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CN104417319A - 电气化车辆用客舱通风系统和方法 - Google Patents

电气化车辆用客舱通风系统和方法 Download PDF

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CN104417319A
CN104417319A CN201410440750.0A CN201410440750A CN104417319A CN 104417319 A CN104417319 A CN 104417319A CN 201410440750 A CN201410440750 A CN 201410440750A CN 104417319 A CN104417319 A CN 104417319A
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hvac system
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electrified vehicle
control
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CN201410440750.0A
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布兰登·M·道森
詹姆斯·J·吉本斯
托马斯·M·格沃兹德
爱德华·波皮克
里克·拉格斯特罗姆
约瑟芬·S·李
马克·波尔斯特
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本发明为电气化车辆用客舱通风系统和方法。一种根据本发明的示例性的方面的方法包括，检测电气化车辆的电池的电池故障，激活HVAC系统至开启，控制HVAC系统至新风模式，传递新鲜空气进入乘客舱，和在点火开关接通或关闭状态中通过至少一个抽气机通风口从乘客舱中排出电池排放副产物，以及其它。

Description

电气化车辆用客舱通风系统和方法
技术领域
本发明涉及电气化车辆，更具体地，但不是唯一地，涉及从电气化车辆的乘客舱主动排出电池排放副产物的客舱通风系统和方法。
背景技术
混合动力车辆(HEV)、插电式混合动力车辆(PHEV)、纯电动车辆(BEV)、燃料电池车辆以及其它已知的电气化车辆，不同于传统的机动车辆之处在于其由取代了或除内燃机之外的一个或多个电机(即，电动机和/或发电机)驱动。高电压电流被典型地由存储用于驱动一个或多个电机的电能的一个或多个电池施加。
电气化车辆的高压电池典型地包括一个或多个锂离子电池单元。电池排放副产物可响应于驱动和插电式充电过程中的电池故障而被从一个或多个锂离子电池单元排出。这些副产物可移动到电气化车辆的乘客舱中，并因此可需要被清除到外部大气中。
发明内容
一种根据本发明的示例性的方面的方法包括，检测电气化车辆的电池的电池故障，激活HVAC(暖通空调)系统至开启，控制HVAC系统至新风模式，传递新鲜空气进入乘客舱，和在点火开关接通或者关闭状态中通过至少一个抽气机通风口从乘客舱中排出电池排放副产物，以及其他。
在上述方法的进一步非限制性实施例中，检测的方法包括评估电池的至少一个电池单元的电压和温度。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，如果电气化车辆是接通状态，激活HVAC系统的步骤包括将来自于第一控制模块的请求信号传送给第二控制模块，和将来自于第二控制模块的指令信号传送给HVAC系统以激活HVAC系统。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，如果电气化车辆是关闭状态，唤醒第一控制模块以预处理HVAC系统，以便HVAC系统在点火开关关闭状态中保持在开启的状态。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，唤醒第一控制模块的方法包括将来自于电池电子控制模块的第一唤醒信号传送给第一控制模块，和将来自于第一控制模块的第二唤醒信号传送给第二控制模块。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，控制的方法包括打开HVAC系统的新风门和开动HVAC系统的风扇至接通位置。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，打开和开动的步骤被执行预定的时间量。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，控制的步骤包括将HVAC系统的新风门打开预定的时间量。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，控制的步骤包括以预定速度和以预定的时间量开动HVAC系统的风扇至接通位置。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，传递的步骤包括从车辆外部吸入新鲜空气。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，该方法包括在排出的步骤之后停用HVAC系统。
