用于評估熱活化單元運行狀態(tài)的裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于評估熱活化單元運行狀態(tài)的裝置及其方法。該裝置包括殼體、流體傳輸裝置、熱活化單元、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第三溫度傳感器和控制器。所述殼體包括流體入口和出口，并包括熱活化單元。所述流體傳輸裝置用以運輸所述殼體中的流體。所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器分別測量熱活化單元的第一溫度T1、流體入口處流體的溫度Tin和流體出口處流體的溫度Tout。所述控制器通信耦合到所述第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，并計算熱活化單元的熱損失Eloss和熱活化單元中存儲的熱量EStored并且基于所述熱損失Eloss、所述第一溫度T1、所述存儲的熱量EStored以及溫度Tin和溫度Tout之差評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
【專利說明】用于評估熱活化單元運行狀態(tài)的裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的至少一實施方式涉及裝置和方法，并且更具體地，涉及用于評估熱活化 單元的運行狀態(tài)的裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空氣冷卻的電能儲存系統(tǒng)通常用于電動車輛（EV)、插電式混合動力電動車輛 (PHEV)和/或混合動力電動車輛（HEV)，一般來說是一產(chǎn)生用于空氣冷卻的空氣流的裝置 包括風(fēng)扇。
[0003] 在汽車工業(yè)的一些應(yīng)用中，冷卻空氣是從車艙抽取的。就溫度、絕對壓力、濕度和/ 或顆粒負(fù)荷而言，所抽取的空氣的空氣質(zhì)量不能通過控制器來控制，而必須接受所傳輸?shù)摹?br> [0004] 現(xiàn)在，為了確定冷卻需要，通?？捎靡换蚨鄠€溫度傳感器測量熱活化單元例如電 池單元或電能存儲系統(tǒng)的模塊的溫度。所測量的溫度被用作參考變量或設(shè)定點以調(diào)節(jié)風(fēng)扇 速度，以便調(diào)節(jié)所需要的空氣質(zhì)量流量。為了這一目的，在使用鋰電池情況下，風(fēng)扇速度通 常由能量存儲系統(tǒng)管理裝置，即電池管理系統(tǒng)（BMS)，來控制。雖然可以增加或減少風(fēng)扇的 速度，但是空氣流量的增加或減少的量不能精確測定，因此可能不能精確調(diào)節(jié)熱活化單元 的溫度。
[0005] 而且，上述技術(shù)僅依賴于熱活化單元的溫度，并且所述解決方案只能在熱活化單 元的溫度過熱之后調(diào)節(jié)熱活化單元的溫度。上文解決方案使用反饋或閉環(huán)控制，其不能最 佳預(yù)測熱活化單元的運行狀態(tài)。
[0006] 因此，可能需要新的裝置和方法，來預(yù)測熱活化單元的運行狀態(tài)和/或精確調(diào)節(jié) 熱活化單元的溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的實施方式提供了基于熱活化單元的熱損失E1。SS、熱活化單元的第一溫度 ?\，以及容納熱活化單元的殼體的流體入口溫度Tin和所述殼體的流體出口溫度之差評 估熱活化單元的運行狀態(tài)的裝置、方法、系統(tǒng)和計算機可讀介質(zhì)。
[0008] 在一實施方式中，裝置包括殼體，所述殼體包括流體入口和流體出口；熱活化單 元，其在所述殼體中；流體傳輸裝置，用以運輸所述殼體中的流體；第一溫度傳感器，設(shè)置 為測量所述熱活化單元的第一溫度?\ ;第二溫度傳感器，設(shè)置為測量所述殼體的所述流體 入口處的流體溫度Tin ;第三溫度傳感器，設(shè)置為測量所述殼體的所述流體出口處的流體溫 度;和控制器，與所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器和所述第三溫度傳感器通 信耦合，并且設(shè)置為計算取決于通過所述熱活化單元的電流的熱損失E 1()SS和所述熱活化單 元中存儲的熱量Est_d，并且基于所述熱損失民_、所述第一溫度1\、所述熱活化單元中存儲 的熱量E st_d以及溫度Tin和溫度之差評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
