冷却系统、车辆以及控制冷却系统的方法与流程

本公开总体上涉及冷却系统。在特定方面，本公开涉及一种冷却系统、一种车辆以及一种控制冷却系统的方法。本公开可适用于重型车辆，诸如卡车、公交车和施工设备以及其他车辆类型。尽管可关于特定车辆描述本公开，但是本公开不限于任何特定车辆。

背景技术：

1、在至少部分地由电动马达提供推进的车辆中，诸如在电动车辆或混合动力车辆中，蓄电装置通常用于向电动马达提供电力。蓄电装置可例如包括包含多个电池电芯的电池包。通过并联和/或串联连接这样的电池电芯，可获得期望的电压容量和功率容量。

2、为了提高蓄电装置在高环境温度下的寿命，蓄电装置需要冷却。这可通过蓄电装置周围的强制或对流空气流或者通过将液体冷却剂泵送通过包括用于冷却蓄电装置的热交换器的冷却剂回路来实现。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种用于冷却车辆中的蓄电装置的冷却系统，该冷却系统包括：一次级，该一次级包括布置在一次回路中的一次压缩机、在一次压缩机下游的冷凝器、在冷凝器下游的一次减压装置以及在一次减压装置下游的蒸发器；二次级，该二次级被布置为输送制冷剂，该二次级包括被配置为采用被动状态和比在被动状态下提供制冷剂的更大压降的主动状态的二次减压装置、在二次减压装置下游的用于冷却蓄电装置的冷却区段、泵、与泵并联布置的二次压缩机以及在冷却区段下游的阀装置，该阀装置被布置为选择性地将制冷剂引导到泵或引导到二次压缩机；以及计算机系统，该计算系统包括处理电路。处理电路被配置为通过控制二次减压装置采用被动状态并且通过控制阀装置将制冷剂引导到泵来控制二次级在第一模式下操作；以及通过控制二次减压装置采用主动状态并且通过控制阀装置将制冷剂引导到二次压缩机来控制二次级在第二模式下操作；其中冷却系统被配置为使得在第二模式下，与一次级协作使由二次级输送的制冷剂冷凝。

2、本公开的第一方面可试图提供改进的冷却系统。由于压缩机设置在一次级和二次级中的每一者中，因此一次级和二次级都可作为压缩循环进行操作。当一次压缩机和二次压缩机两者都被驱动时，一次级可在相对高的压力水平下操作，并且二次级可在低于该相对高的压力水平的相对低的压力水平下操作。冷却区段中制冷剂的相对低压可使得汽化潜热增加。因此，技术益处可包括更有效地冷却蓄电装置。该技术益处对于处理蓄电装置中的热失控可能特别有用。因此，进一步的技术益处可包括提高安全性。

3、冷却系统可实现在至少三个不同压力水平下的操作。因此，进一步的技术益处可包括提高冷却系统的能量效率。可选地，在一些示例中，一次级在高压水平和低于高压水平的中压水平下操作，并且二次级在中压水平和低于中压水平的低压水平下操作。在这些示例中，中压水平可独立于低压水平来设定。此外，在这些示例中，中压水平可基于蒸发器的冷却要求(例如，用于冷却乘客舱)来设定，并且低压水平可基于冷却区段的冷却要求(即，用于冷却蓄电装置)来设定。由于这种独立性，由冷却系统在冷却区段提供的冷却能力可独立于至少一个其他冷却要求来提供。

4、此外，现有技术的冷却系统可能已经包括一次压缩机、冷凝器、一次减压装置、蒸发器、冷却区段和泵。因此，现有技术的冷却系统可通过相对较小但令人惊讶地有利的修改而修改为根据第一方面的冷却系统。可选地，在一些示例中，将一些现有技术的冷却系统修改为根据第一方面的冷却系统可包括添加二次减压装置、二次压缩机和阀装置，以及提供计算机系统，该计算机系统被配置为根据第一模式和第二模式来控制二次减压装置和阀装置。因此，进一步的技术益处可包括冷却系统的高效安装，诸如在现有冷却系统中改造第一方面的冷却系统的可能性。