在上述方法的任一项的进一步非限制性实施例中，该方法包括在预定时间量之后停用HVAC系统。
一种根据本发明的另一示例性的方面的客舱通风系统包括，电池，其包括电池电子控制模块和与电池电子控制模块通信的第二控制模块；以及其他。HVAC系统可响应于第二控制模块的指令信号在新风模式中操作。至少一个抽气机通风口被配置为在响应于HVAC系统在新风模式中的操作而排出电池排放副产物。
在上述客舱通风系统的进一步非限制性实施例中，第二控制模块是动力系统控制模块或结合的车身控制模块/动力系统控制模块。
在上述客舱通风系统的任一项的进一步非限制性实施例中，HVAC系统包括新风门和风扇。
在上述客舱通风系统的任一项的进一步非限制性实施例中，响应于指令信号，新风门可移动到打开位置，以及风扇可致动到开启位置。
一种根据本发明的示例性的方面的电气化车辆包括，乘客舱和用于为乘客舱排气的客舱通风系统，以及其他。客舱通风系统包括具有第一控制模块的电池、与第一控制模块通信的第二控制模块、和HVAC系统，HVAC系统可响应于第一控制模块或第二控制模块的指令信号在新风模式中操作以排出乘客舱的电池排放副产物。
在上述电气化车辆的进一步非限制性实施例中，第一控制模块是电池电子控制模块，以及第二控制模块是动力系统控制模块。
在上述电气化车辆的任一项的进一步非限制性实施例中，HVAC系统包括控制单元、新风门和风扇。
在上述电气化车辆的任一项的进一步非限制性实施例中，至少一个抽气机通气口被配置为响应于HVAC系统在新风模式中的操作而排出电池排放副产物。
前述段落、权利要求或以下说明书和附图的实施例、实例和选择，包括任何它们的各方面或各自单独的特征，可以独立地或以任何组合进行理解。与一个实施例结合描述的特征适用于所有的实施例，除非这些特征是不能并存的。
通过以下具体实施方式，本发明的各个特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。与具体实施方式结合的附图可被简要地描述如下。
附图说明
图1示意性地说明了电气化车辆的动力系统。
图2说明了可被纳入到电气化车辆中的客舱通气系统。
图3示意性地说明了用于主动给电气化车辆的乘客舱排气的方法。
图4示意性地说明了用于主动给电气化车辆的乘客舱排气的方法的附加特征。
具体实施方式
本发明涉及在电气化车辆中使用的客舱通气系统和方法。一示例性的客舱通气系统被配置为选择性地命令HVAC系统继续以新风模式运行，以便在没有车辆驾驶员将点火开关关闭的情况下转换到关闭状态之后，从电气化车辆的乘客舱排出电池通风副产物。HVAC可继续输送新鲜空气进入乘客舱，以便通过至少一个抽气机通风口排出电池副产物。本发明的客舱通气系统是主动系统，其可在驱动时电池故障过程中或在插电式充电过程中无需车辆驾驶员有任何直接参与的情况下控制HVAC系统。这些和其它特征将在此被更详细地描述。
图1示意性地说明了电气化车辆12——例如，HEV——用的动力系统10。尽管被描述为HEV，但应该理解的是，在此所描述的概念并不限于HEV的动力系统，并且应扩展到其它的电气化车辆，包括但不限于，PHEV、BEV、和燃料电池车的动力系统。
在一实施例中，动力系统10是功率分流传动系统，其使用包括了发动机14和发电机16(即，第一电机)的结合的第一驱动系统和至少包括了电动机36(即，第二电机)、发电机16、和电池50的第二驱动系统。例如，电动机36、发电机16、和电池50可构成动力系统10的电力驱动系统25。第一和第二驱动系统产生扭矩以驱动电气化车辆12的一组或多组车辆驱动轮30，下面将更详细地讨论。
发动机14，例如，内燃机，和发电机16可通过动力传输装置18连接。在一非限制性的实施例中，动力传输装置18是行星齿轮组。当然，其它类型的动力传输装置，包括其它齿轮组和变速器，可用于将发动机14连接至发电机16。动力传输装置18可包括环形齿轮20、太阳齿轮22和支架总成24。当发电机16作为将动能转换为电能的发电机时，发电机16由动力传输装置18驱动。发电机16可另外作为将电能转换为动能的电动机运行，从而输出扭矩给连接至动力传输装置18的支架总成24的轴26。因为发电机16可操作地连接至发动机14，发动机14的速度可由发电机16控制。
动力传输装置18的环齿轮20可被连接至轴28，轴28通过第二动力传输装置32连接至车辆驱动轮30。第二动力传输装置32可包括具有多个齿轮34A、34B、34C、34D、34E、和34F的齿轮组。其它的动力传输装置也可能是合适的。齿轮34A-34F从发动机14至差速器38传递扭矩，以提供牵引力给车辆驱动轮30。差速器38可包括多个齿轮，其允许至车辆驱动轮30的扭矩传递。第二动力传输装置32通过差速器38被机械地耦接至轮轴40，以分配扭矩给车辆驱动轮30。
电动机36也可被用于通过输出扭矩给轴46驱动车辆驱动轮30，轴46也被连接至第二动力传输装置32。在一实施例中，电动机36和发电机16是再生制动系统的一部分，在该系统中，电动机36和发电机16可被用作电动机以输出扭矩。例如，电动机36和发电机16每个都可输出电功率给高压总线48和电池50。电池50可以是高压电池，其能够输出电功率以操作电动机36和发电机16。其它类型的能量存储装置和输出装置也可被纳入与电气化车辆12一起使用。
