本公開(kāi)涉及用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的熱量管理系統(tǒng)，具體地，涉及包括熱泵子系統(tǒng)和電池冷卻器的熱量管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

諸如電池電動(dòng)車(chē)輛(BEV)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛(PHEV)和全混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛(FHEV)包含用作車(chē)輛的能量源的牽引電池組件。牽引電池包括用于幫助管理車(chē)輛性能和操作的組件和系統(tǒng)。牽引電池還包括高電壓組件。一些混合動(dòng)力車(chē)輛和電動(dòng)車(chē)輛配備有氣候控制系統(tǒng)，氣候控制系統(tǒng)包括用于對(duì)乘客艙進(jìn)行加熱、冷卻和/或除濕的熱泵子系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種車(chē)輛包括：熱泵子系統(tǒng)，被配置為使制冷劑循環(huán)通過(guò)冷凝器和蒸發(fā)器；冷卻劑子系統(tǒng)。所述冷卻劑子系統(tǒng)被配置為使冷卻劑循環(huán)通過(guò)散熱器、動(dòng)力傳動(dòng)系組件、加熱器芯和熱交換器，所述熱交換器被布置為將熱從所述制冷劑傳輸至所述冷卻劑。所述冷卻劑子系統(tǒng)選擇性地將熱從所述熱泵子系統(tǒng)傳輸至所述散熱器以提升所述熱泵子系統(tǒng)的冷凝能力。

根據(jù)另一實(shí)施例，一種車(chē)輛包括熱泵子系統(tǒng)，所述熱泵子系統(tǒng)具有制冷劑和用于冷卻電池的冷卻器。所述車(chē)輛還包括冷卻劑子系統(tǒng)，所述冷卻劑子系統(tǒng)具有散熱器、閥門(mén)和熱交換器，所述熱交換器被布置為選擇性地將熱從熱泵子系統(tǒng)傳輸至冷卻劑子系統(tǒng)?？刂破鞅慌渲脼椋喉憫?yīng)于制冷劑實(shí)際上或預(yù)測(cè)地超過(guò)閾值壓力而操作閥門(mén)中的至少一個(gè)，使得來(lái)自熱泵子系統(tǒng)的熱循環(huán)至散熱器。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述冷卻劑子系統(tǒng)與所述冷卻器流體連通，并且所述冷卻劑子系統(tǒng)還包括牽引電池組件。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述熱泵子系統(tǒng)還包括冷凝器，并且所述熱泵子系統(tǒng)被布置為同時(shí)通過(guò)冷凝器和散熱器耗散熱。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述冷卻劑子系統(tǒng)還包括連接在散熱器和熱交換器之間的管道，其中，閥門(mén)中的至少一個(gè)被設(shè)置在管道上并被布置為：當(dāng)處于第一位置時(shí)允許所述冷卻劑從熱交換器循環(huán)至散熱器，并且當(dāng)處于第二位置時(shí)將散熱器和熱交換器熱隔離。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，控制器響應(yīng)于制冷劑實(shí)際上或預(yù)測(cè)地超過(guò)閾值壓力而命令管道上的閥門(mén)轉(zhuǎn)到第一位置。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述冷卻劑子系統(tǒng)還包括電池冷卻回路和加熱回路，所述電池冷卻回路與散熱器、牽引電池組件和冷卻器流體連通，所述加熱回路與加熱器芯和熱交換器流體連通，其中，互連管道在熱交換器的下游位置連接至加熱回路，并在散熱器的上游連接至電池冷卻回路。

根據(jù)又一實(shí)施例，一種車(chē)輛包括熱泵子系統(tǒng)，所述熱泵子系統(tǒng)被配置為使制冷劑循環(huán)通過(guò)內(nèi)部熱交換器、外部熱交換器和電池冷卻器。所述車(chē)輛還包括冷卻劑子系統(tǒng)，所述冷卻劑子系統(tǒng)被配置為使冷卻劑循環(huán)通過(guò)散熱器、動(dòng)力傳動(dòng)系組件、加熱器芯、閥門(mén)和熱交換器，其中，所述熱交換器被布置為選擇性地將熱從制冷劑傳輸至冷卻劑?？刂破鞅慌渲脼椋喉憫?yīng)于所述車(chē)輛處于第一操作模式，操作閥門(mén)使得散熱器和熱交換器熱隔離，并被配置為：響應(yīng)于所述車(chē)輛處于第二操作模式，操作閥門(mén)使得冷卻劑從熱交換器循環(huán)至散熱器，以允許來(lái)自熱泵子系統(tǒng)的熱傳輸至散熱器。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述第一操作模式是非電池充電模式，第二操作模式是電池充電模式。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述電池充電模式是快速充電模式。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述動(dòng)力傳動(dòng)系組件是牽引電池組件。

根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例，所述車(chē)輛還包括充電連接器，所述充電連接器電連接至牽引電池組件并被配置為與外部充電端口機(jī)械連接，其中，當(dāng)車(chē)輛處于第二操作模式時(shí)所述充電連接器機(jī)械連接至外部充電端口。

