[发明专利]用于提高电动车辆路程的气候控制系统

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。本发明提供了这种热管理系统和使用方法。

发明内容

本发明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。本发明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。在本发明的另一方面，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，可以实现对本发明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发明的范围，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示出了适用于本发明的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；