CN114144333A - 热管理系统、车辆和用于运行热管理系统的两个冷却回路的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在车辆中使用的热管理系统(2)，其中，能够借助于在用于电池(10)的第一冷却回路(4)与用于驱动车辆的电动机(12)的第二冷却回路(6)之间的接口处的多通阀(14)使这两个冷却回路(4、6)的冷却剂流根据需要相互混合。此外本发明提出一种具有这种热管理系统的车辆，以及一种用于运行这种热管理系统的两个冷却回路(4、6)的方法。

Description

热管理系统、车辆和用于运行热管理系统的两个冷却回路的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的热管理系统。本发明还涉及一种具有这种热管理系统的车辆。本发明还涉及一种用于运行这样的热管理系统的两个冷却回路的方法。
背景技术
车辆在此应理解为任何类型具有至少一个用于给电池调温的第一冷却回路和至少一个用于给电动机和功率电子器件调温的第二冷却回路的车辆。在此，其可以是部分电动的或全电动的车辆，但尤其是轿车和/或商用车。
在这种车辆中，需要两个分开的冷却回路或水回路。第一冷却回路或水回路在较低的温度下运行用于给电池调温，而第二冷却回路或水回路在较高的温度下运行以便电动机和功率电子器件调温。复杂的控制/调节策略负责使部件尽可能快速地加热到其最佳温度，而不会随后在运行中过热。
由EP 2392486 B1已知一种前述类型的热管理系统。
发明内容
本发明所基于的目的是，改进这样的热管理系统。
该目的通过根据权利要求1所要求保护的热管理系统来实现。此外，提出一种具有这种热管理系统的车辆以及一种用于运行所述热管理系统的方法并且提出保护(参见权利要求4、5)。此外，对计算机程序以及计算机程序产品提出保护(参见权利要求9、10)。本发明的有利实施方式是从属权利要求的主题。
提出一种用于在车辆中使用的热管理系统，其中，该热管理系统包括用于电池的第一冷却回路和用于驱动车辆的电动机的第二冷却回路。在此，这两个冷却回路借助于多通阀在系统的第一模式中以及在多通阀的第一阀位置中彼此串联连接(串联模式)或者在系统的第二模式中以及在多通阀的第二阀位置中彼此并联连接(并联模式)。
在此提出，在系统的第三模式中以及在第三阀位置中，所述多通阀占据中间位置，在该中间位置中，所述两个冷却回路的冷却剂流根据需要相互混合(根据需要的混合模式)。
在这种根据需要的混合中，可以将电动机冷却回路的废热或损耗热有利地输出至电池冷却回路，而在此不会使系统经历突变的过渡行为，该过渡行为本身在串联连接模式与并联连接模式之间转换时出现并且表现为突变的温度变化和压力变化的形式。此外，在短暂/非稳态行驶中(其中电动机快速升温)还可以避免在串联连接模式和并联连接模式之间频繁切换。
这种根据需要的混合因此改善了电动机冷却回路和电池冷却回路两者的温度调节/控制。在此，可从多个可能的中间位置调节第三阀位置。在此，各个中间位置可以分级地(或非连续地)或无级地(或连续地)调节。无级的可调节性在此不仅有利于电动机冷却回路的温度调节而且有利于电池冷却回路的温度调节。
在一个实施方式中，多通阀可以以4/2换向阀的形式设计。在此，在第二冷却回路(或电动机冷却回路)中在电动机下游设置有另一多通阀，该另一多通阀将冷却剂流选择性地引导通过具有散热器的路径或散热器路径和/或引导通过用于绕过散热器的与该路径并行的路径或旁路路径。在此，所述另一多通阀也可以分级地或无级地调节到多个可能的位置中，也就是说，极限位置和中间位置中。在此，所述另一多通阀可以以3/2换向阀的形式设计。
在另一替代实施方式中，多通阀可以以5/3换向阀的形式设计，其与第二冷却回路(电动机冷却回路)的用于绕过散热器的旁路路径流体连接，以及与具有散热器的并行于旁路路径的路径(或散热器路径)流体连接，其中，所述旁路路径以及所述散热器路径都起始于在电动机下游的节点。
此外还提出一种具有前述类型的热管理系统的车辆。
此外还提出一种用于运行前面所描述的类型的热管理系统的两个冷却回路的方法，其中，设置用于电池的第一冷却回路和用于驱动车辆的电动机的第二冷却回路。在此，这两个冷却回路借助于多通阀在系统的第一模式中以及在多通阀的第一阀位置中彼此串联连接，或者这两个冷却回路借助于多通阀在系统的第二模式中以及在多通阀的第二阀位置中彼此并联连接。
在此提出，在所述系统的第三模式中以及在第三阀位置中，所述多通阀切换到中间位置中，在该中间位置中，所述两个冷却回路的冷却剂流根据需要相互混合。
在此，从多个可能的中间位置调节第三阀位置。在此，各个中间位置可以分级地或无级地调节。
在第一实施方式中，可以使用4/2换向阀作为多通阀。在此，在第二冷却回路(或电动机冷却回路)中在电动机下游设置有另一多通阀，通过该另一多通阀将冷却液流选择性地引导通过具有散热器(或冷却器)的路径或散热器路径和/或引导通过用于绕过散热器的与该路径并行的路径或旁路路径。在此，所述另一多通阀也可以分级地或无级地调节到多个可能的位置中，也就是说，极限位置和中间位置中。在此，对于所述另一多通阀可以使用3/2换向阀。
