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1、(10)申请公布号 CN 103832240 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103832240 A (21)申请号 201310597851.4 (22)申请日 2013.11.22 13/684,548 2012.11.25 US B60H 1/00(2006.01) H01M 10/613(2014.01) H01M 10/615(2014.01) H01M 10/625(2014.01) H01M 10/663(2014.01) (71)申请人 福特全球技术公司 地址 美国密歇根州迪尔伯恩市中心大道 330 号 800 室 (72)发明人 肯尼斯J杰克逊 (74)专。
2、利代理机构 北京连和连知识产权代理有 限公司 11278 代理人 初学平 (54) 发明名称 高压电池热控制系统与方法 (57) 摘要 一种电池热控制系统， 包括电池、 设置为与电 池流体连通的加热器芯、 以及车辆 HVAC 系统， 该 系统带有与加热器芯热连接的蒸发器。本发明还 公开了一种电池热控制方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103832240 A CN 103832240 A 1/1 页 2 1。
3、. 一种电池热控制系统， 其特征在于， 包括 ： 电池 ； 加热器芯， 其被设置为与所述电池 流体连通 ； 以及车辆 HVAC 系统， 该系统带有与所述加热器芯热连接的蒸发器。 2. 如权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 进一步包括热源入口导管和热源回流管， 该 热源回流管与所述电池相连通。 3. 如权利要求 2 所述的系统， 其特征在于， 进一步包括阀， 该阀位于所述热源入口导管 和所述热源回流管的每一个之中。 4. 如权利要求 2 所述的系统， 其特征在于， 进一步包括流体热源， 该流体热源与所述热 源入口导管以及所述热源的出口导管相连通。 5. 如权利要求 4 所述的系统， 其特征。
4、在于， 所述流体热源包括加热的冷却剂的源。 6. 如权利要求 5 所述的系统， 其特征在于， 所述流体热源包括加热的车辆发动机冷却 剂的源。 7. 如权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 所述车辆 HVAC 系统包括 AC 压缩机和 AC 冷 凝器， 该 AC 压缩机与所述蒸发器相连通， 并且该 AC 冷凝器与所述的 AC 压缩机和所述蒸发 器相连通。 8. 如权利要求 7 所述的系统， 其特征在于， 所述蒸发器被安置为接收来自所述后加热 器芯的空气。 9. 如权利要求 1 所述的系统， 其特征在于， 进一步包括冷却剂热交换器， 其被设置为与 所述加热器芯流体连通。 权 利 要 求 书 C。
5、N 103832240 A 2 1/4 页 3 高压电池热控制系统与方法 技术领域 0001 本发明的实施例总体上涉及用于控制车辆 HV（高压） 电池冷却剂温度的系统与方 法。更具体地， 本发明的实施例涉及 HV 电池热控制系统与方法， 其中， 可以通过将电池冷却 剂散布穿过冷却的辅助加热器芯来冷却 HV 电池。 背景技术 0002 提升车辆内气候舒适性的能力逐年增加。 然而目前正在开发的新车辆设计对于空 调技术提出了新的挑战。随着车辆的电气化扩大至所有的车辆类别， 在气候控制考虑中的 热量问题管理的复杂性增加了。对于三排座的车辆， 辅助的 HVAC（暖通空调） 单元可以用 于为所有乘客更好的。
