CN103747970B - 用于电推进车辆的除霜/除雾装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于为机动车辆的窗子除雾/除冰的装置和方法,所述机动车辆具有部分地或完全地电驱动的系统。根据本发明,该装置包括用于通过至少一个电流源和热电池(2)冷却冷却流体的器件(1)。该装置构造为使得:在一些情况下,冷却剂流体可通过冷却器件(1)被冷却,以及来自冷却流体的冷量可被储存在电池(2)中;以及,在其他情况下,冷量可从所述电池(2)被释放到所述冷却流体中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于为机动车辆除霜/除雾的装置和方法,所述机动车辆具有部分地或完全地电牵引的系统。
背景技术
目前,对于具有热发动机的车辆,空调系统通常由压缩机、冷凝器和蒸发器构成。其通常设计为提供相当多的冷量,以冷却车辆内部的整个环境。这些系统的操作所需的动力取自发动机。由这些空调系统产生的新鲜空气中的一些还用于车辆窗子的除霜/除雾,被冷却的空气在冷却期间已经丢失其一些水蒸气,且因此相比于未冷却空气更加远离饱和点。
在电动车辆中,目前考虑到,电池中可获得的最大能量应被保留仅用于车辆的推进,以确保车辆具有足够里程。因此本发明来自于通过单个系统,即空调系统,将具有热发动机的车辆中的舒适功能与安全功能分开的想法,舒适功能诸如车辆的空气调节,安全功能诸如此前提供的除霜/除雾。
因此,有用的是设想出不依赖于电池能量来运行或仅很小程度依赖于电池能量运行的替换系统,以根据为玻璃窗单元的除霜/除雾的需求提供冷却功能。
问题可以以类似的方式产生,但在混合动力推进车辆中程度较小,混合动力推进车辆即通过热发动机和电机的组合推进的车辆。
发明内容
本发明因此提供通过一装置为电动车辆除霜/除雾,该装置可独立于储存在电池中的用于车辆推进的能量操作,或如果上述操作失败,则通过抽取的最小可能量的该能量操作。
为了该目的,本发明涉及一种用于为机动车辆除雾和/或除霜的装置,所述机动车辆具有部分地或完全地电推进的系统,其特征在于,所述装置包括用于使用至少一个电流源和热电池冷却冷却剂流体的器件,所述装置构造为允许:在一些情况下,所述冷却剂流体由所述冷却器件冷却和来自冷却剂流体的冷量被储存在所述电池中,以及,在其他情况下,冷量可从所述电池被释放到所述冷却剂流体中。
因此,由于冷量被储存在其中的热电池的存在,除霜/除雾不再仅取决于所使用的电流源的充电状态。
在各种实施例中,
-冷却器件是热电冷却装置。
-电池包括相变材料,所述相变材料的相变温度处于0至–5℃的范围。这确保了在用于除霜/除雾的热交换期间,冷却剂流体的温度将保持在一值一下,诸如8℃,同时保持为正。
-相变材料是共熔物,其相变潜热大于或等于300kJ/kg。其优选地被选择为至少等于312kJ/kg。
-装置进一步包括热交换器,冷却剂流体和用于所述车辆的除霜/除雾的空气流能通过该热交换器,所述交换器使得能够在所述空气流和所述冷却剂流体之间提供热交换;
-所述装置包括用于所述冷却剂流体的流通的三个分支,其中:
第一分支,称为热源分支,包括串联的冷却器件和热电池,
第二分支,称为除霜分支,包括所述热交换器,
第三分支称为增压分支,
所述装置包括用于控制冷却剂流体流通通过每一个所述分支的流通的器件,以选择性地提供:
-通过热源分支和通过增压分支的串联流体流通;
-通过热源分支和通过除霜/除雾分支的串联流通;
-所述控制器件包括三通阀,每一个所述分支在三通阀的端部中的一个处连接至该三通阀的一个通道。
本发明涉及一种用于为机动车辆除霜/除雾的方法,所述机动车辆具有部分地或完全地电推进的系统,其特征在于:
-使用至少一个电流源来冷却冷却剂流体的器件被和热电池一起提供,
-一些情况下,当所述冷却剂流体被所述冷却器件冷却时,来自所述冷却剂流体的冷量被储存在所述电池中,
-在其他情况下,冷却剂流体通过将冷量从所述电池释放至所述冷却剂流体而被冷却。
在第一实施例中,热交换器被提供,所述冷却剂流体和用于所述车辆的除霜/除雾的空气流能通过该热交换器,所述交换器使得能够在所述空气流和所述冷却剂流体之间提供热交换,和:
-在所述冷却剂流体被冷却器件冷却的情况下,使冷却剂流体流通通过所述冷却器件和所述交换器,
-在冷量被从所述热电池释放的情况下,使冷却剂流体流通通过所述电池和所述交换器。
根据本发明的可附加至第一实施例的另一实施例,
-车辆连接至家用电源的模式,称为静态模式,以及车辆的推进系统为激活的模式,称为驾驶模式,被检测,
如果检测到所述静态模式,所述冷却器件通过所述家用电源供电。
因此提供了一种方案,其中车辆外部的电流被用于增加车辆的里程,而不必从用于将冷量储存在热电池中的电池抽取的电力。
在示例性实施例中,所述冷却器件包括热电冷却装置,且以下被提供:
-用于所述冷却剂流体的流通的三个分支,其中:
-第一分支,称为热源分支,包括串联的热电冷却装置和热电池,
-第二分支,称为除霜/除雾分支,包括所述热交换器,
-第三分支称为增压分支,
-电泵,用于使冷却剂流体流通通过所述分支,
-电风扇,用于迫使空气流通过所述热交换器流通。
在静态模式下,通过使流体以串联的方式流通通过增压分支和通过热源分支则可将冷量储存在热电池中,而电力被供应至热电冷却装置,以及没有电力被供应至风扇。
在静态模式下,还可以通过使流体以串联的方式流通通过热源分支和通过除霜/除雾分支冷却通过热交换器的流体,而电力被供应至热电冷却装置和风扇。
在驾驶模式下,可以通过使冷却剂流体以串联的方式流通通过热源分支和通过除霜/除雾分支,而同时电力被供应至风扇,以及没有电力被供应至热电冷却装置而冷却通过热交换器的空气。
在驾驶模式下,还可以检测热电池的放电情况,以及可以通过使冷却剂流体以串联的方式流通通过热源分支和通过除霜/除雾分支,而电力被供应至风扇和热电冷却装置而冷却通过热交换器的空气。
附图说明
本发明将在考虑到伴有附图的以下描述时更易理解,以下描述仅被提供用于指导且没有限制意图,在图中:
图1是根据本发明的装置的实施例的示意图,处于第一操作模式,
图2是图1的装置的示意图,处于第二操作模式,和
图3是图1的装置的示意图,处于第三操作模式。
具体实施方式
如图1至3所示,根据本发明的除霜/除雾装置包括用于冷却冷却剂流体的器件1,例如具有添加的乙二醇的水,使用至少一个电流源(未示出),以及包括形成用于储存冷量的器件的热电池2。
此外,所述装置构造为在一方面,在一些情况下允许所述冷却剂流体被器件1冷却,所述器件1用于冷却冷却剂流体和从所述冷却剂流体提取冷量用于存储在所述热电池中,如图1中所示,以及另一方面,在其他情况下,允许热量(在该情况下,冷量的释放)从所述热电池返回到所述冷却剂流体,如图2和3所示。
冷却器件1例如是热电冷却装置,通过珀尔帖效应操作,其使用电能在两个元件之间建立温度差,所述两个元件中的一个被加热,另一个被冷却。与使用包括压缩机、冷凝器和蒸发器的车载冷却机来产生冷量的传统系统相比,该类型的系统在尺寸和能量消耗方面明显更经济。其更适于使除霜/除雾空气干燥的功能,可期望响应于上述技术问题提供该功能。
关于热电池2,其可以是潜热电池。该类型的电池构造为使得冷却剂流体可通过该电池。其还设置有相变材料(PCM),该材料包封在电池中,使得热交换可在PCM和冷却剂流体之间发生。PCM被选择为使得,当冷却剂液体通过电池时,且该液体被设置为足够冷的状态,即,处于低于PCM固化温度之下的温度,PCM固化且因此通过从液体到固体的相变释放热量,这等于储存冷量。相变的潜能还可以用于通过当冷却剂流体处于高于PCM熔点的温度且电池已经存储了足够冷量时使冷却剂流体在电池中流通来冷却该冷却剂流体。
为了最适合除霜/除雾功能,相变材料,其包封在热电池的管中,被选择为具有0至-5℃范围的相变温度,且优选地接近-3.7℃,以便使热交换器中的温度设置在0至8℃范围内。PCM必须还具有相变的最高可能潜热,以提供高的储存密度。为了该目的,优选使用的材料是具有312kJ/kg潜热的共熔物(eutectic)。
装置可进一步包括热交换器3,所述冷却剂流体和要被除湿的空气流可通过该热交换器3,所述交换器使得能够在除霜/除雾空气和所述冷却剂流体之间提供热交换。交换器可以是例如管和间隔件类型的冷交换器,即,包括平行管束的交换器,所述冷却剂流体流动通过所述平行管束,所述管在它们的端部处连接至歧管,每一个歧管具有用于冷却剂流体的入口和出口。空气流通过的间隔件设置在管之间。所述管和间隔件构造为使用管中流通的冷量来冷却接触间隔件的空气流。
