专利名称：用于机动车的供暖系统的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及用于车辆的供暖、通风和空调(HVAC)系统。
背景技术：
在常规机动车中使用的HVAC系统通常由连续地运行的发 动机供应动力，并因此不受到电池组功率消耗的影响。这样的系统基 于下述事实，即，使用发动机恒温器将常规(非混合动力)机动车的 发动机冷却液温度控制成某种恒温；并且加热器芯部(heater core) 冷却液流率随发动机速度而改变。在操作在供暖才莫式中时，这些HVAC 系统通常调节温度活门(temperature door)的位置从而获得流动进 入乘客舱的期望空气温度。 然而，对于插入式混合动力和电动车来"i兌，重要的车辆 性能目标是在纯电动车模式下的行驶里程。这种延长里程型电动车使
用由电池供应功率的电动才几用于移动车辆，并将发动才几或燃料电池用 作一种车载发电机从而给电池组再充电。某些类型的混合动力车(例
如插入式混合动力车)也在纯电动模式中操作延长的时间段。在电动 车模式中，没有发动机散热，因此为了给附件供应功率，消耗电池组 能量。使用由电池供应功率的电动机提供原动力的机动车，其纯电动 行驶里程由于机动车电附件载荷可能显著地减小。某些最大的电附件 负载用于将热提供给机动车的乘客舱用于给挡风玻璃除霜/除雾以及
使乘客舒服。因此，对于HVAC系统来说使电功率消耗最小化能显著改 善这些机动车的纯电行驶里程，并且有时改善机动车总行驶里程。 实施例描述一种机动车，所述才几动车包括发动机抢， 所述发动机舱具有动力装置和位于其中的动力装置冷却液回路，动力 装置冷却液回路构造成引导冷却液从动力装置中流出和流入到动力装 置，并且动力装置包括加热器芯部出口；乘客舱，所述乘客舱具有位 于其中的HVAC才莫块，HVAC才莫块包^舌加热器芯部；冷却液加热器，所 述冷却液加热器构造成恰好在冷却液进入加热器芯部之前选择地加热 冷却液；冷却液泵，所述冷却液泵构造成选择地泵送冷却液通过冷却 液加热器和加热器芯部；三通阀，所述三通阀具有入口、第一出口和 第二出口 ，入口可操作地接合所述加热器芯部用于接收来自加热器芯 部的冷却液，第一出口构造成选择地将冷却液引导向冷却液加热器， 以及第二出口构造成选择地将冷却液引导进与动力装置冷却液回路流 体连通的动力装置；以及冷却液管路，所述冷却液管路用于将来自动 力装置的加热器芯部出口的冷却液引导向冷却液加热器。 图2是与图l相似的视图，但是示出了不同的操作模式。 [0011图3是与图l相似的视图，但是示出了不同的操作模式。 图4是根据第二实施例的具有供暖系统的机动车的示意图。 图6是与图4相似的视图，但是示出了不同的操作模式。
具体实施例方式
HVA(^莫块28形成车辆20的供暖系统36的一部分(和空 调系统的一部分，未示出)，并且HVAC才莫块28包括鼓风机38,鼓风 机38使用新鲜空气/循环风门44通过回流通道40和新鲜空气通道42将空气抽取进HVAC模块28,新鲜空气/循环风门44确定来自每一通道 40、 42的空气混合。蒸发器46在鼓风机38的下游延伸过HVAC才莫块 28,而温度活门48刚好在蒸发器46的下游。空气温度传感器50测量 离开HVAC模块28的空气温度。温度活门48与空气温度传感器50之 间是加热器芯部52，加热器芯部52是供暖系统36的一部分。温度活 门48可移动以选择地改变流动通过加热器芯部52或在加热器芯部52 周围的空气的比率。应当知道，虽然这个供暖系统36应用在使用非常 规动力系统的车辆中，但是HVAC才莫块28可以是和应用在常规机动车 中的HVAC模块一样。这允许现有的、非混合动力车、自动气候控制HVAC 模块温度活门调节控制的再用和非混合动力车HVAC模块的再用。因此， 对于具有常规的和可选的非常规动力传动系统的车辆来说，可以降低 成本和复杂度。 动力装置外旁通阀76延伸在冷却液管路62与冷却液管 3各78之间，冷却液管路62从动力装置加热器芯部入口 59延伸，冷却 液管路78从动力装置加热器芯部出口 65延伸。同样，冷却液平衡箱80 ( surge tank )连接到冷却液管路82、冷却液管路62和冷却液管路 86,冷却液管路82引导到发动机通风孔84,冷却液管路86引导到空 气分离器64。内分配器壁88位于平衡箱80中并且包括小排气孔89。 现在讨论
图1-3的实施例的操作。取决于动力装置24的 各种操作条件和冷却液的温度，加热器芯部冷却液回路54可选择地从 动力装置冷却液回路31分离开或与动力装置冷却液回路31 —起操作。 冷却液管路上的箭头表示具体模式下冷却液的流动方向。 操作的第一供暖模式在图1中示出，并且在下述情况下 出现，即在动力装置24未操作并且动力装置冷却液回路31中的冷却 液未充分加热以给乘客舱26提供充分的供暖时。在这个模式中，没有 冷却液在动力装置冷却液回3各31中流动，而且三通阀58 一皮致动/人而 引导来自加热器芯部52的冷却液通过冷却液管路60到空气分离器64。 在冷却液流动通过空气分离器64时，冷却液流中的空气气泡^皮分离而 进入冷却液平衡箱80中。泵70 ;故激活从而泵送冷却液通过加热器芯 部冷却液回路54，并且冷却液加热器72祐J敫活/人而在冷却液流动通过 其自身时将冷却液加热。温度传感器71测量进入冷却液加热器72的 冷却液的温度，允许调节冷却液加热器72的热输入从而解决进入冷却 液加热器72的冷却液的温度。然后受热的冷却液流动通过加热器芯部 52。温度活门48被致动从而引导由鼓风机38迫使通过HVAC ;f莫块28 的全部空气通过加热器芯部52 (而不是有一些空气旁3各通过加热器芯 部)。流动通过加热器芯部52的空气在流出以给窗户除霜/除雾并且 加热乘客舱26之前吸收来自冷却液的热。空气温度传感器50可应用 于确定排出HVAC模块28的空气是否在期望温度下。同样，冷却液泵 70的速度可以得到控制从而使通过加热器芯部52的冷却液流率最优化 以使加热器芯部效率最大化。 随着冷却液在冷却液回^各31、 54中变暖， 一些冷却液可 流进冷却液平衡箱80以解决热膨胀。在动力装置加热期间，内分配器 壁88中的排气孔89阻止动力装置通风排气。并且，如果三通阀58具 有少量泄漏，那么排气孔89允许冷却液再次进入加热器芯部冷却液回 路54—否则，泵70可能终止泵出来自加热器芯部冷却液回路54的全 部冷却液。带有排气孔89的分配器壁88还稍微允许在分配器壁88的 任一侧上有不同的冷却液水平。 除了乘客舱供暖模式，在动力装置24和机动车空调系统 操作的同时，供暖系统36具有灵活性以停止冷却液流动通过加热器芯 部52。打开旁通阀76，三通阀58被致动到与前两个供暖模式中相同 的位置，并且关闭冷却液泵70。这去除了加热器的#~洗(scrub),从 而改善空调性能。
ii0026此外，如果大功率车辆充电器(未示出)被应用于为具 有内燃机(作为动力装置24)的车辆中的电池组(未示出)再充电， 那么冷却液加热器72可用于预热冷却液。在起动时，预热过的冷却液 可被引导进动力装置24，这可能减少起动时的废气排放。 动力装置冷却液回路131包括恒温器190，恒温器190经 过冷却液管路162连接到三通阀158。恒温器190与动力装置水泵192 相互作用，从而允许流进水泵192的冷却液#:选择地/人动力装置冷却 液回路131中的冷却液管路130或从冷却液管路162 ^接收。同样，冷 却液温度传感器196可位于加热器芯部出口 165处以测量离开动力装 置124的冷却液的温度。另一冷却液管路198将冷却液管3各178与冷 却液平衡箱180相连接。引导到散热器132输入的冷却液管路130连 接到从动力装置124的加热器芯部出口 165延伸的冷却液管路178。 操作的第一供暖模式在图4中示出，并且在下述情况下 出现，即在动力装置124未操作并且动力装置冷却液回路131中的冷 却液未充分加热以给乘客舱26提供充分的供暖时。在这个模式中，没 有冷却液在动力装置冷却液回路131中流动，而且三通阀158净皮致动 从而引导来自加热器芯部152的冷却液通过冷却液管路160到空气分 离器64 (因此从动力装置冷却液回路131隔离开加热器芯部冷却液回 路154)。泵170 ;故激活从而泵送冷却液通过加热器芯部冷却液回路 154,并且冷却液加热器172纟皮激活/人而在冷却液流动通过其时将冷却 液加热。温度传感器171测量进入冷却液加热器172的冷却液的温度， 允许调节冷却液加热器172的热输入从而解决进入冷却液加热器172 的冷却液的温度。用于确定到冷却液加热器172的功率输入的其他因 素可能是大气温度和鼓风机138的速度。然后加热的冷却液流动通过 加热器芯部152。温度活门148 :故致动从而引导由鼓风冲几138迫使通过HVAC才莫块128的全部空气通过加热器芯部152 (而不是有一些空气旁 路通过加热器芯部) 一但是少量的温度调节可通过致动温度活门148 来作出。流动通过加热器芯部152的空气在流出以给窗户除霜/除雾并 且加热乘客舱126之前吸收来自冷却液的热。空气温度传感器150可 应用于确定排出HVAC模块128的空气是否在期望温度下。同样，冷却 液泵170的速度可以得到控制从而使通过加热器芯部152的冷却液流 率最优化以使加热器芯部效率最大化。 第二供暖模式在图5中示出，并且在下述情况下出现， 即在动力装置124操作并且动力装置冷却液回路131中的冷却液不足 够热以给加热器芯部152提供大量的热时。在这个冲莫式中，三通阀58、 冷却液泵170和冷却液加热器172操作相似于第一才莫式，并且加热器 芯部冷却液回^各154可/人动力装置冷却液回i 各131隔离开。因此，在 冷却液流进加热器芯部152之前冷却液加热器172仍提供热给冷却液。 此外，恒温器190定位成阻止冷却液流动通过动力装置冷却液回路131, 同时允许动力装置124中的冷却液内部地循环(由动力装置124中的 环形箭头示出)。 虽然已经详细描述了本发明的某些实施例，但是与本发 明相关的本领域技术人员将认识到用于实施由所附权利要求书限定的 本发明的各种可替换设计和实施例。
权利要求
1.一种用于车辆的供暖系统，所述机动车具有带有动力装置冷却液回路的动力装置，所述供暖系统包括包括加热器芯部的HVAC模块；加热器芯部冷却液回路，所述加热器芯部冷却液回路包括三通阀、冷却液泵和冷却液加热器，所述三通阀具有入口、第一出口和第二出口，所述入口可操作地接合所述加热器芯部用于接收来自加热器芯部的冷却液，所述第一出口构造成选择地引导冷却液返回所述加热器芯部冷却液回路，所述第二出口构造成选择地将冷却液引导进所述动力装置中，所述冷却液泵构造成泵送冷却液通过所述加热器芯部冷却液回路，所述冷却液加热器在所述加热器芯部冷却液回路中位于所述加热器芯部的上游并且构造成选择地加热流动通过冷却液加热器的冷却液；以及冷却液管路，所述冷却液管路构造成接收来自所述动力装置的加热器芯部出口的冷却液并且将冷却液引导进所述加热器芯部冷却液回路中。
2. 如权利要求l所述的供暖系统，其中，所述冷却液加热器是电气 正温度系数加热器。
3. 如权利要求l所述的供暖系统，包括冷却液温度传感器，所述冷 却液温度传感器构造成测量进入所述冷却液加热器的冷却液的温度。
4. 如权利要求l所述的供暖系统，其中，所述加热器芯部冷却液回 路包括所述冷却液泵上游的空气分离器，并且所述空气分离器可操作 地接合冷却液平衡箱。
5. 如权利要求l所述的供暖系统，包括冷却液平衡箱，所述冷却液 平衡箱具有内分配器壁和通过所述内分配器壁的排气孔，所述冷却液平衡箱构造成在所述内分配器壁的第一侧上可操作地接合动力装置冷 却液回路，并且在所述内分配器壁的相反的第二侧上可操作地接合加 热器芯部回3各。
6. 如权利要求l所述的供暖系统，其中，HVAC才莫块包括相邻于所述 加热器芯部的温度活门，所述温度活门构造成选择地引导空气流的第 一部分通过所述加热器芯部以及空气流的第二部分围绕在所述加热器芯部周围。
7. 如权利要求l所述的供暖系统，包括旁通阀，所述旁通阀构造成 可操作地将加热器芯部出口和加热器芯部入口接合在所述动力装置 上，并且选择地阻止在所述动力装置上的加热器芯部出口和入口之间 的,令却液;充动。
8. 如权利要求l所述的供暖系统，包括可操作地接合所述三通阀的第二出口的恒温器阀。
9. 如权利要求l所述的供暖系统，包括冷却液温度传感器，所述冷 却液温度传感器构造成测量在所述动力装置的加热器芯部出口处的冷 却液温度。
