CN118156667A - 热管理系统、热管理方法和计算机装置 - Google Patents

热管理系统、热管理方法和计算机装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热管理系统、热管理方法和计算机装置。热管理系统包括：第一通道，第一制冷剂流过该第一通道以冷却安装在车辆上的蓄电装置；第二通道，第二制冷剂流过该第二通道以冷却使车辆行驶的驱动装置；第三通道，由制冷循环冷却的第三制冷剂流过该第三通道；以及热交换器，该热交换器连接到第一通道、第二通道和第三通道。第一通道、第二通道和第三通道彼此独立地设置。热交换器被配置成在第一制冷剂、第二制冷剂和第三制冷剂之间相互交换热量。

Description

热管理系统、热管理方法和计算机装置
技术领域
本公开涉及热管理系统、热管理方法和计算机装置。
背景技术
WO2017/017867公开了一种用于利用绝缘油冷却电池的技术。
发明内容
根据WO2017/017867中描述的技术，电池(蓄电装置)可以被适当地冷却。然而，在WO2017/017867中，从利用具有简单结构的热管理系统适当地对车辆执行宽范围的热管理(例如，对整个车辆的热管理)的观点来看，没有进行充分的研究。
本公开提供了一种热管理系统，该热管理系统具有简单结构，以适当地对车辆执行宽范围的热管理。
根据本公开的第一方面的热管理系统包括：第一通道，第一制冷剂流过该第一通道以冷却安装在车辆上的蓄电装置；第二通道，第二制冷剂流过该第二通道以冷却使车辆行驶的驱动装置；第三通道，由制冷循环冷却的第三制冷剂流过该第三通道；以及热交换器，其连接到第一通道、第二通道和第三通道。第一通道、第二通道和第三通道彼此独立地设置。热交换器被配置成在第一制冷剂、第二制冷剂和第三制冷剂之间相互交换热量。
根据上述配置，因为热交换器在第一制冷剂、第二制冷剂和第三制冷剂之间交换热量，所以蓄电装置和驱动装置可以由通过制冷循环冷却的第三制冷剂冷却。由于第一通道、第二通道和第三通道彼此独立地设置，所以更容易将通道单独地调节到适当的温度。因此，可以适当地对车辆执行宽范围的热管理(例如，在包括蓄电装置和驱动装置的范围内的热管理)。由于所有的第一制冷剂、第二制冷剂和第三制冷剂都流入公共热交换器中，并且热量通过一个热交换器在第一制冷剂、第二制冷剂和第三制冷剂之间交换，热管理系统的结构被简化并且成本降低。
包括蓄电装置和驱动装置的车辆可以是全部或部分地使用电力作为动力源的电气化车辆。驱动装置可以起车辆的变速驱动桥或动力系统的作用。驱动装置可以包括产生用于车辆的行驶的动力的马达以及通过使用从蓄电装置供应的电力来驱动马达的驱动电路(例如，逆变器)。电气化车辆的示例包括电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和燃料电池电动车辆(FCEV)。
根据本公开的第一方面的热管理系统还可以包括空调装置，该空调装置被配置成通过制冷循环调节车辆的内部中的空气。第一制冷剂可以是绝缘油。第二制冷剂可以是水或水溶液。第三制冷剂可以是用来调节空气的制冷剂。
第一通道、第二通道和第三通道可以是分离开的，并且不需要彼此连通。因此，如上所述，可以在第一通道、第二通道和第三通道中使用不同类型的制冷剂。在上述配置中，绝缘油可以用作用于冷却蓄电装置的第一制冷剂。因此，更容易适当地冷却蓄电装置，同时抑制蓄电装置的传导。驱动装置可以由廉价且易于操纵的冷却剂(水或水溶液)冷却。由于可以使用空调装置的制冷循环，不需要给车辆增加专门的制冷循环(例如，用于热管理的制冷循环)。
根据本公开的第一方面的热管理系统还可以包括：第一泵，其被配置成使第一制冷剂在由第一通道提供的第一流体回路中循环；第二泵，其被配置成使第二制冷剂在由第二通道提供的第二流体回路中循环；以及第三泵，其被配置成使第三制冷剂在由第三通道提供的第三流体回路中循环。
根据上述配置，更容易控制通道中制冷剂的循环，因为可以为第一通道、第二通道和第三通道单独地提供泵。
根据本公开的第一方面的热管理系统还可以包括调节阀。第二通道可以包括：第一部分，其穿过驱动装置；第二部分，其从第一部分的第一端部穿过热交换器并连接到第一部分的第二端部；以及第三部分，其从第一部分的第一端部在不穿过热交换器的情况下连接到第一部分的第二端部。调节阀可以被配置成调节流入第二部分的第二制冷剂的量和流入第三部分的第二制冷剂的量之间的比率。
由于调节阀可以调节流入第二部分的第二制冷剂的量和流入第三部分的第二制冷剂的量之间的比率，所以更容易控制由第二制冷剂对驱动装置的冷却以及第二制冷剂和其它制冷剂之间的热交换。
在根据本公开的第一方面的热管理系统中，调节阀可以是连接到第一部分、第二部分和第三部分的三通阀。
根据上述配置，即使不单独地提供用于调节流入第二部分的第二制冷剂的量的阀和用于调节流入第三部分的第二制冷剂的量的阀，单个调节阀(三通阀)也可以调节流入第二部分的第二制冷剂的量和流入第三部分的第二制冷剂的量之间的比率。
根据本公开的第一方面的热管理系统还可以包括：第一温度传感器，其被配置成在第一流体回路中检测由第一泵泵出的第一制冷剂在穿过热交换器和蓄电装置之后的温度；第二温度传感器，其被配置成在第二流体回路中检测由第二泵泵出的第二制冷剂在穿过驱动装置之前的温度；以及控制装置，其被配置成通过使用由第一温度传感器检测到的温度和由第二温度传感器检测到的温度来控制调节阀。
根据上述配置，控制装置更容易基于由第一温度传感器检测到的温度和由第二温度传感器检测到的温度来适当地控制调节阀。
在根据本公开的第一方面的热管理系统中，控制装置可以被配置成：获取指示蓄电装置的请求冷却程度的请求冷却指数；通过使用由第一温度传感器检测到的温度、由第二温度传感器检测到的温度和请求冷却指数来确定目标流量；并且控制调节阀以使流入第二部分的第二制冷剂的量接近目标流量。
