本发明总体涉及用于诸如电池电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电动车辆(EV)的加热、通风和空气调节(HVAC)系统,并且更具体地涉及有助于降低与车辆加热相关联的电池电力损失的EV用HVAC系统。
背景技术:
诸如混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)等电动车辆(EV)相比起由内燃机(ICE)提供动力的车辆而言具有许多优点。例如,EV可以更节能且更环保,这是因为它们产生更少的排放。EV可以包括用于驱动齿轮箱和车轮的电动机,且该电动机可以由电池供电,这些电池可以通过将车辆插入车辆外部的电力源(例如电插座)进行再充电。EV与行驶里程有关,该行驶里程是电池耗尽且需要进行再充电之前EV可以行驶的距离。例如,目前EV的行驶里程可以是约80-300英里的量级。插电式混合动力电动车辆(PHEV)是一类除了电动机和电池以外还包括小型ICE和燃料箱的EV。例如,内燃机可以燃烧燃料以在高速下驱动车辆,例如在高速公路或开放道路上,然而,电动机可以在城市道路上驱动车辆。
然而,不同于ICE为动力的车辆(在这些车辆中,来自ICE的热量可以用来加热客舱),EV可能没有ICE作为热源并且由此需要辅助加热源。例如,EV中的一些加热、通风和空气调节(HVAC)系统使用了依赖于电池供电的电动加热器。支持HVAC系统的能量需求的电池上的电力负荷可以大大地减少EV的行驶里程。特别地,将客舱从较冷的温度加热至温暖的温度而需要的电池电力基本上比将客舱维持在温暖的温度下所需要的电池电力要多。为了减少与初始加热相关联的电池电力损失,当车辆停车并在电插座处进行再充电时,许多EV允许驾驶员对该车辆进行程序设定,以将客舱预调节至舒适的温度。因此,从较冷的温度对客舱进行加热的能量要求由电插座供应,从而降低了电池上的电力负荷。
另外为了降低用于客舱加热的EV电池上的电力负荷,美国专利申请公开号2014/0208789公开了使用围绕车辆电池定位的相变材料(PCM)来在充电期间储存来自电池的热量。此外,在行驶期间,冷却剂回路将热量从PCM带走,以便加热客舱。虽然这样做是有效的,但是仍然需要对EV作出进一步的加热系统改进。
显然,需要的是降低了电池上的电力负荷的EV用HVAC设计。
技术实现要素:
根据本发明的一个方面,公开了一种用于具有由至少一个电池供电的电动机的电动车辆(EV)的加热、通风和空气调节(HVAC)系统。HVAC系统可以包括鼓风机、配置为将空气从鼓风机输送至通向EV的客舱的通风口的管道以及在管道中定位且配置为加热空气的电加热器。HVAC系统可进一步包括储热加热器,该储热加热器定位在管道中并且包括配置为不使用来自电池的电力而加热空气的热存储部件。
在另一改进中,EV可以配置为在充电模式下运行,在该充电模式期间,电动机关闭并且电池在电插座处充电,并且EV还可以配置为在驱动模式下运行,在该驱动模式期间,电动机处于运行状态并且未连接至电插座。当EV处于充电模式时,热存储部件可以配置为存储热量。
在另一改进中,热存储部件可进一步配置为在EV处于驱动模式时释放所存储的热量。
在另一改进中,热存储部件可以是配置为在EV处于充电模式时经历热吸收相变且在EV处于驱动模式时经历热释放相变的相变材料(PCM)。
在另一改进中,储热加热器可以进一步包括配置为在EV处于充电模式时将热量传递至PCM的第二电加热器,并且热量从第二电加热器到PCM的传递可使得PCM经历热吸收相变。
在另一改进中,电加热器和第二电加热器可以是单个加热器的分离的区域。
在另一改进中,电加热器可以配置为在EV处于充电模式下时加热空气,以将客舱预先调节至期望温度。
在另一改进中,储热加热器可以配置为在EV处于驱动模式时加热空气。
在另一改进中,在PCM已经完成热释放相变之后,当EV处于驱动模式时,电加热器可以进一步配置为加热空气。
