CN114729790A - 用于电动车平台的热管理系统 - Google Patents

Abstract

描述了车辆平台和热管理系统、子系统和与其一起使用的部件。热管理架构和系统包含用于一个或多个动力传动系统、储能部件和座舱系统的热管理循环体系。热管理架构配备成使得通过这种热管理循环体系的加热和冷却流体的流动可以以各种配置组合。还提供了具有用于动力传动系统(例如马达、变速器等)和储能部件(例如电池)的热管理循环体系的系统，其可以通过组合的加热/冷却流体回路来操作。实施例还涉及具有用于流体隔离但热耦合到动力传动系统和储能部件中的一种或两者的HVAC的热管理循环体系的系统。用于这些热管理循环体系的加热/冷却回路可以通过一个或多个阀在功能上连接，使得流过这些循环体系的流体可以组合在一起、彼此隔离或以各种期望的配置混合。

Description

用于电动车平台的热管理系统

交叉引用的申请

本申请要求于2019年9月18日提交的美国临时申请62/902,043和于2019年9月18日提交的美国临时申请62/902,052的优先权。其公开内容以全文引用的方式并入本申请。

技术领域

本发明总体上涉及用于电动车辆的加热、通风和空调系统、它们的设计、制造方法、部件系统和材料。

背景技术

汽车通常可以描述为与被设计成封闭乘客的车身或座舱以及允许车辆操作的各种电气、机械和结构系统、子系统和部件有关。对车辆功能性元件的操作和位于车辆座舱内的乘客的舒适度至关重要的系统之一是热管理系统。这种热管理系统通常涉及用于维持动力传动系统的部件(例如马达和传动装置)的合适操作温度的一个系统，以及用于冷却和加热乘客座舱的另一单独的加热、通风和空调(HVAC)系统。

传统的内燃机车辆在实施这种热管理系统方面具有几个优点。这是因为内燃机会产生大量废热，这些废热可用于加热车辆座舱，而无需额外的加热元件或使用额外的电力资源。该发动机还可用于驱动空调冷却系统操作所期望的压缩机和其他元件。

电动机和电池技术的最新进展使电动汽车的制造变得实用。虽然电动汽车在动力传动系统效率方面，与传统内燃机汽车相比，有许多优点，但那种动力传动系统效率也意味着所产生的多余废热量明显低于内燃机产生的热量。没有多余的热量，虽然是电动汽车动力传动系统效率的理想副产品，但在涉及传统HVAC系统的操作时是个问题，这需要生产和混合热空气和冷空气以在车辆座舱内获得所期望的温度。此外，电动汽车的优点之一是能够创建非传统的座舱设计，例如，具有大型开放式座舱区域且没有许多内部结构(如仪表板和提供可以在其中装备管道系统以将这种混合空气引导到车辆座舱的各个分区的区域的传统座椅配置)的车辆座舱。

此外，电动机和电池技术的最新进展使电动汽车的制造变得实用。虽然电动汽车在动力传动系统效率方面，与传统内燃机汽车相比，有许多优点，但动力传动系统效率也意味着产生的多余废热量明显低于内燃机产生的废热量。此外，包含电池电源的电动汽车还有一个额外的缺点，即需要调节这些电池元件的温度。特别地，电池在受限的温度范围内操作最佳。因此，有必要提供用于冷却和加热这种电池元件的系统。在某些情况下，甚至可能需要为电池提供热量并为动力传动系统和/或乘客座舱提供单独的冷却。替代地，某些驾驶条件可能需要冷却电池元件并同时加热乘客座舱。为HVAC、动力传动系统和电池子系统配备单独的热管理系统(有时以相反的模式操作)的要求可能会在此类电动汽车中造成效率极其低下。

发明内容

许多实施例涉及电动车辆平台、它们的设计、制造方法、部件系统和材料。

各种实施例涉及集成式热管理系统，包括：

·动力传动系统冷却回路，包括动力传动系统流体导管，该动力传动系统流体导管将至少第一冷却元件和一个或多个加热动力传动系统部件流体地互连，使得动力传动系统冷却流体在其间流动；

·储能系统加热与冷却回路，包括储能流体导管，其将一个或多个储能元件流体地互连，使得储能冷却流体在其间流动；

·加热、通风和空调(HVAC)加热与冷却回路，包括HVAC流体导管，其至少流体地互连压缩机、冷凝器、与蒸发器互连的第一膨胀阀和与冷却器互连的第二膨胀阀，使得HVAC制冷剂可以在其间流动，冷却器设置成与储能流体导管热连通；

·加热器芯，其与蒸发器热连通；和

·混合阀，其流体地互连动力传动系统流体导管、加热器芯、第一冷却元件和被配置成绕过第一冷却元件和加热器芯的旁路导管，

·第二膨胀阀被配置成使得来自HVAC加热与冷却回路的热冷却通过冷却器转移到储能冷却流体中，并且

·混合阀被配置成执行以下至少一项：

ο将来自动力传动系统冷却回路的废热通过旁路导管转移到储能冷却流体中，

ο将来自动力传动系统冷却回路或储能系统加热与冷却回路的废热通过加热器芯转移到HVAC制冷剂，或

ο将来自动力传动系统冷却回路的废热通过旁路管线转移到储能冷却流体中。

在各种其他实施例中，第一冷却元件是散热器。

在其他各种实施例中，集成式热管理系统还包括至少一个与动力传动系统流体导管流体连通的动力传动系统泵，以及与储能流体导管流体连通的储能泵。

在其他各种实施例中，集成式热管理系统还包括模式阀，该模式阀将动力传动系统流体导管和储能流体导管流体地互连，使得动力传动系统冷却流体和/或储能冷却流体可以在动力传动系统冷却回路和储能系统加热与冷却回路之间被引导。

在其他各种实施例中，混合阀被配置成将所有从动力传动系统冷却回路排出的废热通过旁路导管转移到储能冷却流体中。

在其他各种实施例中，混合阀被配置成将所有从动力传动系统冷却回路排出的废热通过加热器芯转移到HVAC加热与冷却回路中。

在其他各种实施例中，混合阀被配置成将所有从动力传动系统冷却回路排出的废热转移到第一冷却元件中。

在其他各种实施例中，混合阀将动力传动系统冷却流体输出到加热器芯、第一冷却元件和旁路导管中的两个或更多个。

在其他各种实施例中，混合阀被配置成将来自动力传动系统冷却回路和储能系统加热与冷却回路的废热转移到加热器芯中。

各种实施例涉及一种包括车辆座舱的电动车辆；和上面讨论的集成式热管理系统之一。在电动车辆中，加热器芯和蒸发器可以与车辆座舱热连接。

此外，许多实施例涉及用于电动车辆的基于流动的HVAC系统、它们的设计、制造方法、部件系统和材料。

各种实施例涉及用于车辆的HVAC系统，包括：

·第一HVAC部件，其布置在车辆座舱前部，包括至少一个第一鼓风机单元和至少一个加热元件，并具有至少一个与车辆座舱外部环境连通的进风口和至少一个与车辆座舱内部隔间连通的通风口；和

·第二HVAC部件，其布置在车辆座舱后部，包括至少一个第二鼓风机单元和至少一个冷却元件，并具有至少一个与车辆座舱内部隔间连通的进风口和至少一个与车辆座舱内部隔间连通的通风口；

·所述第二HVAC部件被配置成冷却车辆座舱，而第一HVAC部件被配置成加热车辆座舱。

在又一个实施例中，HVAC系统还包括：

·第一空气管道网络，其与第一HVAC部件的至少一个通风口互连并且被配置成将热空气至少传送到车辆座舱的前部和后部；和

·第二空气管道网络，其与第二HVAC部件的至少一个通风口互连并且被配置成将冷却空气至少传送到车辆座舱的前部和后部。

在又一些实施例中，第一HVAC部件还包括至少一个冷却元件，以及与第一HVAC部件的至少一个通风口互连的第一冷却空气管道网络，该第一空气管道网络被配置成将冷却空气传送到车辆座舱的前部。

在又一个实施例中，第二管道网络被配置成延伸到车辆座舱的地板高度之上。

在又一个实施例中，第二空气管道网络的至少一部分布置在车辆座舱的顶棚部分内。

在又一实施例中，第一和第二HVAC部件的通风口均被配置成将可变体积的空气分配到车辆座舱的至少两个独立部分。

在又一实施例中，第一HVAC部件的至少一个进风口进一步与车辆座舱内部连通。

在又一实施例中，至少第一HVAC部件还包括布置在至少一个进风口和鼓风机单元之间的空气过滤系统。

在又一些实施例中，第二HVAC部件还包括另一空气过滤系统，该空气过滤系统布置在第二HVAC部件的至少一个进风口和第二鼓风机单元之间。

将在下面的描述中部分地阐述附加实施例和特征，这些附加实施例和特征对于本领域技术人员而言，在考察说明书后将部分地变得显而易见或者可以通过本公开的实践而熟知。通过参考构成本公开的一部分的说明书的其余部分和附图，可以实现对本公开的本质和优点的进一步理解。