5、蓄电装置可包括多个电池电芯。可选地，在一些示例中，蓄电装置是包括多个电池电芯的电池包。电池包可包括多个电池模块，其中每个电池模块包括多个电池电芯。

6、可在一次级中提供制冷剂。一次级中的制冷剂可以是与二次级中相同的制冷剂，或者是不同的制冷剂。冷凝器可由环境空气冷却。一次减压装置可包括减压器，诸如膨胀阀。一次回路可在两个不同的压力水平下操作。

7、当二次级在第一模式下操作时，二次级可在一个单一压力水平下操作，或者基本上在一个单一压力水平下操作。当二次级在第二模式下操作时，二次级可在两个不同的压力水平下操作。

8、二次级可包括位于冷却区段与泵之间的第一管线。阀装置可以是定位在第一管线上的第一三通阀。当阀装置将制冷剂引导到二次压缩机时，可绕过第一管线的至少一部分。当阀装置将制冷剂引导到泵时，无法绕过第一管线的该部分。阀装置可采用第一状态以将制冷剂引导到二次压缩机以及采用第二状态以将制冷剂引导到泵。

9、二次减压装置可包括减压器，诸如膨胀阀。二次减压装置还可包括第二三通阀。二次级可包括延伸穿过二次减压装置并到达冷却区段的第二管线。当二次减压装置采用主动状态时，例如通过第二三通阀可绕过第二管线的至少一部分。当二次减压装置采用被动状态时，例如通过第二三通阀无法绕过第二管线的该部分。

10、在替代示例中，二次减压装置可由减压器构成。在被动状态下，减压器可提供大的开口，使得通过减压器不发生或基本上不发生制冷剂的压降。在主动状态下，减压器可提供小的开口，使得通过减压器发生制冷剂的较大压降。

11、可选地，在一些示例中，冷却区段是被布置为与蓄电装置交换热量的热交换器。冷却区段可例如包括一个或多个冷却板。

12、处理电路被配置为控制二次级在第一模式下或在第二模式下操作。处理电路可被配置为在检测到需要对蓄电装置进行高度冷却的事件时控制二次级在第二模式下操作。此类事件的示例包括蓄电装置中的热失控、环境空气的高温以及蓄电装置的高性能状况。蓄电装置的高性能状况的示例包括快速充电和高功率模式。当蓄电装置不需要高度冷却时，处理电路可控制二次级在第一模式下操作。

13、一次级和二次级可替代地分别被称为一次部分和二次部分，或者分别被称为一次区段和二次区段。

14、可选地，在一些示例中，在第二模式下，紧邻二次减压装置下游的压力比紧邻一次减压装置下游的压力低至少20％。

15、可选地，在一些示例中，在第二模式下，一次级在一次压力范围内操作并且二次级在二次压力范围内操作，并且其中一次压力范围的所有压力都等于或高于二次压力范围的所有压力。

16、可选地，在一些示例中，处理电路被配置为基于指示蓄电装置中的热失控的数据来控制二次级在第二模式下操作。可选地，在一些示例中，冷却系统包括提供指示蓄电装置的温度的温度数据的温度传感器。在这些示例中，处理电路可被配置为基于该温度数据来控制二次级在第二模式下操作。指示蓄电装置中的热失控的数据可包括指示蓄电装置的温度高于阈值(例如，500℃)的温度数据。

17、可选地，在一些示例中，冷却系统还包括具有出口的管道，该管道用于将空气吹向乘客舱。在这些示例中，蒸发器可被布置为冷却在管道中流动的空气。

18、可选地，在一些示例中，二次减压装置、冷却区段、泵、二次压缩机和第一阀装置被布置在二次回路中。在这些示例中，制冷剂可以是二次回路中含有的第一制冷剂，并且其中一次回路可含有与第一制冷剂流体分离的第二制冷剂。技术益处可包括在一次回路和二次回路中使用不同制冷剂的可能性。

