CN110167772A - 用于电动车辆的加热和冷却系统 - Google Patents

用于电动车辆的加热和冷却系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110167772A
CN110167772A CN201780080597.7A CN201780080597A CN110167772A CN 110167772 A CN110167772 A CN 110167772A CN 201780080597 A CN201780080597 A CN 201780080597A CN 110167772 A CN110167772 A CN 110167772A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
cabin
heating
cooling system
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780080597.7A
Other languages
English (en)
Inventor
大卫·康蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
William Advanced Engineering Co Ltd
Original Assignee
William Advanced Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by William Advanced Engineering Co Ltd filed Critical William Advanced Engineering Co Ltd
Publication of CN110167772A publication Critical patent/CN110167772A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/323—Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307—Component temperature regulation using a liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/46—Heat pumps, e.g. for cabin heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/08—Cabin heater

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

一种用于电动车辆的加热和冷却系统，包括一个电动泵(118)，该泵围绕第一回路(114)泵送第一流体，以选择性地冷却车辆的传动系(ES，INV，EM)的一部分，然后该流体穿过舱室加热器(120)，该舱室加热器从流体中提取热能。电动压缩机(122)通过一个冷凝器(124)将第二流体围绕第二回路泵送，该冷凝器从该流体中提取热能，然后该流体流经第一膨胀阀(126)和主蒸发器(冷却器128)。一种包括辅蒸发器(132)的舱室HVAC位于流路中，所述流路接收来自所述主冷凝器的通过第二膨胀阀(134)输出的流体以及流经主蒸发器(128)的冷却后的第二流体(制冷剂)被布置成从围绕第一回路(114)流动的第一流体(冷却剂)提取热量。

Description

用于电动车辆的加热和冷却系统
技术领域
本发明涉及电动车辆加热和冷却系统的改进。
背景技术
电动车辆依靠电能驱动一个或多个驱动车辆的电动机。能量通常由安装在车辆上的电池组提供。由于电池技术和电动机技术的进步，这种车辆作为内燃机驱动的车辆的替代品越来越可行。
电动车辆设计中的一个关键挑战是为电池组两次充电之间提供一个可接受的范围。因此，已为减轻车辆的重量作出了重大努力，例如使用复合材料提供比传统钢制车身更轻的白车身，以及车辆辅助多个部件的小型化。
电动车辆不会产生内燃机驱动的车辆所产生的大量废热，这对需要精确控制舱室温度的设计师提出了挑战。提供传动系冷却和在某些情况下的加热是一项具有挑战性的要求。特别是，电池组中的电池必须保持在最佳温度范围内，以获得最佳性能和安全性。目前，为电动车辆的动力传动系提供专用的独立冷却系统，需要提供定制的加热和冷却(HVAC)系统，该系统利用电加热器从电池中获取能量来提供热量。
发明内容
申请人认识到可以对电动车辆的加热和冷却的传统设置进行改进。
根据第一方面，本发明提供了一种电动车辆的加热和冷却系统，其包括：
一个电动泵，其围绕第一回路泵送流体，以有选择性地冷却车辆传动系的一部分，然后该流体穿过舱室加热器，该舱室加热器从该流体中提取热能，然后该流体返回传动系的该部分，
一个电动压缩机，其通过主冷凝器围绕第二回路泵送流体，主冷凝器从该流体中提取热能，然后该流体流经第一膨胀阀和主蒸发器，然后再返回电动压缩机，
舱室冷却器，包括位于流动路径中的辅蒸发器，该辅蒸发器通过流动路径上游的第二膨胀阀接收来自主冷凝器的流体输出，该流体从辅蒸发器输出,通过电动压缩机被吸入到第二回路中，并且
其中，流经主蒸发器的冷却后流体被布置成从围绕第一回路流动的流体中提取热量。
本发明提供了一种用于电动车辆舱室和传动系的组合式加热和冷却系统，与现有技术的独立系统相比，该系统大大简化。来自传动系的废热用于加热舱室，冷却系统的冷却器用于提供所需的冷却传动系流体的冷却。这种降低的复杂性可以降低系统的重量，这对电动车辆来说是一个显著的好处。
主蒸发器可作用于第一回路的部分中的流体，主蒸发器位于主加热器的下游和传动系的由第一回路中的流体加热或冷却的部分的上游。
热交换器可设置在传动系冷却部分的下游和加热器的上游。这可能有助于防止向舱室加热器提供过多的热量，并防止主蒸发器在过高的温度下提供液体。热交换器可以位于泵的上游。在优选的布置中，用于冷却电动机的流体和用于冷却及转换的流体(两种流体均在较高温度下工作)可通过热交换器，而来自传动系中不获得热量部分(如电池组)的流体可绕过热交换器。
热交换器可包括位于主蒸发器后面的散热器。