在另一改进中,电加热器和第二电加热器可以是正温度系数(PTC)加热器。
在另一改进中,第二电加热器可以包括至少一个PTC加热元件,并且储热加热器的PCM可以包含在与PTC加热元件接触的容器中。
根据本发明的另一方面,公开了一种电动车辆(EV)。EV可包括客舱、车轮、配置为驱动车轮的电动机以及至少一个配置为为电动机供电的电池。电池可通过将EV插入电插座中来实现充电。EV可配置为在充电模式下运行,在该充电模式期间,电动机关闭且电池在电插座处充电,并且EV还可以配置为在驱动模式下运行,在该驱动模式期间,EV处于运行状态且并未连接至电插座。EV还可包括加热、通风和空气调节(HVAC)系统,该HVAC系统可包括鼓风机、配置为将空气从鼓风机输送至通向EV的客舱的通风口的管道以及定位在管道中且配置为加热空气的电加热器。HVAC系统还可包括储热加热器,该储热加热器定位在管道中且具有配置为不使用来自电池的电力来加热空气的热存储部件。
在另一改进中,热存储部件可以是配置为在EV处于充电模式时经历热吸收相变且在EV处于驱动模式时经历热释放相变的相变材料(PCM)。
在另一改进中,储热加热器可以进一步包括配置为在EV处于充电模式时将热量传递至PCM的第二电加热器。热量从第二电加热器到PCM的传递可使得PCM经历热吸收相变。
在另一改进中,电加热器和第二电加热器可以是单个加热器的分离的区域。
在另一改进中,电加热器可以配置为在EV处于充电模式下时加热空气,以将客舱预先调节至期望温度。
在另一改进中,储热加热器可以配置为在EV处于驱动模式下时加热空气。
在另一改进中,第二电加热器可以包括至少一个正温度系数(PTC)加热元件,且PCM可以包含在与PTC加热元件相接触的容器中。
在另一改进中,EV可以是插电式混合动力电动车辆(PHEV)。
根据本发明的另一方面,公开了一种用于加热具有加热、通风和空气调节(HVAC)系统的电动车辆(EV)的客舱的方法。HVAC系统可以包括电加热器和具有热存储部件的储热加热器。该方法可以包括当EV的电池在电插座处充电时,通过使热存储部件经历热吸收相变来将热量存储至储热加热器。该方法还可以包括当EV处于运行状态时,通过使热存储部件经历热释放相变来使用储热加热器加热客舱。
当结合附图阅读时,本发明的这些以及其他方面和特征将更易于被理解。
附图说明
图1是根据本发明的具有加热、通风和空气调节(HVAC)系统的电动车辆(EV)的示意图。
图2是根据本发明的类似于图1的示意图,但EV为插电式混合动力电动车辆(PHEV)。
图3是根据本发明构造的图1的HVAC系统在EV在电插座处充电时的示意图。
图4是根据本发明构造的经过图3的截面4-4的剖视图,其描绘了HVAC系统的加热系统。
图5是根据本发明构造的类似于图4的剖视图,但是示出了HVAC系统的加热系统的替代布置。
图6是根据本发明构造的经过图4的截面6-6的剖视图,其描绘了加热系统的储热加热器的构造。
图7是根据本发明构造的类似于图6的剖视图,但是储热加热器具有圆形形状。
图8是根据本发明构造的图3的HVAC系统在利用电加热器预先调节EV的客舱时的示意图。
图9是根据本发明构造的图3的HVAC系统在利用储热加热器加热客舱时的示意图。
图10是根据本发明构造的图3的HVAC系统在利用电加热器加热客舱时的示意图。
图11是根据本发明构造的图2的PHEV的基于冷却剂的加热系统的示意图。
图12是用于HVAC系统的控制策略的示意性框图,该系统根据本发明构造。
图13是根据本发明构造的当EV是PHEV时用于HVAC系统的控制策略的示意性框图。
图14是根据本发明的方法的利用HVAC系统来加热EV的客舱的示意性方法的流程图。
应当理解的是,附图并不一定按比例绘制并且所公开的实施例有时是用图解的方式且以局部视图的方式示出。在一些情况下,可以省略对理解本发明没有必要的细节或会使其它细节难以理解的细节。当然,应该理解的是,本发明并不限于在此公开的具体实施例。
