CN113547896A - 具有电池加热功能的车载空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明的具有电池加热功能的车载空调系统，包括：包括第一泵和放热器的车内加热回路；包括第二泵和电池热交换装置的电池加热回路；与车内加热回路连于第一分流节点且与电池加热回路连于第一合流节点，供冷却液从车内加热回路流向电池加热回路的第一支路；与车内加热回路连于第二合流节点且与电池加热回路连于第二分流节点，供冷却液从电池加热回路流向车内加热回路的第二支路；以及设于车内加热回路或电池加热回路的至少一方的热源；电池加热回路中的冷却液的至少一部分在第二泵的驱动下在电池加热回路中循环流动；在第一、第二分流节点、第一、第二合流节点的至少任意一处设有调节流入或流出第一支路或第二支路的冷却液流量的三通流量调节阀。

Description

具有电池加热功能的车载空调系统

技术领域

本发明涉及车辆热管理技术领域，具体地，涉及一种具有电池加热功能的车载空调系统。

背景技术

目前，在新能源车上使用的电池需要运行在合理的温度区间内。电池温度过低时会影响有效输出的电能及电压，从而会降低电池性能使车辆续航能力下降。因此当电池温度较低时会需要对其进行加热，使之维持在合适的工作温度。另一方面，在寒冷环境下存在对车室内进行空调升温的需求。一般会使被热源加热的热水通过进水管流入加热芯体内部，再通过鼓风机的吹风将热水的热量转化为热风进行供暖。因此往往会将需要加热的电池和加热芯体设置于同一个回路进行同时加热。

现有技术中，如图10所示，通过三通流量调节阀5并联车内加热回路200和电池加热回路400，这样虽然能同时加热车室和电池，但车内加热回路200和电池加热回路400的水温是一致的。由于电池加热需要的水温和对车室进行空调的加热芯体所需要的水温不同，电池温度过高有可能会破坏电池结构，造成不可逆转的损失，过低则无法加热电池。因此在电池加热过程中为了保证电池加热水温在需求范围内，只能通过调整热源2加热后的热水水温来限制电池加热回路400的水温，这样就会导致车内加热回路200的水温无法达到适宜温度，乘客舒适性恶化。

又如图11所示，有时将车室内加热和电池加热串联统合为主流路100，热水通过加热芯体3后流入电池热交换装置4，为限制电池热交换装置4入口的水温，同样会有乘客舒适性恶化的问题。另外，为了使加热芯体和电池各自达到需求的温度，有时还会选择采用两个独立的热源分别进行加热，如此一来会有回路结构复杂和电能需求增大的问题。

发明内容

发明要解决的问题：

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种具有电池加热功能的车载空调系统，能以简单的回路同时满足车室内加热和电池加热的不同温度需求。

解决问题的技术手段：

为解决上述问题，作为本发明的一个侧面的具有电池加热功能的车载空调系统，

包括：

车内加热回路，所述车内加热回路包括第一泵和放热器；

电池加热回路，所述电池加热回路包括第二泵和电池热交换装置；

连通所述车内加热回路与所述电池加热回路且供冷却液从所述车内加热回路流向所述电池加热回路的第一支路，其具有与所述车内加热回路连接的第一分流节点和与所述电池加热回路连接的第一合流节点；

连通所述车内加热回路与所述电池加热回路且供冷却液从所述电池加热回路流向所述车内加热回路的第二支路，其具有与所述车内加热回路连接的第二合流节点和与所述电池加热回路连接的第二分流节点；以及

设置于所述车内加热回路或所述电池加热回路中的至少一方的热源；

所述电池加热回路中的冷却液的至少一部分在所述第二泵的驱动下，在所述电池加热回路中循环流动；

在所述第一分流节点、所述第一合流节点、所述第二分流节点和所述第二合流节点中的至少任意一处设置有三通流量调节阀，所述三通流量调节阀对所述车内加热回路流向所述第一支路的冷却液、或所述第一支路流向所述电池加热回路的冷却液、或所述电池加热回路流向所述第二支路的冷却液、或所述第二支路流向所述车内加热回路的冷却液的流量进行调节。

根据本发明，仅调节三通流量调节阀的开口大小就能实现流量或热量的分配，且在第二泵的作用下使从电池热交换装置或加热芯体流出的至少一部分低温冷却液与来自支路的高温冷却液混合，由此改变流入电池热交换装置或加热芯体的冷却液的温度，流路控制对象少且结构简单，且三通流量调节阀的设置位置灵活多变，能以简单的回路结构同时满足加热芯体和电池的不同的加热温度需求。此外，热源可以灵活设置于需求水温更高的回路。

发明效果：

根据本发明，能以控制对象少，逻辑简单且设置灵活的流路同时满足加热芯体和电池的不同的加热温度需求，从而兼顾乘员舒适性和电池加热，且能使电池在最优的工作温度下工作，由此提高电池寿命，减少安全隐患。

附图说明

图1是根据本发明第一实施形态的具有电池加热功能的车载空调系统的一个示例的回路示意图；

图2示出了图1所示车载空调系统中加热芯体在车内加热回路中的三种位置；

图3示出了图1所示车载空调系统中电池热交换装置的两种配置方式；

图4示出了图1所示车载空调系统中三通流量调节阀的各种配置方式，（a）是示出三通流量调节阀配置在第一分流节点的图，（b）是示出三通流量调节阀配置在第一合流节点的图，（c）是示出三通流量调节阀配置在第二合流节点的图，（d）是示出三通流量调节阀配置在第二分流节点的图；

