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Die Erfindung betrifft ein Wärmemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug, und insbesondere ein Wärmemanagementsystem, das eine Temperatur des Innenraumes eines Fahrzeuges oder einer Hochspannungsbatterie in dem Elektrofahrzeug erhöht oder verringert.
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Herkömmlich wurde ein Fahrzeug durch Erlangen von Antriebsenergie aus der Verbrennung eines fossilen Brennstoffes betrieben. Jedoch arbeitet im Gegensatz zu dem vorhandenen Fahrzeug ein Elektrofahrzeug durch Erlangen von Antriebsenergie mittels Elektroenergie von einem Batteriemodul anstatt dem fossilen Brennstoff. Das Batteriemodul weist eine Mehrzahl von Batteriezellen auf, die in Reihe miteinander verbunden sind. Um das Batteriemodul wirksam zu laden und zu entladen, muss das Batteriemodul eine angemessene Temperatur halten. Dementsprechend weist das Elektrofahrzeug ein Wärmemanagementsystem für das Elektrofahrzeug auf, welches das Batteriemodul in Echtzeit basierend auf einer äußeren Umgebung, einem Fahrzustand eines Fahrzeuges usw. prüft, um dadurch eine Temperatur des Batteriemoduls zu verringern oder zu erhöhen.
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Indessen wurden auf dem Gebiet des Wärmemanagements eines Elektrofahrzeuges nach der bezogenen Technik, um eine Temperatur einer Hochspannungsbatterie und eine Innentemperatur des Fahrzeuges einzustellen, die Hochspannungsbatterie und die Innentemperatur des Fahrzeuges durch separate Wärmemanagementsysteme betrieben. Um ein solches separates Wärmemanagementsystem zu schaffen, sind eine erhebliche Anzahl von Teilen erforderlich, und ein großer Raum wird in dem Fahrzeug eingenommen. Dementsprechend ist ein integriertes Wärmemanagementsystem erforderlich, das geeignet ist, die Temperatur der Hochspannungsbatterie und die Innentemperatur des Fahrzeuges einzustellen.
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Mit der Erfindung wird ein Wärmemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug geschaffen, das eine Temperatur eines Innenraumes des Fahrzeuges oder einer Hochspannungsbatterie in dem Elektrofahrzeug erhöht oder verringert.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann ein Wärmemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug aufweisen: eine Innenklima (AC)-Einheit (bzw. Innenklimatisierungseinheit), die eine Lufteinlasseinheit und eine Luftauslasseinheit aufweist, einen Kühlkern, der in der Innenklimaeinheit eingebaut (bzw. eingebettet) ist, einen Heizkern, der zwischen der Luftauslasseinheit der Innenklimaeinheit und dem Kühlkern angeordnet ist, eine Steuerklappe (bzw. eine Steuertür), die in der Innenklimaeinheit angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass sie die Luftzufuhr zu dem Heizkern einstellt, einen ersten Strömungspfad, durch welchen ein erstes Kältemittel hindurchströmt, das derart zirkuliert, dass es durch den Heizkern hindurchtritt, und der eine elektrische Heizung aufweist, einen Abzweigströmungspfad, der von einem Abströmpunkt (bzw. einer Abströmstelle) des Heizkerns des ersten Strömungspfades abzweigt und durch eine Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit hindurchtritt, ein Steuerventil, das in einem Abzweigpunkt (bzw. einer Abzweigstelle) zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Abzweigströmungspfad angeordnet ist, und einen zweiten Strömungspfad, durch welchen ein zweites Kältemittel hindurchströmt, das zwischen einem Kompressor und einem Kondensator und dem Kühlkern zirkuliert.
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Ferner kann Innenluft oder Außenluft in die Lufteinlasseinheit der Innenklimaeinheit eingeführt werden, und die Luftauslasseinheit kann mit einem Innenraum des Fahrzeuges verbunden sein. Die Steuerklappe kann zwischen dem Kühlkern und dem Heizkern angeordnet sein, um zu steuern, ob (bzw. dass) die durch den Kühlkern hindurchströmende Luft in den Heizkern hineinströmt. Der Abzweigströmungspfad kann in dem Abströmpunkt des Heizkerns des ersten Strömungspfades abgezweigt sein, durch die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit hindurchtreten und wieder in einem Zuströmpunkt (bzw. eine Zuströmstelle) der elektrischen Heizung des ersten Strömungspfades eintreten (bzw. anschließen). Das Steuerventil kann eine Zufuhr des ersten Kältemittels zu dem Abzweigströmungspfad einstellen.
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Außerdem kann ein Strömungsraum an einer Seite des Heizkerns in der Innenklimaeinheit ausgebildet sein, und Luft kann basierend auf dem Betrieb der Steuerklappe durch den Kühlkern hindurchströmen und dann durch den Strömungsraum hindurch in die Luftauslasseinheit hineinströmen oder durch den Kühlkern hindurchtreten und dann durch den Heizkern hindurch in die Luftauslasseinheit hineinströmen. Das Wärmemanagementsystem für das Elektrofahrzeug kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen, die derart konfiguriert ist, dass sie den Kompressor, die elektrische Heizung, die Steuerklappe und das Steuerventil betreibt, um eine Temperatur eines Inneren des Fahrzeuges (bzw. einer Fahrzeuginnenseite) oder einer Hochspannungsbatterie einzustellen.
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In einem ersten Modus zum Erhöhen der Innentemperatur des Fahrzeuges oder der Temperatur der Hochspannungsbatterie kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie die elektrische Heizung betreibt, das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad hindurchströmt, und die Steuerklappe einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern hindurchströmt. In einem zweiten Modus zum Erhöhen der Innentemperatur des Fahrzeuges und Kühlen der Hochspannungsbatterie kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad hindurchströmt, und die Steuerklappe einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern hindurchströmt.
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In einem dritten Modus zum Kühlen des Inneren des Fahrzeuges und Erhöhen der Temperatur der Hochspannungsbatterie kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor und die elektrische Heizung betreibt, das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den ersten Strömungspfad und den Abzweigströmungspfad in dem Abzweigpunkt hindurchströmt, und die Steuerklappe einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Strömungsraum hindurchströmt. In einem vierten Modus zum Kühlen des Fahrzeuginneren und der Hochspannungsbatterie und Entfeuchten der Außenluft oder der Innenluft des Fahrzeuges kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor betreibt, das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den ersten Strömungspfad und den Abzweigströmungspfad in dem Abzweigpunkt hindurchströmt, und die Steuerklappe einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch die elektrische Heizung hindurchströmt.
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In einem fünften Modus zum Aufrechterhalten der Temperatur der Hochspannungsbatterie und Erhöhen der Innentemperatur des Fahrzeuges kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie die elektrische Heizung betreibt, das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den ersten Strömungspfad hindurchströmt, und die Steuerklappe einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern hindurchströmt. In einem sechsten Modus zum Aufrechterhalten der Innentemperatur des Fahrzeuges und Erhöhen der Temperatur der Hochspannungsbatterie kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie die elektrische Heizung betreibt und das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad in dem Abzweigpunkt hindurchströmt. In einem siebten Modus zum Aufrechterhalten der Temperatur der Hochspannungsbatterie und Kühlen des Fahrzeuginneren kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor betreibt, um Luft derart zu steuern, dass sie durch den Strömungsraum hindurchströmt.
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Ferner kann ein Auslass zum Abführen von Luft zu der Außenseite des Fahrzeuges in der Luftauslasseinheit der Innenklimaeinheit ausgebildet sein, und eine Öffnungs- und Schließklappe kann vorgesehen sein, die das Öffnen und Schließen des Auslasses einstellt. In einem achten Modus zum Aufrechterhalten der Innentemperatur des Fahrzeuges und Kühlen der Hochspannungsbatterie kann die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor betreibt, das Steuerventil einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad hindurchströmt, die Steuerklapp einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern hindurchströmt, und den Auslass einstellt, um zu ermöglichen, dass die Luft zu der Außenseite des Fahrzeuges abgeführt wird.
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Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 ein Diagramm, das ein Wärmemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 2 ein Diagramm, das einen ersten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 3 ein Diagramm, das einen zweiten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 4 ein Diagramm, das einen dritten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 5 ein Diagramm, das einen vierten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 6 ein Diagramm, das einen fünften Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 7 ein Diagramm, das einen sechsten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 8 ein Diagramm, das einen siebten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
- 9 ein Diagramm, das einen achten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie hierin verwendet wird, allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Ein sogenanntes Hybridfahrzeug, auf welches hier Bezug genommen wird, ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen hat, z.B. Fahrzeuge, welche sowie mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
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Obwohl beispielhafte Ausführungsformen als eine Mehrzahl von Einheiten nutzend beschrieben werden, um die beispielhaften Vorgänge durchzuführen, ist es zu verstehen, dass die beispielhaften Vorgänge auch durch ein einziges Modul oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Es ist zusätzlich zu verstehen, dass sich der Begriff Steuereinrichtung/Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, welche einen Speicher und einen Prozessor aufweist. Der Speicher ist dazu eingerichtet, die Module zu speichern, und der Prozessor ist speziell dazu eingerichtet, die Module auszuführen, um einen oder mehr Vorgänge, welche weiter unten beschrieben werden, durchzuführen.
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Ferner kann die Steuerlogik gemäß der vorliegenden Erfindung als nichtvergängliches computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium ausgestaltet sein, das ausführbare Programminstruktionen enthält, die von einem Prozessor, einer Steuereinrichtung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele der computerlesbaren Medien umfassen, jedoch sind nicht darauf beschränkt, ROM, RAM, CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Speichersticks, Chipkarten und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Speichermedium kann auch in netzwerkgekoppelten Computersystemen verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise, z.B. durch einen Telematikserver oder ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN) gespeichert und ausgeführt wird.
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Die hierin verwendete Terminologie ist lediglich für den Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen, und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „die“ dazu bestimmt, auch die Pluralformen zu umfassen, wenn nicht der Zusammenhang deutlich etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweist“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Elemente.
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Sofern nicht speziell genannt oder aus dem wie hierin verwendeten Kontext ersichtlich, ist der Begriff „etwa“ als innerhalb einer normalen Toleranz in der Technik, zum Beispiel innerhalb 2 Standardabweichungen von dem Durchschnitt zu verstehen. Der Begriff „etwa“ kann als innerhalb 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01 % des genannten Wertes verstanden werden. Wenn nicht anderweitig aus dem Kontext ersichtlich, sind alle hierin vorgesehenen Zahlenwerte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
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1 ist ein Diagramm, das ein Wärmemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 2 ist ein Diagramm, das einen ersten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 3 ist ein Diagramm, das einen zweiten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 4 ist ein Diagramm, das einen dritten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 5 ist ein Diagramm, das einen vierten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 6 ist ein Diagramm, das einen fünften Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 7 ist ein Diagramm, das einen sechsten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 8 ist ein Diagramm, das einen siebten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 9 ist ein Diagramm, das einen achten Modus eines Wärmemanagementsystems für ein Elektrofahrzeug gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
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Wie in 1 gezeigt, kann das Wärmemanagementsystem für das Elektrofahrzeug gemäß der Erfindung eine Innenklimaeinheit 100, die eine Lufteinlasseinheit 120 und eine Luftauslasseinheit 140 aufweist, einen Kühlkern 160, der in der Innenklimaeinheit 100 eingebaut ist, einen Heizkern 180, der zwischen der Luftauslasseinheit 140 der Innenklimaeinheit 100 und dem Kühlkern 160 angeordnet ist, eine Steuerklappe 170, die in der Innenklimaeinheit 100 angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass sie die Luftzufuhr zu dem Heizkern 180 einstellt, einen ersten Strömungspfad 200, durch welchen ein erstes Kältemittel hindurchströmt, das derart zirkuliert, dass es durch den Heizkern 180 hindurchtritt, und der eine elektrische Heizung 220 aufweist, einen Abzweigströmungspfad 400, der von einem Abströmpunkt des Heizkerns 180 des ersten Strömungspfades 200 abzweigt und durch eine Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 hindurchtritt, ein Steuerventil 500, das in einem Abzweigpunkt zwischen dem ersten Strömungspfad 200 und dem Abzweigströmungspfad 400 angeordnet ist, und einen zweiten Strömungspfad 300 aufweisen, durch welchen ein zweites Kältemittel hindurchströmt, das zwischen einem Kompressor 320, einem Kondensator 340 und dem Kühlkern 160 zirkuliert.
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Insbesondere kann Innenluft oder Außenluft in die Lufteinlasseinheit 120 der Innenklimaeinheit 100 eingeführt werden. Die Luftauslasseinheit 140 kann mit einem Innenraum 600 des Fahrzeuges verbunden sein. Das Wärmemanagementsystem kann die Temperatur einer Hochspannungsbatterie, die in dem Fahrzeug montiert ist, verringern oder erhöhen, oder eine Innentemperatur des Fahrzeuges (z.B. eine Temperatur in der Innenkabine des Fahrzeuges) verringern oder erhöhen. Gemäß der Erfindung ist die Hochspannungsbatterie mit der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 in Kontakt, wie in den 1 bis 9 gezeigt ist, um die Temperatur einzustellen. In dem ersten Strömungspfad 200 kann das erste Kältemittel durch eine Pumpe 240 hindurch zirkulieren.
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Indessen kann die Innenklimaeinheit 100 gemäß der Erfindung die Lufteinlasseinheit 120 und die Luftauslasseinheit 140 aufweisen. Wie in den 1 bis 9 gezeigt, wird, wenn die Innenluft oder die Außenluft durch die Lufteinlasseinheit 120 hindurchströmt, die Temperatur der Innenluft oder der Außenluft, die durch den Kühlkern 160 oder den Heizkern 180 hindurchströmt, erhöht oder verringert.
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Der Kühlkern 160, der in der Innenklimaeinheit 100 eingebaut ist, kann mit dem zweiten Strömungspfad 300 verbunden sein und durch das zweite Kältemittel, das durch den zweiten Strömungspfad 300 hindurchströmt, gekühlt werden. Das zweite Kältemittel kann Freon-Gas oder dergleichen sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das zweite Kältemittel kann in dem zweiten Strömungspfad 300 durch den Kompressor 320, den Kondensator 340 usw. hindurch zirkulieren und einen Wärmeaustausch mit der Innenluft oder der Außenluft in dem Kühlkern 160 durchführen, um die Luft zu kühlen, usw. Wenn die gekühlte Innenluft oder Außenluft über die Luftauslasseinheit 140 in den Innenraum 600 des Fahrzeuges hinein abgeführt wird, sinkt oder steigt die Innentemperatur des Fahrzeuges.
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Wie in den 1 bis 9 gezeigt, kann der Heizkern 180, der in der Innenklimaeinheit 100 eingebaut ist, mit dem ersten Strömungspfad 200 verbunden sein und durch das erste Kältemittel, das durch den ersten Strömungspfad 200 hindurchströmt, erwärmt werden. Das erste Kältemittel kann Kühlwasser oder dergleichen sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das erste Kältemittel kann durch die elektrische Heizung 220 und die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 hindurchtreten, in dem ersten Strömungspfad 200 zirkulieren, einen Wärmeaustausch mit der Innenluft oder der Außenluft in dem Heizkern 180 durchführen und die Luft erwärmen, usw. Wenn die erwärmte Innenluft oder Außenluft über die Luftauslasseinheit 140 zu der Innenseite des Fahrzeuges abgeführt wird, steigt die Innentemperatur des Fahrzeuges an.
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Außerdem kann das erste Kältemittel, nachdem es durch den Heizkern 180 hindurchgetreten ist, über den Abzweigströmungspfad 400 durch die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 hindurchtreten, wodurch die Temperatur der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 sinkt. Wenn nötig, kann es ermöglicht werden, dass das erwärmte erste Kältemittel in den Abzweigströmungspfad 400 hineinströmt, um die Temperatur der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 zu erhöhen. Die Hochspannungsbatterie kann bei einer angemessenen Temperatur am effizientesten und maximalsten geladen und entladen werden. Dementsprechend kann die Temperatur der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 erhöht werden, um zu ermöglichen, dass die Hochspannungsbatterie eine angemessene Temperatur hat, selbst wenn eine Außentemperatur niedrig ist, wie im Winter oder bei kälteren Temperaturbedingungen usw.
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Indessen kann das Steuerventil 500 in einem Abzweigpunkt angeordnet sein, der in dem Abströmpunkt des Heizkerns 180 liegt, um das erste Kältemittel derart zu führen, dass es wahlweise durch den Abzweigströmungspfad 400 oder den ersten Strömungspfad 200 hindurchströmt. Es kann ermöglicht werden, dass das erste Kältemittel, das durch den Heizkern 180 hindurchtritt, (z.B. aufgrund der Positionierung oder der Öffnung des Steuerventils 500) gleichzeitig zu einem Abschnitt des ersten Strömungspfades 200 (nachfolgend als ein Bypassströmungspfad 260 bezeichnet) und des Abzweigströmungspfades 400 (der in dem Abströmpunkt des Heizkerns 180 liegt), nur zu dem Bypassströmungspfad 260 oder nur zu dem Abzweigströmungspfad 400 strömt.
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Das Wärmemanagementsystem für das Elektrofahrzeug nach der bezogenen Technik benötigt separate Wärmemanagementsysteme, um die Hochspannungsbatterie und die Innentemperatur des Fahrzeuges zu betreiben, wohingegen das Wärmemanagementsystem gemäß der Erfindung geeignet ist, die Innentemperatur und die Hochspannungsbatterie des Fahrzeuges lediglich durch den vorhandenen Heizkern einzustellen, was vorteilhafterweise die Gesamtkosten reduziert.
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Indessen kann die Steuerklappe 170 gemäß der Erfindung zwischen dem Kühlkern 160 und dem Heizkern 180 angeordnet sein, um zu steuern, ob die durch den Kühlkern 160 hindurchströmende Luft in den Heizkern 180 strömt oder eine Menge der dahineinströmenden Luft eingestellt wird. Wenn die Steuerklappe 170 den Heizkern 180 schließt, strömt die durch den Kühlkern 160 hindurchtretende Luft in die Luftauslasseinheit 140 hinein, ohne durch den Heizkern 180 hindurchzutreten. Wenn die Steuerklappe 170 den Heizkern 180 öffnet, strömt die durch den Kühlkern 160 hindurchtretende Luft in den Heizkern 180 hinein und dann über den Heizkern 180 in die Luftauslasseinheit 140 hinein. Daher kann, wenn nur gekühlte Luft benötigt wird, der Heizkern 180 durch die Steuerklappe 170 geschlossen werden, und wenn gemischte Luft benötigt wird, kann der Heizkern 180 durch die Steuerklappe 170 geöffnet werden.
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Indessen kann, wie in den 1 bis 9 gezeigt, der Abzweigströmungspfad 400 gemäß der Erfindung in dem Abströmpunkt des Heizkerns 180 des ersten Strömungspfades 200 abgezweigt sein, durch die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 hindurchtreten und wieder in einem Zuströmpunkt der elektrischen Heizung 220 des ersten Strömungspfades 200 eintreten. Dementsprechend kann, selbst wenn das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad 400 hindurchströmt, das erste Kältemittel wieder durch den ersten Strömungspfad 200 hindurchströmen, um eine Zirkulationsleitung zu bilden. Das Steuerventil 500 gemäß der Erfindung kann derart konfiguriert sein, dass es die Zufuhr des ersten Kältemittels zu dem Abzweigströmungspfad 400 einstellt. Wenn das Steuerventil 500 den Abzweigströmungspfad 400 schließt, kann das erste Kältemittel durch den Bypassströmungspfad 260 hindurchtreten. Wenn das Steuerventil 500 den Abzweigströmungspfad 400 öffnet, kann das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad 400 hindurchtreten und dann in den ersten Strömungspfad 200 eintreten.
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Indessen kann, wie in 1 gezeigt, ein Strömungsraum 190 an der Seite des Heizkerns 180 in der Innenklimaeinheit 100 gemäß der Erfindung ausgebildet sein. Die Luft kann durch den Betrieb der Steuerklappe 170 (durch eine Steuereinrichtung betrieben) durch den Kühlkern 160 hindurchtreten und dann durch den Strömungsraum 190 hindurch zu der Luftauslasseinheit 140 strömen, oder durch den Kühlkern 160 hindurchtreten und dann durch den Heizkern 180 hindurch zu der Luftauslasseinheit 140 strömen. Außerdem kann das Wärmemanagementsystem ferner eine Steuereinrichtung aufweisen, die derart konfiguriert ist, dass sie den Kompressor 320, die elektrische Heizung 220, die Steuerklappe 170 und das Steuerventil 500 betreibt, um die Innentemperatur des Fahrzeuges oder die Temperatur der Hochspannungsbatterie einzustellen. Der erste Strömungspfad 200 und der zweite Strömungspfad 300 können durch die Steuereinrichtung eingestellt werden.
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Die 2 bis 9 sind Diagramme, die den ersten bis achten Modus gemäß der Erfindung darstellen. A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 und A8 sind Bezugszeichen, die Zustände anzeigen, in denen die Außenluft oder die Innenluft des Fahrzeuges strömt. W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7 und W8 sind Bezugszeichen, die Zustände anzeigen, in denen das erste Kältemittel den ersten Strömungspfad 200 zirkuliert. Speziell kann, wie in den 1 und 2 gezeigt, in dem ersten Modus zum Erhöhen der Innentemperatur des Fahrzeuges oder der Temperatur der Hochspannungsbatterie die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie die elektrische Heizung 220 betreibt, das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad 400 hindurchströmt, und die Steuerklappe 170 einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern 180 hindurchströmt. Insbesondere kann das erste Kältemittel durch die elektrische Heizung 220 erwärmt werden, und die Innenluft oder die Außenluft des Fahrzeuges kann durch den Heizkern 180 erwärmt werden und zu dem Innenraum 600 des Fahrzeuges abgeführt werden. Die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 kann durch das erste Kältemittel erwärmt werden. Der Kompressor 320 kann derart betrieben werden, dass der Kühlkern 160 nicht arbeitet, und daher kann die Innenluft oder die Außenluft des Fahrzeuges nicht gekühlt werden.
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Wie in den 1 und 3 gezeigt, kann in dem zweiten Modus zum Erhöhen der Innentemperatur des Fahrzeuges und Kühlen der Hochspannungsbatterie die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad 400 hindurchströmt, und die Steuerklappe 170 einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern 180 hindurchströmt. Insbesondere kann das erste Kältemittel durch die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 erwärmt werden, und die Innenluft oder die Außenluft des Fahrzeuges kann durch den Heizkern 180 erwärmt werden und zu dem Innenraum 600 des Fahrzeuges abgeführt werden. Das erste Kältemittel, das in dem Heizkern 180 gekühlt wird, kann dann wieder die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 kühlen. Der Kompressor 320 kann derart betrieben werden, dass der Kühlkern 160 nicht arbeitet, und daher kann die elektrische Heizung 220 ebenfalls so gesteuert werden, dass sie nicht arbeitet.
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Wie in den 1 und 4 gezeigt, kann in dem dritten Modus zum Kühlen des Innenraumes des Fahrzeuges und Erhöhen der Temperatur der Hochspannungsbatterie die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor 320 und die elektrische Heizung 220 betreibt, das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den ersten Strömungspfad 200 und den Abzweigströmungspfad 400 in dem Abzweigpunkt hindurchströmt, und die Steuerklappe 170 einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Strömungsraum 190 hindurchströmt. Insbesondere kann das erste Kältemittel durch die elektrische Heizung 220 erwärmt werden, um die Temperatur der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 zu erhöhen. Die Luft, die durch den Kühlkern 160 gekühlt wird, tritt nicht durch den Heizkern 180 hindurch, sondern kann durch den Strömungsraum 190 hindurchtreten und über die Luftauslasseinheit 140 zu dem Innenraum des Fahrzeuges abgeführt werden.
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Wie in den 1 und 5 gezeigt, kann in dem vierten Modus zum Kühlen des Innenraumes des Fahrzeuges und der Hochspannungsbatterie und Entfeuchten der Außenluft oder der Innenluft des Fahrzeuges die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor 320 betreibt, das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den ersten Strömungspfad 200 und den Abzweigströmungspfad 400 in dem Abzweigpunkt hindurchströmt, und die Steuerklappe 170 einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch die elektrische Heizung 220 hindurchströmt. Insbesondere kann das erste Kältemittel nach dem Kühlen der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 erwärmt werden und dann wieder zu dem Heizkern 180 strömen. Außerdem kann die Feuchtigkeit der Luft, die durch den Kühlkern 160 gekühlt wird, sinken, da der Kühlkern 160 befeuchtet wird. Die Temperatur kann in dem Heizkern 180 wieder steigen, und die relative Luftfeuchtigkeit kann steigen. Daher kann die gekühlte und entfeuchtete Luft in den Innenraum des Fahrzeuges abgeführt werden. Da das erste Kältemittel, das nur durch die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 erwärmt wird, keine hohe Temperatur hat, selbst wenn die gekühlte Luft durch den Heizkern 180 hindurchtritt, kann sich die Temperatur nur minimal erhöhen, und daher kann die gekühlte Luft abgeführt werden.
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Wie in den 1 und 6 gezeigt, kann in dem fünften Modus zum Aufrechterhalten der Temperatur der Hochspannungsbatterie und Erhöhen der Innentemperatur des Fahrzeuges die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie die elektrische Heizung 220 betreibt, das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den ersten Strömungspfad 200 hindurchströmt, und die Steuerklappe 170 einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern 180 hindurchströmt. Insbesondere kann, da das erste Kältemittel, das durch die elektrische Heizung 220 erwärmt wird, in dem Heizkern 180 wärmegetauscht werden kann, um die Luft zu erwärmen, und durch das Steuerventil 500 nur durch den Bypassströmungspfad 260 hindurchströmt, verhindert oder blockiert werden, dass das erste Kältemittel durch die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 hindurchströmt, und daher kann die Temperatur der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 beibehalten werden, und nur die Innentemperatur des Fahrzeuges kann erhöht werden.
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Wie in den 1 und 7 gezeigt, kann in dem sechsten Modus zum Beibehalten der Innentemperatur des Fahrzeuges und Erhöhen der Temperatur der Hochspannungsbatterie die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie die elektrische Heizung 220 betreibt und das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad 400 in dem Abzweigpunkt hindurchströmt. Insbesondere kann das erste Kältemittel, das durch die elektrische Heizung 220 erwärmt wird, einen Wärmeaustausch mit der Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 durchführen, und die Temperatur der Hochspannungsbatterie kann erhöht werden.
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Außerdem kann, wie in den 1 und 8 gezeigt, in dem siebten Modus zum Beibehalten der Temperatur der Hochspannungsbatterie und Kühlen des Innenraumes des Fahrzeuges die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor 320 betreibt und die Luft derart steuert, dass sie durch den Strömungsraum 190 hindurchströmt. Insbesondere kann die gekühlte Luft, die durch den Kühlkern 160 hindurchtritt, über den Strömungsraum 190 zu dem Innenraum abgeführt werden, und daher kann die Innentemperatur des Fahrzeuges verringert werden. Wie in den 1 bis 9 gezeigt, kann ein Auslass zum Abführen von Luft zu der Außenseite des Fahrzeuges in der Luftauslasseinheit 140 der Innenklimaeinheit 100 vorgesehen sein, und eine Öffnungs- und Schließklappe 700 ist derart konfiguriert, dass sie das Öffnen und Schließen des Auslasses einstellt. Die Luft kann durch Einstellung der Öffnungs- und Schließklappe 700 zu der Außenseite des Fahrzeuges abgeführt werden.
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Wie in den 1 und 9 gezeigt, kann in dem achten Modus zum Aufrechterhalten der Innentemperatur des Fahrzeuges und Kühlen der Hochspannungsbatterie die Steuereinrichtung derart konfiguriert sein, dass sie den Kompressor 320 betreibt, das Steuerventil 500 einstellt, um zu ermöglichen, dass das erste Kältemittel durch den Abzweigströmungspfad 400 hindurchströmt, die Steuerklappe 170 einstellt, um zu ermöglichen, dass Luft durch den Heizkern 180 hindurchströmt, und den Auslass einstellt, um zu ermöglichen, dass die Luft zu der Außenseite des Fahrzeuges abgeführt wird. Insbesondere kann die gekühlte Luft, die durch den Kühlkern 160 hindurchtritt, mit dem Heizkern 180 wärmegetauscht werden. Daher kann das erste Kältemittel, das durch den Heizkern 180 hindurchtritt, gekühlt werden, und das gekühlte erste Kältemittel kann die Hochspannungsbatterie-Wärmetauscheinheit 420 kühlen. Ferner kann, da die Öffnungs- und Schließklappe 700 geöffnet ist, die Luft, die durch den Heizkern 180 hindurchtritt, über den Auslass (A8 in 9) zu der Außenseite des Fahrzeuges abgeführt werden. Außerdem kann eine Innenraumklappe 620, die derart konfiguriert ist, dass sie die Strömung der Luft in den Innenraum 600 des Fahrzeuges hinein einstellt, geschlossen sein, um zu verhindern, dass Luft in den Innenraum 600 des Fahrzeuges hineinströmt.
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Gemäß dem Wärmemanagementsystem für das Elektrofahrzeug kann das Wärmemanagementsystem eine Temperatur eines Innenraumes des Fahrzeuges oder einer Hochspannungsbatterie erhöhen oder verringern. Insbesondere gibt es Vorteile dadurch, dass ein einziges System gleichzeitig eine Temperatur eines Innenraumes des Fahrzeuges oder einer Hochspannungsbatterie einstellen kann, und daher kann die Anzahl von benötigten Teilen reduziert werden, und die Kosten können im Vergleich zu der Verwendung separater Systeme verringert werden, um die Temperatur des Innenraumes des Fahrzeuges oder der Hochspannungsbatterie einzustellen.