附图说明

参考以下附图将更全面地理解该描述，这些附图作为本发明的示例性实施例呈现，并且不应被解释为对本发明范围的完整叙述，其中：

图1a图示了根据实施例的动力传动系统热管理系统。

图1b图示了根据实施例的储能热管理系统。

图1c图示了根据实施例的HVAC热管理系统。

图2图示了根据实施例的HVAC循环体系。

图3图示了根据实施例的集成式热管理系统。

图4a和4b图示了根据实施例的模式阀配置。

图5a至5c图示了根据实施例的混合阀配置。

图6a至6d图示了根据实施例的热管理系统的操作模式。

图7a和7b图示了根据实施例的电动车辆的示意图。

图8图示了根据实施例的电动车辆座舱的示意图。

图9a和9b图示了根据现有技术的传统单一单元HVAC配置。

图10图示了根据实施例的电动车辆座舱的示意图。

图11a和11b图示了根据实施例的双重HVAC系统的前部HVAC部件。

图12a和12b图示了根据实施例的双重HVAC系统的后部HVAC部件。

图13a图示了根据实施例的双重HVAC配置的侧视图。

图13b图示了根据实施例的双重HVAC配置的透视图。

图13c示出了结合有根据实施例的加热前挡风玻璃的车辆。

图14a图示了根据实施例的双重HVAC配置的侧视图。

图14b图示了根据实施例的双重HVAC配置的透视图。

图15a图示了根据实施例的双重HVAC配置的前通风口布局的俯视图。

图15b图示了根据实施例的双重HVAC配置的前通风口布局的俯视图。

图16图示了根据现有技术的风扇配置。

图17a图示了根据实施例的可反转前风扇配置。

图17b示出了结合根据实施例的可反转风扇配置的电动车辆的前视图。

图17c图示了根据实施例的可反转风扇部件。

图18图示了根据实施例的对可反转风扇配置进行的空气动力流动研究的图像。

图19a和19b图示了根据实施例的在正常(图19a)和可反转(图19b)风扇配置的车辆底面上进行的空气动力流动研究的图像。

图20a和20b图示了根据实施例的在正常(图20a)和可反转(图20b)风扇配置的车辆轮舱上进行的空气动力流动研究的图像。

图21图示了根据实施例的实施结合健康元件的双重HVAC系统的电动车辆座舱的示意图。

图22a图示了根据实施例的车辆过滤系统。

图22b图示了根据现有技术的车辆过滤系统。

图23图示了根据实施例的结合有HVAC系统的电动车辆平台的示意图。

图24图示了HVAC系统的现有技术图示的横截面图。

图25a至25c图示了根据实施例的HVAC系统的示意图。

图26a至26c图示了根据实施例的HVAC系统的示意图。

图27a至27c图示了根据实施例的HVAC系统的示意图。

图28a至28c图示了根据实施例的HVAC系统的示意图。

具体实施方式

现在转向附图，热管理架构和系统的许多实施例结合了用于动力传动系统、储能部件和乘客座舱系统中的一个或多个的热管理循环体系。各种实施例被配置成使得通过这种热管理循环体系的加热和冷却冷却流体的流动可以以各种配置组合。若干实施例结合了具有用于动力传动系统(例如，马达、传动装置等)和储能部件(例如电池)的热管理循环体系的系统，其可以通过组合的加热/冷却流体回路来操作。实施例还涉及具有用于HVAC加热/冷却回路的热管理循环体系的系统，该HVAC加热/冷却回路是流体隔离的，但热耦合到动力传动系统和储能部件中的一个或两者。在各种此类实施例中，用于这些热管理循环体系的加热/冷却流体回路可通过一个或多个阀连接，使得流过此类循环体系的流体流动可组合在一起、彼此隔离或以各种所需配置混合。

具体根据热管理循环体系的许多实施例的功能性部件和系统可以包括任何数量的合适部件，包括例如泵、冷凝器、散热器、蒸发器、加热器、鼓风机、风扇、流体贮存库以及阀和适合互连这些部件的流体导管。根据各种实施例的、由这种热管理循环体系冷却的功能性车辆部件可以包括动力传动系统，其可以包括一个或多个马达和相互关联的传动系统部件，以及可以包括电池元件的储能部件。根据实施例结合到热循环体系的HVAC系统可以以任何合适配置布置，并且可以包括以适当的组合使用蒸发器、冷凝器、散热器、加热器芯、辅助空气加热器、鼓风机等，从而可以实现乘客隔间的冷却和加热。

所描述的设备、系统和方法不应被解释为以任何方式进行限制。相反，本公开涉及各种公开的实施例单独地以及以彼此的各种组合和部分组合的所有新颖且非显而易见的特征和方面。所公开的方法、系统和设备不限于任何特定方面、特征或其组合，所公开的方法、系统和设备也不要求存在任何一个或多个特定优点或解决问题。

虽然为了方便呈现以特定的顺序描述了一些公开的方法的操作，但是应当理解，这种描述方式包括重新排列，除非下面阐述的特定语言需要特定的顺序。例如，在某些情况下顺序描述的操作可以重新安排或同时执行。此外，为了简单起见，附图可能未显示所公开的方法、系统和装置可以与其他系统、方法和设备结合使用的各种方式。

实施热管理系统的实施例

电动车辆，特别是具有大容量电池的电池电动车辆(BEV)，可以具有多个热管理加热与冷却回路。大多数BEV具有HVAC回路，可为车辆座舱内的乘员提供热舒适性，并在环境温度高于所期望的电池或电池冷却流体温度(用于液冷电池系统)时为高压电池提供冷却。为了将电池冷却到低于环境温度，可以使用冷却器或液-液热交换器。该热交换器将热能从电池冷却流体转移给制冷剂。一些BEV还能够使用低温散热器来冷却所需部件或流体温度低于环境温度的情况。动力传动系统(电动机、变速箱、高压逆变器和其他电力电子设备)具有比电池更高的部件温度限制，因此通常由带有高温散热器的单独回路冷却。该回路在本公开中被称为动力传动系统冷却回路。为了加热座舱或高压电池，电动车辆通常携带高压流体或空气加热器。

传统内燃机汽车往往利用内燃机的余热来加热座舱；然而，由于这种车辆的电力推进动力传动系统的高效率，动力系统的废热通常不足以单独对座舱供暖和/或帮助为挡风玻璃除霜。在某些情况下，一个热管理回路或系统可能需要冷却，而另一个回路或系统可能需要加热。

举个例子：

·在寒冷的环境温度下驱动，同时为座舱加热。根据驱动循环体系，高压(HV)逆变器、电动机和变速箱可能会产生需要主动冷却的足够热量。在电动汽车的传统热管理架构中，动力系统和座舱回路没有以可以交换热能(热量)的方式连接，因此需要在加热座舱的同时冷却动力系统。

·在电动汽车处于寒冷环境温度后驱动。根据驱动循环体系，HV逆变器、电动机和变速箱可能会产生再次需要主动冷却的足够热量。然而，如果需要加热高压电池，例如为了优化性能，那么传统的热管理架构将需要一个系统来冷却动力系统，而另一个系统加热电池。

本申请描述的各种实施例说明了解决传统系统的潜在低效率的热管理架构和系统。实施例说明了用于动力系统、电池和HVAC的热管理系统，其完全集成并且允许响应于操作和环境条件对这些系统进行功能互连和断开。

实施互连的热管理系统的实施例

热管理系统的实施例也可以通过一组阀系统互连。此外，应当理解，本申请中的热管理系统是指用于动力传动系统、储能部件和HVAC系统及其所有部件的加热/冷却回路。在许多实施例中，部件可以包括例如冷凝器、散热器、蒸发器、鼓风机、加热器等。还应该理解，虽然在实施例中示出了这种部件和系统的某些布置，但是热管理系统可以布置成许多合适的配置。换言之，本申请描述的实施例说明了可适用于各种功能系统和车辆的热管理架构、系统和部件。

在许多实施例中，热管理系统包括一组三个相互连接的热/冷回路，至少包括一个被配置成向乘客隔间提供加热和冷却的HVAC回路、一个被配置成向功能性动力传动系统部件(例如马达、传动装置等)提供加热和冷却的动力传动系统回路以及被配置成向功能性储能系统(例如高压电池、逆变器等)提供加热和冷却的储能回路。如图所示，这些热管理加热与冷却回路包括功能性加热/冷却部件的适当布置，并且这些部件和回路可以被配置成使得加热/冷却流体可以根据具体要求操作和环境条件在各种加热与冷却回路之间共享或分开。下面将联系图10到14描述示例HVAC系统。

动力传动系统的热管理系统需要冷却动力传动系统部件(例如马达、传动装置等)，以确保部件在操作期间不会达到超过其操作温度的温度。如图1a所示，在各种实施例中，动力传动系统冷却回路可以包括冷却流体贮存库1500、流体泵1502、热交换器1504(例如，冷却散热器等)和动力传动系统部件1506(例如，马达、传动装置等)。所有的动力传动系统冷却回路都可以通过一组流体导管和/或阀流体连接。例如，混合阀1508可以放置在动力传动系统部件1506和热交换器1504之间，并且模式阀1510可以放置在动力传动系统部件1506和流体泵1502之间。在这种系统的操作期间，冷却流体将从流体贮存库1500泵送通过动力传动系统部件1506，多余的热量将在那里被冷却流体吸收，然后将已加热流体传递通过冷却系统，例如，将多余热量传递到外部环境中的热交换器1504。然后将已冷却的冷却流体通过动力传动系统部件再循环回来，并且重复该过程以使得可以在动力传动系统中维持合适的操作温度。

储能系统的热管理系统既需要冷却，又需要在寒冷的环境条件下加热储能部件(例如电池)，以确保部件保持在合适的操作温度范围内。如图1b所示，储能系统加热/冷却回路的实施例可以包括流体泵1512(例如电池泵)、温度控制器1514(例如加热元件、冷却元件、冷却器等)和储能部件1516(例如，电池元件)。储能系统加热/冷却回路的部件可以通过一组合适的流体部件、阀等互连，这些流体部件、阀等能够使冷却流体循环通过其中。例如，模式阀1510可以在储能部件1516和流体泵1512之间。模式阀可以共享为如下面的图3中描述和图示的储能系统加热/冷却回路和动力传动系统冷却回路之间的共享部件。