图5示出第一实施形态中第一泵与第二泵同向配置时冷却液的流向，（a）示出了第一泵的功率大于第二泵时冷却液的流向，（b）示出了第一泵的功率小于第二泵时冷却液的流向；

图6是示出了在图1所示车载空调系统中，第一支路和电池加热回路中各自的冷却液流量分别与三通流量调节阀的第一支路侧的开度的关系；

图7是控制装置根据进入电池热交换装置的冷却液的温度控制三通流量调节阀的开度的流程图；

图8是控制装置根据吸热量运算部计算得到的电池吸热量控制三通流量调节阀的开度的流程图；

图9是根据本发明第二实施形态的具有电池加热功能的车载空调系统的一个示例的回路示意图；

图10是现有的并联结构的空调与电池联合加热系统的回路示意图；

图11是现有的串联结构的空调与电池联合加热系统的回路示意图；

符号说明：

1、第一泵；2、热源；3、加热芯体（放热器）；4、电池热交换装置；5、三通流量调节阀；6、第二泵；7、热交换器；100、主流路；200、车内加热回路；301、第一支路；302、第二支路；400、电池加热回路；A、节点；B、节点；C、节点；D、节点。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中，“上”、“下”、“左”、“右”是指面朝纸面时的“上”、“下”、“左”、“右”。

[第一实施形态]

图1是示出根据本发明第一实施形态的车载空调系统的一个示例的回路示意图。如图1所示，第一实施形态的车载空调系统包括车内加热回路200、电池加热回路400以及连接两者的第一支路和第二支路。

车内加热回路200主要用于使加热过的冷却液流经放热器从而使车室升温，其包括依次连接的用于泵送冷却液的第一泵1、用于加热冷却液的热源2、用于向车室内进行放热的加热芯体3。热源2例如可以是直接加热冷却液的PTC加热器、与其他回路中的热水进行热交换的换热器或是从其他回路流入的热水等，其在车内加热回路200中可以根据实际需求仅设置一个，也可以设置多个。加热芯体3例如可以是暖风芯体，其通过进水口输入被热源2加热后的冷却液，借助鼓风机的吹风将冷却液的热量加热空气，由此通过送风管道对车室进行供热，温度较低的冷却液则从出水口排出，加热芯体3所需的加热温度例如可以是30~125℃。具体地，在该车载空调系统的车内加热回路200中，第一泵1以出口侧朝纸面上方配置的形式与热源2和加热芯体3顺次连接在车内加热回路200中，像这样，当第一泵1工作时，冷却液以被第一泵1泵送至热源2进行加热升温，之后流入加热芯体3进行放热，从加热芯体3排出后再次流入第一泵1的形式在车内加热回路200中逆时针循环。

电池加热回路400主要用于利用加热过的冷却液来加热电池热交换装置4，从而使电池升温，其包括电池热交换装置4和用于泵送冷却液的第二泵6。电池热交换装置4可以是例如锂离子电芯通过模组串并联组成的动力电池板等新能源车使用的常规电池的内置或外置的换热器，所需的加热温度例如可以是-30℃~50℃。具体地，在该车载空调系统的电池加热回路400中，第二泵6以出口侧朝纸面下方配置的形式设置，电池热交换装置4设置于相比于所述第二泵6的入口侧，更靠近所述第二泵6的出口侧，像这样，当第二泵6工作时，冷却液以被第二泵6泵送至电池热交换装置4的冷却液入口，流入电池热交换装置4中对电池加热后从电池热交换装置4的冷却液出口排出，之后其中一部分冷却液以返回第二泵6的形式在电池加热回路400中逆时针循环。本发明中所谓的泵的入口侧是指在回路上靠近泵的入口的高压一侧，出口侧是指在回路上靠近泵的出口的低压一侧。

在车内加热回路200和电池加热回路400之间设置有用以流通冷却液的第一支路301和第二支路302，由此使车内加热回路200与电池加热回路400之间冷却液可流通。具体而言，第一支路301是供冷却液从车内加热回路200流向电池加热回路400的流路，该第一支路301与车内加热回路200连接于作为第一分流节点的节点A、与电池加热回路400连接于作为第一合流节点的节点B。第二支路302是供冷却液从电池加热回路400返回车内加热回路200的流路，该第二支路302与车内加热回路连接于作为第二合流节点的节点C、与电池加热回路400连接于作为第二分流节点的节点D。由此，本实施形态中，在图1所示的规定的冷却液流动方向下，为方便表述，节点A与节点C将车内加热回路200分为两部分，即回路内冷却液从节点A流向节点C的部分（以下称为外侧流路AC）和冷却液从节点C流向节点A的部分（以下称为内侧流路CA），同理，节点B与节点D将电池加热回路400分为两部分，即回路内冷却液从节点B流向节点D的部分（以下称为内侧流路BD）和冷却液从节点D流向节点B的部分（以下称为外侧流路DB）。本发明中所谓的规定的冷却液流动方向是指在第一泵1与第二泵6稳定工作时，车载空调系统各流路中的冷却液的稳定的流动方向。

本发明中，冷却液流入车内加热回路200、电池加热回路400、第一支路301以及第二支路302的位置定义为该回路或支路的入口部，冷却液从这些回路或支路流出的位置定义为该回路或支路的出口部。

