專利名稱：車輛電池的溫度控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制車輛電池溫度的電池溫度控制器。
目前，由于對改善空氣環(huán)境和環(huán)境問題的需要，引用低污染車輛和交換能源車輛的需求不斷增加。交換能源車輛作為一個強有力的候選者，是具有一個與發(fā)動機一起使用的電動機的復(fù)式動力車。在高速驅(qū)動時，復(fù)式動力車由發(fā)動機驅(qū)動，而在低速驅(qū)動時，則由一個用電池作為電源的驅(qū)動電機驅(qū)動。在發(fā)動機驅(qū)動時，通過驅(qū)動一個發(fā)電電機為電池充電。
復(fù)式動力車所用的電池諸如鉛酸電池、堿性蓄電池、金屬空氣蓄電池及高溫電池。其中高溫電池可靠地工作在高溫環(huán)境下(如80～90℃)高效地工作，由此改善車輛燃料的消耗量。也就是說，復(fù)式動力車的高溫電池具有一個高于大氣溫度的最佳效率溫度(溫度對效率的影響大于普通的鉛酸電池)，因而考慮到電發(fā)生和蓄電效率以及車輛燃料的消耗量，要求溫度保持在80℃左右。作為高溫電池的實例，有一種采用諸如銅、鎳或銀的鹵化物用作正極，并且采用金屬鋰(也可以改用諸如鈣、鎂等活性金屬)作負(fù)極，而應(yīng)用一個有機材料如碳酸丙烯作為電解液的高溫電池。
由于為保持高溫電池的溫度，在車輛上需要安裝一個熱源，由此帶來的問題是增加了車輛和電池的成本，以及由于為安裝電池?zé)嵩炊黾恿塑囕v的尺寸。
此外由于冷卻裝置不是為該熱源單獨提供的，因此高溫電池的溫度不能被精確地控制到最佳效率溫度。由此還有改善電發(fā)生和蓄電效率以及車輛燃料的消耗量的余地。
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，其目的在于提出一種采用發(fā)動機余熱加熱高溫電池的車輛電池的溫度控制器，由此能夠減小車輛和蓄電池的尺寸。
此外，本發(fā)明的另一個目的是提出一種車輛電池的溫度控制器，它能精確地將高溫電池的溫度控制在一個最佳效率溫度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的車輛電池溫度控制器包括一個從車輛發(fā)動機排出余熱的熱交換器，和一個從熱交換器向車輛高溫電池傳送熱量的作為冷卻劑循環(huán)通道的加熱環(huán)。
對于本發(fā)明，發(fā)動機的余熱用于保持高溫電池的溫度，并因此不需要在車輛上安裝一個新的熱源。所以，能夠?qū)崿F(xiàn)縮小車輛和蓄電池的尺寸。
進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一個冷卻高溫電池的散熱器，一個從高溫電池向散熱器傳送熱量的作為冷卻劑循環(huán)通道的冷卻環(huán)，冷卻環(huán)以與加熱環(huán)平行并與加熱環(huán)具有共同的通道的方式連接，和一個用于加熱環(huán)和冷卻環(huán)的流動控制裝置。
對于本發(fā)明，首先在車輛加熱時，加熱環(huán)和冷卻環(huán)分別處于敞開和關(guān)閉狀態(tài)，使得在熱交換器中被發(fā)動機余熱加熱的高溫冷卻劑在加熱環(huán)中進(jìn)行循環(huán)，以加熱高溫電池，達(dá)到在高溫電池上快速實現(xiàn)加熱。此后，在高溫電池的溫度超過最佳效率溫度的情況下，調(diào)節(jié)冷卻環(huán)以逐漸地打開，在熱交換器中釋放了熱量的低溫冷卻劑在冷卻環(huán)中進(jìn)行循環(huán)，并與在加熱環(huán)中的冷卻劑混合，以便給出高溫冷卻劑的混合液。由此冷卻劑在高溫電池上給出了一個不變的溫度。以這種方式，高溫電池能在一個最佳效率點工作。
