用于提高电动车辆路程的气候控制系统技术方案

本公开提供了一种用于加热电动车辆的车厢内的空气的方法。该方法利用加热泵来使得车辆的HVAC系统能够进行有效的空气再循环，从而增加行驶路程，尤其是在寒冷天气条件下增加行驶路程。

Climate control system for improving the distance of electric vehicles

The invention provides a method for heating the air in the carriage of an electric vehicle. In this method, the heating pump is used to make the HVAC system of the vehicle carry out effective air recycling, so as to increase the driving distance, especially in cold weather conditions.

【技术实现步骤摘要】
用于提高电动车辆路程的气候控制系统
本专利技术一般地涉及电动车辆，并且更具体地，涉及操作热管理系统的方法，该方法改善电动车辆的加热系统的功效和效率，以便增加车辆行驶路程。
技术介绍
响应于由不断升级的燃料价格和全球变暖的可怕后果驱使的消费者的需求，汽车工业正在慢慢开始接受对超低排放、高效率汽车的需求。虽然业内一些人试图通过设计更高效的内燃机来实现这些目标，但其他人正在将混合动力或全电动传动系纳入其车辆阵容中。然而，为了满足消费者的期望，汽车工业不仅必须实现更环保的传动系统，而且必须在保持合理水平的性能、路程、可靠性、安全性和成本的同时实现这一目标。由于电动车辆其依赖可充电电池，电动车辆需要相对复杂的热管理系统以确保电池保持在其期望的工作温度范围内。此外，除了控制电池温度之外，热管理系统还必须能够加热和冷却车厢，同时不会过度影响车辆的整体操作效率。已经采取过各种方法来尝试并实现这些目标。例如，第6,360,835号美国专利公开了一种用于燃料电池动力车辆的热管理系统，该系统利用分享共同传热介质的低温和高温传热回路，需要双电路充分冷却车辆的放热组件并加热车辆的吸热组件。第7,789,176号美国专利公开了一种热管理系统，其利用多个冷却回路和单个热交换器。在示例性实施例中，一个冷却回路用于冷却能量存储系统，第二冷却回路对应于HVAC子系统，而第三冷却回路对应于驱动马达冷却系统。还公开了使用耦合到第一冷却回路的加热器，该加热器提供了在初始车辆操作期间或当暴露于非常低的环境温度时用于确保电池足够温暖的装置。第8,336,319号美国专利公开了一种EV双模式热管理系统，其被设计为优化两个冷却剂回路之间的效率，第一冷却回路与车辆电池热连通，以及第二冷却回路与至少一个传动系部件(诸如电动机或逆变器)热连通。所公开的系统使用双模阀系统在第一模式和第二操作模式之间配置热管理系统，其中在第一模式中两个冷却回路并联操作，而在第二模式中两个冷却回路串联操作。尽管现有技术公开了用于维持电池组和其他车辆子系统的温度的多种技术，但是需要一种改进的热管理系统，其有效地控制车厢空气温度，同时扩大车辆路程，尤其是在寒冷天气条件下。本专利技术提供了这种热管理系统和使用方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种使用加热泵制冷系统从车辆的车厢空气中去除湿气的方法，从而允许车辆的HVAC系统再循环车厢空气并因此减少能量消耗。降低能量消耗可以显著改善电动汽车的行驶路程，特别是在寒冷的天气条件下。本专利技术的另一方面允许热能存储在电动车辆的电池组内，然后可以通过HVAC系统的加热泵提取热能。在本专利技术的另一方面，HVAC系统的加热泵可用于从车辆的动力系统和动力电子设备中提取和使用废热。通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本专利技术的本质和优点的进一步理解。附图说明应当理解，附图仅用于说明而非限制本专利技术的范围，并且不应视为按比例描绘。另外，不同附图中的相同参考标号应被理解为指代相同组件或类似功能的组件。图1示意性地示出了为使用传统内燃(IC)发动机的车辆设计的典型的加热、通风和空调(HVAC)系统；图2示出了图1的HVAC系统以及车辆排气口；图3示出了传统HVAC系统(例如图1和图2中所示的HVAC系统)的加热循环期间的热流路径；图4示出了适用于本专利技术的HVAC系统，该HVAC系统包括可用于既能提供车厢加热和又能提供车厢冷却的加热泵；图5示出了适用于本专利技术的HVAC系统，该HVAC系统包括加热泵、电池组冷却器和与车辆的动力系统和/或动力电子设备一起使用的附加冷却器；和图6示出了与使用根据本专利技术的HVAC系统相关联的方法。具体实施方式如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。这里使用的术语“包括”，“包括的”，“包含”和/或“包含的”指定所述特征、处理步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征、处理步骤、操作、元件、组件和/或其组。如这里所使用的术语“和/或”和符号“/”意思是包括一个或多个相关所列项目的任何的和所有的组合。另外，尽管这里可以使用术语第一、第二等来描述各种步骤、计算或组件，但是这些步骤、计算或组件不应受这些术语的限制，而是这些术语仅用于区分一个和另一个的步骤、计算或组件。例如，第一计算可以被称为第二计算，并且类似地，第一步骤可以被称为第二步骤，并且类似地，第一组件可以被称为第二组件，而不脱离本公开的范围。图1示意性地示出了设计用于利用传统内燃(IC)机的车辆的典型加热、通风和空调(HVAC)系统。在HVAC系统100中，包含传热流体(例如液体冷却剂)的热控制回路101热连接到IC机103。IC机103加热包含在热回路101内的传热流体，然后使用冷却剂泵107将流体循环通过液体空气热交换器105。热交换器105定位成使得进入车辆的空气(例如沿着通道109)，在通过热交换器的同时并且在进入舱室111之前被加热，从而提供简单的装置来为车厢提供热量。在该示例性配置中，通过热交换器105而不是绕过热交换器105转移的空气量由空气流动控制器113控制，其中空气流动控制器113可包括一个或多个叶片、百叶窗、挡板，或其他装置。通常，也使用一个或多个风扇(未示出)来控制流过热交换器105或绕热交换器105转移的空气量，例如位于进气口处的风扇、在空气管道/通道内的风扇，或以其他方式定位的风扇来控制。在图1所示的示例性HVAC系统中，多个空气控制表面115(例如，管道，通道，仪表板部件等)用于形成多个空气流动路径117，从而允许空气被引导至前挡风玻璃、直接在乘客车厢位置处、朝向乘客的脚或其他位置。百叶窗119(或其他装置)通常用于控制通过每个空气流动路径117的空气量。示例性HVAC系统100还包括基于制冷剂的热控制回路121。控制回路121包括用于将回路中包含的低温蒸汽压缩成高温蒸汽的压缩机123，以及在其中一部分捕获的热量被消散的冷凝器125。在通过冷凝器125之后，制冷剂将状态从蒸汽变为液体，液体在一般压力下保持在饱和温度以下的温度。制冷剂热回路经由热膨胀阀129连接到制冷剂-空气热交换器127，热膨胀阀129控制制冷剂进入热交换器127的流速。热交换器127，在此也称为蒸发器，提供冷却车厢111内空气的装置。另外，在寒冷天气下，蒸发器127和相同的制冷系统可用于在进入空气被热交换器105加热之前从中除去湿气，从而减少窗户雾化。这两个过程，即冷却车厢和对进入的空气进行除湿，都从HVAC供应空气中移除热量。如上所述，在寒冷天气期间，热控制回路101和热交换器105用于将进入的空气加热到舒适的温度，之后经由多个通风口中的一个或多个使加热的空气强制进入车厢(例如，空气流动路径117)。车厢111内的暖空气通过一个或多个排气口排出(参见例如图2中的排气口201)。在图1和2中所示的传统HVAC系统中，所排空气中包含的热量不会再循环回到车厢。图3示出了在HVAC系统10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种操作电动车辆(EV)热管理系统的方法，所述EV热管理系统包括(i)基于制冷剂的热控制回路，其连接到制冷剂-空气热交换器，和(ii)基于冷却剂的热控制回路，其连接到液体-空气热交换器，和(iii)加热泵，其整合到基于制冷剂的热控制回路，和(iv)加热泵冷凝器，其连接到基于冷却剂的热控制回路，其中所述制冷剂-空气热交换器和所述液体-空气热交换器位于乘客车厢进气通道内，该方法包括：/n确定何时需要加热乘客车厢，其中当乘客车厢需要加热时，所述方法还包括：/n将所述加热泵冷凝器连接到所述基于冷却剂的热控制回路，所述加热泵冷凝器加热所述基于冷却剂的热控制回路内的冷却剂；/n泵送所述冷却剂使其通过所述液体-空气热交换器；/n将所述加热泵连接到所述基于制冷剂的热控制回路；/n激活所述基于制冷剂的热控制回路；和/n使乘客车厢空气再循环通过所述液体-空气热交换器并通过所述制冷剂-空气热交换器，其中所述液体-空气热交换器加热所述乘客车厢空气，并且所述制冷剂-空气热交换器从所述乘客车厢空气中去除湿气。/n