由于第一泵1配置为出口侧朝向纸面上方，第二泵6配置为出口侧朝向纸面下方，因此在该车载空调系统中，第一支路301以节点A位于第一泵1的出口侧，节点B位于第二泵6的入口侧的形式在纸面上方连接车内加热回路200与电池加热回路400，当第一泵1与第二泵6工作时，冷却液的一部分从节点A经由第一支路301通过节点B流入电池加热回路400。因此，节点A是车内加热回路200的分流处（第一分流节点），节点B是电池加热回路400的合流处（第一合流节点）。另一方面，第二支路302以节点C位于第一泵1的入口侧，节点D位于第二泵6的出口侧、更详尽地是位于电池热交换装置4的出口侧的形式在纸面下方连接车内加热回路200与电池加热回路400，冷却液的一部分从节点D经由第二支路302通过节点C返回车内加热回路200。因此，节点C是车内加热回路200的合流处（第二合流节点），节点D是电池加热回路400的分流处（第二分流节点）。

该车载空调系统中，还在节点A处设置有三通流量调节阀5。本实施形态中，此处设置的三通流量调节阀5具有一个进口和两个出口，其进口连接在冷却液从第一泵1流出的管路上（即高压侧），出口之一连接在冷却液将要流入第一泵1的管路上（即低压侧），出口之二连接在第一支路301上，其中所谓的高压侧即在车内加热回路200中更靠近第一泵1的出口侧，所谓的低压侧即在车内加热回路200中更靠近第一泵1的入口侧。三通流量调节阀5的如上设置，由此将车内加热回路200与第一支路301连通。在此处，通过调节三通流量调节阀5的两个出口的开度，能调节从车内加热回路200（具体而言是车内加热回路200的内侧流路CA）流向第一支路301的冷却液的流量。关于三通流量调节阀5的配置方式及工作原理，详情后述。

以上通过图1说明了第一实施形态的车载空调系统中各组件的一种设置方式，即第一泵1与热源2依次设置于内侧流路CA，加热芯体3设置于外侧流路AC，第二泵6与电池热交换装置4依次设置于内侧流路BD，第一支路301和第二支路302连接车内加热回路200和电池加热回路400且三通流量调节阀5设置于节点A的结构。但本发明不限于此，例如热源2、加热芯体3可以设置于车内加热回路200的同一侧流路，也可以设置于不同侧流路，电池热交换装置4也同样可以设置于内侧流路BD或是外侧流路DB，三通流量调节阀5可以设置于节点A至D中的至少任意一处。以下参照图2-图4说明第一实施形态的车载空调系统中热源2、加热芯体3、电池热交换装置4以及三通流量调节阀5的其他设置方式。

（热源及加热芯体的配置方式）

图2示出了图1所示车载空调系统中加热芯体3在车内加热回路200中的三种位置（即、加热芯体3安装于以虚线框示出的第一位置、第二位置或第三位置）。

如图2所示，当热源2设置于内侧流路CA时，热源2加热在车内加热回路200中所有的冷却液，升温后的冷却液在节点A分流，分别进入外侧流路AC和第一支路301。在这种情况下，加热芯体3可以设置于图中的第一至第三位置。

其中，最优的是加热芯体3位于第一位置。此时如果不需要车内加热时，可以通过调整三通流量调节阀5的出口开度，使全部冷却液直接流入第一支路301，系统压损较小，流量较大能更快地加热电池。

次选的是加热芯体3位于第二、三位置，不需要车内加热时，冷却液也需要流过加热芯体，系统压损较大。

像这样，当热源2与第一泵1同时位于外侧流路AC或内侧流路CA时，热源2负责加热第一泵1泵送出的全部冷却液，反之，当两者位于车内加热回路200的不同流路时，热源2仅加热在节点C合流后在车内加热回路200中CA管路内流动的冷却液。同时，加热芯体3也可以任意配置，无论加热芯体3与热源2同时位于车内加热回路200的同一侧还是不同侧，都能实现加热芯体3的加热。不过，针对不同的配置方式，可考虑变更热源2的加热能力以满足加热芯体3和电池热交换装置4的加热升温需求。

除上述以外，也可是在车内加热回路200中设置有多个热源2，例如可以是使用PTC加热器和热泵（H/P）的水冷冷凝器（WCDS；water-cooled condenser）同时作为热源，这样有助于节能，还可以是将热源2设置于电池加热回路400。

（电池的配置方式）

图3示出了图1所示车载空调系统中电池热交换装置4的两种配置方式。如图3所示，电池热交换装置4的位置并无特别限定，只要设置在电池加热回路400上，从电池热交换装置4出口排出的较低温冷却液和由三通流量调节阀5分配的较高温冷却液都可以在混合后流入电池热交换装置4。另外，由于内侧流路BD上流动的冷却液与外侧流路DB上流动的冷却液相比流量较大，换言之流经第一位置的冷却液的流量大于第二位置的冷却液的流量，因此电池热交换装置4在第一位置时流量较大换热效率较高，电池热交换装置4入口水温相同的情况下能更快加热电池。

另外，当如上所述将热源2设置于电池加热回路400时，此时热源2与电池热交换装置4可以同时配置于电池加热回路400的同一侧流路或是不同侧流路，如此能满足电池热交换装置4的加热温度需求高于加热芯体3的情况，能以较低的温度加热加热芯体3而以较高的温度加热电池4。

