CN117227389A - 切换泵流动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却车辆的发热部件的方法和设备，包括当第一泵处于冷却器模式时，将冷却剂从第一泵泵送到包括部件热交换器和冷却器模块的第一回路中。当第一泵处于再循环模式时，将冷却剂从第一泵泵送到包括加热器模块和座舱热交换器的第二回路中，或者泵送回到所述部件热交换器。当第二泵处于隔离模式时，第二泵将冷却剂泵送到第二回路中，而当第二泵处于连结模式时，将来自第二泵的冷却剂从第二回路泵送到第一回路中。

Description

切换泵流动系统

技术领域

本发明总体上涉及用于将流体流切换至发热或吸收部件的泵。

背景技术

泵是已知的并且通常用于移动流体，例如车辆中的冷却剂。一个示例是带有水泵的冷却系统，用于冷却车辆的不同电气或机械部件。在混合动力车辆或纯电动车辆中，电气部件需要进行冷却。阀用于确保冷却剂在整个冷却系统中的分布。每个阀都需要带电控制的致动器和安装在车辆部件上的支架，这导致部件成本高。

在一些车辆中，可以采用多于一个冷却回路来冷却发热部件并调节驾驶座舱的温度。每个回路都需要泵和阀来引导流量通过适当的回路。

本发明的一个目的是采用具有集成阀的泵，该集成阀可以使用最少的一组部件来控制从泵经多个出口的流动。

发明内容

本发明涉及一种用于冷却车辆的发热部件的方法，包括当第一泵处于冷却器模式时，将冷却剂从第一泵泵送到包括部件热交换器和冷却器模块的第一回路中。当第一泵处于再循环模式时，将冷却剂从第一泵泵送到包括加热器模块和座舱热交换器的第二回路中，或者泵送回到所述第一回路中的所述部件热交换器。当第二泵处于隔离模式时，第二泵将冷却剂泵送到第二回路中，而当第二泵处于连结模式时，将冷却剂从第二回路泵送到第一回路中。

本发明还涉及一种用于冷却车辆的发热部件的设备，该设备包括包含部件热交换器和冷却器模块的第一回路以及包含加热器模块和座舱热交换器的第二回路。第一泵能在冷却器模式与再循环模式之间切换。在冷却器模式下第一回路与第一泵的下游连通，而第二回路或部件热交换器在再循环模式下与第一泵的下游连通。

在一个实施例中，第二泵能在隔离模式与连结模式之间切换。第二回路在隔离模式下与第二泵的下游连通，而第一回路在连结模式下与第二泵的下游连通。

根据以下附图、描述和权利要求，其他技术特征对于本领域技术人员而言可能是显而易见的。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在参考以下结合附图的描述，在附图中：

图1示出了本发明的系统的示意图；

图2示出了本发明的系统的示意图；

图3示出了本发明的系统的示意图；

图4示出了本发明的系统的示意图；

图5示出了本发明的泵的透视图；和

图6示出了在沿线6-6截取的穿过图5的泵的阀构件的截面图。

具体实施方式

定义

术语“连通”是指可操作地允许流体在所列举的部件之间流动，这可以被表示为“流体连通”。术语“通信”还可以指数据或信号在所列举的部件之间传输，其可以被表示为“信息连通”。

术语“下游连通”是指流向下游连通对象的流体的至少一部分可以从与其流体连通的对象可操作地流动。

术语“上游连通”是指从上游连通对象流出的流体的至少一部分可以可操作地流向与其流体连通的对象。

术语“直接连通”是指来自上游部件的流体流在不通过任何其他中间容器的情况下进入下游部件。

术语“间接连通”是指来自上游部件的流体流在通过中间容器后进入下游部件。

术语“旁通”是指对象至少在旁通的意义上不与旁通对象的下游连通。

在本专利文件中，下面讨论的附图和用于描述本发明原理的多个实施例仅仅是说明性的，不应以任何方式解释为限制本发明的范围。本领域的技术人员将理解，本发明的原理可以在任何类型的适当布置的设备或系统中实施。