在此，根據(jù)第三個方面，對于流動控制器，在加熱環(huán)和冷卻環(huán)上可以分別設(shè)置流動控制閥。
進(jìn)一步地，在加熱環(huán)和冷卻環(huán)上分別替代流動控制閥，可將一個三通閥安裝在加熱環(huán)和冷卻環(huán)的匯合部分，這樣上述溫度控制可以通過操作一個三通閥來完成。


圖1顯示本發(fā)明的一個復(fù)式動力車的布置的示意圖；圖2是一個安裝在復(fù)式動力車上的HPVM的立體圖；圖3是一個復(fù)式動力車的方框圖；圖4顯示安裝在復(fù)式動力車上空調(diào)機冷卻劑的路徑；圖5顯示在復(fù)式動力車上冷卻劑的流動；圖6是本發(fā)明車輛電池的溫度控制器實施例簡圖；圖7顯示高溫電池的溫度與效率之間的關(guān)系。
下面對一個例舉的車輛電池的溫度控制器結(jié)合復(fù)式動力車的實施例進(jìn)行說明。
首先，參見圖1，標(biāo)記1表示一個復(fù)式動力車，在其前部裝備有一個驅(qū)動單元2(被冷卻的裝置)，其中安裝著一個用于驅(qū)動前輪的電動機2a，及一個在車輛的后部用于驅(qū)動后輪的發(fā)動機3(在本例中為一個渦輪增壓發(fā)動機，但不僅限于此)。復(fù)式動力車1在低速驅(qū)動運行的時候，使用驅(qū)動電動機2a作為驅(qū)動源，當(dāng)在一個平穩(wěn)的速度運行時，換用發(fā)動機3作為驅(qū)動源。由于安裝空間的問題和考慮到空氣阻力，因此電動機2a被置于車輛的前部，發(fā)動機3被布置在車輛的后部。也有發(fā)動機3和電動機2a同時作為驅(qū)動源工作的情況。
標(biāo)記5表示一個電池(被冷卻的裝置)，它是電動機2a的電源，標(biāo)記6表示一個電動發(fā)電機單元(被冷卻的裝置)，用于將發(fā)動機3的驅(qū)動力轉(zhuǎn)換成電能并將電能儲存到電池5中。一個發(fā)電電機(未示出)安裝在電動發(fā)電機單元6內(nèi)，通過將發(fā)動機3的驅(qū)動力傳遞到發(fā)電電機來發(fā)電。此外，通過用電能驅(qū)動發(fā)電電機，電動發(fā)電機單元6具有將電池5內(nèi)儲存的電能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動力的功能。在此，本例中的電池5是一個液態(tài)加熱型的高溫電池，它在高溫環(huán)境(如80℃～90℃)下能夠具有一個高的工作效率。作為高溫電池的一個例子，采用諸如銅、鎳或銀的鹵化物用作正極，并且采用金屬鋰(也可以改用諸如鈣、鎂等活性金屬)作負(fù)極，而應(yīng)用一個有機材料如碳酸丙烯作為電解液。
標(biāo)記50表示一個I/C(冷熱氣自動調(diào)節(jié)機)EGR系統(tǒng)(被冷卻的裝置)。該系統(tǒng)50具有一個EGR(廢氣再循環(huán))單元50a，和一個中間冷卻器50b。也就是說，發(fā)動機3具有一個EGR(廢氣再循環(huán))單元50a，用于再將部分廢氣引回發(fā)動機3，由此減少廢氣中的NOx。此外一個中間冷卻器50b置于渦輪發(fā)電充電器(圖中未示出)與用于減少入口溫度的入口歧管之間(圖中未示出)。EGR 50A和中間冷卻器50b都是液體冷卻型的。
如圖1所示，標(biāo)記8表示一個用于發(fā)動機3的第一散熱器，而標(biāo)記9表示一個與第一散熱器8設(shè)置在一起的第二散熱器。第二散熱器9用于冷卻高溫電池5、驅(qū)動電動機2a、電動發(fā)電機單元6和I/C EGR系統(tǒng)50。第一散熱器8和第二散熱器9的構(gòu)造使得風(fēng)扇10將熱散發(fā)到周圍的空氣中，以冷卻散熱器。此外，設(shè)有一個由發(fā)動機3向高溫電池5轉(zhuǎn)送熱量的電池?zé)峤粨Q器11(冷卻加熱裝置)。
