用于控制机动车辆电气单元的温度的方法与流程

本发明涉及电气单元的冷却。本发明还涉及包括电气驱动部件的车辆的领域。更具体地，本发明涉及机动车辆的电能存储单元的冷却。

背景技术：

混合动力车辆包括电能存储单元，所述电能存储单元用于为车辆驱动电机供电。该单元通常还用于为车辆的其它设备供电。已知所述存储单元可包括高压电池，所述高压电池用于发送驱动车辆所需的功率，DC/DC转换器与所述电池联结，以用于为车辆供应车载电压。这种单元在运行期间发出热量，已知由风扇型冷却装置来冷却所述单元，该装置通常从车厢内部吸入空气，被喷射在所述单元的构件上的气流可冷却所述构件。

需控制冷却气流以使电池与DC/DC转换器可正常运行且不损坏。

然而电能存储单元的电池和转换器具有相对不同的热散耗功率，不适配的冷却可损坏所述单元。电池和转换器还具有可明显不同的目标或临界运行温度，不适配的冷却也可有害于电能存储单元的功效。

专利文献US20120206093A1公开了在容置有至少一个电池的被分隔区域内部控制温度的方法，所述被分隔区域的温度由风扇调节。该教导的有利之处在于该方法包括建立风扇转速的动态设定值，所述动态设定值被设置成使所述经分隔区域中的最佳温度被保持。然而这种方法不适用于控制目标运行温度不相似的多个设备。

专利文献US20050111167A1公开了一种电能存储单元的冷却装置以及转换器和逆变器，所述转换器和所述逆变器的散热需求小于存储单元的散热需求。该电能存储单元相对于冷却气流被布置在电子仪器的上游。该文献的有利之处在于该文献提供的解决方案用于在车厢的较小空间中(更具体地在座椅下方)实施这些设备的冷却。该教导局限于设备的布置以获得冷却。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种解决方案以克服现有技术(尤其是上文提及的现有技术)的至少一个缺点。更具体地，本发明的目的在于提出一种用于控制电气单元的冷却装置的控制方法，以便防止对于所述单元的设备的任何损坏并且不限制所述单元的功效。

本发明目的在于提供一种用于控制电气单元的冷却装置的控制方法，所述电气单元尤其是用于混合动力机动车辆的电能存储单元，所述电气单元包括至少两个构件，所述至少两个构件中的第一构件的最大要散耗功率小于其它一个或多个构件的最大要散耗功率；所述控制方法包括根据所述构件中的每个的冷却需求来建立所述冷却装置的运行设定值；所述方法的特征在于，将所述冷却装置的运行设定值建立成能够在仅第一构件具有最大耗散需求时对应于所述装置的最大设定值。

根据本发明，第一构件的冷却需求是所述第一构件的热状态参数的非线性函数，所述参数和所述第一构件的测得温度与临界温度之间的差值成反比。

根据本发明的有利方式，第一构件的最大要散耗功率在其它一个或多个构件的最大要散耗功率的5％和50％之间。

根据本发明的有利方式，所述冷却装置的运行设定值由所述冷却装置的最大设定值的比率(taux)表示，所述冷却装置的运行设定值基于并且能够对应于所述构件中的每个的冷却需求中的最大值，所述冷却需求分别由所述构件的最大要散耗功率的比率表示。

根据本发明的有利方式，基于一个或多个构件的温度通过与临界温度比较来确定所述一个或几个构件的最大要散耗功率的比率。

根据本发明的有利方式，基于一个或多个构件的温度通过与吹在所述一个或多个构件上的空气的温度比较以及/或者基于所述一个或多个构件的目标温度来确定所述一个或多个构件的最大要散耗功率的比率。

根据本发明的有利方式，能够根据所述电气单元的外部参数来限制所述冷却装置的运行设定值，所述外部参数例如所述电气单元的外部温度以及用于为所述冷却装置供电的可用电压。

根据本发明的有利方式，所述构件的测得温度是所述构件的多个元件的平均温度。

根据本发明的有利方式，当测得温度低于在5°与40°之间(优选地在15°与25°之间)的温度时，热状态参数被确定为值等于0。

根据有利方式，当测得温度大于上限温度时，热状态参数被确定成值等于100，所述上限温度小于或等于临界温度。所述上限温度能够在60°与100°之间(优选地在70°与90°之间)。