[0009] 在一實施方式中，方法包括測量熱活化單元的第一溫度?\，其中所述熱活化單元 設(shè)置為在殼體中；測量所述殼體的流體入口處的流體的溫度T in，所述流體通過流體傳輸裝 置在所述殼體中傳輸；測量所述殼體的流體出口處的流體的溫度;計算時間間隔At 內(nèi)的取決于通過所述熱活化單元的電流的熱損失E1()SS和所述熱活化單元中存儲的熱量 Est_d，并且基于所述熱損失E1()SS、所述第一溫度?\、所述存儲的熱量E stOTed以及溫度Tin和溫 度之差，評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
[0010] 在一實施方式中，系統(tǒng)包括溫度監(jiān)測模塊，設(shè)置為從第一溫度傳感器接收殼體內(nèi) 的熱活化單元的第一溫度?\、從第二溫度傳感器接收殼體的流體入口處流體的溫度T in和 從第三溫度傳感器接收殼體的流體出口處流體的溫度;計算模塊，設(shè)置為計算所述熱活 化單元的熱損失E 1()SS和所述熱活化單元中所存儲的熱量EstOTed ;和評估模塊，設(shè)置為基于所 述熱活化單元的熱損失E1()SS、所述第一溫度?\、所述存儲的熱量E stOTed以及所述溫度Tin和 所述溫度之差，評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
[0011] 附圖簡述
[0012] 本發(fā)明的一或多個實施方式通過示例性而非限制性的方式在所附附圖中示例性 說明，其中相像的標(biāo)記表明相似的元件。
[0013] 圖1是示例性說明根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的車輛系統(tǒng)的示意圖。
[0014] 圖2是示例性說明圖1的控制器構(gòu)造的實例的高級示意圖。
[0015] 圖3是示例性說明圖2的處理器或存儲器或其組合的元件的框圖。
[0016] 圖4是示例性說明熱活化單元中的熱轉(zhuǎn)移的框圖。
[0017] 圖5是示例性說明根據(jù)一實施方式的裝置的示意圖。
[0018] 圖6是示例性說明根據(jù)另一實施方式的裝置的示意圖。
[0019] 圖7是示例性說明根據(jù)另一實施方式的裝置的示意圖。
[0020] 圖8Α顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的方法的流程圖。
[0021] 圖8Β顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的方法的流程圖。
[0022] 圖8C顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0023] 本說明書中提及"實施方式"、"一實施方式"或類似語句，意指所描述的具體特征、 功能、結(jié)構(gòu)或表征包括在本發(fā)明的至少一實施方式中。本說明書中的這些語句的出現(xiàn)并不 一定指示相同的實施方式。另一方面，這些標(biāo)記并不一定是互相排斥的。
[0024] 在本發(fā)明的實施方式中，術(shù)語流體包括可流動或形變的至少一種液體、氣體或其 組合。氣體可以包括能容易帶走熱量的空氣或其他氣體。液體可包括熱傳導(dǎo)液體，例如水 或包括添加劑諸如阻蝕劑或抗凍劑的水。液體和氣體的組合可包括經(jīng)歷以從氣體變成液體 或相反變化的相變的物質(zhì)。
[0025] 為了容易地理解本發(fā)明，首先在下表1中介紹下列描述中所用的符號：
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種裝置，包括： 殼體，所述殼體包括流體入口和流體出口； 熱活化單元，其在所述殼體中； 流體傳輸裝置，用以運輸所述殼體中的流體； 第一溫度傳感器，設(shè)置為測量所述熱活化單元的第一溫度?\ ; 第二溫度傳感器，設(shè)置為測量所述殼體的所述流體入口處的流體的溫度Tin ; 第三溫度傳感器，設(shè)置為測量所述殼體的所述流體出口處的流體的溫度; 控制器，與所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器和所述第三溫度傳感器通信耦 合，并且設(shè)置為 計算取決于通過所述熱活化單元的電流的熱損失民_和所述熱活化單元中存儲的熱 量ESteed，和 基于所述熱損失E1()SS、所述第一溫度?