CN102294946A - 用于具有乘客舱和通风电力舱的电动车辆的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于具有乘客舱和通风电力舱的电动车辆的装置,具有乘客舱、可在新鲜空气模式和再循环模式之间调节的HVAC系统、包含发热电组件的舱室以及与车辆外部通风的非乘用舱。管道具有与舱室相邻的入口端和与HVAC系统的空气入口相邻的出口端。阀门控制离开舱室的冷却空气被引导入管道还是引导入非乘用舱。操作阀门以当HVAC系统处于再循环模式时将大部分冷却空气引导入管道,并在HVAC系统处于新鲜空气模式时将大部分冷却空气引导入非乘用舱。来自非乘用舱的空气可通过排气孔排出车辆。本发明改善了对电力舱的冷却,并提高了后排乘客的舒适度。

Description

用于具有乘客舱和通风电力舱的电动车辆的装置
技术领域
本发明涉及一种用于具有乘客舱和通风电力舱的电动车辆的装置,尤其涉及一种用于电驱动机动车辆的冷却装置。
背景技术
电驱动车辆(包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式HEV、纯电动车辆等)通常具有位于车辆的乘客舱或载货舱内部或所述乘客舱或载货舱附近的电力舱中的电池和/或其它电组件。电力组件通常位于一个或多个乘客乘坐位置之下或之后、乘客舱或载货舱地板下方和/或装饰面板之后。电力组件(特别是高压组件)通常在运转期间产生较大量的热,并因此可能需要一定程度的主动冷却。在许多例子中,通过从车辆乘客舱内向电力舱中提供相对稳定的空气流来实现该冷却。
在一个常见车辆布局中,电力舱直接位于乘客乘坐位置或一排乘坐位置之后和/或之下。空气驱动装置(通常为风扇)通过一个或多个入口将空气吸入电力舱,并在一个或多个位置将加热的排气排入乘客舱和/或行李舱。在一些例子中,排气完全被输送或引导出车辆而非返回乘客舱。这可通过将空气引入车辆装配有排气通道的一部分(例如,在卡车或后部载货区域中常见)而得以实现。
如果电力舱的入口和出口均位于同一座椅排附近,至少一部分加热的排气可找到回到入口的路径并再循环穿过电力舱。朝向行李厢或其它后部载货区域引导的加热排气可能上升并找到进入乘客舱的路径。这对电力舱中设备的冷却效果有不良影响。另外,如果入口处于乘客舱中相对较高的位置(例如座椅排的头枕之后),热排气的这种再循环可能使座椅排使乘客热得不舒服。当车辆加热、通风及空调(HVAC)系统处于“再循环”模式时这种加热效果尤为明显,在该模式下从车辆外部极少向车辆内吸入新鲜空气或不吸入新鲜空气。
发明内容
根据本发明的一个实施例,公开了一种用于车辆电力舱中电力设备的冷却系统,包含从电力舱延伸至HVAC入口的空气管道、连接电力组件与车辆非乘用部分的空气清理开口以及可移动用于朝向空气管道或朝向空气处理开口引导离开电力舱的空气的阀门。这样可穿过HVAC系统吸取来自电力舱的冷却空气用于在返回乘客舱之前进行冷却,或者可将其引导至非乘用部分,在该处通过例如排气通道将其排出车辆。
根据本发明的另一个实施例,还公开了一种电动机动车辆,包含乘客舱、可在新鲜空气模式(在该模式下,将来自车辆外部的空气吸入乘客舱中)和再循环模式(在该模式下,在乘客舱内再循环空气)之间切换的HVAC系统、包含发热电力组件的舱室(向该舱室供应冷却空气流)以及非乘用舱(其与车辆外部通风)。管道具有与舱室相邻的入口端和与HVAC系统的空气入口相邻的出口端以及控制将离开舱室的空气引导入管道中还是引导入非乘用舱中或者是使所述空气在二者间分开的阀门。该阀门运转以用于在HVAC系统处于再循环模式时将大部分离开舱的空气引导入管道,并在HVAC系统处于新鲜(或外部)空气模式时将大部分离开舱的空气引导入非乘用舱。可将来自非乘用舱的空气通过车身排气孔排出车辆。
根据本发明的另一个实施例,还公开了一种电动机动车辆,包含:乘客舱;可在新鲜空气模式和再循环模式之间进行调节的HVAC系统,在新鲜空气模式中将来自车辆外部的空气吸入乘客舱,在再循环模式中在乘客舱内再循环空气;包含发热电力组件的舱室,向该舱室提供冷却空气流;与车辆外部通风的非乘用舱;具有与舱室相邻的入口端和与HVAC系统的空气入口相邻的出口端的管道;以及当HVAC系统处于再循环模式时将大部分离开舱室的排气引导入管道中、并在HVAC系统处于新鲜空气模式时将大部分排气引导至非乘用舱的阀门。