电气化车辆12的电动机36、发电机16、动力传输装置18、和动力传输装置32总体上可被称为驱动桥42、或传动装置。因此，当驾驶员选择特定的档位时，驱动桥42被适当地控制，以提供相应的档位用于通过提供牵引力给车辆驱动轮30驱动电气化车辆12。
动力系统10可附加地包括用于监测和/或控制电气化车辆12的各个方面的控制系统44。例如，控制系统44可与电子驱动系统25、动力传输装置18、32或其它组件通信以监控和/或控制电气化车辆12。控制系统44包括电子设备和/或软件，以执行用于操作电气化车辆12所必要的控制功能。在一实施例中，控制系统44是组合的车辆系统控制器和动力系统控制模块(VSC/PCM)。虽然其作为单个硬件装置示出，但控制系统44可包括以多个硬件装置的形式的多个控制器或一个或多个硬件装置内部的多个软件控制器。
控制器局域网(CAN)52允许控制系统44与驱动桥42通信。例如，控制系统44可接收来自于驱动桥42的信号，以指示在档位之间的传递是否正在发生。控制系统44也可与电池50的电池控制模块、或其它控制装置通信。
此外，电子驱动系统25可包括一个或多个控制器54，例如，逆变器系统控制器(ISC)。控制器54被配置为控制驱动桥42内部的特定组件，例如，发电机16和/或电动机36，例如，用于支承双向功率流。在一实施例中，控制器54是结合了可变电压转换器的逆变器系统控制器(ISC/VVC)。
电池50可包括一个或多个电池单元56，例如，锂离子电池单元。电池单元56被示意性地示出于图1中。电池单元56可能由于交通事故或车辆或电池中的其它故障而过热或被损坏。一个或多个被损坏的电池单元56可响应于电池故障而放射电池排放副产物。电池排放副产物可包括一氧化碳、氢气和/或其它的副产物，其可能需要在驱动或插电式充电过程中从电气化车辆12被移除。
图2示意性地说明了可被纳入到电气化车辆——例如，图1的电气化车辆12——中的客舱通风系统60的框图。客舱通风系统60可响应于电池故障而被激活，以便从电气化车辆12的乘客舱(参见图3和4)排出电池排放副产物B。例如，客舱通风系统60可使用电池50(例如，电气化车辆12的高压电池)、车身控制模块(BCM)62、动力系统控制模块(PCM)64、和HVAC系统66，它们一起运行以响应于电池50的电池故障而执行客舱空气清除。BCM 62和PCM 64也执行涉及那些除了客舱通风系统60以外的电气化车辆运行的其它功能。在另一个实施例中，BCM 62和PCM64是组合的车身控制模块/动力系统控制模块。
电池50的一个或多个电池单元56可响应于电池故障而放出电池排放副产物B。电池排放副产物B可从一个或多个电池单元56逸出到电池50的排放室55中。通过客舱通气系统60，电池排放副产物B被从排放室55驱出并送到外部大气(即，车辆的外部)。
电池50包括用于监测电池50的状态和通过控制器局域网(CAN)请求客舱通气系统60的激活的电池电子控制模块(BECM)68(即，第一控制模块)。例如，根据电气化车辆12是否在点火开关接通或关闭状态，BECM 68可将请求信号传送给BCM 62(即，第二控制模块)或PCM 64(即，第三控制模块)，其可在之后发送指令信号给HVAC系统66。在一实施例中，在点火开关接通状态下，BECM 68可将请求信号传送给PCM64，并且PCM 64之后将指令信号传送给HVAC系统66的控制单元70，以便响应电池故障而激活HVAC系统66。可选择地，在点火开关关闭状态下，其可发生在电池50的插电式充电过程中，BECM 68可将信号传送给BCM 62，以唤醒PCM 64启动预处理，以便BCM 62将启动鼓风机继电器以促使HVAC系统66在点火开关关闭状态中保持“开”的状态。BECM68、BCM 62、PCM 64和HVAC系统66每个都包括利用网络管理进行彼此通信所必要的硬件和软件。
图3和4，并继续参照图1和2，示意性地说明了利用客舱通气系统60给电气化车辆12的乘客舱72主动排气的方法。例如，该方法可被执行，以便排出在电池故障之后已经从电池50的排放室55进入到乘客舱72的电池排放副产物B。如下面进一步详细说明的，方法的检测和通信部分示出在图3中，并且图4说明了示例性的方法的缓解部分。
参照图3，方法响应于检测电池50的电池故障而开始。电池排放副产物B可响应于电池故障而逸出到乘客舱72中，并因此可能需要被从乘客舱72中清除。电池50的BECM 68可检测电池故障。在一实施例中，BECM68评估电池50的一个或多个电池单元56的电压和温度，以便检测是否已经发生电池故障，例如，电池单元排放事件。BECM 68可被编程为具有用于执行这种评估所需要的算法。
响应于检测到电池故障，BECM 68可使用网络管理与客舱通气系统60的其它组件通信。例如，如果电气化车辆12是接通状态，BECM 68将通过PCM 64经由第一通信路径C1传送指令信号给控制单元70，以激活HVAC系统66。可选择地，如果电气化车辆12是点火开关关闭状态，BECM68可经由第二通信路径C2传送第一唤醒信号给BCM 62。BCM 62可在之后经由第二通信路径C2传送第二唤醒信号给PCM 64。最终，一旦唤醒，PCM 64将指令信号传送给HVAC系统66的控制单元70，以启动HVAC系统66的预处理。