根據(jù)另一實(shí)施例，一種車(chē)輛包括：牽引電池；熱泵子系統(tǒng)，具有制冷劑和用于冷卻電池的冷卻器。所述車(chē)輛還包括冷卻劑子系統(tǒng)，所述冷卻劑子系統(tǒng)具有散熱器、閥門(mén)和熱交換器，所述熱交換器被布置為選擇性地將熱從熱泵子系統(tǒng)傳輸至冷卻劑子系統(tǒng)。充電端口被設(shè)置在車(chē)輛上，通過(guò)電路電連接至牽引電池?？刂破鞅慌渲脼椋喉憫?yīng)于電路的電流超過(guò)閾值，操作閥門(mén)中的至少一個(gè)使得來(lái)自熱泵子系統(tǒng)的熱循環(huán)至散熱器。

附圖說(shuō)明

圖1示出了混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛的示意圖；

圖2示出了車(chē)輛的至少一個(gè)熱量管理系統(tǒng)的示意圖；

圖3示出了根據(jù)另一實(shí)施例的車(chē)輛的至少一個(gè)熱量管理系統(tǒng)的示意圖；

圖4示出了在根據(jù)第一例程的電池冷卻模式下的圖2的熱量管理系統(tǒng)；

圖5示出了在根據(jù)第二例程的電池冷卻模式下的圖2的熱量管理系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

在此描述本公開(kāi)的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅為示例，并且其它實(shí)施例可采用各種和可替代形式。附圖不必按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式采用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，參考任一附圖說(shuō)明和描述的各種特征可與在一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中說(shuō)明的特征組合以產(chǎn)生未明確說(shuō)明或描述的實(shí)施例。說(shuō)明的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表實(shí)施例。然而，與本公開(kāi)的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可被期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞?。在此使用的控制器可指一個(gè)或更多個(gè)控制器。

圖1描繪了示例性插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛(PHEV)的示意圖。然而，特定實(shí)施例還可在非插電式混合動(dòng)力車(chē)輛和純電動(dòng)車(chē)輛的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。車(chē)輛12包括機(jī)械地連接至混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置16的一個(gè)或更多個(gè)電機(jī)14。電機(jī)14能夠作為馬達(dá)或發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置16可機(jī)械地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)18?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)裝置16還可機(jī)械地連接至驅(qū)動(dòng)軸20，驅(qū)動(dòng)軸20機(jī)械地連接至車(chē)輪22。電機(jī)14可在發(fā)動(dòng)機(jī)18開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)提供推進(jìn)和減速能力。電機(jī)14還可用作發(fā)電機(jī)，并且可通過(guò)憑借再生制動(dòng)回收能量來(lái)提供燃料經(jīng)濟(jì)效益。電機(jī)14通過(guò)減少發(fā)動(dòng)機(jī)18的工作負(fù)載來(lái)減少污染物排放并提高燃料經(jīng)濟(jì)性。

牽引電池或電池組24儲(chǔ)存可被電機(jī)14使用的能量。牽引電池24通常提供來(lái)自牽引電池24中的一個(gè)或更多個(gè)電池單元陣列(有時(shí)被稱(chēng)作電池單元堆)的高電壓直流(DC)輸出。電池單元陣列可包括一個(gè)或更多個(gè)電池單元。

牽引電池24可通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)接觸器(未示出)電連接至一個(gè)或更多 個(gè)電力電子模塊26。一個(gè)或更多個(gè)接觸器在斷開(kāi)時(shí)將牽引電池24與其它組件隔離，并且在閉合時(shí)將牽引電池24連接到其它組件。電力電子模塊26可電連接至電機(jī)14，并提供在牽引電池24和電機(jī)14之間雙向傳輸電能的能力。例如，典型的牽引電池24可提供DC電壓，而電機(jī)14可能需要三相交流(AC)電壓來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力電子模塊26可將DC電壓轉(zhuǎn)換為電機(jī)14所需的三相AC電壓。在再生模式下，電力電子模塊26可將來(lái)自用作發(fā)電機(jī)的電機(jī)14的三相AC電壓轉(zhuǎn)換為牽引電池24所需的DC電壓。這里的描述同樣適用于純電動(dòng)車(chē)輛。在純電動(dòng)車(chē)輛中，混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置16可以是連接至電機(jī)14的齒輪箱，并且發(fā)動(dòng)機(jī)18是不存在的。

牽引電池24除了提供用于推進(jìn)的能之外，還可為其它車(chē)輛電系統(tǒng)提供能。典型的系統(tǒng)可包括DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28，DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28將牽引電池24的高電壓DC輸出轉(zhuǎn)換成與其他車(chē)輛組件兼容的低電壓DC供電。其它高電壓負(fù)載(諸如，壓縮機(jī)和電加熱器)可在不使用DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊28的情況下直接連接至高電壓供電。在典型的車(chē)輛中，低電壓系統(tǒng)電連接至輔助電池30(例如，12伏特的電池)。

電池能量控制模塊(BECM)33可與牽引電池24通信。BECM 33可用作牽引電池24的控制器并且還可包括電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述電子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理每個(gè)電池單元的溫度和電荷狀態(tài)。牽引電池24可具有溫度傳感器31(諸如，熱敏電阻或其它溫度計(jì))。溫度傳感器31可與BECM 33通信，以提供與牽引電池24有關(guān)的溫度數(shù)據(jù)。