19、可选地，在一些示例中，冷却系统还包括热交换器，该热交换器被布置为在第一制冷剂和第二制冷剂之间交换热量。以此方式，热交换器使第二制冷剂冷凝。因此，这是与一次级协作使由二次级输送的制冷剂冷凝的一个示例。热交换器可定位在一次回路中的一次压缩机上游且在二次回路中的泵和二次压缩机中的每一者的下游。热交换器可以例如是致冷器。

20、在这些示例中，一次减压装置可以是第一一次减压装置。此外，在这些示例中，一次级还可包括在热交换器上游的第二一次减压装置。

21、根据第二方面，提供了一种车辆，该车辆包括根据第一方面的冷却系统。冷凝器可定位在车辆的前部区段中。

22、本公开的第二方面可试图提供改进的车辆。

23、可选地，在一些示例中，车辆还包括乘客舱。在这些示例中，蒸发器可被布置为冷却在管道中流动的空气。

24、根据第三方面，提供了一种控制用于冷却车辆中的蓄电装置的冷却系统的方法，该方法包括：提供冷却系统，该冷却系统包括：一次级，该一次级包括布置在一次回路中的一次压缩机、在一次压缩机下游的冷凝器、在冷凝器下游的一次减压装置以及在一次减压装置下游的蒸发器；以及二次级，该二次级被布置为输送制冷剂，该二次级包括被配置为采用被动状态和比在被动状态下提供制冷剂的更大压降的主动状态的二次减压装置、在二次减压装置下游的用于冷却蓄电装置的冷却区段、泵、与泵并联布置的二次压缩机以及在冷却区段下游的阀装置，该阀装置被布置为选择性地将制冷剂引导到泵或引导到二次压缩机；由计算机系统的处理电路通过控制二次减压装置采用被动状态并且通过控制阀装置将制冷剂引导到泵来控制二次级在第一模式下操作；以及由处理电路通过控制二次减压装置采用主动状态并且通过控制阀装置将制冷剂引导到二次压缩机来控制二次级在第二模式下操作；其中在第二模式下，与一次级协作使由二次级输送的制冷剂冷凝。

25、本公开的第一方面可试图提供控制冷却系统的改进方法。

26、可选地，在一些示例中，在第二模式下，紧邻二次减压装置下游的压力比紧邻一次减压装置下游的压力低至少20％。

27、可选地，在一些示例中，在第二模式下，一次级在一次压力范围内操作并且二次级在二次压力范围内操作。在这些示例中，一次压力范围的所有压力可等于或高于二次压力范围的所有压力。

28、可选地，在一些示例中，该方法还包括由处理电路响应于指示蓄电装置中的热失控的数据而控制二次级在第二模式下操作。

29、可选地，在一些示例中，该方法还包括由处理电路控制风扇将空气通过具有出口的管道吹向车辆的乘客舱，其中蒸发器被布置为冷却在管道中流动的空气。

30、可选地，在一些示例中，二次减压装置、冷却区段、泵、二次压缩机和第一阀装置被布置在二次回路中。在这些示例中，制冷剂可以是二次回路中含有的第一制冷剂，并且一次回路可含有与第一制冷剂流体分离的第二制冷剂。

31、所公开的方面、示例(包括任何优选示例)和/或所附权利要求可适当地彼此组合，这对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

32、附加特征和优点在以下描述、权利要求和附图中公开，并且部分地对于本领域技术人员而言将是显而易见的或者通过如本文描述实践本公开而认识到。本文还公开了与上文讨论的技术益处相关联的计算机系统、控制单元、代码模块、计算机实施的方法、计算机可读介质和计算机程序产品。