根据本发明的另一个实施例,还包含乘客舱温度传感器、电力舱温度传感器和乘客驱动的控制装置中的至少一个,其中阀门至少部分地由来自这些传感器或装置中至少一个的信号控制。
根据本发明的另一个实施例,其中管道具有位于座椅排前方搁脚区域附近的空气出口,且HVAC系统入口位于该搁脚区域中。
根据本发明的另一个实施例,其中管道经过座椅排下方。
根据本发明的另一个实施例,其中还包含迫使冷却空气穿过管道从舱室流至HVAC系统入口的风扇。
根据本发明的另一个实施例,其中还包含具有与舱室相邻的入口端和处于非乘用舱中的出口端的排气管道。
根据本发明的另一个实施例,其中还包含处于非乘用舱中的排气通道。
根据本发明的另一实施例,公开了一种机动车辆的温度控制方法,包含确定车辆HVAC系统处于新鲜空气模式还是再循环模式,并至少部分地基于HVAC系统模式引导离开电力舱的空气。如果HVAC系统处于新鲜空气模式,离开电力舱的空气主要被引导至通风的车辆非乘用部分。如果HVAC系统处于再循环模式,离开电力舱的空气主要被引导至HVAC入口。
根据本发明的另一个实施例,还提供了一种机动车辆的温度控制方法,包含确定车辆HVAC系统处于新鲜空气模式还是再循环模式;如果HVAC系统处于新鲜空气模式,将离开电力舱的空气主要引导至通风的车辆非乘用部分;以及如果HVAC系统处于再循环模式,主要朝向HVAC入口管道引导离开电力舱的空气。
根据本发明的另一个实施例,还包含部分地基于来自乘客舱温度传感器、电力舱温度传感器和乘客驱动的控制装置中的至少一个的信号引导离开电力舱的空气。
根据本发明的另一个实施例,穿过在车辆乘用舱中座椅排下方延伸的管道将离开电力舱的空气引导至HVAC入口管道。
根据本发明的另一个实施例,由风扇迫使空气穿过管道。
本发明改善了对电力舱的冷却,并提高了后排乘客的舒适度。
阅读下面对实施例的描述,所公开实施例的其它特征将变得显而易见。
附图说明
现在将仅通过示例参考附图描述本发明实施例。
图1为根据本发明实施例具有电力舱冷却空气系统的乘用车辆的简化示意图。
图2为根据本发明实施例的车辆HVAC系统的简化系统框图。
图3为显示了冷却空气系统的替代实施例的简化示意图。
具体实施方式
参考图1,机动车辆10包括乘客舱12,该乘客舱12中含有前座椅排14和后座椅排16。座椅排14、16可分别为单个座椅或横过车辆宽度设置的多个座椅。本发明可实施于具有任意数目座椅排和座椅位置的车辆中。仪表板18以传统已知方式设置于前座椅排14前方。前动力传动舱20包含电动和/或混合动力/电动动力传动组件,例如电动马达22。如本领域中众所周知的,前方动力传动舱20还可包含例如加热器和/或空调设备、逆变器、转换器、及动力转向马达或泵(未显示)的组件。
电力舱24位于后座椅排16之后并包含电力设备26。如电动及混合动力/电动车辆领域中众所周知的,电力设备26可包含一个或多个电池、电池充电器、转换器(DC/DC、AC/DC、和/或DC/AC)、和/或逆变器。根据车辆布局和封装限制所确定的,电力舱显示为直接位于后座椅排16的座椅靠背16a的后方。冷却空气入口28位于电力舱24上端附近,例如头枕16c和后窗32之间的行李架区域30中。
电力舱24具有与再循环管道36和空气清理开口37连通的排气开口34。排气门39可在再循环位置(在该位置将大部分离开电力舱24的空气流引导入再循环管道36)、清理位置(在该位置朝向空气清理开口37引导大部分空气流)或者在处于上述两个位置之间的分开空气流的一个或多个中间位置(如图1所示)之间移动。
空气清理开口37连接电力舱24和乘客舱12之外的车辆其它部分(例如后部载货舱41)。空气清理开口37可如图1所示通向一定长度的管道45(管道45可为空气清理开口37的一部分并且管道45延伸入后部载货舱41内或朝向后部载货舱41延伸),或者其可直接通入后部载货舱内而基本上没有长度。对后载货舱41进行通风,这样来自电力舱24的冷却空气可从车辆10排出。通风可由例如后部载货舱41中或与后部载货舱41相邻的一个或多个车身排气孔43提供。如机动车辆领域中众所周知的,车身排气孔为允许空气流出车辆内舱(在本示例中为流出后部载货舱41)的单向阀。车身排气孔43可例如与轮辋槽区域或车辆的其它车身底部连通。空气清理开口37可与车身排气孔43直接相连,或可向后部载货舱41内距排气孔43一定距离处释放空气,任一种配置均允许来自电力舱的冷却空气向舱外排放。
