電池溫度控制系統(tǒng)的間歇操作的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電池已知的特性，隨著溫度的下降，電池的內(nèi)部電阻增大、輸入和輸出特性劣化；隨著溫度的升高，電池的退化加速了。
[0003]公開(kāi)號(hào)為63-145705 (JP 63-145705 U)的日本實(shí)用新型專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種用在汽車中的電池的冷卻系統(tǒng)。該冷卻系統(tǒng)包括用于冷卻汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器、用于冷卻傳遞至蒸發(fā)器的熱交換介質(zhì)的冷凝器、以及用于對(duì)傳遞至冷凝器的冷卻介質(zhì)進(jìn)行加壓的壓縮機(jī)。冷卻系統(tǒng)的特征在于:電池外殼內(nèi)含有安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的電池，所述電池外殼形成有外部空氣引入管道，熱交換器容納在電池外殼中，且該熱交換器連接至熱交換介質(zhì)通道，該熱交換介質(zhì)通道將用于冷卻汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器連接至壓縮機(jī)。
[0004]近年來(lái)，尤其關(guān)注能夠使用在車輛外部提供的電源(以下稱“外部電源”)來(lái)對(duì)車載電池進(jìn)行充電的電動(dòng)車(EV)和插電式混合動(dòng)力車(PHV)。這一類型的充電以下將稱為“外部充電”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在上述類型的車輛中，在外部充電期間需要對(duì)電池進(jìn)行冷卻。然而，如果使用上述的車載空調(diào)來(lái)冷卻電池，由于操作時(shí)間的增多，可能會(huì)縮短車載空調(diào)的服務(wù)壽命。即，車載空調(diào)所包括的壓縮機(jī)是基于車輛運(yùn)行期間的操作時(shí)間、針對(duì)服務(wù)壽命而言常規(guī)設(shè)計(jì)的；因此，如果在外部充電期間持續(xù)使用車載空調(diào)，則壓縮機(jī)的服務(wù)壽命會(huì)明顯短于其預(yù)期時(shí)間。
[0006]并且，當(dāng)環(huán)境溫度是極端低溫時(shí)，進(jìn)行了外部充電之后的電池的溫度是過(guò)低的，因此可能無(wú)法獲得理想的輸入和輸出特性。在這種情況下，有必要操作車載空調(diào)，以提高外部充電期間電池的溫度；然而，與電池需要冷卻的情形一樣，壓縮機(jī)的服務(wù)壽命會(huì)明顯短于其預(yù)期時(shí)間。
[0007]本發(fā)明提供了一種溫度控制系統(tǒng)，其使用車載空調(diào)控制外部充電期間車載電池的溫度，而不會(huì)引起車載空調(diào)服務(wù)壽命的明顯縮短。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的用于車輛的溫度控制系統(tǒng)包括車載電池、車載空調(diào)和控制器。使用位于車輛外部的外部電源對(duì)所述車載電池進(jìn)行充電。所述車載空調(diào)控制車輛內(nèi)部的溫度及車載電池的溫度。當(dāng)使用外部電源對(duì)車載電池進(jìn)行充電時(shí)，所述控制器以間歇操作模式操作車載空調(diào)，以控制車載電池的溫度。
【附圖說(shuō)明】
[0009]以下將結(jié)合附圖，描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)、以及技術(shù)和工業(yè)意義，
圖中相似的附圖標(biāo)記代表相似部件，其中: 圖1為展示溫度控制系統(tǒng)的配置的示意圖；
圖2為展示外部充電系統(tǒng)的圖示；
圖3為展示另一例外部充電系統(tǒng)的配置的圖示；
圖4為示意在外部充電期間所執(zhí)行的溫度控制過(guò)程的前半部分的流程圖；
圖5為示意在外部充電期間所執(zhí)行的溫度控制過(guò)程(冷卻過(guò)程)的后半部分的流程圖；
圖6為表示電池組件在冷卻期間的溫度變化的圖；
圖7為示意在外部充電期間所執(zhí)行的溫度控制過(guò)程(升溫過(guò)程)的后半部分的流程圖；
圖8為表示電池組件在升溫期間的溫度變化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下將描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
[0011]以下將結(jié)合附圖1描述作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、用于車載電池的溫度控制系統(tǒng)(以下將稱為“溫度控制系統(tǒng)”)。圖1示意了該溫度控制系統(tǒng)的配置。溫度控制系統(tǒng)100包括電池組1、車內(nèi)熱交換單元51、冷凝器52、風(fēng)扇53、壓縮機(jī)54、開(kāi)關(guān)閥55、熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L1-L7、第一壓力控制單元61、第二壓力控制單元62、控制器20、充電完成時(shí)刻接收單元30和存儲(chǔ)單元40。
[0012]電池組1包括(對(duì)應(yīng)于車載電池的)電池組件10、腔室11、組內(nèi)熱交換單元12、鼓風(fēng)機(jī)13、循環(huán)路徑14和溫度獲取單元15。電池組件10由串聯(lián)連接的電池10a構(gòu)成。當(dāng)然，電池組件10中包括的一些電池10a可以是彼此并聯(lián)連接的。二次電池，例如鋰離子電池、鎳金屬氫化物電池等，可以用作電池10a。并且，雙電層電容器可替代二次電池來(lái)使用。構(gòu)成電池組10的電池10a的數(shù)量可以根據(jù)所需要的電池組件10的功率而設(shè)定為適當(dāng)?shù)臄?shù)量。
[0013]電池組件10向電機(jī)供電，以使車輛運(yùn)轉(zhuǎn)。所述車輛可以是混合動(dòng)力車輛或是電動(dòng)車輛?；旌蟿?dòng)力車輛包括電池組件10和其他的動(dòng)力源，例如發(fā)動(dòng)機(jī)或燃料電池，該其他動(dòng)力源用作為令車輛運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。而電動(dòng)車僅包括電池組件10，該電池組件用作為零車輛運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。腔室11安裝至電池組件10，形成空氣的組內(nèi)轉(zhuǎn)移路徑，其中空氣被用于控制電池組件10的溫度。
[0014]使用電池組件10的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)13，該鼓風(fēng)機(jī)可操作以將空氣送入腔室11。組內(nèi)熱交換單元12位于電池組件10與鼓風(fēng)機(jī)13之間?？諝鈴墓娘L(fēng)機(jī)13處遞送，當(dāng)其穿過(guò)組內(nèi)熱交換單元12時(shí)，與被引入組內(nèi)熱交換單元12的用于控制空氣溫度的熱交換介質(zhì)進(jìn)行換熱。當(dāng)從鼓風(fēng)機(jī)13處遞送的空氣被熱交換介質(zhì)冷卻時(shí)，可通過(guò)使用隨后冷卻的空氣對(duì)電池組件10進(jìn)行冷卻。當(dāng)從鼓風(fēng)機(jī)13處遞送的空氣被熱交換介質(zhì)加熱時(shí)，可通過(guò)使用隨后加熱的空氣使電池組件10升溫。
[0015]循環(huán)路徑14為下述路徑:從鼓風(fēng)機(jī)13穿過(guò)該路徑遞送的空氣在腔室11的內(nèi)部和外部循環(huán)。溫度獲取單元15獲取電池組件10的溫度信息。可使用熱敏電阻器作為溫度獲取單元15。所述熱敏電阻器可設(shè)置在每一個(gè)電池10a上，或設(shè)置在每一個(gè)電池塊上，兩個(gè)或兩個(gè)以上電池10a分為組為一個(gè)電池塊。由溫度獲取單元15獲得的溫度信息被傳輸至控制器20。
[0016]控制器20整體管控對(duì)溫度控制系統(tǒng)100的控制，該控制器20控制對(duì)風(fēng)扇53、壓縮機(jī)54、開(kāi)關(guān)閥55和鼓風(fēng)機(jī)13的驅(qū)動(dòng)，并控制電池組件10的充電/放電?？刂破?0可以是一個(gè)ECU，或是兩個(gè)或兩個(gè)以上ECU。例如，執(zhí)行對(duì)車輛內(nèi)部的溫度控制的ECU可能不同于執(zhí)行對(duì)電池組件10的溫度控制的EOT。
[0017]壓縮機(jī)54包括由電機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)單元，以及執(zhí)行熱交換介質(zhì)的吸入、壓縮和排出的螺旋滾動(dòng)單元。使用電池組件10的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)54。開(kāi)關(guān)閥55使熱交換介質(zhì)的轉(zhuǎn)移路徑在導(dǎo)向車內(nèi)熱交換單元51的路徑與導(dǎo)向組內(nèi)熱交換單元12的路徑之間切換。
[0018]當(dāng)要對(duì)車輛內(nèi)部進(jìn)行冷卻時(shí)，氣體形式的熱交換介質(zhì)被壓縮為壓縮機(jī)54中的高溫高壓氣體，隨后被排放進(jìn)熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L2。排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L2的熱交換介質(zhì)流入冷凝器52，并被來(lái)自風(fēng)扇53的空氣所冷卻。在冷凝器52處冷卻的熱交換介質(zhì)被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L1，在熱交換介質(zhì)穿過(guò)第二壓力控制單元62的同時(shí)熱交換介質(zhì)的壓力減小了，于是熱交換介質(zhì)被進(jìn)一步冷卻了。在穿過(guò)第二壓力控制單元62的同時(shí)壓力已減小了的熱交換介質(zhì)流入車內(nèi)熱交換單元51，并對(duì)遞送進(jìn)車輛內(nèi)部的空氣進(jìn)行冷卻。在對(duì)遞送進(jìn)車輛內(nèi)部的空氣進(jìn)行冷卻之后其溫度已經(jīng)升高了的熱交換介質(zhì)被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L3，并再次流入壓縮機(jī)54。