（三通流量调节阀的配置方式）

图4示出了图1所示车载空调系统中三通流量调节阀5的各种配置方式，（a）是示出三通流量调节阀5配置在节点A的图，（b）是示出三通流量调节阀5配置在节点B的图，（c）是示出三通流量调节阀5配置在节点C的图，（d）是示出三通流量调节阀5配置在节点D的图。

最优的，所述三通流量调节阀5设置于节点A，此时，该三通流量调节阀5为一进二出阀，其具体设置方式如上文所述。不需要车内加热时，可以通过调整三通流量调节阀5的出口开度，使热源2加热的全部冷却液直接流入第一支路301，系统压损较小流量较大能更快加热电池。

次选的，三通流量调节阀5设置于节点B，此时，该三通流量调节阀5为二进一出阀，进口之一连接第一支路301，进口之二连接内侧流路DB，其出口通往外侧流路BD。由此能够直接调节从第一支路301流入的较高温冷却液和电池热交换装置4流出的一部分较低温冷却液的混合比例，精准控制电池热交换装置4的入口水温。

次选的，三通流量调节阀5设置于节点C，此时，该三通流量调节阀5为二进一出阀，其进口之一连接第二支路302，进口之二连接外侧流路AC，出口则通往内侧流路CA。三通流量调节阀5位于节点C时，作用与位于节点B时相同，因此不再赘述。

次选的，三通流量调节阀5设置于节点D，此时，该三通流量调节阀5为一进二出阀，其出口之一连接第二支路302，出口之二连接内侧流路DB，进口则连接外侧流路BD。三通流量调节阀5位于节点D时，作用与位于节点A时相同，因此不再赘述。

另外，还可以是在节点A至节点D中的多个节点上设置三通流量调节阀5，通过多个三通流量调节阀5彼此配合来实现冷却液温度的控制，在设置有多个三通流量调节阀时，当系统中各流路压损发生变化时（例如零件、回路变化等），也能够调整各流路的压损，使各流路的流量及流向满足使用需求。

因此，三通流量调节阀5可以设置于节点A至节点D中的至少任意一处，使车载空调系统可以根据实际需求而灵活设置。

以上通过图1至图4说明了第一实施形态的车载空调系统的第一泵1和第二泵6的一种配置方式以及在该配置方式下各组件的设置方式。但本发明不限于此，第一泵1和第二泵6的配置方式受到两泵的输出功率影响而存在多种变形，其配置方式及输出功率根据各自所在回路中的压损来决定，只要保证正常工作时第一支路301和第二支路302内始终有冷却液流动即可。以下参照图5，举例说明本实施形态的一种配置方式下第一泵1与第二泵6的功率对回路内液体流动方向的影响，进而对第一支路301和第二支路302的影响，应注意该示例仅为多种配置方式中的一种，本发明无意限定于此。

（第一泵与第二泵的配置例）

图5示出第一实施形态的车载空调系统中，第一泵1与第二泵6同向配置时冷却液的流向，（a）示出了第一泵1的功率大于第二泵6时冷却液的流向，（b）示出了第一泵1的功率小于第二泵6时冷却液的流向。图5中（a）、（b）所示的形态下，根据前述的内侧流路与外侧流路的定义可知，但由于节点位置和液体流向的顺逆时针等的变更导致前述名称不再适用，该形态下内侧流路和外侧流路的名称应做适应性变更，应注意，内侧流路和外侧流路的名称的适应性变更仅用于更好地阐述图5中（a）、（b）所示的形态，不涉及本文中与该形态无关的情况。

如图5中（a）所示，当第一泵1与第二泵6的出口侧同时朝纸面下方分别配置于车内加热回路200和电池加热回路400，且第一泵1的功率大于第二泵6时，此时第一泵1的出口侧压力大于第二泵6的出口侧压力，冷却液从节点A分流，其中一部分流入第一支路301，进而流入电池加热回路400，此时，靠近第一泵1和第二泵6的出口侧的位于纸面下方的支路为第一支路301，其中该第一支路301与车内加热回路200连接的节点A为第一分流节点，与电池加热回路400连接的节点B为第一合流节点。此时，冷却液从节点A流向节点C的部分为外侧流路AC，冷却液从节点C流向节点A的部分为内侧流路CA，冷却液从节点B流向节点D的部分为外侧流路BD，冷却液从节点D流向节点B的部分为内侧流路DB。

如图5中（b）所示，当第一泵1的功率小于第二泵6时，此时第一泵1的出口侧压力小于第二泵6的出口侧压力，冷却液从节点A分流，其中一部分流入第一支路301，进而流入电池加热回路400，此时，靠近第一泵1和第二泵6的入口侧的位于纸面上方的支路为第一支路301，其中该第一支路301与车内加热回路200连接的节点A为第一分流节点，与电池加热回路400连接的节点B为第一合流节点。

然而，当第一泵1与第二泵6的出口侧同时朝纸面下方分别配置于车内加热回路200和电池加热回路400，且第一泵1的功率与第二泵6的功率调节至使所述第一支路301/第二支路302中分流节点与合流节点的压强相同时，由于此时节点A、B，节点C、D上的压强分别相同，因此可能会出现第一支路301和第二支路302中没有冷却液流动从而无法在车内加热回路200与电池加热回路400之间进行冷却液交换，在设计回路时会避免这种情况。

图5中（a）、（b）示出了第一泵1与第二泵6以各自的出口侧同时朝向纸面下方的形式分别配置于各自加热回路的内侧流路的示例。但除上述配置方式以外，第一泵1与第二泵6可以在内外侧流路上反向配置或同向配置，这些方式均是本领域技术人员在满足上述功能的前提下能够进行的适应性调整，因此省略说明。

