CN112976991A - 车舱热管理系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供“车舱热管理系统和控制方法”。一种用于混合动力车辆的乘客舱的热管理系统包括制冷剂环路，所述制冷剂环路与压缩机、冷凝器和冷却器流体连通。主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通。第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流。设置在所述主舱蒸发器处的温度传感器被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号。辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通。第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流。控制器被编程为响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

Description

车舱热管理系统和控制方法

技术领域

本公开涉及用于车辆乘客舱的热管理系统以及用于操作热管理系统的控制策略和方法。

背景技术

车辆可以被设置有热管理系统，诸如暖通空调(HVAC)系统。所述系统的空调功能提供冷却以针对乘员舒适度控制车舱温度。在低环境温度期间空调功能的操作可以允许热管理系统的蒸发器达到低工作温度。如果工作温度足够低，则蒸发器可能经历空调功能的结冰和性能劣化。为了对蒸发器除冰，可以关闭热管理系统的压缩机，使得空调功能被禁用，直到蒸发器温度上升并且蒸发器除冰为止。

发明内容

一种用于混合动力车辆的乘客舱的热管理系统包括制冷剂环路，所述制冷剂环路与压缩机、冷凝器和冷却器流体连通。主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通。第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流。设置在所述主舱蒸发器处的温度传感器被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号。辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通。第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流。控制器被编程为响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值并且所述压缩机以小于预定操作速度操作，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

一种控制具有多个蒸发器的热管理系统的方法包括：操作压缩机以使制冷剂循环通过制冷剂环路；以及打开第一阀以允许制冷剂流过主舱蒸发器。所述方法还包括关闭第二阀以防止制冷剂流过辅助蒸发器并感测指示主舱蒸发器温度的温度。所述方法还包括响应于在所述第二阀关闭时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。所述方法还包括响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值而关闭所述第二阀。

一种车辆包括压缩机，所述压缩机与制冷剂环路流体连通并且可操作以产生制冷剂压力增加，从而导致流过所述制冷剂环路。主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通以对第一车舱区提供冷却。第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流。温度传感器被设置在所述主舱蒸发器处并且被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号。辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通以对第二车舱区提供冷却。第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流。所述车辆还包括控制器，所述控制器被编程为响应于与所述第一车舱区相对应的冷却请求而打开所述第一阀并关闭所述第二阀，以使制冷剂循环通过所述主舱蒸发器。所述控制器还被编程为响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

附图说明

图1是示例性混合动力车辆的示意图。

图2是车辆的热管理系统的示意图。

图3是用于控制热管理系统的算法的流程图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以采用各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅是解释为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。

车辆热管理系统可以包括两个或更多个蒸发器以支持空调功能，以独立地冷却车舱的前部和后部的空气。在一些示例中，双蒸发器空调系统包括用于冷却车舱的前部的主暖通空调(HVAC)单元和用于冷却车舱的后部的辅助HVAC单元。主HVAC单元包括主舱蒸发器，而辅助HVAC单元包括辅助蒸发器。主蒸发器和辅助蒸发器经由制冷剂环路流体地连接到公共压缩机和公共冷凝器。压缩机压缩制冷剂并使制冷剂循环到冷凝器。冷凝器冷却并冷凝制冷剂，然后制冷剂循环到主蒸发器和辅助蒸发器两者。

在一些示例中，主蒸发器可以由主壳体保持并且用于将热量从空气传递到循环的制冷剂。鼓风机使空气在主蒸发器上移动，并且空气风道可以被配置为将冷却的空气引导到车舱的前部。辅助蒸发器可以由单独的辅助壳体保持并且也用于将热量从空气传递到循环的制冷剂。然而，与辅助蒸发器连接的空气风道可以被配置为将空气引导到车舱的后部。

通常，当主HVAC单元处于冷却模式(例如，用户已经针对车舱的前部请求冷却的空气)时，压缩机被激活以使制冷剂循环。例如，如果用户已经针对车舱的后部请求冷却的空气，则辅助HVAC单元也可以被激活以提供冷却。替代地，当主HVAC单元以冷却模式操作(例如，用户已经针对车舱的前部而不是针对后部请求冷却的空气)时，辅助HVAC单元可以保持处于非冷却模式。当辅助HVAC单元处于非冷却模式时，制冷剂仍然可以循环通过辅助HVAC单元的辅助蒸发器以提供某些有益效果。如下面详细讨论的，制冷剂可以循环通过辅助蒸发器以增加热管理系统的总负荷，以在低环境温度状况期间抑制主蒸发器的结冰。

