电力电子装置与电机废热组合加热乘客舱的系统和方法制造方法及图纸

本公开提供了“电力电子装置与电机废热组合加热乘客舱的系统和方法”。一种车辆，包括机油冷却系统，所述机油冷却系统被布置成使机油循环通过电机和机油‑冷却剂热交换器。冷却剂系统具有导管，所述导管被布置成使冷却剂循环通过逆变器、加热器芯体和所述热交换器。气候控制系统被布置成使气流循环通过所述加热器芯体以利用来自所述电机和所述逆变器的废热来加热乘客舱。

System and method of heating passenger cabin with waste heat of power electronic device and motor

【技术实现步骤摘要】
电力电子装置与电机废热组合加热乘客舱的系统和方法
本公开涉及混合动力电动车辆和全电动车辆，其具有气候控制系统，所述气候控制系统被布置成使用由至少逆变器和电机产生的热量来加热乘客舱。
技术介绍
由内燃发动机提供动力的传统车辆通常使用由发动机产生的废热来加热车辆的乘客舱。由发动机加热的冷却剂循环到设置在暖通空调(HVAC)单元内的加热器芯体。所述HVAC单元包括鼓风机，所述鼓风机使气流循环通过所述加热器芯体并进入所述乘客舱以提供热量。为了改善燃料经济性并减少对环境的影响，已经开发出电动和混合动力电动车辆以改善燃料经济性并减少污染。这些车辆可能不产生发动机废热或产生的发动机废热不足以满足车舱加热要求。因此，需要其他热源来充分加热车舱。
技术实现思路
根据一个实施例，一种车辆包括机油冷却系统，该机油冷却系统被布置成使机油循环通过电机和机油-冷却剂热交换器。冷却剂系统具有导管，所述导管被布置成使冷却剂循环通过逆变器、加热器芯体和热交换器。气候控制系统被布置成使气流循环通过加热器芯体以利用来自电机和逆变器的废热来加热乘客舱。根据另一个实施例，一种用废热加热乘客舱的方法包括操作逆变器和电机以产生热量，以及使冷却剂循环通过逆变器以将热量从逆变器传递到冷却剂。该方法还包括利用由电机产生的热量来升高冷却剂的温度，使冷却剂循环到加热器芯体，以及通过使气流循环通过加热器芯体来加热前往乘客舱的气流。根据又一个实施例，一种车辆包括机油冷却系统，该机油冷却系统被布置成使机油循环通过变速器和机油-冷却剂热交换器。冷却剂系统被布置成使冷却剂循环通过逆变器、加热器芯体和热交换器。气候控制系统被布置成使气流循环通过加热器芯体以利用来自变速器和逆变器的废热来加热乘客舱。附图说明图1是电动车辆的示意图。图2是具有冷却剂系统和机油冷却系统的热管理系统的示意图，所述冷却剂系统和机油冷却系统协作以加热车辆的乘客舱。图3是具有冷却剂系统和机油冷却系统的另一个热管理系统的示意图，所述冷却剂系统和机油冷却系统协作以加热车辆的乘客舱。图4是示出用废热加热乘客舱的方法的流程图。具体实施方式在本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可以采用多种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式使用本专利技术的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征进行组合以产生未被明确示出或描述的实施例。所示的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能需要根据本公开的教导对这些特征做出各种组合和修改。图1描绘了电池电动车辆(BEV)12，但是本公开不限于BEV，并且车辆12在其他实施例中可以是混合动力。车辆12可以包括机械联接到变速器16的一个或多个电机14。在一些实施例中，电机14可以容纳在变速器16内。变速器16包括变速箱17，诸如单速变速箱或多速变速箱。电机14可以能够作为马达或发电机进行操作。变速器16可包括差速器18，该差速器18经由车轴20在从动轮22之间输送动力。在一个或多个实施例中，变速器16和电机14被封装为电子轴。牵引电池或电池组24存储可由电机14使用的能量。牵引电池24通常提供高压直流(DC)输出。牵引电池24电耦合到诸如逆变器26等电力电子装置。一个或多个接触器42在断开时将牵引电池24与其他部件隔离，并在闭合时将牵引电池24连接到其他部件。逆变器26电耦合到电机14，并且提供在牵引电池24与电机14之间进行双向能量传递的能力。例如，牵引电池24可以提供DC电压，而电机14可能以三相交流电(AC)操作。逆变器26可以将DC转换为三相AC以操作电机14。在再生模式中，逆变器26充当整流器以将来自充当发电机的电机14的三相AC转换为与牵引电池24兼容的DC。除了提供用于推进的能量之外，牵引电池24还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆12可以包括DC/DC转换器28，其将牵引电池24的高压DC输出转换为与低压车辆负载兼容的低压DC电源。DC/DC转换器模块28的输出可以电耦合到辅助电池30(例如，12伏电池)。低压系统可以电耦合到辅助电池。其他高压负载46(诸如压缩机)可以耦合到牵引电池24的高压输出。一个或多个电气负载46可以耦合到高压总线。电气负载46可以具有在适当情况下操作和控制电气负载46的相关联的控制器。电气负载46的示例可以是加热系统或空调系统。车辆12中的电子系统可以经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是诸如控制器局域网(CAN)的串行总线。车辆网络的信道之一可以包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802系列标准定义的以太网。车辆网络的附加信道可以包括模块之间的离散连接并且可以包括来自辅助电池30的电力信号。不同的信号可通过车辆网络的不同信道进行传递。例如，视频信号可以通过高速信道(例如，以太网)传递，而控制信号可以通过CAN或离散导线传递。车辆网络可包括有助于在模块之间传递信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络未在图1中示出，但是车辆网络可以连接到车辆12中存在的任何电子模块。可以存在车辆系统控制器(VSC)以协调各种部件的操作。逆变器26、DC/DC转换器28、变速器16、电机14和其他部件在电动动力传动系统的操作期间产生热量。当车辆利用电机14推进车辆时以及当电池通过再生制动或通过充电端口(如果有配备)充电时，可能发生这种热量产生。电动动力传动系统的热产生部件，诸如逆变器26、DC/DC转换器28和电机14，可能需要一个或多个热管理系统来将部件保持在期望的温度窗口内。通常，由部件产生的废热耗散到外部空气并且不用于加热乘客舱。本公开呈现了气候控制系统，该气候控制系统被布置成利用来自逆变器26、DC/DC转换器28、变速器16和电机14中的一者或多者的废热来加热车辆12的乘客舱。变速器16和电机14可以通过使机油(例如，传动液)循环通过变速器16、差速器18和电机14的机油冷却系统来联接。机油冷却系统可与电力电子装置(例如，逆变器26和DC/DC转换器28)热连通，使得至少变速器16、差速器18和电机14的废热可用于加热乘客舱。与产生足够的废热以温暖车舱的内燃发动机不同，电力电子装置、变速器和电机可能在没有增热器的帮助下不会产生足够的废热来温暖车舱。增热器可以增加循环通过加热器芯体的工作流体(例如，液体冷却剂)的温度，使得车舱可以被完全加热，或者可以增加HVAC单元内的气流的温度。图2和图3公开了使用至少电力电子装置和动力传动系统的废热来加热乘客舱的热管理系统的示例实施例。参考图2，热管理系统50包括冷却剂系统52、机油冷却系统54和气候控制系统56。冷却剂系统52和机油冷却系统54经由机油-冷却剂热交换器64热连通。冷却剂系统52被配置成对包括逆变器26和/或DC/DC转换器28的电力电子装置51进行热调节并通过使冷却剂循环至HVAC单元72而将废热提供至气候控制系统56。本文使用的“冷却剂”是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆，其包括：机油冷却系统，所述机油冷却系统被布置成使机油循环通过电机和机油‑冷却剂热交换器；冷却剂系统，所述冷却剂系统包括导管，所述导管被布置成使冷却剂循环通过逆变器、加热器芯体和所述热交换器；和气候控制系统，所述气候控制系统被布置成使气流循环通过所述加热器芯体以利用来自所述电机和所述逆变器的废热来加热乘客舱。

【技术特征摘要】
2018.04.25 US 15/962,7891.一种车辆，其包括：机油冷却系统，所述机油冷却系统被布置成使机油循环通过电机和机油-冷却剂热交换器；冷却剂系统，所述冷却剂系统包括导管，所述导管被布置成使冷却剂循环通过逆变器、加热器芯体和所述热交换器；和气候控制系统，所述气候控制系统被布置成使气流循环通过所述加热器芯体以利用来自所述电机和所述逆变器的废热来加热乘客舱。2.如权利要求1所述的车辆，其还包括加热器，其中所述冷却剂系统的所述导管还被布置成使所述冷却剂循环通过所述加热器。3.如权利要求2所述的车辆，其中所述加热器是电动的。4.如权利要求1所述的车辆，其还包括变速箱，其中所述机油冷却系统还被布置成使所述机油循环通过所述变速箱。5.如权利要求1所述的车辆，其还包括散热器，其中所述冷却剂系统的所述导管还被布置成使所述冷却剂循环通过所述散热器。6.如权利要求5所述的车辆，其中所述冷却剂系统还包括阀，所述阀至少具有：第一位置，其中所述冷却剂循环到所述散热器；和第二位置，其中所述冷却剂循环到所述加热器芯体。7.如权利要求6所述的车辆，其中所述阀具有第三位置，其中所述冷却剂循环到所述散热器和所述加热器芯体两者。8.如权利要求6所述的车辆，其还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·泽纳，丹尼尔·本杰明·科克，塞尔达·哈基·约纳克，肯尼士·J·杰克逊，
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