DE102019121711A1

DE102019121711A1 - Wärmeverwaltungssystem für elektrifiziertes fahrzeug

Info

Publication number: DE102019121711A1
Application number: DE102019121711.3A
Authority: DE
Inventors: Bradley Szkrybalo; Hamish Lewis; Dinakara Karanth
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-13
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2020-02-13
Also published as: US10864824B2; US20210078445A1; US11618344B2; US20200047626A1; CN110816221A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Wärmeverwaltungssystem für ein elektrifiziertes Fahrzeug bereit. Es wird ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem bereitgestellt, das einen Kabinenwärmekreislauf, einen Batteriewärmekreislauf, eine Parallelventilbaugruppe und eine Steuerung beinhaltet. Der Kabinenwärmekreislauf kann eine erste Kühleinrichtung beinhalten. Der Batteriewärmekreislauf kann eine zweite Kühleinrichtung und eine Hochspannungs(HS)-Batterie beinhalten. Die Parallelventilbaugruppe kann selektiv die Wärmekreisläufe verbinden. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine hohe Lastbedingung detektiert wird, die Parallelventilbaugruppe anzuweisen, die Wärmekreisläufe zu verbinden, sodass die Kühleinrichtungen zusammenwirken, um eine Fahrzeugkabine und die HS-Batterie zu kühlen. Die Parallelventilbaugruppe kann ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem, das die Kühleinrichtungen, das Dreiwegeventil und die HS-Batterie selektiv verbindet, beinhalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Fahrzeugwärmeverwaltungssysteme, die Unterstützung bei der Verwaltung der Wärmebedingungen einer Fahrzeugkabine und einer Hochspannungsbatterie eines Fahrzeugs leisten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeugwärmeverwaltungssysteme können Steuerstrategien zum Verwalten der Wärmebedingungen von Fahrzeugkabinen und Hochspannungsbatterien in Fahrzeugen beinhalten. Fahrzeuge können zwei separate Kältemittelkreisläufe aufweisen, die jeweils zum Verwalten der Wärmebedingungen von entweder der Fahrzeugkabine oder der Hochspannungsbatterie dienen. Derzeitige Wärmeverwaltungssysteme verfügen bei bestimmten Fahrzeugbetriebsbedingungen nicht über ausreichend Kühlkapazität, um gleichzeitig sowohl die Fahrzeugkabine als auch die Hochspannungsbatterie zu kühlen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem beinhaltet einen Kabinenwärmekreislauf, einen Batteriewärmekreislauf, eine Parallelventilbaugruppe und eine Steuerung. Der Kabinenwärmekreislauf beinhaltet eine erste Kühleinrichtung. Der Batteriewärmekreislauf beinhaltet eine zweite Kühleinrichtung und eine Hochspannungs(HS)-Batterie. Die Parallelventilbaugruppe verbindet selektiv die Wärmekreisläufe. Die Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine hohe Lastbedingung detektiert wird, die Parallelventilbaugruppe anzuweisen, die Wärmekreisläufe zu verbinden, sodass die Kühleinrichtungen zusammenwirken, um eine Fahrzeugkabine und die HS-Batterie zu kühlen. Die Parallelventilbaugruppe kann ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem, das die Kühleinrichtungen, das Dreiwegeventil und die HS-Batterie selektiv verbindet, beinhalten. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Dreiwegeventil zwischen einer ersten Stellung, in der sich die erste Kühleinrichtung nicht in Fluidkommunikation mit der HS-Batterie befindet, und einer zweiten Stellung, in der sowohl die erste Kühleinrichtung als auch die zweite Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit der HS-Batterie stehen, zu schalten. Der Kabinenwärmekreislauf kann ferner ein elektronisches Expansionsventil beinhalten, das zwischen einem Verflüssiger und einer Kühleinrichtung angeordnet ist. Das elektronische Expansionsventil kann ein Sperrventil in Kommunikation mit der Steuerung beinhalten und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Sperrventil als Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Kühlkapazitätsanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird. Der Kabinenwärmekreislauf kann ferner ein elektronisches Expansionsventil und ein Sperrventil beinhalten, die zwischen einem Verflüssiger und einer Kühleinrichtung angeordnet sind. Das Sperrventil kann mit der Steuerung in Kommunikation stehen und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, das Sperrventil als Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Kühlkapazitätsanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird. Bei der hohen Lastbedingung kann es sich um einen Fahrzeuganhängermodus oder einen Schwergutmodus handeln und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Betrieb der ersten und der zweiten Kühleinrichtung zu verbinden, sodass eine Kabinentemperatur der Fahrzeugkabine innerhalb eines von einem Fahrgast ausgewählten Bereichs gehalten wird und eine Batterietemperatur der HS-Batterie innerhalb eines normalen Betriebstemperaturschwellenwerts gehalten wird. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine stabile Fahrbedingung detektiert wird, einen Befehl zum Verbinden der Wärmekreisläufe an die Parallelventilbaugruppe auszugeben und Betriebsbefehle an die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung auszugeben, damit diese bei verteilten Stufen arbeiten, die auf der Kühlkapazität beruhen, die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf angefordert ist. Der Kabinenwärmekreislauf kann ferner einen Verflüssiger, einen Verdichter und einen Verdampfer in Fluidkommunikation mit der ersten Kühleinrichtung beinhalten, die eine Kühlkapazität definieren. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass eine Ausgabe des Kabinenwärmekreislaufs an eine Fahrzeugkabine unterhalb der Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs liegt, miteinander zu verbinden, sodass der Verdampfer und die erste Kühleinrichtung das Kühlen der HS-Batterie unterstützen.
Ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem beinhaltet einen Kabinenwärmekreislauf, einen Batteriewärmekreislauf, eine Reihenventilbaugruppe und eine Steuerung. Der Kabinenwärmekreislauf beinhaltet eine erste Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit einer Fahrzeugkabine. Der Batteriewärmekreislauf beinhaltet eine zweite Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit einer HS-Batterie. Die Reihenventilbaugruppe verbindet selektiv den Kabinen- und den Batteriewärmekreislauf und beinhaltet ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem, die miteinander angeordnet sind, um die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung zu verbinden, um der HS-Batterie Kühlkapazität zuzuführen. Die Steuerung ist dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass eine verfügbare Menge an Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs eine detektierte Kühlkapazitätsanforderung für die Fahrzeugkabine von einem Fahrgast überschreitet, einen Befehl zum Abgeben der überschüssigen Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf zum Kühlen der HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass eine Aktivierung eines Fahrzeuganhängermodus detektiert wird oder eine Fahrzeuglastanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird, einen Befehl zum Abgeben der überschüssigen Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf zum Kühlen der HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben. Die Baugruppe kann ferner einen oder mehrere Sensoren zum Detektieren einer Menge an Kühlkapazität die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf zur Verfügung steht, beinhalten, und die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, einen Befehl zum gleichmäßigen Verteilen der Kühlkapazität der Wärmekreisläufe auf die Fahrzeugkabine und die HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf als Reaktion darauf zu verbinden, dass ein Ladeereignis detektiert wird. Die Steuerung kann ferner dazu programmiert sein, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass Kühlkapazitätsanforderungen für den Kabinenwärmekreislauf und für den Batteriewärmekreislauf unterhalb eines vorher festgelegten Schwellenwerts liegen, einen Befehl an die Reihenventilbaugruppe auszugeben, sodass nur die Kühlkapazität des Batteriewärmekreislaufs zum Kühlen der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie verwendet wird. Das Dreiwegeventil kann so innerhalb des Leitungssystems angeordnet sein, dass sich in einem ersten Betriebszustand Kühlmittel nur zwischen der zweiten Kühleinrichtung und der HS-Batterie bewegt. Das Dreiwegeventil kann so innerhalb des Leitungssystems angeordnet sein, dass sich in einem zweiten Betriebszustand Kühlmittel zwischen der ersten Kühleinrichtung, der zweiten Kühleinrichtung und der HS-Batterie bewegt.
Ein Fahrzeugwärmeverwaltungsverfahren beinhaltet ein Detektieren einer hohen Lastbedingung eines Fahrzeugs, das einen Kabinenwärmekreislauf beinhaltet, der eine Fahrzeugkabine beinhaltet und in Fluidkommunikation mit einem Batteriewärmekreislauf steht, der eine Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet, ein Ausgeben eines Befehls zum Fluidverbinden des Kabinenwärmekreislauf und des Batteriewärmekreislaufs an eine Ventilbaugruppe über eine Steuerung und ein Ausgeben eines Befehls an eine erste Kühleinrichtung des Kabinenwärmekreislaufs und eine zweite Kühleinrichtung des Batteriewärmekreislaufs über die Steuerung, um Kühlkapazität selektiv auf die Fahrzeugkabine und die HS-Batterie aufzuteilen, derart, dass überschüssige Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs das Kühlen der HS-Batterie unterstützt. Bei der hohen Lastbedingung kann es sich um eine Aktivierung eines Anhängerzugmodus oder eine detektierte Fahrzeuglastanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert handeln. Bei der Ventilbaugruppe kann es sich um eine Parallelventilbaugruppe oder eine Reihenventilbaugruppe handeln. Das Verfahren kann ferner ein Berechnen einer Differenz zwischen einer von einem Fahrgast angeforderten Kühlkapazität und einer verfügbaren Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs und ein Ausgeben eines Befehls an die Ventilbaugruppe zum Abgeben einer der Differenz entsprechenden Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf an die HS-Batterie beinhalten. Das Verfahren kann ferner ein Berechnen einer Gesamtkühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs und ein Ausgeben eines Befehls zum selektiven Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs, sodass die Gesamtkühlkapazität gleichmäßig auf den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf aufgeteilt wird, an die Ventilbaugruppe beinhalten. Das Verfahren kann ferner ein Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs zum Bereitstellen zusätzlicher Kühlkapazität an die HS-Batterie als Reaktion darauf, dass ein Ladeereignis detektiert wird, beinhalten.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für ein Batterieelektrofahrzeug veranschaulicht.
2A ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Architektur für ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem eines elektrifizierten Fahrzeugs nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
2B ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für eine Architektur für ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem eines elektrifizierten Fahrzeugs nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
3 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen Abschnitt eines Wärmeverwaltungssystems eines Batterieelektrofahrzeugs veranschaulicht.
4 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen Abschnitt eines Wärmeverwaltungssystems eines Batterieelektrofahrzeugs veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Steuerstrategie für ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch in bestimmten Anwendungen oder Umsetzungen verwendet werden.
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen Abschnitt eines elektrifizierten Fahrzeugs veranschaulicht, das hierin als Fahrzeug 10 bezeichnet wird. In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Fahrzeug 10 um ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV). Das Fahrzeug 10 kann eine Traktionsbatterie 14 beinhalten, die elektrisch mit einem Elektromotor 16 verbunden ist. Bei der Traktionsbatterie 14 kann es sich um eine Hochspannungs(HS)-Batterie, einschließlich einer oder mehrerer miteinander verbundener Batteriezellen, handeln, die Komponenten des Fahrzeugs 10, wie etwa den Elektromotor 16, mit Leistung versorgt.
Der Elektromotor 16 kann an eine Achse 18 gekoppelt sein, die eine Drehung eines Satzes von Rädern 20 antreibt. Das Fahrzeug 10 kann ferner ein Kabinenwärmeverwaltungssystem 24 zum Verwalten der Wärmebedingungen einer Fahrzeugkabine (nicht gezeigt) und ein Traktionsbatterie-Wärmeverwaltungssystem 26 zum Verwalten der Wärmebedingungen der Traktionsbatterie 14 beinhalten. Ein Stecker 28 kann elektrisch mit der Traktionsbatterie 14 verbunden sein und kann dazu konfiguriert sein, an eine externe Leistungsquelle (nicht gezeigt) angeschlossen zu werden, um die Traktionsbatterie 14 zu laden. Eine Steuerung 32 kann mit den Komponenten des Fahrzeugs 10 in Kommunikation stehen und kann Programmierung beinhalten, die deren Betrieb anleitet.
Beispielsweise kann die Steuerung 32 mit dem Kabinenwärmeverwaltungssystem 24 und dem Traktionsbatterie-Wärmeverwaltungssystem 26 in Kommunikation stehen. Die Steuerung 32 kann Programmierung zum Anleiten des Betriebs der Wärmeverwaltungssysteme beinhalten. Die Anleitung kann auf detektierten Bedingungen beruhen. Beispielsweise können sich ein oder mehrere Sensoren (nicht gezeigt) an verschiedenen Position im Fahrzeug 10 befinden, um Wärmebedingungen von Komponenten zu überwachen und Signale an die Steuerung 32 zu senden, welche die Wärmebedingungen wiederspiegeln.
