热管理系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种热管理系统和方法，车辆热管理系统包括在加热回路、冷却回路、电池回路和动力系热管理回路之间选择性地使用液体冷却气体冷却器(LCGC)和传热交换器，以提高所述系统的温度控制和效率。述系统的温度控制和效率。述系统的温度控制和效率。

【技术实现步骤摘要】
热管理系统和方法
[0001]本申请是申请日为2017年8月30日、题为“热管理系统和方法”的专利技术专利申请201780022234.8的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求美国临时申请62/382,794(提交于2016年9月2日)和美国临时申请62/533,949(提交于2017年7月18日)的优先权和权益，这两个申请的全部公开内容以引用方式并入本文。


[0004]本专利申请总体涉及热交换器和车辆系统的热管理。

技术介绍

[0005]电池供电的电动车辆或混合动力车辆因其燃料效率和对环境的低影响，已成为越来越受消费者欢迎的选择。由于电池性能的技术限制以及消费者对车辆充电之间的最大行程的需求，对更高效的电力管理系统的需求增加，特别是在车辆热管理领域。车辆操作系统的加热和冷却对车辆效率和性能具有显著影响。客舱环境的加热、冷却和调节对乘客的舒适度和车辆的乐趣度十分重要。
[0006]传统的电动车辆和混合动力车辆采用独立的加热和冷却系统，这些系统使用专用加热和冷却设备来支持特定的车辆系统。例如，如果车辆电池系统要求在低温下启动时加热，但是在延长的操作期间需要冷却来获得最佳电池效率，那么传统的车辆电池系统采用专用加热和冷却设备来支持该电池系统。这些用于每个热管理子系统的独立系统和专用部件会消耗更多电力、更低效，并且增加了车辆的复杂性、包装空间、重量和总成本。

