CN112601672A - 具有与电动车辆的舱室模块热耦合的模块化增程器 - Google Patents

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Abstract

一种用于将废热从电动车辆的增程器模块传递至舱室模块的系统，该系统包括增程器模块中的冷却回路和舱室模块的加热回路。冷却回路热耦合至加热回路。冷却回路包括热耦合器，并且加热回路包括对应的热耦合器。舱室模块加热回路的热耦合器可以设置在舱室模块的后部处，并且用于增程器模块的冷却回路的热耦合器可以设置在增程器模块的前部处。增程器模块的热耦合器能够纵向调节。

Description

具有与电动车辆的舱室模块热耦合的模块化增程器
相关申请的交叉引用
该PCT国际专利申请要求于2018年8月29日提交的标题为“Moudlar RangeExtender Having Thermal Coupling With A Cabin Module Of An Electric Vehicle(具有与电动车辆的舱室模块热耦合的模块化增程器)”、序列号为No.62/724,377的美国临时专利申请的权益和优先权，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。
技术领域
本公开涉及模块化增程器。更具体地，本公开涉及模块化增程器与舱室模块加热回路之间的热连接。
背景技术
传统的乘用车、比如具有内燃发动机的汽车是常用的。这种车辆使用可燃汽油，可燃汽油转化为能量以驱动车辆发动机。内燃发动机的使用会导致通常所说的废热，该废热是由发动机产生的热。废热通常作为加热车辆舱室的方式而使用，特别是在冬季期间。
通常，发动机冷却剂被引导穿过车辆系统，其中，来自发动机的热被传递至冷却剂管线。冷却剂可以被引导至舱室加热回路，该舱室加热回路可以包括邻近于车辆舱室的前部设置的散热器。热冷却剂可以经由通风口和鼓风机传递至车辆舱室，以迫使暖空气进入到舱室中，从而增加乘客的舒适度。热水平可以经由阀或者其他机构来控制，以根据乘客的需求产生期望的温度或热水平。
电动车辆也会产生废热，无论其是纯电动车辆还是混合动力车辆。一些电动车辆包括呈补充内燃发动机的形式的集成式增程器，该集成式增程器在电池耗尽的情况下可以被致动以将汽油或其他燃料转换成能量来为车辆提供动力，以限制车辆在其可以被再次充电之前动力耗尽的情况。电动车辆——无论其是否包括增程器——还包括舱室加热回路以用于加热舱室，特别是在冬季加热舱室。在一些情况下，热由电池提供，从而降低了电动车辆在期望舱室加热的旅途期间的总行程能力。
另外，电动车辆也可以配装有模块化增程器。模块化增程器可以集成到车辆的后桥模块中，从而允许没有增程器的现有电动车辆平台有效转换成包括增程能力。在这些情况下，现有设计的布局和结构可能不包括容易解决由增程器模块的发动机所产生的废热的能力。舱室加热回路保持在车辆的前部处，并且舱室加热回路设计成通过主电池加热舱室。车辆的后部处的废热不用于舱室加热。
鉴于上述情况，仍然需要对模块化增程器和使用模块化增程器的车辆设计进行改进。
发明内容
提供了一种用于将增程器模块的冷却回路热耦合至舱室模块的加热回路的系统。该系统包括增程器模块和舱室模块，增程器模块包括用于将热从增程器模块传递出去的冷却回路，舱室模块包括用于将热传递至车辆舱室的加热回路。
该系统还包括连接至增程器模块的冷却回路的第一热耦合元件以及连接至舱室模块的加热回路的第二热耦合元件。第一耦合元件与第二耦合元件配合，以用于在第一耦合元件与第二耦合元件之间传导热。
在一个方面中，增程器模块是后桥模块。
在另一方面中，增程器模块经由DC/DC连接耦合至舱室模块。
在一个方面中，第一热耦合元件是后热耦合元件，并且第二热耦合元件是前热耦合元件，并且后热耦合元件相对于前热耦合元件设置在后部。
在一个方面中，增程器模块包括内燃发动机。
在一个方面中，由内燃发动机产生的废热传递至增程器模块的冷却回路并且进一步传递至舱室模块的加热回路。
在一个方面中，第一热耦合元件和第二热耦合元件是实心本体并且接合在一起。
在一个方面中，热经由热接触传导在第一热耦合元件与第二热耦合元件之间传递。
在一个方面中，第一热耦合元件能够相对于增程器模块进行调节，以适应与第二热耦合元件的耦合。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于将废热从增程器模块传递至舱室模块的方法。该方法包括在电动车辆的增程器模块中产生废热并且使废热循环穿过增程器模块的冷却回路。
该方法还包括：将废热从冷却回路传递至车辆的舱室模块的加热回路，其中，热经由热耦合在冷却回路与加热回路之间传递；以及响应于传递废热而对加热回路进行加热。该方法还包括使加热回路中的热循环穿过舱室模块。
在一个方面中，该方法包括使热经由热接触传导从冷却回路传递至加热回路。
在一个方面中，该方法包括操作增程器模块的内燃发动机以产生废热。
在一个方面中，增程器模块是后桥模块。
在一个方面中，增程器模块包括第一热耦合元件，并且舱室模块包括第二热耦合元件。
在一个方面中，该方法包括将第一热耦合元件附接至第二热耦合元件。
附图说明
本发明的其他优点将易于领会，因为这些优点通过参照结合附图考虑时的以下详细描述变得更好理解，在附图中：