在替代于此的第二实施方式中，可以使用5/3换向阀作为多通阀，其与第二冷却回路(或电动机冷却回路)的用于绕过散热器(或冷却器)的旁路路径流体连接，以及与具有散热器(或冷却器)的并行于旁路路径的路径或散热器路径流体连接，其中所述旁路路径以及所述散热器路径都起始于电动机下游的节点。
此外，借助于第一实施方式或第二实施方式可以有利地设定系统的第四模式和/或第五模式。在系统的第四模式(旁路模式)中，可以绕过散热器路径以用于加热电池。而在系统的第五模式中，电池回路可以通过散热器路径散热，以避免电池过热。
此外，提出一种用于执行前面所描述的方法的计算机程序。在此，计算机程序可以利用简单的装置读入到控制电子器件或控制单元中并且然后被使用，以便相应地控制所述热管理系统。
在此，控制电子系统可以具有与存储系统和总线系统数据连接的数字微处理器单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)以及存储装置。CPU被设计用于执行被作为程序存储在存储系统中的指令、检测数据总线的输入信号并向数据总线发送输出信号。存储系统可以具有磁性、固体和其他非易失性介质形式的各种存储介质，在存储介质上存储用于执行所述方法以及有利的设计方案的相应的计算机程序。该程序可以被设计成，使得其实施或能够执行本文描述的方法，从而使CPU能够执行这些方法的步骤，并由此控制所述热管理系统。
此外，还提出一种计算机程序产品，其包括程序代码装置，所述程序代码装置存储在计算机可读的数据存储介质上，用于当在计算机上或在CPU中执行所述程序代码装置时，实施前面描述的方法。
附图说明
下面参照附图对本发明进行详细说明。由从属权利要求和以下对优选实施例的说明得出本发明的其它有利的改进方案。附图示出：
图1示出热管理系统的所提出的第一实施方式，
图2示出图1所示的热管理系统的局部，
图3示出热管理系统的所提出的第二实施方式，
图4示出所提出的第一实施方式的4/2换向阀处的体积流量的第一和第二示图，
图5示出第一实施方式的3/2换向阀处的体积流量的第三示图，
图6示出所提出的第二实施方式的5/3换向阀处的体积流量的第一和第二示图，和
图7示出第二实施方式的5/3换向阀处的体积流的第三示图。
具体实施方式
根据图1和图2的热管理系统2示出用于电池10的第一冷却回路4和用于驱动车辆的电动机12的第二冷却回路6以及空调设备的制冷剂回路8。车辆在此例如可以是电池电动车辆(Battery Electric Vehicle，缩写为BEV)、混合动力电动车辆(Hybrid ElectricVehicle，缩写为HEV)或者燃料电池电动车辆(Fuel Cell Electric Vehicle，缩写为FCEV)。这三个不同的回路4、6、8在此在一定程度上彼此交汇。在两个冷却回路4、6中，分别借助各自的电动泵16、17输送流体。
电动机12和功率电子器件LE应该在约为85℃的冷却剂温度或者说冷却水温度下运行。而电池10或电池单体应该在20℃和40℃之间的确定的冷却剂温度窗口或冷却水温度窗口中运行，因为这确保了电池10的最佳的运行温度范围。电池10或各个电池单体本身的温度在此完全可能超过40℃温度阈值。因此需要两个冷却回路4、6。这两个冷却回路4、6都必须既能够吸收热量又能够释放热量。电池冷却回路4通过热交换器Ch(参见图1；参见冷却机，简称Ch)相对于冷却剂回路8散热，而电动机冷却回路6可以通过散热器或冷却器24相对于环境散热，以及通过下面描述的多通阀14(Coolant Flow Control Valve，简称CFCV)相对于电池冷却回路4散热，其中，多通阀14构成电池冷却回路4与电动机冷却回路6之间的接口。电池冷却回路4的散热也可以在多通阀14的相应阀位置时通过散热器或冷却器24进行。但因为电池冷却剂温度不应超过40℃，所以通过散热器24进行散热通常是不够的，从而必须通过热交换器Ch排出热量。在电动机冷却回路6中，除了电动机12和功率电子器件LE之外，还要冷却充电装置(Charger，简称C)。为了调节各冷却回路4、6，分别设有温度传感器CTS。在电池冷却回路4中还设有电阻加热器PTC。电动机12是水冷却或油冷却的。在后一种情况下，电动机12的相应的油冷却回路借助于在这里未示出的热交换器连接到电动机冷却回路6上。
借助于多通阀14，热管理系统2能够以不同的模式运行。多通阀14在此是所谓的执行器单元或冷却水控制阀单元的一部分，其本身也包括具有电伺服马达的驱动单元以及用于控制电伺服马达的控制单元。
在系统的第一模式(Use Case 1，简称UC1＝具有最大热回收的串联连接R)中以及在多通阀14的第一阀位置中，冷却回路4能够与冷却回路6串联连接。在此情况下，在多通阀14方面，冷却液通过冷却回路6的进口或输入端a经由出口或输出端c流入冷却回路4中并最终通过冷却回路4的进口或输入端d经由出口或输出端b返回到冷却回路6中。
这种串联连接在利用电动机12以及功率电子器件LE的废热的情况下引起所述电池冷却回路4的快速的加热。因此，电动机冷却回路6也具有加热回路的功能。
在系统的第二模式(Use Case 2，简称UC2＝具有过热保护的并联连接P)中以及在多通阀14的第二阀位置中，冷却回路4能够与冷却回路6并联连接，使得这两个冷却回路4、6在流体方面彼此分开。这种分开保护了电池10免于过热。
