CN113942360A - 车辆热管理系统 - Google Patents

车辆热管理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113942360A
CN113942360A CN202011359723.2A CN202011359723A CN113942360A CN 113942360 A CN113942360 A CN 113942360A CN 202011359723 A CN202011359723 A CN 202011359723A CN 113942360 A CN113942360 A CN 113942360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coolant
line
refrigerant
valve
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011359723.2A
Other languages
English (en)
Inventor
金渊浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of CN113942360A publication Critical patent/CN113942360A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00342Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-liquid type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H1/00278HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00485Valves for air-conditioning devices, e.g. thermostatic valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/03Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant and from a source other than the propulsion plant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/02Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/14Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit
    • B60H1/143Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant otherwise than from cooling liquid of the plant, e.g. heat from the grease oil, the brakes, the transmission unit the heat being derived from cooling an electric component, e.g. electric motors, electric circuits, fuel cells or batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3205Control means therefor
    • B60H1/3213Control means therefor for increasing the efficiency in a vehicle heat pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3227Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/323Cooling devices using compression characterised by comprising auxiliary or multiple systems, e.g. plurality of evaporators, or by involving auxiliary cooling devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00271HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
    • B60H2001/00307Component temperature regulation using a liquid flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/003Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
    • B60K2001/005Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种车辆热管理系统,包括:冷却装置,在冷却液管线中循环冷却液,以冷却设置在冷却液管线中的至少一个电气部件;电池冷却装置,将冷却液循环通过电池模块;制冷机,用于将冷却液与制冷剂进行热交换以控制冷却液的温度;加热器,利用冷却液加热车辆内部;以及分支管线;其中,包括在空调中的冷凝器连接至冷却液管线,以使循环冷却装置的冷却液通过。

Description

车辆热管理系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月17日提交的申请号为10-2020-0088820的韩国专利申请的优先权,该韩国专利申请的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及一种车辆热管理系统。更具体地,本发明涉及的车辆热管理系统通过使用在制冷剂和冷却液之间进行热交换的一个制冷机来调节电池模块的温度并且通过利用由电气部件产生的废热来提高加热效率。
背景技术
近年来,随着环境和能源成为重要问题,电动车辆作为未来的交通工具而备受关注。电动车辆利用将多个可充电和放电的二次电池形成为一组的电池模块作为主要电源,因此不产生废气并且噪声非常低。
这样的电动车辆由驱动马达驱动,该驱动马达通过从电池模块供应的电力进行操作。此外,电动车辆包括用于控制和管理驱动马达以及多个电子便利装置并为电池模块充电的电气部件。
另一方面,由于在电池和电气部件以及用作电动车辆的主要动力源的驱动马达中产生大量的热量,因此需要有效的冷却,因此电气部件和电池模块的有效的温度管理是一个非常重要的问题。
传统上,应用单独的冷却系统以调节电气部件和电池模块的温度,但是需要根据电气部件和电池模块的尺寸来增加冷却系统的容量,这导致空间限制。此外,当增加冷却系统的容量时,操作冷却系统所需的电力也增加。
因此,需要开发用于有效地利用电气部件产生的废热以及调节电气部件和电池的温度以最大化能量效率,同时确保电动车辆中的电气部件和电池模块的耐久性的技术。
本背景技术部分中包含的信息仅用于增强对本发明的总体背景的理解,并且不能被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的建议。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的各个方面旨在提供一种车辆热管理系统,该系统通过使用在制冷剂和冷却液之间进行热交换的一个制冷机来调节电池模块的温度,并且通过利用电气部件产生的废热来提高加热效率。
(二)技术方案