根据本公开的第二方面的用于通过使用热管理系统来管理车辆中的热量的热管理方法可以包括：当满足与车辆的状态相关的第一条件时，操作所有的第一泵、第二泵和第三泵并控制调节阀以使第二制冷剂流入第二部分；当不满足第一条件并且满足与车辆的状态相关的第二条件时，停止第三泵，操作第一泵和第二泵，并且控制调节阀以使第二制冷剂流入第二部分；当不满足第一条件并且满足与车辆的状态相关的第三条件时，操作所有的第一泵、第二泵和第三泵，并且控制调节阀以使第二制冷剂不流入第二部分；以及当不满足第一条件并且满足与车辆的状态相关的第四条件时，停止第一泵，操作第二泵和第三泵，并且控制调节阀以使第二制冷剂流入第二部分。
根据本公开的第二方面的热管理方法，可以根据车辆的状态改变热交换器中的热交换的模式。因此，更容易执行适合于车辆的状态的热管理。
根据本公开的第三方面的用于通过使用热管理系统来管理车辆中的热量的热管理方法可以包括：获取流入热交换器的第一制冷剂的温度；获取流入热交换器的第二制冷剂的温度；获取指示蓄电装置的请求冷却程度的请求冷却指数；通过使用第一制冷剂的温度、第二制冷剂的温度和请求冷却指数来确定流入第二部分的第二制冷剂的流量的目标值；以及控制调节阀以使流入第二部分的第二制冷剂的量接近所确定的目标值。
根据本公开的第三方面的热管理方法，更容易将第一制冷剂和第二制冷剂之间的热平衡(例如，温差)调整到适当的平衡。
根据本公开的第四方面的计算机装置可以包括处理器和存储装置，该存储装置存储程序，该程序使处理器执行所述热管理方法。
根据本公开的第四方面的计算机装置，热管理方法被适当地执行。根据一个方面，可以提供用于使计算机执行热管理方法的程序。根据另一个方面，可以提供配置成分发程序的计算机装置。
根据本公开，可以利用具有简单结构的热管理系统适当地对车辆执行宽范围的热管理。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1示出了根据本公开的实施例的热管理系统的配置；
图2图示了根据本公开的实施例的热管理系统的控制装置；
图3是示出根据本公开的实施例的用于控制调节阀的方法的流程图；
图4是示出根据本公开的实施例的用于控制泵的方法的流程图；
图5示出了在本公开的实施例中当执行三流体热交换时热管理系统的状态；
图6示出了在本公开的实施例中当在第一和第二通道之间执行两流体热交换时热管理系统的状态；
图7示出了在本公开的实施例中当在第一和第三通道之间执行两流体热交换时热管理系统的状态；
图8示出了在本公开的实施例中当在第二和第三通道之间执行两流体热交换时热管理系统的状态；并且
图9示出了根据本公开的实施例的包括热管理系统的车辆的配置的示例。
具体实施方式
将参照附图详细地描述本公开的实施例。在整个附图中，相同或对应的部分由相同的符号表示，并且将不再重复其描述。
图1示出了根据本实施例的热管理系统的配置。参考图1，根据本实施例的热管理系统应用于例如电气化车辆。热管理系统包括第一通道10、第二通道20、第三通道30和热交换器50。
第一制冷剂C1流过第一通道10，以冷却电池12。电池12对应于安装在车辆上的蓄电装置，并且起电气化车辆的动力源的作用。第一制冷剂C1是用于电池的制冷剂。在本实施例中，采用绝缘油作为第一制冷剂C1。通过使用绝缘油作为用于冷却电池12的第一制冷剂C1，即使在其中第一通道10形成为穿过电池12以增强冷却效果的配置中，电池12的传导也不太可能发生。因此，在抑制电池12的传导(与电学性能相关的异常)的同时，更容易适当地冷却电池12。
第一泵11设置在由第一通道10形成的第一流体回路中。第一泵11使第一制冷剂C1在第一流体回路中循环。热交换器50、电池12和温度传感器13在第一流体回路中从第一泵11到下游侧按此顺序设置。电池12由流过第一流体回路的第一制冷剂C1冷却。温度传感器13检测在电池12的出口处(在冷却之后)的第一制冷剂C1的温度T1。
第二制冷剂C2流过第二通道20，以冷却使车辆行驶的驱动装置。驱动装置包括逆变器23和马达24，并且通过使用由电池12供应的电力而使车辆行驶。驱动装置起车辆的动力系统(PT)的作用。马达24起行驶马达的作用。第二制冷剂C2是用于动力系统的制冷剂。在本实施例中，水或水溶液被用作第二制冷剂C2。车辆的驱动装置可以由廉价且易于操纵的冷却剂适当地冷却。
第二泵21设置在由第二通道20形成的第二流体回路中。第二泵21使第二制冷剂C2在第二流体回路中循环。第二通道20包括穿过车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)的第一部分20a、从第一部分20a的第一端部P1穿过热交换器50并连接到第一部分20a的第二端部P2的第二部分20b、以及在不穿过热交换器50的情况下从第一部分20a的第一端部P1连接到第一部分20a的第二端部P2的第三部分20c(旁通路径)。
在由第一部分20a和第二部分20b形成的流体回路(第二流体回路A)中，温度传感器22、逆变器23、马达24、调节阀25、热交换器50和散热器26从第二泵21到下游侧按此顺序设置。热交换器50不包括在由第一部分20a和第三部分20c形成的流体回路(第二流体回路B)中。
第二泵21定位在第一部分20a中。车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)也定位在第一部分20a中，并且由流过第一部分20a的第二制冷剂C2冷却。温度传感器22也定位在第一部分20a中(更具体地，在第二泵21和逆变器23之间)，并且检测在车辆的驱动装置的入口处(在冷却之前)的第二制冷剂C2的温度T21。
调节阀25定位在第一部分20a的第一端部P1处。调节阀25是例如三通阀。调节阀25被配置成调节从第一部分20a流到第二部分20b的第二制冷剂C2的量(以下也称为“非旁通量”)和从第一部分20a流到第三部分20c的第二制冷剂C2的量(以下也称为“旁通量”)之间的比率。调节阀25可以通过改变非旁通量和旁通量中的至少一个来改变非旁通量和旁通量之间的比率。在本实施例中，随着调节阀25的开度增加，非旁通量增加，并且旁通量减少(参见后面描述的图2)。