此外还提出了系统的第三模式(Use Case 3，简称UC3＝具有选择性的热回收的混合模式M)，在该第三模式中，多通阀14切换到中间位置、也就是第三阀位置中，在该中间位置中，两个冷却回路4、6的冷却剂流根据需要相互混合。
通过这样的混合模式，可以更精确地控制电池10的温度和电动机12的温度。在两个冷却回路4、6中不发生高的压力和温度突变，因为不发生在串联模式R与并联模式之间的切换。
在第一实施方案中(参见图1、图2)，多通阀14以4/2换向阀的形式设计，通过所述换向阀能够设定或操控前述的系统模式和阀位置。在此，在冷却回路6中在电动机12的下游还设有另一设计为3/2换向阀的多通阀18，其出口或输出端a’与4/2换向阀14的入口或输入端a流体连接。多通阀18也是另一执行器单元或冷却水控制阀单元的一部分，其本身也包括具有电伺服马达的驱动单元以及用于控制电伺服马达的控制单元。
借助于3/2换向阀18能够选择性地将冷却剂流引导经过具有散热器或冷却器24的路径22和/或将冷却剂流引导经过与所述路径并联的、用于绕过散热器24的路径20——旁路路径20。
图4示出了参照于第一实施方式的4/2换向阀的可调节的体积流VS。在此，在图的左侧可见输入端a和两个输出端b、c。在图的右侧可见输入端d和两个输出端b、c。在这两个图中分别示出了在体积流量没有显著变化的情况下的左侧区域和右侧区域。左侧区域在此描述模式UC1或串联连接R。而右侧区域描述模式UC2或并联连接P。
在这两种模式之间，可以利用阀14的多个中间位置来操控中间区域，以便引起冷却回路4、6的冷却剂流的根据需要的混合(混合模式M＝UC3)。原则上，各离散的中间位置可在此被分级地调节。但作为替代方案，各中间位置也可以无级地或连续地在整个中间区域上被调节，以便能够实现电池10和电动机12的温度的更精确的调节。
在替代于此的第二实施方案中(参见图3)，多通阀14以5/3换向阀的形式设计。在此也必须考虑从图3的平面中伸出的换向阀5/3的入口或输入端e，该入口或输入端本身通过旁路路径20与电动机12下游的节点KP(或者说其出口a’)流体连接，其中，从节点KP既从旁路路径20伸出，也从与旁路路径20并行的具有散热器24的路径22伸出。散热器路径22将节点KP与5/3换向阀的入口或输入端a流体连接。
图6在此类似于图4地示出了参照于第二实施方式的5/3多通阀的可调节的体积流VS。在此，在图的左侧可见输入端a和两个输出端b、c。而在图的右侧可见输入端d和两个输出端b、c。在这两个图中也分别示出了在体积流量没有显著改变的情况下的左侧区域和右侧区域。左侧区域在此描述模式UC1或串联连接R。而右侧区域描述模式UC2或并联连接P。
在这两种模式之间，可以利用阀14的多个中间位置来操控中间区域，以便引起冷却回路4、6的冷却剂流的根据需要的混合(混合模式M＝UC3)。与前面所述类似，在此原则上可以分级地调节各离散的中间位置。替代于此，各中间位置也可以无级地或连续地在整个中间区域上被调节，以便能够实现电池10和电动机12的温度的更精确的调节。
关于所提出的两个实施方案，可以通过附加的路径20在3/2换向阀18(根据第一实施方案)的相应的阀位置中或者在5/3换向阀(根据第二实施方案)的相应的阀位置中设定系统的第四模式(Use Case 4，简称UC4＝具有降低液压阻力&最大热量回收的旁路模式B)，其中，液压阻力减小并且同时能够实现用于加热电池10的最大的热量回收。
而通过路径22可以附加地或备选地在3/2换向阀18(第一实施方式)或5/3换向阀(第二实施方式)的相应阀位置中设定系统的第五模式(Use Case 5，简称UC5＝选择性过热保护)，其中，通过经由散热器24散热避免电池10过热。
图5中的图形在此示出了参照于第一实施例的3/2换向阀可调节的体积流VS，而图7的图形示出了参照于第二实施例的5/3换向阀可调节的体积流VS。在此，在图5中可见3/2换向阀的输入端b’和两个输出端a’、c’。而在图7中描述了通过5/3换向阀的输入端a、e的体积流VS，并且是基于通过入口b’到达位于电动机12下游的节点KP的体积流VS，在所述节点处伸出旁路路径20以及散热器路径22。
图7中的图形相对于图5中的图形被压缩。这是因为，在第二实施方式的情况下，不存在可以独立于第一多通阀切换的单独的第二多通阀。因而就图7而言在一定程度上取消了调节自由度，从而输入端a的关闭伴随着输入端e的打开，并且反之亦然。
虽然在前述说明中阐述了示例性的实施形式，但需要指出的是，可以得出大量的变型方案。此外应指出的是，示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制保护范围、应用方式和构造。更确切地说，通过上述说明为本领域技术人员提供了用于实现至少一个示例性实施形式的指导，同时可以进行各种变化，尤其在所述组成部分的功能和布置方面进行各种变化，而不脱离从权利要求书及其等效特征组合中所得出的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于在车辆中使用的热管理系统(2)，其中，所述热管理系统(2)包括用于电池(10)的第一冷却回路(4)和用于驱动车辆的电动机(12)的第二冷却回路(6)，其中，这两个冷却回路(4、6)借助于多通阀(14)在系统(2)的第一模式中以及在多通阀(14)的第一阀位置中彼此串联连接，或者这两个冷却回路(4、6)借助于多通阀(14)在系统(2)的第二模式中以及在多通阀(14)的第二阀位置中彼此并联连接，其特征在于，