图1示出了用于调节车辆的发热部件12的温度的系统10。发热部件12可以是用于为混合动力车辆或电动车辆提供动力的电池。系统10也可用于调节驾驶座舱14中的温度。系统10可以包括第一回路20和第二回路30。系统10包括第一泵40和第二泵50。第一泵40、第二泵50分别泵送冷却剂通过第一回路20、第二回路30。

第一回路20包括部件热交换器22和冷却器模块24。第一回路20包括流体管线21、23、29以及流体管线25和27或流体管线66。在图1中，第一回路20包括流体管线25和27，不包括流体管线66。第一流体管线21将冷却剂输送到部件热交换器22以与部件进行热交换，从而分别加热或冷却冷却剂和冷却或加热发热部件12。第一传感器26与第一流体管线21通信。

第二流体管线23将冷却剂输送到第一泵40的入口41。通向第一泵40的入口41直接从部件热交换器22接收冷却剂，因为第一泵40与部件热交换器22的下游直接连通。

第一泵40具有两个出口并且能在两种模式之间切换，即冷却器模式和再循环模式。在冷却器模式下第一回路20与第一泵40的下游连通。当第一泵处于冷却器模式时，第一泵40中的阀打开第一出口42以将冷却剂从第一出口排出，同时第二出口44可以关闭。第一出口42通过通向冷却器模块24的第三管线25将冷却剂引导至第一回路20。冷却器模块24可以打开或关闭。打开时，冷却器模块24冷却第三管线25中的从第一泵40接收的冷却剂。关闭时，冷却器模块24允许冷却剂通过而不进行冷却。冷却器模块24可以通过珀耳帖电装置来冷却冷却剂。珀耳帖电装置通过连接两种金属的节点施加电流以在该节点处吸量，从而平衡两种金属的化学势差以产生冷却效果。

第二回路30包括加热器模块32和座舱热交换器34。第二回路30包括流体管线33、35、37，有时还包括流体管线52。在图2中，第二回路30包括流体管线52。第六流体管线33将冷却剂输送到加热器模块32。当加热器模块32开启时，该加热器模块加热通过加热器模块的冷却剂。如果加热器模块关闭，则冷却剂在不被加热的情况下通过。加热器模块32可以通过使用塞贝克电装置来加热冷却剂，塞贝克电装置的工作原理与之前对冷却器模块24描述的珀耳帖电装置相反。冷却剂沿第七流体管线35离开加热器模块32并来到座舱热交换器34.

在座舱热交换器34中，来自驾驶座舱14的空气与来自第七流体管线35的冷却剂间接地进行热交换。如果加热器模块32开启，则冷却剂将加热座舱空气。如果加热器模块32关闭、第一泵40处于冷却器模式并且冷却器模块24开启，则冷却剂将冷却座舱空气。冷却剂将沿第八流体管线37离开座舱热交换器34并流向第二泵50的入口51。第二泵50的入口51直接从座舱热交换器34接收冷却剂，因为第二泵直接与座舱热交换器的下游连通。

第二泵50具有两个出口。第二泵50能在隔离模式和连结模式之间切换。在隔离模式下第二回路与第二泵的下游连通。当第二泵50处于隔离模式时，第二泵50中的阀打开第一出口52以从第一出口52排出冷却剂，同时第二出口54可以关闭。第一出口52将冷却剂经第九流体管线38引导至第三节点45，该冷却剂从该第三节点45与来自第二回路30中的第一联络管线60的任何冷却剂一起经第六流体管线33流回到加热器模块32。在隔离模式下，第二泵50仅经由第一出口52泵送冷却剂通过第二回路30。此外，在隔离模式下，来自加热器模块的冷却剂仅通过座舱热交换器34加热座舱空气。第二传感器39与第七流体管线35通信。

当第一泵40处于冷却器模式并且第二泵50处于隔离模式时，来自冷却器模块24的冷却或未冷却的冷却剂可以沿第四流体管线27经与第一回路20中的第一旁通管线66连接的第一节点28输送到第五流体管线29，并经与第二回路中的第二旁通管线62连接的第二节点31且经由第一流体管线21输送回到部件热交换器22以可能冷却发热部件12。

