CN220163620U - 集成式加热装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种集成式加热装置和车辆。集成式加热装置包括：热源单元，用于为加热车辆的多个车辆部件单元提供高温热媒；切换单元，用于切换多个车辆部件单元处于加热状态或非加热状态；加热单元，用于加热处于加热状态的多个车辆部件单元；以及换热器单元，用于对加热处于加热状态的多个车辆部件单元后产生的低温热媒与高温热媒执行换热。通过把动力电池加热和乘员舱采暖与车辆中其他部件的余热集成，根据各部件的加热需求以及相应的工作状态，实现整车系统内各部件的热量统一管理，提高整车能源利用率，降低整车能耗水平，提升整车经济性，同时提高了整车的环境适应性。

Description

集成式加热装置和车辆

技术领域

本公开涉及车辆热管理领域，尤其是涉及一种集成式加热装置和车辆。

背景技术

目前，在诸如装配有大容量动力电池的纯电动车辆中，针对动力电池加热，一种是采用安装在液冷循环回路中的水电加热器、通过热水与电芯换热的方式来实现，另一种是采用发热部件直接加热电芯的方式。这两种加热方式所采用的加热器只能对电芯进行加热，未与整车其他热源结合。

在使用氢燃料的燃料电池车辆和油电混合动力车辆或增程式车辆中，动力电池的加热和车辆乘员舱采暖则一般采用基于正温度系数(PTC)加热片或PTC水电加热器的电加热方式。以上加热方式均需要消耗大量的动力电池电能，造成加热能耗高，严重影响整车的经济性。

实用新型内容

鉴于上述问题而提出了本公开。本公开提供了一种集成式加热装置和车辆。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于车辆的集成式加热装置，其特征在于，包括：热源单元，用于为加热车辆的多个车辆部件单元提供高温热媒；切换单元，用于切换多个车辆部件单元处于加热状态或非加热状态；加热单元，用于加热处于加热状态的多个车辆部件单元；以及换热器单元，用于对加热处于加热状态的多个车辆部件单元后产生的低温热媒与高温热媒执行换热。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，还包括第一水泵单元，当多个车辆部件单元中的至少一个车辆部件单元处于加热状态时，第一水泵单元处于工作状态，以便热源单元提供的高温热媒进入至少一个车辆部件单元的热循环回路。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，至少一个车辆部件单元包括乘员舱单元，当乘员舱单元处于加热状态时，切换单元导通加热单元，以利用热源单元提供的高温热媒加热乘员舱单元；并且当乘员舱单元处于非加热状态时，切换单元旁路加热单元。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，还包括第二水泵单元，至少一个车辆部件单元还包括动力电池单元，当动力电池单元处于加热状态时，第二水泵单元处于工作状态，以便热源单元提供的高温热媒进入动力电池单元的热循环回路。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，还包括第一温度检测单元，用于检测热源单元的高温热媒的出口温度。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，还包括第二温度检测单元和第三温度检测单元，分别用于检测动力电池单元的热循环回路进口温度和出口温度。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，还包括控制单元，用于至少基于第一温度检测单元、第二温度检测单元和第三温度检测单元中的一个或多个的检测结果，控制热源单元、切换单元、第一水泵单元和第二水泵单元中的一个或多个。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，第一水泵单元和第二水泵单元为可调速水泵。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，热源单元提供的高温热媒经过第一水泵单元加压后进入换热器单元，与动力电池单元的低温热媒换热以形成动力电池单元的高温热媒，并且动力电池单元的高温热媒经由第二水泵单元流入动力电池单元以执行加热。