在系统(2)的第三模式中以及在第三阀位置中，所述多通阀(14)占据中间位置，在该中间位置中，所述两个冷却回路(4、6)的冷却剂流根据需要相互混合，
其中，所述多通阀(14)以5/3换向阀的形式设计，该多通阀与第二冷却回路(6)的用于绕过散热器(24)的旁路路径(20)流体连接，以及与具有散热器(24)的并行于旁路路径的路径(22)流体连接，其中，所述旁路路径(20)以及所述散热器路径(22)都起始于电动机(12)下游的节点(KP)。
2.根据权利要求1所述的热管理系统(2)，其特征在于，能够从多个可能的中间位置调节第三阀位置。
3.根据权利要求2所述的热管理系统(2)，其特征在于，各个中间位置能够分级地或无级地调节。
4.一种车辆，其具有根据权利要求1至3中任一项所述的热管理系统(2)。
5.一种用于运行根据权利要求1至3中任一项所述的热管理系统(2)的两个冷却回路(4、6)的方法，其中，设置用于电池(10)的第一冷却回路(4)和用于驱动车辆的电动机(12)的第二冷却回路(6)，其中，这两个冷却回路(4、6)借助于多通阀(14)在系统(2)的第一模式中以及在多通阀(14)的第一阀位置中彼此串联地连接，或者这两个冷却回路(4、6)借助于多通阀(14)在系统(2)的第二模式中以及在多通阀(14)的第二阀位置中彼此并联连接，其特征在于，
在系统(2)的第三模式中以及在第三阀位置中，所述多通阀(14)被切换到中间位置，在该中间位置中，所述两个冷却回路(4、6)的冷却剂流根据需要相互混合，
其中，5/3-换向阀用作所述多通阀(14)，该多通阀与第二冷却回路(6)的用于绕过散热器(24)的旁路路径(20)流体连接，以及与具有散热器(24)的并行于旁路路径的路径(22)流体连接，其中，所述旁路路径(20)以及所述散热器路径(22)都起始于电动机(12)下游的节点(KP)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，从多个可能的中间位置调节第三阀位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，分级或无级地调节各个中间位置。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，设定系统的第四模式(或旁路模式)和/或第五模式，其中，在用于加热电池(10)的第四模式中，将冷却剂引导通过旁路路径(20)，而在用于给电池(10)散热的第五模式中，将冷却剂引导通过散热器路径(22)。
9.一种计算机程序，用于执行根据权利要求5至8中任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，包括程序代码装置，所述程序代码装置存储在计算机可读的数据存储介质上，用于当在计算机上执行程序代码装置时实施根据权利要求5至8中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11506306B2 (en) * 2019-09-17 2022-11-22 Ford Global Technologies, Llc Thermal management system for electrified vehicle
DE102020207927A1 (de) 2020-06-25 2021-12-30 Vitesco Technologies GmbH Kraftfahrzeug Wärmetransportmittelkreislauf
CN117239294B (zh) * 2023-11-10 2024-02-20 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 电动车热管理系统及其管理方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6405688B1 (en) * 1999-11-26 2002-06-18 Daimlerchrysler Ag Cooling circuit for an internal combustion engine
CN102275521A (zh) * 2010-06-04 2011-12-14 特斯拉电机公司 具有双模式冷却回路的热管理系统
US20120241129A1 (en) * 2009-09-25 2012-09-27 Michael Kohl System for a motor vehicle for heating and/or cooling a battery and a motor vehicle interior