当第二泵50处于隔离模式时，第一回路20和第二回路30独立循环。然而，第一回路20和第二回路30经由第一联络管线60通过流体膨胀和收缩轻微连通，这使各回路保持平衡。

第一传感器26感测第一流体管线21中要进入部件热交换器22的冷却剂的温度。传感器26向控制器68发送信号以用信号通知第一泵40在冷却器模式下运行，如果进入部件热交换器的冷却剂的温度高于如图1所示的设定点则开启冷却器模块24。第一传感器26可以将信号直接发送到第一泵40或冷却器模块24。

第二传感器39感测流体管线35中进入座舱热交换器34的冷却剂的温度。第二传感器39向第二控制器70发送信号以用信号通知第二泵50在隔离模式下运行，如果在流体管线35中进入座舱热交换器34的冷却剂的温度低于如图1所示的设定点，则开启加热模块32。可以基于车辆座舱14中的内部设置来调整管线35中的传感器39的设定点。可以设想，第一控制器68和第二控制器70也可以合并成单个控制器。

图2示出了系统10，其中第一泵40仍处于冷却器模式，第二泵50处于连结模式。在连结模式下，第一回路20与第二泵50的下游连通。在连结模式下，第一回路20和第二回路30中的冷却剂独立地循环。在图2中，第一回路20包括流体管线21、23、25、27和29；第二回路30包括流体管线33、35和37。流体管线27中来自冷却器模块24的冷却剂被经第一节点28并经第一联络管线60和第二节点45被泵送到第二回路30中。在在第二回路30中，冷却剂经管线33被泵送到加热器模块32以进行加热，如果加热器模块开启，则冷却剂经流体管线35被泵送到座舱热交换器34中以调节座舱14中的热量。来自座舱热交换器34的冷却剂流向第二泵50的入口51。

在连结模式下，第二泵上的阀通向/打开第二出口54，第二出口54将冷却剂经第二旁通管线62引导至第一回路30。阀可关闭第一出口52。处于连结模式的第二泵将冷却剂从第二出口54经第二旁通管线62泵送到第二节点31，并与来自第五管线29的少量冷却剂一起在第一管线21中流到第一回路20中的部件热交换器22。在连结模式下，第二泵50将来自第二泵的冷却剂从第二回路30泵送到第一回路20中。在连结模式下，来自第一回路20的少量冷却剂和来自第二回路30的冷却剂在第二节点31处汇合并一起流向流体管线21中的部件热交换器22。

第一传感器26感测流体管线21中进入部件热交换器22的冷却剂的温度。如果进入部件热交换器22的冷却剂的温度高于设定点，则第一传感器26向控制器68发送信号，从而用信号通知第一泵40在冷却器模式下运行并开启冷却器模块24，如图2所示。第一传感器26可以直接向第一泵40或冷却器模块24发送信号。

第二传感器39感测流体管线35中进入座舱热交换器34的冷却剂的温度。第二传感器39向第二控制器70发送信号，以用信号通知第二泵50在连结模式下运行，如果流体管线35中进入座舱热交换器34的冷却剂的温度高于如图2所示的设定点，则关闭加热模块32。第二传感器39可以直接向第二泵50或加热器模块32发送信号。

图3描绘了系统10，其中第一泵40处于再循环模式，第二泵50处于隔离模式。第二回路30在再循环模式下与第二泵50的下游连通。在图3中，第一回路20包括流体管线21、23、66和29；第二回路30包括流体管线33、35、37和52。在再循环模式下，第一泵40的阀打开第二出口44以将第一回路20中的冷却剂再循环回到部件热交换器22。第一泵40的阀可以关闭第一出口42。第一泵40通过第二出口44将冷却剂经第一节点28泵送到第一旁通管线66，并以通过第五流体管线29的阻力最小的方式经第一管线21泵送通过第三节点31并回到部件热交换器22以维持部件热交换器的温度。在再循环模式下，第一泵仅将第一回路20中的冷却剂绕过冷却器模块24再循环到部件热交换器22。