第一回路和第二回路可以相互流体隔离，使得第一回路中的流体不能接触第二回路的流体。只有热能在两个回路中的流体之间传递。
该系统可包括风管的布置，该风管接收进气，并在空气通过车辆舱室内之前选择性地将空气吹过舱室加热器和舱室冷却器。
舱室冷却器可安装在加热器前，以确保在寒冷天气下空气除湿。在冬季，空气首先被冷却以吸收空气中的湿气，然后通过舱室加热器再次加热并被推到舱室。
该系统可包括一个或多个控制襟翼，例如在管道内，根据需要将空气转向加热器或冷却器以控制舱室温度。可设置两个襟翼。
第一襟翼可操作以当处于第一位置时,将穿过舱室冷却器的空气导入舱室，而不通过加热器,或当处于第二位置时不进入舱室而进入加热器，襟翼在第一和第二位置之间具有一系列混合位置，其中由舱室和加热器共享冷却气体。
第二襟翼可操作以当处于第一位置时将加热器已加热的空气导入舱室，而当处于第二位置时不进入舱室，该襟翼在第一和第二位置之间具有一系列混合位置，其中部分冷却空气被送入舱室。
第一回路的布置应确保围绕回路流动的流体始终流过加热器。因此，加热器可能没有旁路。在温暖的天气中，当舱室不需要加热时，舱室加热器将继续工作，从第一回路中提取热量，并采用第二襟翼设计，以防止该热空气进入舱室，它可以被倾倒到舱室外部的空气中。
可设置电动鼓风机，迫使空气通过管道并穿过加热器和冷却器中的一个或两个，鼓风机的速度由车辆驾驶员控制。
舱室冷却器和相关的第二膨胀阀可位于与包含第一膨胀阀和主蒸发器的第二回路部分平行的流动路径中。
第一和第二蒸发器可控制以调节围绕第二回路和包含舱室冷却器的流动路径的流体质量流量。这允许可调节舱室冷却器提供的冷却量相对于主蒸发器提供的冷却量。例如，在传动系也处于持续高负荷的极端高温条件下，流体可能全部被送入主蒸发器，以帮助冷却第一回路中的流体，而通过切断流向舱室冷却器的流量来降低舱室的冷却。因此，可选择性地打开和关闭膨胀阀。
传动系中被第一回路中的流体冷却的部分可包括一个或多个或以下所有部分：车辆的推进电动机或多个推进电动机、将能量供应连接到单个电动机或多个电动机的逆变器以及储能装置。所述储能装置可以包括由电池单元组成的电池组。
为冷却传动系部分，系统可包括一个导管网络，该网络穿过待冷却部件或围绕待冷却部件，优选是直接接触，以便通过传导将热量转移到第一回路中的流体中。在电池组的情况下，液体可以通过电池组内各个电池之间的导管网络。
被冷却的传动系的每个部分可通过打开和关闭或部分打开的阀选择性地连接到第一回路，以控制流体的质量流量。关闭时，可将该部分与第一回路隔离，以使其不冷却。这样就可以控制传动系各部分的不同温度要求。例如，储能装置必须保持在比电动机更小的温度范围内。
所述装置可以包括微控制器，所述微控制器适于接收与阀门相关的传动系的每个部分温度的温度信号指示，并且根据温度打开和关闭阀门。例如，在寒冷的天气下，所有三个阀门都关闭。如果没有流体循环，电动机将会迅速变热。一旦达到工作温度，阀门就会打开。
在传动系包括电动机、逆变器和电池组的最优控制策略中，微控制器可首先关闭所有阀门，并在达到预定工作温度后打开电动机和逆变器的阀门，随后对阀门进行调节，以将温度保持在预定范围内。然后，通过微控制器打开电池组的阀门，将热流体直接送至电池组。
第二回路的流体可包含具有介电性质的任何适当冷却剂，这意味着在有用温度下，它将很容易地经历从液体到气体的相变。可用于电动车辆中的示例性冷却液是卤代烷1,1,1,2-四氟乙烷。
第一回路的流体可以是任何液体，例如水和添加剂的混合液，添加剂可降低混合液的凝固点，例如乙二醇。在第一回路中，流体在使用期间将一直保持在液相。它可能是一种简单的水-乙二醇溶液，或者出于安全原因，最好使用介电油(与水-乙二醇液体相比，冷却性能稍差)。
微处理器还可以接收与传动系相关的输入信号，包括电动机、逆变器或电池的瞬时或平均电流消耗以及瞬时或预测的电流需求。加速器和/或制动踏板位置可输入微处理器，前者可以高预测电流指示，后者在再生制动下返回蓄电池的高电流。
根据第二方面，本发明提供一种电动车辆，其包括根据第一方面的系统，包括：
传动系，包括至少一个电动机、一个储能装置和一个将电动机连接到储能装置的逆变器，以及
容纳乘客的舱室，
其中，舱室加热器和舱室冷却器被布置为提供舱室的加热和冷却。
主冷凝器可能位于随着车辆移动产生的气流中的车辆区域，例如位于车辆前部格栅后面。当然，它可以位于一系列的位置，从车外的管道可以迫使空气通过主冷凝器。
附图说明
现在将仅以实例的方式描述本发明的一个实施例：
图1所示为示例性电动车辆，其可包括本发明的加热和冷却系统；
图2是根据本发明的一个方面的示例性加热和冷却系统的电路图；并且
图3是根据图2风管与加热和冷却部件之间相互作用的系统图。
具体实施方式
如图1所示，电动乘用车100包括一个整体式底盘102，该底盘102为悬架和车辆传动系提供安装点。如图所示，传动系包括位于发动机舱室中车辆前部的单个电动机104和位于舱室107地板下的电池组106，以提供低重心。电池组106通过逆变器108连接到电动机104。充电接头110为电池组106提供外部电源。当然，读者会理解，这种布置是可以改变的，所示的电动车辆的布局并不打算限制保护范围。可提供带独立舱室的梯子底盘，而不是单体车身，电池组可位于车辆的可替换区域，而不是如图所示的一台电动机，可提供多台电动机。它们也可能位于车辆的不同区域，可能位于车辆后部，而不是前部，或位于车辆一个或多个车轮的轮毂内。
图2示意性地显示了本发明的加热和冷却电路112的一个实施例，其可安装在图1的车辆或类似车辆上。
加热和冷却系统包括许多关键部件，这些部件通过主要用于加热流体、冷却流体、在车辆周围循环流体以及管理由系统提供的加热或冷却空气的流动的导管连接。该系统被布置为两个闭合回路114、116，流体围绕其被泵送。这些回路114、116为传动系提供加热和冷却，也为车辆舱室107中的空气温度提供控制。
第一回路114提供了当传动系需要冷却时从传动系中提取热能的主要方法，或者当传动系需要加热时向传动系施加热能的主要方法。第一回路中的流体始终是液态的，并且一旦电池组可用，则热流体从逆变器和电动机直接发送到电池组来加热电池组106。该回路114包括一个电动泵118，该泵围绕车辆的传动系泵送流体，然后流体通过舱室加热器120，从流体中提取热能，然后返回传动系的部分。