散热器26定位在第一部分20a中，并且冷却车载部件(耗散车载部件的热量)。当散热器26的温度低时，散热器26使第二制冷剂C2冷却。当散热器26的温度高时，散热器26由第二制冷剂C2冷却。散热器26可以通过由车辆的行驶导致的风(自然通风)来冷却。
由车载装置的制冷循环冷却的第三制冷剂C3流过第三通道30。在本实施例中，第三制冷剂C3由空调装置的制冷循环冷却。空调装置包括冷凝器32，并且通过制冷循环(即，蒸发、压缩、冷凝和膨胀步骤的循环)调节车辆中(车辆的内部中)的空气。通过使用安装在车辆(例如，电气化车辆)上的空调装置的制冷循环，不需要给车辆增加专门的制冷循环(例如，用于热管理的制冷循环)。第三制冷剂C3是用于空气调节的制冷剂。用于空气调节的制冷剂的示例包括诸如R-134a的氢氟烃制冷剂、诸如R-1234yf的氢氟烯烃制冷剂、诸如R744的二氧化碳(CO2)和丙烷气体。
空调装置的制冷循环和第三制冷剂C3之间的热交换经由冷凝器32执行。冷凝器32可以执行制冷循环中的冷凝步骤。在本实施例中，空调装置还包括用于压缩步骤的压缩机、用于膨胀步骤的膨胀阀、用于蒸发步骤的蒸发器和热泵系统(均未示出)。热泵是一种用于收集热量并将其作为大量热能利用的技术。热泵系统可以通过使用例如空气中的热量和来自车载部件的废热来加热车辆的内部。
第三泵31设置在由第三通道30形成的第三流体回路中。第三泵31使第三制冷剂C3在第三流体回路中循环。冷凝器32和热交换器50在第三流体回路中从第三泵31到下游侧按此顺序设置。冷凝器32使流过第三流体回路的第三制冷剂C3冷却(耗散该第三制冷剂C3的热量)。冷凝器32可以利用冷凝器风扇的风来冷却第三制冷剂C3。
热交换器50连接到第一通道10、第二通道20和第三通道30。热交换器50起三流体热交换器的作用，并且在第一制冷剂C1、第二制冷剂C2和第三制冷剂C3之间相互交换热量。热交换器50可以是例如板式热交换器。热交换方法不限于板方法。根据目的而从各种已知热交换方法中选择的任何一种方法都可以应用于热交换器50。
在本实施例中，第一通道10、第二通道20和第三通道30彼此独立地形成。第一通道10、第二通道20和第三通道30是分离的，并且彼此不连通。因此，可以在第一通道10、第二通道20和第三通道30中使用不同类型的制冷剂。
下面将参照图2至图8描述根据本实施例的热管理系统的控制装置和热管理方法。
图2图示了根据本实施例的热管理系统的控制装置。与图1一起参考图2，根据本实施例的热管理系统还包括电子控制单元(ECU)500。ECU 500包括例如计算机，并且起车辆控制装置的作用。ECU 500控制车辆的驱动装置(例如，逆变器23)。ECU 500包括处理器501和存储装置502。处理器501可以包括中央处理单元(CPU)。存储装置502被配置成保存存储的信息。存储装置502存储程序和将在程序中使用的信息(例如，映射、数学表达式和各种参数)。在本实施例中，处理器501执行存储在存储装置502中的程序，以执行车辆中的热管理。空调装置也由ECU 500控制。
第一泵11、第二泵21和第三泵31由ECU 500控制。由于泵(第一泵11、第二泵21和第三泵31)单独地安装在第一通道10、第二通道20和第三通道30中，ECU 500可以容易地控制通道中的制冷剂(第一制冷剂C1、第二制冷剂C2和第三制冷剂C3)的循环。
调节阀25由ECU 500控制。在本实施例中，连接到第一部分20a、第二部分20b和第三部分20c的三通阀被用作调节阀25。根据这样的配置，即使不单独地提供用于调节流入第二部分20b的第二制冷剂C2的量的阀和用于调节流入第三部分20c的第二制冷剂C2的量的阀，单个调节阀(三通阀)也可以调节流入第二部分20b的第二制冷剂C2的量和流入第三部分20c的第二制冷剂C2的量之间的比率。
在图2中所示的曲线图中，线L1、L2指示调节阀25的特性的示例。线L1指示调节阀25的开度和非旁通量(从第二通道20到热交换器50的流入量)之间的关系。如由线L1所指示，从第一部分20a朝向第二部分20b(朝向热交换器50)流动的第二制冷剂C2的量随着调节阀25的开度增加而增加。线L2指示调节阀25的开度和旁通量之间的关系。如由线L2所指示，从第一部分20a朝向第三部分20c流动(绕过热交换器50)的第二制冷剂C2的量(旁通量)随着调节阀25的开度增加而减少。以这种方式，随着调节阀25的开度增加，调节阀25减小旁通量与非旁通量的比率(＝旁通量/非旁通量)。ECU 500可以通过使用调节阀25来调节流入第二部分20b的第二制冷剂C2的量和流入第三部分20c的第二制冷剂C2的量之间的比率。根据这样的配置，更容易控制由第二制冷剂C2对驱动装置(逆变器23和马达24)的冷却以及在热交换器50中第二制冷剂C2和其它制冷剂(第一制冷剂C1和第三制冷剂C3)之间的热交换。
在第一流体回路中，温度传感器13检测由第一泵11泵出的在穿过热交换器50和电池12(蓄电装置)之后的第一制冷剂C1的温度T1。温度传感器13是根据本公开的“第一温度传感器”的示例。在第二流体回路的第一部分20a中，温度传感器22检测由第二泵21泵出的在穿过驱动装置(逆变器23和马达24)之前第二制冷剂C2的温度T21。温度传感器22是根据本公开的“第二温度传感器”的示例。温度传感器13、22的检测值被输入到ECU 500(控制装置)。ECU 500通过使用温度传感器13、22的检测值来控制调节阀25。
图3是示出根据本实施例的用于控制调节阀25的方法的流程图。在该流程图中所示的过程由ECU 500重复。流程图中的符号“S”意指“步骤”。
与图1和图2一起参考图3，ECU 500在S11中获取由温度传感器22检测到的温度T21。在S12中，ECU 500使用例如映射来根据车辆的操作状态(例如，马达24的转速和扭矩)确定车辆动力系统损失(以下称为“PT损失”)。
