车辆的加热系统的制作方法

本发明涉及车辆的加热系统，更具体地涉及这样的加热系统：其能够有效地管理室内空调和电池的加热/冷却所需的能量，以防止对电池的损伤并降低加热器的负载。

背景技术：

近年来，为了解决例如环保技术的实施和能源耗尽的问题，电动车辆已得到发展。电动车辆利用从电池接收电力并且输出动力的电机。因此，由于电动车辆不排放二氧化碳，产生噪音小，并且具有与常规发动机相比的高能量效率的电机，所以电动车辆作为环保车辆已经非常普遍。

对于电动车辆，电池模块是重要的技术，并且近来，为了提供尺寸缩小并且具有其它优点(例如短充电时间等)的轻量电池，已积极开展了研究。应该在最优的温度条件下使用电池模块以保持最优的性能和长久的寿命。然而，由于在行驶期间产生的热量和外部温度变化，所以很难在最优的温度条件下使用电池模块。

进一步地，由于电动车辆不具有在独立的发动机(比如内燃发动机)中产生的或燃烧的尾气热源，所以电动车辆在冬季要通过电加热器进行室内加热。此外，由于在寒冷的天气中，电动车辆需要预热以提高电池充电和放电性能，所以电动车辆使用独立的冷却液加热类型的电加热器。也就是说，为了保持电池模块的最优的温度环境，电动车辆采用这样的技术：其除了操作用于电动车辆的室内空调的冷却和加热系统之外，还另外操作用于控制电池模块温度的冷却和加热系统。换言之，电动车辆包括两个独立的冷却和加热系统，并且将一个用于室内冷却和加热，而将另一个用于电池模块温度控制。

然而，当以上述方式进行工作时，不能对能量进行有效地管理，使得由于可行驶距离短，所以无法长距离行驶。电动车辆的行驶范围可能在夏季制冷时下降超过30％，而在冬季加热时下降超过40％，由此在内燃发动机中不是问题的冬季加热问题变得更为严重。当安装高功率正温度系数(positivetemperaturecoefficient，ptc)加热器以解决冬季的加热问题时，行驶距离缩短，并且由于加热泵的使用，成本和重量也变得过高。

相应地，用于室内空调的冷却和加热系统以及电池的冷却和加热系统设置为彼此共享冷却液，从而用于提高加热和电池温度提升效率的技术越来越受到关注。然而，由于加热器的主要工作温度(80℃或更高)和电池的温度提升的温度(50℃)彼此不同，所以存在以下问题：如果没有执行加热逻辑和电池温度提升逻辑的精准协同控制，那么高温冷却液会流入电池而引起电池损伤。

以上内容仅仅是为了帮助理解本发明的背景技术，而不旨在表示本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

技术实现要素：

相应地，本发明提出一种车辆的加热系统，该系统有效地管理室内空调以及电池的加热和冷却所需的能量，从而防止对电池的损伤并降低加热器的负载。

为了完成上述目标，根据本发明的加热系统可以包括室内加热管线和电池加热管线，所述室内加热管线排布为经过用于室内空调的冷却液加热器和加热器芯，并且设置有第一泵以使得冷却液在所述室内加热管线中流动；所述电池加热管线从加热器芯的下游点分叉，并且在经过用于高压电池的温度提升的电池热交换部件以后连接至冷却液加热器的上游点；其中，电池加热管线进一步包括第一热交换流动通道和第二热交换流动通道，所述第一热交换流动通道将加热器芯的下游点连接至电池热交换部件的第一侧；所述第二热交换流动通道连接电池热交换部件的第二侧和冷却液加热器的上游点；其中，第一热交换流动通道和第二热交换流动通道配置为相互交换热量。

室内加热管线可以包括第一旁通流动通道和第一阀门，所述第一旁通流动通道将第一热交换流动通道所连接的点与第二热交换流动通道所连接的点彼此连接而不经过电池热交换部件；所述第一阀门设置在第一旁通流动通道上或电池加热管线上以用于控制冷却液流动。