最后，如图1c所示，HVAC加热/冷却回路的实施例可以包括用于加热和冷却乘客隔间的所有合适的部件，包括但不限于压缩机1520、热交换器1522(例如，冷凝盘管或冷凝器)、一个或多膨胀阀1524、一个或多个蒸发器1526(例如蒸发器盘管)和一个或多个辅助加热器1528。HVAC加热/冷却回路还可包括其他部件，例如一个或多个合适的鼓风机1530、风扇1532、流体导管和/或阀。在这样的系统操作期间，气态制冷剂被泵送通过压缩机1520，其将制冷剂气体压缩到高压和高温。然后将该高压制冷剂气体传递通过热交换器1522，在热交换器1522中它向外部流失能量(热量)、冷却并冷凝成其液相。膨胀阀1524或计量阀调节制冷剂液体以期望的速率流动。膨胀阀1524也可以称为计量阀。液体制冷剂返回蒸发器1526，液体制冷剂允许在蒸发器中被蒸发。蒸发器1526也可以是合适的热交换器，其执行允许液体制冷剂蒸发的功能。随着液态制冷剂蒸发，它从内部空气中吸收能量(热量)，返回压缩机1520，并重复该循环。在此过程中，从乘客隔间内部吸收热量并将其通过冷凝器1522转移到外部环境，冷凝器1522通过蒸发器1526冷却车辆座舱。

图1c的系统示意性地显示在图2中。第一热交换器1522(例如冷凝器)连接到膨胀阀1524。然后膨胀阀1524连接到第二热交换器1526(例如蒸发器)。制冷剂通过膨胀阀1524从第一热交换器1522流到第二热交换器1526。如图16所示，膨胀阀1524允许制冷剂膨胀从而降低压力。较低的压力将制冷剂从液体变为蒸汽。该蒸汽允许制冷剂在第二热交换器1526中吸收热量并且同时冷却车辆的座舱。此外，如图2所示，第二热交换器1526通过压缩机1520连接到第一热交换器1522。压缩机1520升高制冷剂的压力，这将制冷剂的状态从蒸汽变为液体，这使得第一热交换器1522能够将热量排出制冷剂。请注意，该示意图不包括HVAC加热/冷却回路的所有部件，可能存在更多部件以帮助提高回路效率。

虽然以上讨论集中在根据实施例的独立热管理系统加热/冷却回路上，但是应当理解，这样的热管理系统实施例也可以通过一组阀系统互连。图3图示了包括集成到一个系统中的动力传动系统冷却回路、储能系统加热/冷却回路和HVAC加热/冷却回路的示例性系统。如图所示，实施例可以结合两个阀，一个共享模式阀1510流体地互连动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路，而一个共享混合阀1508互连HVAC加热/冷却回路和动力传动系统冷却回路。混合阀1508可以连接到加热器芯1700、热交换器1504和旁路管线1704。具体地，如图所示，在一些实施例中，HVAC加热/冷却回路通过HVAC单元内部的加热器芯1700与动力传动系统冷却回路连接。旁路管线1704绕过加热器芯1700和热交换器1504，并且可以在需要将热量从动力传动系统转移到储能部件中的情况下使用。此外，储能系统加热/冷却回路的温度控制器1514通过膨胀阀1702连接到冷凝器1522。连接到冷凝器1522的膨胀阀1702与连接到蒸发器1526的膨胀阀1532并行连接到冷凝器。如果需要，根据这样的实施例的热管理系统允许将例如由动力系统(包括HV逆变器、电动机、变速箱和可能的其他电子模块中的至少一个)产生的废热用于支持加热乘客座舱和/或储能系统(例如高压电池)。图3所示的系统共享许多与图1a至1c中具有相同编号的特征，这些特征的描述将不再重复。

在各种实施例中，模式阀可以是四通/二通阀，而混合阀可以是四通/三通阀。图4a和4b示出了示例性模式阀1510的两种操作，模式阀1510包括2个进风口1510a和2个出风口1510b，它们形成4个端口并且被设计为组合或断开储能系统加热/冷却回路和动力传动系统冷却回路(如将在下文中结合图6a至6d详细描述)。如图4a所示那样断开动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路称为并行模式，其中每个回路的流体将单独流动。如图4b所示那样组合这些动力传动系统和电池回路被称为串行模式，其中冷却流体串行流过储能系统加热/冷却回路和动力传动系统冷却回路。

此外，图5a至5c示出了示例性混合阀1508，其包括一个进风口1508a和3个出风口1508b。3个出风口1508b中的一个出风口可以连接到散热器1504，3个出风口1508b中的第二个出风口可以连接到加热器芯1700，而3个出风口1508b中的第三个出风口绕过散热器1504和加热器芯1700并且连接到流体泵1502。混合阀1900也可以定位在散热器1504和加热器芯1700的下游，在这种情况下，混合阀1900将被配置成具有3个进风口和一个出风口，这取决于冷却流体的流动方向。还可以操作混合阀1900以混合或分流流体，以使期望量的流体通过热交换器1504、加热器芯1700和/或绕过热交换器1504和加热器芯1700的旁路管线1704。

图5a示出了混合阀1508的操作，其中混合阀1508被操作以允许冷却流体从进风口1508a流过对应于热交换1504的出风口1508b。图5b示出了混合阀1508的操作，其中混合阀1508被操作以允许冷却流体从进风口1508a流过对应于加热器芯1700的出风口1508b。图4c示出了混合阀1508的操作，其中混合阀1508被操作以允许冷却流体从进风口1508a流过出风口1508b，出风口1508b对应于绕过热交换器1504和加热器芯1700的旁路管线1704。可以理解，混合阀1508可以操作以使得当需要来自动力传动系统的热量向HVAC回路提供热量时，混合阀以图5b的模式操作，其中冷却流体被引导到加热器芯1700。此外，可以操作混合阀1508，使得需要冷却动力传动系统但不希望向HVAC回路提供热量，混合阀1508以图5a的模式操作，其中冷却流体被引导至热交换器1504。最后，可以操作混合阀1508，使得当不需要冷却动力传动系统时，可以以图5c所示的模式操作，其中冷却流体被引导通过旁路管线1704，旁路管线1704绕过热交换器1504和加热器芯1700。有利地，允许三种不同模式的操作允许热量从动力传动系统到用于在需要热量时向HVAC回路提供热量，从而节省能量。可以理解，通过辅助加热器1528以电的方式产生热量效率低下，因此利用来自动力传动系统的热量可以提供相当高的能量效率。节省能量可以增加续航里程并减少储能系统的老化和磨损。

此外，虽然许多实施例展示了与互连式热管理系统的各种实施例相关联的各种系统，但应该理解，这些独立热管理系统的各种结构和功能性元件的任何组合可以包括在任何数量的热管理系统设计中和/或在任何数量的热管理系统设计中省略。

热管理系统的操作配置的实施例

使用热管理系统的实施例，可以操作图3的组合系统，其根据车辆的操作需求和环境条件以采用各种配置包括动力传动系统冷却回路、储能系统加热/冷却回路和HVAC加热/冷却回路。示例热管理系统操作配置的示意图示于图6a至6d中。这些操作配置共享联系图3描述的特征并且这些共享特征也适用于操作配置。

在一种如图6a所示的操作中，动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路可以串行布置，使得热交换散热器1504在它们之间共同操作以冷却动力传动系统和储能部件。在这种配置中，用于乘客隔间冷却或加热的HVAC加热/冷却回路独立于其他热管理回路操作。在这样的操作中，模式阀1510以如图4b所示的串行布置操作，并且混合阀1508将被配置成使得来自动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路的流体如图5a所示那样流过冷却散热器。在操作时，使用流体泵1502将来自冷却流体贮存库1500的冷却流体泵送通过模式阀1510进入电池泵1512直到储能部件1516(例如，高压电池)和一个或多个动力传动系统部件1506(例如，马达、传动装置等)。然后冷却流体通过混合阀1508流到热交换器1504，然后通过系统返回。应当理解，虽然在这种配置中HVAC回路独立于动力传动系统/储能部件热管理系统的冷却流体操作，但也可以通过温度控制器1514(例如冷却器)提供辅助冷却。在这样的实施例中，如图3所示，来自HVAC系统的制冷剂将被引导通过膨胀阀1524，该膨胀阀1524连接到与连接到储能系统加热/冷却回路的温度控制器1514的膨胀阀1702并行的HVAC加热/冷却回路的蒸发器1526。温度控制器1514允许从电池泵1512流过的冷却流体额外地冷却HVAC加热/冷却系统中的制冷剂。这种配置的操作和环境用例将处于中低环境条件和低至中等驱动循环体系(其中需要冷却动力传动系统和储能部件，但乘客隔间可能需要间歇加热或冷却)。

在另一示例性操作中，如图6b所示，动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路布置成单独的流动配置(并行流动)。在这样的实施例中，动力传动系统冷却利用热交换1504，而储能部件1516由温度控制器1514冷却。在此操作中，用于乘客隔间冷却或加热的HVAC加热/冷却回路独立于其他热管理回路操作。模式阀1510被配置成如图4a所示的并行布置，并且混合阀1508被配置成使得流体从动力传动系统流过冷却散热器，如图5a所示。在操作期间，来自冷却流体贮存库1500的冷却流体通过模式阀1510从流体泵1502泵送至一个或多个动力传动系统部件1506，然后通过混合阀1508到达热交换1504，并通过系统返回。在储能系统加热/冷却回路中，冷却流体由流体泵1512通过温度控制器1514泵送到储能部件1516。来自HVAC系统的制冷剂被引导通过两个膨胀阀1524、1702，使得在蒸发器1526和温度控制器1514处都发生冷却，使得来自流体泵1512的冷却流体通过温度控制器1514进行冷却。这种配置的操作和环境用例将在更激进的驱动循环体系或增压下处于高周围环境条件下，其中功能性部件和乘客隔间都需要最大程度的冷却。