在S13中，ECU 500确定穿过车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)的第二制冷剂C2的流量。在本实施例中，流过第一部分20a的第二制冷剂C2通过穿过驱动装置来冷却车辆的驱动装置。ECU 500例如基于到第二泵21的驱动信号(例如，占空比)和调节阀25的开度来估计穿过车辆的驱动装置的第二制冷剂C2的流量。在S13中获得的流量对应于穿过车辆的动力系统的第二制冷剂C2的流量。在S13中获得的流量在下文中将被称为“PT穿过流量”。如果可以接受在成本方面的缺点，则可以在第一部分20a中设置流量计，以实际测量PT穿过流量。
在S14中，ECU 500确定由于PT损失而导致的第二制冷剂C2的温度增加的量(以下称为“ΔTloss”)。具体地，ECU 500通过使用例如图3中所示的映射(线L11、L12)来获取与PT损失和PT穿过流量相关联的ΔTloss。第二制冷剂C2的温度基本上随着PT损失增加而增加。第二制冷剂C2的温度不容易随着PT穿过流量(穿过动力系统的第二制冷剂C2的流量)增加而增加。在上面的映射中，与在高PT穿过流量的情况下(线L11)相比，在低PT穿过流量的情况下(线L12)，伴随PT损失的增加的第二制冷剂C2的温度增加的程度(曲线图的斜率：温度增加的量与PT损失的增加的量的比率)更高。
在S15中，ECU 500通过使用在S11中获得的温度T21和在S14中获得的ΔTloss来确定流入热交换器50的第二制冷剂C2的温度T22(图2)。具体地，ECU 500将例如通过将ΔTloss加到温度T21上而获得的值设置为温度T22。如果可以接受在成本方面的缺点，则可以在第二部分20b中提供用于实际测量温度T22的温度传感器。
在S16中，ECU 500获取由温度传感器13检测到的温度T1。温度T1对应于流入热交换器50的第一制冷剂C1的温度。在S17中，ECU 500确定温度T22和温度T1之间的温差ΔT。温差ΔT对应于通过从温度T22中减去温度T1而获得的值。
在S18中，ECU 500获取请求冷却指数，该请求冷却指数指示电池12的请求冷却程度。具体地，ECU 500基于电池12的温度、针对驱动车辆而请求的电池12上的负载的大小以及由用户请求的电池12上的负载的大小来获取请求冷却指数。请求冷却指数随着电池12的当前温度增加和电池12上的请求负载(例如，请求的电力)增加而增加。请求冷却指数的增加意指热管理系统中请求的电池12的冷却程度的增加。
在S19中，ECU 500确定流入第二部分20b(朝向热交换器50)的第二制冷剂C2的流量的目标值(以下称为“目标流量V”)。具体地，ECU 500通过使用例如图3中所示的映射(线L21、L22)基于请求冷却指数和温差ΔT来获取目标流量V。ECU 500基本上随着请求冷却指数(电池12的请求冷却程度)减少而增加目标流量V。如果当温差ΔT大时流入热交换器50的第二制冷剂C2的量增加，则第一制冷剂C1对电池12的冷却效果降低。在请求冷却指数相同的条件下，与在小温差ΔT(线L22)下的目标流量V相比，ECU 500减少在大温差ΔT(线L21)下的目标流量V。
在S20中，ECU 500控制调节阀25，以使流入第二部分20b的第二制冷剂C2的量接近在S19中确定的目标流量V。具体地，ECU 500通过使用例如图3中所示的映射(线L31、L32)而基于目标流量V和温度T22来确定调节阀25的目标开度。ECU 500基本上随着目标流量V增加而增加调节阀25的开度。如果当流入热交换器50的第二制冷剂C2的温度T22高时调节阀25的开度增加，则由于热交换器50中的热交换，第一制冷剂C1的温度增加(或者不容易降低)。在目标流量V相同的条件下，与在低温T22(线L32)下的调节阀25的目标开度相比，ECU 500减小在高温T22(线L31)下的调节阀25的目标开度。然后，ECU 500控制调节阀25以达到所确定的目标开度。在执行S20的过程之后，过程返回到初始步骤(S11)。ECU 500在后面描述的三流体热交换期间(当所有的第一泵11、第二泵21和第三泵31都如图5中所示操作时)重复S11至S20的过程。通过这样的控制，ECU 500基于车辆的状态来调节调节阀25的开度。
如上所述，根据本实施例的热管理方法包括：获取流入热交换器50的第一制冷剂C1的温度(S16)；获取流入热交换器50的第二制冷剂C2的温度(S15)；获取指示电池12(蓄电装置)的请求冷却程度的请求冷却指数(S18)；通过使用第一制冷剂C1的温度、第二制冷剂C2的温度和请求冷却指数来确定流入第二部分20b的第二制冷剂C2的流量的目标值(目标流量V)(S19)；以及控制调节阀25以使流入第二部分20b的第二制冷剂C2的量接近所确定的目标值(S20)。
根据上述方法，更容易将第一制冷剂C1和第二制冷剂C2之间的热平衡(例如，温差ΔT)调整到适当的平衡。此外，更容易控制热交换器50中的热交换以充分地冷却电池12。
图4是示出根据本实施例的用于控制泵的方法的流程图。在该流程图中所示的过程由响应于来自用户的请求而激活的ECU 500重复。
与图1和图2一起参考图4，ECU 500在S30中掌握车辆的状态。具体地，ECU 500确定是否针对车辆提出了电池冷却请求、电池温度增加请求和加热请求中的每一个。该确定例如以下述方式进行。
ECU 500基于请求冷却指数来确定是否提出了电池冷却请求。也就是说，ECU 500基于车辆的状态获取指示电池12的请求冷却程度的请求冷却指数。用于获取请求冷却指数的方法例如与图3中S18的方法相同。当获得的请求冷却指数超过预定值(以下称为“第一基准值”)时，ECU 500确定“提出了电池冷却请求”。当请求冷却指数不超过第一基准值时，ECU500确定“未提出电池冷却请求”。
ECU 500基于请求冷却指数来确定是否提出了电池温度增加请求。请求冷却指数的减少意指热管理系统中请求的电池12的温度增加程度的增加。请求冷却指数可以用正(+)值指示电池12的请求冷却程度，并且用负(-)值指示电池12的请求的温度增加程度。当请求冷却指数低于预定值(以下称为“第二基准值”)时，ECU 500确定“提出了电池温度增加请求”。当请求冷却指数不低于第二基准值时，ECU 500确定“未提出电池温度增加请求”。第二基准值是小于第一基准值的值(负值)。当请求冷却指数等于或大于第二基准值并且等于或小于第一基准值时，ECU 500确定既未提出电池冷却请求也未提出电池温度增加请求(未提出电池温度控制请求)。