第二回路116包括一个电动压缩机122，该压缩机122通过一个主冷凝器124围绕第二回路116泵送流体，该主冷凝器124从流体中提取热能，该流体随后流过第一膨胀阀126，并通过主蒸发器128，然后返回电动压缩机122。该回路116的主要功能是从围绕第二回路116流动的流体中提取热能，以便冷却的流体可用于提供两个舱室冷却，如将要解释的，并用于从第一回路114提取热能。在使用中，当流体流过冷凝器124时，流体将以加热的液体形式，当流体被压缩机122吸出蒸发器128时，流体将以气体形式。膨胀阀126中发生的膨胀会在流体被送入蒸发器时降低其温度，并且当流体通过蒸发器128时，蒸发器128周围的热量会使第二回路中的流体蒸发为气体。当第一流体流过蒸发器时，热量由第一流体提供，并始终与第二回路中的流体隔离。
提供第三回路130用于冷却舱室107。该回路130包括舱室冷却器，该舱室冷却器包括辅蒸发器132，该辅蒸发器132通过用于冷却液体的第二膨胀阀134选择性地接收来自主冷凝器124的液体输出，辅蒸发器132输出的气体被电动压缩机122吸入到第二回路116中。如图所示，舱室冷却器132的输出送入压缩机122入口处的第二回路116，将第一膨胀阀126/蒸发器128和第二膨胀阀134/舱室冷却器132彼此平行放置。舱室冷却器132在将冷却空气送入舱室之前，将除去空气中的热能量。
为了从第一回路114中提取热能，来自第一回路114的流体通过主蒸发器128。因此，主蒸发器128从第一回路114中的流体吸取能量。
第一和第二膨胀阀126、134由控制器或微处理器136控制，该控制器或微处理器136接收来自与传动系相关的温度传感器的输入信号和其他需求信号，例如基于电动机所需的电流、外部温度、舱室温度和传动系的公共入口温度(Ti)。因此，微处理器136可确保对传动系进行最优冷却和加热。
该系统还包括多个风管的布置，该多个风管接收进气，并有选择地将空气吹过舱室加热器120和舱室冷却器132，然后将空气送入舱室。如图3所示。风管可包括一个或多个控制襟翼138(见FLH和FLE)，根据需要将空气通过加热器120或冷却器132，以控制舱室温度和传动系。控制襟翼138的位置可由驾驶员设定，例如在加热和冷却(HVAC)控制器140的控制下，该控制器接收来自舱室107中用户控制接口的信号。本领域的读者将熟悉风管、襟翼和微控制器的适当布置的设计和实施，以确保使用由车厢加热器和车厢冷却器提供的加热和冷却空气对车厢温度进行最优调节。
示例性系统在不同传动系温度下的操作如下：
极端寒冷天气操作(例如-20℃或以下)：
在行驶第一英里时，微处理器关闭阀门，使流体围绕第一回路114流动，但不通过逆变器和电动机。蒸发器襟翼FLE和加热器襟翼FLH都在位置1。主蒸发器的膨胀阀EXPP也关闭。一旦流体开始流动，它将几乎完全进入电池组，在环路中几乎没有耗散，避免了旁路阀的复杂性。然后，随着传动系温度升高，蒸发器襟翼FLE可以缓慢地将位置更改为2和3，并向舱室传送额外的加热。在此期间，流体围绕第二回路116流动，在第二回路116中被压缩，在较低温度下膨胀成的气体被输送到主蒸发器128之前，形成加热液体穿过冷凝器124。在传动系的这一低温下，不太可能需要进行舱内冷却，因此第二膨胀阀134可以被关闭，以切断包括舱内冷却器132在内的第三回路130。流体的流动将由微处理器控制，以诸如舱内湿度和舱内温度作为输入。这使得传动系能够在不冷却的情况下尽快加热。
中等寒冷天气操作，例如0℃到低至-20度：
在该温度下，传动系的部件将迅速加热，第一回路114中的液体作为提供液体冷却的主要结构通过舱室加热器120。可以使用主蒸发器，但作为最后的手段，因为使用第二回路中的流体冷却第一回路中的流体消耗能量。在这种天气条件下，第一回路可以通过高温热交换器(HTX)自由地与环境交换热量，而无需额外(能量)成本。微处理器对供给电动机的部件的阀门进行调节，以控制质量流量，确保冷却量得到优化。
特别是，使用中阀门的调节将使三个主要部件(电池组、逆变器和电动机)保持在允许的最高温度，在这种情况下，整个系统在去除能量方面的工作量较小。
适度的温暖天气操作(例如+20℃或更高温度)：
在这种情况下，来自逆变器和电动机的第一回路中的流体将通过高温热交换器(HTX)，然后通过加热器，两个襟翼由微处理器调节，但是，例如，可能在位置3处的FLH，通过导管而不是在舱室内和处于位置2的FLE将热量转移到外部。根据驾驶员的需求，舱室空调可能工作，也可能不工作。如果要去除第一回路中的任何剩余热量，则当第一回路中的流体通过主蒸发器(PEV，128)时，第二回路中的冷却液将除去该热量。主蒸发器的膨胀阀(EXPP)的阀开度百分比可能由一个入口温度传感器(Ti)驱动，该传感器测量流回传动系的流体温度，并允许第二回路的最小流量保持该目标温度。
极端炎热的天气
在极高的温度下，电路的功能与在适度的温暖的天气下一样，但此外，如果所有其他热交换器系统(HTX、PEV和加热器襟翼FLH位于位置3的舱室加热器)处于最大功率，则可以(临时)将蒸发器襟翼FLE移到位置3，以提供一些额外的冷却，以舱室变热为代价。

Claims (21)

1.一种用于电动车辆的加热和冷却系统，包括：
电动泵，围绕第一回路泵送流体，以选择性地冷却车辆传动系的一部分，然后流体通过舱室加热器，所述舱室加热器从流体中提取热能，然后流体返回所述传动系的所述部分，
电动压缩机，通过主冷凝器围绕第二回路泵送流体，所述主冷凝器从流体中提取热能，然后流体流经第一膨胀阀和主蒸发器，然后返回所述电动压缩机，
舱室冷却器，包括位于流路中的辅蒸发器，所述辅蒸发器通过所述流路中上游的第二膨胀阀接收来自所述主冷凝器的流体输出，从所述辅蒸发器输出的流体被所述电动压缩机吸入到所述第二回路中，并且
其中，流经所述主蒸发器的冷却流体被布置成从围绕所述第一回路流动的流体中提取热量。
2.根据权利要求1所述的加热和冷却系统，其中所述主蒸发器作用于所述第一回路的部分中的流体，所述主蒸发器位于所述主加热器的下游和所述传动系的由第一回路中的流体加热或冷却的部分的上游。
3.根据权利要求1或2所述的加热和冷却系统，其还包括热交换器，所述热交换器位于所述传动系被冷却的部分的下游和所述加热器的上游。