6、平衡客舱内舒适度。如果这样的车辆是电气化的并且车辆的 HV 电池 需要低于环境温度的冷却剂， 那么通常会需要冷却剂冷却装置形式的第三蒸发器。 然而， 这 需要昂贵并难以封装的硬件。 0003 因此， HV 电池热控制系统与方法是需要的， 其中可以通过将电池冷却剂散布穿过 冷却的辅助加热器芯来冷却 HV 电池。 发明内容 0004 本发明总体上指向电池热控制系统。 该电池热控制系统的说明性的实施例包括电 池、 被设置为与电池流体连通的加热器芯和车辆 HVAC 系统， 该系统带有与加热器芯热连接 的蒸发器。 0005 本发明总体上进一步指向电池热控制方法。 该方法的说明性的实施例包括使环境 空气流。
7、动穿过 HVAC 系统的蒸发器， 从蒸发器向辅助加热器芯散布冷却空气， 使电池冷却剂 散布穿过辅助加热器芯， 以及通过使电池冷却剂散布穿过电池来冷却电池。 附图说明 0006 以下将参照附图以示例方式给出本发明的实施例， 其中 ： 0007 图 1 是 HV 电池热控制系统的说明性实施例的原理图， 更具体地， 图解了该系统的 电池冷却运行模式。 0008 图1A是HV电池热控制系统的说明性实施例的原理图， 更具体地， 图解了该系统的 电池加热运行模式。 0009 图 1B 是 HV 电池热控制系统的可选择的说明性实施例的原理图。 0010 图 1C 是 HV 电池热控制系统的另一可选择的说明性。
8、实施例的原理图。 0011 图 2 是该 HV 电池热控制方法的说明性实施例的流程图。 0012 图 3 是阐明了用于 HV 电池热控制系统的示例性控制方法的系统控制流程图。 具体实施方式 0013 以下具体实施方式本质上仅仅是示范性的， 并非旨在限制所描述的实施例或描述 说 明 书 CN 103832240 A 3 2/4 页 4 的实施例的应用和用途。于此使用的词，“示例性的” 或 “说明的” 意思是 “作为示例， 实例， 或说明。 ” 任何在此处描述为 “示例性的” 或 “说明的” 的实施方式并不一定被解释为比其他 实施方式更优选或有利。 以下被描述的所有的实施方式都是提供用于使本领域内。
9、的技术人 员实施本发明的示例性实施例， 而并非旨在限制所附权利要求的范围。 此外， 此处所描述的 说明性的实施例并非穷尽性的， 并且除了此处所描述的以及落入所附权利要求的范围内的 实施例或实施方式以外的其他实施例或实施方式是可能的。此外， 并无意图受到前面的技 术领域， 现有技术， 发明内容或者随后的具体实施方式中存在的任何明示或默示的理论的 限定。 0014 首先参照附图的图 1， HV（高压） 电池冷却系统以下称为系统的说明性实 施例总体地由附图标记 100 来表示。该系统 100 包括 HV 电池 102。HV 电池 102 可以至少 为车辆 （未示出） 的一些电气部件供电。在一些应用中。
10、， 该车辆可以是 PHEV（插电式混合动 力汽车） 。在一些应用中， 该车辆可以是至少有两排座位的大的乘用车辆。因此， 如本领域 技术人员公知的， 用于车辆的HVAC系统119可以有用于车辆的前排和后排座位的分离的气 候控制部件。 0015 HV 电池 102 被设置为通过电池冷却剂回路 103 与辅助 HVAC（加热、 通风、 空调） 加 热器芯 108 流体连通。该辅助加热器芯 108 与车辆 HVAC 系统 199 的后蒸发器 122 热连接， 以促进加热器芯 108 的选择性冷却， 如将在下文中描述的。该车辆 HVAC 系统 119 可以包括 后 HVAC 风扇 120， 其包括后蒸发。
11、器 122。该后蒸发器 122 可以被设置为邻近于辅助加热器 芯 108。如下文将进一步描述的， 通过后 HVAC 风扇 120 的运行， 环境空气 140 被吸入穿过后 蒸发器 122， 环境空气 140 在此被冷却。来自于后蒸发器 122 的冷却空气 142 流经并冷却辅 助加热器芯 108。 0016 AC（空调） 冷凝器 138 可以通过后蒸发器入口导管 124 和后蒸发器出口导管 128 与后蒸发器 122 相连通。阀 126 可以被包括在后蒸发器入口导管 124 中。前蒸发器 130 可 以通过前蒸发器入口导管 132 和前蒸发器出口导管 134 与 AC 冷凝器 138 相连通。。