所述装置可布置在空调系统(未示出)的壳体中,具有风扇或吹风机9,使得能够迫使空气流通过所述交换器,以在除霜/除雾中使用。
根据所示示例性实施例,根据本发明的所述装置包括用于所述冷却剂流体流通的三个分支。
第一分支4,称为热源分支,包括串联的用于冷却冷却剂流体的器件1和热电池2。其还可包括泵5,用于所述冷却剂流体的流通,例如与热电池2和冷却器件1串联装配的泵,特别是以该顺序装配。
第二分支6,称为除霜/除雾分支,包括所述热交换器3。
所述装置进一步包括用于控制冷却剂流体在每一个所述分支中的流通的器件7,以选择性地提供:
-通过第三分支8(称为增压(charging)分支)和通过热源分支4的串联流体流通,
-通过热源分支4和通过除霜/除雾分支6的串联流通。
控制器件可以是例如三通阀,每一个所述分支在三通阀的端部4a、6a、8a中的一个处连接至该三通阀的一个通道。所述分支4、6、8还在布置在它们的端部4b、6b、8b处的共用点10处互连。
所述装置构造为允许根据本发明的方法的全部或部分应用,所述方法如下所述。
根据该方法,如上所述,在一些情况下,当所述冷却剂流体被所述冷却器件1冷却时,来自所述冷却剂流体的冷量被储存在所述电池2中,如图1所示。在另一些情况下,冷却剂流体通过从所述电池2释放冷量而被冷却,如图2和3所示。不论操作情况,冷却剂流体流通通过所述冷却器件1。热电池2持续地连接到所述冷却器件1并可被定位在所述冷却器件1的上游(根据冷却剂在热源分支4中的流动方向),如图1至3所示。
在冷量通过所述热电池2被返回的情况下,用于除霜/除雾的空气流可通过使冷却剂流体流通通过所述电池2和所述交换器3而被冷却,如图2所示。
还可以通过使冷却剂流体流通通过所述用于冷却冷却剂流体的器件1和通过所述交换器3而冷却通过热交换器的空气流,如图3所示。
因此,用于储存冷量的模式和用于冷却通过热交换器3的空气的两个模式可获得。
此外,车辆连接至家用电源的模式(称为静态模式)以及车辆的推进系统为激活的模式(称为驾驶模式)被区别开。
如果检测到所示静态模式,所示冷却器件1通过所述家用电源被供电,以冷却所述冷却剂流体,如图1所示。
术语“家用电源”意思是,例如,住宅或充电站的低压电源,诸如在相和中性之间以220V至240V和50或60Hz提供电流的三相交流电源。
另一方面,在驾驶模式下,所述冷却器件1可通过车辆上的电流源被供电,尤其是被包括在车辆推进系统中的电流源。
该源可以是车辆的高压电系统,例如,在400V d.c.下供电并将推进车辆的电机连接至电池的系统,所述电池已知为牵引电池。其也可以是车辆的低压电系统,例如在12Vd.c.下供电并用于从低压电池供应车辆的各个电部件的系统。
更通常的,在静态模式下,被包括在根据本发明的除霜/除雾装置中的电设备的各种部件,诸如泵5和/或风扇9,可由所述家用电流源供电,而在驾驶模式下,他们可由所述车辆电流源供电。
更详细地,如图1所示,在静态模式下,通过使流体以串联方式流通通过增压分支8和通过热源分支4,特别是通过三通阀7(其连接至所述分支4、8的通道设定为打开,而所述阀7的连接至除霜/除雾分支6的通道关闭),冷量可被初始地储存在热电池2中。此外,冷却器件1由家用电流源供电,但没有电力供应至风扇3。泵5也由家用电流源供电。
在驾驶模式下,如图2所示,通过使冷却剂流体流通通过热源分支4和通过除霜/除雾分支6,特别是通过三通阀7(其连接至所述分支4、6的通道设定为打开,而所述阀7的连接至增压分支8的通道关闭)来冷却通过热交换器3的空气,可冷却除霜/除雾空气。此外,泵5以及,如果必要,风扇9,被供电,而没有电力供应至冷却器件1。因此,从电池抽取的电流被最小化,而从热电池2释放的冷量被使用。
还在驾驶模式下,可以检测热电池2的部分或全部充电情况,同时仍然通过使冷却剂流体以串联方式流通通过热源分支4和通过除霜/除雾分支6,特别是通过三通阀7(其连接至所述分支4、6的通道设定为打开,而所述阀7的连接至增压分支8的通道关闭)来冷却通过热交换器3的空气。此外,泵5和热电冷却装置1被供电,如果必要,风扇9一起被供电。因此,特别地,如果用于除霜/除雾的命令被延长和如果车辆的电池的充电状态允许,可以延长除霜/除雾空气的冷却,即使热电池2没有更多冷量供应,或仅有非常少的冷量供应。