在如图6c所示的另一个示例性操作中，动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路布置成组合流动配置(串行流动)，并且被配置成绕过热交换器1504。在这样的操作情况下，动力传动系统废热被直接转移到储能系统的部件中以向其提供热量。在这种配置中，用于乘客隔间冷却或加热的HVAC加热/冷却回路独立于其他热管理回路操作。在这种操作情况下，模式阀1510被配置成如图4b所示的串行布置，并且混合阀1508被配置成使得从动力传动系统流出的流体如图5c所示那样绕过散热器1504和加热器芯1700。来自冷却流体贮存库1500的冷却流体通过流体泵1502泵送通过模式阀1510到达电池泵1512，然后通过一个或多个储能部件1516和一个或多个动力传动系统部件1506。然后，混合阀1508通过旁路管线1704将流重新导向系统。注意，虽然所示的混合阀1508引导所有冷却流体流过旁路管线1704，但应当理解，该阀可以设置成在各种其他路径(例如通过HVAC加热/冷却回路内部的加热器芯1700和旁路管线1704)之间分流，使得来自动力传动系统的废热可用于乘客隔间加热(通过加热器芯1700)和加热一个或多个储能部件(通过旁路管线1704)。这种操作的操作和环境用例将处于功能性的一个或多个储能部件和乘客隔间需要最大程度加热的低周围环境条件下。

在如图6d所示的另一个示例性操作情况中，动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路以组合(串行)或单独(并行)流动配置方式布置，并被配置成使冷却流体传递通过HVAC加热/冷却回路的加热器芯1700。动力传动系统和储能系统废热被转移到HVAC系统中，为乘客隔间提供加热。注意，用于乘客隔间加热的HVAC加热/冷却回路仍然独立于其他热管理回路操作，但与HVAC的辅助加热器1528并行操作的加热器芯1700允许来自动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路的废热被传递到HVAC制冷剂和乘客隔间。在这种操作情况下，模式阀1510被配置成如图4b所示的串行布置，而混合阀1508被配置成使得流体从动力传动系统冷却回路流过如图5b所示的加热器芯1700。在操作期间，来自冷却流体贮存库1500的冷却流体由流体泵1502泵送通过模式阀1510到达连接到一个或多个储能部件1516的流体泵1512。因此，冷却流体被串行地泵送通过一个或多个储能部件1516和一个或多个动力传动系统部件1506。混合阀1508然后将冷却流体流重定向通过HVAC加热/冷却回路中的加热器芯1700，然后返回冷却流体贮存库1500，随后通过流体泵1502。注意，虽然所示的混合阀1508引导所有流体流过加热器芯1700，但应当理解，该阀还可以引导冷却流体在HVAC加热/冷却回路内的加热器芯1700和旁路管线1704之间被分开的各个部分，以便来自动力传动系统的废热可用于乘客隔间加热(经由加热器芯1700)和储能部件加热(经由旁路管线1704)。这种配置的操作和环境用例在乘客隔间需要加热的低周围环境条件下驱动。在许多预期的操作案例中，动力传动系统冷却回路和储能系统加热/冷却回路可以动态组合或断开，具体取决于储能系统温度。

如将理解的，互连式热管理系统的上述操作配置仅是说明性的。这些配置可以在使用过程中组合或动态变更，以应对不断变化的操作或环境条件。利用这种动态可变更的互连式热管理加热/冷却回路的示例性操作案例允许使用不需要的热量(例如，动力传动系统废热)，而不是花费能量来冷却一个系统，而另外一个或两个系统又要使用能量来加热。使用此类操作可以显著节省能源，并最终增加集成此类系统的电池电动汽车的续航里程。

此外，虽然许多实施例展示了与热管理系统的操作配置的各种实施例相关联的各种系统，但应该理解的是，热管理系统的这些独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合可以包括任意数量的热管理系统设计中和/或在任意数量的热管理系统设计中省略。

实施HVAC系统的实施例

描述了车辆平台、加热、通风和空调(HVAC)系统、子系统和与其一起使用的部件，以及热管理系统、子系统和与其一起使用的部件。这些HVAC系统可以在上述热管理系统内实施。HVAC架构和系统的许多实施例结合了一种双重系统，该双重系统具有布置在车辆的前部和后部的HVAC部件。根据各种实施例的双重HVAC系统采用基于流动的策略来冷却乘客座舱的各个部分。双重HVAC系统的实施例可以结合一前部HVAC部件，该前部HVAC部件被配置成仅用于向乘客座舱提供加热，或用于向乘客座舱提供加热和冷却的混合。用于结合了前部加热部件的双重HVAC系统的实施例的管道系统可包括将热空气延伸到车辆座舱后部的元件。双重HVAC系统的实施例还可以结合后部HVAC部件，该后部HVAC部件被配置成仅用于向乘客座舱提供冷却。用于结合后部冷却部件的分体式HVAC系统的实施例的管道系统可以包括将冷却空气延伸到车辆座舱前部的元件。HVAC系统的各种实施例还可以结合健康特征，包括例如能够在新鲜或循环空气配置下运行的空气过滤系统。实施例还涉及具有用于流体隔离但热耦合到动力传动系统和储能部件中的一种或两者的HVAC的热管理循环体系的系统。在各种此类实施例中，用于这些热管理循环体系的加热/冷却流体回路可通过一个或多个阀连接，使得流过此类循环体系的流体可组合在一起、彼此隔离或按各种所期望的配置混合。

根据HVAC系统的许多实施例的具体功能性部件和系统可以包括任何数量的合适的部件，包括例如泵、冷凝器、散热器、蒸发器、加热器、鼓风机、风扇、流体贮存库以及阀和适合于将这些部件以适当组合方式互连的流体导管，使得可以实现乘客隔间的冷却和加热。

具有多分区HVAC系统的车辆在车辆座舱的某些区域提供可变的舒适感。通过不同的气流温度、不同的空气质量流量或两者的组合，可以获得不同的舒适感。具有多分区自动空调功能的传统HVAC系统通常会改变气流的温度，从而在一辆车内产生不同的舒适分区。用于内燃机的HVAC系统和大多数电动汽车HVAC系统通过一定的冷热空气混合物产生不同的空气温度。

现代HVAC系统中的冷空气是由蒸发器上方的气流产生的。在中等环境条件下，蒸发器的温度可以在大约2到10℃之间略微变化。热空气或暖空气是由加热器芯(内燃机或带有流体加热器的电动汽车)上方或电空气加热器的气流产生的(例如正温度系数(PTC))。加热器芯温度通常取决于流经芯的冷却流体(通常由内燃机的冷却系统产生)。因此，为了产生准确的气流温度，空气混合物是唯一可靠的控制机制。这种解决方案的缺点是必须花费能量来冷却空气，并且必须花费能量来加热空气，然后将两者混合以产生在两个极端之间的某处的期望温度。虽然传统内燃机汽车能够利用内燃机的余热来加热座舱并改变冷却流体的温度来调节座舱温度，但由于电动汽车(尤其是纯电动汽车(BEV))的电力推进动力传动系统的高效率，动力系统的废热本身通常不足以加热座舱和/或帮助为挡风玻璃除霜。

此外，由于电动机和电池组的紧凑特性允许BEV 100的动力系统和储能部件102安装在一个小的且不显眼的占用空间内，因此可以如图7a所示那样在指定的轴距106内创建在最大化可能的乘客空间的车辆座舱104。特别地，许多电动车辆在底层车辆平台或通常称为滑板的平台上操作。如图7b示意性所示，车辆平台108提供允许车辆操作的功能框架(例如，机械、电气等部件)以及在其上安装车辆的各种功能系统、子系统和部件(例如马达、悬架、车轮和乘客隔间等)的框架结构110以及车身112本身。在替代燃料车辆中，车辆平台通常也是储能元件114(例如，用于电动车辆的电池或用于燃料电池车辆的燃料容纳区域)所在的位置。

如图8示意性所示，车辆平台或滑板200提供允许车辆操作的功能框架(例如，机械、电气等部件)以及在其上安装车辆的各种功能系统、子系统以及部件(例如一个或多个马达206、悬架、车轮209和乘客隔间205)的框架结构202以及车身204本身。在替代燃料车辆中，车辆平台通常也是储能元件208(例如，用于电动车辆的电池或用于燃料电池车辆的燃料容纳区域)所在的位置。在这样的车辆中，HVAC部件210也可以安装在该车辆平台结构之上或之内。

虽然这种增强型动力传动系统效率和最大化车辆座舱的能力最终是理想的，但它确实在调整传统HVAC系统以服务于此类新颖的车辆设计方面带来了巨大的挑战。具体而言，传统的HVAC系统通常包括布置在车辆前部或后部的单个加热/冷却HVAC部件，该部件使用混合的热空气和冷空气来提供分区HVAC能力。这种单一单元系统的例子示意性地显示在图9a和9b中。虽然这些类型的HVAC系统可以很好地与有多余热量的传统内燃机和传统的座舱设计配合使用，但创建能够在能够为新BEV实施的完全开放的座舱设计中分配分区式加热/冷却空气的HVAC系统可能仍然有问题。