第一阀门可以安装在第一热交换流动通道和第一旁通流动通道的一端部分叉的分叉点处，或者安装在第二热交换流动通道和第一旁通流动通道的另一端部分叉的分叉点处。

第一阀门可以安装在第一热交换流动通道上或第二热交换流动通道上。

电池冷却管线可以设置为连接电池热交换部件的第一侧和第二侧，并且装备有第二泵以使得冷却液可以循环；并且其中，第一阀门可以安装在第一热交换流动通道和电池冷却管线分叉的分叉点处，或者安装在第二热交换流动通道和电池冷却管线分叉的分叉点处。

可以进一步包括用于控制第一阀门的开度的控制器；并且在室内和电池加热模式下，控制器控制第一阀门以使得冷却液可以循环通过室内加热管线、第一热交换流动通道、电池热交换部件以及第二热交换流动通道。

可以进一步包括用于控制第一阀门的开度的控制器；并且在室内加热模式下，控制器控制第一阀门以使得冷却液可以循环通过室内加热管线和第一旁通流动通道。

第一热交换流动通道和第二热交换流动通道的一些部段可以彼此热连接以形成用于热交换的热交换部段；并且可以进一步包括第二旁通流动通道和第二阀门，所述第二旁通流动通道将第一热交换流动通道的热交换部段和第二热交换流动通道的热交换部段彼此连接而不经过电池热交换部件；所述第二阀门安装在第二旁通流动通道上以调节冷却液流动。

可以进一步包括用于控制第二阀门的开度的控制器；并且在室内和电池加热模式下，控制器控制第二阀门以使得冷却液可以循环通过室内加热管线、第一热交换流动通道、电池热交换部件以及第二热交换流动通道。

可以进一步包括用于控制第二阀门的开度的控制器；并且在室内加热模式下，控制器控制第二阀门以使得冷却液能够循环通过室内加热管线、第一热交换流动通道、第二旁通流动通道以及第二热交换流动通道。

第一热交换流动通道和第二热交换流动通道中的一些部段可以彼此热连接以形成用于热交换的热交换部段；并且与第一热交换流动通道或第二热交换流动通道并联连接的第三旁通流动通道可以设置在第一热交换流动通道上或第二热交换流动通道上以旁通所述热交换部段。

用于调节冷却液流动的第三阀门可以设置在第三旁通流动通道上或设置在安装有第三旁通流动通道的热交换流动通道上。

当冷却液温度等于或低于设定温度时，第三阀门可以工作以使得冷却液可以流经热交换流动通道，而当冷却液温度高于设定温度时，冷却液可以流经第三旁通流动通道。

第一阀门可以是四通阀，其安装在第一热交换流动通道、第三旁通流动通道的端部以及第一旁通流动通道分叉的分叉点处以调节冷却液流动。

可以进一步包括用于控制第一阀门的开度的控制器；并且在室内和电池加热模式下，当冷却液温度高于设定温度时，控制器控制第一阀门以使得冷却液能够循环通过室内加热管线、第一热交换流动通道、电池热交换部件以及第二热交换流动通道。

可以进一步包括用于控制第一阀门的开度的控制器；并且在室内和电池加热模式下，当冷却液温度等于或低于设定温度时，控制器控制第一阀门以使得冷却液能够循环通过室内加热管线、第三旁通流动通道、电池热交换部件以及第二热交换流动通道。

可以进一步包括用于控制第一阀门的开度的控制器；并且在室内加热模式下，控制器控制第一阀门以使得冷却液可以循环通过室内加热管线和第一旁通流动通道。

根据配置为上述结构的车辆的加热系统，通过加热器而温度提升的室内加热管线的冷却液排布为经过电池，从而快速地使电池温度提升。

具体地，通过使流入电池的冷却液和从电池排出的冷却液经由热交换器进行热交换，可以防止过高温度的冷却液流入电池，从而防止电池损伤，并且可以将中间温度的冷却液供应至冷却液加热器以降低冷却液加热器的工作负载。

附图说明

通过下文结合附图所呈现的具体实施方式将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其他优点，在这些附图中：

图1至图2是显示了根据本发明的第一示例性实施方案的车辆的加热系统的工作的示图；

图3至图7是显示了根据本发明的第一示例性实施方案的车辆的加热系统的第一阀门的各种应用位置的示图；

图8是显示了根据本发明的第二示例性实施方案的车辆的加热系统的示图；

图9至图10是显示了根据本发明的第三示例性实施方案的车辆的加热系统的示图；

图11是显示了根据本发明的第四示例性实施方案的车辆的加热系统的示图；以及

图12是显示了根据本发明的车辆的加热系统的冷却液温度的变化的曲线图。

具体实施方式

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如既是汽油动力车辆又是电力动力车辆。

本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“这个”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。进一步可理解地，当在本说明书中使用词语“包括”和/或“包含”时，特指所述及的特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或额外存在一个或多个其它特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或及其组合。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项的任何和所有组合。在整个说明书中，除非有明确的相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包括”或“包括有”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。此外，在说明书中描述的术语“单元”，“-器”，“-件”和“模块”意为用于执行至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或者软件组件以及它们的组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光碟(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(controllerareanetwork，can)而以分布式的方式存储和执行。

下文将参考附图对本发明的优选的实施方案进行详细描述。在附图中，相同的附图标记表示相同的组件。

图1至图2是显示了根据本发明的第一示例性实施方案的车辆的加热系统的工作的示图；以及3至图7是显示了根据本发明的第一示例性实施方案的车辆的加热系统的第一阀门的各种应用位置的示图。

参考图1至图2，根据本发明的第一示例性实施方案的车辆的加热系统可以包括室内加热管线10和电池加热管线20，所述室内加热管线10排布为经过用于室内空调的冷却液加热器12以及加热器芯14，并且设置有第一泵16以使得冷却液流经其中；所述电池加热管线20从加热器芯14的下游点分叉，并且在经过用于提高高压电池的温度的电池热交换部件22以后连接至冷却液加热器12的上游点。电池加热管线20可以包括第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26，所述第一热交换流动通道24将加热器芯14的下游点连接至电池热交换部件22的第一侧；所述第二热交换流动通道26连接电池热交换部件22的第二侧和冷却液加热器12的上游点，并且第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26可以配置为相互交换热量。

由于电动车辆无法通过利用发动机的废热进行室内加热，所以需要独立的温度提升设备。

本发明的室内加热管线10可以配置为经过用于室内空调的冷却液加热器12和加热器芯14，使得冷却液在经过冷却液加热器12的同时温度提升，并将温度提升的冷却液供应至加热器芯14，从而给车辆内部供应加热的空气。

进一步地，电动车辆需要用于使高压电池温度提升或冷却高压电池的系统，这是因为电动车辆只能通过将高压电池保持在适当的温度来取得最佳的效率。

具体地，根据本发明，电池加热管线20可以排布为：通过接收从加热芯14排出的高温冷却液并将其传递至电池热交换部件22而使高压电池的温度提升。

也就是说，因为室内加热管线10和电池加热管线20彼此相连，由冷却液加热器12加热的冷却液流经加热器芯14和电池热交换部件22以实现加热和电池的温度提升，从而简单地实现了加热和电池温度提升系统。

然而，如果从加热器芯14排出的冷却液温度过高，由于高压电池可能在冷却液流入高压电池时发生故障，所以可能需要对待供应至电池热交换部件22的冷却液进行适当的冷却。

在本发明中，对第一热交换流动通道24(其将加热器芯14的下游点连接至电池热交换部件22的第一侧)和第二热交换流动通道26(其将电池热交换部件22的第二侧连接至冷却液加热器12的上游点)进行排布以便配置电池加热管线20，并且第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26配置为相互交换热量。

因此，在经过电池热交换部件22的同时被冷却的冷却液对经过加热器芯14的下游点的冷却液进行冷却以防止高温冷却液被传递至高压电池，从而防止电池损伤。

本文中，第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26可以排布为通过独立的热交换器而彼此进行热交换，并且/或者简单地进行相邻安装以彼此进行热交换。这可以根据具体的设计或车辆而改变。

具体地，根据本发明的车辆的加热系统的室内加热管线10可以包括第一旁通流动通道30和第一阀门32，所述第一旁通流动通道30连接第一热交换流动通道24连接的点和第二热交换流动通道26连接的点而不经过电池热交换部件22；所述第一阀门32设置在第一旁通流动通道30上或电池加热管线20上以用于控制冷却液流动。

在像本发明这样的室内加热管线10和电池加热管线20彼此共享冷却液的情况下，有必要在高压电池的温度提升过高时停止高压电池的温度提升。

此时，无需通过加热器芯14向电池热交换部件22供应冷却液(这样会引起高压电池的损伤)。因此，本发明设置第一旁通流动通道30和第一阀门32以防止高压电池的损伤。

也就是说，第一旁通流动通道30排布为连接在室内加热管线10上第一热交换流动通道24连接的点与第二热交换流动通道26连接的点，并且排布为通过第一阀门32而选择性地接收经过加热器芯14的冷却液，使得冷却液只能流经室内加热管线10以用于加热。本文提供了详细的描述。

在车辆的加热系统的第一实施方案中，第一阀门32可以排布在各种位置。

也就是说，第一阀门32可以安装在第一热交换流动通道24和第一旁通流动通道30的一端部分叉的分叉点处，或者安装在第二热交换流动通道26和第一旁通流动通道30的另一端部分叉的分叉点处。

图1至图2各自显示了第一阀门32安装在第二热交换流动通道26和第一旁通流动通道30的另一端部分叉的分叉点处。另一方面，图3显示了第一阀门32安装在第一热交换流动通道24和第一旁通流动通道30的一端部分叉的分叉点处。

本文中，第一阀门32可以是三通阀，使得从第一泵16泵送的冷却液可以选择性地供应至电池热交换部件22。

进一步地，参考图4和图5，第一阀门32可以安装在第一热交换流动通道24或第二热交换流动通道26上。

也就是说，如图4所示，第一阀门32安装在第一热交换流动通道24上，或者如图5所示，安装在第二热交换流动通道26上。

因此，第一阀门32可以排布为使得从加热器芯14排出的冷却液可以选择性地传输至电池热交换部件22。具体地，第一阀门32可以是双向开闭阀。类似地，如果第一阀门32排布为连通和关断的开闭阀门，本发明可以用比采用三通阀更低的成本生产。

或者，参考图6和图7，本发明的车辆的加热系统可以进一步包括电池冷却管线70，所述电池冷却管线70设置为连接电池热交换部件22的第一侧和第二侧，并且装备有第二泵72以循环冷却液。第一阀门32可以安装在第一热交换流动通道24和电池冷却管线70分叉的分叉点处，或者安装在第二热交换流动通道26和电池冷却管线70分叉的分叉点处。

电池热交换部件22可以可选地利用冷却液进行冷却。从而，本发明可以进一步包括连接电池热交换部件22的第一侧和第二侧的电池冷却管线70。

如图6至图7所示，第一阀门32可以排布在电池冷却管线70上。

图6显示了第一阀门32安装在第一热交换流动通道24和电池冷却管线70分叉的分叉点处，而图7显示了第一阀门32安装在第二热交换流动通道26和电池冷却管线70分叉的分叉点处。

具体地，第一阀门32安装在热交换流动通道从电池冷却管线70分叉的分叉点处，并且可以是三通阀以允许或阻挡冷却液流动。

在第一示例性实施方案中，车辆的加热系统可以进一步包括控制器60，以用于控制第一阀门32的开度。在室内和电池加热模式下，控制器60控制第一阀门32以使得冷却液可以循环通过室内加热管线10、第一热交换流动通道24、电池热交换部件22以及第二热交换流动通道26。

也就是说，在需要室内加热和电池温度提升的情况下，如图1箭头所示，将第一阀门32控制为使得冷却液可以循环通过室内加热管线10、第一热交换流动通道24、电池热交换部件22以及第二热交换流动通道26，从而利用通过冷却液加热器12加热的冷却液进行加热和电池的温度提升。

此外，在室内加热模式下，控制器60可以控制第一阀门32以使冷却液循环通过室内加热管线10和第一旁通流动通道30。

如果电动车辆仅需要室内加热，如图2箭头所示，第一阀门32控制为使得冷却液可以循环通过室内加热管线10和第一旁通流动通道30，从而防止高压电池由于传输至高压电池的高温冷却液而烧毁。

另一方面，图8是显示了根据本发明的第二示例性实施方案的车辆的加热系统的示图。

参考图8，在根据第二示例性实施方案的车辆的加热系统中，第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26中的一些部段彼此热连接以形成用于热交换的热交换部段，并且设置有第二旁通流动通道40和第二阀门42，所述第二旁通流动通道40将第一热交换流动通道24的热交换部段和第二热交换流动通道26的热交换部段彼此相连，而不经过电池热交换部件22；所述第二阀门42安装在第二旁通流动通道40上以调节冷却液流动。

也就是说，第二示例性实施方案移除了应用于室内加热管线10上的第一旁通流动通道，并且在发生热交换的第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26之间设置有第二旁通流动通道40，从而确保旁通流动通道长度具有相对短的流动通道长度。

在这种情况下，当第二阀门42安装在第二旁通流动通道40从热交换流动通道分叉的点处时，优选第二阀门42设置为三通阀，而当第二阀门42安装在第二旁通流动通道40上而不经过热交换流动通道时，优选第二阀门42设置为双向开闭阀。

根据第二示例性实施方案的车辆的加热系统可以进一步包括用于控制第二阀门42的开度的控制器60。在室内和电池加热模式下，控制器60控制第二阀门42以使得冷却液可以循环通过室内加热管线10、第一热交换流动通道24、电池热交换部件22以及第二热交换流动通道26。

也就是说，在同时需要室内加热和电池的温度提升的情况下，将第二阀门42控制为阻止冷却液向第二旁通流动通道40流动，以使得冷却液沿室内加热管线10、第一热交换流动通道24、电池热交换部件22以及第二热交换流动通道26流动，从而获得电池的温度提升。

另一方面，在室内加热模式下，控制器60可以控制第二阀门42以使得冷却液循环通过室内加热管线10、第一热交换流动通道24、第二旁通流动通道40以及第二热交换流动通道26。

也就是说，如果电动车辆仅需要室内加热，则将第二阀门42控制为允许冷却液向第二旁通流动通道40流动，从而防止冷却液不必要地传输至电池热交换部件22。

图9至图10是显示了根据本发明的第三示例性实施方案的车辆的加热系统的示图。

参考图9至图10，在根据第三示例性实施方案的车辆的加热系统中，第一热交换流动通道24和第二热交换流动通道26中的一些部段彼此热连接以形成用于热交换的热交换部段，与第一热交换流动通道24或第二热交换流动通道26并联连接的第三旁通流动通道50可以设置在第一热交换流动通道24或第二热交换流动通道26上以旁通热交换部段。

本文中，用于调节冷却液流动的第三阀门52可以设置在第三旁通流动通道50上或设置在安装有第三旁通流动通道50的热交换流动通道上。安装在第三旁通流动通道50上或热交换流动通道上的第三阀门52优选是双向开闭阀。

也就是说，第三示例性实施方案将第三旁通流动通道50和第三阀门52加入第一示例性实施方案的配置中。图9至图10都显示了第三阀门52安装在第三旁通流动通道50上的配置。但是，存在差别在于，在图9中，第三旁通流动通道50安装在第一热交换流动通道24上，而在图10中，第三旁通流动通道50安装在第二热交换流动通道26上。

