本發(fā)明涉及牽引電池的熱能量水平管理，并且特別是使用廢氣熱回收裝置對牽引電池進行選擇性加熱。

背景技術(shù)：

總體上，電動車輛與傳統(tǒng)的機動車輛不同，是因為電動車輛利用一個或多個電池供電的電機選擇性地驅(qū)動。相對于電動車輛，傳統(tǒng)機動車輛唯一地利用內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動。電機能夠替代內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動電動車輛，或者除了內(nèi)燃發(fā)動機之外還使用電機驅(qū)動電動車輛。示例電動車輛包括混合動力電動車輛(HEV)、插電式混合動力電動車輛(PHEV)、燃料電池車輛(FCV)，和純電動車輛(BEV)。

電動車輛的牽引電池具有最佳工作溫度范圍。在最佳工作溫度范圍內(nèi)運行牽引電池除其他方面外可以提高牽引電池的運行效率。需要加熱或冷卻牽引電池以使牽引電池處于最佳工作溫度范圍內(nèi)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的方法除其他方面外包括當電池組需要冷卻時使流體循環(huán)通過熱交換器和電池組、以及當電池組需要加熱時使流體循環(huán)通過廢氣熱回收裝置和電池組。

在上述方法的進一步的非限制性實施例中，該方法包括當電池組需要加熱時引導(dǎo)來自發(fā)動機的廢氣通過廢氣熱回收裝置、以及當電池組需要冷卻時使來自發(fā)動機的廢氣繞過廢氣熱回收裝置。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，該方法包括當電池組需 要冷卻時使流體循環(huán)通過熱交換器。

在任一上述方法的進一步的非限制性實施例中，該進一步包括當電池組需要加熱時使流體繞過熱交換器。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，該方法包括使用來自電池組的電力為電動車輛的驅(qū)動輪供電。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，該方法包括當電池組需要冷卻時從熱交換器內(nèi)的流體中移除熱能。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，該方法包括當電池組需要加熱時將熱能增加到廢氣熱回收裝置中的流體中。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，該方法包括利用來自內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣加熱廢氣熱回收裝置。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，流體是液體。

在任一上述方法的進一步非限制性實施例中，熱交換器是散熱器。

根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的系統(tǒng)除其他方面外包括電池組、熱交換器、廢氣熱回收裝置、以及流體閥，該流體閥可移動到冷卻位置和加熱位置，冷卻位置容許流體在熱交換器和電池組之間循環(huán)，加熱位置容許流體在廢氣熱回收裝置和電池組之間循環(huán)。

在上述系統(tǒng)的進一步非限制實施例中，總成包括氣體閥，該氣體閥可移動到回收位置和旁通位置，回收位置在流體閥位于加熱位置時引導(dǎo)廢氣流過廢氣熱回收裝置，旁通位置在流體閥位于冷卻位置時使廢氣繞過廢氣熱回收裝置。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，當流體閥位于冷卻位置時，流動移動通過熱交換器。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，當流體閥位于加熱位置時，流動繞過熱交換器。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，電池組是為電動車輛的驅(qū)動輪供電的牽引電池組。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，總成包括提供廢氣的內(nèi)燃發(fā)動機。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，熱交換器配置成當流體閥位于冷卻位置時傳遞來自流體的熱能。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，廢氣熱回收裝置配置成當流體閥位于加熱位置時將熱能傳遞給流體。

在任一上述系統(tǒng)的進一步非限制性實施例中，熱交換器是散熱器。

附圖說明

本發(fā)明示例的不同特征和優(yōu)點通過具體實施方式對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。伴隨具體實施方式的附圖將簡要說明如下：

圖1示意性地說明了混合動力電動車輛的示例動力傳動系統(tǒng)；

圖2示意性地說明了當加熱圖1所示的動力傳動系統(tǒng)的電池組時的熱管理系統(tǒng)；

圖3示意性地說明了當冷卻圖1所示的動力傳動系統(tǒng)的電池組時的圖2所示的熱管理系統(tǒng)。

具體實施方式

本發(fā)明總體上涉及加熱和冷卻電動車輛的電池組。在加熱過程中，廢氣熱回收(“EGHR”)裝置加熱流體。被加熱的流體從EGHR裝置移動通過電池組以加熱電池組。在冷卻過程中，相同的流體移動通過電池組以冷卻電池組。