图1描绘了混合动力电动车辆(HEV)112。HEV 112包括电动化推进系统，所述电动化推进系统具有机械地联接到混合动力变速器(未示出)的一个或多个电机114。电机114可能能够充当马达或发电机。另外，混合动力变速器机械地联接到内燃发动机118(即，ICE)。电机114被布置为在发动机118操作或关闭时提供推进扭矩以及减速扭矩能力。电机114能够充当发电机，以通过回收在摩擦制动系统中通常将作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。另外，电机114可在车辆操作时施加抵抗发动机输出扭矩的反作用扭矩，以产生用于给牵引电池再充电的电。电机114还可通过允许发动机118接近最有效转速范围和扭矩范围操作来减少车辆排放。当发动机118关闭时，HEV 112可在纯电动行驶模式下使用电机114作为唯一推进源进行操作。混合动力变速器还机械地联接到行车轮，以从电机114和/或燃烧发动机118输出扭矩。

牵引电池或电池组124存储可以用于对电机114供电的能量。电池组124通常提供来自牵引电池24内的一个或多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)的高压直流(DC)输出。每个电池单元阵列可包括一个或多个电池单元。电池单元(诸如方形电池单元、软包电池单元、圆柱形电池单元或其他类型的电池单元)用于将所存储的化学能转换为电能。电池单元可包括壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质允许离子在放电期间在阳极与阴极之间移动，然后在再充电期间返回。端子可允许电流流出电池单元以供车辆使用。不同的电池组配置可用于满足个别车辆变量，包括封装约束和电力要求。在下面更详细地讨论，可以通过热管理系统对电池单元进行热调节。热管理系统的示例包括空气冷却系统、液体冷却系统以及空气系统和液体系统的组合。

一个或多个接触器142可选择性地在断开时将牵引电池124与DC高压总线154A隔离并且在闭合时将牵引电池124耦合到DC高压总线154A。牵引电池124经由DC高压总线154A电耦合到一个或多个电力电子模块126。电力电子模块126还电耦合到电机114，并且提供在AC高压总线154B与电机114之间双向传递能量的能力。根据一些示例，牵引电池124可提供DC电流，而电机114使用三相交流电(AC)进行操作。电力电子模块126可将DC电流转换为三相AC电流以操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可将来自充当发电机的电机114的三相AC电流输出转换为与牵引电池124兼容的DC电流。本文中的描述同样适用于不具有燃烧发动机的纯电动车辆。

除了提供用于推进的能量之外，牵引电池124还可为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可包括电耦合到高压总线154的DC/DC转换器模块128。DC/DC转换器模块128可电耦合到低压总线156。DC/DC转换器模块128可将牵引电池124的高压DC输出转换为与低压车辆负荷152兼容的低压DC供应。低压总线156可电耦合到辅助电池130(例如，12伏电池)。低压负荷152可电耦合到低压总线156。低压负荷152可包括车辆112内的各种控制器。

车辆112的牵引电池124可由车外电源136进行再充电。车外电源136可以是通向电气插座的连接。外部电源136可电耦合到充电器或另一类型的电动车辆供电装备(EVSE)138。车外电源136也可以是由电力公用事业公司提供的配电网络或电网。EVSE 138提供用于调节和管理电源136与车辆112之间的能量传递的电路和控件。车外电源136可向EVSE138提供DC或AC电力。EVSE 138包括用于插入到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将电力从EVSE 138传递到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可电耦合到充电模块或车载电力转换模块132。电力转换模块132调节从EVSE138所供应的电力，以向牵引电池124提供适当的电压电平和电流电平。电力转换模块132与EVSE 138交互，以协调向车辆112的电力输送。EVSE连接器140可具有与充电端口134的对应凹槽配合的引脚。替代地，被描述为电耦合或电连接的各种部件可使用无线感应耦合或其他非接触式电力传递机制来传递电力。包括充电端口134、电力转换模块132、电力电子模块126和DC-DC转换器模块128的充电部件可共同视为被配置为从车外电源136接收电力的电力接口系统的一部分。

所讨论的各种部件可具有一个或多个相关联控制器，以控制、监测和协调部件的操作。控制器可经由串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或者经由离散的导体进行通信。另外，可提供车辆系统控制器148以协调各种部件的操作。

尽管表示为单个控制器，但系统控制器148可实施为一个或多个控制器。控制器148可监测各种车辆系统的工况。根据图1的示例，至少电机114、发动机118、牵引电池124、DC-DC转换器128、充电模块132和高压负荷146、低压负荷152以及热管理系统158与控制器148通信。

控制器148通常还包括诸如微处理器、ASIC、IC、存储器(例如，快闪、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)的任何数量的子部件以及软件代码以彼此协作执行各种操作。子部件允许对命令进行车载处理，并且根据期望正时或替代地响应于从车辆系统接收的一个或多个输入而执行任意数量的预定例程。处理器可耦合到非持久性存储装置和/或持久性存储装置。在示例性配置中，非持久性存储装置是RAM，并且持久性存储装置是快闪存储器。通常，持久性(非暂时性)存储装置可包括在计算机或其他装置断电时维护数据的所有形式的存储装置。控制器148还可在存储器内存储预定数据，诸如基于计算和/或测试数据的“查找表”。控制器通过一个或多个有线或无线车辆连接来与其他车辆系统和子控制器通信，并且可使用常用的总线协议(例如，CAN和LIN)。本文使用的对“控制器”的引用是指一个或多个控制器。