4.根据权利要求3所述的加热和冷却系统，其中所述热交换器包括位于所述主蒸发器后面的散热器，所述散热器接收经过所述主蒸发器的空气。
5.根据前述任何一项权利要求所述的加热和冷却系统，其中所述第一回路和所述第二回路以流体方式彼此隔离，使得所述第一回路中的流体不能接触所述第二回路中的流体。
6.根据前述任何一项权利要求所述的加热和冷却系统，其进一步包括风管的布置，所述风管接收进气，并选择性地将空气吹过所述舱室加热器和所述舱室冷却器，然后再将空气送入车辆舱室。
7.根据权利要求6所述的加热和冷却系统，其中所述舱室冷却器安装在所述加热器的上游，以确保在寒冷天气下空气除湿；在冬季，空气首先被冷却以吸收空气中的湿气，然后通过所述舱室加热器再次加热并被推到舱室。
8.根据权利要求6或7所述的加热和冷却系统，其包括一个或多个控制襟翼，用于根据需要将空气转向所述加热器或所述冷却器以控制舱室温度；两个襟翼被提供。
9.根据权利要求8所述的加热和冷却系统，其中，第一襟翼操作，当处于第一位置时，通过所述舱室冷却器的空气导入所述舱室而不通过所述加热器,或当处于第二位置时，不进入所述舱室而通过所述加热器，所述襟翼具有在所述第一位置和所述第二位置之间的一系列混合位置，其中所述舱室和所述加热器共享冷却气体。
10.根据权利要求8或9所述的加热和冷却系统，其中，第二襟翼操作，当处于第一位置时，通过所述加热器加热后的空气导入所述舱室，而处于第二位置时不导入所述舱室，所述襟翼在所述第一和第二位置之间具有一系列混合位置，其中所述混合位置中冷空气部分被送进了所述舱室。
11.根据上述任何权利要求所述的加热和冷却系统，其中所述第一回路的布置应确保围绕所述回路流动的流体始终流过所述加热器。
12.根据前述任何一个权利要求所述的加热和冷却系统，其中所述舱室冷却器和相关的第二膨胀阀位于与包含所述第一膨胀阀和所述主蒸发器的所述第二回路的部分平行的流动路径中。
13.根据前述任何一个权利要求所述的用于电动车辆的加热和冷却系统，其中所述主和辅蒸发器是可控制的，以调节围绕所述第二回路和包含所述舱室冷却器的流动路径中流体的质量流量。
14.根据前述任何一个的权利要求所述的加热和冷却系统，其中由所述第一回路中的流体冷却的传动系的部分包括一个或多个或所有以下部件：车辆的推进电动机或多个推进电动机、将能量供应连接到电动机的逆变器或多个电动机，以及储能装置。
15.根据权利要求14所述的加热和冷却系统，包括多个阀门，其布置使得被冷却的传动系的每个部分可以通过各自的阀门选择性地连接到所述第一回路，所述阀门可以打开和关闭或部分打开，以控制流体的质量流量。
16.根据权利要求13所述的加热和冷却系统，包括微控制器，所述微控制器适于接收传动系每个部分温度的温度信号指示，所述温度信号与阀门相关，并且能够根据温度打开和关闭所述阀门。
17.根据权利要求16所述的用于电动车辆的加热和冷却系统，其中所述传动系包括电动机、逆变器和电池组，并且所述微处理器配置为实施控制策略，其中所述微控制器首先关闭所有阀门，并在所述电动机和所述逆变器的阀门达到预定的工作温度后打开所述电动机和所述逆变器的阀门，然后调节阀门，使温度保持在预定的范围内。
18.根据前述任何一个权利要求所述的加热和冷却系统，其中用于所述第二回路的流体包含具有介电性能的冷却剂，这意味着在有用温度下，它将很容易地经历从液体到气体的相变。
19.根据前述任何一个权利要求所述的加热和冷却系统，其中用于所述第一回路的流体包括液体，例如水和添加剂的混合液，所述添加剂能降低所述混合液的冰点，所述添加剂例如为乙二醇。
20.根据包括上述权利要求所述系统的电动车辆，包括：
传动系，包括至少一个电动机、一个储能装置和一个将电动机连接到储能装置的逆变器，以及
容纳乘客的舱室，
其中，所述舱室加热器和所述舱室冷却器被布置为提供所述舱室的加热和冷却。
21.根据权利要求20所述的电动车辆，其中所述主冷凝器位于车辆移动时产生的气流中的车辆区域内。
CN201780080597.7A 2016-10-31 2017-10-27 用于电动车辆的加热和冷却系统 Pending CN110167772A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1618385.7A GB2555475B (en) 2016-10-31 2016-10-31 A heating and cooling system for an electric vehicle
GB1618385.7 2016-10-31
PCT/GB2017/053239 WO2018078379A1 (en) 2016-10-31 2017-10-27 A heating and cooling system for an electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110167772A true CN110167772A (zh) 2019-08-23

Family

ID=57963811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780080597.7A Pending CN110167772A (zh) 2016-10-31 2017-10-27 用于电动车辆的加热和冷却系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11130384B2 (zh)
EP (1) EP3532320A1 (zh)
JP (1) JP2019535593A (zh)
CN (1) CN110167772A (zh)
GB (1) GB2555475B (zh)
WO (1) WO2018078379A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2555475B (en) 2016-10-31 2019-12-18 Williams Advanced Engineering Ltd A heating and cooling system for an electric vehicle
