专利名称：用于加热车辆车厢的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括高电压牵引电池和电动动力系的电池电动车辆。本发明还涉及一种类型为包括内燃发动机、高电压牵引电池和混合动力电动动力系的插电式混合动力电动车辆。
背景技术：
在电池电动车辆中，所述车辆可被插接到电源，从而为高电压牵弓丨电池充电。所述车辆包括充电器，该充电器用于将家用或者工业用电源的交流电(AC)转换成高电压(HV) 直流电(DC)，从而为高电压牵引电池充电。在现有的混合动力电动车辆中，混合动力电动车辆的动力系包括车辆系统控制器 (VSC)、内燃发动机、牵引电池和包括电动机-发电机子系统的变速器。这些组件形成动力分流动力系，并且VSC可控制所述组件，以试图使燃料经济性最大化。在插电式混合动力电动车辆中，所述车辆可被插接到电源，从而为高电压牵引电池充电。与电池电动车辆类似， 插电式混合动力电动车辆包括充电器，该充电器用于将家用或者工业用电源的交流电(Ac) 转换成高电压(HV)直流电(DC)，从而为高电压电池充电。用于电池和插电式混合动力电动车辆的包括在车辆中的充电器被空气冷却或者被液体冷却。对于空气冷却装置，受迫的空气通常经过风扇流过进入管道或者开口并横穿充电器的冷却翅片(fin)。空气在从充电器去除热的同时被加热并且通常经过安装在车身的抽气机被排放到所述车辆之外。外部的补充空气通过自然泄漏路径或者经采暖通风与空调(HCAC，heating ventilating and air conditioning)单兀进入车厢。当乘客在寒冷的外部环境温度的情况下进入车辆时，车厢通常很冷。预热 (preconditioning)允许驾驶者在他们进入之前将车厢加热到更加舒适的温度。在电池电动车辆中，预热使用来自高电压电池的能量来驱动正温度系数(PTC)加热器。在插电式混合动力电动车辆的情况下，也可启动发动机，并从类型更加传统的发动机制冷系统获取热。
发明内容
本发明的目的在于利用来自对充电器进行冷却的废空气为车厢或者高电压电池的电池组提供预热。在本发明的一个实施例中，车辆包括车厢。该车辆包括高电压牵弓丨电池、由牵引电池驱动的电动机和连接到牵引电池的充电器。当将充电器插接到交流(AC)电源中时，充电器将交流电(AC)转换成高电压直流电(DC)，以对牵引电池进行充电。该车辆还包括受迫空气系统。受迫空气系统包括空气进入管道；第一空气排出管道，将排放空气引导到车厢的外部；第二空气排出管道，将排放空气引导到车厢的内部；风扇；阀，用于控制空气流过第一空气排出管道和第二空气排出管道。受迫空气系统被布置成使得受迫的空气流过空气进入管道，从充电器去除热，并流过第一空气排出管道和第二空气排出管道中的至少一个。阀可被布置成例如翻门或者门，以根据车厢温度和/或车辆控制策略使受迫的空气选择性流过第一空气排出管道和第二空气排出管道中的选择的一个。应该理解，可按照多种方式来实施该受迫空气系统。受迫空气系统还可包括电池进入管道，该电池进入管道定位为将在与热的充电器空气混合之后的热的车厢空气从车厢的内部引导到牵引电池，以加热牵引电池的电池组。可选地，受迫空气系统可包括充电器排放管道，该充电器排放管道定位为将来自充电器的排放空气直接引导到牵引电池，以加热牵引电池的电池组。牵引电池和充电器可定位在车辆内并在(第二排或者最后一排的)车辆座椅之后。然而，应该理解，可以处于其他位置。在本发明的另一实施例中，车辆包括车厢。该车辆包括高电压牵引电池、由牵引电池驱动的电动机和连接到牵引电池的充电器。当将充电器插接到交流(AC)电源中时，充电器将交流电(AC)转换成高电压直流电(DC)，以对牵引电池进行充电。该车辆还包括受迫空气系统。受迫空气系统包括第一空气管道，在行李箱区域与充电器之间提供流动连通；第二空气管道，在充电器与车厢的内部之间提供流动连通；风扇装置。受迫空气系统被布置成使得当在第一模式下运行时，空气从车辆的外部流动通过第一空气管道，从充电器去除热，并通过第二空气管道流动到车厢的内部。当在第二模式下运行时，空气从车厢的内部流动通过第二空气管道，从充电器去除热，并通过第一空气通道流动到车厢的外部。应该理解，可按照各种方式来实施该受迫空气系统。在一种尝试中，受迫空气系统还包括电池进入管道，该电池进入管道定位为将(在与热的充电器空气混合之后的)热的车厢空气从车厢的内部引导到牵引电池，以加热牵引电池的电池组。可选地，受迫空气系统还包括充电器排放管道，该充电器排放管道定位为将来自充电器的排放空气直接引导到牵引电池，以加热牵引电池的电池组。在一种可能的实施方式中，风扇装置包括第一风扇和第二风扇。第一风扇定位为提供从行李箱区域通过第一空气通道并通过第二空气通道流动到车厢的内部的空气流。第二风扇定位为提供从车厢的内部通过第二通孔通道的空气流。根据本发明，提供一种用于加热车辆车厢的系统，所述车辆包括牵引电池和充电器，所述系统包括受迫空气系统，该受迫空气系统包括入口、用于经车身抽气机从车厢向外引导的第一出口、用于向车厢内引导的第二出口、风扇和阀，其中，受迫的空气流过入口，从充电器去除热，并由阀引导从第一出口和第二出口中的至少一个流出。
图1是本发明实施例中的包括用于在预热期间加热车厢的系统的电池电动车辆系统构造的示意图；图2是本发明可选实施例中的包括用于在预热期间加热车厢的系统的混合动力电动车辆系统构造的示意图；图3示出了本发明实施例中的充电器和受迫空气系统组件；图4示出了本发明另一实施例中的充电器和受迫空气系统组件；图5示出了本发明实施例中的车辆内部，其中，示出了后地板和座椅，并示出了牵引电池、充电器和受迫空气系统组件。
具体实施例方式根据需要，在此公开本发明的详细的实施例，然而，应该理解，公开的实施例仅仅是可以按照各种和可选的形式来实施的本发明的示例。附图不必要按照比例绘制，为了示出具体的组件的细节，一些特征可以被夸大或者最小化。因此，描述于此的特定结构性和功能性性细节不应该被解释为用于限制，而仅仅应被解释为用于教导本领域技术人员不同地实施本发明的代表性的基础。本发明包括出于预热的目的，使用来自充电器的排放空气来加热内部车厢和/或高电压电池。在一种实施方式中，使用具有阀或者翻门(flap)的分支排放管道，其可沿着多个方向引导热的充电器的排放空气。更详细地讲，当外部环境温度明显是温暖的并且车厢已经很热时，将热的充电器的排放空气经车身的车辆抽气机引导到车辆之外。这样防止内部车厢空气的温度因与充电器的排放空气混合而升高，并在车厢内引起空气流动。在环境温度较低时，热的充电器的排放空气被引导到车厢中，以使得内部空气的温度升高。来自充电器的废热被再利用并输送到车厢中，以为车厢提供“免费”的热空气。这将被用作在车辆充电期间的预热策略的一部分。热的充电器的排放空气也可被引导到高电压电池中，以加热电池组并克服一些与冷电池组相关的效率问题。热空气能够被直接输送到电池，或者电池管道或者电池风扇能够从车厢抽取热空气。在图1中示出了电池电动车辆系统构造的示意图。所述车辆包括车厢10、高电压牵引电池12和电动机14。所述电池12通过高电压总线16连接到电动机14。电动机14驱动输出轴18，该输出轴18通过差速器车轴机构20可驱动地连接到车轮22。本领域技术人员应该理解，可以按照多种方式来操作电动机14。通常，车辆系统控制器(VSC)(未示出) 计算需要的电动机输出，并按照合适的方式控制电动机14。充电器30连接到电池12，并且当将充电器30插接到交流(AC)电源(可以是标准的家用或者工业用电源)中时，充电器30将交流电(AC)转换成高电压直流电(DC)，从而为电池12充电。当所述车辆被插接在外部电源中并运行以对电池12进行充电时，充电器30将AC 转换成DC，并且由于电效率低而产生热。受迫空气系统32包括空气进入管道34 ；第一空气排出管道36，将排放空气引导到车辆抽气机和车辆之外；第二空气排出管道38，出于预热的目的，第二空气排出管道38将排放空气引导到车厢10的内部，以而在充电期间加热车厢。风扇40吹动空气通过各个管道。阀42控制空气以对空气经由第一空气排出管道36 和第二空气排出管道38的流向予以控制。受迫空气系统被布置成使得受迫的空气流过空气进入管道34，流过充电器30并从充电器30去除热，流过排放管道50并流过第一空气排出管道36和第二空气排出管道38中的至少一个。在示出的布置中，阀42被布置成使得受迫的空气选择形地流过第一空气排出管道36和第二空气排出管道38中的被选择的一个。如图1所示，空气进入管道34定位为将冷却空气从车厢10引导到风扇40和充电器30。应该理解，可以进行其他改变。如上所述，阀42沿着多个方向引导热的充电器的排放空气。热的充电器的排放空气也可被引导到电池12中，以加热电池组并克服一些与冷电池组相关的效率问题。例如，电池风扇能够通过管道44从车厢10抽取热空气。可选地，能够通过管道46将热空气从管道50直接输送到电池区域。
在图2中示出了插电式混合动力电动车辆系统构造的示意图。所述车辆包括车厢 10以及通过高电压总线16连接到电动机14的高电压牵引电池12。内燃发动机60将扭矩提供给变速器62。发电机64按照已知的方式电连接到电池12并电连接到电动机14。变速器62包括齿轮装置66并按照已知的方式将扭矩提供给输出轴18。本领域技术人员应该理解，可以按照多个方式来操作内燃发动机60、电动机14和发电机64。通常，车辆系统控制器(VSC)(未示出)计算需要满足驱动车轮动力需求和所有的附件负载的总的发动机功率，并独立地调度发动机速度和负载操作点。混合动力电动车辆系统构造针对插电式车辆。当将充电器30插接到交流(AC)电源(可以是标准的家用或者工业用电源)中时，连接到电池12的充电器30将交流电(AC) 转换成高电压直流电(DC)，从而为电池12充电。受迫空气系统70包括第一空气管道72， 在行李箱区域和/或车身抽气机与充电器30之间提供流动连通；第二空气管道76，在充电器30与车厢10的内部之间提供流动连通。风扇80吹动空气通过各个管道。受迫空气系统被布置成使得当在第一模式下运行时，空气从行李箱区域流动通过第一空气管道72，从充电器30去除热，并通过第二空气管道76流动到车厢10的内部。在第二模式下的运行中，风扇80使得空气从车厢10的内部流动通过第二空气管道76，从充电器30去除热，并通过第一空气通道72流动到车身抽气机和车身之外。在示出的布置中，成对的风扇或者可逆风扇(reversible fan)布置成选择性地使空气沿着一个方向流动或沿者另一方向流动，以实现在第一模式下的操作和在第二模式下的操作。如图2所示，热的充电器的排放空气也可被引导到电池12中，以加热电池组并克服一些与冷电池组相关的效率问题。例如，电池风扇能够通过管道44从车厢10抽取热空气。可选地，能够在管道46处将热空气直接输送到电池区域中。应该理解，本发明的实施例可以采用各种形式，图1和图2示出了示例。也可以将在电池电动车辆系统构造中的在图1中示出的充电器和受迫空气系统组件的布置用于插电式混合动力电动车辆系统构造中。类似地，也可以将在插电式混合动力电动车辆系统构造中的在图2中示出的充电器和受迫空气系统组件的布置用于电池电动车辆系统构造中。 换句话说，本发明的实施例不限于特定动力系的实施方式。图3示出了在本发明的实施例中的充电器30和受迫空气系统组件。更详细地讲， 图3示出了 空气进入管道34;第一空气排出管道36，将排放空气引导到车身抽气机和车辆之外；第二空气排出管道38，将排放空气引导到车厢10的内部(或者引导到电池组)。 风扇40吹动空气通过各个管道；阀42控制空气流过第一空气排出管道36和/或第二空气排出管道38。图4示出了本发明可选实施例中的充电器30和受迫空气系统组件。更详细地讲， 图4示出了 第一空气管道72，在行李箱区域与充电器30之间提供流动连通；第二空气管道76，在充电器30与车厢10的内部之间提供流动连通。吹风机装置包括第一风扇82和第二风扇84。风扇84从行李箱抽取空气，并将抽取的空气排放到车厢(冬天模式)。风扇 82从车厢抽取空气，并将抽取的空气排放到抽风机和车辆之外(夏天模式)。连通到车厢的管道76能够具有用于引导空气的门/翻门或者优化的设计。图5示出了车辆内部，其中，示出了后座椅90和后地板92。图5还示出了位于车辆座椅90之后的牵引电池12和充电器30。空气进入管道34定位为将冷却空气从行李箱引导到充电器30。第一空气排出管道36将排放空气引导到抽气机。第二空气排出管道38 将排放空气引导到车厢的内部。风扇40吹动空气通过各个管道；阀42控制空气流。也可以将热的充电器的排放空气引导到电池12中，以加热电池组并克服一些与冷电池组相关的效率问题。电池风扇(未示出)通过管道44从车厢抽取因与充电器的排放空气混合而被加热的空气。通常，在充电器30操作的过程中，来自充电器30的热空气与冷的车厢空气混合并上升。电池风扇可以从高处抽入空气(较热的空气)来加热电池组。应该理解，本发明的实施例可以采用各种形式。本说明书深入地讨论了空气冷却的充电器；然而，可采用液体冷却的充电器来实施本发明的实施例。在这样的实施例中，可具有不同的冷却设置，其中，空气通过在冷却线路上的翅片上方流动来去除热。废空气能够为车厢提供热或者为高电压电池的电池组提供热。虽然上面描述了示例性实施例，但是这些实施例不旨在描述本发明所有可能的形式。相反，在本说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。此外，可以组合各种可实施的实施例的特征以形成本发明的其他的实施例。
权利要求
1.一种用于加热车辆车厢的系统，所述车辆包括牵引电池和充电器，所述系统包括 受迫空气系统，包括入口、用于经车身抽气机从车厢向外引导的第一出口、用于向车厢内引导的第二出口、风扇和阀，其中，受迫的空气流过入口，从充电器去除热，并由阀引导从第一出口和第二出口中的至少一个流出。
2.如权利要求1所述的系统，其中，入口定位为从车厢引导冷却空气。
3.如权利要求1所述的系统，其中，受迫空气系统还包括电池进入管道，该电池进入管道定位为将在与热的充电器空气混合之后的热的车厢空气从车厢的内部引导到牵引电池， 以加热牵引电池的电池组。
4.如权利要求1所述的系统，其中，受迫空气系统还包括充电器排放管道，该充电器排放管道定位为将来自充电器的排放空气直接引导到牵引电池，以加热牵引电池的电池组。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述阀被布置成使受迫的空气选择性地流过第一出口和第二出口中的被选择的一个出口。
全文摘要
本发明提供一种用于加热车辆车厢的系统，所述车辆包括高压牵引电池、由所述牵引电池驱动的电动机和连接到所述牵引电池的充电器。当将充电器插接到交流(AC)电源中时，充电器将交流电(AC)转换成高电压直流电(DC)，以对牵引电池进行充电。受迫空气系统包括空气进入管道；第一空气排出管道，将排放空气引导到车厢的外部；第二空气排出管道，将排放空气引导到车厢的内部；风扇；阀，用于控制空气流过第一空气排出管道和第二空气排出管道。受迫空气系统被布置成使得受迫的空气流过空气进入管道，从充电器去除热，并流过第一空气排出管道和第二空气排出管道中的至少一个以帮助车辆预热。
文档编号B60H1/00GK102310744SQ20111015971
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者克里斯多佛·亚当·奥乔奇恩斯基, 迈克尔·霍华德·瓦尔斯, 马克·乔纳森·鲁卡斯 申请人:福特全球技术公司