。
[0037]车辆40包括HVAC单元46。HVAC单元46具有供应冷却空气进入乘客厢14的空调或通风单元。如关于图1描述的，电池冷却系统10从乘客厢14供应空气进入电池12用于冷却电池。
[0038]在图2显示的电池冷却系统10的实施例中，电池风机22位于电池12的上游而不是图1中显示的位于电池的下游。特别地，电池风机22在乘客厢14和电池箱16之间流体连通。例如，电池风机22位于进气通道18内。无论哪一种，图2中的电池风机22配置用于将空气吹进电池箱16的进入端口。S卩，电池风机22配置用于吸取乘客厢14内的空气并将吸入的内部空气供应至电池箱16中的电池12。空气在与电池12热交换之后通过排气通道20释放至车辆40的外部。
[0039]如图2所示，电池冷却系统10包括温度传感器26和温度传感器28。温度传感器26位于乘客厢14中用于测量乘客厢内的温度。温度传感器28位于进气通道18中用于测量进气通道内的温度。
[0040]如显示的，例如，在图2中进气通道18的位置邻近于乘客厢14的外边缘的部分同时更接近于电池12。从而，电池12的温度比乘客厢14的温度相对更多地影响进气通道18内的温度。在车辆运转期间电池12的温度将经常比乘客厢14的温度高很多。于是，如果在通过电池12的气流中有堵塞，那么进气通道18内的温度将高于乘客厢14内的温度。温度差异取决于堵塞的程度。例如，进气通道18内的温度在气流中存在全部堵塞时比在气流中存在部分堵塞时更高。在气流没有堵塞无障碍地通过电池12时，进气通道18内的温度将更低且更接近于乘客厢14内的温度。
[0041]简而言之，应注意进气通道18、电池箱16的进入端口、电池箱16的排出端口、排气通道20以及风机排气24中的任意者可以具有过滤器，例如格栅或类似物。设置过滤器使得只有通过过滤器的空气才能进入上游。
[0042]例如进气通道18或排气通道20 (或风机排气24)被堵塞或阻塞可导致通过电池12的气流的全部堵塞(即没有气流)或者气流的部分堵塞(即减小的气流)。例如，可能在格栅附近或任何通道内存在阻塞空气流动的外物。可导致减小的或没有气流通过电池12的另一种情形是电池风机22具有损坏的风机叶片或类似的原因。在这些情形的任意者中，电池风机22以对应于指令的风机转速的实际转速运转，但是出现减小的或没有气流通过电池12。当电池风机22没有正常运转时希望探测通过电池12的气流的减小或不存在。
[0043]现在参考图3，继续参考图1和2，显示了描述电池冷却系统10探测通过电池12的气流的减少或不存在时运转的流程图50。当电池风机22实际上按指令运行或旋转时电池冷却系统10能探测通过电池12的气流的减少或不存在。
[0044]电池冷却系统10的运转包括利用乘客厢14的温度和进气通道18的温度。运转可进一步包括利用指令的风机转速和电池风机22的实际转速。电池风机22可位于电池12的下游或上游。通过控制器30执行电池冷却系统10的运转。
[0045]如流程图50显示的，电池冷却系统10的运转包括如决策框52显示的探测是否可以从温度传感器28获取进气通道18 (即进气管18)的温度。类似地，如决策框54显示的，探测是否可从温度传感器26获取乘客厢14的温度。如果温度传感器26、28的任意者没有正常运转，则如框56显示的停止运转。
[0046]假设可获取进气通道18和乘客厢14的温度，下一步包括如决策框58显示的探测电池风机22是否被指令旋转。当电池风机22还未被指令旋转时根据框60周期性重复该探测。
[0047]一旦电池风机22被指令旋转，电池冷却系统10的运转包括如决策框62中显示的探测电池风机22是否有故障。该探测可包括比较从控制器30提供至电池风机22的指令转速和电池风机22的实际转速。因此，如果实际转速明显小于指令的转速，则认为电池风机22有故障。这种情况下，如框64指示的可在电池风机22上运行风机诊断测试以辅助电池风机22恢复到正常的运转状态。
[0048]如果电池风机22的实际转速与提供至电池风机22的指令转速一致，则在决策框62中认为电池风机22运转正常。S卩，电池风机22按指令旋转。
[0049]一旦电池风机22按指令运转，电池冷却系统10的运转的下一步包括如决策框66中指示的探测电池风机22的运转时间是否满足最小时间段阈值。即，在决策框66中探测电池风机22是否已经运转了足够的时间，假设气流是不受阻碍的，使得来自乘客厢14的气流通过电池12会处于稳态以便于空气冷却电池。
[0050]电池风机22已经运转(即按指令旋转)足够时间之后，电池冷却系统10的运转包括如框68中显示的比较乘客厢14和进气通道18的温度。控制器30获取分别来自温度传感器26、28的温度信号以获取乘客厢14和进气通道18的温度。控制器30获取乘客厢14的温度和进气通道18(即进气管18)的温度之间绝对量的差异。如框68显示的，控制器30将该差异指定为“ Λ (Delta)”。
[0051]如决策框70显示的，然后控制器30比较Λ (即乘客厢14和进气通道18的温度之间绝对量的差异)与“ Λ最大值(max_delta)”(即最大量的差异阈值)。如果Λ大于Λ最大值(即，如果进气通道18和进气厢14的温度之间的绝对量差异太大)，那么如框72显示的控制器30设置故障诊断代码(DTC)。换句话讲，如果进气通道18的温度超过乘客厢14的温度至少指定量，那么控制器30设置DTC。如本说明书描述的，当车辆行驶时电池12运转时当通过电池12的气流减小或不存在时进气通道18的温度将通常超过乘客厢14的温度。如本说明书进一步描述的，即使电池风机22按指令旋转通过电池12的气流也可能减小或不存在。当控制器30在电池风机22已经按指令旋转足够的时间量之后在决策框70中探测到进气通道18的温度超过乘客厢14的温度指定量时指示上述后一种情形。