本发明的各个方面旨在提供一种车辆热管理系统,可以包括:冷却装置,被构造成包括通过冷却液管线连接的第一散热器、第一水泵和阀,并且在冷却液管线中循环冷却液,以冷却设置在冷却液管线中的至少一个电气部件;电池冷却装置,被构造成包括连接到阀的电池冷却液管线、通过电池冷却液管线连接的第二散热器和第二水泵以及电池模块,并且向电池模块循环冷却液;制冷机,连接到第一连接管线和第二连接管线,其中第一连接管线连接到第二散热器和电池模块之间的电池冷却液管线,并且第二连接管线连接到阀,并且制冷机通过制冷剂连接管线连接至空调的制冷剂管线,以通过在被引入到所述制冷机中的冷却液与从空调选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节冷却液的温度;加热器,设置在电气部件和第一散热器之间的冷却液管线中,以通过利用从冷却装置供应的冷却液加热车辆内部;以及分支管线,第一端部连接至第一散热器与加热器之间的冷却液管线,第二端部连接至阀;并且其中,包括在空调中的冷凝器连接至冷却液管线,以使循环冷却装置的冷却液通过。
空调可以包括:蒸发器,连接到制冷剂管线;冷凝器,设置在第一散热器和加热器之间的冷却液管线中,以循环冷却液,以执行冷却液和通过制冷剂管线供应的制冷剂之间的热交换;压缩机,通过制冷剂管线连接到蒸发器和冷凝器之间;副冷凝器,设置在冷凝器和蒸发器之间的制冷剂管线中;第一膨胀阀,设置在副冷凝器和蒸发器之间的制冷剂管线中;以及第二膨胀阀,设置在制冷剂连接管线中。
当通过制冷剂冷却电池模块时,第二膨胀阀可以使通过制冷剂连接管线引入的制冷剂膨胀,以流入制冷机。
制冷剂连接管线的第一端部可以连接到副冷凝器和第一膨胀阀之间的制冷剂管线,并且制冷剂连接管线的第二端部可以连接到蒸发器和压缩机之间的制冷剂管线。
制冷机和冷凝器中的每一个都可以是水冷式热交换器,并且副冷凝器可以是风冷式热交换器。
可以进一步包括:空气加热器,设置在蒸发器的相对侧,加热器置于空气加热器和蒸发器之间,以选择性地加热通过加热器的外部空气。
当供应到加热器的冷却液的温度低于用于内部加热的目标温度时,可以操作空气加热器以升高通过加热器的外部空气的温度。
当在车辆的冷却模式中冷却电池模块时,在冷却装置中,通过第一水泵的操作,冷却液在冷却液管线中循环;分支管线通过阀的操作而关闭;第一连接管线打开,并且第二连接管线通过阀的操作而打开;电池冷却液管线的连接到第二散热器的部分通过阀的操作而关闭;在电池冷却装置中,通过第二水泵的操作,沿电池冷却液管线的打开部分以将沿第一连接管线和第二连接管线通过制冷机的冷却液供应到电池模块;在空调中,连接副冷凝器和蒸发器的制冷剂管线通过第一膨胀阀的操作而打开;制冷剂连接管线通过第二膨胀阀的操作而打开;并且第一膨胀阀和第二膨胀阀分别使供应到制冷剂管线和制冷剂连接管线的制冷剂膨胀,并将膨胀的制冷剂供应到蒸发器和制冷机。
冷凝器可以通过与冷却液进行热交换而冷凝制冷剂,并且副冷凝器可以通过与外部空气进行热交换而进一步地冷凝从冷凝器引入的制冷剂。
当执行车辆的除湿模式时,分支管线通过阀的操作而打开;第一连接管线关闭;第二连接管线通过阀的操作而关闭;在冷却装置中,基于分支管线,连接到第一散热器和阀的冷却液管线关闭;通过第一水泵的操作,在通过电气部件时温度升高的冷却液沿打开的冷却液管线供应给加热器,而不通过第一散热器;从加热器排出的冷却液沿打开的冷却液管线和打开的分支管线被引入阀;引入到阀中的冷却液沿打开的冷却液管线被供应到电气部件;在空调中,通过第一膨胀阀的操作,制冷剂在打开的制冷剂管线中循环;第一膨胀阀使制冷剂膨胀,使得膨胀的制冷剂被供应到蒸发器;并且第二膨胀阀关闭制冷剂连接管线。
当通过利用冷却液冷却电气部件和电池模块时,分支管线通过阀的操作而关闭;第一连接管线关闭,并且第二连接管线通过阀的操作而关闭;冷却装置和电池冷却装置通过阀的操作而分别形成独立的闭合回路;通过第一水泵的操作,沿冷却液管线以将在第一散热器中冷却的冷却液从阀供应到电气部件;并且通过第二水泵的操作,沿电池冷却液管线以将在第二散热器中冷却的冷却液从阀供应到电池模块。
当在车辆的加热模式中利用电气部件的废热时,分支管线通过阀的操作而打开;第一连接管线关闭;第二连接管线通过阀的操作而关闭;在冷却装置中,基于分支管线,连接到第一散热器和阀的冷却液管线关闭;通过第一水泵的操作,在通过电气部件时温度升高的冷却液沿打开的冷却液管线供应给加热器,而不通过第一散热器;从加热器排出的冷却液沿打开的冷却液管线和打开的分支管线被引入阀;并且引入到阀中的冷却液沿打开的冷却液管线被供应到电气部件。
当加热电池模块时,冷却装置被停用;分支管线通过阀的操作而关闭;第一连接管线打开,并且第二连接管线通过阀的操作而打开;基于第一连接管线,连接到第二散热器的电池冷却液管线以及连接第二散热器和阀的电池冷却液管线关闭;并且通过第二水泵的操作,通过电池模块的冷却液沿打开的第一连接管线、打开的第二连接管线和打开的电池冷却液管线循环,而不通过第二散热器。
第一连接管线的第一端部连接到第二散热器和电池模块之间的电池冷却液管线,并且第一连接管线的第二端部连接到制冷机。
第二连接管线的第一端部连接到阀,并且第二连接管线的第二端部连接到制冷机。
至少一个电气部件包括马达或电力控制单元即EPCU或逆变器或自动驾驶控制器或车载充电器即OBC。
阀可以是六通阀。
电池冷却装置进一步包括设置在电池模块和第二散热器之间的电池冷却液管线中的第一冷却液加热器。
当加热电池模块时,操作第一冷却液加热器以加热沿电池冷却液管线供应到电池模块的冷却液。
第二冷却液加热器被设置在第三水泵和加热器之间的加热管线中,并且当供应到加热器的冷却液的温度低于目标温度时,操作第二冷却液加热器以加热沿加热管线供应至加热器的冷却液。
第一储蓄罐被设置在第一散热器和阀之间的冷却液管线中,并且第二储蓄罐被设置在第二散热器和阀之间的电池冷却液管线中。
(三)有益效果
如上所述,根据本发明的示例性实施例的车辆热管理系统,可以通过利用用于在冷却液和制冷剂之间进行热交换的一个制冷机根据车辆的模式来调节电池模块的温度,并且可以通过利用冷却液来加热车辆内部,从而简化了整个系统。
根据本发明的各种示例性实施例,还可以通过从电气部件回收废热并将废热用于内部加热来提高加热效率。
此外,根据本发明的各种示例性实施例,可以通过有效地控制电池模块的温度来优化电池模块的性能,并通过电池模块的有效管理来增加车辆的总行驶距离。
此外,根据本发明的各种示例性实施例,可以通过利用冷凝器和副冷凝器来增加制冷剂的冷凝性能,以改善冷却性能并降低压缩机的电力消耗。
此外,根据本发明的各种示例性实施例,可以通过整个系统的简化来降低制造成本并减少重量,并提高空间利用率。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点,这些特征和优点在本申请附图和具体实施方式中是显而易见的或将被更详细地阐述,附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统的框图。
图2示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统通过利用冷却液来冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
图3示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统在车辆的冷却模式下通过利用制冷剂冷却电池模块的操作状态图。
图4示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统利用电气部件的废热执行加热模式的操作状态图。
图5示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统的除湿模式的操作状态图。
图6示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统加热电池模块的操作状态图。
可以理解的是,附图不一定按比例绘制,而是呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文所包括的本发明的特定设计特征,例如包括特定尺寸、方向、位置和形状,将由特定的预期应用和使用环境来部分地确定。
在附图中,附图标记指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施例,这些实施例的示例在附图中示出并且在下面描述。尽管将结合本发明的示例性实施例描述本发明,但是应该理解的是,本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。另一方面,本发明旨在不仅涵盖本发明的示例性实施例,而且涵盖可以包括在如所附权利要求书所定义的本发明的思想和范围之内的各种替代、修改、等同形式和其它实施例。
