[发明专利]车辆的暖通空调和电池热管理

说明书

技术领域

本发明总地涉及车辆中的暖通空调(HVAC)系统，以及用于电池组的热系统。

背景技术

现在正推行采用电池组以存储用于电推进系统的大量能量的先进机动车辆。例如，这些车辆可包括充电式混合动力电动车辆、具有充当发电机给电池充电的内燃机的电动车辆、以及燃料电池车辆。总体上，这些电池组需要某种类型的热系统，用来冷却和加温该电池组。

用于冷却和加温电池组的典型电池热系统依赖于来自车辆HVAC系统的空气流。这可以是被引导通过电池组的客舱空气。但这些系统具有缺点，诸如：由于空气的低传热系数原因导致的低排热，由于电池风扇马达噪音和空气急流噪音所引起的内部客舱的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)，在车辆停放在阳光下之后(由于在驱动循环开始时客舱中的高空气温度)所造成的有限电池冷却能力，以及保证客舱与电池热系统之间的空气进口栅不会被车辆乘客意外地阻塞(导致电池空气冷却流减少或没有)的困难。

发明内容

一种实施例涉及用于具有电池组的车辆的HVAC系统。该HVAC系统可包括：制冷剂回路，其具有第一支路和第二支路；以及制冷剂回路中的制冷剂压缩机。在第一支路中，蒸发器向车辆的客舱提供冷却，蒸发器截止阀选择性地阻止制冷剂流通过蒸发器，在蒸发器的上游有蒸发器热力膨胀阀。在第二支路中，电池热交换器接收制冷剂，电池热力膨胀阀位于电池热交换器的上游，电池冷却截止阀选择性地阻止制冷剂流通过电池热交换器。

一种实施例涉及冷却车辆的客舱和电池组的方法，该方法包括步骤：检测客舱所要求的冷却级别；检测电池组所需要的冷却级别；如果要求客舱冷却，并且检测到相对同等高级别的电池组冷却，则启动制冷剂压缩机，打开蒸发器截止阀以允许制冷剂流过蒸发器，并打开电池冷却截止阀以允许制冷剂流过电池热交换器；如果没有检测到客舱冷却和电池组冷却，制冷剂压缩机则停机；如果相对于相对较低级别的所需电池组冷却，检测到较高级别的所要求的客舱冷却，则启动制冷剂压缩机，打开蒸发器截止阀以允许制冷剂流过蒸发器，并使电池冷却截止阀在允许与阻止制冷剂流过电池热交换器之间循环；以及，如果相对于相对较低级别的所要求的客舱冷却，检测到较高级别的所需电池组冷却，则启动制冷剂压缩机，打开电池冷却截止阀以允许制冷剂流过电池热交换器，并使蒸发器截止阀在允许与阻止制冷剂流过蒸发器之间循环。

一种实施例涉及冷却车辆的客舱和电池组的方法，该方法包括步骤：检测客舱所要求的冷却级别；检测电池组所需要的冷却级别；如果不要求客舱冷却而需要电池组冷却，则使制冷剂压缩机循环开停，关闭蒸发器截止阀以阻止制冷剂流通过蒸发器，并打开电池冷却截止阀以允许制冷剂流过电池热交换器；以及，如果不需要所需的电池组冷却而要求客舱冷却，则使制冷剂压缩机循环开停，关闭电池冷却截止阀以阻止制冷剂流通过电池热交换器，并打开蒸发器截止阀以允许制冷剂流过蒸发器。

一种实施例的优点是，车辆的HVAC系统满足变化的客舱空调负荷，同时还能够满足变化的电池冷却负荷。制冷剂回路中的恰好处于蒸发器和电池热交换器上游的制冷剂截止阀的使用，允许增加HVAC操作状态，以满足变化的客舱和电池冷却负荷。截止阀能够循环打开和关闭，并且压缩机速度(RPM)能够变化以使解决可变冷却负荷的能力最大化。此外，通过在电池组内保持期望的温度，可允许使电池寿命最长化。

附图说明

图1是具有根据第一实施例的HVAC系统的车辆的示意图；

图2是具有根据第二实施例的HVAC系统的车辆的示意图；

图3是具有根据第三实施例的HVAC系统的车辆的示意图；

图4是示出了在用于满足客舱和电池组的各种冷却需求的方法中所使用的工作状态的表格。

具体实施方式

参考图1，总的由20标示的车辆的一部分包括车辆HVAC系统22。HVAC系统22包括具有制冷剂回路26的空调部分24。制冷剂回路26包括与冷凝器30流体连通的制冷剂压缩机28。制冷剂压缩机28可由电力驱动，并具有在运转期间调节该压缩机速度(RPMs)的能力。冷凝器30又将制冷剂引导到制冷剂管路32中，该制冷剂管路32分岔成制冷剂回路26的两条支路35、37，以将制冷剂引导到蒸发器截止阀34和电池冷却截止阀36中。蒸发器截止阀34选择性地允许和限制制冷剂流通过它进入蒸发器热力膨胀阀38。蒸发器热力膨胀阀38又与蒸发器40流体连通，该蒸发器40位于车辆20的客舱44中的暧通空调(HVAC)模块42中。离开蒸发器40的制冷剂被引导通过蒸发器热力膨胀阀38的返回部分并返回到压缩机28，以完成制冷剂回路26的一条支路35。