專利名稱：車輛hvac和ress熱力管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng) 和用于車輛中的可再充電能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(RESS)(如，電池組)的熱 力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
0002提出采用RESS(如，電池組或其它可再充電能量存儲(chǔ)裝 置)來(lái)為電推進(jìn)系統(tǒng)存儲(chǔ)大量能量的先進(jìn)機(jī)動(dòng)車輛。這些車輛可以包 括例如，插電式混合電動(dòng)車輛、帶有內(nèi)燃機(jī)的電動(dòng)車輛和燃料電池車 輛，所述內(nèi)燃機(jī)用作發(fā)電機(jī)以給電池充電。通常，RESS需要某些熱力 系統(tǒng)，尤其是用于冷卻和加熱電池組，以使得電池組的充電容量和壽 命最大化。 —個(gè)實(shí)施例i殳想一種熱力控制車輛的客艙和電池組的方 法，所述車輛具有動(dòng)力裝置，所述方法包括步驟檢測(cè)電池組是否請(qǐng) 求電池加熱負(fù)載；如果請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵， 以將冷卻劑泵送通過(guò)包括冷卻劑加熱器和冷卻劑-冷卻劑熱交換器的動(dòng) 力裝置冷卻劑回路的加熱器芯支路，且致動(dòng)冷卻劑加熱器以加熱流經(jīng) 所述冷卻劑加熱器的冷卻劑；和如果請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)泵 且設(shè)定可控冷卻劑路線選定閥，以將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)包括電池組和冷 卻劑-冷卻劑熱交換器的RESS冷卻劑回路的冷卻劑加熱支路，從而在 冷卻劑-冷卻劑熱交換器中，流經(jīng)冷卻劑加熱支路的冷卻劑將從流經(jīng)加 熱器芯支路的冷卻劑吸熱。
—個(gè)實(shí)施例_沒(méi)想 一 種熱力控制車輛的客艙和電池組的方
法，所述車輛具有動(dòng)力裝置，所述方法包括步驟檢測(cè)電池組是否請(qǐng)
求電池加熱負(fù)載；檢測(cè)動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度是否高于預(yù)定溫度闊
值；檢測(cè)客艙是否請(qǐng)求客艙加熱負(fù)載；如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度
不高于預(yù)定溫度閾值且請(qǐng)求客艙加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵，
以將冷卻劑泵送通過(guò)包括冷卻劑加熱器、HVAC模塊中的加熱器芯和 冷卻劑-冷卻劑熱交換器的動(dòng)力裝置冷卻劑回路的加熱器芯支路，致動(dòng)
冷卻劑加熱器以加熱流經(jīng)所述冷卻劑加熱器的冷卻劑，且致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī) 以使得空氣流經(jīng)所述加熱器芯；如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度大于或 等于預(yù)定溫度閾值且請(qǐng)求客艙加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵， 以將冷卻劑泵送通過(guò)加熱器芯支路，設(shè)定閥以將冷卻劑從加熱器芯支 路引導(dǎo)通過(guò)動(dòng)力裝置支路中的動(dòng)力裝置并回到加熱器芯支路，且致動(dòng) 鼓風(fēng)機(jī)以使得空氣流經(jīng)所述加熱器芯；和如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫 度大于或等于預(yù)定溫度閾值，請(qǐng)求客艙加熱負(fù)載，且請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵，以將冷卻劑泵送通過(guò)加熱器芯支路， 設(shè)定閥以將冷卻劑從加熱器芯支路引導(dǎo)通過(guò)動(dòng)力裝置支路中的動(dòng)力裝 置并回到加熱器芯支路，致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)以使得空氣流經(jīng)所述加熱器芯， 致動(dòng)泵且設(shè)定可控冷卻劑路線選定閥，以將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)包括電池 組和冷卻劑-冷卻劑熱交換器的RESS冷卻劑回路的冷卻劑加熱支路， 從而在冷卻劑-冷卻劑熱交換器中，流經(jīng)冷卻劑加熱支路的冷卻劑將從 流經(jīng)加熱器芯支路的冷卻劑吸熱。