第三旁通流动通道50可以排布为，通过将冷却液加热器12的经加热的冷却液传输至电池热交换部件22而不在第一和第二热交换流动通道24和26之间进行热交换，从而提高电池的温度提升效率。

因此，当冷却液温度等于或低于设定温度时，第三阀门52可以工作从而使得冷却液可以流经热交换流动通道，而当冷却液温度高于设定温度时，冷却液可以流经第三旁通流动通道50。

也就是说，第三阀门52可以设置为恒温器，并且可以根据冷却液温度而打开或关闭，而无需任何额外的控制来控制冷却液是否将要流经第三旁通流动通道50。

在第三示例性实施方案中，第一阀门32可以像第一示例性实施方案中那样工作，而第三阀门52可以根据冷却液温度工作。当冷却液温度低于设定温度时，第三阀门52关闭从而使得冷却液不流经第三旁通流动通道50，而当冷却液温度高于设定温度时，第三阀门52打开从而使得冷却液可以通过第三旁通流动通道50传输至电池热交换部件22而不进行热交换，并且冷却液的热效率不会下降。

因此，即使在冷却液温度不利的条件下也可以使高压电池快速地进行温度提升。

图11是显示了根据本发明的第四示例性实施方案的车辆的加热系统的示图。参考图11，在根据本发明的第四示例性实施方案的车辆的加热系统中，第一阀门32是四通阀，其安装在第一热交换流动通道24、第三旁通流动通道50的端部以及第一旁通流动通道30分叉的分叉点处以调节冷却液流动。

也就是说，第四示例性实施方案与第三示例性实施方案相似，但是提出第四示例性实施方案以减少阀门使用的数量以使得制造成本可以进一步下降。

可以进一步包括用于控制第一阀门32的开度的控制器60。在室内和电池加热模式下并且当冷却液温度高于设定温度时，控制器60控制第一阀门32以使得冷却液可以循环通过室内加热管线10、第一热交换流动通道24、电池热交换部件22以及第二热交换流动通道26。

也就是说，当冷却液温度高于设定温度时，第一阀门32设置为使得从冷却液加热器12排出的冷却液得到冷却而传输至电池热交换部件22，从而防止高压电池损坏。

进一步地，在室内和电池加热模式下并且当冷却液温度等于或低于设定温度时，控制器60控制第一阀门32使得冷却液可以循环通过室内加热管线10、第三旁通流动通道50、电池热交换部件22以及第二热交换流动通道26。

因此，当冷却液温度等于或低于设定温度时，通过将冷却液传输至电池热交换部件22而没有热量损失，可以确保电池的温度提升效率为最大。

在室内加热模式下，控制器60控制第一阀门32以使得冷却液可以循环通过室内加热管线10和第一旁通流动通道30。

图12是显示了本发明的车辆的加热系统的冷却液温度的变化的曲线图。如图12所示，当第一和第二热交换流动通道彼此进行热交换时，降低了供应至电池热交换部件的冷却液的温度以防止高压电池被烧毁，并且提高了供应至冷却液加热器的冷却液的温度以使冷却液加热器的负载最小。

此外，用于与散热器和制冷剂管线进行热交换的电池制冷器可以设置有电池冷却管线70。此外，在旁通散热器的流动通道中，设置有废热交换器，其用于与电子组件的冷却管线进行热交换。

根据具有上述结构的车辆的加热系统，通过加热器提升温度的室内加热管线的冷却液经过电池，从而使得电池可以快速地提高温度。

具体地，通过使流入电池的冷却液和从电池排出的冷却液经由热交换器进行热交换，可以防止过高温度的冷却液流入电池，从而防止电池损伤，并且将中间温度的冷却液供应至冷却液加热器，从而可以降低冷却液加热器的工作负载。

尽管已经对本发明的具体实施方案进行描述和说明，但是本领域技术人员将理解各种替代方案和修改也是可能的，而不脱离所附权利要求中公开的本发明的技术精神。