具体地，如图9a所示，实施单个前部加热/冷却HVAC部件302的HVAC系统300需要向上延伸304穿过车辆座舱306的顶棚和/或向下延伸308到车辆座舱地板下方的管道系统以便到达车辆座舱的后部。然而，向上引导的系统将需要管道系统穿过车辆的A柱310，从而将导致非常大的A柱，这将限制驾驶员的视线。同时，向下引导的系统将需要管道系统穿过车辆的电池舱312，这将限制电池舱空间，或者如果在电池舱上方引导，将侵入乘员空间。最后，这样的系统还需要在乘客隔间306的前方放置一个大的前部HVAC单元302，从而限制了包括该空间供乘客使用的能力，进而限制设计完全灵活的车辆座舱的能力。

类似的问题出现在包括布置在车辆后部的单个加热/冷却HVAC部件的HVAC系统中。如图9b所示，在这样的系统中，加热/冷却HVAC部件314位于乘客隔间316后面并且需要用于加热的管道318同样在车辆座舱地板下方延伸通过电池舱319或通过乘员空间以允许加热空气到达前排乘客区域320。此外，大的后部HVAC单元限制了车辆后部322中的存储空间，并且可能难以设计成将合适的进风口延伸到后部HVAC单元。

此外，即使可以设计出需要的管道系统，这种单一单元系统通常仍将依赖于热空气和冷空气的混合来实现所期望的座舱温度，如前所述，这会导致电动汽车的效率大大降低。本申请描述的各种实施例说明了解决传统系统的潜在缺陷的HVAC架构和系统。实施例还说明了用于HVAC的热管理系统，其允许响应于操作和环境条件与其他热管理系统(例如动力传动系统和电池)进行功能性互连和断开连接。

此外，虽然许多实施例展示了与HVAC系统的操作配置的各种实施例相关联的各种系统，但应该理解的是，HVAC系统的这些独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合可以包括在任何数量的HVAC系统和/或热管理系统中和/或在任何数量的HVAC系统和/或热管理系统中省略。

实施双重HVAC系统的实施例

现在转向附图，图示了根据本发明实施例的用于电动车辆，特别是具有大内部容积的电动车辆的双重HVAC系统的示意图。应当理解，本申请中的HVAC系统是指用于向车辆座舱及其所有部件提供加热/冷却空气的加热/冷却回路。在许多实施例中，部件可以包括例如冷凝器、散热器、蒸发器、鼓风机、加热器等。还应当理解，虽然在实施例中示出了这些部件和系统的某些布置，但HVAC系统部件可以布置成许多合适的配置。换句话说，本申请描述的实施例说明了可适用于多种功能性系统和车辆的HVAC架构、系统和部件。

转向附图，在如图10示意性示出的许多实施例中，分离式HVAC系统400包括：前部HVAC部件402，该前部HVAC部件402被配置成至少向整个乘客隔间404供应热量并且可选地向乘客隔间的前部提供冷却；以及后部HVAC部件406，其被配置成至少向后部乘客隔间提供冷却并且可选地向整个乘客隔间提供冷却。如下文将更详细描述的，这些前部和后部HVAC部件协同工作以向乘客隔间提供所期望的加热/冷却空气，并且包括将空气引导至乘客隔间的必要部分的所有必要管道系统。在许多实施例中，这样的管道系统还可以包括合适的通风口和阀以改变在两个或更多个分区(例如，前部/后部、左侧/右侧等)之间输送的加热/冷却空气的温度，使得可以在分区之间保持不同的期望空气温度。此外，在许多实施例中，这样的管道系统布置成使得它不会撞击乘客隔间地板408下方的区域(例如包含动力传动系统410或电池元件412的区域)或地板上方进入乘员空间的区域。

转向HVAC部件，如图11a所示，在许多实施例中，前部HVAC部件500通常包括鼓风机单元502，该鼓风机单元502在一端具有进风口504(进风口504至少包括新鲜空气进风口505和再循环进风口508)，而在另一端具有一个或多个出风口506。在进风口505/508和鼓风机单元502之间设置有健康单元510，其可以包括例如空气过滤单元。在鼓风机单元502的下游和出风口506的上游设置至少一个加热器元件512，例如PTC加热器或热泵。在许多实施例中，加热器元件可以是可变的并且能够通过各种出风口506加热至少两个不同的分区，这些出风口506可以被引导通过各种出风口并进入到乘客隔间的不同区域的合适管道中(如将在下面有更多详细信息)。在许多实施例中，前部HVAC部件还可以包括辅助加热器元件514，其可以例如包括能够使用来自例如动力传动系统和/或电池元件的废热向HVAC部件提供热量的热交换器。

前部HVAC部件的实施例还可以包括冷却元件516，例如通过蒸发器单元，该蒸发器单元被配置成在鼓风机单元502的下游提供冷空气，如图11b所示。在这样的实施例中，前部HVAC部件可以被配置成向整个HVAC系统提供加热和冷却功能。

如图12a和12b所示，在许多实施例中，后部HVAC部件600通常包括鼓风机单元602，其在一端具有进风口606，所述进风口606至少包括能够从车辆座舱的乘客隔间内吸入空气的再循环进风口，而在另一端处具有一个或多个出风口608。鼓风机单元602的下游和出风口608的上游布置在至少一个冷却单元610(例如蒸发器单元)处，以在鼓风机单元的下游提供冷空气。冷却单元610的出风口608可以被配置成通过将空气可变地引导通过各种出风口608来冷却至少两个不同分区，这些出风口608可以通过合适的管道引导到乘客隔间的不同区域(如下文将更详细地讨论的)。此外，(虽然未示出)可以在进风口606和鼓风机单元604之间设置健康元件(例如空气过滤单元等)。

虽然特定的部件设计如图11a至11b所示，可以理解，许多不同的部件配置和具有等效功能的包装设计可以与根据特定空间可用性和车辆需要的设计结合。

如前所述，为电动汽车设计合适的HVAC系统需要解决如何获得期望温度以及如何将空气输送给乘客的问题。如实施例中所述的双重HVAC系统描述了基于流动的加热/冷却，其被配置成尽可能高效地在整个车辆座舱内提供空调。基于流动的加热/冷却依靠对流热传递来为乘客提供空调。此类系统利用乘客上方气流量的差异，而不是气流的温度，来以产生感知温度的差异。特别地，在他/她的身体上具有更多气流的乘客通常会比在相同温度下具有较少气流的乘客感觉更凉爽。这种系统被称为强制对流热传递(在这种情况下来自人体)，其中空气被强制通过一热表面，而该热表面(在本例中为人的皮肤)以比自然对流产生的速率更高的速率将热量辐射到周围环境中。

这种基于流动的系统具有不需要混合热空气和冷空气来影响特定温度的优点。然而，为了使基于流动的HVAC系统有效，HVAC系统的管道和通风口需要布置成尽可能靠近乘客输送气流。图13a和13b以及14a和14b提供了根据特定实施例的双重HVAC系统的示意图，这些特定系统能够实现用于冷却的基于多分区流动的舒适性和用于加热的基于多分区温度的舒适性。如图13a和13b所示，这样的HVAC系统700的许多这样的实施例包括：位于车辆后部的第一HVAC单元702，该第一HVAC单元702被配置成至少提供冷却空气(例如，利用如图12a和12b所示的鼓风机和蒸发器)；以及位于车辆前部的第二HVAC单元704，其被配置成至少提供加热空气(例如，利用如图11a和11b所示的再循环/新鲜空气进风门、鼓风机、蒸发器、加热器芯和3分区PTC加热器)。

在如图13a和13b所示这样的实施例中，后部HVAC单元702被配置成提供冷却座舱706所需要的大部分冷却功率并在高周围环境、高日照环境中保持舒适性。在这样的实施例中，如图所示，后部HVAC单元布置成与至少第一管道系统708和至少第二管道系统71相连接，该第一管道系统708被配置成通过布置在车身C柱中的出风口710向车辆座舱后部提供冷空气，而该第二管道系统712被配置成通过前出风口714提供冷空气，该前出风口714沿车辆座舱顶部设置成穿过顶篷并位于顶篷内。这些出风口通常被称为“腰线以上”。如前所述，虽然可以使用温度混合，但在许多实施例中，所有出风口的空气温度可以相同，使得通过流过不同出风口的不同量的空气质量来向特定乘客提供不同的舒适感。

类似地，此类实施例中的加热功率主要或完全由前部HVAC单元704提供。在各种实施例中，前部HVAC单元可以包括两个热源(例如，如上文参考图11a和11b所述)。在各种这样的实施例中，如先前所讨论，可以提供加热器芯以允许热能从动力系统通过冷却流体转移到座舱中。此外，也如先前所讨论，第二多分区加热器(例如，PTC加热器)可以为座舱中每个分区提供定制量的热能。用于乘员的取暖出风口718/720可以位于整个座舱内，例如可以在驾驶员和乘客的前部，在后排乘员的第二排座椅下方(未示出)，通过第一排座椅722下方的管道系统720，设置管道系统716和出风口718，以将暖空气提供到第一排座椅和第二排座椅之间的大空间中。如图13b所示，虽然通常将取暖通风口布置在尽可能靠近车辆座舱地板的位置，以使上升的热量可以上升并温暖座舱的其余部分，但可以在座舱更高处提供额外的通风口724为车辆前部的侧窗提供暖风，用于除霜和除冰。

虽然双重HVAC系统的实施例可被配置成提供前窗/侧窗除霜，但应当理解，如在图13c中示意性地所示，这些可通过布置在挡风罩本身上的加热模板726(例如加热金属网格等)进一步补充。