車(chē)輛12可通過(guò)外部電源36進(jìn)行再充電。外部電源36可以是電力網(wǎng)。外部電源36可電連接至電動(dòng)車(chē)輛供電設(shè)備(EVSE)38。EVSE 38可提供用于調(diào)節(jié)和管理電源36與車(chē)輛12之間的電能傳輸?shù)碾娐泛涂刂?。外部電?6可向EVSE 38提供DC或AC電力。EVSE 38可具有充電連接器40，充電連接器40用于插入車(chē)輛12的充電端口34。充電端口34可以是被配置為從EVSE38向車(chē)輛12傳輸電力的任意類(lèi)型的端口。充電端口34可電連接至充電器或車(chē)載電力轉(zhuǎn)換模塊32。電力轉(zhuǎn)換模塊32可對(duì)從EVSE 38供應(yīng)的電力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以向牽引電池24提供合適的電壓水平和電流水平。電力轉(zhuǎn)換模塊32可與EVSE 38進(jìn)行接口連接，以協(xié)調(diào)到車(chē)輛12的電力傳輸。EVSE連接器40可具有與充電端口34的對(duì)應(yīng)凹入匹配的插腳。

取決于EVSE 38的類(lèi)型和電力容量，車(chē)輛12可具有多個(gè)不同的充電模 式。例如，車(chē)輛12可具有在EVSE 38是110伏特的電源時(shí)所使用的慢速充電模式。車(chē)輛12可具有在EVSE 38是220伏特的電源時(shí)所使用的另一充電模式。

車(chē)輛12可具有被配置為用于快速充電模式的設(shè)備。例如，車(chē)輛12可具有與快速充電連接器41連接的快速充電端口35。連接器41可具有連接至充電站43的線(xiàn)。充電站43可以是被配置為將高電壓和高電流傳輸至電池組24的DC電站。例如，充電站可傳輸400伏特以上的電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，連接器41可以是SAE J1772 Combo。更高電壓的充電模式由于更大量的電流被供應(yīng)至電池24而允許車(chē)輛更快地充電。由于該更大的電流，所以在更高電壓充電模式期間產(chǎn)生更多熱。在一些充電模式(諸如快速充電)中，電池必須被主動(dòng)冷卻以防止過(guò)熱。

所討論的各種組件可具有用于控制和監(jiān)測(cè)組件的操作的一個(gè)或更多個(gè)控制器。所述控制器可通過(guò)串行總線(xiàn)(例如，控制器局域網(wǎng)(CAN))或通過(guò)專(zhuān)用電纜進(jìn)行通信?？刂破魍ǔ０ㄈ我鈹?shù)量的微處理器、ASIC、IC、存儲(chǔ)器(例如FLASH、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)和軟件代碼，以彼此協(xié)作從而執(zhí)行一系列操作?？刂破鬟€包括基于計(jì)算和測(cè)試數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的預(yù)定數(shù)據(jù)或“查找表”。控制器可使用公共總線(xiàn)協(xié)議(例如，CAN和LIN)通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)車(chē)輛連接與其它車(chē)輛系統(tǒng)以及控制器進(jìn)行通信。在此使用的對(duì)“控制器”的說(shuō)明可指一個(gè)或更多個(gè)控制器。

使用一個(gè)或更多個(gè)熱管理系統(tǒng)對(duì)牽引電池24和其他車(chē)輛組件進(jìn)行熱調(diào)節(jié)。示例性熱管理系統(tǒng)在附圖中被示出，并在下面被描述。參照?qǐng)D2，車(chē)輛12包括被隔板分開(kāi)的車(chē)廂和發(fā)動(dòng)機(jī)艙。多個(gè)熱管理系統(tǒng)的部分可位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙和/或車(chē)廂內(nèi)。車(chē)輛12包括具有熱泵子系統(tǒng)52、加熱子系統(tǒng)54以及通風(fēng)子系統(tǒng)56的氣候控制系統(tǒng)50。通風(fēng)子系統(tǒng)56可設(shè)置在車(chē)廂的儀表板內(nèi)。通風(fēng)子系統(tǒng)56包括具有進(jìn)氣口側(cè)和出氣口側(cè)的殼體58。出氣口側(cè)連接至將排出的空氣散布進(jìn)車(chē)廂內(nèi)的管道。風(fēng)機(jī)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇以用于使空氣在通風(fēng)子系統(tǒng)56內(nèi)循環(huán)。

熱泵子系統(tǒng)52可以是蒸汽壓縮式熱泵子系統(tǒng)，所述蒸汽壓縮式熱泵子系統(tǒng)使傳輸熱能的制冷劑循環(huán)至氣候控制系統(tǒng)50的各個(gè)組件。熱泵子系統(tǒng)52可包括具有壓縮機(jī)64、外部熱交換器66(例如冷凝器)、內(nèi)部熱交換器68(例如蒸發(fā)器)、儲(chǔ)液器70、管件、閥門(mén)和膨脹裝置的車(chē)廂回路60。冷凝器66可 位于車(chē)輛前部附近的格柵后面，蒸發(fā)器68可設(shè)置在殼體58內(nèi)。將理解的是，標(biāo)記為“冷凝器”的熱交換器在一些模式下還可用作蒸發(fā)器，標(biāo)記為“蒸發(fā)器”的熱交換器在一些模式下還可用作冷凝器。