另一方面，当第一泵1与第二泵6以第一泵1的出口侧朝向纸面上方且第二泵6的出口侧朝向纸面下方、即两者朝向不同的形式分别配置于各自的内侧流路时，其回路中的冷却液流向如图1所示。除图1所示的配置方式以外，第一泵1与第二泵6异向的配置方式还包括第一泵1的出口侧朝向纸面下方且第二泵6的出口侧朝向纸面上方、以及第一泵1与第二泵6中的任意一方或双方设置于其所在加热回路的外侧流路等多种形态。这些方式均为图1所示配置方式的等效或是镜像，因此省略说明。

如上所述，第一实施形态中，车内加热回路200中第一泵1、热源2、加热芯体3之间的位置关系并无特别限定，电池加热回路400中电池热交换装置4和第二泵6的上下游位置关系也无特别限定，各种设置方式均能实现本发明同时满足加热芯体3和电池热交换装置4各自需求的冷却液温度的效果。

当第一泵1与第二泵6的输出功率比例出现变化时，根据之前所定义的第一支路301和第二支路302，两者在回路中的位置可能发生互换，与此同时第一分流节点、第一合流节点、第二分流节点、第二合流节点的位置也会发生变化。但无论如何变化，都遵从之前的定义。更详尽地，当第一泵1与第二泵6朝向相同时，若第一泵1的功率大于第二泵6，使节点A相对于节点C位于第一泵1的出口侧；若第一泵1的功率小于第二泵6，使节点B相对于节点D位于第二泵6的入口侧；另一方面，当第一泵1与第二泵6的朝向不同时，无论第一泵1与第二泵6的输出功率比例如何变化，节点A相对于节点C均位于第一泵1的出口侧，且节点B相对于节点D均位于第二泵6的入口侧；由此总能实现使从电池热交换装置4流出的低温冷却液与来自车内加热回路200的高温冷却液混合后对电池热交换装置4进行加热的冷却液流动方式。

（各流路中的冷却液）

以下参照图1说明第一实施形态的车载空调系统中各流路的冷却液的状态。在图1所示车载空调系统中，当第一泵1与第二泵6工作时，经热源2加热后温度为Ta的高温冷却液在位于第一泵1的出口侧的节点A处分流，一部分流入外侧流路AC，其流经加热芯体3时与同时经过加热芯体3的空气进行热交换，从而加热空气，另一部分则以与第一支路301连接的三通流量调节阀5的开口开度对应的流量Qa流向第一支路301。而第二泵6则使电池加热回路400中的一部分冷却液、具体而言为从电池热交换装置4的冷却液出口排出的温度为Tb冷却液中流量为Qb的那部分在该回路中循环。从而，来自第一支路301的温度为Ta流量为Qa的高温冷却液与该温度为Tb流量为Qb的低温冷却液在节点B汇合后以温度Tc流量Qc流入内侧流路CA，对电池进行加热。之后流量为Qc温度降为Tb的冷却液在节点D处分流，其中流量为Qb的那部分冷却液如上所述经由外侧流路BD返回节点B，剩余部分流量为Qa的冷却液经由第二支路302流向节点C。

图6示出了第一支路301和电池加热回路400中各自的冷却液流量分别与三通流量调节阀5的第一支路301侧的开度的关系。

如图1、图6所示，第一支路301中温度为Ta（即热源2加热后的冷却液的温度Ta）流量为Qa的高温冷却液与在节点D处分流后流入外侧流路BD温度Tb流量为Qb的低温冷却液在节点B处混合，成为温度Tc且流量为Qc的冷却液流入电池热交换装置4。三方冷却液的流量满足式（1）：Qc=Qa+Qb，它们各自所携带的热量满足式（2）：Tc×Qc=Ta×Qa+Tb×Qb、即在节点B处输入输出的热量守恒，因此从式（1）和式（2）可以得到（Tc-Tb）/（Ta-Tc）=Qa/Qb。因此例如在使三通流量调节阀5与第一支路301连接的开口的开度向打开方向变更时，第一支路301的冷却液流量Qa增大而外侧流路BD的冷却液流量Qb减小，此时有更多的温度为Ta的高温冷却液流入了电池加热回路400，电池热交换装置入口冷却液温度Tc上升。反之，在使三通流量调节阀5与第一支路301连接的开口的开度向关闭方向变更时，第一支路301的冷却液流量Qa减小而外侧流路BD的冷却液流量Qb增大，此时说明流入了电池加热回路400的温度为Ta的高温冷却液减少，电池热交换装置入口冷却液温度Tc下降。像这样，当改变三通流量调节阀5的连接第一支路301的开口和连接车内加热回路200内侧流路的开口的开度时，Qa、Qb的比值改变，因此电池热交换装置入口冷却液温度Tc随之变化。

（三通流量调节阀的反馈控制）

本实施形态中，为了变更三通流量调节阀5的开度以使混合后的冷却液温度Tc成为预先设定的温度阈值T0即电池热交换装置4的最佳工作温度，还设置有位于电池热交换装置4的冷却液进口的用于检测冷却液温度的入口温度传感器和根据入口温度传感器的检测值控制三通流量调节阀5的控制装置（均未图示）。控制装置例如具有ROM、RAM等存储器和CPU，由CPU执行ROM内储存的程序。图7是控制装置根据进入电池热交换装置4的冷却液的温度控制三通流量调节阀5的开度的流程图。