图1是图示了增程器模块与舱室模块的热集成的示意图。
具体实施方式
参照图1，提供了用于将增程器模块12与车辆舱室模块14集成在一起的系统10。增程器模块12优选地呈后桥模块16的形式，后桥模块16形成车辆底盘和传动系的一部分。在一种形式中，车辆是电动车辆。出于讨论的目的，包括增程器模块12的后桥模块16将被描述为相对于车辆的其余部分的分开的部件，车辆的其余部分将被称为车辆舱室模块14。附加的车辆结构、比如车身和其他连接部件将不进行详细描述。
增程器模块12可以根据预期的应用概况以本领域已知的方式耦合至车辆舱室模块14。在一种方法中，增程器模块12被集成到后桥模块16中。后桥模块16可以包括除了将增程器模块12用于附加动力之外的附加功能。例如，后桥模块16可以包括转向控制、全轮驱动能力、悬挂、牵引控制、制动等。这样的结构和功能在本领域中是已知的，并且将不对其细节进行详细描述。
增程器模块12可以包括增程器单元20，增程器单元20除了其他已知的后桥结构之外还耦合至后桥模块16。增程器单元20可以包括用于提供增程能力的燃料箱和内燃发动机。增程器模块12经由DC/DC连接而连接至舱室模块，使得由增程器单元产生的能量或电流可以流动至舱室模块14中的主电池，以根据需要驱动车辆。
增程器模块12还可以包括冷却回路22。冷却回路22以类似于传统的冷却回路的方式操作，在传统的冷却回路中，冷却剂被用于将热从内燃发动机传递出去。在传统的增程器模块中，来自冷却回路的热(废热)以传统的方式散发到环境中。在增程器模块12的本实施方式中，废热被传递至舱室模块14的加热回路。
增程器模块包括后热耦合元件24，后热耦合元件24是增程器模块12的冷却回路22的一部分。将理解的是，在一些情况下，增程器模块可以集成到除了后桥模块以外的另一结构中，因此对后部进行参考是为了便于讨论，并且不应当被解释为将热耦合限制于后部应用。
后热耦合元件24定尺寸且布置成与舱室模块14的对应的热耦合元件配合和协作。因此，来自增程器模块12中的冷却剂的热可以经由后热耦合元件24传递至舱室模块14。
舱室模块14可以包括未包括在后桥模块16中的各种车辆结构。例如，舱室模块14可以包括前桥、各种电动车辆结构以及车辆舱室本身。舱室模块14包括与传统舱室加热回路类似的舱室加热回路30。舱室加热回路30产生热，该热被传递至冷却剂并且被引导至车辆舱室前部附近的散热器等，在散热器等处，来自热冷却剂的热被分布到车辆舱室中，从而使冷却剂冷却，该冷却剂返回至热源以被重新加热并且被重新引导穿过加热回路。
在本方法中，舱室加热回路包括前热耦合元件32。前热耦合元件定尺寸且布置成与后热耦合元件24的对应的结构配合和协作，使得热可以从后热耦合元件24传递至前热耦合元件32。
后热耦合元件24和前热耦合元件32耦合在一起，使得来自增程器模块12的冷却回路22的热可以传递至舱室模块14的加热回路30。因此，来自增程器模块12的热的冷却剂被冷却，并且来自舱室模块14的冷的冷却剂被加热。
本实施方式的加热回路30将沿着舱室模块14延伸至邻近增程器模块12的位置。在增程器模块被集成到后桥模块16中的上述实施方式中，加热回路30延伸至舱室模块14的后部，使得前热耦合元件32可以设置在后热耦合元件24附近。
在一种方法中，热可以通过热接触传导从冷却回路22传递至加热回路30。在这种方法中，后热耦合元件24是实心本体，并且前热耦合元件32是实心本体。热耦合元件24和32优选地接合在一起，以使对应的配合表面之间的接触压力最大。耦合元件可以以多种方式接合在一起，以使两个耦合元件之间的接触压力和传导性热传递最大。例如，耦合元件24和32可以被夹持在一起，或者耦合元件24和32可以被按压在一起并且通过一个或更多个螺栓保持就位。替代性地，耦合元件可以被螺纹连接在一起。
由于制造公差，因此热耦合元件24、32之间的确切接触点不能以高精度的方式已知。具有集成式增程器模块12的后桥模块16的模块化性质使得冷却回路22和后热耦合元件24在与舱室模块14安装在一起之前被制造。类似地，舱室模块14的加热回路30以及前热耦合元件32也是预先限定的。部件的模块化附接在本领域中是公知的，经常利用柔性线束在模块之间传递电流或信号。在其他情况下，可以使用滑动连接以解决模块之间的公差叠加。
在一种方法中，热耦合元件24和32包括纵向补偿以解决这些公差。在一种方法中，前耦合元件32的耦合表面比后耦合元件24的耦合表面长，使得后耦合元件24仍然可以从其回路中传递大量的热。在另一方法中，冷却回路22的冷却剂管线以螺旋尾纤型样式布设，从而允许纵向挠曲，使得耦合元件24和32可以配合。在需要的情况下，也可以使用用于耦合元件24和32的其他类型的纵向补偿。
通过将废热从增程器模块12传递至舱室模块14的加热回路30，相对于其中废热被散发到车辆之外的系统，舱室模块能量可以被保存。特别是在冬季期间，通过保存舱室模块能量，车辆的行程相对于不传递废热的系统可以进一步扩大。通过加热回路30使用废热减少了舱室模块将能量用于消耗的需求，并且相反地，可以使用该能量来驱动车辆。
显然，根据上述教示，本发明的许多改型和变型是可能的，并且这些改型和变型在落入所附权利要求的范围内的同时可以以与具体描述不同的其他方式来实践。这些先前的叙述应当被解释为涵盖发明的新颖性发挥其实用性的任何组合。