具体实施方式
现参照附图并特别参照图1,示出了根据本发明构造的电动车辆(EV)10。EV 10可以是各种类型的电动车辆,比如电池电动车辆(BEV)、插电式混合电动车辆(PHEV)和非插电式的混合电动车辆(HEV)。例如,如果EV为BEV,则其可包括车轮12、客舱14、一个或多个可以进行充电且位于外部电源(例如电插座18)处的电池16以及可电连接至电池16并由电池16供电的电动机20。电动机20可以配置为经由各种动力传动系统22驱动变速箱和车轮12。此外,EV 10可以包括再生制动系统23,比如当EV 10惯性滑行下坡或制动时,再生制动系统23可恢复车轮12的浪费的能量以再生电池16。EV 10可以在充电模式下运行,在该充电模式期间,电动机20关闭并且电池16在插座18处充电,并且EV 10还可以在驱动模式下运行,在该驱动模式期间,车辆处于运行状态并且未连接至插座18。EV 10可进一步包括加热、通风和空调(HVAC)系统24和电子控制单元(ECU)26,该电子控制单元(ECU)26可以控制HVAC系统24以及EV 10的各种附加功能。HVAC系统24可以由电池16供电,并可以配置为控制客舱14的温度。如下面更详细讨论,HVAC系统24可以包括储热加热器29(见图3),当EV 10的电池16在电插座18处充电时,储热加热器29可以存储热能,并且在EV 10处于驱动模式时,储热加热器29可以提供并未耗用电池16的电力的热源。
如果EV 10为PHEV 30,则其可包括许多以上特征,并可进一步包括内燃机(ICE)32和燃料箱34。ICE 32可以燃烧来自燃料箱34的燃料,以经由各种动力传动系统22驱动变速箱和车轮12。例如,当以高速运行时(比如在高速公路或开放式公路上运行时),ICE 32可以驱动PHEV 20,且电动机20可以在城市街道上驱动PHEV 30。如本领域技术人员所熟知的,比如当PHEV 30惯性滑行下坡或制动时,再生制动系统35可恢复车轮12的浪费的能量以再生电池16。此外,PHEV 30的HVAC系统24可以进一步包括基于冷却剂的加热系统36,其可经由一个或多个冷却剂管路38从ICE 32抽吸热量(见图11以及以下进一步的详述)。
现在回到图3,隔离地示出了EV 10的HVAC系统24。除非另外说明,如下所述的HVAC系统24的特征可以在许多类型的EV中实现,包括BEV、HEV和PHEV。图3描绘了当EV 10处于充电模式时的HVAC系统24。HVAC系统24可以包括鼓风机40,比如风扇42,其可以配置为将来自客舱14或者车辆外部的空气吹入管道44中,管道44可将空气输送到通向客舱14的通风口46(脚部水平、面部水平、挡风玻璃水平、腰部水平、身体水平等)。加热系统48可以位于鼓风机40下游的管道44中,加热系统48可以包括电加热器或加热区域50以及储热加热器或区域29。在一种实施方式中,电加热器50和储热加热器29可以为独立操作的分离的加热器。在替代布置中,电加热器50和储热加热器29可以为单个加热器的彼此独立操作的分离的区域50和29。因此,尽管在以下段落中称为加热器50和29,但应当理解的是,加热器50和29同样可以为单个加热器的分离的区域。
电加热器50和储热加热器29可以各自配置为在将空气传送到客舱14之前加热管道44中的空气,并可以彼此独立地调节。当EV处于驱动模式时,电加热器50可以由电池16供电,并且因此可以消耗来自电池16的电力。相反地,当电池16在插座18处充电时,储热加热器29可以存储热量,并且当EV处于驱动模式时,储热加热器29可以使用所存储的热量来加热客舱14,无需消耗电池16。
电加热器50和储热加热器29可以由障碍物52隔开,且气流调节装置54(比如混合风门56)可以位于电加热器50和储热加热器29的上游或下游以调节到达或者来自电加热器50和/或储热加热器29的空气流。例如,气流调节装置54可以采取第一位置58(其中来自鼓风机40的所有或一些空气送至电加热器50)、第二位置60(其中来自鼓风机40的所有或一些空气送至储热加热器29(见图9))以及位于其间的各种中间位置(其中空气的不同部分传至电加热器50和储热加热器29)。如以下更加详细地解释,气流调节装置54可以由ECU 26控制(见图12)。
图4至图7描绘了HVAC系统24的加热系统48的示例性构造。将由加热系统48加热的空气可以穿过翅片61,并且电加热器50可以置于储热加热器29的一侧且通过障碍物52与其隔离,例如在图4至图5中所示的布置中。如果加热系统48如在图5中那样布置,则将会理解的是,其还可以包括如图4所示的细节。在本发明的一个方面中,电加热器50可以是正温度系数(PTC)加热器62,其可包括若干个PTC单元64或包括钛酸钡或其它合适材料的片石。PTC加热单元64可以定向成彼此平行,同时,它们之间的间隙66允许空气从PTC加热单元之间通过,但是PTC加热单元64的许多替代配置是可能的。相比起其他类型的电加热器(例如电阻加热器),将PTC加热器62用作电加热器50可以是有利的,这是因为PTC加热器62可能不会出现过热。然而,电加热器50也可以是其他类型的加热器中的另一种类型的电加热器,例如电阻加热器、薄膜加热器。
仍参照图4至图7,储热加热器29可以包括诸如电加热器的第二加热器68以及热存储部件70,热存储部件70与第二加热器68产生热交换关系,使得当EV 10处于充电模式时,热存储部件70可以从第二加热器68收集热量。当EV10处于充电模式时,第二加热器68可由电池16供电/加热,并且来自第二加热器68的热量可以转移至热存储部件70以在热存储部件70中存储热量。作为一种可能性,第二加热器68可以是PTC加热器72,其包括一个或多个PTC单元73或片石(例如钛酸钡片石),该PTC单元73或片石在电池16在插座18处充电时加热。可替代地,第二加热器68可以是其他类型的加热器中的另一种类型的电动加热器,例如电阻加热器、薄膜加热器。此外,在其他替代布置中,电加热器50和第二加热器68可以是集成为单个加热器的分离单元(50和68),该单个加热器执行这两个加热器的功能。例如,单个加热器可以包含多个区域或腿部(例如PTC单元64和73),这些区域或腿部独立地或者成组地操作。在这种布置中,单个加热器在充电期间可以将热量供应到热存储部件70。作为另一种可能性,几个加热器可以执行加热器50和68的功能。
如在图6至图7中最佳地所示,热存储部件70可以与PTC单元73中的每一个接触,以便在EV 10的充电期间允许热量从PTC单元73传递至热存储部件70。例如,热存储部件70可以包含在容器74(例如矩形(图6)、圆形(图7)或其它形状的管)中,容器74围绕或者另外与第二加热器68的PTC单元73热接触。可替代地,热存储部件70可以包含在容器或者PTC单元73内部的其他结构中,或者其可以布置在位于PTC单元73旁边的容器中。在本发明的一个方面中,热存储部件70可以是相变材料(PCM)76,该相变材料76可以在特征相变温度下经历相变,同时伴随着热吸收或热释放。如本文中所用,PCM是一种在经历相变时使用熔化的潜热以储存或释放能量的材料。作为一种可能性,PCM76可以在相变温度下熔融成液体(并且吸收热量)和凝固成固体(并且释放热量),但是其它类型的相变(例如,固-固,气-固等)也可以适用。例如,当EV 10处于充电模式时,第二加热器68可以加热PCM 76,这会使得PCM 76熔融成液体并吸收/储存热量。当暴露于流过管道44的冷空气时,储热加热器29的PCM 76可伴随着热释放发生凝固,这种热释放使管道44中的空气变热。
PCM 76可以是任何合适类型的PCM,例如,但不限于,低共熔混合物、水合盐或者诸如蜡类、油类、脂肪酸类和聚乙二醇类的有机材料。可用作热存储部件70的PCM的非限制性例子包括纯盐(离子化合物,其至少部分地包括金属阳离子或其它阳离子)以及金属,诸如于较低温状态(<1000℃)下在固相线与液相线之间过渡的相对低温金属(诸如铅、锂、银、锌和铝)。PCM的其他非限制性例子包括水合盐、溶液中的水合盐、以在操作期间阻碍分离或其它不良性状而化学改性的水合盐以及诸如聚合物的有机PCM(其可以是得自植物或动物脂肪的化合物),诸如石蜡、脂肪酸、蜡、氢化油和聚乙二醇等等。
此外,PCM 76可以具有与第二加热器68的加热范围相容的相变温度。例如,如果第二加热器68在约200℃或以下的温度下运行时,PCM 76可具有约50℃至约150℃之间的相变温度。然而,应理解的是,热存储部件70可以是任何其他类型的能够在电池充电期间存储热量以备以后释放的部件。
再次参照图3,现在将描述一种用于在EV 10处于充电模式时将热量存储至热存储部件70/PCM 76的过程。当EV 10处于充电模式时,第二加热器68可由电池16供电以将热量提供至热存储部件70/PCM 76。第二加热器68可加热至高于PCM 76熔融温度的温度,从而使得PCM 76熔融并吸收热量,或者可以经历另一种类型的热吸收相变。一旦PCM 76已经全部或至少部分地熔融,那么,可以将第二加热器68关闭,以允许来自电插座18的电力用于其他目的。在这种布置中,能量流可以是从电插座18至电池16(电能)至第二加热器68(电能)至热存储部件70/PCM 76(热能),但是也可以存在其他用于将能量传递至第二加热器68的能量流。将热量存储至热存储部件70/PCM 76可自动发生,或可手动设置。
转到图8,当EV 10处于充电模式时,电加热器50可将客舱14预先调节或预先加热至期望温度(或温度范围)。具体地,鼓风机40可从客舱14和/或从外部环境吸入待加热的空气78。气流调节装置54可位于第一位置58或另一中间位置,以确保至少一些空气78传递至电加热器50且防止热存储部件70/PCM 76的热量损耗。当EV 10处于充电模式时,通过使用来自电池16的电力,电加热器50可将空气78加热至期望温度,并且随后经过加热的空气78可传递到通风口46,以便输送到客舱14中。以这种方式对客舱14进行的预先调节可降低在EV 10处于驱动模式时由电加热器50引起的电池16上的电力负荷,这是因为将客舱14从较冷的温度加热至温暖的温度而需要的能量可能明显地比将客舱维持在温暖的温度下所需要的能量要多。客舱14的预先调节可以自动发生或者可以由用户/驾驶员在用户输入控制装置80(参见图12以及下文更多细节)处发出请求,用户输入控制装置80例如为客舱14中的控制按钮、客舱中的计算机化界面或者诸如个人计算机或移动装置的可上网装置。
图9示出了利用储热加热器29加热客舱14时的HVAC系统24。在所示装置中,当EV 10处于驱动模式时,储热加热器29正在加热空气78。气流调节装置54可以位于第二位置60或另一中间位置,使得由鼓风机40吸入管道44中的至少一些空气78被引导至储热加热器29。例如,装置54可以部分或全部地打开,以将至少一些空气78引导至储热加热器29。空气78经过或通过储热加热器29可以使得热存储部件70/PCM 76发生相变,在此相变期间,热量释放到空气78中以加热空气78。如上所述,由于在电池16充电期间热能是存储至储热加热器29中,因此,储热加热器29可以在不耗用电池16的电力的情况下加热空气78。例如,该加热装置可用来在客舱14已由电加热器50预先调节之后维持客舱14中的期望温度,如图8中所示。由于维持期望温度所需的能量少于从初始冷温度加热客舱14所需的能量,因此,储热加热器29可以在不耗用电池16的电力的情况下在相对较长的时间内加热空气78,并且自此减少EV 10的行驶里程。此外,电加热器50在该阶段可以是关闭的,从而其不会耗用电池16的电力。需要注意的是,以上所述的客舱14的加热可以自动发生或者可以由用户通过使用客舱14中的控制装置来手动请求。
当PCM 76已经完成热释放相变时,存储在储热加热器29中的热能可能被耗尽。此时,如果在EV 10处于驱动模式时仍然需要对客舱进行加热,那么,电加热器50可以加热空气78,如图10所示。具体地,气流调节装置54可以回到第一位置58或另一中间位置,使得吸入管道44中的至少一些空气78被引导至电加热器50。例如,装置54可以部分地或全部地关闭以将至少一些空气78引导至电加热器50。由于电加热器50可由电池16供电,因此,如图9所示的对空气78的加热可能会耗用电池16的电力,这可能会减少EV 10的行驶里程。
如果EV 10为PHEV 30,那么在耗尽热存储部件70之后,对客舱14的加热可以可替代地由基于冷却剂的加热系统36提供(见图10)。尽管本领域普通技术人员能很好地理解基于冷却剂的加热系统36的一般操作,但现在将对其进行描述。具体地,基于冷却剂的加热系统36的鼓风机82可以将待加热的空气78吸入至配置为将来自鼓风机82的空气78输送至通向客舱14的通风口86的管道84。来自鼓风机82的空气78首先可通过管道84中的蒸发器88,蒸发器88可以至少部分地对空气78除湿。诸如混合风门的气流调节装置90可以位于管道84中的蒸发器88的下游并且可以将空气78引导至热交换器(HEX)92以进行加热。HEX 92可以与一个或多个冷却剂管线38有热交换关系,冷却剂管线38可以从ICE 32带走热量(也见图2)。HEX 92可以从冷却剂管线38收集热量并且可以使用热量在进入客舱14之前加热空气78。在一些布置中,加热系统36还可以包括位于HEX 92的下游或上游的电加热器(例如PTC加热器),以便提供附加的热量,例如当ICE 32在初始发动机启动时是冷态时。例如,当ICE 32驱动PHEV 30时、当电池16耗尽时和/或者当希望降低电池16上的电力负荷时,可以利用基于冷却剂的加热系统36,而不是电加热器50,来进行加热。应理解的是,在可替代布置中,基于冷却剂的加热系统36可以与电加热器50和储热加热器29共用鼓风机、管道和/或者气流调节装置。
图12示出了由ECU 26实施的用于EV 10的HVAC系统24的示例性控制策略。ECU 26可以包括能够执行在控制HVAC系统24中所涉及的指定程序的处理器94。ECU 26可以与用户输入控制装置80以及一个或多个温度传感器96电通信或无线通信,温度传感器96能够检测客舱、HVAC系统14的管道或者其它部分和/或者外部环境的温度。此外,ECU 26可以与电池16电通信并且可以接收来自电池16的指示电池电量水平的信号。基于来自用户输入控制装置80、温度传感器96和/或者电池16的输入,ECU 26可以相应地调节HVAC系统24的行动。特别地,ECU 26可以与鼓风机40和气流调节装置54电通信并且可以对其加以控制。具体地,ECU 26可以将鼓风机40打开或关闭并且可以通过管道44调节鼓风机40的速度和由此产生的空气78的流速。此外,ECU 26还可以控制气流调节装置54的位置,以控制空气78是否导向至电加热器50和储热加热器29的其中之一或者导向至两者。
ECU 26还可以与储热加热器29电通信,储热加热器29可以提供指示热存储部件70的消耗状态的信号。例如,如果热存储部件70为PCM 76,则储热加热器29可以包括传感器,这些传感器检测PCM 76的相位状态以确定存储在PCM 76中的所有热量是否已经耗尽。当热存储部件70耗尽时,如果仍然需要在客舱14中进行加热,那么,ECU 26可以相应地调整气流调节装置54以将所有或者一些空气78引导至电加热器50(见图10)。