下面描述安裝在復(fù)式動力車1上的車用空調(diào)裝置(參見下文中的一個空調(diào)機)。
見圖1，標(biāo)記12表示一個用于壓縮冷卻劑的壓縮機單元，13表示一個熱交換器，14表示一個向熱交換器13吹風(fēng)的風(fēng)扇，而15表示一個涉及到一個HPVM(加熱泵通風(fēng)模塊)的模塊。熱交換器13安裝在車身的右側(cè)，以利于促進(jìn)與外部空氣的熱交換，而通過風(fēng)扇14熱量被強制地與外部空氣交換。HPVM 15布置在車身后部的中間，并與一個輸送管16相連，輸送管16沿車身底部的中間一直伸延到車身的前部。參見圖3，輸送管16被構(gòu)成一個管狀形式，并具有分別在輸送管16的中部和前端的空氣出口部分17和18。
現(xiàn)在詳細(xì)說明HPVM 15。
圖2顯示出一個HPVM 15的立體圖，而圖3顯示出一個空調(diào)機的方框圖。
在圖2中，HPVM 15由一個外殼15a，一個內(nèi)部空氣入口21，一個外部空氣入口22，一個排泄口23和一個將HPVM 15與輸送管16連接的連接部分24構(gòu)造而成。內(nèi)部空氣入口21與車輛的駕駛室相連，而外部空氣入口22和排泄口23與車輛駕駛室的外部相連。
此外，見圖3，HPVM 15裝有一個內(nèi)/外空氣轉(zhuǎn)換風(fēng)門30，用于確定吸入駕駛室內(nèi)的空氣(內(nèi)部空氣)或是駕駛室外的空氣(外部空氣)，一個用于通過內(nèi)/外空氣轉(zhuǎn)換風(fēng)門30抽入空氣的風(fēng)扇31，一個用于在抽入的空氣與冷卻劑之間交換熱量的熱交換器33，一個用于將一部分經(jīng)熱交換過的空氣分離的空氣混合風(fēng)門34，和一個用于加熱分離的空氣的加熱器芯35。
通過打開和關(guān)閉內(nèi)/外空氣轉(zhuǎn)換風(fēng)門30，可以選擇是從內(nèi)部空氣入口21(見圖2)吸入內(nèi)部空氣進(jìn)行內(nèi)部空氣循環(huán)、并將這些空氣送入輸送管16，或是從外部空氣入口22(見圖2)引入外部空氣進(jìn)行外部空氣引入過程、并將這些空氣送入輸送管16，以及將內(nèi)部空氣從排泄口23(見圖2)排出。
加熱器芯35是一個熱交換器，如下所述，它用于收納一部分來自發(fā)動機3的高溫冷卻劑，并加熱引入的空氣流。在空調(diào)機的加熱過程時(加熱泵工作)這被充分地利用?？諝饣旌巷L(fēng)門34根據(jù)其打開的大小來調(diào)節(jié)分離到加熱器芯35的引入空氣量。然后引入的空氣從輸送管16的空氣出口部位17和18吹入車輛的駕駛室。
冷卻過程或加熱過程通過壓縮機單元12向熱交換器33和熱交換器13供給冷卻劑來完成。圖4顯示壓縮機單元12。
如圖4所示，壓縮機單元12主要部分包括一個壓縮機41，一個阻流器42，一個四通閥43和一個蓄電池44。上述熱交換器13和33通過冷卻劑通道45連接在上述各裝置之間而形成冷卻劑回路。
一個驅(qū)動力通過發(fā)動機3或電動發(fā)電機單元6傳遞到壓縮機41。壓縮機41具有壓縮已吸收了熱量并在一個蒸發(fā)器中氣化的冷卻劑的功能，并以高溫高壓氣化的冷卻劑的形式將冷卻劑排出并送到四通閥43。通過切換四通閥43，使自壓縮機41排出的高溫高壓氣化的冷卻劑的方向改變，完成加熱和冷卻過程的轉(zhuǎn)換。此外，阻流器42具有解除壓力并使高溫高壓液態(tài)冷卻劑膨脹成為低溫低壓液態(tài)冷卻劑的功能。這里使用一個毛細(xì)管或一個膨脹閥。提供蓄電池44用于去除包含在氣態(tài)冷卻劑中的液態(tài)成份。以防止未被蒸發(fā)器完全蒸發(fā)的部分液態(tài)冷卻劑直接吸進(jìn)壓縮機41中。
