用于车辆的热管理系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年6月30日提交的韩国专利申请第10
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2020
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0079936号的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及用于车辆的热管理系统，并且更具体地，涉及通过使用在制冷剂和冷却剂之间执行热交换的一个制冷器来调节电池模块的温度的用于车辆的热管理系统，并利用从电气部件产生的废热来提高加热效率。
背景技术：4.近年来，随着环境和能源资源成为重要问题，电动汽车作为未来的运输手段已经变得流行。电动车辆利用将多个可再充电电池形成为一个封装的电池模块作为主要电源，并且因此不产生废气并且噪声非常低。
5.这种电动车辆由通过从电池模块提供的电力而运行的驱动电动机驱动。此外，该电动车辆包括电气部件，电气部件用于控制和管理驱动电动机以及多个电子便利装置并为电池模块充电。
6.另一方面，由于在电池和电气部件以及用作电动车辆的主要动力源的驱动电动机中产生大量的热量，需要有效的冷却，因此电气部件和电池模块的有效温度管理可能是一个非常重要的问题。
7.传统上，单独的冷却系统被应用于调节电气部件和电池模块的温度，但是有必要根据它们来增加冷却系统的容量，这导致空间限制。此外，当增加冷却系统的容量时，操作冷却系统所需的电力也增加。
8.因此，需要开发用于有效利用从电气部件产生的废热，以及调节电气部件和电池的温度以使能量效率最大化，同时确保电动汽车中电气部件和电池模块的耐用性的技术。
9.包括在本发明的背景技术部分中的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不能作为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的建议。
技术实现要素：10.本发明的各个方面旨在提供用于车辆的热管理系统，其通过使用在制冷剂和冷却剂之间执行热交换的一个制冷器来调节电池模块的温度，并利用从电气部件产生的废热来提高加热效率。
11.本发明的各个方面旨在提供用于车辆的热管理系统，系统包括：冷却装置，包括通过冷却剂管线连接的散热器、第一水泵、阀和储罐，并且使冷却剂在冷却剂管线中循环以冷却设置在冷却剂管线中的至少一个电气部件；电池冷却装置，包括：通过阀连接至冷却剂管线的电池冷却剂管线，以及第二水泵和电池模块，它们被连接至电池冷却剂管线，以使冷却剂在电池模块中循环；制冷器，设置在阀和电池模块之间的电池冷却剂管线中，并通过制冷
剂连接管线连接到空调的制冷剂管线，以通过在电池冷却剂管线中循环的冷却剂与从空调选择性地供应的制冷剂之间进行热交换来调节冷却剂的温度；加热器，设置在电气部件和散热器之间的冷却剂管线中，以利用从冷却装置供应的冷却剂来加热车辆内部；分支管线，第一端部连接到散热器和加热器之间的冷却剂管线，以及第二端部连接到阀；以及制冷器连接管线，独立于电池冷却剂管线将制冷器和阀连接；其中，储罐设置在散热器和阀之间的冷却剂管线中，并通过供应管线连接到连接阀和第一水泵的冷却剂管线，以及其中，包括在空调中的冷凝器连接到冷却剂管线，以使冷却剂循环通过冷却装置。
12.阀可以包括：第一端口，连接到与储罐连接的冷却剂管线；第二端口，连接到与第一水泵连接的冷却剂管线；第三端口，连接到制冷器连接管线；第四端口，连接至分支管线；第五端口，连接到与制冷器连接的电池冷却剂管线；以及第六端口，连接到与第二水泵连接的电池冷却剂管线。
13.阀可被操作为通过第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口和第六端口中与被引入冷却剂的另一端口相邻的端口排出冷却剂。