处于隔离模式的第二泵50具有打开的第一出口52以从第一出口排出冷却剂。第一出口52将冷却剂经通向第三节点45的第九流体管线38引导至第二回路30，冷却剂从第三节点45与来自第一联络管线60的任何冷却剂一起经第六流体管线33流回到加热器模块32。在隔离模式下，第二泵50仅经由第一出口52泵送冷却剂通过第二回路30。此外，在隔离模式下，来自加热器模块32的冷却剂仅通过座舱热交换器34加热座舱空气。

当第二泵50处于隔离模式时，冷却剂被独立地循环通过第一回路20和第二回路30。然而，第一回路20和第二回路30通过经第一联络管线60的流体膨胀和收缩轻微连通，这使个回路保持平衡。

第一传感器26感测管线21中进入部件热交换器22的冷却剂的温度。如果进入部件热交换器22的冷却剂的温度低于设定点，则第一传感器26向控制器68发送信号以用信号通知第一泵40在再循环模式下运行并关闭冷却器模块24，如图3所示。第一传感器26可以直接向第一泵40或冷却器模块24发送信号。

第二传感器39感测流体管线35中进入座舱热交换器34的冷却剂的温度。第二传感器39向第二控制器70发送信号以用信号通知第二泵50在隔离模式下运行，如果流体管线39中进入座舱热交换器34的冷却剂温度低于如图3所示的设定点，则开启加热模块32。

图4描绘了系统10，其中第一泵40处于再循环模式，第二泵50处于连结模式。在图4中，第一回路20包括流体管线21、23、66和29；第二回路30包括流体管线33、35和37。在再循环模式下，如图3所示，第一泵40的阀打开第二出口44以将冷却剂引导至第二回路30并且可以关闭第一出口42。第一泵40泵送冷却剂通过第一旁通管线66中的第二出口44，通过第一节点28，并以阻力最小的方式通过第一联络管线60并连同从在流体管线38中从第二泵50泵送的冷却剂一起通过第二节点45，并在流体管线33中供给到加热器模块32，通过流体管线35，然后到达座舱热交换器34。冷却剂在管线37中离开座舱热交换器34，并供给到第二泵50的入口51。第一旁通管线66中的冷却剂仅少量地通过第一回路20中的第五流体管线29。在再循环模式下，第一泵仅使冷却剂绕过冷却器模块24在第一回路20中再循环。

在连结模式下，第二泵50上的阀通向/打开第二出口54，第二出口54引导冷却剂通过第二旁通管线62。在连结模式下，第二泵50上的阀可以关闭第一出口52。第一回路20和第二回路30中的冷却剂独立地循环。来自第一旁通管线66的冷却剂经第一节点28并经第一联络管线60和第二节点45被泵送到第二回路30中。在第二回路30中，冷却剂经流体管线33被泵送到加热器模块32中以进行加热，如果加热器模块开启，则通过流体管线35并进入座舱热交换器34以调节座舱14中的热量。来自座舱热交换器34的冷却剂流向第二泵50的入口51。第二泵处于连结模式，所以第二泵50的阀打开第二出口54并且可以关闭第一出口52。在该连结模式下，第二泵将冷却剂从第二出口54引导通过第二旁通管线62。第二旁通管线62供给第二节点31并且连同来自第五流体管线29的冷却剂一起在第一管线21中流向第一回路20中的部件热交换器22。在连结模式下，来自第一回路20的冷却剂仅在来自流体管线29的第二节点31处少量地加入来自第二回路30的冷却剂并一起流到流体管线21中的部件热交换器22。

第一传感器26感测流体管线21中进入部件热交换器22的冷却剂的温度。传感器26向控制器68发送信号以用信号通知第一泵40在再循环模式下运行，如果进入部件热交换器的冷却剂的温度低于如图4所示的设定点，则关闭冷却器模块24。第一传感器26可以将信号直接发送到第一泵40或冷却器模块24。

第二传感器39感测流体管线35中进入座舱热交换器34的冷却剂的温度。第二传感器39向第二控制器70发送信号以用信号通知第二泵50在连结模式下运行，如果进入流体管线39中的座舱热交换器34的冷却剂的温度低于如图4所示的设定点，则开启加热模块32。第二传感器39可以直接向第二泵50或加热器模块32发送信号。