采用上述冷卻劑回路，在加熱過程時，低溫低壓液態(tài)冷卻劑在熱交換器33(它在冷卻時作為冷凝器工作)中，通過吸收來自外部空氣中的熱量蒸發(fā)或氣化，變成一種低溫低壓氣態(tài)冷卻劑，然后送到壓縮機41并壓縮成高溫高壓氣態(tài)冷卻劑。此后，在熱交換器13(在冷卻時它作為蒸發(fā)器工作)中，氣態(tài)冷卻劑釋放熱量以加熱空氣，并冷凝和液化，在其通過阻流器42發(fā)生膨脹后成為一種低溫低壓液態(tài)冷卻劑，并再次循環(huán)到熱交換器33。在這種情況下，熱交換器33作為蒸發(fā)器工作并冷卻熱介質(zhì)。此外，熱交換器13作為一個冷凝器運行并加熱冷卻劑。
在冷卻過程時，提供到熱交換器33的高溫高壓氣態(tài)冷卻劑，通過向外部空氣釋放熱量而冷凝和液化。然后通過阻流器42使其膨脹，并送到熱交換器13蒸發(fā)和氣化，再送到壓縮機41并再次循環(huán)到熱交換器33。在這種情況下，熱交換器33作為一個冷凝器運行，而熱交換器13作為一個蒸發(fā)器運行。也就是說，設(shè)置在空調(diào)機中的冷卻裝置的熱交換器之一，通過轉(zhuǎn)換四通閥可作為具有冷卻功能的蒸發(fā)器工作，也可以作為具有加熱功能的冷凝器工作。當(dāng)作為蒸發(fā)器工作時，冷卻、除濕和溫度調(diào)節(jié)是可能的，而當(dāng)作為加熱器工作時，它可以代替加熱器芯的作用。由此，甚至當(dāng)發(fā)動機冷卻水溫度低到?jīng)]有熱效力時，仍能顯示有加熱能力。此外，在電能驅(qū)動而不使用發(fā)動機時，上述補充的加熱過程于啟動發(fā)動機運行后立即自然地有一個充足的加熱能力。
對于上述結(jié)構(gòu)，為安全地工作，要求上述驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6的溫度不高于65℃。此外，從蓄電效率的觀點出發(fā)，高溫電池5的理想溫度是85±5℃。為在復(fù)式動力車1上滿足上述要求，冷卻劑的溫度由如下所述的方式控制。
如圖5所示，對于冷卻劑在發(fā)動機3、高溫電池5、I/C EGR系統(tǒng)50、驅(qū)動單元2、電動發(fā)電機單元6、第一散熱器8、第二散熱器9和電池?zé)峤粨Q器11之間的流動，構(gòu)成了確定的流動通道。
發(fā)動機3由第一散熱器8冷卻，而高溫電池5、I/C EGR系統(tǒng)50、驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6由第二散熱器9冷卻。
下面是流動通道的具體描述。
I/C EGR系統(tǒng)50、驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6由第二散熱器9供給的冷卻劑冷卻。
首先，來自第二散熱器9出口側(cè)的冷卻劑供給到流動通道51。在分叉點p1冷卻劑被分向I/C EGR系統(tǒng)50一側(cè)和驅(qū)動單元2與電動發(fā)電機單元6一側(cè)。
分到I/C EGR系統(tǒng)50一側(cè)的冷卻劑，通過一個置入流動通道b1的中間冷卻器的冷卻劑泵53(循環(huán)量控制裝置)供給到I/C EGR系統(tǒng)50。在I/CEGR系統(tǒng)50中冷卻了裝置系統(tǒng)后，冷卻劑再次通過流動通道52循環(huán)到第二散熱器9。此后，通過中間冷卻器的冷卻劑泵53施加給冷卻劑一個流動速度，使冷卻劑在流動通道b1中流動。
另一方面，冷卻劑的一部分通過牽引冷卻劑泵54(循環(huán)量控制裝置)被再次分開后，分到驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6一側(cè)的冷卻劑進(jìn)一步在分叉點p2分開。一部分分到驅(qū)動單元2上的流動通道b2一側(cè)，而另一部分分到電動發(fā)電機單元6上的流動通道b3一側(cè)。分開后，冷卻劑分別供給到驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6，同供給到I/C EGR系統(tǒng)50的冷卻劑一樣，用于冷卻裝置系統(tǒng)，而后通過流動通道52再循環(huán)到第二散熱器9。此時，通過牽引冷卻劑泵54給冷卻劑施加一定的流速，使冷卻劑在流動通道b2和b3中流動。
在此，如圖1所示，驅(qū)動單元2設(shè)置在車身的前部。另一方面，電動發(fā)電機單元6和第二散熱器9設(shè)置在車身的后部。即流動通道b2比流動通道b3長，并且冷卻劑的流動阻力更大。由此，當(dāng)需要時使冷卻劑流到驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6時，流向電動發(fā)電機單元6一側(cè)的流動速率比流向驅(qū)動單元2一側(cè)的高，造成不均衡狀態(tài)。為解決這一問題，將一個流量調(diào)節(jié)閥55置于流動通道b3內(nèi)，以保持流動速率與流動通道b2的均衡。
在分叉點p2分開的另一支冷卻劑，在流動通道b4內(nèi)流到高溫電池5一側(cè)，流動通道b4內(nèi)設(shè)置有一個電池冷卻劑泵57(循環(huán)量控制裝置)。
在電池冷卻劑泵57前的一個匯合點p4，與一個由發(fā)動機3的熱量加熱的高溫的冷卻劑匯合。高溫冷卻劑將在后面說明。預(yù)先調(diào)節(jié)流動速率，使得在匯合后冷卻劑保持在一個預(yù)定的溫度(85±5℃)。
此后，冷卻劑供給到高溫電池5，并排到出口流動通道b5，同時保持高溫電池5處在上述預(yù)定的溫度內(nèi)。冷卻劑在分叉點p3分到流動通道b6和b7。其結(jié)構(gòu)為使流動通道b6通過電池?zé)峤粨Q器11并在匯合點p4與流動通道b4接合，而流動通道b7與流動通道52接合，然后再循環(huán)返回第二散熱器9。一個第一流量調(diào)節(jié)閥60設(shè)置在流動通道b6內(nèi)，而一個第二流量調(diào)節(jié)閥61設(shè)置在流動通道b7內(nèi)。流量調(diào)節(jié)閥60和61將在下面說明。
流動在流動通道b6中的冷卻劑在電池?zé)峤粨Q器11中由發(fā)動機3的熱量加熱。具體地說，在電池?zé)峤粨Q器11中，熱交換在流動通道b6和流動通道b10之間進(jìn)行，流動通道b10使冷卻劑在發(fā)動機3與電池?zé)峤粨Q器11之間循環(huán)。由于在流動通道b10中被發(fā)動機3加熱的冷卻劑的溫度高于在流動通道b6中的冷卻劑的溫度(85±5℃)，所以流動通道b6中的冷卻劑加熱成高溫冷卻劑，并在匯合點p4與流動通道b4中的低溫冷卻劑匯合。
這樣，高溫冷卻劑和低溫冷卻劑在匯合點p4匯合，使得供給到高溫電池5的上述冷卻劑具有預(yù)定的溫度。通過調(diào)整上述流量調(diào)節(jié)閥60和61調(diào)節(jié)高溫冷卻劑的量，將供給到高溫電池5的冷卻劑的溫度調(diào)整到最優(yōu)效率溫度K(85℃)，見圖7。
現(xiàn)在說明本實施例的特征部分。