如图7所示，控制装置接受入口温度传感器检测到的冷却液温度（即入口水温）Tc，并与预先设定的温度阈值T0进行比较，即计算入口冷却液温度Tc与温度阈值T0的差值。当该差值大于0、即冷却液温度Tc在温度阈值T0以上时，控制装置以车内加热回路200向电池加热回路400的吐出流量减小的形式、即以使第一支路301的冷却液流量减小的形式将三通流量调节阀5与第一支路301连接的开口的开度向关闭方向调节，使更少的高温冷却液进入电池加热回路400，由此使冷却液温度Tc下降。当该差值小于0、即冷却液温度Tc低于温度阈值T0时，控制装置以车内加热回路200向电池加热回路400的吐出流量增大的形式、即以第一支路301的冷却液流量增大的形式将三通流量调节阀5与第一支路301连接的开口的开度向打开方向调节，使更多的高温冷却液进入电池加热回路400，由此使冷却液温度Tc上升。像这样，控制装置以不断读取且比较进入电池热交换装置4的冷却液温度Tc与温度阈值T0，并将冷却液温度Tc反复向温度阈值T0调节的形式对三通流量调节阀5进行反馈控制。由于图1中高温冷却液的温度Ta仅由热源2规定，因此只要将高温冷却液的温度Ta设定为加热芯体3所需的工作温度，然后通过反馈控制使流入电池热交换装置4的冷却液温度Tc维持在电池热交换装置4的最佳工作温度，由此能同时满足加热芯体3和电池热交换装置4各自需求的冷却液温度，能兼顾乘员舒适性和电池加热的需求。

以上说明了在车载空调系统中，设置位于电池热交换装置4的冷却液入口的入口温度传感器和根据入口温度传感器的检测值调节三通流量调节阀5的控制装置，由此兼顾加热芯体3和电池热交换装置4的需求水温，但本发明不限于此。也可以是除上述入口温度传感器和控制装置之外，还包括设置检测热源2出口水温的温度传感器、检测电池热交换装置4的出口水温Tb的温度传感器、检测电池温度的电池温度传感器等。控制装置还具备根据上述各传感器的检测值以及流量调节阀5的开度、水泵功率等计算电池热交换装置4的吸热量的吸热量运算部（未图示）。图8是控制装置根据吸热量运算部计算得到的电池吸热量控制三通流量调节阀的开度的流程图。

控制装置根据检测到的当前电池温度，设定该电池温度下相应的吸热量阈值P0（单位W）。接着，如图8所示，首先根据检测到电池热交换器4的进口冷却液温度Tc，通过三通流量调节阀5开度和水泵功率计算第一支路301中的冷却液流量Qa、外侧流路DB中的冷却液流量Qb以及流过电池热交换器4的冷却液流量Qc（体积流量）。

接着根据上述冷却液的流量Qa、Qb、Qc以及接收到的热源出口水温Ta、电池热交换装置4的入口水温Tc计算得到电池热交换器4出口冷却液温度Tb。此外，当设置有检测电池热交换器4出口水温的温度传感器时则直接使用检测值。

然后根据公式电池吸热量Pc=Cp×ρ×Qc×（Tb-Tc）计算电池的吸热量Pc。其中Cp为冷却液比热容，ρ为冷却液密度。

在计算得到电池吸热量Pc后，控制装置将吸热量运算部的运算值Pc与预先设定的吸热量阈值P0进行比较，即计算电池吸热量Pc与吸热量阈值P0的差值，当该差值大于0、即电池吸热量Pc在吸热量阈值P0以上时，控制装置将三通流量调节阀5与第一支路301连接的开口的开度向关闭方向调节，使更少的高温冷却液进入电池加热回路400，由此使电池吸热量下降。当该差值小于0、即电池吸热量Pc低于吸热量阈值P0时，控制装置将三通流量调节阀5与第一支路301连接的开口的开度向打开方向调节，使更多的高温冷却液进入电池加热回路400，由此使电池吸热量Pc上升。像这样，控制装置以不断读取冷却液温度Tc与电池温度，将吸热量运算部运算得到的电池吸热量Pc与预先设定的吸热量阈值P0进行比较，再将电池吸热量Pc反复向吸热量阈值P0调节的形式对三通流量调节阀5进行反馈控制。由于图1中高温冷却液的温度Ta仅由热源2规定，因此只要将高温冷却液的温度Ta设定为加热芯体3所需的工作温度，然后通过控制装置对三通流量调节阀5进行反馈控制来调节流入电池热交换装置4的热量，就能将电池吸热量调节至吸热量阈值，从而能同时满足加热芯体3和电池热交换装置4各自需求的换热量，能兼顾乘员舒适性和电池加热的需求。

[第二实施形态]

图9是根据本发明第二实施形态的具有电池加热功能的车载空调系统的一个示例的回路示意图。第二实施形态的车载空调系统中，对与第一实施形态相同的结构标以同一符号并省略说明。如图9所示，第二实施形态的车载空调系统具备车内加热回路200和接入车内加热回路200中的电池加热回路400。

车内加热回路200包括依次连接的用于泵送冷却液的第一泵1、用于加热冷却液的热源2、用于向车室内进行放热的加热芯体3。

电池加热回路400包括电池热交换装置4和第二泵6，并通过位于加热芯体3下游侧的作为电池加热回路合流节点的节点B和位于第一泵1上游侧的作为电池加热回路分流节点的节点D接入车内加热回路200。此时，将冷却液从节点B流向节点D的流路称为内侧流路BD，反之，将冷却液从节点D流向节点B的流路称为外侧流路DB。