牵引电池124包括电流传感器，以输出指示流入或流出牵引电池124的电流的量值和方向的信号。牵引电池124还包括电压传感器，以感测跨牵引电池124的端子的电压。电压传感器输出指示跨牵引电池124的端子的电压的信号。牵引电池124还可具有一个或多个温度传感器131，诸如热敏电阻或其他类型的温度传感器。温度传感器131可与控制器148通信，以提供指示电池单元的温度的数据。

还可对牵引电池规定期望的温度工作范围。所述温度工作范围可限定电池124在其内操作的热上限和热下限。响应于所感测的温度接近热极限，可修改牵引电池124的操作或者可发起其他缓解动作以主动调节温度。根据一些示例性配置，牵引电池24以及其他车辆部件利用一个或多个热管理系统进行热调节。

热管理系统158被配置用于作为暖通空调(HVAC)系统来加热和冷却包括车舱的各种车辆部件。在一些示例中，热管理系统158包括电动压缩机，并且可以另外包括一个或多个加热器。热管理系统158与控制器148通信，并且控制器148可以引起激活和/或停用状态。热管理系统158的激活和/或停用状态可以基于例如操作员致动的开关的状态，或者基于相关功能(诸如车窗除霜)的气候控制系统的自动控制。热管理系统158可以另外连接到用户界面以允许用户设定车舱的温度。

车辆112还配备有一个或多个乘客舱温度传感器133。在一些示例中，乘客舱温度传感器133包括多个传感器，以提供各自指示车辆的不同区域的单独信号。在特定示例中，针对乘客舱的前部区以及乘客舱的后部区中的每一者提供温度信号。

参考图2，示意性地描绘了车辆112的热管理系统158。热管理系统158被配置为调节乘客舱的各个区的温度。在一些替代示例中，热管理系统还被配置为管理由各种车辆部件(诸如电池总成124、动力传动系统部件和电力电子部件)产生的热负荷。例如，热管理系统158可以被配置为根据工况使冷却剂选择性地循环到电池总成124以冷却或加热电池总成。

图2示出了示例性热管理系统158的示意图。系统158可以包括流体回路或环路160，所述流体回路或环路可以用作用于一个或多个车辆电气部件(诸如牵引电池、逆变器、充电器等)的冷却剂系统。也提供了第二流体回路或环路，并且所述第二流体回路或环路可以与制冷回路或环路162一起充当车舱空调系统。制冷回路162与冷却剂回路160可以被提供为单独的流体环路，使得一个回路中的流体不会与另一回路中的流体混合。另外，循环通过每个回路的流体可以彼此不同或相同。如本文所使用，流体是指相应的回路中的流体的液相、蒸气相或混合液体-蒸气相。另外，流体在其循环时可在相应的回路内改变相。根据一些示例，冷却剂回路160内的流体在回路的操作期间保持处于液相，而循环通过制冷回路162的制冷剂例如就像在蒸气压缩制冷循环中一样可在回路内改变相。

冷却剂回路160被布置为与冷却器164配合以对一个或多个部件(未示出)提供热管理。冷却剂回路160可以在一个或多个部件内或与所述一个或多个部件相邻之处设置有冷却套管或其他流体通道，以对部件提供热管理。根据一些示例，被冷却的部件可以包括上面讨论的电推进系统的各种部件，诸如例如牵引电池124、电力电子模块126、DC-DC转换器128和/或充电模块132。冷却剂回路160可以被配置为例如冷却多个部件，其中冷却剂流动到被布置为供并联或串联冷却剂流通过其中的部件。另外，冷却剂回路160可以具有如图所示的单个冷却器164，或者在各种配置中具有多个冷却器164。

在一些替代示例中，冷却剂回路160可以被设置有加热器(诸如PTC加热器)、阀、贮存器和为了简单起见并未示出的其他流体系统部件。冷却剂回路160还可以被设置有各种传感器，例如在相关联的部件上的一个或多个温度传感器。控制器148操作冷却剂回路160以例如当车辆在操作时将一个或多个部件的工作温度维持在预定温度范围内。控制器148可以接收请求或设定标志，指示需要冷却剂回路160和冷却器164的操作来冷却一个或多个部件(例如，冷却器开启请求)。

冷却器164被提供为内部热交换器，其中热量在冷却剂回路160中的冷却剂与空调制冷剂回路162中的制冷剂之间传递。当使用冷却回路160来冷却部件时，来自冷却剂的热量可以经由冷却器164传递到制冷剂。

制冷剂回路162被设置有电动压缩机166、冷凝器168、第一阀总成170、主舱蒸发器172以及主舱蒸发器温度传感器174。压缩机166、冷凝器168、第一阀总成170以及主舱蒸发器172顺序地或串联地布置。制冷剂回路162还包括第二阀总成176、后辅助蒸发器178和后蒸发器温度传感器180。后辅助蒸发器178可以沿着制冷剂回路162相对于主舱蒸发器172并联布置。