可通过排气风扇54控制穿过电力舱24的空气流速。排气风扇54可位于电力舱24中或电力舱24附近,或者其可位于管道36中的或沿着管道36的能够控制空气流速的任何位置。
再循环管道36穿过乘用舱向前延伸,并具有朝向HVAC入口40引导离开电力舱24的排气的出口38。在图示的实施例中,HVAC入口40位于仪表板18下部附近,例如位于与前座椅排14相关联的搁脚区域42中或搁脚区域42附近。HVAC风扇46将空气吸入并使空气穿过HVAC管道44,在该HVAC管道44处,如果合适的话,可在空气通过通风孔50返回乘客舱和/或载货舱之前被加热器47和空调48的热交换器加热和/或冷却/除湿。HVAC通风孔可位于整个车厢中任意数目的位置处,显示在仪表板18上部的通风孔50仅为示例。
新鲜空气入口管道55连接HVAC管道44和车辆外部,而如机动车辆HVAC领域众所周知的,新鲜空气/再循环阀门56可移动,以控制吸入HVAC系统的新鲜空气(来自车辆外部)相对于再循环车厢空气的量和比例。如下文更为详细地讨论的,新鲜空气/再循环阀门56的位置可由HVAC控制模块控制。
HVAC进气门58可设置在出口38附近,并可由(例如)电动马达移动以控制进入HVAC管道44的车厢空气和电力舱冷却空气的相对量。HVAC进气门58可允许100%车厢空气、100%电力舱空气或者车厢空气和电力舱空气的任何混合物进入HVAC管道44。如下文更为详细地讨论的,HVAC进气门58的位置可由HVAC控制模块控制。
管道36可如图1中所示位于乘用舱地板52下方,或者其可与乘用舱结构相集成。例如,管道36可位于地板52顶部,或者其可穿过位于两个座椅或乘坐位置之间的控制台53或与控制台53相集成,或者其可在控制台、扶手、或位于乘坐位置之外的其它装饰面板(未显示)之后延伸或与这些部件集成。管道36可具有位于排气开口34和出口38之间的额外空气入口(未显示)以允许空气从乘用舱中期望的位置被吸入管道并传输至HVAC管道44。
如上所述,出口38朝向HVAC入口40引导来自电力舱24的热排气,在HVAC入口40处热排气被吸入HVAC管道44,并且如果HVAC系统以冷却模式运转,空气将在通过通风孔50返回车厢12之前通过空调48的热交换器冷却。对电力舱排气进行冷却/调节以及空气在距离后座椅排16和冷却空气入口28相对较远处返回车厢12这一事实导致对电力舱24的冷却有所改善。这还消除了热排气累积并在后座椅排16附近再循环的倾向,从而改善了后排乘客的舒适度。在HVAC系统以再循环模式运转的情况下,这些结果均尤为引入注意且十分重要。
如图2的简化系统框图所示,气候控制系统包括HVAC控制模块60,其可为基于微处理器的装置,例如具有中央处理单元、存储器(RAM和/或ROM)及相关联的输入和输出总线的计算机。模块60可为程序专用的集成电路或其它本领域已知的逻辑装置。模块60可为另一控制模块(例如中央车辆主控制单元)的一部分,或者可为图示的独立控制器。
HVAC控制模块60从一个或多个组件和/或系统(其可包括车厢温度传感器62、电力舱温度传感器64和具有控制装置(例如开关、旋钮、语音识别控制装置等)的控制面板66,乘客舱的乘客可通过控制装置选择所需车厢温度和/或HVAC系统运转模式)接收输入。
基于这些及其它合适的输入,HVAC控制模块60根据编程的逻辑控制一个或多个组件(例如HVAC风扇46、空调48、加热器47、电力舱风扇54、排气门39、HVAC进气门58和新鲜空气/再循环阀门56)的运转以最优化乘客舒适度和对电力舱24的适当冷却。如机动车辆电子领域众所周知的,这些组件中的一个或多个可替代地由通过高速数据总线(例如CAN或LIN总线)与HVAC模块60相连的其它电子控制模块(未显示)控制。
当HVAC系统以新鲜空气模式运转时,新鲜空气/再循环阀门56被定位为全部或大部分吸取来自车辆外部的空气。在新鲜空气模式下,排气门39的位置应当趋向于朝向空气清理开口37引导所有或大部分离开电力舱24的空气,这样空气将通过车身排气孔43排出车辆。这种向舱外清理空气补充并增强了穿过乘客舱12的新鲜空气流。如果HVAC系统包括HVAC进气门58,其可被定位为在新鲜空气模式中充分关闭出口38。其它系统组件(例如风扇46和54)可由HVAC模块60控制以根据需要基于其它控制设定和传感器读数进行运转。