14.空调可包括：加热、通风和空气调节(hvac)模块，包括连接到制冷剂管线的蒸发器和以及开闭门，开闭门被构造成根据车辆的冷却模式、加热模式以及加热和除湿模式来控制经过蒸发器的外部空气以选择性地引入加热器中；冷凝器，设置在制冷剂管线和散热器与加热器之间的冷却剂管线中，以使冷却剂在冷凝器中循环，以在冷却剂和通过制冷剂管线供应的制冷剂之间进行热交换；压缩机，通过制冷剂管线连接在蒸发器和冷凝器之间；副冷凝器，设置在冷凝器和蒸发器之间的制冷剂管线中；第一膨胀阀，设置在副冷凝器与蒸发器之间的制冷剂管线中；以及第二膨胀阀，设置在制冷剂连接管线中。
15.当通过冷却剂冷却电池模块时，第二膨胀阀可以使通过制冷剂连接管线引入的制冷剂膨胀，以流向制冷器。
16.制冷剂连接管线的第一端部可以连接至副冷凝器与第一膨胀阀之间的制冷剂管线，以及制冷剂连接管线的第二端部可以连接至蒸发器与压缩机之间的制冷剂管线。
17.制冷器和冷凝器中的每一者可以是水冷式热交换器，并且副冷凝器可以是风冷式热交换器。
18.hvac模块还可以包括空气加热器，相对于插入在空气加热器和蒸发器之间的加热器，设置在与蒸发器相对的一侧，以选择性地加热经过加热器的外部空气。
19.当供应给加热器的冷却剂的温度低于用于内部加热的目标温度时，可以操作空气加热器以升高通过加热器的外部空气的温度。
20.当电池模块在车辆的冷却模式下冷却时，在冷却装置中，冷却剂可通过第一水泵的操作在冷却剂管线中循环，并可以打开供应管线；通过阀的操作，可以关闭分支管线和制冷器连接管线；冷却剂管线和电池冷却剂管线通过阀的操作可以形成独立的闭合回路；在电池冷却装置中，经过制冷器的冷却剂通过第二水泵的操作沿着电池冷却剂管线可以被供给至电池模块；在空调中，通过第一膨胀阀的操作，可以打开连接副冷凝器和蒸发器的制冷剂管线；通过第二膨胀阀的操作，可以打开制冷剂连接管线；以及第一膨胀阀和第二膨胀阀可以分别使供应到制冷剂管线和制冷剂连接管线的制冷剂膨胀，并且将膨胀的制冷剂供应给蒸发器和制冷器。
21.冷凝器可以通过与冷却剂进行热交换来冷凝制冷剂，并且副冷凝器可以另外通过
与外部空气进行热交换来冷凝从冷凝器引入的制冷剂。
22.当使用冷却剂冷却电气部件和电池模块时，通过阀的操作可以关闭分支管线；通过阀的操作，可以打开制冷器连接管线，并且可以打开供应管线；通过阀的操作，可以关闭连接制冷器和阀的电池冷却剂管线的部分；通过阀的操作，可以将连接储罐和阀的冷却剂管线连接到电池冷却剂管线；通过第一水泵和第二水泵的操作，在散热器中冷却的冷却剂可以从阀沿着电池冷却剂管线经过电池模块；以及经过电池模块的冷却剂可以沿着打开的制冷器连接管线从制冷器引入到阀，然后在沿着连接到第一水泵的冷却剂管线流动时可以被供应到电气部件。
23.当在车辆的加热模式下使用电气部件的废热时，通过阀的操作，可以打开分支管线和制冷器连接管线；在冷却装置中，基于分支管线，可以关闭连接至散热器储罐和阀的冷却剂管线；可以打开供应管线；通过阀的操作，可以关闭除连接至制冷器的电池冷却剂管线以外的电池冷却剂管线；通过第一水泵的操作经过电气部件时温度升高的冷却剂沿着打开的冷却剂管线可以被提供给加热器，而不经过散热器；从加热器排出的冷却剂可以沿着打开的冷却剂管线和打开的分支管线被引入阀中；引入到阀中的冷却剂可以在沿着电池冷却剂管线的打开部分穿过制冷器之后再次沿着打开的制冷器连接管线被引入阀中；以及再次引入阀中的冷却剂可以沿着打开的冷却剂管线被供应到电气部件。
24.当在车辆的加热模式下，使用电气部件的废热并且需要对至少一个电气部件进行冷却时，通过阀的操作，可以关闭分支管线和制冷器连接管线；在冷却装置中，可以打开冷却剂管线；可以打开供应管线；可以停用电池冷却装置；通过第一水泵的操作在经过电气部件时温度升高的冷却剂，可以沿着冷却剂管线被供应到加热器；以及通过第一水泵的操作，从加热器排出的冷却剂在沿着冷却剂管线经过散热器的同时可以被冷却，然后，在经过电气部件的同时，可以从电气部件回收废热，并同时冷却电气部件。
25.阀可以是六通阀。
26.电气部件可以包括电力控制单元(epcu)、或电动机、或逆变器、或自动驾驶控制器或车载充电器(obc)。
27.当通过第一水泵的操作使冷却剂循环到冷却剂管线时，供应管线可以连接到冷却剂管线。
28.电池冷却装置可以进一步包括设置在电池模块和制冷器之间的电池冷却剂管线中的第一冷却剂加热器。
29.当电池模块被加热时，可以操作第一冷却剂加热器，以加热沿着电池冷却剂管线供应到电池模块的冷却剂。