參照圖1，混合動力電動車輛(HEV)的動力傳動系統(tǒng)10包括具有多個陣列18的電池組14、內(nèi)燃發(fā)動機20、馬達22、以及發(fā)電機24。馬達22和發(fā)電機24是電機類型。馬達22和發(fā)電機24可以是分開的或具有組合馬達-發(fā)電機的形式。

在該實施例中，動力傳動系統(tǒng)10是動力分配式動力傳動系統(tǒng)，其采用第一驅(qū)動系統(tǒng)和第二驅(qū)動系統(tǒng)。第一和第二驅(qū)動系統(tǒng)生成扭矩以驅(qū)動一 組或多組車輛驅(qū)動輪28。第一驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機20和發(fā)電機24的組合。第二驅(qū)動系統(tǒng)至少包括馬達22、發(fā)電機24、和電池組14。馬達22和發(fā)電機24構(gòu)成動力傳動系統(tǒng)10的電驅(qū)動系統(tǒng)的一部分。

發(fā)動機20和發(fā)電機24可以通過例如行星齒輪組的動力傳輸單元30連接。當然，包括其他齒輪組和變速器的其他類型的動力傳輸單元可以用于連接發(fā)動機20和發(fā)電機24。在一個非限制性實施例中，動力傳輸單元30是包括環(huán)形齒輪30、中心齒輪34、和行星齒輪架總成36的行星齒輪組。

發(fā)電機24可以通過動力傳輸單元30由發(fā)動機20驅(qū)動以把動能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機24可以作為選擇地用作馬達以把電能轉(zhuǎn)化為動能，由此向連接到動力傳輸單元30的軸38輸出扭矩。

動力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32連接軸40，軸40通過第二動力傳輸單元44與車輛驅(qū)動輪28連接。第二動力傳輸單元44可以包括具有多個齒輪46的齒輪組。其他動力傳輸單元也可以用于其他示例。

齒輪46將扭矩從發(fā)動機20傳輸?shù)讲钏倨?8從而最終為車輛驅(qū)動輪28提供牽引力。差速器48可以包括能夠向車輛驅(qū)動輪28傳輸扭矩的多個齒輪。在該示例中，第二動力傳輸單元44通過差速器48與車橋50機械地連接從而向車輛驅(qū)動輪28分配扭矩。

馬達22可以選擇性地被利用以通過輸出扭矩到還連接到第二動力傳輸單元44的軸54來驅(qū)動車輛驅(qū)動輪28。在該實施例中，馬達22和發(fā)電機24配合作為再生制動系統(tǒng)的一部分，在該制動系統(tǒng)中，馬達22和發(fā)電機24兩者都可以用作馬達以輸出扭矩。例如，馬達22和發(fā)電機24可以各自輸出電力以對電池組14的電池單元再充電。

電池組14的陣列18包括電池單元。在最佳溫度范圍內(nèi)運行電池單元及電池組14的其他部分除其他方面外能夠方便高效的操作。例如，某些類型的電池組14的最佳溫度范圍可以從20攝氏度到40攝氏度。

現(xiàn)在，參照圖2和3并繼續(xù)參照圖1，示例熱管理系統(tǒng)60選擇性地加熱或冷卻電池組14以使電池組14處于，或接近，最佳溫度范圍。

當電池單元的溫度，或電池組14的另一部分的溫度，低于最佳溫度 范圍時，系統(tǒng)60可以對電池組14增加熱能。當電池組14內(nèi)的電池單元的溫度高于最佳溫度范圍時，系統(tǒng)60可以從電池組14中移除熱能。因此，系統(tǒng)60選擇性地加熱或冷卻電池組14。系統(tǒng)60可以加熱或冷卻電池組14的一部分，例如被選擇的陣列18的電池單元而不是整個電池組14。

