本發(fā)明涉及電氣單元的冷卻。本發(fā)明還涉及包括電氣驅(qū)動(dòng)部件的車(chē)輛的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電能存儲(chǔ)單元的冷卻。

背景技術(shù)：

混合動(dòng)力車(chē)輛包括電能存儲(chǔ)單元，所述電能存儲(chǔ)單元用于為車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電。該單元通常還用于為車(chē)輛的其它設(shè)備供電。已知所述存儲(chǔ)單元可包括高壓電池，所述高壓電池用于發(fā)送驅(qū)動(dòng)車(chē)輛所需的功率，DC/DC轉(zhuǎn)換器與所述電池聯(lián)結(jié)，以用于為車(chē)輛供應(yīng)車(chē)載電壓。這種單元在運(yùn)行期間發(fā)出熱量，已知由風(fēng)扇型冷卻裝置來(lái)冷卻所述單元，該裝置通常從車(chē)廂內(nèi)部吸入空氣，被噴射在所述單元的構(gòu)件上的氣流可冷卻所述構(gòu)件。

需控制冷卻氣流以使電池與DC/DC轉(zhuǎn)換器可正常運(yùn)行且不損壞。

然而電能存儲(chǔ)單元的電池和轉(zhuǎn)換器具有相對(duì)不同的熱散耗功率，不適配的冷卻可損壞所述單元。電池和轉(zhuǎn)換器還具有可明顯不同的目標(biāo)或臨界運(yùn)行溫度，不適配的冷卻也可有害于電能存儲(chǔ)單元的功效。

專(zhuān)利文獻(xiàn)US20120206093A1公開(kāi)了在容置有至少一個(gè)電池的被分隔區(qū)域內(nèi)部控制溫度的方法，所述被分隔區(qū)域的溫度由風(fēng)扇調(diào)節(jié)。該教導(dǎo)的有利之處在于該方法包括建立風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)設(shè)定值，所述動(dòng)態(tài)設(shè)定值被設(shè)置成使所述經(jīng)分隔區(qū)域中的最佳溫度被保持。然而這種方法不適用于控制目標(biāo)運(yùn)行溫度不相似的多個(gè)設(shè)備。

專(zhuān)利文獻(xiàn)US20050111167A1公開(kāi)了一種電能存儲(chǔ)單元的冷卻裝置以及轉(zhuǎn)換器和逆變器，所述轉(zhuǎn)換器和所述逆變器的散熱需求小于存儲(chǔ)單元的散熱需求。該電能存儲(chǔ)單元相對(duì)于冷卻氣流被布置在電子儀器的上游。該文獻(xiàn)的有利之處在于該文獻(xiàn)提供的解決方案用于在車(chē)廂的較小空間中(更具體地在座椅下方)實(shí)施這些設(shè)備的冷卻。該教導(dǎo)局限于設(shè)備的布置以獲得冷卻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種解決方案以克服現(xiàn)有技術(shù)(尤其是上文提及的現(xiàn)有技術(shù))的至少一個(gè)缺點(diǎn)。更具體地，本發(fā)明的目的在于提出一種用于控制電氣單元的冷卻裝置的控制方法，以便防止對(duì)于所述單元的設(shè)備的任何損壞并且不限制所述單元的功效。

本發(fā)明目的在于提供一種用于控制電氣單元的冷卻裝置的控制方法，所述電氣單元尤其是用于混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電能存儲(chǔ)單元，所述電氣單元包括至少兩個(gè)構(gòu)件，所述至少兩個(gè)構(gòu)件中的第一構(gòu)件的最大要散耗功率小于其它一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的最大要散耗功率；所述控制方法包括根據(jù)所述構(gòu)件中的每個(gè)的冷卻需求來(lái)建立所述冷卻裝置的運(yùn)行設(shè)定值；所述方法的特征在于，將所述冷卻裝置的運(yùn)行設(shè)定值建立成能夠在僅第一構(gòu)件具有最大耗散需求時(shí)對(duì)應(yīng)于所述裝置的最大設(shè)定值。