見圖5和圖6，高溫電池5、熱交換器11和循環(huán)泵57設(shè)置在一個包括流動通道b5和b6的加熱環(huán)K(冷卻循環(huán)通道)中。第一流量調(diào)節(jié)閥60設(shè)置在加熱環(huán)K中。由流動通道51、52、b4和b7構(gòu)成的冷卻環(huán)R(冷卻劑循環(huán)通道)的相對端部平行地與加熱環(huán)K連接，結(jié)果具有一個公用通道C。第二流量調(diào)節(jié)閥61設(shè)置在冷卻環(huán)R中。流動控制裝置包括第一流量調(diào)節(jié)閥60和第二流量調(diào)節(jié)閥61。
在車輛加熱的同時，第一流量調(diào)節(jié)閥60和第二流量調(diào)節(jié)閥61分別處于打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)，這樣在熱交換器11中已經(jīng)被來自發(fā)動機3的余熱加熱的高溫冷卻劑，在加熱環(huán)K中循環(huán)以加熱高溫電池5，結(jié)果在高溫區(qū)域中快速地達(dá)到加熱狀態(tài)。此后，在高溫電池5的溫度超過最佳效率溫度(在圖7所示的實施例中為85℃)的情況下，調(diào)節(jié)第二流量調(diào)節(jié)閥61以便逐漸地打開，這樣在第二散熱器9中已經(jīng)耗散掉熱量的低溫冷卻劑在冷卻環(huán)R中進(jìn)行循環(huán)，并與加熱環(huán)K中的冷卻劑混合，以便給出高溫冷卻劑混合物。然后，冷卻劑在穩(wěn)定溫度下提供到高溫電池。以這種方式，高溫電池可以在一個最佳效率點工作。
熱交換器11是一個平板型液體熱交換器，它使用具有高比熱容量的液體。它能比傳統(tǒng)的通常使用的采用空氣加熱和冷卻的裝置要小。
代替分別設(shè)置在加熱環(huán)K和冷卻環(huán)R中的第一流量調(diào)節(jié)閥60和第二流量調(diào)節(jié)閥61，可將一個三通閥(見圖6中的虛線60a)置于加熱環(huán)K和冷卻環(huán)R的匯合處p3，這樣上述溫度控制可以通過調(diào)節(jié)單個三通閥60a得以完成。由此簡化了閥的操作。
不依賴于上述流動通道b10，設(shè)置另一個到發(fā)動機3的流動通道b11，用于在第一散熱器8和發(fā)動機3之間使冷卻劑循環(huán)。此外，設(shè)置一個流動通道b12，用于在加熱器芯35和發(fā)動機3之間使冷卻劑循環(huán)。
從發(fā)動機3排出的冷卻劑在分叉點p5分開到流動通道b10、b11和b12，并分別通過電池?zé)峤粨Q器11、第一散熱器8和加熱器芯35，之后在匯合點p6匯合，然后再循環(huán)到發(fā)動機3。
一個發(fā)動機冷卻劑泵69在發(fā)動機3的入口側(cè)提供到流動通道中，使冷卻劑流進(jìn)流動通道b10～b12。此外，在流動通道b10和b12中分別裝有流動調(diào)節(jié)閥71和73，而在流動通道b11中裝有一個自動調(diào)溫器72。
第一散熱器8和上述第二散熱器9平行地設(shè)置，由于流過第一散熱器8的冷卻劑具有一個較高的溫度，一個抽吸(吸力)型的散熱器冷卻風(fēng)扇10布置在第一散熱器8的下游一側(cè)，這樣通過第二散熱器9的空氣也通過第一散熱器8。
下面是對上述空調(diào)機運行的說明。
如上所述，在復(fù)式動力車1低速運行時，采用電動機2a作為驅(qū)動源，而當(dāng)超過某一速度在高速運行時，將驅(qū)動源轉(zhuǎn)換為發(fā)動機3。因此空調(diào)機的驅(qū)動源與普通車輛空調(diào)機的驅(qū)動源也是不同的。
首先，當(dāng)復(fù)式動力車1采用發(fā)動機3驅(qū)動時，此時空調(diào)機的壓縮機單元12由來自發(fā)動機3的驅(qū)動力帶動，以使冷卻劑在熱交換器13和33之間循環(huán)。發(fā)動機3也將驅(qū)動力傳遞到電動發(fā)電機單元6，而電動發(fā)電機單元6通過電機(未示出)產(chǎn)生電能，并將電能儲存到高溫電池5中。