車(chē)廂回路組件通過(guò)多個(gè)管道、管路、軟管或線(xiàn)路連接成閉合回路。例如，第一管道84以流體連通的形式連接壓縮機(jī)64和冷凝器66，第二管道86將冷凝器66連接至閥門(mén)98，第三管道88以流體連通的形式連接閥門(mén)98和蒸發(fā)器68，第四管道94以流體連通的形式連接蒸發(fā)器68和壓縮機(jī)64。第一旁路管道92在閥門(mén)98和管道94之間進(jìn)行連接。閥門(mén)98可以是電磁閥門(mén)，電磁閥門(mén)可取決于熱泵子系統(tǒng)52的操作模式而被打開(kāi)和關(guān)閉以將制冷劑供應(yīng)至管道88或管道92。例如，當(dāng)空調(diào)裝置開(kāi)啟時(shí)，制冷劑循環(huán)進(jìn)入管道88而不進(jìn)入管道92。閥門(mén)98可與控制器100通信。

第一膨脹裝置76可設(shè)置在管道84上，第二膨脹裝置78可設(shè)置在管道88上。膨脹裝置被配置為改變熱泵子系統(tǒng)52中的制冷劑的壓力和溫度。膨脹裝置可包括由控制器100控制的電子致動(dòng)器。控制器100可指示致動(dòng)器將膨脹裝置置于完全打開(kāi)位置、完全關(guān)閉位置或節(jié)流位置。節(jié)流位置是部分打開(kāi)的位置，在所述部分打開(kāi)的位置的情況下，控制器調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度的大小以調(diào)節(jié)通過(guò)膨脹裝置的流量?？刂破?00和膨脹裝置可被配置為響應(yīng)于系統(tǒng)操作狀況而持續(xù)地或周期性地調(diào)節(jié)節(jié)流位置。通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹裝置的位置，控制器可根據(jù)需要調(diào)節(jié)制冷劑的流量、壓力、溫度和狀態(tài)。

熱泵子系統(tǒng)52還包括具有冷卻器102和第三膨脹裝置80的電池回路62。電池回路62可包括供應(yīng)管道90，供應(yīng)管道90在管件104處連接至管道88，并連接至冷卻器102。膨脹裝置80可位于供應(yīng)管道90上。膨脹裝置80可類(lèi)似于膨脹裝置76和78。返回管道96以流體連通的形式連接電池冷卻器102和管道94。返回管道96可通過(guò)管件106與管道94連接。止回閥門(mén)82阻止冷卻劑從電池冷卻器流入蒸發(fā)器68。

加熱子系統(tǒng)54可包括形成閉合回路以用于使冷卻劑(諸如乙二醇混合物)循環(huán)的加熱器芯110、泵112、閥門(mén)114、加熱器118和管道116。在混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下，加熱子系統(tǒng)54與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)流體連通。加熱子系統(tǒng)54被配置為在氣候控制系統(tǒng)50的加熱模式期間使加熱后的冷卻劑循環(huán)至加熱器芯。冷卻劑可被從熱泵子系統(tǒng)52、加熱器118或發(fā)動(dòng)機(jī)(如果適用的話(huà))攝取的熱加熱。加熱器芯110被設(shè)置于通風(fēng)子系統(tǒng)56內(nèi)。通風(fēng)子系統(tǒng) 的一個(gè)或更多個(gè)風(fēng)扇使空氣在加熱器芯110上循環(huán)并循環(huán)通過(guò)加熱器芯110以將熱空氣提供至車(chē)廂內(nèi)。

加熱子系統(tǒng)54可通過(guò)中間熱交換器74從熱泵子系統(tǒng)52攝取熱量，以對(duì)車(chē)廂提供加熱。中間熱交換器74可以是制冷劑至冷卻劑的熱交換器。中間熱交換器74有助于在加熱子系統(tǒng)54和熱泵子系統(tǒng)52之間的熱能傳輸。中間熱交換器74可以是加熱子系統(tǒng)54、熱泵子系統(tǒng)52或二者的一部分。中間熱交換器74可具有任何合適的配置。例如，中間熱交換器74可具有板翅式、管帶式或管殼式配置，這些配置有助于在不混合熱傳輸液體的情況下傳輸熱能。中間熱交換器74可連接至熱泵子系統(tǒng)52的第一管道84并連接至加熱子系統(tǒng)54的管道116中的一個(gè)。

電池冷卻回路126調(diào)節(jié)牽引電池24的溫度，并與冷卻器102流體連通。電池冷卻回路126可包括形成用于牽引電池24的閉合冷卻回路的散熱器128、泵130和多個(gè)管道132。風(fēng)扇(未示出)可設(shè)置為接近散熱器128和其它熱交換器，以便于空氣和車(chē)輛上的多個(gè)熱交換器之間的熱傳遞。風(fēng)扇可設(shè)置在車(chē)輛的格柵后面。管道132包括至少一個(gè)閥門(mén)134，閥門(mén)134被布置為根據(jù)操作狀況使冷卻劑循環(huán)至散熱器128和/或冷卻器102。電池冷卻劑回路126可獨(dú)立于氣候控制系統(tǒng)50而操作，并能夠通過(guò)散熱器128耗散來(lái)自牽引電池24的熱。電池冷卻劑回路126還可以以與氣候控制系統(tǒng)50協(xié)作的方式操作以利用電池冷卻器102來(lái)耗散熱量。在大多數(shù)實(shí)施例中，冷卻器具有比散熱器更強(qiáng)的冷卻能力，并在較高的負(fù)載持續(xù)率(duty cycle)期間被使用。但是，散熱器可在較低的負(fù)載持續(xù)率期間獨(dú)立使用，或者當(dāng)環(huán)境空氣溫度較低時(shí)(諸如冬天)獨(dú)立使用。

電池冷卻器102有助于熱泵子系統(tǒng)52和電池冷卻回路126之間的熱能傳輸。電池冷卻器102可具有任何合適的配置。例如，冷卻器102可具有板翅式、管帶式或管殼式配置，所述配置有助于在不混合電池冷卻劑回路126和熱泵子系統(tǒng)52中的熱傳輸流體的情況下傳輸熱能。

車(chē)輛12可包括用于多種其它產(chǎn)熱組件的其它冷卻子系統(tǒng)。例如，車(chē)輛12可包括動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136。子系統(tǒng)136可包括泵138、散熱器140、第一動(dòng)力傳動(dòng)系組件142(例如驅(qū)動(dòng)橋或傳動(dòng)裝置)、第二動(dòng)力傳動(dòng)系組件144(例如電力電子組件)和被布置為將系統(tǒng)組件連接成閉合冷卻回路的管道146。動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136可使冷卻劑(例如乙二醇混合物)循環(huán)。

加熱子系統(tǒng)54可與動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136流體連通。例如，供應(yīng)管道150將閥門(mén)114連接至管道146，以選擇性地將冷卻劑從加熱子系統(tǒng)54循環(huán)至動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136。供應(yīng)管道150可在熱交換器74的下游位置連接至加熱子系統(tǒng)54并在散熱器140的上游位置連接至動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136。返回管道152將閥門(mén)148連接至管道116，以選擇性地將冷卻劑從動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136循環(huán)至加熱子系統(tǒng)54。返回管道152可在散熱器140的下游位置連接至動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136并在熱交換器74的上游位置連接至加熱子系統(tǒng)54。閥門(mén)114和閥門(mén)148可以是由控制器100以電的方式控制的電磁閥門(mén)。閥門(mén)是可致動(dòng)的，以控制加熱子系統(tǒng)54和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻子系統(tǒng)136之間的冷卻劑循環(huán)。例如，當(dāng)閥門(mén)處于第一位置時(shí)，加熱子系統(tǒng)54和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻子系統(tǒng)136內(nèi)的冷卻劑互相獨(dú)立地循環(huán)，并且散熱器140和熱交換器74互相熱隔離。當(dāng)閥門(mén)處于第二位置時(shí)，加熱子系統(tǒng)54內(nèi)的冷卻劑循環(huán)進(jìn)入動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻子系統(tǒng)136，使得熱能從熱交換器74傳輸至散熱器140以進(jìn)行耗散。

參照?qǐng)D3，車(chē)輛200包括氣候控制系統(tǒng)202，所述氣候控制系統(tǒng)202具有熱泵子系統(tǒng)204、加熱子系統(tǒng)206和通風(fēng)系統(tǒng)208。為了簡(jiǎn)潔，一些與車(chē)輛12類(lèi)似的特征將不會(huì)被再次討論。熱泵子系統(tǒng)204可以是蒸汽壓縮式熱泵子系統(tǒng)，所述蒸汽壓縮式熱泵子系統(tǒng)使傳輸熱能的制冷劑循環(huán)至氣候控制系統(tǒng)202的各個(gè)組件。熱泵子系統(tǒng)204可包括具有壓縮機(jī)212、外部熱交換器214(例如冷凝器)、內(nèi)部熱交換器216(例如蒸發(fā)器)、儲(chǔ)液器、管件、閥門(mén)以及膨脹裝置的車(chē)廂回路210。車(chē)廂回路組件通過(guò)多個(gè)管道、管路、軟管或線(xiàn)路連接成閉合回路。例如，第一管道218以流體連通的形式連接壓縮機(jī)212和冷凝器214，第二管道220將冷凝器214連接至閥門(mén)222，第三管道224以流體連通的形式連接閥門(mén)222和蒸發(fā)器216，第四管道226以流體連通的形式連接蒸發(fā)器216和壓縮機(jī)212。第一旁路管道228在閥門(mén)222和管道226之間進(jìn)行連接。閥門(mén)222可以是電磁閥門(mén)，所述電磁閥門(mén)可根據(jù)熱泵子系統(tǒng)204的操作模式而被打開(kāi)和關(guān)閉以將制冷劑供應(yīng)至管道224或管道228。例如，當(dāng)空調(diào)裝置開(kāi)啟時(shí)，制冷劑循環(huán)進(jìn)入管道224而不進(jìn)入管道228。閥門(mén)222可與控制器230通信。

第一膨脹裝置232可設(shè)置在管道218上，第二膨脹裝置234可設(shè)置在管道224上。膨脹裝置被配置為改變熱泵子系統(tǒng)204的制冷劑的壓力和溫度。 膨脹裝置可包括由控制器230控制的電子致動(dòng)器。

熱泵子系統(tǒng)204還包括具有冷卻器238和第三膨脹裝置240的電池回路236。電池回路236可包括供應(yīng)管道242，供應(yīng)管道242在管件244處連接至管道224，并連接至冷卻器238。膨脹裝置240可位于供應(yīng)管道242上。返回管道246以流體連通的形式連接電池冷卻器238和管道226。返回管道246可通過(guò)管件248與管道226連接。止回閥門(mén)250可連接至管道226，以防止制冷劑從電池冷卻器238流入蒸發(fā)器216。

加熱子系統(tǒng)206可包括形成用于使冷卻劑循環(huán)的閉合回路的加熱器芯252、泵254、閥門(mén)256、加熱器258和管道260。在混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下，加熱子系統(tǒng)206與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)流體連通。加熱子系統(tǒng)206被配置為在氣候控制系統(tǒng)202的加熱模式期間將加熱后的冷卻劑循環(huán)至加熱器芯252。加熱器芯252被設(shè)置在通風(fēng)系統(tǒng)208內(nèi)。

加熱子系統(tǒng)206可通過(guò)中間熱交換器262從熱泵子系統(tǒng)204攝取熱，以對(duì)車(chē)廂提供加熱。中間熱交換器262可以是制冷劑至冷卻劑的熱交換器。中間熱交換器262有助于在加熱子系統(tǒng)206和熱泵子系統(tǒng)204之間的熱能傳輸。中間熱交換器262可連接至熱泵子系統(tǒng)204的第一管道218并連接至加熱子系統(tǒng)206的管道260中的一個(gè)。

電池冷卻子系統(tǒng)264調(diào)節(jié)牽引電池266的溫度，并與冷卻器238流體連通。電池冷卻子系統(tǒng)264可包括形成用于牽引電池266的閉合冷卻回路的散熱器268、泵270和多個(gè)管道272。管道272包括至少一個(gè)閥門(mén)274，閥門(mén)274被布置為根據(jù)操作狀況將冷卻劑循環(huán)至散熱器268和/或冷卻器238。電池冷卻子系統(tǒng)264可通過(guò)管道和閥門(mén)選擇性地連接至加熱子系統(tǒng)206，使得熱可以選擇性地從熱泵子系統(tǒng)傳輸至散熱器268以增強(qiáng)熱泵子系統(tǒng)的冷凝能力。第一互連管道276可在熱泵204上的閥門(mén)256和電池冷卻子系統(tǒng)264上的閥門(mén)278之間進(jìn)行連接。第二互連管道280在熱泵204的管道260中的一個(gè)和電池冷卻子系統(tǒng)264的管道272中的一個(gè)之間進(jìn)行連接。

車(chē)輛的各個(gè)熱量管理系統(tǒng)和氣候控制系統(tǒng)可在多個(gè)不同操作模式下進(jìn)行操作。例如，氣候控制系統(tǒng)可在加熱模式、空調(diào)模式、除濕模式或關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)行操作。類(lèi)似地，熱量管理系統(tǒng)可根據(jù)需要冷卻的多個(gè)車(chē)輛組件的操作狀況而在多個(gè)不同的冷卻例程中進(jìn)行操作。

圖4示出了具有在很多可能的冷卻例程中的一個(gè)例程中的熱泵子系統(tǒng)52 的車(chē)輛12。在這個(gè)例程中，加熱子系統(tǒng)54關(guān)閉，并且動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136打開(kāi)或關(guān)閉。粗線(xiàn)指示在這個(gè)例程期間激活的管道。電池冷卻系統(tǒng)126通過(guò)冷卻器102進(jìn)行冷卻，但電池組24可在其他例程中通過(guò)散熱器128進(jìn)行冷卻。熱泵子系統(tǒng)52由壓縮機(jī)64驅(qū)動(dòng)，壓縮機(jī)64將制冷劑加壓成熱蒸汽(這里使用的術(shù)語(yǔ)熱、冷、高或低是表示相對(duì)關(guān)系的術(shù)語(yǔ)，并且不表示任何特定溫度或壓力值)。制冷劑通過(guò)管道84離開(kāi)壓縮機(jī)64并通過(guò)熱交換器74(未激活)流至處于全開(kāi)位置的膨脹裝置76。外部熱交換器66用作冷凝器，并且熱從制冷劑傳輸至外部空氣使得制冷劑冷凝為大致的液態(tài)。閥門(mén)98被致動(dòng)，使得制冷劑通過(guò)管道88從管道86流至用作蒸發(fā)器的內(nèi)部熱交換器68。在其它冷卻例程中，空調(diào)裝置可以是關(guān)閉的。在那種情況下，膨脹裝置78是關(guān)閉的，并且所有制冷劑流至冷卻器。輔助熱交換器72可設(shè)置在管道88上，以將一些熱從管道88中的制冷劑傳輸至管道94中的制冷劑。輔助熱交換器72是可選的。在進(jìn)入蒸發(fā)器68之前，制冷劑循環(huán)通過(guò)處于節(jié)流位置的膨脹裝置78。在制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器68之前，膨脹裝置78使制冷劑的壓力和溫度降低。蒸發(fā)器68從在殼體內(nèi)循環(huán)的空氣中攝取熱以使車(chē)廂冷卻。制冷劑以蒸汽的形式離開(kāi)蒸發(fā)器68、循環(huán)通過(guò)儲(chǔ)液器70并返回到壓縮機(jī)64。

膨脹裝置80處于將電池回路62置于激活狀態(tài)的節(jié)流位置。流過(guò)管道88的一部分制冷劑經(jīng)由管件104被引導(dǎo)進(jìn)入管道90。制冷劑在進(jìn)入冷卻器102之前通過(guò)膨脹裝置80，膨脹裝置80使制冷劑的溫度和壓力降低。冷卻器102用作蒸發(fā)器，通過(guò)的制冷劑當(dāng)其通過(guò)冷卻器102時(shí)沸騰并從電池冷卻子系統(tǒng)126攝取熱。汽化的制冷劑隨后通過(guò)管道96從冷卻器102循環(huán)至管道94并與離開(kāi)蒸發(fā)器68的制冷劑會(huì)合。盡管參照車(chē)輛12描述該冷卻例程，但是其同樣適用于車(chē)輛200和其它實(shí)施例。

熱泵子系統(tǒng)52可能在其被同時(shí)用于冷卻牽引電池和對(duì)車(chē)廂進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)時(shí)經(jīng)歷較大的負(fù)載持續(xù)率。為了適當(dāng)?shù)剡\(yùn)行，熱泵子系統(tǒng)必須具有足夠的冷凝能力。在非常大的負(fù)載持續(xù)率期間，熱泵子系統(tǒng)52的冷凝能力可能被提升至其極限，所述極限會(huì)降低熱泵的效率。在以下情況下這些非常大的負(fù)載持續(xù)率會(huì)出現(xiàn)：當(dāng)電池冷卻器和空調(diào)裝置(air conditioning，A/C)同時(shí)操作并且外部炎熱時(shí)；當(dāng)電池產(chǎn)生大量的熱時(shí)(諸如在快速充電或放電期間)；或者當(dāng)冷凝器被損壞或出故障時(shí)。

熱泵系統(tǒng)的冷凝能力可通過(guò)增加冷凝器的尺寸來(lái)提升。但是，對(duì)于大部 分熱泵負(fù)載持續(xù)率來(lái)說(shuō)，使冷凝器尺寸過(guò)大可能是不符合成本效益的。更符合成本效益的解決方案可以是在需要的時(shí)候征用已經(jīng)在車(chē)輛上的其它散熱器。例如，電池散熱器(或其它散熱器)可在熱泵的較大負(fù)載持續(xù)率期間被用作輔助冷凝器。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)方案，多個(gè)熱管理系統(tǒng)必須與熱泵子系統(tǒng)52熱連通。圖2和圖3示出了具有這種能力的兩個(gè)示例。在圖2中，散熱器140可被選擇性地用作輔助冷凝器，在圖3中，電池散熱器268可被選擇性地用作輔助冷凝器。

參照?qǐng)D5，示出了在較大的負(fù)載持續(xù)率期間的車(chē)輛12。在此，主散熱器140被用作額外的冷凝器以提升熱泵子系統(tǒng)52的冷凝能力。在這個(gè)例程中，加熱子系統(tǒng)54的一部分打開(kāi)，并且閥門(mén)114和閥門(mén)148由控制器100致動(dòng)，使得加熱子系統(tǒng)54和動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻子系統(tǒng)136流體連通并用作單一熱回路。在這個(gè)例程期間，車(chē)廂冷卻可以是激活的或非激活的。

壓縮機(jī)64使熱的汽化的制冷劑循環(huán)通過(guò)熱交換器74，使得制冷劑中的一部分熱量被傳輸進(jìn)入加熱子系統(tǒng)54的冷卻劑。這降低了冷凝器66的工作負(fù)載并提升了熱泵的冷凝能力。泵112將加熱后的冷卻劑通過(guò)管道116、150和146從熱交換器74循環(huán)至散熱器140。泵138可用作增壓泵以將冷卻劑通過(guò)管道152重新循環(huán)回到加熱子系統(tǒng)54。在一些實(shí)施例中，泵138可以是非激活的。

車(chē)輛200還能夠?qū)崮軓臒岜米酉到y(tǒng)204循環(huán)至電池散熱器268，以提升冷凝能力。類(lèi)似于車(chē)輛12，熱通過(guò)熱交換器262從熱泵子系統(tǒng)204傳輸至加熱子系統(tǒng)206。加熱子系統(tǒng)206通過(guò)管道276和280連接至電池冷卻子系統(tǒng)264，這形成了允許加熱后的冷卻劑從熱交換器262循環(huán)至電池散熱器268的單一熱回路。在這個(gè)例程中，閥門(mén)274可被致動(dòng)，使得冷卻劑通過(guò)電池266循環(huán)至冷卻器238而不循環(huán)至電池散熱器268。閥門(mén)278被致動(dòng)，使得從熱交換器262通過(guò)管道276循環(huán)的冷卻劑流動(dòng)至電池散熱器268而不流動(dòng)至電池組266或冷卻器238。