在該示例中，系統(tǒng)60包括電池組14、EGHR裝置64、熱交換器68、流體閥72、氣體閥74、可調(diào)節(jié)流體路徑76、以及可調(diào)節(jié)廢氣流動路徑78。泵80可以用于沿著流體路徑76移動流體。本示例中，流體是液體冷卻劑。在另一示例中，流體可以是氣體，例如空氣。

在該示例中，流體閥72可以在加熱位置和冷卻位置之間來回被致動。流體路徑76根據(jù)流體閥72的定位進行調(diào)節(jié)。圖2說明了當流體閥72位于加熱位置時流體路徑76的示例。圖3說明了當流體閥72位于冷卻位置時流體路徑76的示例。

當流體閥72位于加熱位置時，流體沿著流體路徑76移動并攜帶熱能至電池組14以提供熱量。當流體閥72位于冷卻位置時，流體沿著流體路徑76移動并從電池組14中帶走熱能以提供冷卻。

當流體閥72位于加熱位置時，流體路徑76從電池組14延伸到EGHR裝置64、到流體閥72，并且然后返回到電池組14。因此，當流體閥72位于加熱位置時，流體路徑76繞過熱交換器68。

氣體閥74可在引導(dǎo)廢氣穿過EGHR裝置64的回收位置和引導(dǎo)廢氣繞過廢氣熱回收裝置的旁通位置之間調(diào)節(jié)。

當流體閥72位于加熱位置時，氣體閥74被調(diào)到回收位置以促使廢氣流動路徑78延伸通過EGHR裝置64。因此，當流體閥72位于加熱位置時，EGHR裝置64接收來自發(fā)動機20的廢氣流。當廢氣正移動通過EGHR裝置64時，沿著流體路徑76移動正離開EGHR裝置64的流體相對于進入EGHR裝置64內(nèi)的流體是熱的。廢氣加熱在EGHR裝置64內(nèi)流體。

EGHR裝置64是一種熱交換器，其將來自廢氣的熱能傳遞到在流體路徑76內(nèi)的流體。EGHR裝置64回收若沒有移動通過EGHR裝置64而被排放到環(huán)境中的廢氣內(nèi)的熱能的大部分的廢熱。

幾種類型的熱傳遞可以被EGHR裝置64用來對流體路徑內(nèi)的流體傳遞熱量，包括但不限于傳導(dǎo)、對流、平流、及輻射。

流體路徑76內(nèi)的流體在電池組14和EGHR裝置之間循環(huán)，使得當流體閥72位于加熱位置時，流體攜帶熱能從EGHR裝置64到電池組14。因為處于加熱位置的流體閥72使來自EGHR裝置64的流體繞過熱交換器68，所以在EGHR裝置64中已經(jīng)被加熱的流體將不會由于傳遞通過熱交換器68而冷卻。

當流體閥72位于冷卻位置時，流體路徑76從電池組14延伸到EGHR裝置64、到流體閥72、到熱交換器68、然后再返回到電池組14。流體路徑76內(nèi)的流體在電池組14和熱交換器68之間循環(huán)，進而當流體閥72位于冷卻位置時攜帶熱能從電池組14到熱交換器68。

熱交換器68是一種從沿著流體路徑在熱交換器68內(nèi)移動的流體中移除熱能的熱交換器。在本示例中，熱交換器68是散熱器。在熱交換器68內(nèi)，沿著流體路徑76移動的流體可以由周圍空氣冷卻。熱能在92處從流體移動到周圍環(huán)境。沿著流體路徑76移動離開熱交換器68的流體因此相對于進入熱交換器68的流體是涼的。

幾種類型的熱傳遞可以被熱交換器68用來從流體路徑內(nèi)的流體傳遞熱能，包括但不限于傳導(dǎo)、對流、平流、及輻射。

當流體閥72位于冷卻位置時，氣體閥74被調(diào)節(jié)到旁通位置以促使廢氣繞過EGHR裝置64。當需要冷卻電池組14時，使廢氣繞過EGHR裝置64確保熱能不被增加到流體路徑76內(nèi)的流體。