当HVAC系统处于再循环模式时,新鲜空气/再循环阀门56被定位为全部或大部分吸取来自乘客舱12的空气。在再循环模式下,排气门39被定位为引导所有或大部分离开电力舱24的空气进入再循环管道36,这样空气将通过出口38排出并进入HVAC入口40。如果系统包括HVAC进气门58,该进气门被定位为允许至少一些来自再循环管道36的空气进入HVAC管道44内。这样,来自电力舱的排气(先前被设备26加热)通过通风孔50和/或38(其均位于与入口28相距一定距离处)返回车厢,从而防止热空气在乘客舱中接近电力舱24处积累。取决于(例如)乘客舒适度设定的因素,可启动空调48以在电力舱排气返回乘客舱12之前冷却电力舱排气。其它系统组件(例如风扇46和54)可由HVAC模块60控制以根据需要基于其它设定和传感器读数进行运转。
由HVAC控制模块60控制的排气门39的位置也可部分基于其它传感器或车厢乘客作出的控制输入。例如,来自温度传感器64和/或62的读数和/或来自控制面板66的设定可影响排气门39的位置。
应理解,HVAC系统可以以任意百分比的或混合的新鲜空气和再循环空气运转,且排气门39可处于极端位置之间的任意位置以相对于空气清理开口37引导所需百分比的冷却空气进入再循环管道36。
图3显示了根据本发明实施例的排气门的两个可能的替代位置。排气门139可在排气位置(图3中所示)和再循环位置(未显示)之间移动,在排气位置中将排气排出管道36中的开口137,在再循环位置中空气清理开口137关闭以向前引导排气穿过管道36。类似地,排气门239可在排气位置(图3中所示)和再循环位置(未显示)之间移动,在排气位置中将排气排出开口237,在再循环位置中空气清理开口237关闭以向前引导排气穿过管道36。
本说明书中已经以说明方式描述了本发明。应理解,所使用的术语意为描述性词语而非限定。
根据上述教导,可对本发明进行多种修改和变形。因此,在权利要求的范围内,可以与具体描述不同的方式实施本发明。例如,本发明可实施在车厢中具有超过两排前后设置的座椅的车辆中。

Claims (9)

1.一种用于具有乘客舱和通风电力舱的电动车辆的装置,其特征在于,该装置包含:
具有入口的HVAC系统;
从所述电力舱延伸至所述HVAC系统入口的空气再循环管道;
用于将离开所述电力舱的空气排出所述车辆的空气清理路径;以及
可移动以将离开所述电力舱的空气引导至所述HVAC入口和/或引导至所述空气清理路径的阀门。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述阀门可移动至在所述HVAC入口和所述空气清理路径之间分割离开所述电力舱的空气的中间位置。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述空气清理路径通向具有排气通道的所述车辆的非乘用部分。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述空气清理路径包含延伸入所述车辆的非乘用部分的排气管道。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包含与所述空气再循环管道的空气出口相邻并调节从所述空气再循环管道流入所述HVAC入口的空气量的第二阀门。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,至少部分地基于来自乘客舱温度传感器、电力舱温度传感器及乘客驱动的控制设备中的至少一个的信号控制所述阀门的移动。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述空气再循环管道具有位于所述乘客舱中座椅排前方搁脚区域附近的出口。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述空气再循环管道经过所述座椅排的下方。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,还包含迫使冷却空气穿过所述电力舱的风扇。
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