以下将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例。
在本说明书中描述的示例性实施例和在附图中示出的构造仅是本发明的最优选的示例性实施例,但不限制本发明的思想和范围。因此,应该理解的是,在提交本申请时,可能存在能够代替它们的各种等同形式和修改形式。
为了阐明本发明,将省略与说明无关的部分,并且在整个说明书中,相同或相似的元件由相同的附图标记表示。
在附图中任意地示出了每个元件的尺寸和厚度,但是本发明不必限于此,并且在附图中,为了清楚起见,放大表示层、膜、板、区域等的厚度。
在整个本说明书和所附的权利要求书中,除非相反地明确描述,否则词语“包括”或诸如“包含”或“包含有”的变体将被理解为暗示包括所述元件,但不排除任何其它元件。
此外,本文使用的术语“…单元”、“…机构”、“…部”、“…构件”等是指执行至少一个或多个功能或操作的包容性部件的单元。
图1示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统的框图。
根据本发明的示例性实施例,车辆热管理系统可以通过利用使制冷剂和冷却液进行热交换的一个制冷机30来调节电池模块24的温度,并且可以回收电气部件15产生的废热用于内部加热。
这样的热管理系统可以应用于电动车辆。
参照图1,热管理系统可以包括冷却装置10、电池冷却装置20、制冷机30和加热器40。
首先,所述冷却装置10包括通过冷却液管线11连接的第一散热器12、第一水泵14、阀V和第一储蓄罐16。
所述第一散热器12安装在车辆的前部,并且冷却风扇13安装在第一散热器12的后方,从而通过冷却风扇13的操作以及与外部空气的热交换来冷却冷却液。
此外,所述电气部件15可以包括电力控制单元(EPCU)或马达或逆变器或自动驾驶控制器或车载充电器(OBC)。
如上所述构造的电气部件15可以设置在冷却液管线11中以用水冷方式冷却。
因此,当在车辆的加热模式下回收电气部件15的废热时,从EPCU或马达或逆变器或自动驾驶控制器或OBC产生的热量可以被回收。
另外,第一储蓄罐16被设置在第一散热器12和第一水泵14之间的冷却液管线11上。在第一散热器12中冷却的冷却液可以被存储在第一储蓄罐16中。
该冷却装置10可通过第一水泵14的操作使冷却液在冷却液管线11中循环,使得冷却液被供应到设置在冷却液管线11中的电气部件15。
此外,冷却装置10可以进一步包括分支管线18。
分支管线18的第一端部连接至散热器12与电气部件15之间的冷却液管线11。分支管线18的第二端部可以连接至阀V。
当回收电气部件15的废热时,可以通过阀V的操作选择性地打开或关闭分支管线18,使得已通过电气部件15的冷却液不通过散热器12即可重新供应到电气部件15。
在本发明的示例性实施例中,电池冷却装置20包括连接至阀V的电池冷却液管线21、通过所述电池冷却液管线21连接的第二散热器22、第二水泵23和电池模块24。
电池冷却装置20可以通过第二水泵23的操作选择性地使冷却液在电池模块24中循环。
这里,第一水泵14和第二水泵23可以是电动水泵。
同时,电池冷却装置20可以进一步包括第一冷却液加热器26,该第一冷却液加热器26设置在电池模块24和第二散热器22之间的电池冷却液管线21中。
当需要升高电池模块24的温度时,第一冷却液加热器26开启以加热在电池冷却液管线21中循环的冷却液,从而可以将温度升高的冷却液供应给电池模块24。
第一冷却液加热器26可以是通过供应电力而操作的电加热器。
即,当供应到电池模块24的冷却液的温度低于目标温度时,第一冷却液加热器26工作,从而可以加热在电池冷却液管线21中循环的冷却液。
因此,在通过第一冷却液加热器26时温度升高的冷却液可以被供应到电池模块24,以升高电池模块24的温度。
即,当升高电池模块24的温度时,第一冷却液加热器26可以选择性地操作。
同时,第二储蓄罐27设置在第二散热器22与阀V之间的电池冷却液管线21中。在第二散热器22中冷却的冷却液可以存储在第二储蓄罐27中。
在本发明的示例性实施例中,制冷机30连接至第一连接管线32和第二连接管线34,其中第一连接管线32连接到在第二散热器22和电池模块24之间的电池冷却液管线21,并且第二连接管线34连接到阀V。
制冷机30通过制冷剂连接管线61连接至空调50的制冷剂管线51。
结果,制冷机30可以通过在被引入到制冷机30中的冷却液与空调50选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节冷却液的温度。即,制冷机30可以是冷却液流入的水冷式热交换器。
在此,第一连接管线32的第一端部连接至第二散热器22与电池模块24之间的电池冷却液管线21。此外,第一连接管线32的第二端部可以连接至制冷机30。
第二连接管路34的第一端部连接至阀V。第二连接管路34的第二端部连接至制冷机30。
第一连接管线32和第二连接管线34可以被选择性地打开,使得通过电池模块24的冷却液经由制冷机30或阀V循环通过电池冷却液管线21,而不通过第二散热器22。
结果,制冷机30可以通过在经由第一连接管线32选择性地供应的冷却液与空调50选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节冷却液的温度。
加热器40设置在电气部件15和散热器12之间的冷却液管线11中,以通过利用冷却液加热车辆内部。
因此,当加热车辆的内部时,通过电气部件15的高温冷却液可以被供应到加热器40。
即,在车辆的加热模式下通过操作第一水泵14,将通过电气部件15的高温冷却液供应到加热器40,从而加热车辆内部。
加热器40可以被设置在空调50包括的HVAC(加热、通风和空调)模块内部。
在此,可以在电气部件15和加热器40之间的冷却液管线11中设置第二冷却液加热器43,以选择性地加热冷却液管线11中循环的冷却液。
当在车辆的加热模式中供应给加热器40的冷却液的温度低于目标温度时,第二冷却液加热器43处于开启操作状态以加热在冷却液管线11中循环的冷却液,使温度升高的冷却液流入到加热器40。
第二冷却液加热器43可以是通过供应电力而操作的电加热器。
另一方面,在本发明的示例性实施例中,描述了第二冷却液加热器43设置在冷却液管线11中,然而,不限于此,可以应用用于升高流入车辆内部的外部空气的温度的空气加热器45,以代替第二冷却液加热器43。
空气加热器45可以安装在HVAC模块内朝向车辆内部的加热器40后部,以选择性地加热通过加热器40的外部空气。
即,第二冷却液加热器43和空气加热器45中的任何一个都可以应用于加热器40。
在车辆的加热模式下通过操作第一水泵14,将通过电气部件15时温度升高的冷却液供应至如上所述构造的加热器40,从而加热车辆内部。
在本发明的示例性实施例中,空调50包括HVAC模块、通过制冷剂管线51连接的冷凝器53、副冷凝器54、第一膨胀阀55、蒸发器56和压缩机59。
首先,未示出的HVAC模块包括:蒸发器56,通过制冷剂管线51连接;以及开闭门,用于根据车辆的冷却模式、加热模式以及加热和除湿模式来控制外部空气通过蒸发器56以选择性地引入加热器40。
即,在车辆的加热模式下,开闭门打开以允许通过蒸发器56的外部空气被引入加热器40。相反,在车辆的冷却模式中,开闭门关闭加热器40侧,使得在通过蒸发器56时被冷却的外部空气直接流入车辆。
在此,当在冷却液管线11中未设置第二冷却液加热器43时,可以将设置在HVAC模块中的空气加热器45设置在蒸发器56的相对侧,加热器40置于空气加热器45和蒸发器56之间。
当供应到加热器40的冷却液的温度低于用于内部加热的目标温度时,可以操作空气加热器45以升高流入加热器40的外部空气的温度。
另一方面,当冷却液管线11中未设置第二冷却液加热器43时,空气加热器45可以设置在HVAC模块内。
即,在根据本发明的各个示例性实施例的热管理系统中,可以仅应用第二冷却液加热器43和空气加热器45之一。