FR3098352B1 (fr) * 2019-07-01 2021-06-11 Psa Automobiles Sa Circuit de refroidissement basse température pour une batterie
IT202100003755A1 (it) * 2021-02-18 2022-08-18 Hitachi Rail S P A Veicolo a trazione elettrica o ibrida dotato di un impianto di climatizzazione, con recupero di calore da raffreddamento di componenti elettrici e/o elettronici
EP4113704A1 (en) * 2021-06-29 2023-01-04 Volvo Truck Corporation A cooling system, and a method of controlling a cooling system
FR3134348A1 (fr) * 2022-04-12 2023-10-13 Valeo Systemes Thermiques Systeme de conditionnement thermique

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050133215A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Ziehr Lawrence P. Full function vehicle HVAC/PTC thermal system
JP2006264430A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Nissan Motor Co Ltd 車両用換気装置
CN102371866A (zh) * 2010-08-11 2012-03-14 株式会社日立制作所 车辆用空气调节系统
EP3012133A2 (en) * 2014-10-21 2016-04-27 Atieva, Inc. Ev multi-mode thermal management system
DE102015101186A1 (de) * 2015-01-28 2016-07-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Klimakreislauf für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Vorheizen einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
US20160221413A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-04 Ford Global Technologies, Llc Climate control system for a vehicle

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000272332A (ja) * 1999-03-24 2000-10-03 Bosch Automotive Systems Corp 自動車用空調装置
JP2001199222A (ja) * 2000-01-17 2001-07-24 Zexel Valeo Climate Control Corp 自動車用空調装置
US7063137B2 (en) * 2003-07-15 2006-06-20 Delphi Technologies, Inc. Heat pump with secondary loop air-conditioning system
JP2005178524A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Denso Corp 燃料電池の加熱機能を有するヒートポンプ装置
US20090260377A1 (en) * 2004-04-22 2009-10-22 Gerard Miller Heating and air-conditioning system for a motor vehicle
CA2657110A1 (en) * 2006-08-02 2008-02-07 Magna Powertrain Usa, Inc. Two-speed power take-off unit
JP2008137414A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Sanden Corp 車両用空調装置
US7789176B2 (en) * 2007-04-11 2010-09-07 Tesla Motors, Inc. Electric vehicle thermal management system
JP2009107453A (ja) * 2007-10-30 2009-05-21 Equos Research Co Ltd 冷却システム及び冷却方法
US20090249807A1 (en) * 2008-04-04 2009-10-08 Gm Global Technology Operations, Inc. HVAC and Battery Thermal Management for a Vehicle
US7975757B2 (en) * 2008-07-21 2011-07-12 GM Global Technology Operations LLC Vehicle HVAC and RESS thermal management
US20170080773A1 (en) * 2008-11-03 2017-03-23 Arkema France Vehicle Heating and/or Air Conditioning Method