根据本发明的有利方式，所述非线性函数是递增的，并且使所述冷却需求的增大比率随热状态参数增大。

根据本发明的有利方式，所述非线性函数是多项式函数或幂函数。

根据本发明的有利方式，所述非线性函数在第一构件的测得温度与临界温度的差值等于0时使第一构件的冷却需求等于1，第一构件的冷却需求由第一构件的最大要散耗功率的比率表示。

根据本发明的有利方式，第一构件的临界温度在80°与120°之间(优选地在90°与110°之间)。

根据本发明的有利方式，第一构件是DC/DC电流转换器，并且第二构件是电能存储电池。

根据本发明的有利方式，所述电能存储电池的目标运行温度在30°与60°之间(优选地在40°与50°之间)。

本发明的目的还在于提供一种用于控制电气单元冷却的控制装置，所述控制装置包括电子部件，例如微控制器，所述控制装置的特征在于，所述控制装置配置用于实施根据本发明的方法。

根据本发明的有利方式，所述控制装置能够在损坏之前限制由转换器发送的功率超过极限温度。

根据本发明的有利方式，所述极限温度大于或等于临界温度。

本发明的目的还在于提供一种机动车辆，所述机动车辆包括混合动力总成和电能存储单元，并且带有冷却系统和所述冷却系统的控制装置，所述机动车辆的特征在于，所述控制装置符合本发明。

本发明的内容的有利之处在于所述控制方法能够使电气单元的构件可根据所述构件的要散耗功率的特定需求被冷却，而不会根据所述单元的运行状态造成冷却过度或不足。事实上，所述冷却装置被控制成使其运行设定值基于所述构件中的每个的需求中的最大值，这避免了损坏所述构件中的任意一个。此外，耗散较少功率的构件的冷却需求根据该构件的温度与临界温度的差异被快速降低，这避免了不合时宜的冷却同时限制了电消耗。另一个构件(例如电池)因而可在更高的温度范围内运行，这可有利于该构件的功效。

附图说明

通过阅读下文的描述和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：

-图1是电能存储单元的简化示意图，所述电能存储单元具有两个构件和根据本发明的冷却装置；

-图2是根据本发明的用于冷却图1上的存储单元的冷却装置的控制方法的简化示意图；

-图3的曲线图示出了依据本发明根据图1和图2上的第一构件的温度来确定第一构件的热状态参数；

-图4的曲线图示出了依据本发明根据图1和图2上的第一构件的热状态来确定第一构件的冷却需求；

具体实施方式

图1是根据本发明的机动车辆电能存储单元2的简化示意图。所述车辆包括混和动力总成4、带有冷却系统6(例如风扇)的电能存储单元2、以及所述冷却系统的根据本发明的控制装置8。冷却控制装置8包括电子部件(例如微处理器)，所述电子部件配置用于实施根据本发明的用于控制电气单元2的冷却系统6的控制方法。在本发明的特定方式中，所述方法实施于上述电能存储单元2，该电能存储单元包括第一构件10和第二构件12，所述第一构件为DC/DC电流转换器，所述第二构件为电能存储电池。所述方法还可实施于包括至少两个构件的整个电气单元2，所述至少两个构件中的第一构件10的最大要散耗功率小于其它一个或多个构件的最大要散耗功率。第一构件10的最大要散耗功率可在其它一个或多个构件的最大要散耗功率的5％与50％之间。在这种情境下，DC/DC转换器10的要散耗功率的值可在200W与300W之间，所述电池12可为高压电池并且要散耗功率可大约从500W到5kW。在图上可示意性地看到气流，所述气流由穿过构件10和12并且指向冷却装置6的箭头示出、由冷却装置6驱动并且从右向左移动。本发明不限制于该布置，可考虑所述冷却装置的任何其它布置，尤其是涉及气流相对于风扇的方向的布置。在本发明的特定方式中，所述电能存储单元能够为车辆的车载电网提供12V或24V的电压以用于为电气仪器供电。