0007實(shí)施例的一個(gè)益處在于在各種車輛操作模式，單個(gè)冷 卻劑加熱器能夠?qū) VAC模塊中的加熱器芯和電池組兩者的冷卻劑提 供加熱。因而，冷卻劑能夠用于客搶加熱和電池組加熱，而不需要電 池組的附加冷卻劑加熱器。這可以減少HVAC和RESS熱力管理系統(tǒng) 的成本、重量和復(fù)雜性。

圖1是具有HVAC和RESS熱力系統(tǒng)的車輛的示意圖。
對(duì)于圖2所列出的第五操作模式，車輛以電荷保持模式 被操作(即，驅(qū)動(dòng))，動(dòng)力裝置78操作以給電池組46充電，但是流 經(jīng)動(dòng)力裝置78的冷卻劑溫度等于或高于預(yù)定最小溫度閾值。由于動(dòng)力 裝置回路中的冷卻劑足夠熱以提供加熱，因而流經(jīng)動(dòng)力裝置回路75的 冷卻劑也被引導(dǎo)通過(guò)加熱器芯68和冷卻劑-冷卻劑熱交換器66。由于 該附加的加熱容量，由該HVAC系統(tǒng)操作狀況產(chǎn)生足夠的熱來(lái)提供客 搶和電池力口熱。0027] 因而，三通閥70被切換到第一位置71,四通閥56在第 一出口位置64和第二出口位置58之間切換。而且，HVAC冷卻劑泵 74、鼓風(fēng)機(jī)27、以及冷卻劑泵52和RESS泵54中的一個(gè)或兩者被致 動(dòng)。HVAC冷卻劑泵74將冷卻劑泵送通過(guò)冷卻劑加熱器76和加熱器 芯68。在冷卻劑流經(jīng)加熱器芯68時(shí)，流經(jīng)HVAC模塊28的空氣將從 加熱器芯68吸熱，以提供熱給客艙30。該冷卻劑然后流經(jīng)冷卻劑-冷 卻劑熱交換器66，流經(jīng)三通閥70 (引導(dǎo)通過(guò)第一出口 71),且流入動(dòng) 力裝置78。冷卻劑在動(dòng)力裝置78中時(shí)吸熱且然后通過(guò)冷卻劑出口 84 引出，通過(guò)T形管72回到泵74-完成動(dòng)力裝置冷卻劑回路75。當(dāng)電 池組46需要被加熱時(shí)，四通閥56被致動(dòng)，以將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)第一 出口位置64,從而冷卻劑將^皮引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑-冷卻劑熱交換器66。該 冷卻劑將從加熱器芯68流出的冷卻劑吸熱，且然后往回引導(dǎo)通過(guò)電池 組46-完成RESS冷卻劑回路53。因而，來(lái)自于動(dòng)力裝置78的熱用于 客艙和電池組加熱。
其它模式可以包括需要客艙和/或電池冷卻的模式。在這 些模式中，可以采用壓縮機(jī)40、冷卻器38和/或RESS散熱器62，以 提供期望的冷卻，閥和泵^L相應(yīng)地致動(dòng)。[0031雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是本發(fā)明 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于實(shí)踐由所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明 的各種可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的HVAC和RESS熱力管理系統(tǒng)，所述車輛包括客艙、動(dòng)力裝置和電池組，所述系統(tǒng)包括RESS冷卻劑回路，所述RESS冷卻劑回路構(gòu)造成將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)電池組，且包括用于將冷卻劑泵送通過(guò)所述RESS冷卻劑回路的泵；具有冷卻劑-冷卻劑熱交換器的冷卻劑加熱支路；和可控冷卻劑路線選定閥，所述可控冷卻劑路線選定閥可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述冷卻劑加熱支路；和動(dòng)力裝置冷卻劑回路，所述動(dòng)力裝置冷卻劑回路包括加熱器芯支路，所述加熱器芯支路具有用于將冷卻劑泵送通過(guò)所述加熱器芯支路的HVAC泵、冷卻劑加熱器、加熱器芯和冷卻劑-冷卻劑熱交換器，所述加熱器芯構(gòu)造成位于HVAC模塊中，以提供熱給客艙，所述冷卻劑-冷卻劑熱交換器構(gòu)造成在冷卻劑加熱支路中的冷卻劑和加熱器芯支路中的冷卻劑之間提供熱傳遞。