\、所述熱活化單元中存儲的熱量EstOTed以及溫度 Tin和溫度之差評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，包括： 電流計，所述電流計與所述熱活化單元通信耦合并且設(shè)置為測量通過所述熱活化單元 的電流I，其中 所述控制器還設(shè)置為基于所測量的電流I和所評估的所述熱活化單元的電阻R計算所 述熱損失E1()SS。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述控制器還設(shè)置為： 基于所述第一溫度?\、所述熱活化單元的充電狀態(tài)或所述熱活化單元的健康狀態(tài)評估 所述熱活化單元的電阻R。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中： 所述第一傳感器還設(shè)置為在第二時間t2測量所述熱活化單元的第二溫度Τ2，所述第二 時間不同于測量第一溫度時的第一時間h ;和 所述控制器還設(shè)置為通過將熱活化單元的質(zhì)量乘以所述熱活化單元的比熱容以及所 述第一溫度?\和所述第二溫度T2之差，計算所存儲的熱量Est_d。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述控制器還設(shè)置為通過以下方式來評估所述熱活 化單元的運行狀態(tài)： 用所述熱損失E1()SS和所存儲的熱量Est_d之間的差除以所述流體的比熱容以及所述溫 度Tin和所述溫度之差，計算經(jīng)過所述熱活化單元的所述流體的實際質(zhì)量流量。
6. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述控制器還設(shè)置為： 基于所述流體傳輸裝置的狀態(tài)獲得理想質(zhì)量流量； 將所述實際質(zhì)量流量與所述理想質(zhì)量流量相比較；和 如果比較結(jié)果超出預(yù)定值則生成警告指示。
7. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述流體傳輸裝置與所述控制器通信耦合，并且所 述控制器還設(shè)置為： 基于所述流體傳輸裝置的狀態(tài)獲得理想質(zhì)量流量； 將所述實際質(zhì)量流量與所述理想質(zhì)量流量相比較；和 如果比較結(jié)果超出預(yù)定值則通過控制所述流體傳輸裝置調(diào)節(jié)所述流體的質(zhì)量流量或 者調(diào)節(jié)提供給所述裝置的功率。
8. 如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述流體傳輸裝置與所述控制器通信耦合；并且所 述控制器還設(shè)置為： 獲得所述熱活化單元的目標(biāo)溫度T3 ;并且 根據(jù)所述目標(biāo)溫度Τ3調(diào)節(jié)所述實際質(zhì)量流量。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述流體傳輸裝置包括抽吸扇并且所述抽吸扇的流 體入口與所述裝置的流體出口通過抽吸管相連。
10. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述流體傳輸裝置包括鼓吹扇并且所述鼓吹扇的 流體出口與所述裝置的流體進口通過鼓吹管相連。
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述熱活化單元包含至少一電池單元。
12. -種方法，包括： 測量熱活化單元的第一溫度?\，其中所述熱活化單元設(shè)置為在殼體中； 測量所述殼體的流體入口處的流體的溫度Tin，所述流體通過流體傳輸裝置在所述殼體 中傳輸； 測量所述殼體的流體出口處的流體的溫度Twt ; 計算時間間隔At內(nèi)的取決于通過所述熱活化單元的電流的熱損失E1()SS和所述熱活化 單元中存儲的熱量Est_d，和 基于所述熱損失E1()SS、所述第一溫度?\、所述存儲的熱量EstOTed以及溫度T in和溫度Twt 之差，評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括： 測量流經(jīng)所述熱活化單元的電流I ;和 根據(jù)下列公式，基于所測量的電流I和評估的所述熱活化單元的電阻R，計算所述時間 間隔At內(nèi)的熱損失E1()SS :