压缩机166是电驱动压缩机，并且可以经由电动马达旋转。因而，压缩机166的速度是可控和可变的。压缩机166具有相关联的最小操作速度(例如，800-1000)，这可被定义为压缩机的预定速度。低于最小操作速度，压缩机截止或关闭。替代地，预定速度可以被设定为高于压缩机166的最小操作速度的值。压力传感器182可以提供在压缩机166的出口附近以用于控制压缩机。

冷凝器168被提供为用于车辆的热交换器，所述热交换器经由与另一种介质的热交换将蒸气相制冷剂冷凝成液相。在所示的示例中，冷凝器168被提供为车辆112的前部附近的散热器以在制冷剂与外部空气之间交换热。尽管仅示出了一个冷凝器168，但是所述回路可以具有一个以上的冷凝器。

第一阀总成170被定位成调节进入主舱蒸发器172的入口184的上游流量。第一阀总成170充当主舱蒸发器172的节流阀或膨胀阀，以允许制冷剂膨胀以及所得的相变。

在一个示例中，第一阀总成170可以被设置有由控制器148控制的内部电子节流阀，并且可以在允许零流量通过的关闭位置与完全打开位置之间移动，并且另外可以被控制到各种部分打开位置以计量通过其中的流量。电子节流阀提供用于主动控制第一阀总成170。控制器148可以控制第一阀总成170作为电子节流阀以防止制冷剂流通过主舱蒸发器172或者计量通过主舱蒸发器172的制冷剂流或以其他方式允许制冷剂流通过主舱蒸发器。在一些示例中，控制器148可以使用来自蒸发器的出口处的压力传感器的压力来控制电动节流阀的位置。

在一些示例中，第一阀总成170可以被布置为使得内部节流阀紧接在主舱蒸发器172的入口184的上游或入口处。第一阀总成170还可以包括内部节流阀上游的截止阀，所述截止阀集成到单个阀总成壳体中。截止阀可以通过机械或电方式控制为具有两个位置(例如，在有零流量通过的截止位置与全流量位置之间)的开/关阀。节流阀可以基于指示系统状态的输入来控制。在一些示例中，第一阀总成170包括导引管线，所述导引管线流体地连接到主舱蒸发器172的出口186，以经由蒸发器的出口处的压力来控制节流阀的位置。随着蒸发器的出口186处的制冷剂的压力的变化，节流阀124的阀位置也会变化。

类似地，第二阀总成176被定位成调节进入后辅助蒸发器178的入口188的上游流量。第二阀总成176充当后辅助蒸发器178的节流阀或膨胀阀，以允许制冷剂膨胀以及所得的相变。

与先前描述非常类似，第二阀总成176也可以被设置有由控制器148控制的内部电子节流阀。电子节流阀提供用于主动控制第二阀总成176。在一些示例中，控制器148可以使用来自蒸发器的出口190附近的压力传感器的压力来控制电动节流阀的位置。

如上所述，制冷剂回路162包括被布置用于相对于彼此的并联流的一个以上的蒸发器。主舱蒸发器172或后辅助蒸发器178中的任一者可以被选择用于控制如下所述的回路。替代地，控制系统可以基于蒸发器中的任一者达到预定状况而控制所述回路。而且，蒸发器中的每一者可以被定位成在气候上影响乘客舱的不同区。

在一些示例中并且如图2所示，后辅助蒸发器178可以被设置有单独的后蒸发器截止阀192(RESOV)，所述后蒸发器截止阀在第二阀总成176和蒸发器的入口188两者的上游。截止阀192可以通过机械或电方式控制为具有两个离散位置的开/关阀(例如，能够在有零流量通过的截止位置与全流量位置之间切换)。替代地，截止阀192可以在一定范围的流动位置内变化。

主舱蒸发器172和后辅助蒸发器178被提供为用于车辆的双热交换器，所述热交换器提供用于实现从被引导到车舱的空气到制冷剂的热传递以加热制冷剂。空气可以是外部空气，或者可以是再循环的乘客舱空气。主舱蒸发器172和后辅助蒸发器178中的每一者分别被设置有温度传感器174和温度传感器180。温度传感器测量指示每个相应蒸发器结构的温度。例如，所获取的温度数据可以包括：蒸发器的翅片处的温度、制冷剂温度、流过蒸发器的空气温度、或蒸发器的出口处的空气温度，以推断蒸发器温度。温度传感器与控制器148通信，并且向控制器148提供指示测量到的温度的信号。

在各种示例中并且如本文所示，热管理系统158可以被设置有集成式热交换器194，例如逆流热交换器或同流热交换器，其中热量从连接到每个蒸发器的出口管线的第一通道196传递到连接到蒸发器的入口管线的第二通道198。如图2所描绘，第一通道196位于第一阀总成170和第二阀总成176的上游。集成式热交换器194还提供位于蒸发器116的出口的下游的第二通道198。第一通道196和第二通道198被布置用于在它们之间进行热传递。在根据本公开的替代示例中，可以提供没有集成式热交换器的制冷剂回路162。