在本发明的示例性实施例中,冷凝器53连接至制冷剂管线51,以允许制冷剂从中通过。冷凝器53设置在加热器40与散热器12之间的冷却液管线11上,以使得在冷却液管线11中循环的冷却液通过。
该冷凝器53可以通过与在冷却液管线11中循环的冷却液进行热交换来冷凝制冷剂。即,冷凝器53可以是冷却液流入的水冷式热交换器。
如上所述构造的冷凝器53可以在压缩机59供应的制冷剂和冷却装置10供应的冷却液之间进行热交换以冷凝制冷剂。
在本发明的示例性实施例中,副冷凝器54可以设置在冷凝器53与蒸发器56之间的制冷剂管线51中。
在此,副冷凝器54可以通过与外部空气进行热交换来进一步冷凝在冷凝器53中冷凝的制冷剂。换言之,副冷凝器54安装在第一散热器12的前面,以使流入副冷凝器54中的制冷剂与外部空气相互热交换。
结果,副冷凝器54可以是通过利用外部空气来冷凝制冷剂的风冷式热交换器。
因此,副冷凝器54可以进一步冷凝在冷凝器53中冷凝的制冷剂,以增加冷却液的再冷却,从而提高性能系数(COP),该性能系数(COP)是相对于压缩机要求的功率的冷却能力系数。
第一膨胀阀55设置在副冷凝器54与蒸发器56之间的制冷剂管线51中。第一膨胀阀55接收通过第二冷凝器54的制冷剂以使其膨胀。
在本发明的示例性实施例中,制冷剂连接管线61的第一端部连接至副冷凝器54和第一膨胀阀55之间的制冷剂管线51。制冷剂连接管线61的第二端部可以连接到蒸发器56和压缩机59之间的制冷剂管线51。
在此,在制冷剂连接管线61中设置有第二膨胀阀63。当通过冷却液与制冷剂进行热交换以冷却电池模块24时,第二膨胀阀63可以使流过制冷剂连接管线61的制冷剂膨胀以将制冷剂引入到制冷机30中。
此外,在车辆的冷却模式下通过利用制冷剂冷却电池模块24时,操作第二膨胀阀63以使制冷剂膨胀。
即,第二膨胀阀63可以在通过使制冷剂膨胀以降低制冷剂的温度的状态下将副冷凝器54排出的制冷剂引入到制冷机30中,以进一步降低通过制冷机30内部的冷却液的温度。
结果,通过制冷机30时温度降低的冷却液被引入电池模块24中,从而更有效地冷却。
压缩机59通过制冷剂管线51连接到蒸发器56和冷凝器53之间。该压缩机59可以压缩气态制冷剂并将压缩的制冷剂供应给冷凝器53。
在此,第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以是电子膨胀阀,其在控制制冷剂流过冷却液管线51或制冷剂连接管线61的同时选择性地使制冷剂膨胀。
此外,阀V可以是六通阀。
在下文中,将参照图2至图6详细描述根据如上所述构造的本发明的示例性实施例的车辆热管理系统的操作和功能。
首先,将参照图2描述在根据本发明示例性实施例的车辆热管理系统中利用在第一散热器12和第二散热器22中冷却的冷却液来冷却电气部件15和电池模块24的情况的操作。
图2示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统通过利用冷却液来冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
参照图2,分支管线18通过阀V的操作而关闭。第一连接管线32被关闭,并且第二连接管线34通过阀V的操作而关闭。
在此,冷却装置10和电池冷却装置20可以形成独立的闭合回路,通过阀V的操作,每种冷却液分别通过各独立的闭合回路循环。
在当前状态下,在冷却装置10中,第一水泵14被操作以冷却电气部件15。
因此,在第一散热器12中冷却并存储在第一储蓄罐16中的冷却液在通过阀V和第一水泵14的操作被供应给电气部件15,同时循环通过冷却液管线11。
在电池冷却装置20中,第二水泵23被操作以冷却电池模块24。
因此,在第二散热器22中冷却并存储在第二储蓄罐27中的冷却液在通过阀V和第二水泵23的操作被供应到电池模块24,同时循环通过电池冷却液管线21。
即,在第一散热器12和第二散热器22中冷却并存储在第一储蓄罐16和第二储蓄罐27中的每种冷却液分别通过第一水泵14和第二水泵23的操作而通过冷却液管线11和电池冷却液管线21循环,以有效地冷却电气部件15和电池模块24。
因为车辆的冷却模式被停用,所以空调50不运行。
另一方面,尽管在本发明的示例性实施例中描述了电气部件15和电池模块24两者被在第一散热器12和第二散热器22中冷却的冷却液冷却,但是本发明不限于此,并且当电气部件15和电池模块24中的一个被单独冷却时,第一水泵14和第二水泵23以及阀V可以被选择性地操作。
将参照图3描述在车辆的冷却模式下利用制冷剂冷却电池模块24的情况的操作。
图3示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统在车辆的冷却模式下通过利用制冷剂冷却电池模块的操作状态图。
参照图3,在冷却装置10中,通过第一水泵14的操作,冷却液在冷却液管线11中循环。
在此,分支管线18通过阀V的操作而关闭。第一连接管线32打开。第二连接管线34通过阀V的操作而打开。
此外,通过操作阀V关闭电池冷却液管线21的连接至第二散热器22的部分。
在当前状态下,在电池冷却装置20中,第二水泵23被操作以冷却电池模块24。
因此,在电池冷却装置20中,通过操作第二水泵23,沿电池冷却液管线21的打开部分将沿打开的第一连接管线32和第二连接管线34通过制冷机30的冷却液供应到电池模块24。
在此,冷却装置10和电池冷却装置20可以形成独立的闭合回路,通过阀V的操作,每种冷却液分别通过各独立的闭合回路循环。
即,通过阀V的操作,电池冷却装置20不连接至冷却液管线11。
在当前状态下,电池冷却装置20可以形成闭合回路,通过操作第二水泵23,冷却液经由该闭合回路在打开的第一连接管线32和第二连接管线34和打开的电池冷却液管线21中独立地循环。
即,冷却液管线11和电池冷却液管线21通过阀V的操作分别形成独立的闭合回路。
因此,在电池冷却装置20中,通过制冷机30的冷却液可以通过第二水泵23的操作沿第一连接管线32和第二连接管线34以及电池冷却液管线21被供应到电池模块24。
被引入到电池冷却液管线21中的冷却液通过电池模块24,然后沿第一连接管线32被引入到制冷机30中。
即,沿打开的第二连接管线34将通过电池模块24的冷却液从制冷机30引入阀V。此后,冷却液可以通过第二水泵23的操作在沿电池冷却液管线21流动的同时被供应到电池模块24。
同时,在冷却装置10中,通过第一水泵14的操作,冷却液在冷却液管线11中循环。
因此,在第一散热器12中冷却的冷却液可以通过第一水泵14的操作在通过电气部件15和加热器40之后被提供给冷凝器53。
在空调50中,每个组成元件操作以冷却车辆的内部。因此,制冷剂沿制冷剂管线51循环。
在此,连接副冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51通过第一膨胀阀55的操作而打开。制冷剂连接管线61通过第二膨胀阀63的操作而打开。
因此,通过副冷凝器54的制冷剂可以沿制冷剂管线51和制冷剂连接管线61循环。
在此,第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以使制冷剂膨胀,使得膨胀的制冷剂分别供应到蒸发器56和制冷机30。
冷凝器53通过利用沿冷却液管线11流动的冷却液来冷凝制冷剂。而且,副冷凝器54可以通过与外部空气进行热交换来进一步冷凝从冷凝器53引入的制冷剂。
同时,通过制冷机30的冷却液沿打开的第二连接管线34引入阀V。
之后,通过第二水泵23的操作,冷却液在打开的电池冷却液管线21中循环,以冷却电池模块24。
通过制冷机30的冷却液通过与供应到制冷机30的膨胀的制冷剂进行热交换而被冷却。在制冷机30中冷却的冷却液被供应到电池模块24。因此,电池模块24通过冷却的冷却液被冷却。
即,第二膨胀阀63使通过副冷凝器54的一些制冷剂膨胀,以将膨胀的制冷剂供应给制冷机30,并打开制冷剂连接管线61。
因此,从副冷凝器54排出的一些制冷剂通过第二膨胀阀63的操作膨胀而进入低温低压状态,并流入连接到制冷剂连接管线61的制冷机30中。
此后,流入制冷机30的制冷剂与冷却液进行热交换,然后通过制冷剂连接管线61引入压缩机59。
换言之,因冷却电池模块24而温度升高的冷却液通过与制冷机30内的低温低压制冷剂进行热交换而被冷却。冷却后的冷却液通过打开的第一连接管线32和第二连接管线34以及电池冷却液管线21再次被供应给电池模块24。