ECU 500基于请求加热指数来确定是否提出了加热请求。也就是说，ECU 500基于车辆的状态获取指示车辆内部的请求加热程度的请求加热指数。具体地，ECU 500基于车辆内部温度、外部空气温度和目标空调温度来获取请求加热指数。例如，由用户为空调装置设置目标空调温度。请求加热指数随着当前车辆内部温度降低、外部空气温度降低以及目标空调温度增加而增加。请求加热指数的增加意指热管理系统中请求的车辆的内部的加热程度的增加。当请求加热指数超过预定值(以下称为“第三基准值”)时，ECU 500确定“提出了加热请求”。当请求加热指数不超过第三基准值时，ECU 500确定“未提出加热请求”。
在下面描述的S21至S24中，ECU 500基于确定(S30)的结果来确定是否满足第一至第四条件。
在S21中，ECU 500确定是否满足预定的第一条件。第一条件的具体示例将在后面描述。第一条件与车辆的状态相关，并且对应于S31中与热交换相关的许可条件。当满足第一条件(S21中为“是”)时，ECU 500在S31中进行三流体热交换。
图5示出了当执行三流体热交换时热管理系统的状态。如图5中所示，在图4的S31中，ECU 500操作所有的第一泵11、第二泵21和第三泵31，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2流入第二部分20b(包括热交换器50)。具体地，ECU 500通过图4中所示的一系列过程来控制调节阀25。在热交换器50中，在第一通道10(第一制冷剂C1)、第二通道20(第二制冷剂C2)和第三通道30(第三制冷剂C3)之间执行相互热交换(参见图1)。根据这样的三流体热交换，电池12连同车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)可以通过空调装置的制冷循环(第三制冷剂C3)和散热器26(第二制冷剂C2)中的至少一个来冷却。在三流体热交换期间，车辆的内部可以由空调装置的热泵系统加热。更具体地，热泵系统可以通过使用外部空气吸热、电池废热和动力系统废热中的至少一种来加热车辆的内部。在三流体热交换期间，通过重复图3中的S11至S20的过程来调整第一制冷剂C1和第二制冷剂C2之间的热平衡。
当满足“提出了电池冷却请求”和“提出了加热请求”的条件两者时，满足根据本实施例的第一条件(图4中的S21)。当两者都不满足时，不满足第一条件。当在“提出了电池冷却请求”和“提出了加热请求”的条件中仅满足“提出了电池冷却请求”的条件时，如果三流体热交换(参见图5)是比任何其它方法(例如，后面描述的通过两流体热交换进行的电池冷却方法)具有最高效率的电池冷却方法，则满足第一条件。如果存在比三流体热交换具有更高效率的任何其它电池冷却方法，则不满足第一条件。当在“提出了电池冷却请求”和“提出了加热请求”的条件中仅满足“提出了加热请求”的条件时，如果三流体热交换是比任何其它方法(例如，后面描述的通过两流体热交换进行的加热方法)具有最高效率的加热方法，则满足第一条件。如果存在比三流体热交换具有更高效率的任何其它加热方法，则不满足第一条件。
ECU 500可以基于空气调节请求(例如，请求加热指数)、可用电力、外部空气温度、电池温度、动力系统温度、动力系统废热、制冷剂的温度和制冷剂的压力中的至少一个来确定每种电池冷却方法的能量效率。ECU 500可以基于电池温度控制请求(例如，请求冷却指数)、可用电力、外部空气温度、电池温度、动力系统温度、动力系统废热、制冷剂的温度和制冷剂的压力中的至少一个来确定每种加热方法的能量效率。
再次与图1和图2一起参考图4，当不满足第一条件(S21中为“否”)时，ECU 500在S22中确定是否满足预定的第二条件。第二条件的具体示例将在后面描述。第二条件与车辆的状态相关，并且对应于S32中与热交换相关的许可条件。当满足第二条件(S22中为“是”)时，ECU 500在S32中执行在第一和第二通道之间的两流体热交换。
图6示出了当在第一和第二通道之间执行两流体热交换时热管理系统的状态。如图6中所示，在图4的S32中，ECU 500停止第三泵31，操作第一泵11和第二泵21，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2流入第二部分20b(包括热交换器50)。例如，ECU 500通过完全打开调节阀25将旁通量设置为零(无旁通)。在热交换器50中，在第一通道10(第一制冷剂C1)和第二通道20(第二制冷剂C2)之间执行相互热交换。根据这样的两流体热交换，电池12连同车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)可以由散热器26(第二制冷剂C2)冷却。在第一和第二通道之间的两流体热交换期间，电池12可以由车载热源(例如，动力系统废热、空调装置的制冷循环的废热和电加热器中的至少一种)加热。
当满足“提出了电池温度增加请求”的条件时，满足根据本实施例的第二条件(图4中的S22)。当满足“提出了电池冷却请求”的条件时，如果第一和第二通道之间的两流体热交换(参见图6)是比任何其它方法(例如，上述通过三流体热交换进行的电池冷却方法和后面描述的通过第一和第三通道之间的两流体热交换进行的电池冷却方法)具有最高效率的电池冷却方法，则满足第二条件。如果存在比第一和第二通道之间的两流体热交换具有更高效率的任何其它电池冷却方法，则不满足第二条件。当“提出了电池冷却请求”和“提出了电池温度增加请求”的条件都不满足时，不满足第二条件。
再次与图1和图2一起参考图4，当不满足第二条件(S22中为“否”)时，ECU 500在S23中确定是否满足预定的第三条件。第三条件的具体示例将在后面描述。第三条件与车辆的状态相关，并且对应于S33中与热交换相关的许可条件。当满足第三条件(S23中为“是”)时，ECU 500在S33中执行第一和第三通道之间的两流体热交换。