空调回路还可以被设置有接收器/干燥器200。接收器/干燥器200被配置为保护热管理系统的其他部件的功能免受水分损坏。接收器/干燥器200包括内部干燥剂，所述内部干燥剂从循环通过制冷剂回路162的制冷剂吸收水分。通常，接收器/干燥器操作以捕集在A/C环路中循环的水，以及过滤出其他颗粒和/或杂质。根据一些示例，接收器/干燥器200沿着制冷剂回路162的高压侧定位在冷凝器168的下游和在下面更详细地讨论的膨胀阀202的上游。在其他示例中，接收器/干燥器的功能由蓄积器提供，所述蓄积器可以沿着制冷剂回路的低压侧位于蒸发器172、178与压缩机166之间。在其他示例中，接收器/干燥器可以由作为冷凝器168的一部分集成的筒提供。

在将热管理系统158充当空调系统以冷却车舱时在低环境或外部空气温度状况下，任一蒸发器的温度都可能接近零摄氏度。另外，蒸发器可以在空气的露点温度处或以下操作，并且如果制冷剂回路162中存在任何水分，则可能会在蒸发器上或在蒸发器内发生液体冷凝。在这些低温下，冰晶或冷凝物可能会形成或出现在蒸发器表面上，并且减少通过蒸发器的流并降低空调系统的性能，使得所述空调系统不会如用户或控制器所请求的那样操作。这可被称为蒸发器的结冰或冻结。常规上并且为了在蒸发器中防止冰或冷凝物形成，压缩机166可以循环开启和关闭以允许主舱蒸发器178升温到不会形成冰或冷凝物的温度。当压缩机166循环开启和关闭时，中断车舱冷却，并且这会导致蒸发器172的温度波动以及车舱排气温度和呼吸水平温度的相关联的波动。根据本公开的热管理系统158提供了一种使压缩机循环开启和关闭的替代控制方法，并且在下文更详细进行描述。

制冷剂回路162还被设置有冷却器164，所述冷却器被布置为与蒸发器172、178一起实现并联流动。相对于冷却器164的到主舱蒸发器172和后辅助蒸发器178的输入管线在冷凝器168出口下游的点204处分流。始于蒸发器116和冷却器104的出口管线在压缩机166入口上游的点206处组合。

冷却器164具有相关联的阀总成202，所述阀总成可以用于控制和/或防止流向冷却器164的制冷剂流。即，阀总成202可以用于将冷却器164和冷却剂回路160与热管理系统158的空气调节隔离。冷却器阀总成202和冷却器164被定位成与第一阀总成170、第二阀总成176以及对应的主舱蒸发器172和后辅助蒸发器178一起实现并联制冷剂流动。

类似于先前的示例，冷却器阀总成164可以被提供为电子节流阀，并且控制器148可以控制冷却器阀总成202以防止制冷剂流通过冷却器164或者计量通过冷却器164的制冷剂流或以其他方式允许制冷剂流通过所述冷却器。在一些示例中，控制器148使用来自在制冷剂侧上的在冷却器164的出口附近的压力传感器(未示出)的压力来控制电动节流阀的位置。

替代地，冷却器阀总成202可以如上文关于第一阀总成170所描述的那样被提供为集成式截止阀和集成式被动节流阀的组合，其中截止阀紧邻定位在被动节流阀的上游，而被动节流阀紧邻在冷却器164的入口208的上游。集成式截止阀可以通过机械方式控制或者可以通过电方式控制为具有两个位置的开/关阀。相比之下，集成式被动节流阀可以通过系统状态控制，并且在一个示例中，导引管线连接到冷却器的出口210，以基于冷却器的出口处的压力来控制节流阀的位置。

还可以提供前端截止阀212以调节流向主舱蒸发器172和后辅助蒸发器178的制冷剂流。前端截止阀212可以被提供为本文所述的各种阀类型中的任一种，或者被提供为适合于提供期望的流量调节的任何阀类型。在一些示例中，第一阀总成170、第二阀总成176、冷却器阀总成202和前端截止阀212中的每一者被提供为相同的阀总成类型。在其他示例中，阀总成中的每一者可以被提供为不同的阀总成类型。

当蒸发器172在低到足够导致冻结风险(例如，可能形成冰或冷凝物或者存在形成冰或冷凝物的风险)的温度下操作时，后蒸发器截止阀192可以根据关于图3所描述的方法来打开以允许制冷剂的一部分流过后辅助蒸发器178，而制冷剂的另一部分或制冷剂的其余部分流过主舱蒸发器172。