一個(gè)或更多個(gè)控制器(諸如控制器100)被配置為致動(dòng)閥門(mén)、泵、膨脹裝置和其它組件以在多個(gè)操作模式之間切換?？刂破骺膳c提供用于控制器的輸入的多個(gè)傳感器電通信?？刂破魇褂眠@些輸入來(lái)確定何時(shí)致動(dòng)閥門(mén)或怎樣致動(dòng)閥門(mén)。這些輸入可直接由傳感器感測(cè)到或者可基于其它測(cè)量值而進(jìn)行推斷或計(jì)算。在一個(gè)示例中，控制器100被配置為致動(dòng)選擇組件以將熱泵切換 至提升冷凝的模式(這在圖5中示出)?？刂破?00可響應(yīng)于熱泵子系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過(guò)閾值而這樣做。在一些實(shí)施例中，控制器能夠在壓力真正達(dá)到閾值之前預(yù)測(cè)預(yù)期的壓力值并切換至提升冷凝的模式。在至少一個(gè)實(shí)施例中，控制器可基于熱泵子系統(tǒng)內(nèi)的壓力和環(huán)境空氣溫度切換至提升冷凝的模式。

在可選的實(shí)施例中，控制器100可被配置為基于電池的充電速率而切換至提升冷凝的模式。例如，控制器可監(jiān)測(cè)流過(guò)連接充電端口和電池的電路的電流，以確定充電速率。在至少一個(gè)實(shí)施例中，控制器可基于電池的充電速率和環(huán)境空氣溫度切換至提升冷凝的模式。

在其它實(shí)施例中，控制器可響應(yīng)于車(chē)輛處于特定的操作模式將熱泵切換至提升冷凝的模式而不是基于壓力、溫度或充電速率輸入做出決定。控制器可被配置為針對(duì)可能需要提升的冷凝能力的操作狀況而這樣做。例如，控制器響應(yīng)于車(chē)輛處于第一操作模式(超過(guò)冷凝器的冷凝能力的可能性很低或?yàn)榱?而操作閥門(mén)使得散熱器和中間熱交換器熱隔離。響應(yīng)于車(chē)輛處于第二操作模式，車(chē)輛操作狀況的改變可使控制器操作閥門(mén)，使得冷卻劑從中間熱交換器循環(huán)至散熱器(例如散熱器128或散熱器140)，以允許來(lái)自熱泵的熱被傳輸至散熱器。

控制器可被配置為響應(yīng)于車(chē)輛處于電池充電模式而致動(dòng)閥門(mén)，使得車(chē)輛處于提升冷凝的模式。例如，控制器可預(yù)測(cè)在快速充電模式期間熱泵的壓力限制將被超越并且可預(yù)防性地將閥門(mén)致動(dòng)為提升冷凝的模式。

返回參照?qǐng)D2，氣候控制系統(tǒng)50可在加熱模式下操作。在加熱模式下，壓縮機(jī)64將制冷劑加壓成循環(huán)至熱交換器74的熱蒸汽。來(lái)自制冷劑的熱能傳輸至循環(huán)通過(guò)熱交換器74的冷卻劑側(cè)的冷卻劑以對(duì)加熱子系統(tǒng)54中的冷卻劑進(jìn)行加熱。泵112將加熱后的冷卻劑循環(huán)至加熱器芯110以使車(chē)廂變熱。熱交換器74用作冷凝器，使制冷劑冷凝成液體。接下來(lái)，制冷劑通過(guò)處于節(jié)流位置的第一膨脹裝置76。膨脹裝置76在制冷劑進(jìn)入外部熱交換器66之前降低制冷劑的壓力并降低制冷劑的溫度?？刂破?00可調(diào)節(jié)膨脹裝置76以確保制冷劑的溫度低于外部空氣溫度，以便于外部熱交換器66內(nèi)的制冷劑的蒸發(fā)。膨脹裝置78關(guān)閉，并且閥門(mén)98被設(shè)置為使得制冷劑離開(kāi)外部熱交換器以流過(guò)繞開(kāi)內(nèi)部熱交換器68的管道92。制冷劑隨后循環(huán)通過(guò)管道94并返回壓縮機(jī)64以用于重新循環(huán)。

雖然以上描述了示例性實(shí)施例，但這些實(shí)施例并不意在描述權(quán)利要求所 涵蓋的所有可能形式。說(shuō)明書(shū)中所使用的詞語(yǔ)是描述性詞語(yǔ)而非限制性詞語(yǔ)，并且應(yīng)理解的是，可在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下做出各種改變。如前所述，可將各個(gè)實(shí)施例的特征進(jìn)行組合以形成本發(fā)明的可能未被明確描述或示出的進(jìn)一步的實(shí)施例。盡管針對(duì)一個(gè)或更多個(gè)期望特性，各個(gè)實(shí)施例已經(jīng)被描述為提供在其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式之上的優(yōu)點(diǎn)或優(yōu)于其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)特定應(yīng)用和實(shí)施方式，一個(gè)或更多個(gè)特征或特性可被折衷以實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)屬性。這些屬性可包括但不限于成本、強(qiáng)度、耐用性、生命周期成本、可銷(xiāo)售性、外觀、包裝、尺寸、維護(hù)保養(yǎng)方便性、重量、可制造性、裝配的容易性等。因此，被描述為在一個(gè)或更多個(gè)特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式的實(shí)施例并非在本公開(kāi)的范圍之外，并可被期望用于特定應(yīng)用。