12、阀 133 可以被包括在前蒸发器入口导管 132 中。空调压缩机 136 可以被装备在 AC 冷凝器 138 和 前蒸发器 130 以及后蒸发器 122 之间。 0017 该电池冷却剂回路103可以包括电池冷却剂入口导管104和电池冷却剂出口导管 106， 该两导管与 HV 电池 102 相连通， 其目的为使电池冷却剂 144（图 1） 散布穿过 HV 电池 102， 将在下文中被描述。电池冷却剂泵 105 可以被包括在电池冷却剂入口导管 104 中。热 源入口导管 116 可以与电池冷却剂入口导管 104 相连通。如来自车辆发动机 （未示出） 的加 热的冷却剂 146 源这样的流体热源 11。
13、7 可以与热源入口导管 116 相连通。阀 118 可以被包 括在热源入口导管116中以选择性地关闭与阻塞或打开与促进来自流体热源117的加热的 冷却剂 146（图 1A） 通过热源入口导管 116 的流动 . 0018 该辅助加热器芯 108 通过加热器芯出口导管 114 与电池冷却剂入口导管 104 相连 通。加热器芯入口导管 110 与辅助加热器芯 108 相连通。热源回流管 111 可以与加热器芯 入口导管 110 相连通。该热源回流管 111 可以与流体热源 117 相连通， 其目的将在下文中 被描述。阀 112 可以装备在热源回流管 111 中用来选择性地关闭和阻塞或开启和促进加热。
14、 的冷却剂 146（图 1A） 穿过热源回流管 111 至流体热源 117 的流动 . 0019 如图 1 所示， 在系统 100 的示例性的电池冷却运行中， 在 HV 电池 102 需要冷却的 说 明 书 CN 103832240 A 4 3/4 页 5 情况下， 阀 118、 112 被关闭以防止加热的冷却剂 146（图 1A） 分别地穿过热源入口导管 116 和热源回流管 111 的流动。通常以常规方式运行车辆 HVAC 系统 119 以使 AC 冷却剂 148 循 环通过 AC 压缩机 136、 AC 冷凝器 138、 前蒸发器 130 和后蒸发器 122。 0020 该后 HVAC 。
15、风扇 120 吹动环境空气 140 穿过后蒸发器 122。从后蒸发器 122 排出的 冷却空气 142 流动穿过并冷却辅助加热器芯 108。电池冷却剂 144 在连续环路中从 HV 电池 102 被泵送通过电池冷却剂出口导管 106、 加热器芯入口导管 110、 辅助加热器芯 108、 加热 器芯出口导管 114 并通过电池冷却剂入口导管 104 回到 HV 电池 102。随着电池冷却剂 144 穿过辅助加热器芯 108 循环， 热能从电池冷却剂 144 被转移到辅助加热器芯 108， 冷却了电 池冷却剂 144。热能继续从辅助加热器芯 108 被转移到自后蒸发器 122 流动来的冷却空气 1。
16、42， 冷却了辅助加热器芯 108。随着电池冷却剂 144 随后流动穿过 HV 电池 102， 该电池冷 却剂 144 通过热能从 HV 电池 102 到电池冷却剂 144 的转移来冷却 HV 电池 102。 0021 接下来参考附图的图 1A， 在系统 100 的示例性电池加热运行中， 在需要加热 HV 电 池 102 的情况下， 阀 118、 112 可以被开启。这促进了加热的冷却剂 146 从热源 117 分别地 穿过热源入口导管 116、 电池冷却剂入口导管 104、 HV 电池 102、 电池冷却剂出口导管 106 以 及热源回流管 111 并回到热源 117 的循环。随着加热的冷却。
