用于向自主车辆的车厢提供加热和冷却的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于向自主车辆的车厢提供加热和冷却的系统和方法。本申请涉及用于向自主或半自主电动车辆的车厢提供加热和冷却的系统和方法。一种系统包括：一个或多个自主或半自主电动车辆部件，其生成作为操作的副产品的热能；散热器，流体耦合到所述一个或多个车辆部件并且定位在所述一个或多个车辆部件的下游，使得散热器接收热能的至少一部分；热电冷却器，热耦合到散热器并位于散热器的下游；以及一个或多个旁通阀，其控制来自散热器的流体流动，使得流体直接流到车辆的车厢或者在流入车厢之前流经热电冷却器。

Systems and methods for heating and cooling the carriages of autonomous vehicles

The invention relates to a system and method for providing heating and cooling to the carriage of an autonomous vehicle. The present application relates to systems and methods for heating and cooling carriages of autonomous or semi-autonomous electric vehicles. A system includes: one or more autonomous or semi-autonomous electric vehicle components, which generate thermal energy as a by-product of operation; radiators, which are fluid-coupled to the one or more vehicle components and positioned downstream of the one or more vehicle components so that the radiator receives at least part of the thermal energy; thermoelectric coolers, which are thermally coupled to the radiator and located in the radiator. Downstream; and one or more bypass valves that control the flow of fluid from the radiator so that the fluid flows directly to the car or through the thermoelectric cooler before it enters the car.

【技术实现步骤摘要】
用于向自主车辆的车厢提供加热和冷却的系统和方法
本文描述的实施例一般而言涉及利用由车辆部件生成的废热的系统，并且更具体而言涉及利用由特别位于自主或半自主车辆中的部件生成的废热的系统和方法。
技术介绍
电动车辆，特别是自主电动车辆和半自主电动车辆，具有生成大量热量的各种部件。这种部件在非电动车辆中一般不会出现，或者是在非电动车辆中不会出现太多热量的修改版本。用于捕获由电动车辆产生的热能并将其用于各种其它功能的现有系统(诸如用于发电、加热和/或冷却车厢部件等的源)倾向于使用典型的热交换部件(诸如热交换器、散热器等)。而且，这种系统还会需要用于向车厢提供适当的加热或冷却供应的压缩机等。但是，这种部件体积庞大且效率低下，由此极大地降低了电动车辆尽可能高效的能力。因而，需要相对于电动车辆中的发热设备和车厢专门定位的车辆部件以高效地利用来自发热设备的热能来加热和/或冷却车厢。
技术实现思路
在实施例中，车辆系统包括：生成作为操作的副产品的热能的一个或多个自主或半自主车辆部件；流体耦合到一个或多个车辆部件并定位在所述一个或多个车辆部件的下游的散热器，使得散热器接收热能的至少一部分；热耦合到散热器并位于散热器的下游的热电冷却器；以及控制来自散热器的流体流动的一个或多个旁通阀，使得流体直接流到车辆的车厢或在流入车厢之前流经热电冷却器。在另一个实施例中，一种自主或半自主电动车辆中的系统包括：生成作为操作的副产品的热能的一个或多个自主或半自主车辆部件；流体耦合到一个或多个车辆部件并定位在所述一个或多个车辆部件的下游的散热器，使得散热器接收热能的至少一部分；热耦合到散热器并定位在散热器的下游的热电冷却器；流体耦合到散热器并定位在散热器的下游的热电发电机，该热电发电机从来自散热器的流体中输送的过量热能生成电能；电耦合到所述一个或多个电动车辆部件、热电冷却器和热电发电机的能量存储装置；以及一个或多个旁通阀，其控制来自散热器的流体流动，使得流体直接流到车辆的车厢或在流入车厢之前流经热电冷却器。能量存储装置存储由热电发电机生成的电能并将电能供给所述一个或多个电动车辆部件和热电冷却器。在又一个实施例中，自主或半自主电动车辆包括系统。该系统包括：生成作为操作的副产品的热能的一个或多个自主或半自主电动车辆部件；流体耦合到一个或多个电动车辆部件并定位在所述一个或多个电动车辆部件的下游的散热器，使得散热器接收热能的至少一部分；热耦合到散热器并定位在散热器的下游的热电冷却器；以及控制来自散热器的流体流动的一个或多个旁通阀，使得流体直接流向车辆的车厢或在流入车厢之前流经热电冷却器。鉴于以下详细描述并结合附图，将更全面地理解由本公开的实施例提供的这些和附加特征。附图说明在附图中阐述的实施例本质上是说明性和示例性的，并且不旨在限制本公开。当结合以下附图阅读时，可以理解说明性实施例的以下详细描述，其中相似的结构用相同的标号来指示，并且其中：图1示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的用于向自主或半自主电动车辆的车厢提供加热和冷却的说明性系统；图2示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的用于向自主或半自主电动车辆的车厢提供加热和冷却的另一个说明性系统；图3描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆停放并充电时向自主或半自主电动车辆的车厢提供冷却的说明性方法的流程图；图4示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆停放并充电时向自主或半自主电动车辆的车厢提供冷却的说明性系统；图5描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆停放并充电时向自主或半自主电动车辆的车厢提供加热的说明性方法的流程图；图6示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆停放并充电时向自主或半自主电动车辆的车厢提供加热的说明性系统；图7描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆停放并充电时不需要加热或冷却时维持车厢内的热平衡的说明性方法的流程图；图8示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆停放并充电时不需要加热或冷却时维持车厢内的热平衡的说明性系统；图9描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆正在操作自主或半自主驾驶模式时向自主或半自主车辆的车厢提供冷却的说明性方法的流程图；图10示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆正在操作自主或半自主驾驶模式时向自主或半自主车辆的车厢提供冷却的说明性系统；图11描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆正在操作自主或半自主驾驶模式时向自主或半自主车辆的车厢提供加热的说明性方法的流程图；图12示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆正在操作自主或半自主驾驶模式时向自主或半自主车辆的车厢提供加热的说明性系统；图13描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆正在操作自主或半自主驾驶模式时不需要加热或冷却时维持车厢内的热平衡的说明性方法的流程图；以及图14示意性地描绘了根据本文示出和描述的一个或多个实施例的当车辆正在操作自主或半自主驾驶模式时不需要加热或冷却时维持车厢内的热平衡的说明性系统。具体实施方式本文公开的实施例包括用于向电动车辆(特别是自主或半自主电动车辆)的车厢提供加热和冷却的系统和方法。本文描述的系统和方法结合来自各种车辆部件(诸如车辆充电器、空调系统和散热器)下游的热电冷却器。以这样的方式使用热电冷却器允许本文所述的系统和方法通过利用尽可能多的作为在自主和半自主电动车辆中特别存在的各种车辆部件的副产品而生成的热能来更高效地操作。下文将更详细地描述用于向结合热电冷却器的电动车辆的车厢提供加热和冷却的系统和方法。如本文所使用的，“电动车辆”是指包括电动马达作为用于车辆推进的动力源的任何车辆。虽然在本文一般性地描述了汽车，但应当理解的是，本公开不限于此，并且其它车辆也包括在本公开的范围内。电动车辆的说明性示例包括但不限于纯电动车辆(EV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、扩展范围电动车辆(EREV)等。在一些实施例中，电动车辆可以是将内燃机与电动马达结合的混合动力车辆。如本文所使用的，“自主”和“半自主”电动车辆是指具有可以控制车辆的驾驶方面的至少一个车辆系统的电动车辆。自主系统可以能够在完全没有人为干预的情况下操作，而半自主系统可以为人类驾驶员提供辅助功能。半自主系统的例子包括但不限于自适应巡航控制系统、平行停车系统、反向移动引导系统(reversemovementguidancesystem)、车道偏离警告/控制系统、防撞系统等。自主和半自主系统可以利用常规车辆中不存在的部件，诸如特定图形处理单元(GPU)、自主驱动马达系统、自主功率电子器件等。因为运行自主或半自主系统需要大量的处理能力，所以这些系统可以由于正常操作而生成过量的热量。现在参考附图，图1描绘了在向车辆100的车厢105提供加热和冷却的车辆100内的总体标记为102的说明性系统。在一些实施例中，车辆100一般而言可以是在其中结合一个或多个自主或半自主系统的任何车辆，如本文更详细描述的。在其它实施例中，车辆100一般而言可以是使用电动马达或混合动力推进系统的任何车辆(例如，包括或耦合到至少一个电动马达的内燃系统)。上述车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆系统，所述车辆系统包括：一个或多个自主或半自主车辆部件，所述一个或多个自主或半自主车辆部件生成作为操作的副产品的热能；散热器，所述散热器流体耦合到所述一个或多个车辆部件并定位在所述一个或多个车辆部件的下游，使得所述散热器接收所述热能的至少一部分；热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到所述散热器并位在所述散热器的下游，以及一个或多个旁通阀，所述一个或多个旁通阀控制来自所述散热器的流体流动，使得流体直接流到车辆的车厢或者在流入车厢之前流经所述热电冷却器。

【技术特征摘要】
2017.06.26 US 15/633,1231.一种车辆系统，所述车辆系统包括：一个或多个自主或半自主车辆部件，所述一个或多个自主或半自主车辆部件生成作为操作的副产品的热能；散热器，所述散热器流体耦合到所述一个或多个车辆部件并定位在所述一个或多个车辆部件的下游，使得所述散热器接收所述热能的至少一部分；热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到所述散热器并位在所述散热器的下游，以及一个或多个旁通阀，所述一个或多个旁通阀控制来自所述散热器的流体流动，使得流体直接流到车辆的车厢或者在流入车厢之前流经所述热电冷却器。2.如权利要求1所述的车辆系统，还包括热电发电机，所述热电发电机流体耦合到所述散热器并且定位在所述散热器的下游，其中所述一个或多个旁通阀控制来自所述散热器的流体流动，使得流体：直接流入车厢，在流入车厢之前流经所述热电冷却器，或者流入所述热电发电机。3.如权利要求2所述的车辆系统，其中：热电发电机从来自所述散热器的流体中输送的过量热能生成电能；以及所述电能存储在能量存储装置中。4.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的车辆系统，其中：所述一个或多个自主或半自主车辆部件中的至少一个自主或半自主车辆部件包括自主驾驶图形处理单元；以及驱动马达和电动车辆功率电子器件设备中的一个或多个生成作为操作的副产品的附加热能，所述附加热能由散热器接收。5.如前述权利要求中任一项权利要求所述的车辆系统，其中所述一个或多个自主或半自主车辆部件中的至少一个自主或半自主车辆部件是集成马达驱动系统。6.如前述权利要求中任一项权利要求所述的车辆系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锋，樊天竺，S·N·乔什，E·德得，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：美国,US