图7示出了当在第一和第三通道之间执行两流体热交换时热管理系统的状态。如图7中所示，在图4的S33中，ECU 500操作所有的第一泵11、第二泵21和第三泵31，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2不流入第二部分20b(朝向热交换器50)。例如，ECU 500通过完全关闭调节阀25将非旁通量设置为零(没有入流进入热交换器50)。在热交换器50中，在第一通道10(第一制冷剂C1)和第三通道30(第三制冷剂C3)之间执行相互热交换。根据这样的两流体热交换，电池12可以通过空调装置的制冷循环(第三制冷剂C3)来冷却。在第一和第三通道之间的两流体热交换期间，车辆的内部可以由空调装置的热泵系统来加热。热泵系统可以通过使用例如电池废热来加热车辆的内部。由于第二制冷剂C2如图7中所示流过第二流体回路的第一部分20a，车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)可以由散热器26(第二制冷剂C2)冷却。
当满足“提出了电池冷却请求”和“提出了加热请求”中的任何一个条件时，可以满足根据本实施例的第三条件(图4中的S23)。当满足“提出了电池冷却请求”的条件时，如果第一和第三通道之间的两流体热交换(参见图7)是比任何其它方法(例如，上述通过三流体热交换进行的电池冷却方法和上述通过第一和第二通道之间的两流体热交换进行的电池冷却方法)具有最高效率的电池冷却方法，则满足第三条件。如果存在比第一和第三通道之间的两流体热交换具有更高效率的任何其它电池冷却方法，则不满足第三条件。当满足“提出了加热请求”的条件时，如果第一和第三通道之间的两流体热交换(参见图7)是比任何其它方法(例如，上述通过三流体热交换进行的加热方法和后面描述的通过第二和第三通道之间的两流体热交换进行的加热方法)具有最高效率的加热方法，则满足第三条件。如果存在比第一和第三通道之间的两流体热交换具有更高效率的任何其它加热方法，则不满足第三条件。当“提出了电池冷却请求”和“提出了加热请求”的条件都不满足时，不满足第三条件。
再次与图1和图2一起参考图4，当不满足第三条件(S23中为“否”)时，ECU 500在S24中确定是否满足预定的第四条件。第四条件的具体示例将在后面描述。第四条件与车辆的状态相关，并且对应于S34中与热交换相关的许可条件。当满足第四条件(S24中为“是”)时，ECU 500在S34中执行第二和第三通道之间的两流体热交换。
图8示出了当在第二和第三通道之间执行两流体热交换时热管理系统的状态。如图8中所示，在图4的S34中，ECU 500停止第一泵11，操作第二泵21和第三泵31，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2流入第二部分20b(包括热交换器50)。例如，ECU 500通过完全打开调节阀25将旁通量设置为零(无旁通)。在热交换器50中，在第二通道20(第二制冷剂C2)和第三通道30(第三制冷剂C3)之间执行相互热交换。根据这样的两流体热交换，车辆的驱动装置(逆变器23和马达24)可以通过空调装置的制冷循环(第三制冷剂C3)和散热器26(第二制冷剂C2)中的至少一个来冷却。在第二和第三通道之间的两流体热交换期间，车辆的内部可以由空调装置的热泵系统来加热。更具体地，热泵系统可以通过使用外部空气吸热和动力系统废热中的至少一种来加热车辆的内部。
当满足“提出了加热请求”的条件时，可以满足根据本实施例的第四条件(图4中的S24)。当满足“提出了加热请求”的条件时，如果第二和第三通道之间的两流体热交换(参见图8)是比任何其它方法(例如，上述通过三流体热交换进行的加热方法和上述通过第一和第三通道之间的两流体热交换进行的加热方法)具有最高效率的加热方法，则满足第四条件。如果存在比第二和第三通道之间的两流体热交换具有更高效率的任何其它加热方法，则不满足第四条件。当不满足“提出了加热请求”的条件时，不满足第四条件。
再次与图1和图2一起参考图4，当不满足第四条件(S24中为“否”)时，ECU 500在S35中执行单独的流量控制。当为了除电池温度控制和空气调节之外的目的而请求制冷剂流动时，ECU 500通过泵控制执行请求的制冷剂流动。例如，在车辆的驱动装置的冷却被请求的情况下(例如，在车辆的行驶期间)，ECU 500完全关闭调节阀25(没有进入热交换器50的入流)并操作第二泵21。ECU 500可以执行制冷剂流动，以用于实现均匀温度的目的。当未请求制冷剂流动时，ECU 500停止所有的第一泵11、第二泵21和第三泵31。
在执行S31至S35的过程中的任何一个之后，过程返回到初始步骤(S30)。热管理模式(S31、S32、S33、S34、S35)由ECU 500根据车辆的状态进行切换，从而重复图4中所示的一系列过程。因此，可以根据车辆的状态执行适当的热管理。
如上所述，根据本实施例的热管理方法包括图3和图4中所示的过程。在本实施例中，ECU 500是根据本公开的“计算机装置”的示例。每个过程由执行存储在一个或多个存储器中的程序的一个或多个处理器执行。这些过程可以由专用硬件(电子电路)代替软件来执行。
根据本实施例的热管理方法包括：当满足与车辆的状态相关的第一条件时，操作所有的第一泵11、第二泵21和第三泵31，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2流入第二部分20b(参见图4和图5中的S31)；当不满足第一条件并且满足与车辆的状态相关的第二条件时，停止第三泵31，操作第一泵11和第二泵21，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2流入第二部分20b(参见图4和图6中的S32)；当不满足第一条件并且满足与车辆的状态相关的第三条件时，操作所有的第一泵11、第二泵21和第三泵31，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2不流入第二部分20b(参见图4和图7中的S33)；以及当不满足第一条件并且满足与车辆的状态相关的第四条件时，停止第一泵11，操作第二泵21和第三泵31，并且控制调节阀25以使第二制冷剂C2流入第二部分20b(参见图4和图8中的S34)。