根據(jù)本發(fā)明，第一構(gòu)件的冷卻需求是所述第一構(gòu)件的熱狀態(tài)參數(shù)的非線性函數(shù)，所述參數(shù)和所述第一構(gòu)件的測(cè)得溫度與臨界溫度之間的差值成反比。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，第一構(gòu)件的最大要散耗功率在其它一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的最大要散耗功率的5％和50％之間。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述冷卻裝置的運(yùn)行設(shè)定值由所述冷卻裝置的最大設(shè)定值的比率(taux)表示，所述冷卻裝置的運(yùn)行設(shè)定值基于并且能夠?qū)?yīng)于所述構(gòu)件中的每個(gè)的冷卻需求中的最大值，所述冷卻需求分別由所述構(gòu)件的最大要散耗功率的比率表示。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，基于一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的溫度通過(guò)與臨界溫度比較來(lái)確定所述一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件的最大要散耗功率的比率。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，基于一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的溫度通過(guò)與吹在所述一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件上的空氣的溫度比較以及/或者基于所述一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的目標(biāo)溫度來(lái)確定所述一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的最大要散耗功率的比率。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，能夠根據(jù)所述電氣單元的外部參數(shù)來(lái)限制所述冷卻裝置的運(yùn)行設(shè)定值，所述外部參數(shù)例如所述電氣單元的外部溫度以及用于為所述冷卻裝置供電的可用電壓。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述構(gòu)件的測(cè)得溫度是所述構(gòu)件的多個(gè)元件的平均溫度。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，當(dāng)測(cè)得溫度低于在5°與40°之間(優(yōu)選地在15°與25°之間)的溫度時(shí)，熱狀態(tài)參數(shù)被確定為值等于0。

根據(jù)有利方式，當(dāng)測(cè)得溫度大于上限溫度時(shí)，熱狀態(tài)參數(shù)被確定成值等于100，所述上限溫度小于或等于臨界溫度。所述上限溫度能夠在60°與100°之間(優(yōu)選地在70°與90°之間)。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述非線性函數(shù)是遞增的，并且使所述冷卻需求的增大比率隨熱狀態(tài)參數(shù)增大。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述非線性函數(shù)是多項(xiàng)式函數(shù)或冪函數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述非線性函數(shù)在第一構(gòu)件的測(cè)得溫度與臨界溫度的差值等于0時(shí)使第一構(gòu)件的冷卻需求等于1，第一構(gòu)件的冷卻需求由第一構(gòu)件的最大要散耗功率的比率表示。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，第一構(gòu)件的臨界溫度在80°與120°之間(優(yōu)選地在90°與110°之間)。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，第一構(gòu)件是DC/DC電流轉(zhuǎn)換器，并且第二構(gòu)件是電能存儲(chǔ)電池。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述電能存儲(chǔ)電池的目標(biāo)運(yùn)行溫度在30°與60°之間(優(yōu)選地在40°與50°之間)。

本發(fā)明的目的還在于提供一種用于控制電氣單元冷卻的控制裝置，所述控制裝置包括電子部件，例如微控制器，所述控制裝置的特征在于，所述控制裝置配置用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述控制裝置能夠在損壞之前限制由轉(zhuǎn)換器發(fā)送的功率超過(guò)極限溫度。

根據(jù)本發(fā)明的有利方式，所述極限溫度大于或等于臨界溫度。

本發(fā)明的目的還在于提供一種機(jī)動(dòng)車(chē)輛，所述機(jī)動(dòng)車(chē)輛包括混合動(dòng)力總成和電能存儲(chǔ)單元，并且?guī)в欣鋮s系統(tǒng)和所述冷卻系統(tǒng)的控制裝置，所述機(jī)動(dòng)車(chē)輛的特征在于，所述控制裝置符合本發(fā)明。

本發(fā)明的內(nèi)容的有利之處在于所述控制方法能夠使電氣單元的構(gòu)件可根據(jù)所述構(gòu)件的要散耗功率的特定需求被冷卻，而不會(huì)根據(jù)所述單元的運(yùn)行狀態(tài)造成冷卻過(guò)度或不足。事實(shí)上，所述冷卻裝置被控制成使其運(yùn)行設(shè)定值基于所述構(gòu)件中的每個(gè)的需求中的最大值，這避免了損壞所述構(gòu)件中的任意一個(gè)。此外，耗散較少功率的構(gòu)件的冷卻需求根據(jù)該構(gòu)件的溫度與臨界溫度的差異被快速降低，這避免了不合時(shí)宜的冷卻同時(shí)限制了電消耗。另一個(gè)構(gòu)件(例如電池)因而可在更高的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，這可有利于該構(gòu)件的功效。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文的描述和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，在附圖中：

-圖1是電能存儲(chǔ)單元的簡(jiǎn)化示意圖，所述電能存儲(chǔ)單元具有兩個(gè)構(gòu)件和根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置；

-圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻圖1上的存儲(chǔ)單元的冷卻裝置的控制方法的簡(jiǎn)化示意圖；