17、剂 146 循环穿过 HV 电池 102， 发生从加热的冷却剂 146 到 HV 电池 102 的热能传送， 加热 HV 电池 102。 0022 接下来参照附图的图 1B， 总体上通过附图标记 200 指代电池加热运行系统的可选 择的说明性实施例。该系统 200 在设计上与此前参照图 1 和 1A 所描述的系统 100 相似， 除 了在系统200中， 辅助加热器芯108和辅助蒸发器122相对于空气流动来说可以被转换。 加 热器芯入口导管 110 和加热器芯出口导管 114 可以被设置为与后蒸发器 122 流体连通以促 进电池冷却剂 144 穿过后蒸发器 122 的流动。该结构使 HV 电池 。
18、102 能使用客舱内空气并 且使来自于 HV 电池 102 的热量被辅助蒸发器 122 直接吸收。因此， 可以产生以小的电池冷 却损耗来提升乘客的降温。 0023 下面参考附图的图 1C， 总体上通过附图标记 300 指代电池加热运行系统的另一可 选择的说明性实施例。该系统 300 在设计上与此前参照图 1 和 1A 所描述的系统 100 相似， 除了在系统 300 中， 热源回流管 111 和热源入口导管 116 可以被设置为与冷却剂热交换器 150 流体连通。该冷却剂热交换器 150 可以被设置在接近 AC 冷凝器 138 的气流中。因此， 阀112可以被配置以使冷却剂流动穿过冷却剂热交换。
19、器150， 以使热量从电池冷却剂144中 消散。该冷却的电池冷却剂 144 从冷却剂热交换器 150 流动穿过热源入口导管 116 并穿过 HV 电池 102， 并冷却 HV 电池 102。该电池冷却剂 144 接着从 HV 电池 102 经由电池冷却剂出 口导管106流动穿过热交换器150， 并重复该过程。 这能够在无空调压缩机136的运行的情 况下来冷却电池。 0024 下面参考附图的图2， 所示为HV电池热控制方法的说明性的实施例的流程图200。 在框 202 中， 环境空气流动穿过车辆 HVAC 系统的后蒸发器。在框 204 中， 冷却空气从后蒸 发器散布到辅助加热器芯。在框 206 。
20、中， 电池冷却剂被散布穿过辅助加热器芯。在框 208 中， 加热的冷却剂向 HV 电池的流动可以被终止。在框 210 中， 通过使电池冷却剂散布穿过 电池来冷却 HV 电池。在框 212 中， 在一些应用里， 作为冷却电池的替代， 可以通过使车辆发 动机冷却剂散布穿过电池来加热电池。 0025 下面结合附图的图1B来参考图3， 所示为图示了用于HV电池热控制系统200的示 说 明 书 CN 103832240 A 5 4/4 页 6 例性控制方法的系统控制流程图 300。该控制方法由框 302 开始。在框 306 中， 电池温度传 感器 304 可以判定 HV 电池 102 是否需要冷却。如果。
21、 HV 电池 102 不需要冷却， 该方法将于 框 308 结束。 0026 如果在框 306 中电池温度传感器 304 判定 HV 电池 102 不需要冷却， 那么在框 310 中， 阀 112、 118 将被关闭并且后 HVAC 风扇 120 和电池冷却剂泵 105 开启。在框 312 中， 蒸 发器温度传感器 316 和电池冷却剂温度传感器 318 可以判定后蒸发器 122 的蒸发器温度是 否低于电池冷却剂 144 的温度。如果后蒸发器 122 的蒸发器温度低于电池冷却剂 144 的温 度， 那么阀 126 将被开启以促进制冷剂 148 向后蒸发器 122 的流动。如果后蒸发器 122 的 蒸发器温度没有低于电池冷却剂 144 的温度， 那么该方法将在框 320 终止。 0027 尽管已经关于某些示例性实施例对本发明的实施例进行了说明， 应该理解， 特定 实施例是以说明为目的而非限定， 因为本领域技术人员也将想到其他的变化。 说 明 书 CN 103832240 A 6 1/3 页 7 图 1 图 1A 说 明 书 附 图 CN 103832240 A 7 2/3 页 8 图 1B 图 1C 说 明 书 附 图 CN 103832240 A 8 3/3 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103832240 A 9 。