根据上述方法，可以根据车辆的状态改变热交换器50中的热交换的模式。因此，更容易执行适合于车辆的状态的热管理。
图9示出了包括热管理系统(参见图1和图2)的车辆的配置的示例。与图1和图2一起参考图9，车辆1包括ECU 500、电池ECU 600、第一泵11、电池12、温度传感器13、入口110、充电器120、充电继电器130、系统主继电器(SMR)140、第二泵21、温度传感器22、逆变器23、马达24、调节阀25、散热器26、空调装置300、第三泵31、外部空气温度传感器510、人机接口(HMI)520和热交换器50。ECU 500和电池ECU 600被配置成彼此通信。这些ECU通过例如控制器局域网(CAN)连接。安装在车辆1上的辅助装置(包括每个ECU)被供应以来自辅助装置电池(未示出)的电力。当辅助装置电池的剩余充电水平低时，从电池12向辅助装置电池供应电力。
车辆1被配置成利用电池12中的电力行驶。车辆1的示例包括不具有内燃发动机的BEV。电池12可以是用于车辆的已知蓄电装置(例如，液体二次电池或全固态二次电池)。用于车辆的二次电池的示例包括锂离子电池和镍金属氢化物电池。
电池12设置有电池管理系统(BMS)610、加热器620和鼓风机630。BMS 610包括用于检测电池12的状态(例如，温度、电流和电压)的传感器。来自BMS 610的检测结果被输出到电池ECU 600。由温度传感器13检测到的温度也被输出到电池ECU 600。电池ECU 600将电池12的状态和温度传感器13的检测值(温度T1)发送到ECU 500，并且响应于来自ECU 500的指令来控制第一泵11、充电器120、充电继电器130、SMR 140、加热器620和鼓风机630。ECU 500在电池12的快速加热被请求时操作加热器620，并且在电池12的快速冷却被请求时操作鼓风机630。在平常状态(既不请求快速加热也不请求快速冷却的状态)下，ECU 500通过上述热交换(参见图3和图4)来控制电池12的温度。
在图9中所示的示例中，除了电池12之外，第一通道10中的热源(待冷却的物体)还包括入口110、充电器120、充电继电器130和SMR 140。这些热源置放在第一流体回路(第一通道10)附近，以便由第一制冷剂C1冷却。热源(待冷却的物体)和第一通道10(管道)可以彼此接触。入口110被配置成使得用于外部充电(用来自车辆的外部的电力对电池12充电)的插头(例如，充电电缆的连接器)可以被附接和分离。充电器120包括用于外部充电的电力转换电路。充电继电器130切换充电线的连接和断开。当充电继电器130断开时，外部充电被禁止。SMR 140切换电池12的基本线路的连接和断开。当SMR 140断开时，电池12的使用(充电和放电)被禁止。
逆变器23起马达24的功率控制单元(PCU)的作用。PCU对应于马达24的驱动电路。逆变器23通过使用从电池12供应的电力来驱动马达24。逆变器23由ECU 500控制。马达24起电动发电机(MG)的作用。马达24由逆变器23驱动并使车辆1的驱动轮旋转。马达24还再生地生成电力，并将生成的电力供应到电池12。
空调装置300通过制冷循环调节车辆中(车辆1的内部中)的空气。空调装置300包括热泵系统310、冷凝器32、压缩机321、膨胀阀322、蒸发器323和车辆内部温度传感器330。由车辆内部温度传感器330检测到的车辆内部温度(车辆座舱中的温度)被输出到ECU 500。由外部空气温度传感器510检测到的外部空气温度(车辆周围的外部空气的温度)也被输出到ECU 500。空调装置300由ECU 500控制。用户可以通过HMI 520为空调装置300设置目标空调温度。HMI 520包括输入装置和显示装置。HMI 520可以包括触摸面板显示器。HMI 520可以包括接收语音输入的智能扬声器。ECU 500基于例如车辆内部温度、外部空气温度和目标空调温度来控制空调装置300，以使车辆内部温度接近目标空调温度。
在图9中所示的车辆1中，第一通道10、第二通道20和第三通道30彼此独立地形成。热交换器50连接到第一通道10、第二通道20和第三通道30(参见图1和图2)。热交换器50在流过第一流体回路(第一通道10)的第一制冷剂C1、流过第二流体回路(第二通道20)的第二制冷剂C2和流过第三流体回路(第三通道30)的第三制冷剂C3之间相互交换热量。根据这样的配置，因为热交换器50在第一至第三制冷剂之间交换热量，所以蓄电装置(电池12)和驱动装置(逆变器23和马达24)可以由通过空调装置300的制冷循环冷却的第三制冷剂C3冷却。由于第一通道10、第二通道20和第三通道30彼此独立地形成，更容易将通道单独地调节到适当的温度。因此，可以适当地对车辆1执行宽范围的热管理(例如，在包括电池12、逆变器23和马达24的范围内的热管理)。由于所有的第一至第三制冷剂流入公共热交换器50，并且通过一个热交换器50在第一至第三制冷剂之间交换热量，简化了热管理系统的结构并且降低了成本。
尽管在上述实施例中采用一个三通阀作为调节阀25，但是类似于调节阀25的功能可以由多个两通阀来实现。没有必要使用不同类型的制冷剂作为第一至第三制冷剂。例如，水或水溶液可以用作第一制冷剂C1和第二制冷剂C2中的每一个，并且除冷却剂(水或水溶液)之外的制冷剂可以用作第三制冷剂C3。
可以适当地改变或添加第一至第三通道中的热源(待冷却的物体)和热耗散单元。例如，电加热器和内燃发动机中的至少一个可以设置在第二通道20中作为热源(待冷却的物体)。除了散热器之外的热耗散装置可以设置在第二通道20中。
图3和图4中所示的处理流程可以适当地改变。例如，根据目的，可以改变过程的顺序或者可以省略不必要的步骤。任何一个过程的细节都可以被改变。