-圖3的曲線圖示出了依據(jù)本發(fā)明根據(jù)圖1和圖2上的第一構(gòu)件的溫度來(lái)確定第一構(gòu)件的熱狀態(tài)參數(shù)；

-圖4的曲線圖示出了依據(jù)本發(fā)明根據(jù)圖1和圖2上的第一構(gòu)件的熱狀態(tài)來(lái)確定第一構(gòu)件的冷卻需求；

具體實(shí)施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車(chē)輛電能存儲(chǔ)單元2的簡(jiǎn)化示意圖。所述車(chē)輛包括混和動(dòng)力總成4、帶有冷卻系統(tǒng)6(例如風(fēng)扇)的電能存儲(chǔ)單元2、以及所述冷卻系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的控制裝置8。冷卻控制裝置8包括電子部件(例如微處理器)，所述電子部件配置用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的用于控制電氣單元2的冷卻系統(tǒng)6的控制方法。在本發(fā)明的特定方式中，所述方法實(shí)施于上述電能存儲(chǔ)單元2，該電能存儲(chǔ)單元包括第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件12，所述第一構(gòu)件為DC/DC電流轉(zhuǎn)換器，所述第二構(gòu)件為電能存儲(chǔ)電池。所述方法還可實(shí)施于包括至少兩個(gè)構(gòu)件的整個(gè)電氣單元2，所述至少兩個(gè)構(gòu)件中的第一構(gòu)件10的最大要散耗功率小于其它一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的最大要散耗功率。第一構(gòu)件10的最大要散耗功率可在其它一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件的最大要散耗功率的5％與50％之間。在這種情境下，DC/DC轉(zhuǎn)換器10的要散耗功率的值可在200W與300W之間，所述電池12可為高壓電池并且要散耗功率可大約從500W到5kW。在圖上可示意性地看到氣流，所述氣流由穿過(guò)構(gòu)件10和12并且指向冷卻裝置6的箭頭示出、由冷卻裝置6驅(qū)動(dòng)并且從右向左移動(dòng)。本發(fā)明不限制于該布置，可考慮所述冷卻裝置的任何其它布置，尤其是涉及氣流相對(duì)于風(fēng)扇的方向的布置。在本發(fā)明的特定方式中，所述電能存儲(chǔ)單元能夠?yàn)檐?chē)輛的車(chē)載電網(wǎng)提供12V或24V的電壓以用于為電氣儀器供電。

圖2示出了用于控制電氣單元2的冷卻裝置6的控制方法的簡(jiǎn)化示意圖。在圖的右部可看到電氣單元2的第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件12。指示標(biāo)記C1和C2對(duì)應(yīng)于所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件的各自冷卻需求，所述冷卻需求由所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件的要散耗功率的比率表示。在圖的左部可看到電氣單元2的冷卻裝置6以及所述冷卻裝置的運(yùn)行設(shè)定值L。將該運(yùn)行設(shè)定值建立成能夠在僅第一構(gòu)件10具有最大耗散需求時(shí)對(duì)應(yīng)于所述冷卻裝置的最大設(shè)定值。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該設(shè)定值L是所述裝置6的最大設(shè)定值的比率，該設(shè)定值基于甚至等于構(gòu)件10和12中的每個(gè)的冷卻需求C1和C2中的較大值?？稍趫D上示意性看到通過(guò)函數(shù)“MAX”，第一構(gòu)件10的冷卻需求C1和第二構(gòu)件12的冷卻需求C2之間的較大值是被保留用于控制的值。在圖的左部還可注意到符號(hào)“±”，該符號(hào)指出所述控制方法的特定實(shí)施方式：冷卻裝置6的運(yùn)行設(shè)定值L事實(shí)上可根據(jù)單元2的外部參數(shù)來(lái)減小或增大，所述外部參數(shù)例如所述單元的外部溫度或用于為冷卻裝置6供電的可用電壓。

在特定實(shí)施方式中，基于所述構(gòu)件的溫度通過(guò)與被吹在構(gòu)件10和12上的空氣的溫度比較以及/或者基于所述構(gòu)件的目標(biāo)運(yùn)行溫度來(lái)確定比率C1和C2。電池12是構(gòu)件示例，所述方法根據(jù)該實(shí)施例為該構(gòu)件確定需求C2。事實(shí)上，電池的目標(biāo)溫度通常大于30°，這有利于電池的功效；該目標(biāo)溫度可在30°與60°之間，該目標(biāo)溫度可在40°與50°之間。可根據(jù)構(gòu)件12的溫度T2與目標(biāo)溫度的差值來(lái)確定構(gòu)件12的冷卻需求C2。在另一個(gè)特定實(shí)施方式中，基于所述構(gòu)件的溫度通過(guò)與運(yùn)行臨界溫度(通常超過(guò)所述臨界溫度構(gòu)件會(huì)損壞)比較來(lái)確定第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件12的最大要散耗功率的比率C1和C2。在這種情況下，根據(jù)第一構(gòu)件的運(yùn)行溫度T1與臨界運(yùn)行溫度之間的差值來(lái)確定第一構(gòu)件10的最大要散耗功率的比率C1。所述方法可建立第一構(gòu)件10的熱狀態(tài)參數(shù)P1，所述熱狀態(tài)參數(shù)和第一構(gòu)件10的測(cè)得溫度T1與臨界溫度之間的差值成反比；換言之，熱狀態(tài)參數(shù)P1可隨著所述測(cè)得溫度接近不可超過(guò)的臨界溫度而增大。該參數(shù)P1用于提供測(cè)得溫度T1的加權(quán)，該加權(quán)的目的在于增大計(jì)算的準(zhǔn)確性以及/或者使該構(gòu)件的冷卻提前。DC/DC轉(zhuǎn)換器是第一構(gòu)件10的示例，所述控制方法可根據(jù)該實(shí)施方式為第一構(gòu)件確定冷卻需求C1。構(gòu)件10和12的測(cè)得溫度T1和T2可為所述構(gòu)件的多個(gè)元件(例如功率元件或能量存儲(chǔ)電池)的平均溫度。

圖3的曲線圖示出了依據(jù)本發(fā)明根據(jù)溫度T1來(lái)確定所述電氣單元的第一構(gòu)件的熱狀態(tài)參數(shù)P1。在特定實(shí)施方式中，當(dāng)測(cè)得溫度T1低于在5°與40°之間(優(yōu)選地在15°與25°之間)的“下限溫度”T_inf時(shí)，熱狀態(tài)參數(shù)P1被確定為值等于0。當(dāng)測(cè)得溫度超過(guò)在60°與100°之間(優(yōu)選地在70°與90°之間)的“上限溫度”T_sup時(shí)，P1可被確定為值等于100。用于確定參數(shù)P1的函數(shù)在T_inf與T_sup之間能夠是線性的。該測(cè)量的有利之處在于T_sup有利地小于或等于所述第一構(gòu)件的臨界溫度T_c，超過(guò)所述臨界溫度會(huì)造成損壞。在需要例如通過(guò)使冷卻提前來(lái)優(yōu)化第一構(gòu)件的冷卻曲線的情況下可實(shí)施該確定。DC/DC轉(zhuǎn)換器的臨界溫度T_c可在80°與120°之間，該臨界溫度可在90°與110°之間?？捎^察到在圖上用虛線表示系數(shù)等于1的直線，該直線表示參數(shù)P1相對(duì)于測(cè)得溫度T1沒(méi)有加權(quán)，在另一個(gè)實(shí)施方式中所述方法可根據(jù)溫度T1直接確定冷卻需求C1。

圖4的曲線圖示出了依據(jù)本發(fā)明根據(jù)熱狀態(tài)參數(shù)P1來(lái)確定第一構(gòu)件的冷卻需求C1。第一構(gòu)件的冷卻需求C1是P1的非線性函數(shù)，所述非線性函數(shù)是遞增的并且使需求的增大比率C1隨熱狀態(tài)參數(shù)P1增大。在特定實(shí)施方式中，所述非線性函數(shù)是多項(xiàng)式函數(shù)或冪函數(shù)。該函數(shù)可為ax²+bx+c類(lèi)型的或者ax³+bx²+cx+d類(lèi)型的；a、b、c和d是相關(guān)的整數(shù)。

在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，該函數(shù)可為分段線性函數(shù)。在圖上可看到測(cè)得溫度的區(qū)段[0，A]、[A，B]、[B，C]、[C，100]，該函數(shù)在這些區(qū)段中的每個(gè)上都是線性的。在特定實(shí)施方式中，第一構(gòu)件的冷卻需求C1由該構(gòu)件的最大要散耗功率的比率表示，當(dāng)該構(gòu)件的測(cè)得溫度與臨界溫度之間的差值等于0時(shí)，該構(gòu)件的冷卻需求等于1或100％。當(dāng)測(cè)得溫度大于或等于結(jié)合圖3的較高位置所示的“上限溫度”值時(shí)，C1的值同樣可等于1或100％。在DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下，該裝置還可在更嚴(yán)重的損壞之前限制由該構(gòu)件發(fā)送的功率超過(guò)極限溫度，所述極限溫度可大于或等于所述臨界溫度。