Claims (10)
1.一种用于为机动车辆除雾和/或除霜的装置,所述机动车辆具有部分地或完全地电推进的系统,其特征在于,所述装置包括用于使用至少一个电流源和热电池(2)冷却冷却剂流体的冷却器件(1),所述装置构造为允许:在一些情况下,所述冷却剂流体由所述冷却器件(1)冷却,并且来自冷却剂流体的冷量被储存在所述热电池(2)中,以及,在其他情况下,冷量可从所述热电池(2)被释放到所述冷却剂流体中,且
所述装置还包括热交换器(3),所述冷却剂流体和用于除霜/除雾的空气流能通过该热交换器,所述热交换器(3)使得能够在所述空气流和所述冷却剂流体之间提供热交换,且
所述装置还包括用于所述冷却剂流体的流通的三个分支,其中:
第一分支(4),称为热源分支,包括串联的冷却器件(1)和热电池(2),
第二分支(6),称为除霜/除雾分支,包括所述热交换器(3),
第三分支(8)称为增压分支。
2.如权利要求1所述的装置,其中,所述冷却器件(1)是热电冷却装置。
3.如权利要求1或2所述的装置,其中,所述热电池包括相变材料,所述相变材料的相变温度处于0至–5℃的范围。
4.如权利要求3所述的装置,其中,所述相变材料是共熔物,其相变潜热大于或等于300kJ/kg。
5.如权利要求1所述的装置,包括用于控制冷却剂流体在每一个所述分支(4、6、8)中的流通的控制器件(7),以选择性提供:
-在热源分支(4)和增压分支(8)中的串联流体流通,
-在热源分支(4)和除霜/除雾分支(6)中的串联流体流通。
6.如权利要求5所述的装置,其中,所述控制器件(7)包括三通阀,每一个所述分支(4、6、8)在三通阀的端部中的一个处连接至该三通阀的一个通道。
7.一种用于为机动车辆的玻璃窗单元除雾和/或除霜的方法,所述机动车辆具有部分地或完全地电推进的系统,其特征在于:
用于基于至少一个电流源冷却冷却剂流体的冷却器件(1)和热电池(2)一道被提供,
在一些情况下,当所述冷却剂流体被所述冷却器件(1)冷却时,来自所述冷却剂流体的冷量被储存在所述热电池(2)中,
在其他情况下,冷却剂流体通过从所述热电池(2)释放冷量并将冷量发送至所述冷却剂流体而被冷却,其中,
热交换器(3)被提供,所述冷却剂流体和用于所述车辆的除霜/除雾的空气流能通过该热交换器,所述热交换器(3)使得能够在所述空气流和所述冷却剂流体之间提供热交换,
在所述冷却剂流体被冷却器件(1)冷却的情况下,使冷却剂流体流通通过所述冷却器件(1)和所述热交换器(3),
在冷量被从所述热电池(2)释放的情况下,使冷却剂流体流通通过所述热电池(2)和所述热交换器(3),且
其中,
车辆连接至家用电源的模式,称为静态模式,以及车辆的推进系统为激活的模式,称为驾驶模式,被检测,
如果检测到所述静态模式,则所述冷却器件(1)通过所述家用电源供电,且
其中,所述冷却器件(1)包括热电冷却装置,且以下被提供:
用于所述冷却剂流体的流通的三个分支,其中:
第一分支(4),称为热源分支,包括串联的所述冷却器件(1)和热电池(2),
第二分支(6),称为除霜/除雾分支,包括所述热交换器(3),
第三分支(8)称为增压分支,
电泵(5),用于使冷却剂流体在所述分支中流通,
电风扇(9),用于迫使空气流通过所述热交换器(3)流通。
8.如权利要求7所述的方法,其中,在静态模式下,通过使流体以串联的方式流通通过增压分支(8)和通过热源分支(4)将冷量储存在热电池(2)中,而电力被供应至冷却器件(1),以及没有电力被供应至风扇(9)。
9.如权利要求7或8所述的方法,其中,在驾驶模式下,通过使流体以串联的方式流通通过热源分支(4)和通过除霜/除雾分支(6),而电力被供应至风扇(9),以及没有电力被供应至冷却器件(1)而冷却通过热交换器(3)的空气。
10.如权利要求7或8所述的方法,其中,在驾驶模式下,热电池的放电情况被检测,通过使冷却剂流体以串联的方式流通通过热源分支(4)和通过除霜/除雾分支(6),而电力被供应至风扇(9)和冷却器件(1)而冷却通过热交换器(3)的空气。
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