氣體閥74可以調(diào)節(jié)廢氣流動路徑以引導(dǎo)廢氣到EGHR裝置64，進而使廢氣繞過EGHR裝置64、或這些的組合。

該系統(tǒng)60可以包括控制器94，其可操作地連接到電池組14內(nèi)的一個或多個溫度傳感器96、流體閥72以及氣體閥74?？刂破?4可以進一步可操作地連接到電池組14外部的溫度傳感器，例如監(jiān)測沿流體路徑76移動的流體溫度的溫度傳感器98。

控制器94配置成在加熱位置和冷卻位置之間移動流體閥72?？刂破? 94可以響應(yīng)于來自傳感器96、傳感器98的溫度測量值、或響應(yīng)于一些其他輸入而移動流體閥72。

在某些示例中，在冷的環(huán)境條件下啟動期間，控制器94移動流體閥72到加熱位置并移動氣體閥74至引導(dǎo)流動通過EGHR裝置64的位置。流體閥72和氣體閥74的這種定位促使流體路徑76中的流體加熱電池組14的區(qū)域，其可以升高或維持電池組14的溫度接近于所需的操作溫度范圍。

在電池組14的溫度上升后，控制器94于是可以移動流體閥72到冷卻位置以及移動氣體閥74到使廢氣流繞過EGHR裝置64的位置。流體閥72和氣體閥74的這種定位促使流體路徑76中的流體冷卻電池組14的區(qū)域，其可以降低或維持電池組14的溫度接近于所需的操作溫度范圍。

控制器94可以是電池電子控制模塊(BECM)的一部分，該模塊具有用于從傳感器96，98中檢索數(shù)據(jù)、和用于控制流體閥72和氣體閥74定位的電路。在其他示例中，控制器94可以位于DECM的外部。

流體閥72是一種可以被致動以調(diào)節(jié)在流體路徑76內(nèi)的流體的閥門。流體閥72對來自控制器94的信號作出響應(yīng)。在某些示例中，控制器94被省略并且流體閥72作為替代對來自溫度傳感器96，98的信號作出響應(yīng)。流體閥72可以是球閥、閘門閥、蝶閥或一些其它類型的用于調(diào)節(jié)流體流動的閥門。

在某些示例中，流體閥72可以被調(diào)節(jié)到加熱位置或冷卻位置，在此沿著流體路徑76移動的一些流體繞過熱交換器68以及沿著流體路徑移動的一些流體移動通過熱交換器68。如果需要更少的冷卻或更少的加熱，這樣的位置可能是期望的。

氣體閥74是一種可以被致動以調(diào)節(jié)來自發(fā)動機20的廢氣的流動。氣體閥74對來自控制器94的信號作出響應(yīng)。在某些示例中，控制器94被省略并且氣體閥74作為替代對來自溫度傳感器96，98的信號作出響應(yīng)。氣體閥74可以是球閥、閘門閥、蝶閥或一些其它類型用于調(diào)節(jié)流體流動的閥門。

在某些示例中，氣體閥74可以被調(diào)節(jié)到某些流動被引導(dǎo)通過EGHR裝置64以及某些流動繞過EGHR裝置64的位置。如果EGHR裝置64內(nèi)沿著流體路徑76移動的流體需要減少的加熱，則這樣的位置可能是期望的。

本發(fā)明示例的特征包括利用來自廢氣的熱能以及不需要單獨的加熱器加熱電池組14的電池單元和其他部分。如果需要進一步加熱，附加的加熱元件可以增加到系統(tǒng)60。

系統(tǒng)60的另一個特征在于在冷的環(huán)境溫度中由于來自廢氣的熱能，電池組14的電池單元更加迅速地達到最佳溫度范圍，進而改進了燃料效率。

系統(tǒng)60特別適用于單電動機電池有限的改進混合動力變速器電動車輛結(jié)構(gòu)，其中完全的電池功率放電限制將有利于最佳啟動停止操作和燃料效率。

上面的描述僅僅是示例性的而非本質(zhì)的限制。本發(fā)明示例的變型和修改在不違背本發(fā)明本質(zhì)的情況下對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明的法律保護范圍將僅僅通過學(xué)習(xí)下面的權(quán)利要求書確定。