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述動(dòng)力裝置冷卻劑回路包 括構(gòu)造成將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)所述動(dòng)力裝置的動(dòng)力裝置支路和可控加熱 回路冷卻劑i 各線選定閥，所述可控加熱回i 各冷卻劑^吝線選定閥可致動(dòng) 將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述動(dòng)力裝置支路和選擇性地旁通所述動(dòng) 力裝置支路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述RESS冷卻劑回路包括 具有冷卻器的冷卻器支路，所述可控冷卻劑路線選定閥可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述冷卻器支路從而旁通所述冷卻劑-冷卻劑熱交 換器，且可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱支路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述冷卻器構(gòu)造成接收從中 通過(guò)的制冷劑流，所述制冷劑流適于從流經(jīng)冷卻器的冷卻劑吸熱。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述RESS冷卻劑回路包括 具有冷卻器的冷卻器支路，所述可控冷卻劑路線選定閥可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述冷卻器支路從而旁通所述冷卻劑-冷卻劑熱交 換器，且可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱支路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述RESS冷卻劑回路包括 具有RESS散熱器的RESS散熱器支路，所述可控冷卻劑路線選定閥可致劑-冷卻劑熱交換器，可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述冷卻器支 路，且可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱支路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述RESS冷卻劑回路包括 空氣分離器，所述空氣分離器與所述RESS散熱器支路和所述冷卻器支 路中的至少一個(gè)流體連通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述RESS冷卻劑回路包括 具有RESS散熱器的RESS散熱器支路，所述可控冷卻劑路線選定閥可致 動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述RESS散熱器支路從而旁通所述冷卻 劑-冷卻劑熱交換器，且可致動(dòng)將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱 支路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，包括構(gòu)造成測(cè)量緊接在電池組上游 的冷卻劑溫度的第 一冷卻劑溫度傳感器和構(gòu)造成測(cè)量緊接在電池組下 游的冷卻劑溫度的第二冷卻劑溫度傳感器。
10. —種熱力控制車輛的客艙和電池組的方法，所述車輛具有動(dòng)力 裝置，所述方法包括步驟(a) 檢測(cè)電池組是否請(qǐng)求電池加熱負(fù)載；(b) 如果請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵，以將冷 卻劑泵送通過(guò)包括冷卻劑加熱器和冷卻劑-冷卻劑熱交換器的動(dòng)力裝置 冷卻劑回路的加熱器芯支路，且致動(dòng)冷卻劑加熱器以加熱流經(jīng)所述冷 卻劑加熱器的冷卻劑；和(c) 如果請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)泵且設(shè)定可控冷卻劑,各線 選定閥，以將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)包括電池組和冷卻劑-冷卻劑熱交換器的 RESS冷卻劑回路的冷卻劑加熱支路，從而在冷卻劑-冷卻劑熱交換器 中，流經(jīng)冷卻劑加熱支路的冷卻劑將從流經(jīng)加熱器芯支路的冷卻劑吸 熱。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，步驟(b)還限定為如 果請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么將冷卻劑泵送通過(guò)加熱器芯，所述加熱器 芯位于加熱器芯支路中且位于HVAC模塊中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括(d) 檢測(cè)電池組是否請(qǐng)求電池冷卻負(fù)載；(e) 如果才企測(cè)到電池冷卻負(fù)栽且電池冷卻負(fù)載是相對(duì)4^低量的冷卻，那么致動(dòng)泵且設(shè)定可控冷卻劑i 各線選定閥，以旁通冷卻劑加熱支路且將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)位于RESS冷卻劑回路的RESS散熱器支路中的 RESS散熱器；和f)如果檢測(cè)到電池冷卻負(fù)載且電池冷卻負(fù)載是相對(duì)較高量的冷 卻，那么致動(dòng)泵，設(shè)定可控冷卻劑路線選定閥以旁通冷卻劑加熱支路 且將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)位于RESS冷卻劑回路的冷卻器支路中的冷卻器， 并致動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)，使得冷卻后的制冷劑流經(jīng)冷卻器，從而從流經(jīng) 冷卻器的冷卻劑吸熱。