即,在重复上述操作的同时,冷却液可以有效地冷却电池模块24。
另一方面,从副冷凝器54排出的剩余制冷剂流过制冷剂管线51以冷却车辆内部,并依次通过第一膨胀阀55、蒸发器56、压缩机59和冷凝器53。
在此,流入HVAC模块的外部空气在通过蒸发器56时被流入蒸发器56的低温制冷剂冷却。
在当前情况下,开闭门关闭通过加热器40的部分,以防止冷却的外部空气通过加热器40。因此,冷却的外部空气直接流入车辆内部,以冷却车辆内部。
另一方面,在顺序地通过冷凝器53和副冷凝器54时冷凝量增大的制冷剂可以被膨胀并被供应到蒸发器56,从而使制冷剂以更低的温度蒸发。
结果,在本发明的示例性实施例中,冷凝器53冷凝制冷剂,并且副冷凝器54进一步冷凝制冷剂,这在形成制冷剂的再冷却方面是有利的。
此外,由于再冷却的制冷剂可以在蒸发器56中以更低的温度蒸发,因此可以进一步降低通过蒸发器56的外部空气的温度,从而提高冷却性能和效率。
在车辆的冷却模式下,通过重复上述过程,制冷剂可以冷却车辆的内部,并且同时可以在通过制冷机30的同时通过热交换冷却冷却液。
在制冷机30中冷却的低温冷却液被引入到电池模块24中。因此,电池模块24可以被供应的低温冷却液有效地冷却。
在本发明的示例性实施例中,将参照图4描述在车辆的加热模式下不操作空调50而利用电气部件15的废热的情况的操作。
图4示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统利用电气部件的废热执行加热模式的操作状态图。
参照图4,热管理系统可以通过利用来自电气部件15的废热而无需操作空调50来加热车辆内部。
首先,在冷却装置10中,操作第一水泵14以使冷却液循环。在当前情况下,空调50被停用。
在此,分支管线18通过阀V的操作而打开。
此外,第一连接管线32关闭,通过阀V的操作第二连接管线34关闭。
因此,基于分支管线18,冷却液管线11的连接至第一散热器12的部分以及冷却液管线11的连接第一散热器12与第一储蓄罐16的部分通过操作阀V而关闭。
即,基于分支管线18,冷却液管线11的连接至第一散热器12、第一储蓄罐16和阀V的部分可以关闭。
在当前状态下,通过第一水泵14的操作,通过电气部件15的冷却液可以沿打开的分支管线18通过阀V后,沿冷却液管线11的打开部分循环而不通过第一散热器12。
同时,在电池冷却装置20中,第二水泵23停用。
即,连接第二水泵23和电池模块24的电池冷却液管线21关闭,并且电池冷却装置20的操作停用。
因此,通过电气部件15的冷却液不通过第一散热器12而沿打开的冷却液管线11和分支管线18连续循环,并吸收电气部件15的废热,从而使温度升高。
在重复执行这种操作的同时,冷却液从电子部件15吸收废热并且可使温度升高。
通过第一水泵14的操作,通过电气部件15时温度升高的冷却液沿打开的冷却液管线11供应给加热器40,而不通过第一散热器12。
从加热器40排出的冷却液沿打开的冷却液管线11和打开的分支管线18被引入阀V。
引入到阀V中的冷却液沿打开的冷却液管线11被供应到电气部件15。
即,通过电气部件15的冷却液继续沿打开的冷却液管线11和分支管线18循环而不通过第一散热器12,并从电气部件15吸收废热,从而使其温度升高。
温度升高的冷却液沿冷却液管线11被引入加热器40,而不通过第一散热器12。
在此,当沿冷却液管线11循环的冷却液的温度低于目标温度时,第二冷却液加热器43操作,从而可以加热在冷却液管线11中循环的冷却液。
另一方面,当应用空气加热器45代替第二冷却液加热器43时,可以根据通过加热器40的外部空气的温度来选择性地操作空气加热器45。
即,当通过加热器40的外部空气的温度低于目标温度时,空气加热器45可以操作,从而加热流入车辆内部的外部空气。
当通过加热器40时已经与高温冷却液完成热交换的外部空气的温度低于预定温度或目标加热温度时,空气加热器45操作。
当空气加热器45操作时,外部空气可以在通过空气加热器45的同时被加热,从而在温度升高的状态下被引入到车辆内部。
同时,供应到加热器40的高温冷却液与外部空气进行热交换,然后被引入到冷却液管线11中。
此后,冷却液沿打开的分支管线18被引入阀V,而不通过第一散热器12。
引入到阀V中的冷却液被再次引入到与电气部件15连接的冷却液管线11。
同时,开闭门打开,使得流入HVAC模块的外部空气通过加热器40。
结果,当从外部流入的外部空气通过没有被供应制冷剂的蒸发器56时,以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在通过加热器40时被转换成高温状态,以被引入到车辆内部,从而实现了车辆内部的加热。
换言之,根据本发明的各种示例性实施例,在重复上述过程时,可以回收电气部件15产生的废热,并将该废热用于内部加热,从而降低电力消耗和提高整体加热效率。
同时,当电气部件15过热时,通过阀V的操作打开与第一散热器12连接的冷却液管线11,并关闭分支管线18。
因此,通过第一水泵14的操作,在通过电气部件15时温度升高的冷却液在通过设置在冷却液管线11中的加热器40之后在通过第一散热器12时被冷却,并且通过第一水泵14的操作再次被引入到电气部件15。
即,通过电气部件15的冷却液从电气部件15吸收废热,从而温度升高,并被提供给加热器40。
此后,通过第一水泵14的操作,通过加热器40的冷却液在通过第一散热器12时被冷却。
完成冷却的冷却液可以在通过电气部件15时回收废热,同时可以有效地冷却电气部件15。
结果,在第一散热器12中冷却的冷却液可以被供应到电气部件15,从而防止电气部件15过热。
将参照图5描述根据本发明的示例性实施例的车辆的除湿模式的操作。
图5示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统的除湿模式的操作状态图。
在此,除湿模式是在车辆的加热模式下需要对车辆内部除湿时的操作模式。
参照图5,当电气部件15的废热足够时,热管理系统可以回收电气部件15的废热并将其用于车辆的内部加热。
首先,在冷却装置10中,使第一水泵14操作以使冷却液循环。在此,分支管线18通过阀V的操作而打开。
此外,第一连接管线32关闭,通过阀V的操作第二连接管线34关闭。
因此,基于分支管线18,冷却液管线11的连接至第一散热器12的部分以及冷却液管线11的连接第一散热器12与第一储蓄罐16的部分通过阀V的操作而关闭。
即,基于分支管线18,冷却液管线11的连接至第一散热器12、第一储蓄罐16和阀V的部分可以关闭。
在当前状态下,通过第一水泵14的操作,通过电气部件15的冷却液可以沿打开的分支管线18通过阀V之后,沿冷却液管线11的打开部分循环而不通过第一散热器12。
同时,在电池冷却装置20中,第二水泵23停用。
即,连接第二水泵23和电池模块24的电池冷却液管线21关闭,并且电池冷却装置20的操作停用。
因此,通过电气部件15的冷却液沿打开的冷却液管线11和分支管线18连续循环,而不通过第一散热器12,并从电气部件15吸收废热,从而使温度升高。
在重复执行这种操作时,冷却液从电气部件15吸收废热并且可以使温度升高。
通过第一水泵14的操作,在通过电气部件15时温度升高的冷却液沿打开的冷却液管线11供应给加热器40,而不通过第一散热器12。
从加热器40排出的冷却液沿打开的冷却液管线11和打开的分支管线18被引入阀V。
引入到阀V中的冷却液沿打开的冷却液管线11被供应到电气部件15。
即,通过电气部件15的冷却液继续沿打开的冷却液管线11和分支管线18循环而不通过第一散热器12,并从电气部件15吸收废热,从而温度升高。
温度升高的冷却液沿冷却液管线11被引入加热器40,而不通过第一散热器12。
在此,当沿冷却液管线11循环的冷却液的温度低于目标温度时,第二冷却液加热器43操作,从而可以加热在冷却液管线11中循环的冷却液。
另一方面,当应用空气加热器45代替第二冷却液加热器43时,可以根据通过加热器40的外部空气的温度来选择性地操作空气加热器45。
即,当通过加热器40的外部空气的温度低于目标温度时,空气加热器45可以操作,从而加热流入车辆内部的外部空气。
当通过加热器40时已经与高温冷却液完成热交换的外部空气的温度低于预定温度或目标加热温度时,空气加热器45操作。