如果由第一传感器26读取的进入部件热交换器22的冷却剂的温度处于设定点，则第一传感器26向第一控制器68发送信号，第一控制器68除了在它之前所处的模式下运行外不向第一泵40发送信号并关闭冷却器模块24。

如果第二传感器39读取的进入座舱热交换器34的冷却剂温度处于设定点，则第二传感器26除了以其之前所处的模式运行之外不向第二控制器70发送信号并关闭加热器模块32。

图5示出了用于泵送车辆中的冷却剂的第一泵40和第二泵50的一个示例。可以理解，第一泵40、第二泵50也可以用于非车辆应用。第一泵40、第二泵50是泵和用于选择性地控制来自泵的流量的阀的集成。第一泵40、第二泵50包括泵电动机区段102和泵区段104。泵电动机区段102包括电动机壳体106。

图6描绘了沿图5中的线6-6截取的泵区段104的截面透视图。泵电动机壳体106包含泵电动机(未示出)并且电动机轴112穿过泵电动机安装板113的开口安装。泵电动机驱动叶轮116以移动流体。叶轮116包括多个叶轮叶片118，用于将冷却剂从入口移动到出口。叶轮116被配置为可在由电动机轴112驱动的泵区段104内旋转。泵电动机包括电连接件(未示出)，其适于从远程定位的电源接收电能以给泵电动机供电并运转泵电动机。

在图5中，泵区段104的泵壳体131基本上形成为圆筒形并且包括外周壁132。流体入口41、51，例如用于吸入流体(在该示例中为冷却剂)的吸入口，位于泵壳体131的旋转轴线的中心。泵壳体131还包括至少两个流体出口，用于从泵区段104排出流体。在该实施例中，示出了第一出口42、52和第二出口44、54。第一出口42、52和第二流体出口44、54从外周壁132延伸出来并且彼此轴向偏置，使得该示例中的流体出口42、44和52、54的中心定向成彼此成90度角定向。本领域技术人员将理解，流体出口42、44和52、54可以任何其他方便的角度彼此偏置。阀致动器可以容纳在致动器壳体105中。

参照图6，流体出口42、44和52、54与泵腔室150的下游连通。可调阀构件142在径向上位于叶轮116外侧和泵腔室150内侧。阀构件142布置成能可调节地引导流体通过相应的流体出口42、44和52、54。阀构件142具有带外壁表面149和内壁表面146的环形壁145以及延伸穿过环形壁145的开口144。在该示例中，阀构件142的环形壁145从开口144的第一端147处的总体上较厚的壁区段螺旋延伸到开口144的第二端148处的总体上较薄的壁区段。叶轮116布置成能在环形壁145内旋转，特别是在螺旋延伸的内壁表面146内旋转。

在运行中，阀构件142的旋转选择性地将开口144定位成能将流体流从入口41、51转移到泵腔室150、第一流体出口42、52或第二流体出口44、54，从而控制流体从泵区段104的排出。

本发明针对于一种方法和设备，其可以仅通过两个泵来控制发热部件和座舱的温度，而无需单独的阀和额外的流体管线以及附属于其的控制装置。

阐明本专利文件全文使用的某些词和短语的定义可能是有利的。术语“连通”及其派生词包括直接连通和间接连通。术语“包括”和“包含”及其派生词指包括但不限于。术语“或”具有包容性，意思是和/或。短语“与...相关联”及其派生词可以指包括、包括在...内、互相连接、包含、包含在...内、连接到或与...连接、联接到或与...联接、可与...连通、与...配合、交错、并列、接近、结合到或与...结合、具有、具有...的属性、与...有关系等。当与条目列表一起使用时，短语“至少一个”意味着可以使用一个或多个所列条目的不同组合，并且可能只需要列表中的一个条目。例如，“A、B、C中的至少一个”包括以下任意组合：A、B、C、A和B、A和C、B和C、A和B和C。