车辆的配置不限于上述配置(参见图9)。车辆可以是除BEV之外的电气化车辆。车辆可以包括内燃发动机(例如，汽油发动机、生物燃料发动机或氢发动机)。车辆不限于四轮乘用车，并且可以是公共汽车、卡车或具有三个、五个或更多个车轮的电气化车辆。车辆可以包括太阳能电池板。车辆可以是可无线充电的。车辆可以能够自主驾驶或者可以具有飞行功能。车辆可以是能够无人驾驶的车辆(例如，无人驾驶出租车、自动导引车辆或农业机械)。
本文中公开的实施例应当被认为在所有方面都是说明性的和非限制性的。本发明的范围由权利要求书而不是由实施例的上述描述示出，并且旨在包括与权利要求书的含义和范围等同的含义和范围内的所有修改。

Claims (10)

1.一种热管理系统，其特征在于包括：
第一通道，第一制冷剂流过所述第一通道以便冷却被安装在车辆上的蓄电装置；
第二通道，第二制冷剂流过所述第二通道以便冷却使所述车辆行驶的驱动装置；
第三通道，由制冷循环冷却的第三制冷剂流过所述第三通道；和
热交换器，所述热交换器被连接到所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道，其中
所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道彼此独立地设置，并且
所述热交换器被配置成在所述第一制冷剂、所述第二制冷剂和所述第三制冷剂之间相互交换热量。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于还包括空调装置，所述空调装置被配置成通过所述制冷循环调节所述车辆的内部中的空气，其中：
所述第一制冷剂是绝缘油；
所述第二制冷剂是水或水溶液；并且
所述第三制冷剂是被用于调节空气的制冷剂。
3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于还包括：
第一泵，所述第一泵被配置成使所述第一制冷剂在由所述第一通道提供的第一流体回路中循环；
第二泵，所述第二泵被配置成使所述第二制冷剂在由所述第二通道提供的第二流体回路中循环；和
第三泵，所述第三泵被配置成使所述第三制冷剂在由所述第三通道提供的第三流体回路中循环。
4.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于还包括调节阀，其中：
所述第二通道包括：第一部分，所述第一部分穿过所述驱动装置；第二部分，所述第二部分从所述第一部分的第一端部穿过所述热交换器并且被连接到所述第一部分的第二端部；以及第三部分，所述第三部分从所述第一部分的第一端部在不穿过所述热交换器的情况下连接到所述第一部分的所述第二端部；并且
所述调节阀被配置成调节流入所述第二部分的所述第二制冷剂的量和流入所述第三部分的所述第二制冷剂的量之间的比率。
5.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述调节阀是被连接到所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的三通阀。
6.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于还包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器被配置成在所述第一流体回路中检测由所述第一泵泵出的所述第一制冷剂在穿过所述热交换器和所述蓄电装置之后的温度；
第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置成在所述第二流体回路中检测由所述第二泵泵出的所述第二制冷剂在穿过所述驱动装置之前的温度；和
控制装置，所述控制装置被配置成通过使用由所述第一温度传感器检测到的温度和由所述第二温度传感器检测到的温度来控制所述调节阀。
7.根据权利要求6所述的热管理系统，其特征在于，所述控制装置被配置成：
获取指示所述蓄电装置的请求冷却程度的请求冷却指数，
通过使用由所述第一温度传感器检测到的温度、由所述第二温度传感器检测到的温度和所述请求冷却指数来确定目标流量，并且
控制所述调节阀，以便使流入所述第二部分的所述第二制冷剂的量接近所述目标流量。
8.一种用于通过使用根据权利要求4所述的热管理系统来管理车辆中的热量的热管理方法，所述热管理方法的特征在于包括：
当满足与所述车辆的状态相关的第一条件时，操作所有的所述第一泵、所述第二泵和所述第三泵，并且控制所述调节阀以便使所述第二制冷剂流入所述第二部分；
当不满足所述第一条件并且满足与所述车辆的状态相关的第二条件时，停止所述第三泵，操作所述第一泵和所述第二泵，并且控制所述调节阀以便使所述第二制冷剂流入所述第二部分；
当不满足所述第一条件并且满足与所述车辆的状态相关的第三条件时，操作所有的所述第一泵、所述第二泵和所述第三泵，并且控制所述调节阀以使所述第二制冷剂不流入所述第二部分；以及
当不满足所述第一条件并且满足与所述车辆的状态相关的第四条件时，停止所述第一泵，操作所述第二泵和所述第三泵，并且控制所述调节阀以便使所述第二制冷剂流入所述第二部分。
9.一种用于通过使用根据权利要求4所述的热管理系统来管理车辆中的热量的热管理方法，所述热管理方法的特征在于包括：
获取流入所述热交换器的所述第一制冷剂的温度；
获取流入所述热交换器的所述第二制冷剂的温度；
获取指示所述蓄电装置的请求冷却程度的请求冷却指数；
通过使用所述第一制冷剂的温度、所述第二制冷剂的温度和所述请求冷却指数来确定流入所述第二部分的所述第二制冷剂的流量的目标值；以及
控制所述调节阀，以便使流入所述第二部分的所述第二制冷剂的量接近所确定的目标值。
10.一种计算机装置，其特征在于包括：
处理器；和
存储装置，所述存储装置存储程序，所述程序使所述处理器执行根据权利要求8或9所述的热管理方法。
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