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括(d) 檢測(cè)動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度是否高于預(yù)定溫度閾值；和(e) 如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度大于或等于預(yù)定溫度閾值且請(qǐng) 求了電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵以將冷卻劑泵送通過(guò)包括 冷卻劑_冷卻劑熱交換器的動(dòng)力裝置冷卻劑回路的加熱器芯支路，設(shè)定閥以將冷卻劑從加熱器芯支路引導(dǎo)通過(guò)動(dòng)力裝置支路中的動(dòng)力裝置并 回到加熱器芯支路，并致動(dòng)泵且設(shè)定可控冷卻劑路線選定閥，以將冷 卻劑引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱支路，從而在冷卻劑-冷卻劑熱交換器中，流 經(jīng)冷卻劑加熱支路的冷卻劑將從流經(jīng)加熱器芯支路的冷卻劑吸熱。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括(f) 檢測(cè)客艙是否請(qǐng)求客艙加熱負(fù)載；和(g) 如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度大于或等于預(yù)定溫度閾值且請(qǐng) 求客艙加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵，以將冷卻劑泵送通過(guò)加熱 器芯支路，設(shè)定閥以將冷卻劑從加熱器芯支路引導(dǎo)通過(guò)動(dòng)力裝置支路 中的動(dòng)力裝置并回到加熱器芯支路，且致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)以使得空氣流經(jīng)所 述加熱器芯。
15. —種熱力控制車輛的客艙和電池組的方法，所述車輛具有動(dòng)力 裝置，所述方法包括步驟 (a)檢測(cè)電池組是否請(qǐng)求電池加熱負(fù)栽；(b )檢測(cè)動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度是否高于預(yù)定溫度閾值；(c )檢測(cè)客艙是否請(qǐng)求客艙加熱負(fù)栽；(d)如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度不高于預(yù)定溫度閾值且請(qǐng)求客 艙加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵，以將冷卻劑泵送通過(guò)包括冷卻 劑加熱器、HVAC才莫塊中的加熱器芯和冷卻劑-冷卻劑熱交換器的動(dòng)力裝置冷卻劑回路的加熱器芯支路，致動(dòng)冷卻劑加熱器以加熱流經(jīng)所述冷卻劑加熱器的冷卻劑，且致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)以使得空氣流經(jīng)所述加熱器芯；(e) 如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度大于或等于預(yù)定溫度閾值且請(qǐng) 求客艙加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵以將冷卻劑泵送通過(guò)加熱器 芯支路，設(shè)定閥以將冷卻劑從加熱器芯支路引導(dǎo)通過(guò)動(dòng)力裝置支路中 的動(dòng)力裝置并回到加熱器芯支路，且致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)以使得空氣流經(jīng)所述 加熱器芯；和(f) 如果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度大于或等于預(yù)定溫度閾值，請(qǐng) 求客艙加熱負(fù)載，且請(qǐng)求電池加熱負(fù)載，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵以將 