当空气加热器45操作时,外部空气可以在通过空气加热器45时被加热,从而在温度升高的状态下被引入到车辆内部。
同时,供应到加热器40的高温冷却液与外部空气进行热交换,然后被引入到冷却液管线11中。
此后,冷却液沿打开的分支管线18被引入阀V,而不通过第一散热器12。
引入到阀V中的冷却液被再次引入到与电气部件15连接的冷却液管线11。
同时,开闭门打开,使得流入HVAC模块的外部空气通过加热器40。
引入的外部空气在通过加热器40时被转换成高温状态,以被引入到车辆内部,从而实现了车辆内部的加热。
换言之,根据本发明的各种示例性实施例,通过重复上述过程,可以回收电气部件15产生的废热,并将该废热用于内部加热,从而降低电力消耗和提高整体加热效率。
同时,在空调50中,每个构成元件进行操作以对车辆内部除湿。因此,制冷剂沿制冷剂管线51循环。
在此,连接冷凝器53和蒸发器56的制冷剂管线51通过第一膨胀阀55的操作而打开。
制冷剂连接管线61通过第二膨胀阀63的操作而关闭。
在此,第一膨胀阀55可以使从副冷凝器54供应到制冷剂管线51的制冷剂膨胀,从而将膨胀的制冷剂供应到蒸发器56。
因此,通过第一膨胀阀55的操作供应到蒸发器56的膨胀的制冷剂在与通过蒸发器56的外部空气进行热交换之后,沿制冷剂管线51被供应到压缩机59。
即,可以将通过蒸发器56的制冷剂供应给压缩机59。然后,将压缩机59压缩的高温高压制冷剂引入冷凝器53中。
在此,开闭门打开,以使得引入到HVAC模块中并通过蒸发器56的外部空气通过加热器40。
即,引入到HVAC模块中的外部空气在通过蒸发器56时被引入至蒸发器56的低温状态的制冷剂除湿。接下来,外部空气在通过加热器40时被转换为高温状态,并引入到车辆内部,对车辆内部进行加热和除湿。
将参照图6描述加热电池模块24的情况的操作。
图6示出了根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统加热电池模块的操作状态图。
参照图6,冷却装置10和空调50停用。
分支管线18通过阀V的操作而关闭。第一连接管线32打开。第二连接管路34通过阀V的操作而打开。
此外,通过阀V的操作,电池冷却液管线21的连接至第二散热器22的部分关闭。
即,基于第一连接管线32,连接至第二散热器22的电池冷却液管线21和连接第二散热器22和阀V的电池冷却液管线21关闭。
在当前状态下,第二水泵23操作以升高电池模块24的温度。
结果,在电池冷却装置20中,通过第二水泵23的操作,沿电池冷却液管线21的打开部分将沿打开的第一连接管线32和第二连接管线34通过制冷机30的冷却液供应到电池模块24。
在此,通过电池模块24的冷却液可以通过第二水泵23的操作而沿打开的第一连接管线32和第二连接管线34以及电池冷却液线21循环,而不通过第二散热器22。
第一冷却液加热器26操作以加热沿打开的电池冷却液管线21供应到电池模块24的冷却液。
因此,在电池冷却液管线21中循环的冷却液在通过第一冷却液加热器26时温度升高。因此,在通过第一冷却液加热器26时温度升高的冷却液可以被供应给电池模块24,以升高电池模块24的温度。
结果,根据本发明的各种示例性实施例,通过重复上述过程,可以迅速升高电池模块24的温度,从而有效地管理电池模块24的温度。
因此,根据如上所述的根据本发明的各种示例性实施例的车辆热管理系统,可以通过利用用于在冷却液和制冷剂之间进行热交换的一个制冷机30以根据车辆的模式来调节电池模块24的温度,并且可以通过利用冷却液来加热车辆内部,从而简化了整个系统。
根据本发明的各种示例性实施例,还可以通过从电气部件15回收废热并将废热用于内部加热来提高加热效率。
此外,根据本发明的各种示例性实施例,可以通过有效地控制电池模块24的温度来优化电池模块24的性能,并通过电池模块24的有效管理来增加车辆的总行驶距离。
本发明还通过利用冷凝器53和副冷凝器54来改善制冷剂的冷凝性能,从而改善了冷却性能并降低了压缩机59的电力消耗。
此外,可以简化整个系统以降低制造成本和重量,并提高空间利用率。
在本发明的各种示例性实施例中,控制器连接到热管理系统的至少一个元件,以控制该元件的操作。
此外,术语“控制器”、“控制单元”或“控制设备”是指包括存储器和处理器的硬件设备,该处理器被配置为执行被解释为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤,并且处理器执行算法步骤以执行根据本发明的各种示例性实施例的方法的一个或多个过程。根据本发明的示例性实施例的控制器可以通过非易失性存储器和处理器实施,其中非易失性存储器配置为存储用于控制车辆的各个部件的操作的算法或存储用于执行算法的软件命令的数据,以及处理器配置为利用存储在存储器中的数据来执行以上描述的操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。可选地,存储器和处理器可以集成在单个芯片中。处理器可以被实现为一个或多个处理器。
控制器或控制单元可以是由预定程序操作的至少一个微处理器,该预定程序可以包括用于实施本发明的前述各种示例性实施例中包括的方法的一系列命令。
本发明也可以实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储计算机系统可以读取的数据的任何数据存储设备。计算机可读记录介质的示例包括硬盘驱动器(HDD)、固态磁盘(SSD)、硅磁盘驱动器(SDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等,以及载波实施方式(例如,通过互联网传输)。
在本发明的各种示例性实施例中,上述每个操作可以由控制器执行,并且控制器可以由多个控制器或集成的单个控制器构成。
为了方便解释和所附权利要求书中的准确限定,参照在图中显示的示例性实施例的特征的位置,利用术语“上部的”、“下部的”、“内部的”、“外部的”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后面”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“之内”、“之外”、“向前”和“向后”来描述这些特征。将进一步理解的是,术语“连接”或其派生词既指直接连接又指间接连接。
为了说明和描述的目的,公开本发明的特定示例性实施例的前述描述。这些描述并非旨在穷举本发明或将本发明限制为所公开的精确形式,并且显然,根据以上教导,许多修改和变化是可能的。选择和描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用,以使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各个示例性实施例及其各种替代形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同内容来限定。

Claims (20)

1.一种车辆热管理系统,其特征在于,包括:
冷却装置,包括通过冷却液管线连接的第一散热器、第一水泵和阀,并且在所述冷却液管线中循环冷却液,以冷却设置在所述冷却液管线中的至少一个电气部件;
电池冷却装置,包括连接到所述阀的电池冷却液管线、通过所述电池冷却液管线连接的第二散热器、第二水泵以及电池模块,并且向所述电池模块循环所述冷却液;
制冷机,连接到第一连接管线和第二连接管线,所述第一连接管线连接到所述第二散热器和所述电池模块之间的所述电池冷却液管线,并且所述第二连接管线连接到所述阀,并且所述制冷机通过制冷剂连接管线连接至空调的制冷剂管线,以通过在被引入到所述制冷机中的所述冷却液与从所述空调选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节所述冷却液的温度;
加热器,设置在所述至少一个电气部件和所述第一散热器之间的所述冷却液管线中,以通过利用所述冷却装置供应的冷却液加热车辆内部;以及
分支管线,第一端部连接至所述第一散热器与所述加热器之间的所述冷却液管线,第二端部连接至所述阀;并且
其中,包括在所述空调中的冷凝器连接至所述冷却液管线,以使循环所述冷却装置的所述冷却液通过。
2.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述空调包括:
蒸发器,连接到所述制冷剂管线;
所述冷凝器,设置在所述第一散热器和所述加热器之间的所述冷却液管线中,以循环冷却液,以执行所述冷却液和通过所述制冷剂管线供应的制冷剂之间的热交换;
压缩机,通过所述制冷剂管线连接到所述蒸发器和所述冷凝器之间;
副冷凝器,设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线中;
第一膨胀阀,设置在所述副冷凝器和所述蒸发器之间的所述制冷剂管线中;以及
第二膨胀阀,设置在所述制冷剂连接管线中。
3.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,当通过所述制冷剂冷却所述电池模块时,所述第二膨胀阀使通过所述制冷剂连接管线引入的所述制冷剂膨胀,以流入所述制冷机。
4.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,
其中,所述制冷剂连接管线的第一端部连接到所述副冷凝器和所述第一膨胀阀之间的所述制冷剂管线,并且
其中,所述制冷剂连接管线的第二端部连接到所述蒸发器和所述压缩机之间的所述制冷剂管线。
5.根据权利要求4所述的热管理系统,其特征在于,所述制冷机和所述冷凝器中的每一个都是水冷式热交换器,并且所述副冷凝器是风冷式热交换器。
6.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,进一步包括:
空气加热器,设置在所述蒸发器的相对侧,加热器置于所述空气加热器和所述蒸发器之间,以选择性地加热通过所述加热器的外部空气。
7.根据权利要求6所述的热管理系统,其特征在于,当供应到所述加热器的冷却液的温度低于内部加热的目标温度时,操作所述空气加热器以升高通过所述加热器的所述外部空气的温度。
8.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,
当在所述车辆的冷却模式中冷却所述电池模块时,
在所述冷却装置中,通过所述第一水泵的操作,所述冷却液在所述冷却液管线中循环;
所述分支管线通过所述阀的操作而关闭;
所述第一连接管线打开,并且所述第二连接管线通过所述阀的操作而打开;
所述电池冷却液管线的连接到所述第二散热器的部分通过所述阀的操作而关闭;
在所述电池冷却装置中,通过所述第二水泵的操作,沿所述电池冷却液管线的打开部分以将沿所述第一连接管线和所述第二连接管线通过所述制冷机的冷却液供应到所述电池模块;
在所述空调中,连接所述副冷凝器和所述蒸发器的所述制冷剂管线通过所述第一膨胀阀的操作而打开;
所述制冷剂连接管线通过所述第二膨胀阀的操作而打开;并且
所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀分别使供应到所述制冷剂管线和所述制冷剂连接管线的制冷剂膨胀,并将膨胀的所述制冷剂供应到所述蒸发器和所述制冷机。
9.根据权利要求8所述的热管理系统,其特征在于,所述冷凝器通过与所述冷却液进行热交换而冷凝所述制冷剂,并且所述副冷凝器通过与所述外部空气进行热交换而进一步冷凝从所述冷凝器引入的所述制冷剂。
10.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,
当执行所述车辆的除湿模式时,
所述分支管线通过所述阀的操作而打开;
所述第一连接管线关闭;
所述第二连接管线通过所述阀的操作而关闭;
在所述冷却装置中,基于所述分支管线,连接到所述第一散热器和所述阀的所述冷却液管线关闭;
通过所述第一水泵的操作,在通过所述至少一个电气部件时温度升高的所述冷却液沿打开的所述冷却液管线供应给所述加热器,而不通过所述第一散热器;
从所述加热器排出的所述冷却液沿打开的所述冷却液管线和打开的所述分支管线被引入所述阀;
引入到所述阀中的所述冷却液沿打开的所述冷却液管线被供应到所述至少一个电气部件;
在所述空调中,通过所述第一膨胀阀的操作,所述制冷剂在打开的所述制冷剂管线中循环;
所述第一膨胀阀使所述制冷剂膨胀,使得膨胀的所述制冷剂被供应到所述蒸发器;并且
所述第二膨胀阀关闭所述制冷剂连接管线。
11.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,
当通过利用所述冷却液冷却所述至少一个电气部件和所述电池模块时,
所述分支管线通过所述阀的操作而关闭;
所述第一连接管线关闭,并且所述第二连接管线通过所述阀的操作而关闭;
所述冷却装置和所述电池冷却装置通过所述阀的操作而分别形成独立的闭合回路;
通过所述第一水泵的操作,沿所述冷却液管线以将在所述第一散热器中冷却的所述冷却液从所述阀供应到所述至少一个电气部件;并且
通过所述第二水泵的操作,沿所述电池冷却液管线以将在所述第二散热器中冷却的所述冷却液从所述阀供应到所述电池模块。
12.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,
当在所述车辆的加热模式中利用所述至少一个电气部件的废热时,
所述分支管线通过所述阀的操作而打开;
所述第一连接管线关闭;
所述第二连接管线通过所述阀的操作而关闭;
在所述冷却装置中,基于所述分支管线,连接到所述第一散热器和所述阀的所述冷却液管线关闭;
通过所述第一水泵的操作,在通过所述至少一个电气部件时温度升高的所述冷却液沿打开的所述冷却液管线供应给所述加热器,而不通过所述第一散热器;
从所述加热器排出的所述冷却液沿打开的所述冷却液管线和打开的所述分支管线被引入所述阀;并且
引入到所述阀中的所述冷却液沿打开的所述冷却液管线被供应到所述至少一个电气部件。
13.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,
当加热所述电池模块时,
所述冷却装置被停用;
所述分支管线通过所述阀的操作而关闭;
所述第一连接管线打开,并且所述第二连接管线通过所述阀的操作而打开;
基于所述第一连接管线,连接到所述第二散热器的所述电池冷却液管线以及连接所述第二散热器和所述阀的所述电池冷却液管线关闭;并且
通过所述第二水泵的操作,通过所述电池模块的所述冷却液沿打开的所述第一连接管线、打开的所述第二连接管线和打开的所述电池冷却液管线循环,而不通过所述第二散热器。
14.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述第一连接管线的第一端部连接到所述第二散热器和所述电池模块之间的所述电池冷却液管线,并且所述第一连接管线的第二端部连接到所述制冷机。
15.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述第二连接管线的第一端部连接到所述阀,并且所述第二连接管线的第二端部连接到所述制冷机。
16.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述至少一个电气部件包括马达或电力控制单元即EPCU或逆变器或自动驾驶控制器或车载充电器即OBC。
17.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述电池冷却装置进一步包括设置在所述电池模块和所述第二散热器之间的所述电池冷却液管线中的第一冷却液加热器。
18.根据权利要求17所述的热管理系统,其特征在于,
当加热所述电池模块时,操作所述第一冷却液加热器以加热沿所述电池冷却液管线供应到所述电池模块的冷却液。
19.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,
其中,第二冷却液加热器被设置在所述至少一个电气部件和所述加热器之间的所述冷却液管线中,并且
当供应到所述加热器的所述冷却液的温度低于目标温度时,操作所述第二冷却液加热器以加热沿所述冷却液管线供应至所述加热器的所述冷却液。
20.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,
其中,第一储蓄罐被设置在所述第一散热器和所述阀之间的所述冷却液管线中,并且
其中,第二储蓄罐被设置在所述第二散热器和所述阀之间的所述电池冷却液管线中。
