CN116278582A - 车厢舒适性管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆的热管理系统包括多个流体流动回路，所述多个流体流动回路包括使制冷剂流在其中流通的暖通空调(HVAC)回路，并且包括蒸发器、冷却器热交换器、位于蒸发器上游的第一膨胀阀、位于冷却器热交换器上游的第二膨胀阀、以及流体地位于膨胀阀上游的热交换器。推进冷却回路使冷却剂流在其中流通，该冷却剂流用于调节运载工具的一个或多个推进部件。冷却剂流被引导通过热交换器，从而使制冷剂流过冷。控制器可操作地连接到热管理系统的一个或多个控制点，并且被配置成调节一个或多个控制点以在热交换器处实现制冷剂流的目标过冷量。

Description

车厢舒适性管理系统
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的热管理系统，并且特别地涉及车厢暖通空调系统及其操作。
背景技术
虽然具有热燃发动机的车辆中的热管理的传统系统和方法已经很好地建立并且可以部分地用于诸如电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆或燃料电池车辆的创新推进系统中，但是可用的过量热能的量比内燃发动机系统中的低得多。因此，需要改进的热管理系统和方法，其有效地收集、存储热能并将热能分配到车辆系统。
发明内容
在一个实施方式中，一种用于车辆的热管理系统包括多个流体流动回路，所述多个流体流动回路包括使制冷剂流在其中流通的暖通空调(HVAC)回路。HVAC回路包括蒸发器、与蒸发器以并行关系布置的冷却器热交换器、位于蒸发器上游的第一膨胀阀、位于冷却器热交换器上游的第二膨胀阀，以及流体地位于第一膨胀阀和第二膨胀阀的上游的热交换器。推进冷却回路使冷却剂流在其中流通。冷却剂流用于调节车辆的一个或多个推进部件。冷却剂流被引导通过热交换器以与制冷剂流交换热能，从而使制冷剂流过冷。控制器可操作地连接到热管理系统的一个或多个控制点。所述控制器被配置成调节所述一个或多个控制点以在所述热交换器处实现所述制冷剂流的目标过冷量。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，所述一个或多个控制点包括所述推进冷却回路的冷却剂加热器、推进调节回路泵或所述HVAC回路的压缩机。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，所述一个或多个推进系统部件包括可再充电能量存储系统。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，驱动单元冷却回路使驱动冷却剂流在其中流通，以提供对车辆的一个或多个驱动单元的冷却。所述驱动单元冷却回路在驱动单元冷却回路热交换器处可操作地连接到所述推进冷却回路。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，驱动单元冷却回路泵沿着驱动单元冷却回路推动驱动冷却剂。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，所述一个或多个控制点包括所述驱动单元冷却回路泵。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，低温散热器沿着驱动单元冷却回路定位。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，一个或多个控制点包括通过低温散热器的驱动冷却剂的流速。
在另一实施方式中，一种操作热管理系统的方法包括提供多个流体流动回路，所述多个流体流动回路包括使制冷剂流在其中流通的暖通空调(HVAC)回路，以及使冷却剂流在其中流通的推进冷却回路。推进冷却回路在热交换器处流体地连接到HVAC回路。选择要提供给位于热交换器的流体下游的一个或多个膨胀阀的制冷剂流的过冷量。确定目标冷却剂温度和进入热交换器以达到选定的过冷量的目标冷却剂流速。调节热管理系统的一个或多个控制点以实现目标冷却剂温度和目标冷却剂流速。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，利用制冷剂流的饱和温度和HVAC回路负载来选择目标冷却剂温度。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，利用制冷剂流的饱和温度、HVAC回路负载和冷却剂流的温度来选择目标冷却剂流速。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，基于热管理系统的在热交换器的流体上游的冷却器处的冷却剂流中的排热量来调节目标冷却剂温度或目标冷却剂流速中的一个或多个。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，所述一个或多个控制点包括所述推进调节回路的冷却剂加热器、推进调节回路泵或所述HVAC回路的压缩机。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，冷却剂流用于调节车辆的一个或多个推进部件。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，热管理系统包括驱动单元冷却回路，该驱动单元冷却回路使驱动冷却剂流在其中流通，以提供对车辆的一个或多个驱动单元的冷却。驱动单元冷却回路在驱动单元冷却回路热交换器处可操作地连接到推进冷却回路。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，经由驱动单元冷却回路泵沿着驱动单元冷却回路推动驱动冷却剂流。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，所述一个或多个控制点包括所述驱动单元冷却回路泵。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，低温散热器沿着驱动单元冷却回路定位。