本申请中的描述不应理解为暗示任何特定元件、步骤或功能是必须包含在权利要求范围内的必要或关键要素。要求专利权的主题的范围仅通过允许的权利要求来限定。此外，任何权利要求均无意针对任何所附权利要求或权利要求要素援引35U.S.C.§112(f)，除非在特定权利要求中明确使用了确切的词语“用于...的手段”或“用于...步骤”，后接识别功能的分词短语。在权利要求中使用诸如(但不限于)“机构”、“模块”、“装置”、“单元”、“部件”、“元件”、“构件”、“设备”、“机器”、“系统”或“控制器”等术语应理解为并且意在指相关领域技术人员已知的结构，由权利要求本身的特征进一步修改或增强，而不是意在援引35U.S.C.§112(f)。

虽然本发明已经描述了某些实施例和通常相关联的方法，但是这些实施例和方法的变更和排列对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，以上对示例性实施例的描述不限定或限制本发明。在不脱离通过所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，其他变更、替换和变化也是可能的。

Claims (15)

1.一种用于冷却车辆的发热部件的方法，包括：

当第一泵处于冷却器模式时，将冷却剂从所述第一泵泵送到包括部件热交换器和冷却器模块的第一回路中；和

当所述第一泵处于再循环模式时，将冷却剂从所述第一泵泵送到包括加热器模块和座舱热交换器的第二回路中，或者泵送回到所述第一回路中的所述部件热交换器。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

当所述第二泵处于隔离模式时，将冷却剂从所述第二泵泵送到所述第二回路中；和

当所述第二泵处于连结模式时，将来自所述第二泵的冷却剂从所述第二回路泵送到所述第一回路中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一泵具有将冷却剂引导至所述第一回路中的所述冷却器模块的第一出口，并且所述第一泵具有将冷却剂引导至所述第二回路或引导回所述第一回路中的所述部件热交换器的第二出口。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二泵具有将冷却剂引导至所述第二回路的第一出口，并且所述第二泵具有将冷却剂引导至所述第一回路的第二出口。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一泵的入口直接从所述部件热交换器接收冷却剂。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二泵的入口直接从所述座舱热交换器接收冷却剂。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括感测进入所述部件热交换器的冷却剂的温度，以确定在进入所述部件热交换器的冷却剂的温度高于设定点的情况下使所述第一泵以冷却器模式运行，和在进入所述部件热交换器的冷却剂的温度在设定点以下的情况下使所述第一泵以再循环模式运行。

8.根据权利要求2所述的方法，还包括感测进入所述座舱热交换器的冷却剂的温度，以确定在进入所述座舱热交换器的冷却剂的温度在设定点以上的情况下使所述第二泵以连结模式运行，和在进入所述座舱热交换器的冷却剂温度低于设定点的情况下使所述第二泵以隔离模式运行。

9.一种用于冷却车辆的发热部件的设备，包括：

第一回路，该第一回路包括部件热交换器和冷却器模块，

第二回路，该第二回路包括加热器模块和座舱热交换器；

能在冷却器模式与再循环模式之间切换的第一泵，当该第一泵处于所述冷却器模式时，所述第一回路与所述第一泵的下游连通，并且当该第一泵处于所述再循环模式时，所述第二回路或部件热交换器与所述第一泵的下游连通。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第二泵能在隔离模式与连结模式之间切换，当该第二泵处于所述隔离模式时，所述第二回路与所述第二泵的下游连通，并且当该第二泵处于所述连结模式时，所述第一回路与所述第二泵的下游连通。

11.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一泵具有将冷却剂引导至所述第一回路的第一出口，并且所述第一泵具有将冷却剂引导至所述第二回路或所述部件热交换器的第二出口。

12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二泵具有将冷却剂引导至所述第二回路的第一出口，并且所述第二泵具有将冷却剂引导至所述第一回路的第二出口。

13.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一泵的入口与所述部件热交换器的下游直接连通。

14.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第二泵的入口与所述座舱热交换器的下游直接连通。

15.根据权利要求9所述的设备，还包括第一传感器和控制器，其中该第一传感器用于感测进入所述部件热交换器的冷却剂的温度，和所述控制器用于在进入所述部件热交换器的冷却剂的温度高于设定点的情况下用信号通知所述第一泵以冷却器模式运行并且在进入所述部件热交换器的冷却剂的温度在设定点以下的情况下用信号通知使所述第一泵以再循环模式运行。