在图3示出的实施例中，HVAC系统66的新风门74和风扇76分别处于关闭和切断的位置。此外，HVAC系统66的抽气机通风口86被关闭。
图4示意性地说明了用于排出在电池故障之后已经进入到乘客舱72的电池排放副产物B的方法的缓解部分。缓解部分响应于接收从BECM 68至PCM 64的请求而发生。PCM 64可通过控制HVAC系统66激活客舱通气系统60而接受请求。一旦控制单元70已经接收到指令信号，HVAC系统66将被激活并被控制在新风模式。在新风模式中，新风门74被移动到打开位置以允许新鲜空气78进入到电气化车辆12内部。在一实施例中，新鲜空气78是从车辆外部80吸进来的，其完全远离乘客舱72。
HVAC系统66的风扇76也可响应于接收来自于BECM 68或PCM 64的指令信号之一而被致动到“开”位置。风扇76可旋转以将新鲜空气78输送到乘客舱72中。新鲜空气78穿过乘客舱72而循环，其中，其与电池排放副产物B混合。风扇76可以预定的速度操作，以促使新鲜空气78穿过乘客舱72。
在一实施例中，HVAC系统66位于电气化车辆12的前部84附近，并且一个或多个抽气机通风口86位于电气化车辆12的后部82附近。虽然仅示出了一个通风口，但电气化车辆12的客舱通气系统60可配备有多个遍布在电气化车辆12中的抽气机通风口86。
风扇76促使新鲜空气78和电池排放副产物B穿过乘客舱72流向电气化车辆12的后部82。电池排放副产物B可通过至少一个抽气机通风口86而被排出，从而清除乘客舱72的电池排放副产物B。在一实施例中，抽气机通风口86是塑料的片状阀，虽然也可考虑到其它的配置。换言之，电池排放副产物B不通过降低电气化车辆12的车窗而排出，其在某些天气中或在某些情况下可能是不希望的，而是代替以通过抽气机通风口86进行而无需任何直接的车辆驾驶员的参与。
新风门74可保持打开并且风扇76停留在“开”的位置，达到预定时间量。预定时间量可基于已经进入到乘客舱72的电池排放副产物B的量而变化。在一非限制性的实施例中，预定时间量大约为90秒。然而，其它的持续时间被考虑在本发明的范围内。一旦超过预定时间量和/或电池排放副产物B已经从乘客舱72清除，HVAC系统66可被自动地停用。
虽然不同的非限制性实施例被说明具有特定的组件或步骤，但本发明的实施例并不限于那些特定的组合。也可能使用一些来自于任何非限制性的实施例的组件或特征与任何其它的非限制性的实施例的组件或特征的结合。
应该理解的是，多个视图中相同的附图标记表示对应或类似的元件。应该理解的是，虽然在这些示例性的实施例中公开和说明了特定组件的配置，但其它的配置也能够受益于本发明的教导。
上述说明应该被解释为说明性的并不具有任何限制的意义。本领域技术人员将理解到某些修改应该包含在本发明的范围内。因为这些原因，应当通过研究以下权利要求书来确定本发明的真正范围和内容。

Claims (10)

1.一种方法，其特征在于，包含：
检测电气化车辆的电池的电池故障；
激活HVAC系统至开启；
控制HVAC系统至新风模式；
传递新鲜空气进入乘客舱；和
在点火开关接通或关闭状态过程中，通过至少一个抽气机通风口从乘客舱中排出电池排放副产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测的步骤包括评估电池的至少一个电池单元的电压和温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果电气化车辆接通，激活HVAC系统的步骤包括：
将来自于第一控制模块的请求信号传送给第二控制模块；和
将来自于第二控制模块的指令信号传送给HVAC系统以激活HVAC系统。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果电气化车辆关闭，唤醒第一控制模块以预处理HVAC系统，以便HVAC系统在点火开关关闭状态中保持在开启的状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，唤醒第一控制模块的步骤包括：
将来自于电池电子控制模块的第一唤醒信号传送给第一控制模块；和
将来自于第一控制模块的第二唤醒信号传送给第二控制模块。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制的步骤包括：
打开HVAC系统的新风门；和
开动HVAC系统的风扇至接通位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，打开和开动的步骤被执行预定时间量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制的步骤包括将HVAC系统的新风门打开预定时间量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制的步骤包括以预定速度和以预定时间量开动HVAC系统的风扇至接通位置。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传递的步骤包括从车辆外部吸入新鲜空气。
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