图2示出了用于控制电气单元2的冷却装置6的控制方法的简化示意图。在图的右部可看到电气单元2的第一构件10和第二构件12。指示标记C1和C2对应于所述第一构件和所述第二构件的各自冷却需求，所述冷却需求由所述第一构件和所述第二构件的要散耗功率的比率表示。在图的左部可看到电气单元2的冷却装置6以及所述冷却装置的运行设定值L。将该运行设定值建立成能够在仅第一构件10具有最大耗散需求时对应于所述冷却装置的最大设定值。在优选的实施例中，该设定值L是所述装置6的最大设定值的比率，该设定值基于甚至等于构件10和12中的每个的冷却需求C1和C2中的较大值。可在图上示意性看到通过函数“MAX”，第一构件10的冷却需求C1和第二构件12的冷却需求C2之间的较大值是被保留用于控制的值。在图的左部还可注意到符号“±”，该符号指出所述控制方法的特定实施方式：冷却装置6的运行设定值L事实上可根据单元2的外部参数来减小或增大，所述外部参数例如所述单元的外部温度或用于为冷却装置6供电的可用电压。

在特定实施方式中，基于所述构件的温度通过与被吹在构件10和12上的空气的温度比较以及/或者基于所述构件的目标运行温度来确定比率C1和C2。电池12是构件示例，所述方法根据该实施例为该构件确定需求C2。事实上，电池的目标温度通常大于30°，这有利于电池的功效；该目标温度可在30°与60°之间，该目标温度可在40°与50°之间。可根据构件12的温度T2与目标温度的差值来确定构件12的冷却需求C2。在另一个特定实施方式中，基于所述构件的温度通过与运行临界温度(通常超过所述临界温度构件会损坏)比较来确定第一构件10和第二构件12的最大要散耗功率的比率C1和C2。在这种情况下，根据第一构件的运行温度T1与临界运行温度之间的差值来确定第一构件10的最大要散耗功率的比率C1。所述方法可建立第一构件10的热状态参数P1，所述热状态参数和第一构件10的测得温度T1与临界温度之间的差值成反比；换言之，热状态参数P1可随着所述测得温度接近不可超过的临界温度而增大。该参数P1用于提供测得温度T1的加权，该加权的目的在于增大计算的准确性以及/或者使该构件的冷却提前。DC/DC转换器是第一构件10的示例，所述控制方法可根据该实施方式为第一构件确定冷却需求C1。构件10和12的测得温度T1和T2可为所述构件的多个元件(例如功率元件或能量存储电池)的平均温度。

图3的曲线图示出了依据本发明根据温度T1来确定所述电气单元的第一构件的热状态参数P1。在特定实施方式中，当测得温度T1低于在5°与40°之间(优选地在15°与25°之间)的“下限温度”T_inf时，热状态参数P1被确定为值等于0。当测得温度超过在60°与100°之间(优选地在70°与90°之间)的“上限温度”T_sup时，P1可被确定为值等于100。用于确定参数P1的函数在T_inf与T_sup之间能够是线性的。该测量的有利之处在于T_sup有利地小于或等于所述第一构件的临界温度T_c，超过所述临界温度会造成损坏。在需要例如通过使冷却提前来优化第一构件的冷却曲线的情况下可实施该确定。DC/DC转换器的临界温度T_c可在80°与120°之间，该临界温度可在90°与110°之间。可观察到在图上用虚线表示系数等于1的直线，该直线表示参数P1相对于测得温度T1没有加权，在另一个实施方式中所述方法可根据温度T1直接确定冷却需求C1。

图4的曲线图示出了依据本发明根据热状态参数P1来确定第一构件的冷却需求C1。第一构件的冷却需求C1是P1的非线性函数，所述非线性函数是递增的并且使需求的增大比率C1随热状态参数P1增大。在特定实施方式中，所述非线性函数是多项式函数或幂函数。该函数可为ax²+bx+c类型的或者ax³+bx²+cx+d类型的；a、b、c和d是相关的整数。

在另一个优选实施方式中，该函数可为分段线性函数。在图上可看到测得温度的区段[0，A]、[A，B]、[B，C]、[C，100]，该函数在这些区段中的每个上都是线性的。在特定实施方式中，第一构件的冷却需求C1由该构件的最大要散耗功率的比率表示，当该构件的测得温度与临界温度之间的差值等于0时，该构件的冷却需求等于1或100％。当测得温度大于或等于结合图3的较高位置所示的“上限温度”值时，C1的值同样可等于1或100％。在DC/DC转换器的情况下，该装置还可在更严重的损坏之前限制由该构件发送的功率超过极限温度，所述极限温度可大于或等于所述临界温度。