10. —种才几动车，包括发动机舱，所述发动机舱具有动力装置和位于其中的动力装置冷却 液回路，所述动力装置冷却液回^各构造成引导冷却液流从所述动力装 置中流出和流入到所述动力装置，并且所述动力装置包括加热器芯部 出口 ；乘客舱，所述乘客舱具有位于其中的HVAC模块，所述HVAC模块包括 加热器芯部；冷却液加热器，所述冷却液加热器构造成恰好在冷却液进入所述加 热器芯部之前选择地加热冷却液；加热器和所述加热器芯部；三通阀，所述三通阀具有入口、第一出口和第二出口，所述入口可操作地接合所述加热器芯部用于接收来自加热器芯部的冷却液，所述 第一出口构造成选择地将冷却液引导向所述冷却液加热器，以及所述 第二出口构造成选择地将冷却液引导进与所述动力装置冷却液回路流 体连通的所述动力装置中；和冷却液管路，所述冷却液管路用于将来自所述动力装置的加热器芯 部出口的冷却液引导向所述冷却液加热器。
11. 如权利要求10的机动车，其中，所述冷却液加热器位于发动 机抢中。
12. 如权利要求10的机动车，其中，所述动力装置冷却液回路包 括水泵和恒温器阀，所述水泵构造成泵送冷却液通过所述动力装置冷却液回路，所述恒温器阀构造成选择地阻止冷却液流动通过所述动力 装置冷却液回路。
13. 如权利要求10的机动车，其中，所述动力装置是内燃机。
14. 如权利要求10的机动车，其中，所述动力装置是燃料电池。
15. —种操作车辆中供暖系统的方法，所述方法包括下述步骤 (a ) 确定动力装置是否在操作；(b ) 确定动力装置冷却液回路中的冷却液温度是否在预先设定 的温度阈值之上；(c ) 如果动力装置冷却液回路中的温度不在预先设定的温度阈 值之上，那么致动阀以使加热器芯部冷却液回路从动力装 置冷却液回^^隔离，激活加热器芯部冷却液回3各中的冷却 液泵并且激活加热器芯部冷却液回i 各中的冷却液加热器以 在冷却液流过加热器芯部之前加热加热器芯部冷却液回路 中的冷却液；和(d) 如果动力装置冷却液回路中的温度为预先设定的温度阈值 或者在预先设定的温度阈值之上，那么致动所述阀从而将 来自加热器芯部冷却液回路的冷却液引导进动力装置冷却 液回路并且将来自动力装置冷却液回路的冷却液引导进加 热器芯部冷却液回^各。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，如果环境温度在预先设定 的环境温度阈值之下，那么步骤(d)还由激活所述冷却液加热器进一 步限定。
17. 如权利要求15所述的方法，其中，如果动力装置冷却液回路么步骤(d)还由以下步骤进一步^艮定，即，关;旁通阀以阻止动力装 置加热器芯部出口和动力装置加热器芯部入口之间的冷却液流动。
18. 如权利要求15所述的方法，其中，如果动力装置冷却液回路 中的温度不在预先设定的温度阈值之上，那么步骤(c)还由以下步骤 进一步限定，即，致动温度活门以基本上促使流动通过HVAC模块的全 部空气流动通过所述加热器芯部。
19. 如权利要求15所述的方法，其中，如果所述动力装置未操作 并且动力装置.设定的温度阈值之上，那么步骤(d)还由激活所述冷却液泵进一步限定。
20. 如权利要求15所述的方法，还包括步骤(e):在冷却液流动 通过所述加热器芯部冷却液回3各时/人冷却液分离空气气泡。
全文摘要
本发明涉及一种用于机动车的供暖系统和一种操作方法，所述机动车具有带有动力装置冷却液回路的动力装置。供暖系统可包括HVAC模块和加热器芯部冷却液回路。HVAC模块包括加热器芯部。加热器芯部冷却液回路包括三通阀、冷却液泵和冷却液加热器，三通阀具有入口、第一出口和第二出口，入口接合加热器芯部用于接收冷却液，第一出口引导冷却液返回进加热器芯部冷却液回路，第二出口将冷却液引导进动力装置，冷却液泵用于泵送冷却液通过加热器芯部冷却液回路，冷却液加热器位于加热器芯部的上游，冷却液加热器选择地加热流动通过冷却液加热器的冷却液。同样，冷却液管路接收来自动力装置的加热器芯部出口的冷却液并且将冷却液引导进加热器芯部冷却液回路。
文档编号B60H1/06GK101580006SQ200910141049
公开日2009年11月18日 申请日期2009年5月18日 优先权日2008年5月16日
发明者M·D·内梅什, M·J·马丁基克, S·加亚拉曼 申请人:通用汽车环球科技运作公司