對于HPVM 15，風(fēng)扇31通過內(nèi)/外空氣轉(zhuǎn)換風(fēng)門30引入內(nèi)部空氣或外部空氣，并將空氣吹向熱交換器33。引入空氣的熱量在熱交換器33中與冷卻劑進(jìn)行交換，由此被加熱(在加熱運行中)或被冷卻(在冷卻運行中)。
加熱后，空氣通過空氣混合風(fēng)門34引向輸送管16或加熱器芯35，送到加熱器芯35的引入的空氣由發(fā)動機3的余熱進(jìn)一步加熱，然后送到輸送管16。
另一方面，當(dāng)電動機2a正在驅(qū)動而發(fā)動機3停止運行的時候，工作過程如下。即電動發(fā)電機單元6用儲存在高溫電池5中的電能驅(qū)動裝在其內(nèi)的電能發(fā)生電機。該驅(qū)動力傳送到壓縮機單元12，由此使冷卻劑在熱交換器13和33之間循環(huán)。其它運行與發(fā)動機3驅(qū)動時的情況類似。
下面是冷卻劑循環(huán)的說明。見圖6，從第二散熱器9排出的冷卻劑在分叉點p1和p2分開，通過流動通道51分配到各個裝置。也就是說，循環(huán)到電池5的冷卻劑的量由電池冷卻劑泵57確定，循環(huán)到I/C EGR系統(tǒng)50的冷卻劑的量由中間冷卻器的冷卻劑泵53確定，而循環(huán)到驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6的冷卻劑的量由牽引冷卻劑泵54確定。
下面分別說明在發(fā)動機3驅(qū)動時和在電動機2a驅(qū)動時冷卻劑的循環(huán)。
當(dāng)用發(fā)動機3驅(qū)動車輛時，此時對于普通發(fā)動機車輛，用發(fā)動機冷卻劑泵69使冷卻劑在發(fā)動機3和第一散熱器8之間循環(huán)，由此來冷卻發(fā)動機3。此外，也用中間冷卻器的冷卻劑泵53使冷卻劑在I/C EGR系統(tǒng)50中循環(huán)。
對于電動發(fā)電機單元6，當(dāng)置于其中的電能發(fā)生電機被驅(qū)動時，冷卻劑進(jìn)行循環(huán)。也就是說，在用發(fā)動機3的驅(qū)動力儲存電能的情況下，和當(dāng)發(fā)動機3停機而空調(diào)機工作的情況下，用牽引冷卻劑泵54時冷卻劑循環(huán)到電動發(fā)電機單元6，由此進(jìn)行冷卻。
另一方面，當(dāng)通過電動機2a驅(qū)動車輛時，用牽引冷卻劑泵54時冷卻劑循環(huán)到驅(qū)動單元2，由此冷卻驅(qū)動單元2。
在此，當(dāng)發(fā)動機3停機時，冷卻I/C EGR系統(tǒng)50不是必須的。所以，運行中間冷卻器的冷卻劑泵53也不是必須的。因此當(dāng)在上述泵完全停機的情況下，冷卻劑在其它泵的作用下回流。如在中間冷卻器的冷卻劑泵53停機，而牽引冷卻劑泵54運行的情況下，中間冷卻器的冷卻劑泵53允許一個反向流動，使得從驅(qū)動單元2或電動發(fā)電機單元6排出的冷卻劑不流向第二散熱器9，而流向I/C EGR系統(tǒng)50。有這樣的情況，即通過分叉點p1管路回溯再次回到牽引冷卻劑泵54。
為了防止這樣的情況發(fā)生，雖然I/C EGR系統(tǒng)50的冷卻不是必須的，但要使中間冷卻器的冷卻劑泵53的運行達(dá)到上述回流不會發(fā)生的程度。
也就是說，雖然發(fā)動機停機了，需要繼續(xù)跑一定的時間，否則電泵不會停機的。因此，剛停機后，照慣例處于高溫的中間冷卻器和EGR，由于上述運行而迅速地冷卻，使得高溫不存在，因此提高了使用壽命。
同樣地，既使在驅(qū)動單元2和電動發(fā)電機單元6不需要冷卻的情況下，使?fàn)恳鋮s劑泵54運行達(dá)到回流不會發(fā)生的程度。