虽然在图13a和13b中提供的实施例提供了被配置成仅由前部HVAC单元提供加热并由后部HVAC单元提供冷却的双重HVAC系统的示意图和描述，但应当理解，此类系统的实施例也可以被配置成前部HVAC单元也可以提供补充冷却(例如，如参考图11a和11b中所示的HVAC部件所述)。在这种双重HVAC系统800的实施例中，如图14a和14b示意性所示，前部HVAC单元802可以设置有蒸发器，以帮助满足冷却需求和整个座舱804中的气流分布。在这样的实施例中，除了与后部HVAC单元810互连的冷却管道806和通风口808，以及与前部HVAC单元802互连的加热管道812和通风口814之外，还可以提供管道816和通风口818，以允许补充车辆座舱前部的冷却。

虽然图14a和14b中所示的实施例省略了将冷却空气从后部HVAC单元810引导到车辆座舱前部所必需的冷却管道和通风口，但是应当理解，在许多实施例中，除了与前部HVAC单元802互连的补充冷却管道816和通风口818之外，还可以提供这种管道系统。可以参考图15a和15b中提供的示意图来理解包括被配置成将冷却空气从后部HVAC单元通过座舱顶棚引导到前部车辆座舱的通风口和管道系统的优点。这些图提供了当互连到双重HVAC系统中的前部HVAC单元时从前部通风口902到前排乘客904的示例性距离(如图14a和14b所示)，以及当互连到双重HVAC系统中的后部HVAC单元时从上通风口906到同一前排乘客904的示例性距离(如图13a和13b所示)。这些测量值表明，在需要开放式座舱的此类实施例中，来自前部HVAC系统的前部通风口(图15a)将比来自后部HVAC系统的上部通风口(图15b)更远离乘客，后者能够穿过座舱顶篷，因此位置非常靠近前排乘客。这可以提供某些优点，特别是对于使用强制对流冷却乘客来提供舒适度的基于流动的HVAC系统尤其如此。

虽然上述实施例已经描述了用于双重HVAC系统和互连管道系统的部件和架构的某些布置，但应当理解，可以提供允许实施用于电动车辆的这种双重HVAC系统的替代布置，包括例如前后部HVAC部件、管道系统和通风口的替代布置。

此外，虽然许多实施例展示了与双重HVAC系统的操作配置的各种实施例相关联的各种系统，但应当理解，可以在任何数量的HVAC系统和/或热管理系统中包括和/或省略双重HVAC系统的这些独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合。

实施可反转风扇的实施例

虽然以上讨论集中在整体HVAC系统架构上，但应当理解，实施例也可以结合能够在HVAC系统内操作的某些HVAC部件以提高HVAC系统或电动车辆的整体效率。在各种实施例中，HVAC风扇部件可以被配置成提高电动车辆的空气动力效率。

具体来说，在传统车辆中，如图16所示，由于空气通过格栅或进风口流入前部热交换器，所以会产生不小的阻力。如图所示，热交换器1000通常包括散热器组1002、冷凝器组1004和一台或多台风扇1006，以在没有足够的“冲压”空气通过前进风口进入的情况下抽吸足够的空气。当热交换器1000负载不重时解决这种空气动力学效率低下的传统方法是用主动式百叶窗(或卷帘)关闭进风格栅1008以阻止空气进入，从而将空气重新引导到车辆周围和下方——这样的节省可以增加几英里的续航里程。使用这种设计操作的车辆的示例包括，例如，福特、雪佛兰、马自达制造的车辆，以及包括特斯拉S、X和3在内的电动车辆。此外，Magna International等公司提供现成的解决方案，为数百万辆车辆提供此类功能。

主动式百叶窗的一个问题是它们增加了这种车辆的成本、重量、气流和/或复杂性。因此，许多车辆省略了这种百叶窗，这意味着汽车上的这个区域在典型使用中可能会产生相当大的永久空气动力阻力，即使在不需要进风口时也是如此。解决这些空气动力学效率低下的另一种策略涉及主动流动控制——定义为需要功率才能产生的空气动力学效应。然而，这样的主动系统对于普通汽车来说通常不是节能的，因为由于减阻而节省的功率通常被输入到吹/吸系统的功率所抵消。此类系统还可能产生讨厌的噪音，并且由于新部件而增加额外的重量。

如图17a至17c所示，在许多实施例中，HVAC系统可以包括一台或多台风扇1100，该风扇1100被配置成将空气1102通过车辆的进风口吸入和/或使气流反向以将其从进风口排出1104。在各种实施例中，如图所示，风扇驱动式热交换器1106(例如，如图17c所示的一台或多台风扇)与进风口1109成直线地布置在车辆前部1108(如图17b所示)。热交换器1106包括散热器组1114和冷凝器组1116。这种风扇驱动热交换由管道1110供给。在操作期间，风扇1100将空气抽吸通过热交换器1106并且通常将空气1102排出到车辆的轮舱1112中。在各种实施例中，风扇被配置成也反向操作——也就是说，代替将空气“吸入”到系统1102，它们也能够将空气通过系统“排出”(例如，从轮舱并将空气推入“进风”管道)1104。

通过将空气通过进风口排出，使进风管道具有相对较高的压力。空气喜欢从高压流向低压，而不是反过来。因此，这种配置中的空气将严格阻止进入前进风口，从而提供与主动式百叶窗相同的效果，如图18中提供的对照高分辨率计算流体动力学(CFD)模拟所示。此外，在各种实施例中，风扇可以以更高的转速操作，使得气流实际上被排出管道1110，从而被吸入车辆下方。从空气动力学的角度来看，这种车身下部气流可能是有益的。具体而言，如图19a中提供的模拟所示，在正常操作期间，现在将从其抽吸进入风扇的流动的轮舱区域1300可以处于相对较高的压力下，并且具有停滞空气——在正常驾驶中，这往往会被吸收到车辆周围的低压区域1400(如图20a中提供的模拟所示)，从而产生一种非常不期望的“泵送”效果，即空气被排出到汽车的侧面，在那里它构成了重要的阻力，称为车轮尾流。然而，在反向风扇操作时，该区域中的空气被吸入车辆以供给管道，从而降低压力(参见图19b)并减少排出到汽车侧面的空气量(参见图20b)。

根据实施例，吸入前轮尾流、加压管道以阻止空气自然进入以及将空气排出汽车前部和下方的组合效果可提供显著的减阻效果，从而可提供净功率节省的车辆。特别地，由于阻力随速度的平方而增加，而在30英里/小时时这种影响几乎可以忽略不计，在高速公路速度下，它可以提供实质性的电力节省。此外，这种减阻效果对于具有未优化轮舱区域的大型(非流线型)车辆(例如，造型或其他原因阻碍车轮和轮舱的空气动力学优化)更为显著。

虽然附图中所示的实施例描绘了与进风口1009和热交换器1106的各种冷却元件(例如散热器1014和冷凝器1016)成一直线的风扇1100，但是应当理解，管道和冷却元件的任何合适布置可根据具体应用的需要而设置。无论元件的具体布置如何，这种系统的实施例允许在车辆上使用预先存在的部件，使得在不使用时不会增加额外的重量或导致额外的阻力。因此，通过使用现有的风扇和管道，实施例能够以降低的成本、质量和复杂性实现与主动式百叶窗类似的效果。此外，此类实施例的模拟表明，与加压管道或现有的百叶窗系统相比，从轮舱抽吸空气可以提供能够减少阻力的次要空气动力学优点，而不仅仅是再现百叶窗的效果。实施此类实施例的总体效果将是增加续航里程和/或减小电池尺寸/重量以在此类车辆中实现续航里程优点。

此外，虽然许多实施例展示了与可反转风扇的操作配置的各种实施例相关联的各种系统，但应该理解的是，可以在任何数量的HVAC系统和/或热管理系统中包括和/或省略可反转风扇的这种独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合。

实施健康特征的实施例

虽然上述讨论集中在供应冷却空气所必需的HVAC系统的细节上，但实施例还涉及为改善乘坐在车辆内的乘客的健康而提供的部件。具体而言，研究表明，细粉尘和其他微粒与一系列健康状况(从哮喘到癌症和神经系统疾病)的联系越来越紧密。已经开发了一系列能够捕获不同范围的细颗粒物的专业过滤器。特别地，如图21所示，实施例可以包括在HVAC系统部件内的过滤器2102/2104(例如，前过滤器2102和/或后过滤器元件2104)，其被配置成连同其他支撑元件(例如空气质量传感器等)一起从进入车辆内或在车辆内再循环的空气中过滤期望级别的微粒。

过滤器的实施例可以采取任何合适的形式，例如设计用于去除灰尘和其他空气传播颗粒的细颗粒过滤器；用于消灭病毒、霉菌、细菌和酵母菌的先进屏障；以及通过暴露于恒定电场来破坏空气传播微生物的物理方法。细颗粒过滤器的示例可包括例如颗粒过滤器、高效特殊空气(HEPA)过滤器、活性炭过滤器和其他专有过滤器，它们可被认为适用于特定应用。示例性传感器也可以采用合适的形式，包括激光传感器、CO₂级别监测等。

空气过滤器的实施例也可以有利地结合到双重HVAC系统中，如图22a和22b所示。具体地，如图22a所示，在双重HVAC系统2200中，空气可以在新鲜空气模式下通过前部HVAC部件2102和在再循环模式下通过后部HVAC部件2104进行过滤(例如，使用HEPA过滤系统)。在这样的实施例中，可以进行空气的持续过滤，而不需要外部空气的引入和恒温管理，除非通过检测车辆座舱内升高的污染物(例如CO2)的监测传感器是必要的。这样的系统允许提高系统的效率。这可以与传统的过滤系统(例如特斯拉的“HEPA/Bioweapon防御模式(BDM)”)相媲美。在使用传统单一单元HVAC架构的此类系统中，仅在进风口处提供过滤器。由于这种布置，必须强迫空气进入仅新鲜模式以通过过滤系统。因此，由于不断需要调节(加热或冷却)外部空气，因此必须不断地将外部空气吸入系统，从而导致效率低下。在这种配置中，还必须使用高鼓风机设置来对座舱加压，从而进一步强化了这种系统的低效率。