冷卻劑泵送通過(guò)加熱器芯支路，設(shè)定閥以將冷卻劑從加熱器芯支路引 導(dǎo)通過(guò)動(dòng)力裝置支路中的動(dòng)力裝置并回到加熱器芯支路，致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī) 以使得空氣流經(jīng)所述加熱器芯，致動(dòng)泵且設(shè)定可控冷卻劑路線選定閥， 以將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)包括電池組和冷卻劑-冷卻劑熱交換器的RESS冷 卻劑回路的冷卻劑加熱支路，從而在冷卻劑-冷卻劑熱交換器中，流經(jīng)冷卻劑加熱支路的冷卻劑將從流經(jīng)加熱器芯支路的冷卻劑吸熱。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，步驟(f)還限定為使 得所述可控冷卻劑路線選定閥在將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱支路和 引導(dǎo)通過(guò)RESS冷卻劑回路的旁通冷卻劑-冷卻劑熱交換器的支路之間 循環(huán)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，步驟(f)還限定為設(shè) 定所述可控冷卻劑路線選定閥，以將流經(jīng)所述可控冷卻劑路線選定閥 的冷卻劑中的第 一 部分引導(dǎo)到冷卻劑加熱支路中且將流經(jīng)所述可控冷 卻劑路線選定閥的冷卻劑中的其余部分引導(dǎo)到RE S S冷卻劑回路的旁通 冷卻劑-冷卻劑熱交換器的支路中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，步驟(e)還限定為如 果動(dòng)力裝置中的冷卻劑溫度大于或等于預(yù)定溫度閾值，請(qǐng)求了客艙加 熱負(fù)載且環(huán)境空氣溫度低于預(yù)定環(huán)境溫度閾值，那么選擇性地致動(dòng)冷 卻劑加熱器以產(chǎn)生補(bǔ)充冷卻劑加熱。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括(g) 如果未檢測(cè)到客艙加熱負(fù)載且請(qǐng)求了電池加熱負(fù)載，那么致 動(dòng)HVAC冷卻劑泵以將冷卻劑泵送通過(guò)加熱器芯支路，致動(dòng)冷卻劑加熱 器以加熱流經(jīng)所述冷卻劑加熱器的冷卻劑，致動(dòng)泵且設(shè)定可控冷卻劑路線選定閥以將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)冷卻劑加熱支^各，從而在冷卻劑-冷卻 劑熱交換器中，流經(jīng)冷卻劑加熱支路的冷卻劑將從流經(jīng)加熱器芯支路 的冷卻劑吸熱。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，包括(g) 檢測(cè)是否請(qǐng)求客艙預(yù)先調(diào)節(jié)；(h) 如果請(qǐng)求客艙預(yù)先調(diào)節(jié)，那么致動(dòng)HVAC冷卻劑泵以將冷卻 劑泵送通過(guò)加熱器芯支^>,致動(dòng)冷卻劑加熱器以加熱流經(jīng)所述冷卻劑 加熱器的冷卻劑，且致動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)以使得空氣流經(jīng)所述加熱器芯；(i) 檢測(cè)客艙預(yù)先調(diào)節(jié)被致動(dòng)了多久；和(j)當(dāng)客艙預(yù)先調(diào)節(jié)已經(jīng)被致動(dòng)大于預(yù)定時(shí)間段時(shí)，中止客艙預(yù) 先調(diào)節(jié)。
全文摘要
公開(kāi)了一種HVAC和RESS熱力管理系統(tǒng)和操作具有客艙、動(dòng)力裝置和電池組的車輛的方法。所述系統(tǒng)包括RESS冷卻劑回路和動(dòng)力裝置冷卻劑回路。所述RESS冷卻劑回路將冷卻劑引導(dǎo)通過(guò)電池組，且包括泵；具有冷卻劑-冷卻劑熱交換器的冷卻劑加熱支路；和冷卻劑路線選定閥，所述冷卻劑路線選定閥將冷卻劑選擇性地引導(dǎo)通過(guò)所述冷卻劑加熱支路。所述動(dòng)力裝置冷卻劑回路包括加熱器芯支路，所述加熱器芯支路具有HVAC泵、冷卻劑加熱器、加熱器芯和冷卻劑-冷卻劑熱交換器，所述加熱器芯位于HVAC模塊中以提供熱給客艙，所述冷卻劑-冷卻劑熱交換器在冷卻劑加熱支路中的冷卻劑和加熱器芯支路中的冷卻劑之間提供熱傳遞。
文檔編號(hào)B60K6/20GK101633306SQ200910151098
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者K·辛格, M·D·內(nèi)梅什, M·J·馬丁基克, W·伊布里 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司