2A ist eine schematische Darstellung, die einen Abschnitt einer Architektur eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems nach dem Stand der Technik für ein BEV veranschaulicht, das hierin allgemein als Wärmeverwaltungssystem 200 bezeichnet wird. Das Wärmeverwaltungssystem 200 wird betrieben, um Wärmebedingungen einer Fahrzeugkabine und einer HS-Batterie mithilfe einer einzelnen Kühleinrichtung und eines einzelnen Verdampfers zu verwalten. Eine erste Leitung 202 ist mit Komponenten eines ersten Abschnitts des Wärmeverwaltungssystems 200 angeordnet, um Kältemittel zwischen diesen zu übertragen. Beispielsweise überträgt die erste Leitung 202 Kältemittel zwischen einem Kabinen-Klima-Verdichter 206, einem Verflüssiger 208, einem Wärmeexpansionsventil (thermal expansion valve - TXV) 210, einem Verdampfer 212, einem Sperrventil 214, einem elektronischen Expansionsventil (electronic expansion valve - EXV) 216 und einer Kühleinrichtung 218.
Eine zweite Leitung 220 ist mit der Kühleinrichtung 218 und einer HS-Batterie 224 angeordnet, um Kühlmittel zwischen diesen zu übertragen, um die Verwaltung der Wärmebedingungen der HS-Batterie 224 zu unterstützen. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können verbunden sein, sodass der Verdampfer 212 und die Kühleinrichtung 218 die Verwaltung der Wärmebedingungen von sowohl der Fahrzeugkabine als auch der HS-Batterie 224 unterstützen können. Allerdings ist eine Kühlkapazität sowohl des Verdampfers 212 als auch der Kühleinrichtung 218 unter bestimmten Bedingungen in der Regel nicht hoch genug, um sowohl die Fahrzeugkabine als auch die HS-Batterie 224 zu kühlen.
Eine Kühlkapazität des Verdampfers 212 kann beispielsweise 5 kW betragen. Eine Kühlkapazität der Kühleinrichtung 218 kann 5 kW betragen. Kühlkapazitätsanforderungen zum Kühlen der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie 224 können über der Kühlkapazität des Verdampfers 212 und der Kühleinrichtung 218 liegen. In diesem Beispiel kann das Wärmeverwaltungssystem 200 großen Schwankungen der Abgabetemperatur an die Fahrzeugkabine unterliegen, da der Verdampfer 212 und die Kühleinrichtung 218 nicht beide zum Kühlen eines einzelnen Ziels genutzt werden können. In diesem Beispiel ist das Wärmeverwaltungssystem 200 nicht in der Lage, sowohl die Anforderung zur Fahrzeugkabinenkühlung zu erfüllen als auch eine ausreichende Kühlung der HS-Batterie 224 bereitzustellen.
2B ist eine schematische Darstellung, die einen Abschnitt einer Architektur eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems eines BEV nach dem Stand der Technik veranschaulicht, das hierin allgemein als Wärmeverwaltungssystem 250 bezeichnet wird. Das Wärmeverwaltungssystem 250 wird betrieben, um Wärmebedingungen einer HS-Batterie mithilfe einer einzelnen Kühleinrichtung zu verwalten. Eine erste Leitung 252 ist mit Komponenten eines ersten Abschnitts des Wärmeverwaltungssystems 250 angeordnet, um Kältemittel zwischen diesen zu übertragen. Beispielsweise überträgt die erste Leitung 252 Kältemittel zwischen einem Batteriekühlungseinrichtungs-Verdichter 254, einem Verflüssiger 256, einem TXV 258 und einer Kühleinrichtung 260.
Eine zweite Leitung 262 ist mit der Kühleinrichtung 260 und einer HS-Batterie 264 angeordnet, um Kühlmittel zwischen diesen zu übertragen. In diesem Beispiel kann die HS-Batterie 264 nur Wärmeverwaltungsunterstützung von einer einzelnen Kühleinrichtung erhalten. Die Wärmeverwaltung anderer Abschnitte des Fahrzeugs, wie etwa einer Fahrzeugkabine, erfolgt über einen separaten Wärmekreislauf.
3 ist eine schematische Darstellung, die einen Abschnitt einer Architektur eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems veranschaulicht, das hierin allgemein als Wärmeverwaltungssystem 300 bezeichnet wird. Das Wärmeverwaltungssystem 300 kann in einem elektrifizierten Fahrzeug, wie etwa einem BEV, betrieben werden. In diesem Beispiel wird das Wärmeverwaltungssystem 300 als paralleles System betrieben, das einen Kabinenwärmekreislauf 304 und einen Batteriewärmekreislauf 306 beinhalten kann.
Der Kabinenwärmekreislauf 304 kann in Fluidkommunikation mit einer Fahrzeugkabine stehen und kann betrieben werden, um deren Wärmebedingungen zu verwalten. Der Kabinenwärmekreislauf 304 beinhaltet ein erstes Leitungssystem 310, das eine Übertragung von Kältemittel zwischen Komponenten des Kabinenwärmekreislaufs 304 ermöglicht. Beispielsweise kann das erste Leitungssystem 310 die Übertragung des Kältemittels zwischen einem erste Verdichter 312, einem ersten Verflüssiger 314, einem Wärmeexpansionsventil (TXV) 316, einem Verdampfer 318, einem elektronischen Expansionsventil (EXV) 320 und einer ersten Kühleinrichtung 322 ermöglichen. Das EXV 320 kann ein Sperrventil beinhalten oder ein Sperrventil 324 kann als separate Einheit enthalten sein.
Der Batteriewärmekreislauf 306 wird betrieben, um die Wärmebedingungen einer HS-Batterie 336 zu verwalten. Der Batteriewärmekreislauf 306 beinhaltet ein zweites Leitungssystem 338, das eine Übertragung von Kältemittel zwischen Komponenten des Batteriewärmekreislaufs 306 ermöglicht. Beispielsweise kann das zweite Leitungssystem 338 die Übertragung von Kältemittel zwischen einem zweiten Verdichter 340, einem zweiten Verflüssiger 342, einem TXV 344 und einer zweiten Kühleinrichtung 346 ermöglichen.
Eine Parallelventilbaugruppe 360 kann betrieben werden, um den Kabinenwärmekreislauf 304 und den Batteriewärmekreislauf 306 selektiv zu verbinden, um eine effiziente Wärmeverwaltung der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie 336 bereitzustellen. Die Parallelventilbaugruppe 360 kann ein drittes Leitungssystem 364 und ein Dreiwegeventil 366 beinhalten. Das dritte Leitungssystem 364 kann betrieben werden, um auf Grundlage eines Betriebszustands des Dreiwegeventils 366 Kühlmittel von der ersten Kühleinrichtung 322 und der zweiten Kühleinrichtung 346 zur HS-Batterie 336 zu leiten. Das Kühlmittel, das die erste Kühleinrichtung 322 passiert, kann durch das Kältemittel gekühlt werden, dass sich durch das erste Leitungssystem 310 des Kabinenwärmekreislaufs 304 bewegt, und das Kühlmittel, das die zweite Kühleinrichtung 346 passiert, kann durch das Kältemittel gekühlt werden, das sich durch das zweite Leitungssystem 338 des Batteriewärmekreislaufs bewegt.