除了空气过滤系统之外，应当理解，HVAC系统可以结合其他健康元素，例如，与可以检测面部表情、扫视方向、警觉性的计算机算法相关联的标准红外摄像头；能够记录呼吸频率、心率和节律、乘员类别的亚太赫兹雷达；设计用于检测和分类从灰尘到挥发性有机化合物(VOC)的颗粒物的传感器，等等。

此外，虽然许多实施例展示了与双重HVAC系统的操作配置的各种实施例相关联的各种系统，但应该理解的是，可以在任意数量的HVAC系统和/或热管理系统中包括和/或省略双重HVAC系统的这种独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合。

在车辆平台上实施热管理系统的实施例

虽然上述讨论集中在HVAC和热管理系统的细节上，但实施例也涉及结合了这种HVAC和热管理系统的车辆平台。如图23所示，车辆2300可以在概念上划分为车辆平台2302和包围乘客隔间或座舱2305的车身2304。在许多实施例中，车辆平台包括某些关键功能系统、子系统和部件，包括产生推进力和维持车辆的控制和稳定性所需的元素。换句话说，车辆平台或滑板可能包含足够的部件，使得平台可适用于可与其集成的各种车身。

图23示出了示例性车辆平台2302的总体布局，该平台集成了包括动力传动系统2306和储能部件2308等的功能系统。通常，虽然不是必须的，但本申请中使用的这种动力传动系统和储能系统布置在车辆平台的边界内，这些边界被截取为包括从车辆座舱底部向车架结构的底面延伸车辆平台宽度的大致水平的车辆平台平面。车辆平台的边界还可以包括定位在车辆的车轮和/或轮胎2309的上下尺寸内的任何地方的区域。关于平台平面，应当注意，如图23所示，车辆平台的许多实施例可以包括一框架，该框架具有相对于彼此布置在不同高度处的部分(例如，具有相对如图23所示的中心部分升高的前部和后部)，在这样的实施例中，将应该理解，平台可以被描述为波状平面，使得在一些实施例中，功能性部件被定义为不延伸到由车辆平台框架的主体部分的上表面限定的波状平面之上。不管车辆平台的具体边界如何，应当理解，在许多实施例中，功能性部件布置在该平台平面的内部空间内。

图23中所示的实施例包括一种适用于电动车辆的功能布局，包括储能系统(例如，电池组)2308、前后动力传动系统2306(例如电动机和相关的功率电子设备、变速器等)，以及未示出的控制系统，例如悬架、转向和制动系统。在车辆平台2302的顶部，可以通过附接点附接多种车身2304，由此车身可以连接到下面的车辆平台框架。例如，图23示出了布置在车辆平台顶部的车身结构采用厢式货车形式的实施例。HVAC系统2310被设置成使得可以实现对车身2304的乘客隔间2305的加热和冷却。

虽然HVAC系统2310被示为在前部元件和后部元件之间分开，但是应当理解，可以根据实施例使用任何期望的布局。此外，虽然动力传动系统2306和储能系统2308示出为完全布置在车辆平台2302内，并且HVAC系统完全布置在车辆座舱2304内，但应当理解，热管理系统的各种部件可以布置在车辆平台2302或车辆座舱2304内，或在其间分开。此外，每个热管理系统的各个部分可以在车辆平台和车辆座舱之间进行通信。

在各种实施例中，HVAC和热管理系统布置在车辆平台和车辆座舱内以减少平台和座舱之间所需要的互连的数量。一些实施例实现这样的HVAC系统，在其中基本上所有的加热和冷却部件都布置在车辆平台内，使得平台具有独立的性质，即没有重要元件侵入平台的上表面上方。这种架构允许集成各种车身，而无需在连接新车身时对功能性元件进行大量重新布置。

本质上，根据实施例的独特的HVAC和热管理系统以及电动车辆平台配置允许这样的车身设计，其中整个乘客座舱可以针对期望的目的进行重新配置，而无需对HVAC和热管理系统进行必要的重新配置。虽然以上讨论集中于强调用于电动车辆平台的HVAC和热管理系统的实施例的特征，但应当理解，它们是指此类系统及其功能性部件的特定说明性配置。这样的系统和部件可以单独实现或组合实现，以实现多种不同的HVAC和热管理系统架构。

此外，虽然许多实施例展示了与热管理系统的操作配置的各种实施例相关联的各种系统，但应该理解的是，可以在任何数量的HVAC系统和/或热管理系统中包括和/或省略这些操作配置的这些独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合。

实现各种HVAC设置的实施例

图24示出了包括蒸发器2400和加热器芯2402的传统HVAC系统。鼓风机操作以便将空气吹过蒸发器2400。蒸发器2400冷却产生冷空气的空气。一部分冷空气可以流过加热器芯2402以产生热空气。热空气可以与冷空气混合以产生可以输出的期望温度的空气。空气混合门2404控制冷空气和热空气的量，从而产生具有期望温度的空气。这种类型的设计可能效率低下，因为将冷空气与热空气混合是产生期望温度的空气的低效方法。具体而言，与具有内燃机的车辆不同，电动车辆通常不会产生大量热量，因此可能需要供应大量热量以在电动车辆中产生期望温度。此外，通过混合而产生期望温度的HVAC系统通常包括较大的外壳以促进空气混合，这增加了HVAC系统的尺寸并且可能限制电动车辆的设计。此外，包括空气混合门2404可以包括增加系统质量和成本的致动器和门。

图25a-25c是不执行混合的HVAC系统的多个视图。在该系统中，鼓风机2501将空气吹到蒸发器2500上，蒸发器2500冷却空气以产生冷空气。冷空气流入分开的通风口，该通风口包括左侧通风口和右侧通风口2506b以及足部/除霜通风口2506a。足部/除霜通风口2506a包括提供热量的辅助加热器2504。足部/除霜通风口2506a还可以包括加热器芯2502，该加热器芯2502可以热连接到动力传动系统冷却回路，因而从动力传动系统吸取热量以向HVAC系统提供热量。箭头表示通过HVAC系统的气流。

图25a示出了允许空气通过左侧和右侧通风口2506b以及足部/除霜通风口2506a输出到车辆座舱中的操作模式。在这种操作模式下，将是向座舱提供热空气和冷空气的组合。图25b示出了一种操作模式，其中空气被足部/除霜门2508阻止离开足部/除霜通风口2506a，因此空气仅通过左侧和右侧通风口2506b提供到车辆座舱。在这种操作模式下，只有冷空气进入座舱，因此将处于期望最大冷空气量的时间段期间。图25c示出了一种操作模式，其中一个或多个左侧和右侧通风口门2510阻止空气离开左侧和右侧通风口2506b并且空气将仅通过足部/除霜通风口输出。如图所示，所有空气将通过辅助加热器2504和/或加热器芯2502，从而被加热。在这种操作模式下，只有热空气进入座舱，因此将处于期望加热座舱和/或对窗户除霜的时间段期间。还应了解，不同模式的组合将产生不同的气流温度。例如，如果图25b中所示的足部/除霜门2508没有完全关闭，那么一些热空气将流出足部/除霜通风口2506a并进入座舱，但少于将导致足部/除霜门2508完全开放的热空气量。此外，如果图25c所示的左侧和右侧通风口门2510仅部分关闭，则一些冷空气将从左侧和右侧通风口2506b流出，但比在左侧和右侧通风口门2510完全关闭的情况下流出的要多。此外，鼓风机2501可以是可控的，以允许不同体积的气流。因此，可以控制进入车辆座舱的空气流量和空气的稠度。有利地，在结合图25a-25c所描述的HVAC系统中不存在热空气和冷空气的内部混合，这减轻了传统HVAC系统中存在的许多缺点。

此外，可以理解，可以实现基于气流的冷却。通常，车辆中的恒温器根据通过通风口调节输出空气的温度来达到用户设定的温度。虽然流量可以调整，但一般来说，恒温器设置到需要对车辆座舱进行极端冷却或加热调整时的高流量。当不需要极端的冷却或加热调整时，流量被设置为固定的较低值。流量调整基于有益的空气量。然而，已经发现气流本身也可用于冷却车辆的乘客。在相同温度下，感受较多气流的乘客会比感受较少气流的人感觉更凉爽。因此，本申请中设想的HVAC系统包括这样一个恒温器，该恒温器调节空气流量以及输出到车辆座舱的冷热空气量，以调节乘客对热和/或冷的感知。

图26a-26c是HVAC系统的示例性实施方式的多个视图。该实施方式的构思类似于结合图25a-25c所示和描述的HVAC系统。在该系统中，鼓风机2601将空气吹到蒸发器2600上，蒸发器2600冷却空气以产生冷空气。然后将冷空气引导到乘客通风口2606c和足部/除霜路径2606a、2606b中。通过足部/除霜通风口2606a、2606b的空气被辅助加热器2604和/或加热器芯2602加热。如上所述，加热器芯2602可以热连接到动力传动系统冷却回路，因而从动力传动系统中吸取热量以向HVAC系统提供热量。