[0019]當(dāng)要對(duì)電池組件10進(jìn)行冷卻時(shí)，氣體形式的熱交換介質(zhì)被壓縮為壓縮機(jī)54中的高溫高壓氣體，隨后被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L2。排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L2中的熱交換介質(zhì)流入冷凝器52，并被來(lái)自風(fēng)扇53的空氣所冷卻。在冷凝器52處冷卻的熱交換介質(zhì)被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L1，并在比第二壓力控制單元62靠前的一位置處流入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L4。流入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L4的熱交換介質(zhì)流過(guò)開(kāi)關(guān)閥55，并流入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L6。流入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L6的熱交換介質(zhì)，在其流經(jīng)第一壓力控制單元61的同時(shí)壓力即已減小，以便進(jìn)一步被冷卻。在流經(jīng)第一壓力控制單元61的同時(shí)壓力即已減小的熱交換介質(zhì)流入組內(nèi)熱交換單元12，并對(duì)從鼓風(fēng)機(jī)13送來(lái)的空氣進(jìn)行冷卻。通過(guò)對(duì)來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)13的空氣進(jìn)行冷卻已使其溫度升高了的熱交換介質(zhì)，從組內(nèi)熱交換單元12排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L7，并經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)閥55、熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L5及熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L3，再次流入壓縮機(jī)54。
[0020]當(dāng)要對(duì)電池組件10進(jìn)行升溫時(shí)，氣體形式的熱交換介質(zhì)被壓縮為壓縮機(jī)54中的高溫高壓氣體，隨后被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L3。排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L3中的熱交換介質(zhì)流入冷凝器車內(nèi)熱交換單元51，并使要送入車輛內(nèi)部的空氣的溫度升高。通過(guò)使要送入車輛內(nèi)部的空氣的溫度升高而已被冷卻了的熱交換介質(zhì)被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L1，并在流經(jīng)第二壓力控制單元62的同時(shí)其壓力得以減小，以便被進(jìn)一步冷卻。在流經(jīng)第二壓力控制單元62時(shí)壓力即已減小的熱交換介質(zhì)流入冷凝器52，并被從風(fēng)扇53處送來(lái)的空氣所加熱。在冷凝器52處加熱的熱交換介質(zhì)被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L2，并再次流入壓縮機(jī)54。
[0021]當(dāng)要升高電池組件10的溫度時(shí)，氣體形式的熱交換介質(zhì)被壓縮為壓縮機(jī)54中的高溫高壓氣體，隨后被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L3。排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L3中的熱交換介質(zhì)在比第二壓力控制單元62靠前的一位置處流入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L5。流入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L5的熱交換介質(zhì)穿過(guò)開(kāi)關(guān)閥55和熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L7，并流入組內(nèi)熱交換單元12。流入組內(nèi)熱交換單元12的熱交換介質(zhì)對(duì)來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)13的空氣進(jìn)行升溫。通過(guò)對(duì)來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)13的空氣進(jìn)行升溫而已被冷卻了的熱交換介質(zhì)被排入熱交換介質(zhì)轉(zhuǎn)移路徑L6，且在穿過(guò)第一壓力控制的案源61時(shí)使其壓力得以減小，以便進(jìn)一步被冷卻。其壓力已