此外，高溫電池5總是保持一個預(yù)定的溫度，不管是發(fā)動機3驅(qū)動還是驅(qū)動單元2a驅(qū)動。電池冷卻劑泵57根據(jù)高溫電池5的溫度變化來工作，這樣已經(jīng)通過第一流量調(diào)節(jié)閥60和61調(diào)整過流量的高溫冷卻劑和低溫冷卻劑在匯合點p4匯合，由此持續(xù)保持循環(huán)到高溫電池5的冷卻劑的溫度在預(yù)定的溫度。
本實施例中例舉出一個復(fù)式動力車，然而不應(yīng)僅限于此，可以是一個標(biāo)準(zhǔn)車輛。
本發(fā)明由于如上述構(gòu)成，用于車輛高溫電池的高溫冷卻劑，以發(fā)動機余熱作為熱源加熱到溫度范圍(80～90℃)，因此高溫電池的溫度控制可以不需要提供專門的加熱器或動力源來完成。
此外，由于用加熱環(huán)和冷卻環(huán)來控制冷卻劑的溫度，高溫電池5能精確地控制在最優(yōu)化的溫度。所以車輛和蓄電池的微型化得以實現(xiàn)。
此外，由于采用一個具有高比熱容量液體的板型液體熱交換器，使得其比普通常用的使用空氣的加熱和冷卻單元要小。
權(quán)利要求
1.一種車輛電池溫度控制器包括一個從車輛發(fā)動機排出余熱的熱交換器，和一個從所述熱交換器向車輛高溫電池傳送熱量的作為冷卻劑循環(huán)通道的加熱環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛電池溫度控制器，其中具有一個冷卻所述高溫電池的散熱器；一個從所述高溫電池向所述散熱器傳送熱量的作為冷卻劑循環(huán)通道的冷卻環(huán)，冷卻環(huán)以與所述加熱環(huán)平行并與所述加熱環(huán)具有共同的通道的方式連接；以及一個用于所述加熱環(huán)和所述冷卻環(huán)的流動控制裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的車輛電池溫度控制器，其中所述流動控制裝置是分別設(shè)置在所述加熱環(huán)和所述冷卻環(huán)上的流動控制閥。
4.如權(quán)利要求2所述的車輛電池溫度控制器，其中所述流動控制裝置是一個設(shè)置在所述加熱環(huán)和所述冷卻環(huán)的交匯處的一個三通閥。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的車輛電池溫度控制器，其中所述熱交換器是一個平板型液體熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明提出用于車輛電池的溫度控制器,它采用發(fā)動機的余熱來控制高溫電池的溫度,能夠減小車輛和蓄電池的尺寸,并能精確地控制高溫電池到最佳效率溫度。該電池溫度控制器包括:從車輛發(fā)動機排出余熱的熱交換器;從熱交換器向車輛高溫電池傳送熱量的作為冷卻劑循環(huán)通道的加熱環(huán);冷卻高溫電池的散熱器;從高溫電池向散熱器傳送熱量的作為冷卻劑循環(huán)通道的冷卻環(huán),冷卻環(huán)以與加熱環(huán)平行并與加熱環(huán)具有共同通道的方式連接;以及分別設(shè)置在加熱環(huán)和冷卻環(huán)中的第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥。
文檔編號F02M25/07GK1278113SQ0012020
公開日2000年12月27日 申請日期2000年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月7日
發(fā)明者松田憲兒, 平尾豐隆, 水谷寬, 格雷戈里·A·梅杰, 瓊·比安 申請人:三菱重工業(yè)株式會社, 通用汽車公司