CN202011359723.2A 2020-07-17 2020-11-27 车辆热管理系统 Pending CN113942360A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200088820A KR20220010217A (ko) 2020-07-17 2020-07-17 차량용 열 관리 시스템
KR10-2020-0088820 2020-07-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113942360A true CN113942360A (zh) 2022-01-18

Family

ID=79020940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011359723.2A Pending CN113942360A (zh) 2020-07-17 2020-11-27 车辆热管理系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11358435B2 (zh)
KR (1) KR20220010217A (zh)
CN (1) CN113942360A (zh)
DE (1) DE102020131605A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210053592A (ko) * 2019-11-04 2021-05-12 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
US11390137B2 (en) * 2020-01-15 2022-07-19 Ford Global Technologies, Llc Thermal management for electrified vehicle
KR20210104354A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20220021201A (ko) * 2020-08-13 2022-02-22 현대자동차주식회사 차량용 열 관리 시스템
KR20220135340A (ko) * 2021-03-30 2022-10-07 현대자동차주식회사 차량용 열 관리 시스템

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2884058B1 (fr) 2005-04-05 2016-07-15 Valeo Systemes Thermiques Branche Thermique Habitacle Dispositif de maintien a une temperature de consigne d'une batterie d'un vehicule a motorisation electrique par fluide caloporteur
US8215432B2 (en) 2008-05-09 2012-07-10 GM Global Technology Operations LLC Battery thermal system for vehicle
US9109840B2 (en) 2011-02-17 2015-08-18 Delphi Technologies, Inc. Unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral accumulator
US8899062B2 (en) 2011-02-17 2014-12-02 Delphi Technologies, Inc. Plate-type heat pump air conditioner heat exchanger for a unitary heat pump air conditioner
US9239193B2 (en) 2011-02-17 2016-01-19 Delphi Technologies, Inc. Unitary heat pump air conditioner having a heat exchanger with an integral receiver and sub-cooler
KR102633864B1 (ko) * 2018-12-06 2024-02-05 현대자동차 주식회사 차량용 배터리 냉각 시스템
KR102633867B1 (ko) * 2018-12-10 2024-02-05 현대자동차 주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR102644429B1 (ko) * 2019-04-23 2024-03-06 현대자동차 주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20200133962A (ko) * 2019-05-21 2020-12-01 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210000117A (ko) * 2019-06-24 2021-01-04 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210104354A (ko) * 2020-02-17 2021-08-25 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템
KR20210155525A (ko) * 2020-06-16 2021-12-23 현대자동차주식회사 차량용 히트펌프 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220010217A (ko) 2022-01-25
DE102020131605A1 (de) 2022-01-20
US20220016955A1 (en) 2022-01-20
US11358435B2 (en) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11376921B2 (en) Heat pump system for vehicle
US11427050B2 (en) Heat pump system for vehicle
US11325445B2 (en) Thermal management system for vehicle
US11390141B2 (en) Heat pump system for vehicle
US11358435B2 (en) Thermal management system for vehicle
US11413929B2 (en) Thermal management for vehicle
CN112109519A (zh) 车辆的热管理系统
US11529844B2 (en) Heat pump system for vehicle
US11305607B2 (en) Heat pump system for vehicle
US11870045B2 (en) Thermal management system for vehicle
US11351838B2 (en) Thermal management system for vehicle
US11760153B2 (en) Heat pump system for vehicle
US11571948B2 (en) Heat pump system for vehicle
CN115303004A (zh) 用于车辆的热泵系统
US20230173887A1 (en) Heat pump system for vehicle
US20230173872A1 (en) Heat pump system for vehicle
US11613163B2 (en) Heat pump system for vehicle
CN115923431A (zh) 车辆热泵系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination