电动车辆加热分配系统及方法技术方案

一种用于电动车辆的加热系统，该加热系统包括热泵子系统、电加热器子系统及控制器。该加热系统进一步包括一个或多个传感器，该传感器用于确定环境温度值及热泵运行效率指标值并且用于将这些值提供给控制器。该控制器配置为根据确定的环境温度值及确定的热泵运行效率指标值来确定热泵子系统及电加热器子系统的最优加热贡献百分比。热泵运行效率指标可以是压缩机释放压力值。相关的方法被描述为用于确定热泵子系统及电加热器子系统的最优加热贡献百分比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及机动车辆领域，并且更加具体地，涉及一种电动车辆加热分配系统及相关方法。
技术介绍
通过热泵向例如电动车辆这样的车辆提供热量的广泛构思是已知的。然而，当面临更高的环境温度下的高效且经济问题时，当前的热泵技术不能够在非常低的环境温度下提供有效或甚至足够的加热能力。为了解决这一问题，已知的是通过附加热源来补偿由热泵提供的热量，这些附加热源包括由车辆发动机(在传统机动车辆中)或由电加热器产生的热量。问题是，在使用热泵及像电加热器这样的一个或多个附加热源的系统中，为了加热系统的高效运行，必须依据环境条件确定需要使用热泵、电加热器或二者的条件。正如已知的，在较高的环境温度下使用热泵是最高效的。在低环境温度下，使用电加热器更加有效。当使用热泵和电加热器二者时，必须确定管理热容量分配使其最高效。为了解决这些及其他问题，本公开描述了一种包括热泵和电加热器的电动车辆加热分配系统，并且还描述了通过考虑环境温度及热泵效率指标的因素来管理热泵和电加热器之间的热容量分配的相关方法。
技术实现思路
根据在此描述的目的及益处，描述了一种用于电动车辆的加热系统，该系统包括热泵子系统、电加热器子系统及控制器。一个或多个传感器向控制器提供确定的环境温度值及确定的热泵运行效率指标值(metric value)。相应地，控制器配置为，根据确定的环境温度值和确定的热泵运行效率指标值来确定热泵子系统和电加热器子系统的最优加热贡献百分比。在实施例中，电加热器子系统包含高压电加热器。热泵效率指标值可以包含确定的热泵压缩机释放压力值。一个或多个传感器中的至少一个是配置为向控制器提供确定的环境温度值的环境温度传感器。一个或多个传感器中的至少一个是配置为向控制器提供确定的热泵压缩机释放压力值的压力传感器。在另一实施例中，控制器可以进一步配置为将确定的环境温度值与预先确定的环境温度阈值进行比较。控制器可以配置为一旦确定该确定的环境温度值未超过环境温度阈值，就仅仅致动电加热器子系统。另一方面，提供向上述包含热泵子系统及电加热器子系统的电动车辆提供加热的方法。该方法包括以下步骤：监测环境温度并向控制器提供确定的环境温度值、监测热泵运行效率指标值并向控制器提供确定的热泵效率指标值、以及根据确定的环境温度及确定的热泵效率指标来确定热泵子系统和电加热器子系统的最佳加热贡献百分比。如上所述，在实施例中热泵运行效率指标是热泵压缩机释放压力值，并且热泵传感器是压力传感器。在实施例中，所描述的方法进一步包括将确定的环境温度值与预先确定的环境温度阈值进行比较的步骤，以及如果确定的环境温度值未超过环境温度阈值，则仅仅致动电加热器子系统的步骤。相应地，该方法可以包括确定热泵子系统及电加热器子系统的运行状态的步骤，以及，如果热泵子系统被确定为不可操作，则仅仅致动电加热器子系统的步骤。另一方面，如果热泵子系统及电加热器子系统均被确定为可操作，则该方法包括计算热泵子系统的功率乘数(power multiplier)以确定热泵子系统的加热贡献百分比。在另一实施例中，热泵子系统功率乘数可以是确定的环境温度值及热泵压缩机释放压力值的函数。所描述的方法包括以下步骤：通过将总的可用能量加热预算乘以热泵子系统功率乘数来计算热泵子系统加热贡献百分比，以及通过总的可用能量加热预算减去热泵子系统的实际功率用量来计算电加热器子系统的加热贡献。下面的说明书中，示出并描述了电池电动车辆加热分配系统及方法的若干优选实施例。正如应该意识到的，加热分配系统及方法能够是其他不同的实施例，并且它们的若干细节能够在不脱离下面的权利要求陈述并描述的系统及方法的多个显著方面变化。相应地，附图及说明书应该被看作是实质上说明性的而非限制性的。附图说明合并于此并且构成说明书一部分的附图说明了电池电动车辆加热分配系统及方法的若干方面，并且连同该说明书用于解释其某些原理。在附图中：图1是包括并入高压加热器和热泵的加热系统的电动车辆的示意性框图；以及图2是用于使用气候控制系统提供图1的电动车辆内的加热分配的方法的流程图。现在详细参照电池电动车辆加热分配系统及方法的当前优选实施例，在所附附图中说明其示例。具体实施方式现在参照图1，其示意性说明了实质上具有传统设计的电动车辆1。首先，尽管该说明书及附图主要描述了电池电动车辆背景下所公开的电动车辆加热分配系统及方法，但本领域技术人员将很容易想到的是所公开的主题很容易适用于任何电动车辆。在高等级下，在此使用的术语“电动车辆”包含纯电动车辆(BEV)，混合动力电动车辆(HEV)，插电式混合动力电动车辆(PHEV)或者实际上任何具有电动车辆行驶里程的车辆。实际上，所要求保护的主题可适应于结合用于乘客舱气候控制的热泵和电加热器的任何车辆，电动的或其他车辆。因此，本公开不应该被理解为限制性的。作为
技术介绍
，BEV包括电动马达，其中马达的能量来源是牵引电池。BEV牵引电池可从外部电网重新充电。BEV牵引电池实际是上用于车辆推进的唯一车载能量。HEV包括内燃发动机及电动马达，其中，发动机的能量来源是燃料并且马达的能量来源是牵引电池。在HEV牵引电池提供车辆推进的补充能量(HEV牵引电池缓冲燃料能量并且以电力的形式恢复动能)的情况下，发动机是车辆推进的主要能量来源。PHEV不同于HEV，因为PHEV牵引电池比HEV牵引电池具有更大的容量并且PHEV牵引电池可从电网重新充电。PHEV牵引电池是车辆推进的主要来源直到PHEV牵引电池消耗至低的能量水平，此时PHEV像HEV一样运行用于车辆推进。返回图1，所述的电池电动车辆1包括电池电动控制模块(BECM)2，电池3(在所述实施例中是高压电池)以及与逆变器5关联的传动控制模块(TCM)4。电动车辆1还包括向变速箱7提供驱动力的电动马达6，变速箱7相应地向接合轮胎8的车辆车轴/地面提供驱动力。所述的电动车辆1还包括加热系统10，该加热系统10并入了大体上传统的热泵子系统12以及车辆乘客舱电加热器子系统13，在所述的实施例中电加热器子系统13包括高压电加热器14。热泵制冷剂子系统12包括外部热交换器(OHX)16、三向制冷剂阀18、内部热交换器(IHX)20及蒸发器22。加热电子膨胀阀24自制冷剂-到-冷却剂热交换器(R2C2)26分散热的流体，并且冷却电子膨胀阀28向蒸发器22提供冷却流体。热泵子系统12还包括蓄积器30及压缩机32。电加热器子系统13包括通向冷却剂热交换器26、加热器芯34、加热器芯温度(HCT)传感器35及冷却剂泵36的制冷剂。控制器38(为了清楚起见结合车辆1以及热泵子系统12和电加热器子系统13描述)接收来自与热泵子系统12和电加热器子系统13的部件相关的传感器的输入，并且正如后面将描述的，控制器38控制热泵子系统12和电加热器子系统13的运行以便在两个部件之间为车辆的总的能量预算分配合适的比例以最大化加热效率。这样的控制器在本领域内是已知的，其包括处理器及存储器，该存储器包括计算机可执行指令以便根据存储的预校准的数据表来确定热泵子系统12和电加热器14的最佳的能量分配。根据这些数据表，如下面将要表述的可以确定最佳的能量分配。在一个实施例中，传感器40与热泵压缩机32相关联，以便由此确定高压侧压力释放值并且将该值传送至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动车辆的加热系统，所述加热系统包含：热泵子系统；电加热器子系统；控制器；以及一个或多个传感器，所述传感器用于向所述控制器提供确定的环境温度值及确定的热泵运行效率指标值。

【技术特征摘要】
2015.06.10 US 14/735,5711.一种用于电动车辆的加热系统，所述加热系统包含：热泵子系统；电加热器子系统；控制器；以及一个或多个传感器，所述传感器用于向所述控制器提供确定的环境温度值及确定的热泵运行效率指标值。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器配置为根据所述确定的环境温度值及所述确定的热泵运行效率指标值来确定所述热泵子系统及所述电加热器子系统的最优加热贡献百分比。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电加热器子系统包含高压电加热器。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述热泵效率指标值包含确定的热泵压缩机释放压力值。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个传感器中的至少一个是环境温度传感器，所述环境温度传感器配置为向所述控制器提供所述确定的环境温度值。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述一个或多个传感器中的至少另一个是压力传感器，所述压力传感器配置为向所述控制器提供所述确定的热泵压缩机释放压力值。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器进一步配置为将所述确定的环境温度值与预先确定的环境温度阈值进行比较。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述控制器进一步配置为，一旦确定所述确定的环境温度值未超过所述环境温度阈值，就仅仅致动所述电加热器子系统。9.一种包含权利要求1所述的系统的车辆。10.一种用于向包含热泵子系统和电加热器子系统的电动车辆提供加热的方法，所述方法包含：由环境温度传感器监测环境温度，并且将确定的环境温度提供给控制器；由热泵传感器监测热泵运行效率指标，并且将确定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：安杰尔·费尔南多·波拉斯，蒂莫西·诺亚·布兰兹勒，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US