技术实现思路

[0007]本公开的一个方面是车辆热管理系统。热管理系统包括制冷剂子系统或回路、加热回路、冷却回路、电池回路和动力系回路。在一个方面，加热回路、冷却回路、电池回路和动力系回路中的每一个包括与子系统回路中的另一个连通的热交换器，以在连通的回路之间提供选择性的加热或冷却。在另一个方面，只有冷却回路和动力系回路共享共用的专用热交换器，以帮助冷却动力系回路冷却剂。
[0008]在本公开的另一个方面，公开了一种模块化、独立的热管理制冷剂子系统或回路。模块化制冷剂子系统可被组装、预充电、预测试，并且作为单元交付至车辆组装工厂或系统集成商，以有效地连接到其他车辆子系统。在一个示例中，制冷剂子系统使用R744制冷剂。
[0009]在本公开的另一个方面，公开了一种使用液体冷却气体冷却器(LCGC)的热管理加热子系统或回路。LCGC从制冷剂子系统中吸取热量以补充加热子系统中的热能。在一个示例中，三通阀可用于选择性地将热量添加到加热回路冷却剂中以用于加热客舱，或基于三通阀的流动位置经由低温散热器从制冷系统排出过量的热量。在另一个方面，三通阀可混合或引导加热回路冷却剂流，以加热客舱并将热量排到低温散热器中，以进一步控制加热
回路和制冷剂回路中的温度。在另一个示例中，LCGC可以是提供给加热回路的唯一热能来源。
[0010]在本公开的另一个方面，公开了一种热管理电池子系统或回路。在一个方面，电池回路选择性地使用与加热回路连通的热交换器和与冷却回路热连通的热交换器，以根据有效电池模块操作的需要选择性地向电池回路冷却剂提供热量或从电池回路冷却剂中移除热量。在另一个方面，电池回路选择性地直接从LCGC添加热量，选择性地由冷却装置直接移除热量，而无需电池回路与加热回路和冷却回路之间额外的热交换器。在一个示例中，四通阀可用于选择性地提供热量、移除热量、绕过额外的加热或冷却，或者基于四通阀的流动位置提供旁路与增加热量或移除热量的混合，以提高电池回路和电池模块的温度控制水平。
[0011]在本公开的另一个方面，公开了一种热管理动力系子系统或回路。动力系回路使用与冷却回路热连通的热交换器来有效冷却动力系子系统。在一个示例中，可采用四通阀选择性地使用与动力系回路热连通的两个冷却设备中的一个，向一个或两个冷却设备提供旁路，或者基于四通阀的流动位置提供冷却设备中的一个与旁路的混合，以提高动力系回路和动力系驱动部件的温度控制水平。在本公开的另一个方面，制冷系统的过量的冷却能力被传递到动力系子系统，以增加LCGC的热量生成来用于加热回路的加热，即使当动力系回路不需要额外冷却时也是如此。
[0012]在本公开的另一个方面，公开了一种用于电池回路热管理的方法。该方法通过选择使用分别与加热回路和冷却回路热连通的两个热交换器来选择性地为电池回路提供热量或从电池回路移除热量。在另一个方面，增加热量或移除热量分别由LCGC或冷却装置直接提供，而不是由单独的热交换器提供。在另一个方面，旁路可用于保持电池回路冷却剂的测量温度。
[0013]在另一个方面，公开了一种用于提高加热回路冷却剂的温度的方法。该方法通过使用LCGC来选择性地向加热回路提供热量，LCGC传递从制冷剂回路排出的热量。
[0014]在另一个方面，提供了一种通过使用电池回路对电池模块进行热管理的方法，该电池回路具有流过电池回路的电池回路冷却剂。该方法包括测量电池回路冷却剂的温度、提高电池回路冷却剂的温度，以及降低电池回路冷却剂的温度。提高流向电池模块的电池回路冷却剂的温度的步骤包括将电池回路冷却剂的流引导到与加热回路热连通的加热回路热交换器或者与制冷剂回路热连通的液体冷却气体冷却器(LCGC)中的一者。降低流向电池模块的电池回路冷却剂的温度的步骤包括将电池回路冷却剂的流引导到与冷却回路热连通的冷却回路热交换器或者与制冷剂回路热连通的冷却装置中的一者。
[0015]在另一个方面，热管理系统包括制冷剂回路、加热回路、冷却回路和电池回路。制冷剂回路包括流过其中的制冷剂、液体冷却气体冷却器(LCGC)和冷却装置，LCGC和冷却装置由制冷剂流体连通。加热回路包括流过其中的加热回路冷却剂，加热回路由加热回路冷却剂与LCGC流体连通。冷却回路包括流过其中的冷却回路冷却剂，冷却回路由冷却回路冷却剂与冷却装置流体连通。电池回路包括流过其中的电池回路冷却剂、电池回路阀和电池模块，电池回路阀和电池模块由电池回路冷却剂流体连通。电池回路阀包括流动配置，用于将电池回路冷却剂引导到(a)LCGC或由加热回路冷却剂与加热回路流体连通的加热回路热交换器中的一者，以提高电池模块上游的电池回路冷却剂的温度，以及(b)冷却装置或由冷却回路冷却剂与冷却回路流体连通的冷却回路热交换器中的一者，以降低电池模块上游的
电池回路冷却剂的温度。
[0016]在另一个方面，提供了一种用于在流体分离的至少三种流体之间交换热量的热交换器。该热交换器包括制冷剂道次、一次冷却剂道次和二次冷却剂道次。制冷剂道次被配置用于制冷剂连续地流过其中。一次冷却剂道次被配置用于第一冷却剂连续地流过其中。二次冷却剂道次被配置用于第二冷却剂流过其中。制冷剂道次被配置为与一次冷却剂道次直接交换热量，一次冷却剂道次被配置为与二次冷却剂道次直接交换热量，并且制冷剂道次不与二次冷却剂道次直接交换热量。
[0017]在另一个方面，热交换器包括制冷剂通路、一次冷却剂通路和二次冷却剂通路。制冷剂通路用于连接到热管理系统的制冷剂回路，用于从中接收制冷剂和向其传递制冷剂。制冷剂通路由制冷剂管共同限定。一次冷却剂通路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的热管理系统，包括：加热回路，加热回路冷却剂流经所述加热回路；制冷剂回路，所述制冷剂回路具有与所述加热回路热连通的第一热交换器，制冷剂流经所述第一热交换器，所述第一热交换器被配置为使用所述制冷剂提高所述加热回路冷却剂的温度；第二热交换器，所述第二热交换器位于所述第一热交换器的加热回路下游，所述加热回路冷却剂流经所述第二热交换器；和座舱吹气机，所述座舱吹气机被配置为迫使空气穿过第二热交换器进入车辆的客舱，从而加热所述客舱并降低所述加热回路冷却剂的温度。2.根据权利要求1所述的热管理系统，还包括：第三热交换器，所述第三热交换器位于所述第二热交换器的加热回路下游，所述加热回路冷却剂流经所述第三热交换器；和电池回路，所述电池回路与所述第三热交换器热连通，电池回路冷却剂流经所述电池回路，所述第三热交换器被配置为提高所述电池回路冷却剂的温度。3.根据权利要求1所述的热管理系统，还包括：电加热器，所述电加热器位于所述第二热交换器的加热回路上游，所述加热回路冷却剂流经所述电加热器，所述电加热器被配置为提高所述加热回路冷却剂的温度。4.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述第一热交换器是气体冷却器。5.根据权利要求1所述的热管理系统，其中，所述第一热交换器是液体冷却气体冷却器，并且其中，所述第二热交换器是所述车辆的加热和通风系统的加热器芯。6.一种用于热管理的方法，所述方法包括：测量流经电池回路的电池回路冷却剂的温度；将所述温度与预定温度范围进行比较；在所述温度低于所述预定温度范围的情况下，引导所述电池回路冷却剂的流，以与具有流经其中的加热回路冷却剂的加热回路进行热连通；在所述温度高于所述预定温度范围的情况下，引导所述电池回路冷却剂的流，以与具有流经其中的冷却回路冷却剂的冷却回路进行热连通；和在所述温度处于所述预定温度范围或位于所述预定温度范围内的情况下，引导所述电池回路冷却剂的流绕过所述加热回路并且绕过所述冷却回路。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：对阀门进行控制，以选择性地将所述电池回路冷却剂的流引导到所述加热回路、所述冷却回路或所述电池回路中的至少一者。8.根据权利要求6所述的方法，还包括：在所述温度低于所述预定温度范围的情况下，引导所述电池回路冷却剂的一部分与制冷剂回路中的气体冷却器进行热连通，所述制冷剂回路具有流经其中的制冷剂。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电池回路冷却剂和所述制冷剂通过所述气体冷却器中的分开的导管进行热连通而不进行流体连通。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：