另外地或替代地，在该实施方式或其他实施方式中，一个或多个控制点包括通过低温散热器的驱动冷却剂的流速。
在又一实施方式中，一种非暂时性计算机可读介质包含使控制器执行操作热管理系统的方法的指令。该方法包括提供多个流体流动回路，所述多个流体流动回路包括使制冷剂流在其中流通的暖通空调(HVAC)回路，以及使冷却剂流在其中流通的推进冷却回路，推进冷却回路在热交换器处流体地连接到HVAC回路。选择要提供给设置在热交换器的流体下游的一个或多个膨胀阀的制冷剂流的过冷量，选择进入热交换器的目标冷却剂温度和目标冷却剂流速以达到所选择的过冷量，并且调节热管理系统的一个或多个控制点以实现目标冷却剂温度和目标冷却剂流速。
当结合附图时，根据以下详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。
附图说明
其他特征、优点和细节仅通过示例的方式出现在以下详细说明中，详细说明参考附图，其中：
图1是用于车辆的热管理系统的实施方式的示意图；以及
图2是操作用于车辆的热管理系统的示例性方法的示意图。
具体实施方式
以下说明本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
根据示例性实施方式，图1中示出了用于车辆的热管理系统10的示意图。热管理系统10包括多个互连的流体流动回路，以管理各种车辆系统和部件的热能需求。第一流体流动回路是暖通空调(HVAC)回路12。HVAC回路12使制冷剂流沿着制冷剂路径14循环，并利用制冷剂流通过向车厢16提供热量或冷却气流来调节例如车辆的车厢16。第二流体流动回路是推进调节回路18。推进调节回路18使冷却剂流沿着推进调节路径20流通，并利用冷却剂流将推进部件(例如可再充电能量存储系统(RESS)22、燃料电池等)保持在期望的操作温度。RESS 22可以是可充电牵引电池、双电层电容器或飞轮储能器中的一个或多个。本领域技术人员将容易理解，在本申请中使用RESS 22的讨论仅仅是示例性的，并且在推进调节回路18中可以使用其他推进系统部件。第三流体流动回路是驱动单元冷却回路24，其使驱动单元冷却剂流沿着驱动冷却路径26流通。驱动单元冷却剂流用于冷却车辆的一个或多个驱动单元28，在一些实施方式中，驱动单元28可操作地连接到RESS22并且可以利用来自RESS22的能量来驱动。下面更详细地描述每个流体流动回路。
HVAC回路12包括压缩机30，压缩机30压缩并沿着制冷剂路径14推动制冷剂。HVAC回路12包括并行布置的前端冷凝器32和加热冷凝器34，其中通过相应的前端冷凝器阀36和加热冷凝器阀38的操作，制冷剂流可选择地流过前端冷凝器32和/或加热冷凝器34。制冷剂流从加热冷凝器34和前端冷凝器32被引向蒸发器40和一个或多个冷却器42，冷却器42与蒸发器40以流体并行关系布置。第一膨胀阀44和第二膨胀阀46分别位于蒸发器40和冷却器42的流体上游。制冷剂流从蒸发器40和冷却器42返回到压缩机30。
驱动单元冷却回路24在由驱动冷却单元回路泵48推动时使驱动冷却剂流沿着驱动冷却路径26流通。驱动冷却剂从驱动单元冷却回路泵48流过驱动单元28以向其提供冷却。在一些实施方式中，如图所示，车辆包括两个驱动单元28，而在其他实施方式中，其他数量的驱动单元28可以沿着驱动单元冷却回路24布置，和/或可以使用多于一个的驱动单元冷却回路24来冷却驱动单元28。如图1所示，驱动单元28以流体并行布置布置在驱动单元冷却回路24中，而在其他实施方式中，驱动单元28可以串联布置。车载充电模块(OBCM)50位于驱动单元冷却回路泵48和驱动单元28之间，使得驱动冷却剂流从OBCM 50和驱动单元28吸收热能。驱动冷却剂流返回到驱动单元冷却回路泵48，可选地通过低温散热器52并通过驱动单元冷却回路热交换器54。在一些实施方式中，过量的驱动冷却剂被引导到缓冲罐56，直到被驱动单元冷却回路24所需要。止回阀58可以设置在低温散热器52和缓冲罐56之间，以控制驱动器冷却剂进入缓冲罐56的流动。
推进调节回路18热连接到HVAC回路12和驱动单元冷却回路24两者。冷却剂流经由推进调节回路泵60被沿着推进调节路径20驱动。冷却剂流前进到冷却剂加热器62，冷却剂加热器62在被激励时加热冷却剂流。冷却剂流从冷却剂加热器62前进到冷却器42，在该处冷却剂流与HVAC回路12中的制冷剂流交换热能，从而加热制冷剂并冷却冷却剂。冷却剂流从冷却器42前进到热交换器64，例如同轴管热交换器，其沿着推进调节回路18定位在冷却器42的流体下游，并且在HVAC回路12中在第一膨胀阀44和第二膨胀阀46的流体上游。在热交换器64处，从冷却器42输出的经冷却的冷却剂流与制冷剂流交换热能，以在制冷剂流到达第一膨胀阀44和第二膨胀阀46之前使制冷剂流过冷。冷却剂流然后前进到RESS 22以对RESS 22进行热调节，然后通过驱动单元冷却回路热交换器54，以在返回到推进调节回路泵60之前与驱动冷却剂流交换热能。在一些实施方式中，冷却剂流可以用于冷却其他部件，例如车辆的充电端口68。控制器66可操作地连接到热管理系统10的一个或多个控制点以控制其操作。