图26a示出了一种操作模式，其中除霜通风口门2608阻止空气通过除霜通风口2606b离开。热空气通过足部通风口2606a离开，冷空气通过乘客通风口2606c离开。图26b示出了一种操作模式，其中乘客通风口门2610阻止空气通过乘客通风口2606c离开。热空气通过除霜通风口2606b和足部通风口2606a离开。图26c示出了一种操作模式，其中足部通风口门2612和乘客通风口门2010分别阻止空气通过足部通风口2606a和乘客通风口2606c离开。因此只有热空气通过除霜通风口2606b离开。还应了解，不同模式的组合将产生不同的气流温度。例如，如果除霜通风口门2608、乘客通风口门2610和/或足部通风口门2612仅部分地打开/关闭，则可以控制空气通过这些通风口中的每一个。此外，鼓风机2601可以是可控的，以便允许不同的气流量。因此，可以控制进入车辆座舱的空气流量和空气的稠度。有利地，在结合图26a-26c描述的HVAC系统中不存在热空气和冷空气的内部混合，这减轻了传统HVAC系统中存在的许多缺点。

图27a-27c是HVAC系统的另一个示例性实施方式的多个视图。该实施方式的构思类似于结合图25a-25c和图26a-26c所示和描述的HVAC系统。在该系统中，鼓风机2701将空气吹到蒸发器2700上，蒸发器2700冷却空气以产生冷空气。然后将冷空气引导到乘客通风口2706b、除霜通风口2706c和足部通风口2706a。在该实施方式中，加热元件2702位于蒸发器2700和连接到乘客通风口2706b和除霜通风口2706c的空腔之间。因此，冷空气被吹到加热元件上，该加热元件产生热空气，该热空气循环进入乘客通风口2706b和除霜通风口2706c。另一加热元件2704放置在蒸发器2700和足部通风口2706a之间。加热元件2702可以与其他加热元件2704分开控制。因此，可以为乘客通风口2706b和除霜通风口2706c提供与提供给足部通风口2706a的空气不同的温度控制空气。

图27a示出了一种操作模式，其中除霜通风口门2608阻止空气通过除霜通风口2706c离开。在这种模式下，空气通过乘客通风口2706b和足部通风口2706a离开。图27b示出了一种操作模式，其中乘客通风口门2710阻止空气通过乘客通风口2706b离开。在这种模式下，空气通过除霜通风口2706c和足部通风口2706a离开。图27c示出了一种操作模式，其中乘客通风口门2710阻止空气通过乘客通风口2706b，而足部通风口门2712阻止空气通过足部通风口2706a离开。还应了解，不同模式的组合将产生不同的气流温度。例如，如果除霜通风口门2708、乘客通风口门2710和/或足部通风口门2712仅部分地打开/关闭，则可以控制空气通过这些通风口中的每一个。此外，鼓风机2701可以控制以允许不同的气流量。因此，可以控制进入车辆座舱的空气流量和空气的稠度。有利地，在结合图27a-27c描述的HVAC系统中不存在热空气和冷空气的内部混合，这减轻了传统HVAC系统中存在的许多缺点。

图28a-28c是HVAC系统的另一示例性实施方式的多个视图。该实施方式共享与结合图27a-27c所描述的系统相同编号的特征。这些特征将不再重复并且适用于图28a-28c中所示的实现方式。此外，该实施方式包括加热器芯2800，其放置在位于足部通风口2706a前面的加热器元件2704和蒸发器2700之间。加热器芯2800可提供来自动力传动系统冷却回路的额外热量，其可用于加热车辆座舱。上面描述了这种操作的优点。图28a示出了与结合图27a所描述的操作模式相同的操作模式。图28b图示了与结合图27b描述的操作模式相同的操作模式。图28c示出了与结合图27c描述的操作模式相同的操作模式，因此将不再重复。

此外，虽然许多实施例展示了与HVAC系统的各种实施方式的各种实施方式相关联的各种系统，但应该理解，可以在任何数量的HVAC系统和/或热管理系统中包括和/或省略这些实施方式的这些独立部件的各种结构和功能性元件的任何组合。

总结和等效原则

从以上讨论可以推断，上述构思可以根据本发明的实施例以各种布置来实现。具体地，根据实施例的用于电动车辆的HVAC系统基于允许这样的系统尽可能高效地操作的思想。

因此，虽然本发明已经在某些特定方面进行了描述，但是对于本领域技术人员来说，许多额外的修改和变更将是显而易见的。因此应当理解，本发明可以以不同于具体描述的方式进行实践。因此，本发明的实施例在所有方面都应该被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种集成式热管理系统，包括：

动力传动系统冷却回路，其包括动力传动系统流体导管，该动力传动系统流体导管将至少第一冷却元件和一个或多个生热动力传动系统部件流体地互连，使得动力传动系统冷却流体在其间流动；

储能系统加热与冷却回路，其包括储能流体导管，其将一个或多个储能元件流体地互连，使得储能冷却流体在其间流动；

加热、通风和空调(HVAC)加热与冷却回路，其包括HVAC流体导管，其至少流体地互连压缩机、冷凝器、与蒸发器互连的第一膨胀阀和与冷却器互连的第二膨胀阀，使得HVAC制冷剂可在其间流动，其中冷却器设置成与储能流体导管热连通；

加热器芯，其设置成与蒸发器热连通；以及

混合阀，其流体地互连动力传动系统流体导管、加热器芯、第一冷却元件和被配置成绕过第一冷却元件和加热器芯的旁路导管，

其中所述第二膨胀阀被配置成使得来自HVAC加热与冷却回路的热冷却通过冷却器转移到储能冷却流体中，并且

其中所述混合阀被配置成执行以下至少一项：

将来自动力传动系统冷却回路的废热通过旁路导管转移到储能冷却流体中，

将来自动力传动系统冷却回路或储能系统加热与冷却回路的废热转移到加热器芯中，或

将来自动力传动系统冷却回路的废热通过旁路管线转移到储能冷却流体中。

2.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，其中所述第一冷却元件是散热器。

3.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，还包括至少一个与所述动力传动系统流体导管流体连通的动力传动系统泵，以及与所述储能流体导管流体连通的储能泵。

4.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，还包括模式阀，其将所述动力传动系统流体导管和储能流体导管流体地互连，使得动力传动系统冷却流体和/或储能冷却流体能在所述动力传动系统冷却回路和储能加热与冷却回路之间被引导。

5.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，其中所述混合阀被配置成将所有从所述动力传动系统冷却回路排出的废热通过所述旁路导管转移到所述储能冷却流体中。

6.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，其中所述混合阀被配置成将所有从所述动力传动系统冷却回路排出的废热通过所述加热器芯转移到所述HVAC加热与冷却回路中。

7.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，其中所述混合阀被配置成将所有从所述动力传动系统冷却回路排出的废热转移到所述第一冷却元件中。

8.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，其中所述混合阀将所述动力传动系统冷却流体输出到所述加热器芯、所述第一冷却元件和所述旁路导管中的两个或更多个。

9.根据权利要求1所述的集成式热管理系统，其中所述混合阀被配置成将来自所述动力传动系统冷却回路和储能系统加热与冷却回路的废热转移到所述加热器芯中。

10.一种电动车辆，包括：

车辆座舱；

根据权利要求1所述的集成式热管理系统，

其中所述加热器芯和所述蒸发器与所述车辆座舱热连接。

11.一种用于车辆的HVAC系统，包括：

第一HVAC部件，其布置在车辆座舱的前部，包括至少一个第一鼓风机单元和至少一个加热元件，并具有与车辆座舱的外部环境连通的至少一个进风口和与车辆座舱的内部隔间连通的至少一个通风口；以及

第二HVAC部件，其布置在车辆座舱的后部，包括至少一个第二鼓风机单元和至少一个冷却元件，并具有与车辆座舱的内部隔间连通的至少一个进风口和与车辆座舱的内部隔间连通的至少一个通风口；

其中所述第二HVAC部件被配置成冷却车辆座舱，而所述第一HVAC部件被配置成加热车辆座舱。

12.根据权利要求11所述的HVAC系统，还包括：

第一空气管道网络，其与所述第一HVAC部件的所述至少一个通风口互连并且被配置成将热空气至少传送到车辆座舱的前部和后部；和

第二空气管道网络，其与所述第二HVAC部件的所述至少一个通风口互连并且被配置成将冷却空气至少传送到车辆座舱的前部和后部。

13.根据权利要求11所述的HVAC系统，其中所述第一HVAC部件还包括至少一个冷却元件，以及与所述第一HVAC部件的所述至少一个通风口互连的第一冷却空气管道网络，所述第一冷却空气管道网络被配置成将冷却空气传送到车辆座舱的前部。

14.根据权利要求11所述的HVAC系统，其中所述第二空气管道网络被配置成延伸到所述车辆座舱的地板高度之上。

15.根据权利要求14所述的HVAC系统，其中所述第二空气管道网络的至少一部分布置在所述车辆座舱的顶棚部分内。

16.根据权利要求11所述的HVAC系统，其中第一和第二HVAC部件的通风口均被配置成将可变体积的空气分配到所述车辆座舱的至少两个独立部分。

17.根据权利要求11所述的HVAC系统，其中所述第一HVAC部件的所述至少一个进风口进一步与所述车辆座舱的内部连通。

18.根据权利要求11所述的HVAC系统，其中至少所述第一HVAC部件还包括布置在所述第一HVAC部件的所述至少一个进风口和所述第一鼓风机单元之间的空气过滤系统。

19.根据权利要求18所述的HVAC系统，其中所述第二HVAC部件还包括布置在所述第二HVAC部件的所述至少一个进风口和所述第二鼓风机单元之间的另一空气过滤系统。

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