In einem ersten Betriebszustand kann sich das Dreiwegeventil 366 in einer Stellung befinden, in der das Kühlmittel des dritten Leitungssystem 364 zwischen der HS-Batterie 336 und der zweiten Kühleinrichtung 346 bewegt.
In einem zweiten Betriebszustand kann sich das Dreiwegeventil 366 in einer Stellung befinden, in der das Kühlmittel des dritten Leitungssystem 364 auf dem Weg zur HS-Batterie 336 sowohl die erste Kühleinrichtung 322 als auch die zweite Kühleinrichtung 346 passiert. In diesem zweiten Betriebszustand kann die HS-Batterie 336 von Wärmeverwaltung durch sowohl den Kabinenwärmekreislauf 304 als auch den Batteriewärmekreislauf 306 profitieren.
Beispielsweise kann eine Steuerung, wie etwa die Steuerung 32, mit Komponenten eines Fahrzeugs, einschließlich des Wärmeverwaltungssystems 300, in Kommunikation stehen. Die Steuerung kann Programmierung zum Anleiten des Betriebs der Komponenten auf Grundlage von Signalen, die von einem oder mehreren Sensoren in Kommunikation mit den Komponenten des Fahrzeugs empfangen werden, beinhalten. Die Programmierung kann Handlungen der Fahrzeugkomponenten zur selektiven Verteilung der Kühlkapazitäten der jeweiligen Wärmekreisläufe auf Grundlage der Signale anweisen, wie etwa eines Signals, das ein Detektieren einer hohen Lastbedingung des Systems angibt.
Bei einer hohen Lastbedingung kann es sich um eine Fahrzeugbedingung handeln, bei der die Fahrzeugkomponenten belastet sind oder hohe Ausgaben erbringen müssen, was zu Komponententemperaturen über bevorzugten Betriebsschwellenwerten führt. Beispiele für hohe Lastbedingungen beinhalten unter anderem die Aktivierung eines Fahrzeugzugmodus und das Detektieren einer Schwergutbedingung. Während der hohen Lastbedingung können die Fahrzeugkomponenten mit erhöhten Temperaturen betrieben werden, wie etwa einer erhöhten Betriebstemperatur für die HS-Batterie 336. Diese erhöhten Temperaturen können die Leistung der Fahrzeugkomponenten verringern und eine zusätzliche Abnutzung der Komponenten verursachen.
In einem Szenario, in dem eine hohe Lastbedingung detektiert wird und die HS-Batterie 336 bei einem unzulässigen Temperaturschwellenwert betrieben wird oder sich diesem annähert, kann die Steuerung das Dreiwegeventil 366 in den zweiten Betriebszustand schalten, um durch Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs 304 und des Batteriewärmekreislaufs 306 zusätzliche Wärmeverwaltungsunterstützung bereitzustellen, wie hierin ausführlicher beschrieben wird. In bisherigen Wärmeverwaltungssystemen ohne den Vorteil des Verbindens eines zusätzlichen Wärmekreislaufs, wie etwa im Wärmeverwaltungssystem 200 und im Wärmeverwaltungssystem 250, kann bei einer hohen Lastbedingung ein Wärmekomfort eines Fahrgasts in der Fahrzeugkabine geopfert werden, um ausreichend Kühlkapazität für eine Traktionsbatterie von einer einzelnen Kühleinrichtung bereitzustellen.
Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung die Wärmekreisläufe anweisen, unabhängig voneinander zu arbeiten, wenn der Kühlbedarf der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie 336 ohne Verbinden der Wärmekreisläufe erfüllt werden kann. In noch einem weiteren Beispiel, bei dem weder die HS-Batterie 336 noch die Fahrzeugkabine eine Kühlkapazität für hohe Lasten benötigt, kann die Steuerung den Betrieb der Parallelventilbaugruppe 360 so anleiten, dass nur eine der Kühleinrichtungen sowohl die HS-Batterie 336 als auch die Fahrzeugkabine kühlt. In diesem Beispiel kann zusätzliche Systemenergie eingespart werden, da nur einer der Verdichter des Kabinenwärmekreislaufs 304 bzw. des Batteriewärmekreislaufs 306 läuft.
4 ist eine schematische Darstellung, die einen Abschnitt eines Beispiels für eine Architektur eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems veranschaulicht, das hierin allgemein als Wärmeverwaltungssystem 400 bezeichnet wird. Das Wärmeverwaltungssystem 400 kann in einem elektrifizierten Fahrzeug, wie etwa einem BEV, betrieben werden. In diesem Beispiel wird das Wärmeverwaltungssystem 400 als Reihensystem betrieben, das einen Kabinenwärmekreislauf 404 und einen Batteriewärmekreislauf 406 beinhalten kann.
Der Kabinenwärmekreislauf 404 kann in Fluidkommunikation mit einer Fahrzeugkabine stehen und kann betrieben werden, um deren Wärmebedingungen zu verwalten. Der Kabinenwärmekreislauf 404 beinhaltet ein erstes Leitungssystem 410, das eine Übertragung von Kältemittel zwischen Komponenten des Kabinenwärmekreislaufs 404 ermöglicht. Beispielsweise kann das erste Leitungssystem 410 die Übertragung von Kältemittel zwischen einem erste Verdichter 412, einem ersten Verflüssiger 414, einem TXV 416, einem Verdampfer 418, einem EXV 420 und einer ersten Kühleinrichtung 422 ermöglichen. Das EXV 420 kann ein Sperrventil beinhalten oder ein Sperrventil 424 kann als separate Einheit enthalten sein.
Der Batteriewärmekreislauf 406 wird betrieben, um die Wärmebedingungen einer HS-Batterie 436 zu verwalten. Der Batteriewärmekreislauf 406 beinhaltet ein zweites Leitungssystem 438, das eine Übertragung von Kältemittel zwischen Komponenten des Batteriewärmekreislaufs 406 ermöglicht. Beispielsweise kann das zweite Leitungssystem 438 die Übertragung von Kältemittel zwischen einem zweiten Verdichter 440, einem zweiten Verflüssiger 442, einem TXV 444 und einer zweiten Kühleinrichtung 446 ermöglichen.
Eine Reihenventilbaugruppe 460 kann betrieben werden, um den Kabinenwärmekreislauf 404 und den Batteriewärmekreislauf 406 selektiv zu verbinden, um eine effiziente Wärmeverwaltung der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie 436 bereitzustellen. Die Reihenventilbaugruppe 460 kann ein drittes Leitungssystem 464 und ein Dreiwegeventil 466 beinhalten. Das dritte Leitungssystem 464 kann betrieben werden, um auf Grundlage eines Betriebszustands des Dreiwegeventils 466 Kühlmittel von der ersten Kühleinrichtung 422 und der zweiten Kühleinrichtung 446 zur HS-Batterie 436 zu leiten. Das Kühlmittel, das die erste Kühleinrichtung 422 passiert, kann durch das Kältemittel gekühlt werden, dass sich durch das erste Leitungssystem 410 bewegt, und das Kühlmittel, das die zweite Kühleinrichtung 446 passiert, kann durch das Kältemittel gekühlt werden, das sich durch das zweite Leitungssystem 438 des Batteriewärmekreislaufs bewegt.
In einem ersten Betriebszustand kann sich das Dreiwegeventil 466 in einer Stellung befinden, in der sich das Kühlmittel des dritten Leitungssystem 464 von der zweiten Kühleinrichtung 446 zur HS-Batterie 436 bewegt.
In einem zweiten Betriebszustand kann sich das Dreiwegeventil 466 in einer Stellung befinden, in der das Kühlmittel des dritten Leitungssystem 464 auf dem Weg zur HS-Batterie 436 sowohl die erste Kühleinrichtung 422 als auch die zweite Kühleinrichtung 446 passiert. In diesem zweiten Betriebszustand kann die HS-Batterie 436 von Wärmeverwaltung durch sowohl den Kabinenwärmekreislauf 404 als auch den Batteriewärmekreislauf 406 profitieren.
Beispielsweise kann eine Steuerung, wie etwa die Steuerung 32, mit Komponenten eines Fahrzeugs, einschließlich des Wärmeverwaltungssystems 400, in Kommunikation stehen. Die Steuerung kann Programmierung zum Anleiten des Betriebs der Komponenten auf Grundlage von Signalen, die von einem oder mehreren Sensoren in Kommunikation mit den Komponenten des Fahrzeugs empfangen werden, beinhalten. Die Programmierung kann Handlungen der Fahrzeugkomponenten zur selektiven Kühlkapazitätsverteilung auf Grundlage der Signale anweisen, wie etwa eines Detektierens einer hohen Lastbedingung.
Wie vorstehend erwähnt, kann es sich bei einer hohen Lastbedingung um eine Fahrzeugbedingung handeln, bei der Fahrzeugkomponenten belastet sind oder hohe Ausgaben erbringen müssen, was zu Komponententemperaturen über bevorzugten Betriebsschwellenwerten führt. Beispiele für hohe Lastbedingungen beinhalten unter anderem die Aktivierung eines Fahrzeugzugmodus und das Detektieren einer Schwergutbedingung. Während der hohen Lastbedingung können die Fahrzeugkomponenten arbeiten und ihre Temperatur erhöhen, wie etwa eine erhöhte Betriebstemperatur für die HS-Batterie 436. Diese erhöhten Temperaturen können die Leistung der Fahrzeugkomponenten verringern und eine zusätzliche Abnutzung der Komponenten verursachen. In einem Szenario, in dem eine hohe Lastbedingung detektiert wird und die HS-Batterie 436 bei einem unzulässigen Temperaturschwellenwert betrieben wird oder sich diesem annähert, kann die Steuerung das Dreiwegeventil 466 in den zweiten Betriebszustand schalten, um durch Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs 404 und des Batteriewärmekreislaufs 406 zusätzliche Wärmeverwaltungsunterstützung bereitzustellen. In bisherigen Wärmeverwaltungssystemen ohne den Vorteil des Verbindens der Wärmekreisläufe, wie etwa im Wärmeverwaltungssystem 200 und im Wärmeverwaltungssystem 250, kann bei einer hohen Lastbedingung ein Wärmekomfort eines Fahrgasts in der Fahrzeugkabine geopfert werden, um ausreichend Kühlkapazität für eine Traktionsbatterie von einer einzelnen Kühleinrichtung bereitzustellen.
Als ein weiteres Beispiel kann die Steuerung die Wärmekreisläufe anweisen, unabhängig voneinander zu arbeiten, wenn der Kühlbedarf der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie 336 ohne Verbinden der Wärmekreisläufe erfüllt werden kann.
Das Wärmeverwaltungssystem 300 und das Wärmeverwaltungssystem 400 stellen jeweils Vorteile im Vergleich zum Wärmeverwaltungssystem 200 und zum Wärmeverwaltungssystem 250 bereit. Das Wärmeverwaltungssystem 300 und das Wärmeverwaltungssystem 400 stellen jeweils Kalibrierungsmöglichkeiten bereit, die einen effizienteren Betrieb eines jeweiligen Systems begünstigen. Durch Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs steht jeweils eine größere Menge an Kühlkapazität zur Verfügung, die je nach Bedarf zur entsprechenden HS-Batterie geleitet wird, da ungenutzte Kühlkapazität vom Kabinenwärmekreislauf an den Batteriekreislauf übertragen werden kann. Sobald die Fahrzeugkabine jeweils ein Wärmekomfortniveau aufweist (z. B. eine Temperatur eines Verdampfers jeweils bei einem Sollwert liegt und ein Verdichter jeweils zurückfährt), stünde dem entsprechenden System zusätzliche Kühlkapazität zu Verfügung, die jeweils an den Batteriewärmekreislauf übertragen werden kann.
Bei niedrigeren Fahrzeuglastanforderungen kann die Last gleichmäßig zwischen den Wärmekreisläufen aufgeteilt werden, um zu ermöglichen, dass die Verdichter jeweils mit niedrigen Drehzahlen betrieben werden. Ein Betrieb mit niedrigeren Drehzahlen kann die Lebensdauer des Verdichters verbessern. Die niedrigeren Fahrzeuglastanforderungen können zudem Energiesparszenarien bereitstellen, bei denen die Steuerung den Betrieb der Reihenventilbaugruppe 460 so anleiten kann, dass nur eine der Kühleinrichtungen sowohl die HS-Batterie 436 als auch die Fahrzeugkabine kühlt. In diesem Beispiel kann zusätzliche Systemenergie eingespart werden, da nur einer der Verdichter des Kabinenwärmekreislaufs 404 bzw. des Batteriewärmekreislaufs 406 läuft.
Darüber hinaus kann eine Systemleistung bezüglich Geräusch-, Vibrations- und Rauigkeitsstandards während Schnellladeereignissen aufgrund einer reduzierten Ausgabe von Systemkomponenten, wie etwa den Verdichtern, besser ausfallen. Des Weiteren kann während Ereignissen, die eine geringe Kabinenlast und eine geringe Batterielast erfordern, der Batteriewärmekreislauf abgeschaltet werden, um Energieeinsparung zu fördern. Diese Vorteile können zudem einen effizienteren Ladevorgang ermöglichen. Beispielsweise kann ein Fahrzeug mithilfe einer zusätzlichen Kühlkapazität, die durch Verbinden eines jeweiligen Kabinenwärmekreislaufs und eines jeweiligen Batteriewärmekreislaufs gewonnen wird, schneller geladen werden.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für eine Steuerstrategie zum Betreiben eines Fahrzeugwärmeverwaltungssystems zum Verbinden zweier Wärmekreisläufe veranschaulicht, die in dieser Schrift allgemein als Steuerstrategie 500 bezeichnet wird. Bei Vorgang 504 kann eine Steuerung, wie etwa die Steuerung 32, einen oder mehrere Sensoren überwachen, um Fahrzeugbetriebsbedingungen zu ermitteln. Beispielsweise kann die Steuerung mit dem einen oder den mehreren Sensoren kommunizieren, um Betriebsausgabe- oder Temperaturbedingungen von Fahrzeugkomponenten zu detektieren.
Bei Vorgang 506 kann die Steuerung ermitteln, ob eine Betriebsbedingung von einer oder mehreren vorher festgelegten Fahrzeugbetriebsbedingungen vorgelegen hat oder gerade vorliegt. Beispiele für die eine oder die mehreren vorher festgelegten Fahrzeugbetriebsbedingungen sind Bedingungen, bei denen das Fahrzeug höheren Lastanforderungen unterliegt, und beinhalten das Einleiten eines Fahrzeugzugmodus, das Detektieren einer Ladungslast über einem vorher festgelegten Gewicht, das Detektieren eines Steigungsanstiegs, das Detektieren eines Anstiegs der Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine beliebige andere Fahrzeugbedingungen, bei denen die Verwendung einer HS-Batterie, wie etwa der HS-Batterie 336 oder der HS-Batterie 436, dazu führt, dass die Temperaturen der Traktionsbatterie einen Normalbetriebsschwellenwert überschreiten.
Für den Fall, dass bei Vorgang 506 ermittelt wird, dass keine des Satzes vorher festgelegter Betriebsbedingungen vorliegt, kann die Steuerung zu Vorgang 504 zurückkehren. Für den Fall, dass bei Vorgang 506 eine des Satzes vorher festgelegter Betriebsbedingungen ermittelt wird, kann die Steuerung anschließend bei Vorgang 508 ermitteln, ob die vorher festgelegte Betriebsbedingung eine selektive Verteilung der Kühlkapazität zweier Wärmekreisläufe erfordert.
Die beiden Wärmekreisläufe können beispielsweise einen Kabinenwärmekreislauf, wie etwa den Kabinenwärmekreislauf 304 oder den Kabinenwärmekreislauf 404, und einen Batteriewärmekreislauf, wie etwa den Batteriewärmekreislauf 306 oder den Batteriewärmekreislauf 406 umfassen. Eine Kühlkapazitätsanforderung für den Kabinenwärmekreislauf kann eine Klimatisierungsanforderung von einem Fahrgast beinhalten. Eine Kühlkapazitätsanforderung für den Batteriewärmekreislauf kann eine Anforderung zum Kühlen der Traktionsbatterie auf Grundlage einer Batterieleistungsausgabe für den Betrieb des Fahrzeugs beinhalten. Die Steuerung kann berechnen, ob eine selektive Verteilung der Kühlkapazitäten beider Wärmekreisläufe eine optimale Ausgabe des Wärmeverwaltungssystems zum Erfüllen der Kühlkapazitätsanforderungen bereitstellt.
Für den Fall, dass die Steuerung ermittelt, dass keine selektive Verteilung der Kühlkapazität der beiden Wärmekreisläufe benötigt wird, kann die Steuerung bei Vorgang 510 einen Betriebsbefehl für einen Betrieb in einem ersten Zustand, bei dem die beiden Wärmekreisläufe nicht verbunden sind, oder in einem zweiten Zustand, der die beiden Wärmekreisläufe verbindet, an ein Dreiwegeventil, wie etwa das Dreiwegeventil 366 oder das Dreiwegeventil 466 senden.
Für den Fall, dass die Steuerung ermittelt, dass eine selektive Verteilung der Kühlkapazität der beiden Wärmekreisläufe erforderlich ist, kann die Steuerung bei Vorgang 512 eine Kühlkapazitätsverteilung für jeden der beiden Wärmekreisläufe berechnen. Die Steuerung kann eine Kühlkapazitätsausgabe für den Kabinenwärmekreislauf berechnen, die eine Kühlungsanforderung von einem Fahrgast erfüllt, und kann eine Menge an Kühlkapazität berechnen, die zur Verfügung steht, nachdem die Kühlungsanforderung des Fahrgasts erfüllt wurde. In einem Beispiel kann die Steuerung auf Tabellen zugreifen, die Informationen bezüglich der Kühlkapazitäten der Wärmekreisläufe beinhalten. In einem anderen Beispiel, bei dem das Fahrzeug mit einer stabilen Fahrbedingung fährt, kann die Steuerung dazu programmiert sein, einen Befehl zum Verbinden der Wärmekreisläufe an die Ventilbaugruppe auszugeben und zudem Betriebsbefehle an eine Kühleinrichtung des Kabinenwärmekreislaufs und eine Kühleinrichtung des Batteriewärmekreislaufs auszugeben, damit diese bei Stufen arbeiten, die auf Grundlage einer Kühlkapazität verteilt werden, die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf angefordert wird.
Bei Vorgang 514 kann die Steuerung Betriebsbefehle an beide der Wärmekreisläufe und an das Dreiwegeventil zum Verbinden der Kreisläufe senden, sodass die berechnete Menge der verfügbaren Kühlkapazität von dem Kabinenwärmekreislauf auf den Batteriewärmekreislauf übertragen werden kann, beispielsweise über eine Ventilgruppe, wie etwa die Ventilgruppe 360 und die Ventilbaugruppe 460.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Wesen und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. gehören. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Kabinenwärmekreislauf, der eine erste Kühleinrichtung beinhaltet, einen Batteriewärmekreislauf, der eine zweite Kühleinrichtung und eine Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet, eine Parallelventilbaugruppe zum selektiven Verbinden der Wärmekreisläufe und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine hohe Lastbedingung detektiert wird, die Parallelventilbaugruppe anzuweisen, die Wärmekreisläufe zu verbinden, sodass die Kühleinrichtungen zusammenwirken, um eine Fahrzeugkabine und die HS-Batterie zu kühlen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Parallelventilbaugruppe ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem, das die Kühleinrichtungen, das Dreiwegeventil und die HS-Batterie selektiv verbindet, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Dreiwegeventil zwischen einer ersten Stellung, in der sich die erste Kühleinrichtung nicht in Fluidkommunikation mit der HS-Batterie befindet, und einer zweiten Stellung, in der sich sowohl die erste Kühleinrichtung als auch die zweite Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit der HS-Batterie befinden, zu schalten.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Kabinenwärmekreislauf ferner ein elektronisches Expansionsventil, das zwischen einem Verflüssiger und einer Kühleinrichtung angeordnet ist, wobei das elektronische Expansionsventil ein Sperrventil in Kommunikation mit der Steuerung beinhaltet und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Sperrventil als Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Kühlkapazitätsanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Kabinenwärmekreislauf ferner ein elektronisches Expansionsventil und ein Sperrventil, die zwischen einem Verflüssiger und einer Kühleinrichtung angeordnet sind, wobei das Sperrventil mit der Steuerung in Kommunikation steht und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Sperrventil als Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Kühlkapazitätsanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der hohen Lastbedingung entweder um einen Fahrzeuganhängermodus oder einen Schwergutmodus und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Betrieb der ersten und zweiten Kühleinrichtung zu verbinden, sodass eine Kabinentemperatur der Fahrzeugkabine innerhalb eines von einem Fahrgast ausgewählten Bereichs gehalten wird und eine Batterietemperatur der HS-Batterie innerhalb eines normalen Betriebstemperaturschwellenwerts gehalten wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine stabile Fahrbedingung detektiert wird, einen Befehl zum Verbinden der Wärmekreisläufe an die Parallelventilbaugruppe auszugeben und Betriebsbefehle an die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung auszugeben, damit diese bei verteilten Stufen arbeiten, die auf der Kühlkapazität beruhen, die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf angefordert ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Kabinenwärmekreislauf ferner einen Verflüssiger, einen Verdichter und einen Verdampfer in Fluidkommunikation mit der ersten Kühleinrichtung, die eine Kühlkapazität definieren, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass eine Ausgabe des Kabinenwärmekreislaufs an eine Fahrzeugkabine unterhalb der Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs liegt, miteinander zu verbinden, sodass der Verdampfer und die erste Kühleinrichtung das Kühlen der HS-Batterie unterstützen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugwärmeverwaltungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Kabinenwärmekreislauf, der eine erste Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit einer Fahrzeugkabine beinhaltet, einen Batteriewärmekreislauf, der eine zweite Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit einer Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet, eine Reihenventilbaugruppe zum selektiven Verbinden des Kabinen- und des Batteriewärmekreislaufs, die ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem beinhaltet, die miteinander angeordnet sind, um die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung selektiv zu verbinden, um der HS-Batterie Kühlkapazität zuzuführen, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass eine verfügbare Menge an Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs eine detektierte Kühlkapazitätsanforderung für die Fahrzeugkabine von einem Fahrgast überschreitet, einen Befehl zum Abgeben der überschüssigen Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf zum Kühlen der HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass eine Aktivierung eines Fahrzeuganhängermodus detektiert wird oder eine Fahrzeuglastanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird, einen Befehl zum Abgeben der überschüssigen Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf zum Kühlen der HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch einen oder mehrere Sensoren zum Detektieren einer Menge an Kühlkapazität, die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf zur Verfügung steht, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen Befehl zum gleichmäßigen Verteilen der Kühlkapazität der Wärmekreisläufe auf die Fahrzeugkabine und die HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf als Reaktion darauf zu verbinden, dass ein Ladeereignis detektiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass Kühlkapazitätsanforderungen für den Kabinenwärmekreislauf und für den Batteriewärmekreislauf unterhalb eines vorher festgelegten Schwellenwerts liegen, einen Befehl an die Reihenventilbaugruppe auszugeben, damit nur die Kühlkapazität des Batteriewärmekreislaufs zum Kühlen der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie verwendet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Dreiwegeventil so innerhalb des Leitungssystems angeordnet, dass sich in einem ersten Betriebszustand Kühlmittel nur zwischen der zweiten Kühleinrichtung und der HS-Batterie bewegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Dreiwegeventil so innerhalb des Leitungssystems angeordnet, dass sich in einem zweiten Betriebszustand Kühlmittel zwischen der ersten Kühleinrichtung, der zweiten Kühleinrichtung und der HS-Batterie bewegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugwärmeverwaltungsverfahren ein Detektieren einer hohen Lastbedingung eines Fahrzeugs, das einen Kabinenwärmekreislauf beinhaltet, der eine Fahrzeugkabine beinhaltet und in Fluidkommunikation mit einem Batteriewärmekreislauf steht, der eine Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet, ein Ausgeben eines Befehls zum Fluidverbinden des Kabinenwärmekreislauf und des Batteriewärmekreislaufs an eine Ventilbaugruppe über eine Steuerung und ein Ausgeben eines Befehls an eine erste Kühleinrichtung des Kabinenwärmekreislaufs und eine zweite Kühleinrichtung des Batteriewärmekreislaufs über die Steuerung, um Kühlkapazität derart selektiv auf die Fahrzeugkabine und die HS-Batterie aufzuteilen, dass überschüssige Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs das Kühlen der HS-Batterie unterstützt.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der hohen Lastbedingung um eine Aktivierung eines Anhängerzugmodus oder eine detektierte Fahrzeuglastanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Ventilbaugruppe um eine Parallelventilbaugruppe oder eine Reihenventilbaugruppe.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Berechnen einer Differenz zwischen einer von einem Fahrgast angeforderten Kühlkapazität und einer verfügbaren Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs und ein Ausgeben eines Befehls an die Ventilbaugruppe zum Abgeben einer der Differenz entsprechenden Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf an die HS-Batterie.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Berechnen einer Gesamtkühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs und ein Ausgeben eines Befehls zum selektiven Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs, sodass die Gesamtkühlkapazität gleichmäßig auf den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf aufgeteilt wird, an die Ventilbaugruppe.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Verbinden des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs zum Bereitstellen zusätzlicher Kühlkapazität an die HS-Batterie als Reaktion darauf, dass ein Ladeereignis detektiert wird.

Claims

Fahrzeugwärmeverwaltungssystem, umfassend: einen Kabinenwärmekreislauf, der eine erste Kühleinrichtung beinhaltet; einen Batteriewärmekreislauf, der eine zweite Kühleinrichtung und eine Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet, eine Parallelventilbaugruppe zum selektiven Verbinden der Wärmekreisläufe, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine hohe Lastbedingung detektiert wird, die Parallelventilbaugruppe anzuweisen, die Wärmekreisläufe zu verbinden, sodass die Kühleinrichtungen zusammenwirken, um eine Fahrzeugkabine und die HS-Batterie zu kühlen.
System nach Anspruch 1, wobei die Parallelventilbaugruppe ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem, das die Kühleinrichtungen, das Dreiwegeventil und die HS-Batterie selektiv verbindet, beinhaltet, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Dreiwegeventil zwischen einer ersten Stellung, in der sich die erste Kühleinrichtung nicht in Fluidkommunikation mit der HS-Batterie befindet, und einer zweiten Stellung, in der sich sowohl die erste Kühleinrichtung als auch die zweite Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit der HS-Batterie befinden, zu schalten.
System nach Anspruch 1, wobei der Kabinenwärmekreislauf ferner ein elektronisches Expansionsventil beinhaltet, das zwischen einem Verflüssiger und einer Kühleinrichtung angeordnet ist, wobei das elektronische Expansionsventil ein Sperrventil in Kommunikation mit der Steuerung beinhaltet und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Sperrventil als Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Kühlkapazitätsanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird.
System nach Anspruch 1, wobei der Kabinenwärmekreislauf ferner ein elektronisches Expansionsventil und ein Sperrventil beinhaltet, die zwischen einem Verflüssiger und einer Kühleinrichtung angeordnet sind, wobei das Sperrventil mit der Steuerung in Kommunikation steht und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, das Sperrventil als Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Kühlkapazitätsanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei der hohen Lastbedingung entweder um einen Fahrzeuganhängermodus oder einen Schwergutmodus handelt und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Betrieb der ersten und zweiten Kühleinrichtung zu verbinden, sodass eine Kabinentemperatur der Fahrzeugkabine innerhalb eines von einem Fahrgast ausgewählten Bereichs gehalten wird und eine Batterietemperatur der HS-Batterie innerhalb eines normalen Betriebstemperaturschwellenwerts gehalten wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine stabile Fahrbedingung detektiert wird, einen Befehl zum Verbinden der Wärmekreisläufe an die Parallelventilbaugruppe auszugeben und Betriebsbefehle an die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung auszugeben, damit diese bei verteilten Stufen arbeiten, die auf der Kühlkapazität beruhen, die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf angefordert ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Kabinenwärmekreislauf ferner einen Verflüssiger, einen Verdichter und einen Verdampfer in Fluidkommunikation mit der ersten Kühleinrichtung beinhaltet, die eine Kühlkapazität definieren, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass eine Ausgabe des Kabinenwärmekreislaufs an eine Fahrzeugkabine unterhalb der Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs liegt, miteinander zu verbinden, sodass der Verdampfer und die erste Kühleinrichtung das Kühlen der HS-Batterie unterstützen.
Fahrzeugwärmeverwaltungssystem, umfassend: einen Kabinenwärmekreislauf, der eine erste Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit einer Fahrzeugkabine beinhaltet; einen Batteriewärmekreislauf, der eine zweite Kühleinrichtung in Fluidkommunikation mit einer Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet; eine Reihenventilbaugruppe zum selektiven Verbinden des Kabinen- und des Batteriewärmekreislaufs, die ein Dreiwegeventil und ein Leitungssystem beinhaltet, die miteinander angeordnet sind, um die erste Kühleinrichtung und die zweite Kühleinrichtung selektiv zu verbinden, um der HS-Batterie Kühlkapazität zuzuführen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass eine verfügbare Menge an Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs eine detektierte Kühlkapazitätsanforderung für die Fahrzeugkabine von einem Fahrgast überschreitet, einen Befehl zum Abgeben der überschüssigen Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf zum Kühlen der HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass eine Aktivierung eines Fahrzeuganhängermodus detektiert wird oder eine Fahrzeuglastanforderung über einem vorher festgelegten Schwellenwert detektiert wird, einen Befehl zum Abgeben der überschüssigen Kühlkapazität aus dem Kabinenwärmekreislauf zum Kühlen der HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben.
System nach Anspruch 8, ferner umfassend einen oder mehrere Sensoren zum Detektieren einer Menge an Kühlkapazität, die jeweils von dem Kabinenwärmekreislauf bzw. von dem Batteriewärmekreislauf zur Verfügung steht, und wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen Befehl zum gleichmäßigen Verteilen der Kühlkapazität der Wärmekreisläufe auf die Fahrzeugkabine und die HS-Batterie an die Reihenventilbaugruppe auszugeben.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf als Reaktion darauf zu verbinden, dass ein Ladeereignis detektiert wird.
System nach Anspruch 8, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass Kühlkapazitätsanforderungen für den Kabinenwärmekreislauf und den Batteriewärmekreislauf unterhalb eines vorher festgelegten Schwellenwerts liegen, einen Befehl an die Reihenventilbaugruppe auszugeben, sodass nur die Kühlkapazität des Batteriewärmekreislaufs zum Kühlen der Fahrzeugkabine und der HS-Batterie verwendet wird.
System nach Anspruch 8, wobei das Dreiwegeventil so innerhalb des Leitungssystems angeordnet ist, dass sich in einem ersten Betriebszustand Kühlmittel nur zwischen der zweiten Kühleinrichtung und der HS-Batterie bewegt.
System nach Anspruch 8, wobei das Dreiwegeventil so innerhalb des Leitungssystems angeordnet ist, dass sich in einem zweiten Betriebszustand Kühlmittel zwischen der ersten Kühleinrichtung, der zweiten Kühleinrichtung und der HS-Batterie bewegt.
Fahrzeugwärmeverwaltungsverfahren, umfassend: Detektieren einer hohen Lastbedingung eines Fahrzeugs, das einen Kabinenwärmekreislauf beinhaltet, der eine Fahrzeugkabine beinhaltet und in Fluidkommunikation mit einem Batteriewärmekreislauf steht, der eine Hochspannungs(HS)-Batterie beinhaltet; Ausgeben eines Befehls zum Fluidverbinden des Kabinenwärmekreislaufs und des Batteriewärmekreislaufs an eine Ventilbaugruppe über eine Steuerung; und Ausgeben eines Befehls an eine erste Kühleinrichtung des Kabinenwärmekreislaufs und eine zweite Kühleinrichtung des Batteriewärmekreislaufs über die Steuerung, um Kühlkapazität selektiv auf die Fahrzeugkabine und die HS-Batterie aufzuteilen, derart, dass überschüssige Kühlkapazität des Kabinenwärmekreislaufs das Kühlen der HS-Batterie unterstützt.