EP2751500A1 (en) * 2011-09-02 2014-07-09 Carrier Corporation Refrigeration circuit and refrigeration method providing heat recovery
CN106080225A (zh) * 2015-04-28 2016-11-09 源捷公司 Ev多模式热控制系统
US20170152957A1 (en) * 2015-12-01 2017-06-01 Tesla Motors, Inc. Multi-port valve with multiple operation modes
CN108437737A (zh) * 2018-02-06 2018-08-24 江苏金坛长荡湖新能源科技有限公司 一种电动车温控节能系统及控制方法
US20190070924A1 (en) * 2017-09-07 2019-03-07 Tesla, Inc. Optimal source electric vehicle heat pump with extreme temperature heating capability and efficient thermal preconditioning

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10155387A1 (de) * 2001-11-10 2003-05-22 Bosch Gmbh Robert Proportionalventil
US9822752B2 (en) * 2014-05-19 2017-11-21 Ford Global Technologies, Llc Vehicle heating system and method
US9844995B2 (en) * 2015-04-28 2017-12-19 Atieva, Inc. EV muti-mode thermal control system
DE102015122196A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlkreislaufsystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
CN107719136A (zh) * 2016-08-10 2018-02-23 蔚来汽车有限公司 纯电动汽车冷却系统及汽车
EP3519215B1 (en) * 2016-09-27 2024-05-29 Rivian IP Holdings, LLC Electric vehicle thermal management system with battery heat storage
WO2019022023A1 (ja) * 2017-07-24 2019-01-31 株式会社デンソー 冷却水回路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6405688B1 (en) * 1999-11-26 2002-06-18 Daimlerchrysler Ag Cooling circuit for an internal combustion engine
US20120241129A1 (en) * 2009-09-25 2012-09-27 Michael Kohl System for a motor vehicle for heating and/or cooling a battery and a motor vehicle interior
CN102275521A (zh) * 2010-06-04 2011-12-14 特斯拉电机公司 具有双模式冷却回路的热管理系统
EP2751500A1 (en) * 2011-09-02 2014-07-09 Carrier Corporation Refrigeration circuit and refrigeration method providing heat recovery
CN106080225A (zh) * 2015-04-28 2016-11-09 源捷公司 Ev多模式热控制系统
US20170152957A1 (en) * 2015-12-01 2017-06-01 Tesla Motors, Inc. Multi-port valve with multiple operation modes
US20190070924A1 (en) * 2017-09-07 2019-03-07 Tesla, Inc. Optimal source electric vehicle heat pump with extreme temperature heating capability and efficient thermal preconditioning
CN108437737A (zh) * 2018-02-06 2018-08-24 江苏金坛长荡湖新能源科技有限公司 一种电动车温控节能系统及控制方法

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