【技术特征摘要】
20180507 US 62/762,496;20180621 US 16/014,8891.一种操作电动车辆(EV)热管理系统的方法，所述EV热管理系统包括(i)基于制冷剂的热控制回路，其连接到制冷剂-空气热交换器，和(ii)基于冷却剂的热控制回路，其连接到液体-空气热交换器，和(iii)加热泵，其整合到基于制冷剂的热控制回路，和(iv)加热泵冷凝器，其连接到基于冷却剂的热控制回路，其中所述制冷剂-空气热交换器和所述液体-空气热交换器位于乘客车厢进气通道内，该方法包括：
确定何时需要加热乘客车厢，其中当乘客车厢需要加热时，所述方法还包括：
将所述加热泵冷凝器连接到所述基于冷却剂的热控制回路，所述加热泵冷凝器加热所述基于冷却剂的热控制回路内的冷却剂；
泵送所述冷却剂使其通过所述液体-空气热交换器；
将所述加热泵连接到所述基于制冷剂的热控制回路；
激活所述基于制冷剂的热控制回路；和
使乘客车厢空气再循环通过所述液体-空气热交换器并通过所述制冷剂-空气热交换器，其中所述液体-空气热交换器加热所述乘客车厢空气，并且所述制冷剂-空气热交换器从所述乘客车厢空气中去除湿气。


2.如权利要求1所述的方法，所述激活所述基于制冷剂的热控制回路的步骤还包括泵送由所述制冷剂-空气热交换器移除的热能使其通过所述加热泵冷凝器，其中所述加热泵冷凝器将所述热能传递给在所述基于冷却剂的热控制回路内的所述冷却剂，并且其中所述泵送步骤由压缩机执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：B马尼亚姆，A卡斯普齐克，
申请(专利权)人：源捷公司，
类型：发明
国别省市：美国;US