现在参考图2，利用一种方法来操作热管理系统10，以在进入第一膨胀阀44和第二膨胀阀46的制冷剂流中提供期望的过冷量。这通过监测和修改进入热交换器64的冷却剂流的参数(诸如流速和温度)来实现。在框100处确定目标制冷剂过冷温度，并且由此在框102处选择目标冷却剂温度和目标冷却剂流速。可以利用例如制冷剂流的饱和温度和HVAC回路12负载来选择目标冷却剂温度。类似地，可以利用制冷剂流的饱和温度、HVAC回路12负载和冷却剂流的温度来选择冷却剂流的目标冷却剂流速。在框104处，在考虑了在冷却器42处发生的冷却剂流中的排热和/或其他热负载的情况下，确定经调节的冷却剂目标温度和经调节的冷却剂流速。为了实现经调节的冷却剂目标温度和经调节的冷却剂流速，在框106处调节热管理系统10的一个或多个控制点。控制点包括例如来调节冷却剂流速的推进调节回路泵60的速度、通过低温散热器52和/或进入缓冲罐56的驱动冷却剂的流量，所述流量改变了驱动冷却剂通过驱动单元冷却回路热交换器54的流量。另外，可以改变冷却剂加热器62的操作以调节冷却剂温度。
另外，如所讨论的，一个或多个过程100-106可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。示例性实施方式还可以被实现为存储在非暂态、非暂时性机器可读介质上的指令。这些可由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。机器可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非详尽列表)包括以下：具有一条或多条电线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备或前述的任何合适的组合。
基于HVAC回路12的操作参数提供热交换器64并预处理进入热交换器64的冷却剂流允许冷却剂流在制冷剂流流动到第一膨胀阀44和第二膨胀阀46之前向热交换器64处的制冷剂流提供选定量的过冷。
虽然已经参考示例性实施方式描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本公开不旨在限于所公开的特定实施方式，而是将包括落入其范围内的所有实施方式。

Claims (10)

1.一种用于车辆的热管理系统，包括：
多个流体流动回路，包括：
暖通空调回路，即HVAC回路，所述暖通空调回路使制冷剂流在其中流通，所述暖通空调回路包括：
蒸发器；
冷却器热交换器，与所述蒸发器以并行关系布置；
第一膨胀阀，设置在所述蒸发器的上游；
第二膨胀阀，设置在所述冷却器热交换器的上游；以及
热交换器，设置在所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀的上游；以及
推进冷却回路，所述推进冷却回路使冷却剂流在其中流通，所述冷却剂流用于调节所述车辆的一个或多个推进部件，所述冷却剂流被引导通过所述热交换器以与所述制冷剂流交换热能，从而使所述制冷剂流过冷；以及
控制器，可操作地连接到所述热管理系统的一个或多个控制点，所述控制器被配置成调节所述一个或多个控制点以在所述热交换器处实现所述制冷剂流的目标过冷量。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述一个或多个控制点包括所述推进冷却回路的冷却剂加热器、推进调节回路泵或所述HVAC回路的压缩机。
3.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述一个或多个推进系统部件包括可再充电能量存储系统。
4.根据权利要求1所述的热管理系统，还包括驱动单元冷却回路，所述驱动单元冷却回路使驱动冷却剂流在其中流通，以提供对所述车辆的一个或多个驱动单元的冷却，所述驱动单元冷却回路在驱动单元冷却回路热交换器处可操作地连接到所述推进冷却回路。
5.根据权利要求4所述的热管理系统，还包括沿着所述驱动单元冷却回路设置的低温散热器。
6.根据权利要求5所述的热管理系统，其中所述一个或多个控制点包括通过所述低温散热器的驱动冷却剂的流速。
7.一种操作热管理系统的方法，包括：
提供多个流体流动回路，所述多个流体流动回路包括：
暖通空调回路，即HVAC回路，所述暖通空调回路使制冷剂流在其中流通；以及
推进冷却回路，所述推进冷却回路使冷却剂流在其中流通，所述推进冷却回路在热交换器处流体地连接到所述HVAC回路；
选择待提供给一个或多个膨胀阀的制冷剂流的过冷量，所述一个或多个膨胀阀设置在所述热交换器的流体下游；
确定进入所述热交换器以达到所述选定的过冷量的目标冷却剂温度和目标冷却剂流速；
调节所述热管理系统的一个或多个控制点以实现所述目标冷却剂温度和所述目标冷却剂流速。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，利用制冷剂流的饱和温度和HVAC回路负载来选择所述目标冷却剂温度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，利用所述制冷剂流的饱和温度、HVAC回路负载和所述冷却剂流的温度来选择所述目标冷却剂流速。
10.根据权利要求7所述的方法，还包括基于所述热管理系统的所述热交换器的流体上游的冷却器处的冷却剂流中的排热量来调节所述目标冷却剂温度或所述目标冷却剂流速中的一个或多个。
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