此外，根据本公开的一个方面的集成式加热装置，热源单元包括车辆的发动机、驱动系统和独立加热器中的一个或多个。

根据本公开的另一个方面，提供了一种车辆，包括如上所述的集成式加热装置。

如以下将详细描述的，根据本公开实施例的集成式加热装置和车辆，通过把动力电池加热和乘员舱采暖与车辆中其他部件的余热集成，根据各部件的加热需求以及相应的工作状态，实现整车系统内各部件的热量统一管理，提高整车能源利用率，降低整车能耗水平，提升整车经济性，同时提高了整车的环境适应性。此外，通过灵活配置动力电池的加热和乘员舱采暖的热循环回路，根据实际需要完成热循环流向切换，利用同一集成式加热装置同时满足动力电池加热和乘员舱采暖需求，使得整车系统更加紧凑，控制方式更加灵活和智能。

要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

通过结合附图对本公开实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是图示配置有根据本公开实施例的集成式加热装置的车辆的功能框图；

图2是图示根据本公开实施例的集成式加热装置的详细配置示意图；以及

图3到图5是图示根据本公开实施例的集成式加热装置的运行状态示例的示意图。

具体实施方式

为了使得本公开的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。

首先，参照图1概述根据本公开实施例的集成式加热装置。

图1是图示配置有根据本公开实施例的集成式加热装置的车辆的功能框图。如图1所示，根据本公开实施例的集成式加热装置20配置在车辆10中。在本公开的一个实施例中，车辆10例如可以是在矿山作业区中用于将采掘产品运出作业区的运输设备，诸如无人驾驶矿车。容易理解的是，本公开不限于此，车辆10可以是配置有集成式加热装置20的任何其他车辆。

如图1所示，配置有集成式加热装置20的车辆10具有多个车辆部件单元30，其包括但不限于乘员舱单元31和动力电池单元32。在本公开的实施例中，多个车辆部件单元30还可以包括增程器单元、涡轮增压器单元、控制和驱动电机单元等。也就是说，应用根据本公开实施例的集成式加热装置20的车辆可以是纯电动车辆、增程式车辆或者油电混合动力型车辆。

进一步地，如图1所示，根据本公开实施例的集成式加热装置20包括热源单元21、切换单元22、加热单元23和换热器单元24。

如下将进一步参照附图所详细描述的，热源单元21用于为加热车辆的多个车辆部件单元30提供高温热媒。在本公开的实施例中，热源单元21可以是车辆发动机、驱动控制系统、以及独立的加热器。车辆发动机、驱动控制系统产生的热水、油，或者独立的加热器加热后的热媒成为加热车辆的多个车辆部件单元30的高温热媒。切换单元22用于切换多个车辆部件单元30处于加热状态或非加热状态。加热单元23用于利用热源单元21所提供的高温热媒，加热处于加热状态的多个车辆部件单元30。换热器单元24用于对加热处于加热状态的多个车辆部件单元30后产生的低温热媒与高温热媒执行换热。

通过采用上述参照图1描述的根据本公开实施例的集成式加热装置，通过把动力电池加热和乘员舱采暖与车辆中其他部件的余热集成，根据各部件的加热需求以及相应的工作状态，实现整车系统内各部件的热量统一管理，提高整车能源利用率，降低整车能耗水平，提升整车经济性，同时提高了整车的环境适应性。

图2是图示根据本公开实施例的集成式加热装置的详细配置示意图。图2所示的集成式加热装置20中的各个部件单元中的一个或多个构成以上参照图1描述的各个单元。

如图2所示，处于不同工作温度范围的多个车辆部件单元包括乘员舱单元31、动力电池单元32。容易理解的是，应用本公开的集成式加热装置的车辆还可以包括发动机单元、涡轮增压器单元以及控制和驱动电机单元等。

如图2所示，根据本公开实施例的集成式加热装置20还包括第一水泵单元33，当多个车辆部件单元30中的至少一个车辆部件单元(图2所示的乘员舱单元31和/或动力电池单元32)处于加热状态时，第一水泵单元33处于工作状态，以便热源单元21提供的高温热媒进入至少一个车辆部件单元的热循环回路。根据本公开实施例的第一水泵单元33为可脉宽调制(PWM)或者控制器局域网(CAN)控制的可调速水泵。

根据本公开实施例的切换单元22可以是比例三通阀，根据本公开实施例的加热单元23可以是暖芯。当乘员舱单元31处于加热状态时，切换单元22处于3-1连通状态，以导通加热单元23，从而利用热源单元21提供的高温热媒加热乘员舱单元31。当乘员舱单元31处于非加热状态时，切换单元22处于3-2连通状态，以旁路加热单元23。

根据本公开实施例的集成式加热装置20还包括第二水泵单元34，当动力电池单元32处于加热状态时，第二水泵单元34处于工作状态，以便热源单元21提供的高温热媒进入动力电池单元32的热循环回路。根据本公开实施例的第二水泵单元34为可脉宽调制(PWM)或者控制器局域网(CAN)控制的可调速水泵。

根据本公开实施例的集成式加热装置20包括第一温度检测单元35用于检测热源单元21的高温热媒的出口温度。根据本公开实施例的集成式加热装置20包括还包括第二温度检测单元36和第三温度检测单元37，分别用于检测动力电池单元32的热循环回路进口温度和出口温度。

进一步地，根据本公开实施例的集成式加热装置20包括控制单元(未示出)，用于至少基于第一温度检测单元35、第二温度检测单元36和第三温度检测单元37中的一个或多个的检测结果，控制热源单元21、切换单元22、第一水泵单元33和第二水泵单元34中的一个或多个，从而实现对于多个车辆部件单元30集成式加热。

根据本公开实施例的集成式加热装置20可以适用于纯电动车辆、增程式车辆或者油电混合动力型车辆。通过把动力电池单元32加热和乘员舱单元31采暖与车辆中其他部件的余热集成，根据各部件的加热需求以及相应的工作状态，实现整车系统内各部件的热量统一管理，提高整车能源利用率，降低整车能耗水平，提升整车经济性，同时提高了整车的环境适应性。此外，通过灵活配置动力电池单元32的加热和乘员舱单元31采暖的热循环回路，根据实际需要完成热循环流向切换，利用同一集成式加热装置20同时满足动力电池单元32加热和乘员舱单元31采暖需求，使得整车系统更加紧凑，控制方式更加灵活和智能。

以下，将进一步参照图3到图5描述根据本公开实施例的集成式加热装置20的运行状态示例。

图3示出了仅动力电池单元32处于加热状态的示例。在此运行状态下，切换单元22处于3-2连通状态，第一水泵单元33和第二水泵单元34都处于工作状态。

热源单元21提供的高温热媒经过第一水泵单元33加压后通过切换单元22的3-2通路进入换热器单元24。高温热媒在换热器单元24中完成换热降温后流回热源单元21的入口，再次经由热源单元21加热后成为高温热媒。

在动力电池单元32热循环回路中，动力电池单元32的低温冷却液进入换热器单元24。根据本公开实施例的换热器单元24可以是水水换热器。低温冷却液在水水换热器内与热源单元21所提供的高温热媒换热后形成高温冷却液。高温冷却液进一步经由第二水泵单元34流入动力电池单元32对其执行加热。从动力电池单元32流出的冷却液再次进入换热器单元24，完成动力电池单元32热循环。

图4示出了仅乘员舱单元31处于采暖状态的示例。在此运行状态下，切换单元22处于3-1连通状态，第一水泵单元33处于工作状态，而第二水泵单元34处于停止状态。

热源单元21提供的高温热媒经过第一水泵单元33加压后通过切换单元22的3-1通路进入加热单元23。在加热单元23中，高温热媒与乘员舱单元31的冷空气换热，从而给乘员舱单元31采暖。此后，热媒经由换热器单元24流回热源单元21的入口，再次经由热源单元21加热后成为高温热媒。

由于第二水泵单元34处于停止状态，动力电池单元32的热循环则处于断路状态。

图5示出了动力电池单元32处于加热状态并且乘员舱单元31处于采暖状态的示例。在此运行状态下，切换单元22处于3-1连通状态，第一水泵单元33和第二水泵单元34都处于工作状态。在此运行状态下，动力电池单元32的热循环回路与参照图3描述的相同，而乘员舱单元31的热循环回路与参照图4描述的相同，在此将省略其重复描述。

以上，参照附图描述了根据本公开实施例的集成式加热装置和车辆，通过把动力电池加热和乘员舱采暖与车辆中其他部件的余热集成，根据各部件的加热需求以及相应的工作状态，实现整车系统内各部件的热量统一管理，提高整车能源利用率，降低整车能耗水平，提升整车经济性，同时提高了整车的环境适应性。此外，通过灵活配置动力电池的加热和乘员舱采暖的热循环回路，根据实际需要完成热循环流向切换，利用同一集成式加热装置同时满足动力电池加热和乘员舱采暖需求，使得整车系统更加紧凑，控制方式更加灵活和智能。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“A、B或C的至少一个”的列举意味着A或B或C，或AB或AC或BC，或ABC(即A和B和C)。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。

还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种集成式加热装置，其特征在于，包括：

热源单元，用于为加热车辆的多个车辆部件单元提供高温热媒；

切换单元，用于切换所述多个车辆部件单元处于加热状态或非加热状态；

加热单元，用于加热处于所述加热状态的所述多个车辆部件单元；

换热器单元，用于对加热处于所述加热状态的所述多个车辆部件单元后产生的低温热媒与所述高温热媒执行换热；以及

第一水泵单元，当所述多个车辆部件单元中的至少一个车辆部件单元处于加热状态时，所述第一水泵单元处于工作状态，以便所述热源单元提供的高温热媒进入所述至少一个车辆部件单元的热循环回路，

其中，在所述热循环回路中，所述热源单元提供的高温热媒通过处于工作状态的所述第一水泵单元，通过处于连通状态的所述切换单元进入所述加热单元以用于加热所述至少一个车辆部件单元，并且进一步通过所述换热器单元完成换热降温后流回所述热源单元的入口。

2.如权利要求1所述的集成式加热装置，其特征在于，所述至少一个车辆部件单元包括乘员舱单元，

当所述乘员舱单元处于加热状态时，所述切换单元导通所述加热单元，以利用所述热源单元提供的高温热媒加热所述乘员舱单元；并且

当所述乘员舱单元处于非加热状态时，所述切换单元旁路所述加热单元。

3.如权利要求1所述的集成式加热装置，其特征在于，还包括第二水泵单元，所述至少一个车辆部件单元还包括动力电池单元，

当所述动力电池单元处于加热状态时，所述第二水泵单元处于工作状态，以便所述热源单元提供的高温热媒进入所述动力电池单元的热循环回路。

4.如权利要求3所述的集成式加热装置，其特征在于，还包括第一温度检测单元，用于检测所述热源单元的高温热媒的出口温度。

5.如权利要求4所述的集成式加热装置，其特征在于，还包括第二温度检测单元和第三温度检测单元，分别用于检测所述动力电池单元的热循环回路进口温度和出口温度。

6.如权利要求5所述的集成式加热装置，其特征在于，还包括控制单元，用于至少基于所述第一温度检测单元、所述第二温度检测单元和所述第三温度检测单元中的一个或多个的检测结果，控制所述热源单元、所述切换单元、所述第一水泵单元和所述第二水泵单元中的一个或多个。

7.如权利要求6所述的集成式加热装置，其特征在于，所述第一水泵单元和所述第二水泵单元为可调速水泵。

8.如权利要求3到7的任一项所述的集成式加热装置，其特征在于，所述热源单元提供的所述高温热媒经过所述第一水泵单元加压后进入所述换热器单元，与所述动力电池单元的所述低温热媒换热以形成所述动力电池单元的所述高温热媒，并且所述动力电池单元的所述高温热媒经由所述第二水泵单元流入所述动力电池单元以执行加热。

9.如权利要求3到7的任一项所述的集成式加热装置，其特征在于，所述热源单元包括所述车辆的发动机、驱动系统和独立加热器中的一个或多个。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1到9的任一项所述的集成式加热装置。