US8997503B2 (en) * 2010-01-15 2015-04-07 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Vehicle air-conditioning system and operation control method therefor
US20110289953A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 Gerald Allen Alston Thermally Enhanced Cascade Cooling System
US8336319B2 (en) * 2010-06-04 2012-12-25 Tesla Motors, Inc. Thermal management system with dual mode coolant loops
JP5488237B2 (ja) * 2010-06-16 2014-05-14 日産自動車株式会社 車両用空調装置
US8773058B2 (en) * 2010-07-08 2014-07-08 Tesla Motors, Inc. Rotor temperature estimation and motor control torque limiting for vector-controlled AC induction motors
US20130175022A1 (en) * 2010-09-23 2013-07-11 Jonathan King Thermal management system for battery electric vehicle
DE102010048853A1 (de) * 2010-10-19 2012-04-19 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betrieb eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeuges
JP5197713B2 (ja) * 2010-10-28 2013-05-15 三菱電機株式会社 冷却システム
KR101189417B1 (ko) * 2010-11-30 2012-10-15 기아자동차주식회사 차량의 온도 조절장치
DE102010062869A1 (de) * 2010-12-10 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Klimaanlagenvorrichtung, Klimaanlageneinheit, Verfahren zum Klimatisieren eines Innenraumes und Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlageneinheit
US8753762B2 (en) * 2011-03-03 2014-06-17 Chrysler Group Llc Thermal management of cabin and battery pack in HEV/PHEV/BEV vehicles
US9016080B2 (en) * 2011-03-18 2015-04-28 Denso International America, Inc. Battery heating and cooling system
CA2778026A1 (en) * 2011-05-26 2012-11-26 Magna E-Car Systems Of America, Inc. Refrigerant loop for battery electric vehicle with internal heat exchanger for heat exchange with coolant
US10522845B2 (en) * 2011-09-28 2019-12-31 Tesla, Inc. Battery centric thermal management system utilizing a heat exchanger blending valve
US10427491B2 (en) * 2011-09-28 2019-10-01 Tesla, Inc. Thermal management system with heat exchanger blending valve
CN103842741B (zh) * 2011-10-05 2015-09-16 丰田自动车株式会社 冷却装置的控制方法
WO2013090232A2 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Magna E-Car Systems Of America, Inc. Vehicle with traction motor with preemptive cooling of motor fluid circuit prior to cooling of battery fluid circuit
US20150032318A1 (en) * 2012-02-21 2015-01-29 Magna E-Car Systems Of America, Inc. Determination and display of expected range of vehicle having electric traction motor
FR2987315B1 (fr) * 2012-02-24 2014-03-07 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de conditionnement thermique d'un habitacle et d'une chaine de traction d'un vehicule.
US9022647B2 (en) * 2012-03-30 2015-05-05 Ford Global Technologies, Llc Engine cooling system control