Δ t = t2-t1〇
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括： 基于所述第一溫度?\、所述熱活化單元的充電狀態(tài)和所述熱活化單元的健康狀態(tài)，評 估所述熱活化單元的電阻。
15. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括： 在第二時間t2測量所述熱活化單元的第二溫度Τ2，所述第二時間t2不同于測量所述第 一溫度時的第一時間h ;和 根據(jù)下列公式，基于所述熱活化單元的質(zhì)量mac;tiv_ss、所述熱活化單元的比熱容 卬沉《糊哪以及所述第一溫度' 和所述第二溫度τ2，計算所存儲的熱量EstOTed : ^Stored ^activemass ^ ^Pactivemass ^ ? 或
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中評估所述運行狀態(tài)還包括： 根據(jù)下列公式，基于所述熱損失E1()SS和所述存儲的熱量EstOTed之差，所述流體的比熱容 以及所述溫度Tin和所述溫度之差，計算流經(jīng)所述熱活化單元的所述流體的實際質(zhì)量流 量：
17. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中評估所述運行狀態(tài)還包括： 基于所述流體傳輸裝置的狀態(tài)獲得理想質(zhì)量流量；和 將所述實際質(zhì)量流量與所述理想質(zhì)量流量相比較；并且 其中所述方法還包括如果比較結(jié)果超過預(yù)定值則生成警告指示。
18. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中評估所述運行狀態(tài)還包括： 基于所述流體傳輸裝置的狀態(tài)獲得理想質(zhì)量流量；和 將所述實際質(zhì)量流量與所述理想質(zhì)量流量比較；并且 其中所述方法還包括：如果比較結(jié)果超過預(yù)定值則調(diào)節(jié)所述流體的質(zhì)量流量或調(diào)節(jié)提 供給所述熱活化單元的功率。
19. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括： 獲得所述熱活化單元的目標(biāo)溫度Τ3 ;和 根據(jù)所述目標(biāo)溫度Τ3調(diào)節(jié)所述實際質(zhì)量流量。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括： 在第三時間t3獲得所述熱活化單元的目標(biāo)溫度Τ3，所述第三時間t3不同于測量所述第 一溫度時的第一時間h ;和 基于所述熱活化單元的質(zhì)量％^^^、所述熱活化單元的比熱容cpaetivemass以及所述第 一溫度?\和所述目標(biāo)溫度T3，根據(jù)下列公式計算所存儲的熱量Est_d :
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中評估所述運行狀態(tài)還包括： 根據(jù)下列公式，基于所述熱損失E1()SS和所述存儲的熱量EstOTed之差，所述流體的比熱容 以及所述溫度Tin和所述溫度之差，計算流經(jīng)所述熱活化單元的所述流體的實際質(zhì)量流 量：
根據(jù)所述目標(biāo)質(zhì)量流量調(diào)節(jié)所述流體傳輸裝置。
22. -種系統(tǒng)，包括： 溫度監(jiān)測模塊，設(shè)置為從第一溫度傳感器接收殼體內(nèi)的熱活化單元的第一溫度?\、從 第二溫度傳感器接收殼體的流體入口處流體的溫度Tin和從第三溫度傳感器接收殼體的流 體出口處流體的溫度; 計算模塊，設(shè)置為計算所述熱活化單元的熱損失E1()SS和所述熱活化單元中所存儲的熱 量 Estored ;和 評估模塊，設(shè)置為基于所述熱活化單元的熱損失E1()SS、所述第一溫度?\、所存儲的熱量 Est_d以及所述溫度Tin和所述溫度Twt之差，評估所述熱活化單元的運行狀態(tài)。
23. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括： 電流監(jiān)測模塊，設(shè)置為從電流計接收經(jīng)過所述熱活化單元的電流I的；和 所述計算模塊，還設(shè)置為根據(jù)下列公式基于所測量的電流I和評估的所述熱活化單元 的電阻R，計算時間間隔At內(nèi)的熱損失E1()SS:
Δ t = t2-t1〇
24. 如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述評估模塊還設(shè)置為： 基于所述第一溫度?\、所述熱活化單元的充電狀態(tài)和所述熱活化單元的健康狀態(tài)，評 估所述熱活化單元的電阻。
25. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述溫度監(jiān)測模塊還設(shè)置為在第二時間t2接收所 述熱活化單元的第二溫度T 2，所述第二時間t2不同于測量所述第一溫度?\時的第一時間 L ;并且 所述計算模塊還設(shè)置為根據(jù)下列公式，基于所述熱活化單元的質(zhì)量％^__、所述熱 活化單元的比熱容cpac;tiv_ss以及所述第一溫度?\和所述第二溫度T2，計算所存儲的熱量 Estored ： ^Stored ^activemass ^ ^Pactivemass ^ ? 或
26. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述計算模塊還設(shè)置為： 根據(jù)下列公式，基于所述熱損失E1()SS和所述存儲的熱量EstOTed之差，所述流體的比熱容 以及所述溫度Tin和所述溫度之差，計算流經(jīng)所述熱活化單元的所述流體的實際質(zhì)量流 量：
27. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括： 目標(biāo)監(jiān)測模塊，設(shè)置為基于所述流量傳輸裝置的狀態(tài)獲得理想質(zhì)量流量； 比較模塊，設(shè)置為將所述實際質(zhì)量流量與所述理想質(zhì)量流量比較；和 警告模塊，設(shè)置為如果比較結(jié)果超過預(yù)定值則生成警告指示。
28. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括： 目標(biāo)監(jiān)測模塊，設(shè)置為基于所述流量傳輸裝置的狀態(tài)獲得理想質(zhì)量流量； 比較模塊，設(shè)置為將所述實際質(zhì)量流量與所述理想質(zhì)量流量比較；和 狀態(tài)調(diào)節(jié)模塊，設(shè)置為如果比較結(jié)果超過預(yù)定值則調(diào)節(jié)所述流體的質(zhì)量流量或調(diào)節(jié)提 供給所述熱活化單元的功率。
29. 如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括： 目標(biāo)監(jiān)測模塊，設(shè)置為獲得目標(biāo)溫度τ3;和 狀態(tài)調(diào)節(jié)模塊，設(shè)置為根據(jù)所述目標(biāo)溫度τ3調(diào)節(jié)所述實際質(zhì)量流量。
30. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中 所述目標(biāo)監(jiān)測模塊還設(shè)置為在第三時間t3獲得所述熱活化單元目標(biāo)溫度Τ3，所述第三 時間t3不同于測量所述第一溫度?\時的第一時間h ;和 所述計算模塊還設(shè)置為根據(jù)下列公式，基于所述熱活化單元的質(zhì)量％^__、所述熱 活化單元的比熱容cpac;tiv_ss以及所述第一溫度?\和所述目標(biāo)溫度T3，計算所存儲的熱量 Estored ：
31. 如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述計算模塊還設(shè)置為： 根據(jù)下列公式，基于所述熱損失E1()SS和所述存儲的熱量EstOTed之差、所述流體的比熱容 以及所述溫度Tin和所述溫度Twt之差，計算流經(jīng)所述熱活化單元的流體的目標(biāo)質(zhì)量流量：
和 所述狀態(tài)調(diào)節(jié)模塊還設(shè)置為根據(jù)所述目標(biāo)質(zhì)量流量調(diào)節(jié)所述流體傳輸裝置。
【文檔編號】H01M10/617GK104157930SQ201410239736
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】狄彼德, 彥斯·貝肯, 羅伯特·丁力 申請人:觀致汽車有限公司