通过打开后蒸发器截止阀192，增加了制冷剂回路162上的负荷，并且打开制冷剂的并联流动路径以供制冷剂流过。因此，制冷剂回路162的总空调容量在主舱蒸发器172与后辅助蒸发器178之间分流。使制冷剂流动通过两个蒸发器降低了主舱蒸发器172的有效性。由于并联流动和有效性降低，因此蒸发器172的温度升高，从而导致形成冰或冷凝物的风险变低，并且避免了循环开启和关闭压缩机166的需求。

先前的系统可能已经被配置为使用计时器来循环开启和关闭压缩机，以防止在蒸发器172上形成冰。然而，这种解决方案减少了压缩机在低环境温度状况下在最小速度与零速度(例如，关闭状态)之间循环所花费的时间量。当压缩机166循环开启和关闭时，排气和呼吸水平温度可能会受到干扰。减少压缩机166的开关循环减少车舱温度和客户舒适度的干扰。每次压缩机166重新启动时，都会引起涌流。维持压缩机的操作(而非循环开启和关闭)减少了这种涌流峰值的发生。此外，减少压缩机循环的发生改善了硬件耐久性。保持压缩机运行还防止与在零速度与非零速度之间转变时的压缩机操作的噪声水平相关的某些噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。

参考图3，流程图300描绘了用于控制热管理系统诸如本文公开的那些的方法的算法。例如，所述方法可以由控制器(诸如上文参考图1和图2讨论的控制器和控制系统)来实施。在其他示例中，各种步骤可省略、添加、重新布置成另一次序或顺序地或同时执行。尽管由流程图300描绘的方法是关于与上面讨论的车辆112一起使用进行描述的，但是所述方法同样可以应用于与具有与上述车辆部件和流体系统不同的车辆部件和流体系统的其他车辆配置以及具有不同架构的车辆一起使用。

在步骤302处，所述算法包括(例如，根据对HVAC控制接口的用户请求或者根据另一个车辆系统或控制器)确定是否存在对乘客舱中空调的请求。如果在步骤302处不存在车舱冷却请求，则所述算法包括在步骤304处根据没有特定缓解协议的正常操作协议来操作热管理系统，以避免在主舱蒸发器处冻结和/或冷凝。

如果在步骤302处存在车舱冷却请求，则制冷回路因此操作以支持车舱空调系统。在步骤306处，所述算法包括感测主舱蒸发器的温度。根据一些示例，控制器被配置为从温度传感器接收指示蒸发器温度的信号。控制器可以另外接收其他数据，诸如环境温度、请求的车舱温度、当前车舱温度等。根据更具体的示例，蒸发器温度数据在影响热管理系统的操作的两个或更多个控制器之间传递。

在步骤308处，所述算法包括确定主舱蒸发器温度是否低于第一阈值Temp1。Temp1的值可以被设定为指定温度，例如5摄氏度、2摄氏度、0摄氏度等。Temp1的值可以存储在查找表中，所述查找表可由控制器在存储器中进行访问。在一些示例中，第一阈值Temp1是设定值。在其他示例中，第一阈值Temp1可以例如根据环境温度和/或其他因素而变化。根据具体示例，温度阈值根据结冰阈值设定，并且通常比15摄氏度高0.1摄氏度。并且，对于低于15摄氏度的环境温度，温度阈值被改变以在5摄氏度的环境温度下升高多达1摄氏度。

在步骤308处，所述算法还包括确定压缩机是否以预定速度或低于所述预定速度操作。例如，控制器可以确定压缩机是否以大于压缩机的最小操作速度的速度操作，是否以低于在压缩机的最小操作速度以上的偏移值的速度操作，和/或是否在压缩机的最小速度的指定速度范围内操作等。

如果在步骤308处蒸发器温度不低于第一阈值和/或压缩机未以预定速度或低于预定速度操作，则所述算法包括前进到步骤304并且在没有特定缓解动作的情况下操作热管理系统以避免在主舱蒸发器处冻结。根据一些替代示例，如果主舱蒸发器温度低于第一阈值并且压缩机未以预定速度或低于所述预定速度操作，则控制器可以被编程为(例如通过增加压缩机的速度)来控制压缩机的速度，以增加主舱蒸发器上的负荷以导致蒸发器的温度升高，由此降低冻结的风险。

如果在步骤308处，蒸发器温度低于第一阈值Temp1并且压缩机以预定速度或低于预定速度操作，则算法300前进到步骤310。

在步骤310处，所述算法包括确定后蒸发器截止阀(RESOV)当前是否打开。如果RESOV已经打开，则后辅助蒸发器已经在操作，并且由于其从非活动状态激活，可以不施加附加的热系统负荷。因此，所述算法包括响应于在步骤310处打开RESOV而前进到步骤304以进行正常操作。

如果在步骤310处RESOV当前未打开，则所述算法包括在步骤312处打开RESOV以激活后辅助蒸发器以增加系统负荷，如上文所讨论的。即，将RESOV设定为打开或部分打开位置以使制冷剂的一部分转移通过后辅助蒸发器，而制冷剂的另一部分并联地流过主舱蒸发器，由此升高主舱蒸发器的温度。

在步骤314处，所述算法包括启动计时器。通常，如果感测到的温度没有随时间升高，则计时器操作以允许算法逻辑退出冻结缓解例程。在打开RESOV时，控制器可以将第一阀总成和/或第二阀总成维持在打开或部分打开状态。在一些示例中，在RESOV打开时并且除非控制器接收到输入或达到需要增加压缩机速度的状态，将压缩机维持在预定速度处或接近所述预定速度的操作速度。

在步骤316处，所述算法包括确定主舱蒸发器温度是否高于第二阈值Temp2。通常，第二阈值Temp2大于第一阈值Temp1，并且可以例如比Temp1高约2摄氏度-5摄氏度。如果主舱蒸发器温度高于Temp2，则算法300前进到步骤318。

在步骤318处，控制器可以被编程为关闭RESOV，由此将后辅助蒸发器与制冷剂回路隔离。在步骤218处，控制器还可以被编程为重置计时器。所述算法从步骤318结束，或者替代地返回到步骤302以继续监测主舱蒸发器。

如果在步骤316处，主舱蒸发器温度不高于第二阈值Temp2，则所述算法包括在步骤320处确定是否已经过足够多持续时间t1。控制器可以存储设定时间或预定持续时间值，诸如两分钟、五分钟或允许蒸发器升温以降低冻结风险的另一个合适的时间。

如果在步骤318处已经过持续时间t1，则所述算法前进到如上所讨论的步骤318并且关闭RESOV。算法300因此提供用于响应于以下至少一项而关闭RESOV：(i)主舱蒸发器的温度高于第二预定值；以及(ii)计时器达到预定时间值。

如果在步骤318处尚未经过持续时间t1，则所述算法包括前进到步骤322并使计时器递增。所述算法从步骤322返回到步骤316。

由算法300描绘的方法因此提供系统和控制器，所述控制器被配置为当制冷回路在操作时并且响应于主舱蒸发器的温度低于第一阈值并且压缩机以预定速度操作，打开RESOV以使制冷剂的一部分转移通过后辅助蒸发器，而制冷剂的另一部分并联地流过主舱蒸发器。

所述控制器被编程为响应于打开RESOV而启动计时器。所述控制器还被编程为响应于计时器达到预定时间值而关闭RESOV。所述控制器还被编程为响应于所述主舱蒸发器的所述温度升高到高于第二温度阈值而关闭所述RESOV，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。

本文中公开的过程、方法或算法可能够输送到处理装置、控制器或计算机或者由它们实施，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法可以存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令，所述形式包括但不限于永久地存储在诸如ROM装置的不可写存储介质上的信息和可改动地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其他磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实施。替代地，所述过程、方法或算法可以整体地或部分地使用合适的硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其他硬件部件或装置、或者硬件、软件和固件部件的组合来体现。

尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域普通技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为就一个或多个特性而言不如其他实施例或现有技术实现方式那样令人期望的实施例并非在本公开的范围之外并且可能是特定应用所期望的。

根据本发明，提供了一种用于混合动力车辆的乘客舱的热管理系统，所述热管理系统具有制冷剂环路，所述制冷剂环路与压缩机、冷凝器和冷却器流体连通，所述热管理系统具有：主舱蒸发器，所述主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通；第一阀，所述第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流；温度传感器，所述温度传感器设置在所述主舱蒸发器处并且被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号；辅助蒸发器，所述辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通；第二阀，所述第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流；以及控制器，所述控制器被编程为响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值并且所述压缩机以小于预定操作速度操作，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

根据实施例，所述控制器还被编程为响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值而关闭所述第二阀。

根据实施例，所述第二温度阈值比所述第一温度阈值高约2度-5度。

根据实施例，所述控制器还被编程为响应于已经过预定持续时间而关闭所述第二阀。

根据实施例，所述第一温度阈值是基于高于感测到的环境温度的预定缓冲。

根据实施例，所述预定缓冲从针对15摄氏度环境温度的约0.1摄氏度变为针对5摄氏度环境温度的约1摄氏度。

根据本发明，一种控制具有多个蒸发器的热管理系统的方法，所述方法包括：操作压缩机以使制冷剂循环通过制冷剂环路；打开第一阀以允许制冷剂流过主舱蒸发器；关闭第二阀以防止制冷剂流过辅助蒸发器；感测指示主舱蒸发器温度的温度；响应于在所述第二阀关闭时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高；以及响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值，关闭所述第二阀。

在本发明的一个方面中，所述方法包括响应于制冷剂循环通过所述辅助蒸发器达预定持续时间而关闭所述第二阀。

在本发明的一个方面中，所述第一温度阈值是基于高于感测到的环境温度的缓冲温度。

在本发明的一个方面中，所述第二温度阈值比所述第一温度阈值高约2度-5度。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：压缩机，所述压缩机与制冷剂环路流体连通并且可操作以产生制冷剂压力增加，从而导致流过所述制冷剂环路；主舱蒸发器，所述主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通以对第一车舱区提供冷却；第一阀，所述第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流；温度传感器，所述温度传感器被设置在所述主舱蒸发器处并且被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号；辅助蒸发器，所述辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通以对第二车舱区提供冷却；第二阀，所述第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流；以及控制器，所述控制器被编程为响应于与所述第一车舱区相对应的冷却请求而打开所述第一阀并关闭所述第二阀，以使制冷剂循环通过所述主舱蒸发器，并且响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

根据实施例，所述控制器还被配置为响应于在所述压缩机以小于预定操作速度操作时所述主舱蒸发器温度低于所述第一温度阈值而打开所述第二阀。

根据实施例，所述控制器还被编程为响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值而关闭所述第二阀。

根据实施例，所述第二温度阈值比所述第一温度阈值高约2度-5度。

根据实施例，所述控制器还被编程为响应于已经过预定持续时间而关闭所述第二阀。

根据实施例，所述第一温度阈值是基于高于感测到的环境温度的预定缓冲。

根据实施例，所述第一温度阈值从针对15摄氏度环境温度比环境高约0.1摄氏度变为针对5摄氏度环境温度比环境高约1摄氏度。

Claims (15)

1.一种用于混合动力车辆的乘客舱的热管理系统，所述热管理系统具有制冷剂环路，所述制冷剂环路与压缩机、冷凝器和冷却器流体连通，所述热管理系统包括：

主舱蒸发器，所述主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通；

第一阀，所述第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流；

温度传感器，所述温度传感器设置在所述主舱蒸发器处并且被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号；

辅助蒸发器，所述辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通；

第二阀，所述第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流；以及

控制器，所述控制器被编程为响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值并且所述压缩机以小于预定操作速度操作，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述控制器还被编程为响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值而关闭所述第二阀。

3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中所述第二温度阈值比所述第一温度阈值高约2度-5度。

4.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述控制器还被编程为响应于已经过预定持续时间而关闭所述第二阀。

5.根据权利要求1所述的热管理系统，其中第一温度阈值是基于高于感测到的环境温度的预定缓冲。

6.根据权利要求5所述的热管理系统，其中所述预定缓冲从针对15摄氏度环境温度的约0.1摄氏度变为针对5摄氏度环境温度的约1摄氏度。

7.一种控制具有多个蒸发器的热管理系统的方法，所述方法包括：

操作压缩机以使制冷剂循环通过制冷剂环路；

打开第一阀以允许制冷剂流过主舱蒸发器；

关闭第二阀以防止制冷剂流过辅助蒸发器；

感测指示主舱蒸发器温度的温度；

响应于在所述第二阀关闭时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高；以及

响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值，关闭所述第二阀。

8.根据权利要求7所述的方法，其还包括响应于制冷剂循环通过所述辅助蒸发器达预定持续时间而关闭所述第二阀。

9.根据权利要求7所述的方法，其中第一温度阈值是基于高于感测到的环境温度的缓冲温度。

10.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二温度阈值比所述第一温度阈值高约2度-5度。

11.一种车辆，所述车辆包括：

压缩机，所述压缩机与制冷剂环路流体连通并且可操作以产生制冷剂压力增加，从而导致流过所述制冷剂环路；

主舱蒸发器，所述主舱蒸发器与所述制冷剂环路流体连通以对第一车舱区提供冷却；

第一阀，所述第一阀被配置为调节通过所述主舱蒸发器的制冷剂流；

温度传感器，所述温度传感器设置在所述主舱蒸发器处并且被配置为输出指示主舱蒸发器温度的信号；

辅助蒸发器，所述辅助蒸发器与所述制冷剂环路流体连通以对第二车舱区提供冷却；

第二阀，所述第二阀被配置为调节通过所述辅助蒸发器的制冷剂流；以及

控制器，所述控制器被编程为，

响应于与所述第一车舱区相对应的冷却请求而打开所述第一阀并关闭所述第二阀，以使制冷剂循环通过所述主舱蒸发器，并且

响应于在所述第二阀关闭的情况下操作所述主舱蒸发器时所述主舱蒸发器温度低于第一温度阈值，打开所述第二阀以使制冷剂循环通过所述辅助蒸发器以使所述主舱蒸发器温度升高。

12.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被配置为响应于在所述压缩机以小于预定操作速度操作时所述主舱蒸发器温度低于所述第一温度阈值而打开所述第二阀。

13.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于在所述第二阀打开时所述主舱蒸发器温度升高到高于第二温度阈值而关闭所述第二阀。

14.根据权利要求11所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于已经过预定持续时间而关闭所述第二阀。

15.根据权利要求11所述的车辆，其中所述第一温度阈值从针对15摄氏度环境温度比环境高约0.1摄氏度变为针对5摄氏度环境温度比环境高约1摄氏度。

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