US20130269911A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Neil Carpenter Thermal management system and related methods for vehicle having electric traction motor and range extending device
JP6060797B2 (ja) * 2012-05-24 2017-01-18 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
US20140014421A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Neil Carpenter Thermal management of electric vehicle battery pack in the event of failure of battery pack heater
US20140062228A1 (en) * 2012-09-04 2014-03-06 Neil Carpenter Thermal management of electric motor in the event of failure of primary cooling system for powertrain on electric vehicle
EP2903854B1 (en) * 2012-10-04 2018-07-04 Magna E-car Systems Of America, Inc. Control of compressor outlet pressure based on temperature of thermal load cooled by coolant in electric vehicle
KR101416369B1 (ko) * 2012-11-08 2014-07-08 현대자동차 주식회사 차량용 에어컨 시스템
US20140144160A1 (en) * 2012-11-25 2014-05-29 Kenneth J. Jackson Hv battery thermal control system and method
US9452659B2 (en) * 2012-12-31 2016-09-27 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling a combined heating and cooling vapor compression system
US9327577B2 (en) * 2013-01-25 2016-05-03 GM Global Technology Operations LLC Vehicle heat pump system and method utilizing thermal storage
US9631872B2 (en) * 2013-02-04 2017-04-25 GM Global Technology Operations LLC Multi-circuited vehicular thermal management system and method
US9751381B2 (en) * 2014-01-24 2017-09-05 Ford Global Technologies, Llc Method and system for vehicle climate control
KR101921809B1 (ko) * 2014-03-21 2018-11-23 알리스 에코 에이알케이(케이만) 코. 엘티디. 전기 자동차의 온도 제어 시스템
KR101857676B1 (ko) * 2014-06-30 2018-05-14 비와이디 컴퍼니 리미티드 배터리 가열 시스템, 배터리 조립체 및 전기 자동차
US9511645B2 (en) * 2014-10-21 2016-12-06 Atieva, Inc. EV multi-mode thermal management system
US9758010B2 (en) * 2014-10-21 2017-09-12 Atieva, Inc. EV multi mode thermal management system
US9533544B2 (en) * 2014-10-21 2017-01-03 Atieva, Inc. EV multi-mode thermal management system
US10290911B2 (en) * 2015-05-18 2019-05-14 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling loops and vehicles incorporating the same
US10429102B2 (en) * 2016-01-05 2019-10-01 Carrier Corporation Two phase loop distributed HVACandR system
DE102016200362B4 (de) * 2016-01-14 2022-12-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmesystem, Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem solchen und Verfahren dafür
FR3057494B1 (fr) 2016-10-13 2019-07-26 Hutchinson Installation de conditionnement thermique d'un habitacle et/ou d'au moins un organe d'un vehicule automobile
GB2555475B (en) 2016-10-31 2019-12-18 Williams Advanced Engineering Ltd A heating and cooling system for an electric vehicle