[0052]框72中的DTC是指示通过电池12的气流的减少或不存在的错误代码。响应于DTC可以做很多事情，例如响应于探测到堵塞而将DTC存储在控制器中、在车辆显示器上亮起诊断灯或代码、发出警报声、以某种方式提醒驾驶员、改变或修改车辆控制。
[0053]此外，通道18、20被堵塞或阻塞和/或电池风机22被损坏(例如具有损坏的风机叶片)中的一者可导致通过电池12的气流的减少或不存在。任一情况中，即使电池风机22按指令旋转也出现通过电池12的气流的减少或不存在。
[0054]返回决策框70，如果Λ小于Λ最大值(S卩，如果进气通道18和乘客厢14的温度之间绝对量的差异不是太大)，那么通过重复框66、68和70中的步骤再次继续比较温度并且不设置DTC。换句话讲，如果进气通道18的温度接近于乘客厢14的温度使得进气通道的温度在乘客厢温度的预定可接受范围内，那么认为通过电池12的气流是不受阻碍的。如本说明书描述的，当车辆行驶时电池12运转时当通过电池12的气流不受阻碍时进气通道18的温度应该在乘客厢14温度的预定的可接受范围内。因此，这种情况下，通过电池12的气流不受阻碍而电池风机22按指令旋转。
[0055]现在参考图4A，继续参考图3，显示了描述当存在适量空气流过电流12时电池冷却系统运转的图表80。在图表80中，进气通道18随时间的温度通过温度图表82表示而乘客厢14随时间的温度通过温度图表84表示。在存在适量空气通过电池12的情况下，例如，当不存在气流堵塞且电池风机22启动且以高的风机转速运转(如图4A的右手边部分所指示的)时，进气通道18的温度在乘客厢14的温度的可接受范围86内。S卩，进气通道18和乘客厢14之间的温度差异(AT)落在框88指示的可接受范围86内。
[0056]现在参考图4B，继续参考图3和4A，显示了描述当通过电池12的气流减小或不存在时电池冷却系统10运转的图表90。同样，进气通道18随时间的温度通过温度图表82表示而乘客厢14随时间的温度通过温度图表84表示。在通过电池12的气流减小或不存在的情况下，例如，当即使电池风机22启动且以高的风机转速运转(如图4B的右手边部分所指示的)也存在气流堵塞时，进气通道18的温度不在乘客厢14温度的可接受范围86内。SP，进气通道18和乘客厢14之间的温度差异(AT)没有落在框92指示的可接受范围86内。
[0057]尽管在上文描述了示例实施例，并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，且应理解可作出各种改变而不脱离本发明的实质和范围。此处，可以组合多个实施例的特征以形成本发明进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种运转具有乘客厢和牵引电池的车辆的方法，所述方法包含: 响应于温度差异超过预定量而产生指示通过所述电池的气流堵塞的信号，其中所述温度差异是(I)安装在所述乘客厢和所述电池之间的进气通道的温度以及(ii )所述乘客厢的温度之间的差异。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含: 当所述温度差异小于所述预定量时产生指示通过所述电池的气流不受阻碍的信号。
3.一种用于具有牵引电池的车辆的系统，所述系统包含: 乘客厢和所述电池之间的进气通道； 通过所述进气通道将空气从所述乘客厢供应至所述电池的电池风机；以及控制器，配置用于当所述进气通道内的温度和所述乘客厢内的温度的差异高于预定温度差异量时产生指示通过所述电池的气流堵塞的信号。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于， 所述控制器停用通过所述电池的气流堵塞的所述信号指示，直到所述电池风机按指令旋转。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于， 所述控制器停用通过所述电池的气流堵塞的所述信号指示，直到所述电池风机按指令旋转预定时间量。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于， 所述电池风机在所述进气通道内。
7.根据权利要求3所述的系统，所述系统进一步包含: 所述电池和所述进气通道上游的所述电池外部之间的排气通道； 其中所述电池风机进一步用于通过所述排气通道将所述气流从所述电池释放至所述电池的外部。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于， 所述电池风机在所述排气通道内。
9.根据权利要求3所述的系统，所述系统进一步包含:设置在所述进气通道内用于探测所述进气通道内的所述温度的进气通道温度传感器；以及 设置在所述乘客厢内用于探测所述乘客厢内的所述温度的乘客厢温度传感器； 其中所述控制器配置用于从所述温度传感器获取所述温度。
10.一种电动车辆，包含: 牵引电池； 乘客厢； 所述乘客厢和所述牵引电池之间的进气通道； 用于通过所述进气通道将空气从所述乘客厢供应至所述电池的电池风机；以及控制器，配置用于当所述进气通道内的温度和所述乘客厢内的温度的差异高于预定温度差异量时产生指示通过所述电池的气流堵塞的信号。
【文档编号】B60K11/06GK103568819SQ201310317054
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】杰苏斯·卡杜索, 谢效安, 大卫·哈耶斯, 贝丝·安·达瑞珀尔, 杰森·C·马卡斯, 迈克尔·斯坎博 申请人:福特全球技术公司