Claims (15)

1.一种用于将增程器模块的冷却回路热耦合至舱室模块的加热回路的系统，所述系统包括：
增程器模块，所述增程器模块包括用于将热从所述增程器模块传递出去的冷却回路；
舱室模块，所述舱室模块包括用于将热传递至车辆舱室的加热回路；
第一热耦合元件，所述第一热耦合元件连接至所述增程器模块的所述冷却回路；
第二热耦合元件，所述第二热耦合元件连接至所述舱室模块的所述加热回路；并且
其中，所述第一热耦合元件与所述第二热耦合元件配合，以用于在所述第一热耦合元件与所述第二热耦合元件之间传导热。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述增程器模块是后桥模块。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述增程器模块经由DC/DC连接耦合至所述舱室模块。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一热耦合元件是后热耦合元件，并且所述第二热耦合元件是前热耦合元件，并且所述后热耦合元件相对于所述前热耦合元件设置在后部。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述增程器模块包括内燃发动机。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，由所述内燃发动机产生的废热传递至所述增程器模块的所述冷却回路并且进一步传递至所述舱室模块的所述加热回路。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一热耦合元件和所述第二热耦合元件是实心本体并且接合在一起。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，热经由热接触传导在所述第一热耦合元件与所述第二热耦合元件之间传递。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一热耦合元件能够相对于所述增程器模块进行调节，以适应与所述第二热耦合元件的耦合。
10.一种用于将废热从增程器模块传递至舱室模块的方法，所述方法包括以下步骤：
在电动车辆的增程器模块中产生废热；
使所述废热循环穿过所述增程器模块的冷却回路；
将所述废热从所述冷却回路传递至所述车辆的舱室模块的加热回路，其中，热经由热耦合在所述冷却回路与所述加热回路之间传递；
响应于传递所述废热而对所述加热回路进行加热；以及
使所述加热回路中的热循环穿过所述舱室模块。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括使热经由热接触传导从所述冷却回路传递至所述加热回路。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括操作所述增程器模块的内燃发动机以产生所述废热。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述增程器模块是后桥模块。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述增程器模块包括第一热耦合元件，并且所述舱室模块包括第二热耦合元件。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述第一热耦合元件附接至所述第二热耦合元件。
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