图13示出了由ECU 26实施的当EV 10为PHEV 30时用于HVAC系统24的示例性控制策略。除了ECU 26可以进一步与基于冷却剂的加热系统36的部件电通信并且可以对其加以控制之外,该控制策略与以上所述的且在图12中所示的控制策略一样。具体地,ECU 26可以与基于冷却剂的加热系统36的鼓风机82和气流调节装置90电通信并且可以对其加以控制。在这种情况下,当热存储部件70耗尽并且储热加热器29不再能加热空气78时,ECU 26可以确定电加热器50和基于冷却剂的加热系统36之一或这两者是否将向客舱14提供热量。针对哪一个加热器50或36向客舱14供应热量所进行的确定可以基于各种因素,例如PHEV 30的运行速度以及在电池16中剩余的电力水平。就此而言,ECU 26还可以与电池16电通信并且接收关于在电池16中剩余的电力水平的输入。
现参照图14,示出了使用HVAC系统24来加热EV10的客舱14的方法。开始于第一方框100和下一个方框102,EV 10可以插入至电插座18中以对电池16进行再充电。当电池16进行充电时,根据方框104可以将热量存储到储热加热器29。例如,第二加热器68可以由电池16加热,并且第二加热器可以将热量传递至热存储部件/PCM 76,以使PCM 76经历热吸收相变。此外,如果用户在用户输入控制装置80处发出请求或者另外预先编程入EV中,那么,当电池进行充电(方框106和图8)时,电加热器50可以将客舱14预先调节/预先加热至期望温度,使得当EV 10处于驱动模式时,是通过电插座18而不是电池16来提供将客舱14从初始冷温度加热至期望温度的高能量需求。
当EV 10处于驱动模式时,根据下一方框108可以使用储热加热器29来加热客舱14(见图9)。例如,储热加热器29可以有助于将客舱维持在预先调节温度下或附近,或者其可以另外通过加热来调整客舱14中的温度。具体地,储热加热器29的热存储部件70/PCM 76可以经历热释放相变,以在将空气78输送到客舱14中之前对其进行加热。由于储热加热器29的加热活动不需要来自电池16的电力,所以以这种方式对客舱14所进行的加热有利地避免了电池16的消耗。当PCM 76已经完成相变并且不再能释放热量时,热存储部件/PCM 76可能会被耗尽(方框110)。在这一点上,如果仍然需要对客舱进行加热,那么根据下一方框112可以通过电加热器50加热客舱14(见图10)。可替代地,如果EV 10为PHEV 30,那么可以结合电加热器50或者代替电加热器50而通过基于冷却剂的加热器36(见图11)来加热客舱14。
工业实用性
通常,因此可以看出,本文所公开的技术可以在多种设置中具有工业实用性,包括但不限于用于电动车辆(如BEV、PHEV和HEV)的HVAC系统。本文所公开的技术引入了一种用于EV HVAC系统的储热加热器,其包括能够在EV在电插座上充电时存储热量的热存储部件。如本文所公开的,热存储部件可以为在电池充电期间经历热吸收相变的一个或多个PCM。当PCM经历热释放相变时,所吸收的热量可以在稍后被释放,以加热EV的客舱。由于热释放相变为被动过程,所以当EV处于驱动模式时,可以实现客舱的这种加热,而不会给电池带来任何电力负担。因此,与现有技术的依赖于电池的电加热器相比,由于电池上的降低的电力负荷的缘故,本文所公开的储热加热器可以防止EV行驶里程的降低。另外,略微进行调整便可以容易地实现将储热加热器装配到现有的EV HVAC管道空间中以及可以容易地实现管道工程技术,从而增加气流调节装置/混合风门以及用于热存储部件/PCM的体积的空间。作为另一个优点,本文所公开的加热方法使用由电插座而不是电池提供的电力来首先将客舱加热至期望温度,从而当EV处于驱动模式时进一步降低电池上的电力负荷。可以预期的是,本文所公开的技术可以在各领域找到广泛的工业实用性,这些领域例如但不限于用于EV(如BEV、HEV和PHEV)的HVAC系统或加热系统以及其他电池供电的加热系统。