在没有设置第二泵6的情况下，冷却液从节点B通过两条流路流向节点D，由于电池热交换装置4处存在压损，电池热交换装置4所处流路的冷却液流量较小。

本实施形态中如图9所示设置第二泵6，通过调节第二泵6与第一泵1的输出功率配比，使电池加热回路400中的一部分冷却液从节点D通过外侧流路DB返回节点B。换言之，在第二泵6的泵送作用下，内侧流路BD上的流经电池热交换装置4的温度为Tb流量为Qc的低温冷却液在节点D处分流，其中超过车内加热回路200的流量的那部分冷却液（温度为Tb流量为Qb）流入外侧流路DB，在节点B处与来自加热芯体3的温度为Ta流量为Qa的冷却液混合至温度Tc并汇入内侧流路BD通过电池热交换装置4对电池进行加热，另一部分冷却液则从节点D返回车内加热回路200回到第一泵1。

另外，为了调节回路中的冷却液流量，本实施形态中在节点D设置有三通流量调节阀5，其连接电池热交换装置4下游侧开口允许冷却液流入，连接第一泵1的上游侧的开口和连接第二泵6上游侧的开口允许冷却液流出。

像这样，如图9所示，在电池加热回路400中，被第二泵6泵送出的温度为Tc流量为Qc的冷却液在电池热交换装置4处放热并排出，在节点D处分流后温度为Tb流量为Qb的冷却液流入外侧流路DB，其余的冷却液通过节点D返回车内加热回路200。在车内加热回路200中，冷却液在第一泵1的作用下经热源2加热后供给至加热芯体3，在加热芯体3处放热后温度为Ta流量为Qa的冷却液流向节点B，与位于节点D处的三通流量调节阀5分流流入外侧流路DB的低温冷却液混合后流入内侧流路BD从而加热电池热交换装置4。

如图6所示，在三通流量调节阀5处三方冷却液满足流量守恒Qc=Qa+Qb和热量守恒Tc×Qc=Ta×Qa+Tb×Qb，因此有（Tc-Tb）/（Ta-Tc）=Qa/Qb。因此例如在使三通流量调节阀5的连接第一泵1的上游侧的开口的开度向打开方向变更时，车内加热回路200的冷却液流量Qa增大而外侧流路DB的冷却液流量Qb减小，此时有更多温度为Ta的高温冷却液流入了电池加热回路400，电池热交换装置入口冷却液温度Tc上升。反之，例如在三通流量调节阀5的连接第一泵1的上游侧的开口的开度向关闭方向变更时，车内加热回路200的冷却液流量Qa减小而外侧流路DB的冷却液流量Qb增大，此时说明流入电池加热回路400的温度为Ta的高温冷却液减少，电池热交换装置入口冷却液温度Tc下降。像这样，当改变三通流量调节阀5的连接第一泵1的上游侧的开口和连接第二泵6上游侧的开口的开度时，Qa、Qb的比值改变，因此电池热交换装置入口冷却液温度Tc随之变化。

为了变更三通流量调节阀5的开口开度以使混合后的冷却液温度Tc成为预先设定的温度阈值T0即电池热交换装置4的最佳工作温度，还可以如上所述设置位于电池热交换装置4的冷却液进口的用于检测冷却液温度的入口温度传感器和根据入口温度传感器的检测值控制三通流量调节阀5的控制装置，且控制装置以不断读取且比较进入电池热交换装置4的冷却液温度Tc与温度阈值T0，并将冷却液温度Tc反复向温度阈值T0调节的形式对三通流量调节阀5进行反馈控制。也可以是如上所述除入口温度传感器和控制装置之外还设置包括电池温度传感器、电池热交换装置出口温度传感器等多个传感器，控制装置还包括根据这些检测值计算电池吸热量的吸热量运算部，且控制装置以不断读取冷却液温度Tc与电池温度，将吸热量运算部运算得到的电池吸热量Pc与预先设定的吸热量阈值P0进行比较，再将电池吸热量反复向吸热量阈值调节的形式对三通流量调节阀5进行反馈控制。由此，能通过上述流路和反馈控制使流入电池热交换装置4的冷却液温度Tc维持在温度阈值T0或将电池吸热量Pc维持在吸热量阈值P0。

以上通过图9说明了车载空调系统为串联结构时的理想的设置方式，即热源2设置于第一泵1的下游，将第一泵1泵送出的冷却液加热至温度Ta，三通流量调节阀5设置于节点D，将从加热芯体3流出的冷却液和在节点D处分流后流入外侧流路DB的冷却液混合后送入设置有第二泵6和电池热交换装置4的内侧流路BD。但本发明不限于此，根据实际设置需求和条件可以有多种变形，例如热源2也可以设置在电池加热回路400中。

以上的具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不限于本发明的保护范围，在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。凡在本发明的精神和原则之内的，所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

包括：

车内加热回路，所述车内加热回路包括第一泵和放热器；

电池加热回路，所述电池加热回路包括第二泵和电池热交换装置；

连通所述车内加热回路与所述电池加热回路且供冷却液从所述车内加热回路流向所述电池加热回路的第一支路，其具有与所述车内加热回路连接的第一分流节点和与所述电池加热回路连接的第一合流节点；