US10639957B2 (en) * 2017-03-29 2020-05-05 Ford Global Technologies, Llc Vehicle compressor system
US10259291B2 (en) * 2017-08-04 2019-04-16 Caterpillar Inc. Temperature control system for machine and method of operating same
DE102017120615A1 (de) * 2017-09-07 2019-03-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einem Kühlsystem

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050133215A1 (en) * 2003-12-18 2005-06-23 Ziehr Lawrence P. Full function vehicle HVAC/PTC thermal system
JP2006264430A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Nissan Motor Co Ltd 車両用換気装置
CN102371866A (zh) * 2010-08-11 2012-03-14 株式会社日立制作所 车辆用空气调节系统
EP3012133A2 (en) * 2014-10-21 2016-04-27 Atieva, Inc. Ev multi-mode thermal management system
DE102015101186A1 (de) * 2015-01-28 2016-07-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Klimakreislauf für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Vorheizen einer Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs
US20160221413A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-04 Ford Global Technologies, Llc Climate control system for a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
EP3532320A1 (en) 2019-09-04
GB2555475A (en) 2018-05-02
WO2018078379A1 (en) 2018-05-03
GB2555475B (en) 2019-12-18
US11130384B2 (en) 2021-09-28
JP2019535593A (ja) 2019-12-12
GB201618385D0 (en) 2016-12-14
US20190299738A1 (en) 2019-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110167772A (zh) 用于电动车辆的加热和冷却系统
CN205632158U (zh) 多模式车辆传动系统热管理系统
CN204987545U (zh) 三环路温度控制系统
CN105522888B (zh) 电动交通工具多模式热管理系统
US9819063B2 (en) Climate control system for a vehicle
US9827846B2 (en) Traction battery cooling system
CN110014840A (zh) 电动机搭载车辆
CN103963629B (zh) 车辆热管理系统及其方法
CN102275521B (zh) 具有双模式冷却回路的热管理系统
CN106427477B (zh) 具有热电装置的温度控制系统
CN103748347B (zh) 朗肯循环
US9233593B2 (en) Air-conditioning system for an automobile and method for operating an air-conditioning system of an automobile
CN103702848B (zh) 用于调节机动车的部件以及内部空间的温度的空调系统
CN106856252A (zh) 用于车辆的电池冷却系统
US20130269911A1 (en) Thermal management system and related methods for vehicle having electric traction motor and range extending device
CN107891725A (zh) 使用多余客室空调容量来冷却电动车辆电池
CN103568777A (zh) 用于机动车辆中的热分配的装置和方法
CN105313643A (zh) 电气化车辆的热泵辅助发动机冷却
KR101703667B1 (ko) 차량용 공조장치
CN109895658A (zh) 用于电气化车辆中的电池冷却器的电动压缩机转速控制
CN108407568A (zh) 一种汽车热管理系统和纯电动汽车
CN107472005A (zh) 电动汽车的热管理系统及电动汽车
CN110053452A (zh) 用由加热器升高的逆变器废热加热乘客舱的系统和方法
CN114144321A (zh) 用于车辆的热管理装置以及用于车辆的热管理方法
CN109768347A (zh) 一种基于双循环的动力电池包热管理系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190823

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication