对预计在充电站再充电的牵引电池进行预冷的方法和系统

摘要

本公开涉及对预计在充电站再充电的牵引电池进行预冷的方法和系统。用于电动车辆(诸如，纯电动车辆(BEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV))的方法和系统包括：当指示车辆正在被驱动至充电站时，对车辆的牵引电池进行预冷。通过车载电池冷却系统来进行所述预冷。所述预冷取决于车辆和充电站之间的距离。

说明书

技术领域

本公开涉及冷却电动车辆的牵引电池。

背景技术

电动车辆包括牵引电池和电动马达。马达将来自电池的电能转换成用于车辆推进的马达扭矩。

可利用来自电网的能量对纯电动车辆(BEV)或插电式混合动力电动车辆(PHEV)的牵引电池进行再充电。电池再充电可以以各种速率来进行。例如，“DC快速充电”是使用高电压和高电流以减少充电时间并从而相对较快地充满电池的再充电过程。也可以通过感应充电或通过其它的方法，利用正常线路电流对电池再充电。

不论采用什么方法，再充电都产生会使电池温度升高的热。因此，会期望对预计再充电的电池进行预冷以将电池温度保持在期望的限制内。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于诸如插电式混合动力电动车辆(PHEV)和纯电动车辆(BEV)的电动车辆的方法。所述方法包括：当指示车辆正在被驱动至充电站时，对车辆的牵引电池进行预冷。可以根据车辆和充电站之间的距离来调节所述预冷。也可以根据再充电速率、与预定的最大电池温度阈值有关的电池温度和/或电池的荷电状态来调节所述预冷。

在实施例中，提供了一种用于电动车辆的系统。所述系统包括电池冷却系统和控制器。所述电池冷却系统被配置为冷却车辆的牵引电池。所述控制器被配置为当指示车辆正在被驱动至充电站时，控制电池冷却系统对牵引电池进行预冷。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：根据车辆和充电站之间的距离，调节所述预冷。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：接收来自车辆使用者和导航系统中的至少一个的距离。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：接收来自车辆使用者和导航系统中的至少一个的指示。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：根据再充电的速率，调节所述预冷。

根据本发明的一个实施例，所述控制器还被配置为：根据牵引电池的周围的环境温度、与预定的最大电池温度有关的电池温度以及电池荷电状态中的至少一个，调节所述预冷。

在实施例中，提供一种车辆，所述车辆具有牵引电池和电池冷却系统。所述电池冷却系统被配置为当指示车辆正在被驱动至充电站时，对牵引电池进行预冷。

根据本发明的一个实施例，所述电池冷却系统还被配置为：根据车辆和充电站之间的距离，调节所述预冷。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的电动车辆的框图；

图2A和2B示出了根据本发明实施例的流程图，流程图分别描述了在车辆正在被驱动，预计在充电站处对车辆的牵引电池再充电时，对该牵引电池进行预冷的操作。

具体实施方式

在此公开了本发明的详细实施例；然而，应理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以显示特定组件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。

现在参照图1，示出了根据本发明的实施例的电动车辆10的框图。在该实施例中，车辆10是无内燃发动机的纯电动车辆(BEV)。在其它实施例中，车辆10可以是包括内燃发动机的混合动力电动车辆。

车辆10包括牵引电池12和电动马达14。例如，电池12是锂离子电池组。马达14将来自电池12的电能转换成用于车辆推进的马达扭矩。电池12通过连接在电池和马达之间的逆变器(未示出)而将电能供应至马达14。电池12放电，以将电能供应至马达14。马达14向车辆动力传动系提供马达扭矩，以驱动车辆10的一个或更多个车轮16，从而推进车辆。

可以利用来自充电站18处的外部电网的电能来对电池12再充电。充电站18将来自电网的电能提供至电池12，以对电池再充电。在针对一个或更多个行车事件驱动车辆10而使得电池已放电之后，电池12将会被再充电。再充电事件包括车辆操作员将车辆10驾驶到充电站18并将车辆停在充电站处。然后，电池12被插入到(即，连接到)充电站12中以被再充电。

在该实施例中，在再充电过程期间，充电站18向电池12提供高强度(highamperage)的电流。例如，充电站18是使用高电压(例如，400V-500V)和高电流(例如，100A-300A)对电池12充电的“DC快速充电”充电站。充电站18能够通过使用高电压和高电流而相对较快地对电池12充电。DC快速充电是如由SAEJ1772限定的3级充电过程。在其它实施例中，充电站可以提供更高强度的电流来对电池12充电。在其它实施例中，在再充电过程期间，充电站18向电池12提供相对较低强度的电流。例如，在这些其它实施例中，充电站18被配置为提供如由SAEJ1772限定的1级或2级充电过程。

当电池正在运行时(诸如在放电期间和在充电期间)，电池12的温度应该被保持在或保留在给定的温度范围内。温度范围取决于电池12的类型和/或特性。具体地，电池12的温度不应超过最大运行温度。

通常，电池12的温度取决于环境温度(即，电池周围的温度)和电池正在放电的速率或充电的速率。下面观察到的情况是在所有的其它条件都相等的情况下得到的。在高的环境温度(例如，炎热的夏天)下的电池12的温度将高于在低的环境温度(例如，寒冷的冬夜)下的电池12的温度。与轻型行驶状况(lightdrivingcondition)相比，当在重型行驶状况期间电池12更快地放电时，电池12的温度将会更高，从而产生更多的热。在电池由高电流充电(使电池快速地变热)时的电池12的温度将会高于在电池由较低电流充电(使电池缓慢地变热)时的电池12的温度。

车辆10还包括被配置为冷却电池12的车载电池冷却系统20。冷却系统20运行为冷却电池12或从电池12移除热，以降低或保持电池温度低于最大温度。例如，冷却系统20向电池12输送变冷的冷却剂，并使变热的冷却剂返回到冷却系统。冷却系统20可通过换热器(例如，散热器)将热消散到外部环境或者车辆10的内部。

当车辆10在行进时，冷却系统20的效率是最佳的。所述效率为最佳是因为通过换热器而增加的气流。因此，与在车辆停在充电站18处时相反，当车辆10被驱动时，冷却系统20具有更强的冷却能力。因而，当车辆10在某些高的环境温度下被驱动时，冷却系统20可以充分地冷却电池12，反之，当车辆在同样的高的环境温度下停在充电站处时，冷却系统可能不具有足够的冷却能力。

当冷却系统20运行同时车辆10正在充电站18处充电时，冷却系统接收来自充电站18的电能用于其运行。另一方面，当冷却系统20运行同时车辆10正在被驱动时，电池12向冷却系统供应电能，以驱动冷却系统的运行。因此，当车辆10正在被驱动时，电池12除了放电用于推进车辆，还放电用于驱动冷却系统20。因此，这种从电池12放出的用于冷却系统20的电能将不可用于车辆推进。

车辆10还包括电池温度传感器22、环境温度传感器24和电池荷电状态(SOC)传感器26。电池温度传感器22物理地连接到电池以检测电池的温度。环境温度传感器24被配置为检测周围环境的温度。电池荷电状态(SOC)传感器26是被配置为检测电池的SOC的处理器或类似物。电池SOC传感器26可以访问电池12的合适的输入信息，以用于检测电池SOC。

车辆10还包括与冷却系统20和传感器22、24、26通信的控制器28。控制器28被配置为控制冷却系统20冷却电池12，以降低或保持电池温度低于最大温度。控制器28基于电池温度、环境温度、最大运行温度和/或电池SOC来控制冷却系统20。

此外，根据本发明的实施例，控制器28还被配置为：当车辆10正在被驱动，预计在充电站18对电池进行再充电时，控制冷却系统20对电池12进行预冷。在车辆10正在被驱动时，控制器28利用冷却系统20对电池12进行预冷，其中，冷却系统20具有由于通过换热器增加的气流而导致的额外的冷却能力。因此，当车辆10正在被驱动时，冷却系统20可以具有额外的冷却能力，从而即使在高的环境温度下也能对电池12进行预冷。控制器28控制冷却系统20对电池12进行预冷以降低电池温度使其远低于最大温度，其中，所述电池温度在预冷操作开始时就应该已经低于最大温度。事实上，所述预冷操作是为了扩大电池12的温度和最大温度之间的温差。

在充电站18处的再充电过程之前，对电池12进行预冷以扩大电池温度和最大温度之间的温差是令人满意的。之所以是令人满意的是因为在再充电期间电池12变热。具体地，在使用相对较高的电流的再充电过程(诸如DC快速充电)期间，电池12迅速变热。当车辆10停在充电站18时，考虑到当车辆停车时冷却系统也不能运行，这种增加量的热可能对于冷却系统20来说太多而难以处理。因此，在再充电期间即使冷却系统20运行，电池温度仍将上升。如果在再充电过程开始时电池温度已经接近最大温度，则在再充电过程期间电池温度将上升并达到最大温度。如果在车辆10停在充电站18处时的环境温度相对较高，其与电池温度最初接近最大温度相独立或结合，则在再充电过程期间，电池温度将上升并达到最大温度。因此，再充电必定会被减慢(例如，减小来自充电站18的电流的强度)或者被禁止(例如，暂停或停止再充电过程)，以保持电池温度低于最大温度。

在再充电过程之前，对电池12进行预冷以扩大电池温度和最大温度之间的温差，导致在再充电过程开始时电池温度不会接近最大温度。因此，尽管在再充电过程期间不管冷却系统20是否运行电池温度都会上升，但是再充电过程应能在电池温度达到最大温度之前完成。如此，再充电过程将不必被减慢或被禁止。此外，在再充电过程开始时电池温度和最大温度之间存在足够大的温差的情况下，根据环境温度条件和/或再充电过程的持续时间和速率，在再充电过程期间冷却系统20可能根本不需要运行。

当车辆10被驱动时，冷却系统20消耗来自电池12的电能用于将要进行的预冷操作。如此，电池12将具有更少的电能提供给车辆推进。在预计于充电站18处进行的再充电事件中，控制器28被配置为平衡：(i)由冷却系统20为了预冷操作而消耗的电池12的另外的电能与(ii)从车辆10到充电站18的距离，以确保车辆将具有到达充电站的里程。在预计于充电站处进行的再充电事件中，从车辆10到充电站18的距离是直到充电为止的可行驶距离(distanceuntilcharge，DUC)信息。如此，除了电池温度、环境温度、最大温度和/或电池SOC，控制器28还被配置为基于DUC信息控制冷却系统20。

控制器28知道再充电事件将何时开始以知道何时开始进行预冷操作。也就是说，控制器28知道车辆驾驶员何时决定将车辆10驱动至充电站18并意图对电池12再充电。在车辆驾驶员决定将车辆驱动至充电站以对电池12再充电时，控制器28还知道车辆10和充电站18之间的距离。此外，控制器28可知道将要在充电站18处进行的充电类型(例如，“快速充电”)。告知控制器的这种集合的信息被标记为“再充电事件信息”。

车辆10还包括用于将所述再充电事件信息传输至控制器28的再充电事件通知输入30。如下面参照图2A和2B所描述的，可以使用多种方法向控制器28传输所述再充电事件信息，再充电事件通知输入30可以采用多种形式。

现在参照图2A，并继续参照图1，示出了根据本发明的实施例的流程图40，流程图40描述了在车辆10正在被驱动，预计在充电站处进行再充电时，对电池12进行预冷的操作。在这个实施例中，在控制器28被告知再充电事件信息之前，车辆10已经被驱动，如框42中所示的。在其它实施例中，向控制器28提供再充电事件信息可以发生在车辆10被驱动之前。

所述操作包括操作员(例如，车辆驾驶员)启动“快速充电”按钮，如框44中所示的，以告知控制器28驾驶员意图使电池12在“快速充电”充电站处进行再充电。如此，控制器28知道驾驶员正在将车辆10驱动至充电站以对电池12充电，并且所述充电将是“快速充电”充电。在这个实施例中，再充电事件通知输入30采用“快速充电”按钮的形式。

与驾驶员启动“快速充电”按钮结合，所述操作还包括操作员手动输入车辆10的当前位置和充电站18的位置之间的距离里程，如框46中所示的。由驾驶员手动输入的距离里程是驾驶员对车辆10和充电站18之间的实际距离的估计。控制器28可将额外的距离添加到手动输入的距离里程来适应错误估计，从而到达车辆10和充电站18之间的距离。在任意事件中，这个距离是直到充电为止的可行驶距离(DUC)。

如所描述的，在这个实施例中，用于将再充电事件信息传输至控制器28的过程是手动过程。

所述操作还包括当车辆10正在被驱动至充电站18时，控制器28控制冷却系统20对电池12进行预冷，如框48中所示的。在这个实施例中，控制器28基于将要在充电站18处执行的再充电的类型(在本实例中，“快速充电”)和DUC而对电池12进行预冷。控制器28可还基于电池温度、环境温度、最大温度和/或电池SOC而对电池12进行预冷。

因此，电池12可以被预冷至较低的电池温度，从而允许在再充电过程期间使用电池的蓄热能力，以保持电池温度低于最大温度。

现在参照图2B，并继续参照图1，示出了根据本发明的另一实施例的流程图50，该流程图50描述了在车辆10正在被驱动，预计在充电站处进行再充电时，对电池12进行预冷的操作。在这个实施例中，虽然在控制器28被告知再充电事件信息之前车辆10已经被驱动，如由框52所示的，但是向控制器提供再充电事件信息可以发生在车辆被驱动之前，如上所述。

所述操作包括驾驶员告知车辆10的导航系统驾驶员意图使电池12在特定的充电站(诸如，充电站18)进行“快速充电”，如框54中所示的。如此，控制器28知道驾驶员正在将车辆10驱动至充电站以对电池12“快速充电”。在这个实施例中，再充电事件通知输入30采用车辆的导航系统的形式。驾驶员使用导航系统的触摸屏来告知控制器28接下来的电池再充电将是在特定的充电站18处的“快速充电”，驾驶员意图将车辆10驱动至该特定的充电站18是为了对电池再充电。导航系统利用全球定位系统(GPS)信息来计算车辆10和充电站18之间的距离(即，DUC)。如所描述的，在这个实施例中，将再充电事件信息传输至控制器28的过程是基于车辆10的导航系统和GPS信息的自动过程。

所述操作还包括当车辆10被驱动至充电站18时，控制器28控制冷却系统20对电池12进行预冷，如框56中所示的。在这个实施例中，控制器28基于将要在充电站18处执行的再充电的类型(在这个实例中，“快速充电”)和DUC来对电池12进行预冷。控制器28可还基于电池温度、环境温度、最大温度和/或电池SOC来对电池12进行预冷。因此，电池12可以被预冷至较低的电池温度，从而在再充电过程期间允许使用电池的蓄热能力，以保持电池温度低于最大温度。

已经描述了如下的方法和系统：当车辆正在被驱动，预计在充电站处对电池再充电时，对电动车辆的牵引电池进行预冷。提供这种预冷可包括以下优点：当频繁执行“快速充电”时，延长电池寿命；减少在(“快速充电”)充电站的时间；预先的电池冷却能够优化电池冷却系统尺寸，并可导致较低成本的较小组件；对于一组给定的硬件，在较宽的环境温度范围下进行(“快速充电”)再充电期间，车辆能够管理电池温度和车厢舒适度二者；当车辆知道接下来的再充电将是“缓慢”充电时，可以允许增加电池温度，从而降低冷却系统能量使用，这增加了行驶里程并降低充电成本。

虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地说，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。另外，可组合各个实现的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。