连通所述车内加热回路与所述电池加热回路且供冷却液从所述电池加热回路流向所述车内加热回路的第二支路，其具有与所述车内加热回路连接的第二合流节点和与所述电池加热回路连接的第二分流节点；以及

设置于所述车内加热回路或所述电池加热回路中的至少一方的热源；

所述电池加热回路中的冷却液的至少一部分在所述第二泵的驱动下，在所述电池加热回路中循环流动；

在所述第一分流节点、所述第一合流节点、所述第二分流节点和所述第二合流节点中的至少任意一处设置有三通流量调节阀，所述三通流量调节阀对所述车内加热回路流向所述第一支路的冷却液、或所述第一支路流向所述电池加热回路的冷却液、或所述电池加热回路流向所述第二支路的冷却液、或所述第二支路流向所述车内加热回路的冷却液的流量进行调节。

2.根据权利要求1所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

所述车内加热回路中至少设置有一个热源。

3.根据权利要求1所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

所述三通流量调节阀对从车内加热回路通过所述第一支路流入所述电池加热回路的冷却液流量，以及流入所述车内加热回路的入口部的冷却液流量进行调节；

对所述电池进行加热时，对所述电池热交换装置的冷却液入口处的冷却液温度进行检测，并将该检测值与预先设定的温度阈值进行比较，

当所述检测值低于所述预先设定的温度阈值时，调节所述三通流量调节阀，增大从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量，

当所述检测值高于所述预先设定的温度阈值时，调节所述三通流量调节阀，减小从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量。

4.根据权利要求1所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

对所述电池进行加热时，对流入所述电池的热量进行计算，并将该检测值与预先设定的吸热量阈值进行比较，

当所述运算值低于所述预先设定的吸热量阈值时，调节所述三通流量调节阀，增大从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量，

当所述运算值高于所述预先设定的吸热量阈值时，调节所述三通流量调节阀，减小从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量。

5.根据权利要求1或2所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

所述车内加热回路具有至少一个热源；

所述第一分流节点位于所述第一泵的出口侧且位于所述车内加热回路的出口部，所述第二合流节点位于所述第一泵的入口侧且位于所述车内加热回路的入口部；

所述第一合流节点位于所述第二泵的入口侧且位于所述电池加热回路的出口部，所述第二分流节点位于所述第二泵的出口侧且位于所述电池加热回路的入口部；

所述第一支路连接所述车内加热回路的出口部和所述电池加热回路的入口部，所述第二支路连接所述车内加热回路的入口部和所述电池加热回路的出口部。

6.根据权利要求5所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

基于所述第一泵与所述第二泵的调整，所述第一支路与所述第二支路在回路系统中的位置可以互换。

7.根据权利要求5或6所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

基于所述第一泵和所述第二泵的功率，可以调节所述第一支路与所述第二支路中冷却液的流量。

8.根据权利要求5所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

所述车内加热回路上设有所述三通流量调节阀，所述三通流量调节阀连接所述车内加热回路和所述第一支路。

9.根据权利要求8所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

在规定的液体流动方向下，所述车内加热回路中的热源设置在冷却液从所述第二合流节点流向所述第一分流节点的管路上或者设置在冷却液从所述第一分流节点流向所述第二合流节点的管路上。

10.根据权利要求5所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

所述三通流量调节阀连接所述电池加热回路的出口侧与所述第二支路的入口侧。

11.根据权利要求10所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

在规定的液体流动方向下，所述车内加热回路中的热源设置在冷却液从所述第二合流节点流向所述第一分流节点的管路上或者设置在冷却液从所述第一分流节点流向所述第二合流节点的管路上。

12.根据权利要求11所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

所述三通流量调节阀对从车内加热回路通过所述第一支路流入所述电池加热回路的冷却液流量以及流入所述车内加热回路的入口部的冷却液流量进行调节；

对所述电池进行加热时，对所述电池热交换装置的冷却液入口处的冷却液温度进行检测，并将该检测值与预先设定的温度阈值进行比较，

当所述检测值低于所述预先设定的温度阈值时，调节所述三通流量调节阀，增大从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量，

当所述检测值高于所述预先设定的温度阈值时，调节所述三通流量调节阀，减小从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量。

13.根据权利要求11所述的具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

对所述电池进行加热时，对流入所述电池的热量进行计算，并将该检测值与预先设定的吸热量阈值进行比较，

当所述运算值低于所述预先设定的热量阈值时，调节所述三通流量调节阀，增大从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量，

当所述运算值高于所述预先设定的吸热量阈值时，调节所述三通流量调节阀，减小从所述车内加热回路流入所述电池加热回路的冷却液流量。

14.一种具有电池加热功能的车载空调系统，其特征在于，

包括：

车内加热回路，所述车内加热回路包括第一泵与放热器；

电池加热回路，所述电池加热回路包括第二泵与电池热交换装置；以及

设置于所述车内加热回路或所述电池加热回路中的至少一方的热源；

所述电池加热回路通过合流节点和分流节点接入所述车内加热回路，冷却液经由所述合流节点从所述车内加热回路流入所述电池加热回路，经由所述分流节点从所述电池加热回路流入所述车内加热回路；

所述电池加热回路中的冷却液的至少一部分在所述第二泵的驱动下，在所述电池加热回路中循环流动；

在所述合流节点和所述分流节点的至少任意一处设置有三通流量调节阀，所述三通流量调节阀对所述车内加热回路流向所述电池加热回路的冷却液、或所述电池加热回路流向所述车内加热回路的冷却液的流量进行调节。

Images