30.当加热电池模块时，电池冷却剂管线可以通过阀的操作不连接至冷却剂管线；通过阀的操作，可以关闭分支管线和制冷器连接管线；通过第二水泵的操作，冷却剂可以沿着电池冷却剂管线循环；以及可以操作第一冷却剂加热器，以加热沿着电池冷却剂管线供应到电池模块的冷却剂。
31.如上所述，根据本发明的示例性实施例，根据用于车辆的热管理系统，可以根据车辆的模式通过使用用于在冷却剂和制冷剂之间进行热交换的一个制冷器，来调节电池模块的温度，并且可以通过使用冷却剂来加热车辆内部，从而简化了整个系统。
32.根据本发明的各个示例性实施例，还可以通过从电气部件回收废热并将废热用于
内部加热来提高加热效率。
33.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以通过有效地控制电池模块的温度来优化电池模块的性能，并且可以通过有效地管理电池模块来增加车辆的总行驶距离。
34.此外，根据本发明的各个示例性实施例，通过使用冷凝器和副冷凝器增加制冷剂的冷凝性能，可以改善冷却性能并降低压缩机的功耗。
35.此外，根据本发明的各个示例性实施例，可以通过简化整个系统来降低制造成本并且可以减轻重量，并且可以提高空间利用率。
36.本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从附图中更明显地阐明或在附图中更详细地阐述，这些特征和优点并入本文以及下面的详细描述中，它们一起用于解释本发明的某些原理。
附图说明
37.图1示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热管理系统的框图。
38.图2是图1的a部分的放大图。
39.图3示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于在车辆的热管理系统中通过使用散热器来冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
40.图4示出了根据本发明各个示例性实施例的用于在车辆的热管理系统中通过在车辆的冷却模式下使用制冷剂来冷却电池模块的操作状态图。
41.图5示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于在车辆的热管理系统中使用电气部件的废热来执行加热模式的操作状态图。
42.图6示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于在车辆的热管理系统中使用电气部件的废热来执行加热模式的同时冷却电气部件的操作状态图。
43.图7示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于在车辆的热管理系统中加热电池模块的详细透视图。
44.可以理解，附图不一定按比例绘制，呈现了示出本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文所包括的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由预期的应用和使用环境来确定。
45.在附图中，贯穿附图的多幅附图，附图标记指代本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
46.现在将详细参考本发明的各个实施例，其示例在附图中示出并且在下面描述。尽管将结合本发明的示例性实施例描述本发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。另一方面，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施例，而且覆盖各种替代、修改、等同和其他实施例，其可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
47.以下将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施例。
48.在示例性实施例中描述的示例性实施例和附图中所示的配置仅是本发明的最优选的示例性实施例，但并不限制本发明的精神和范围。因此，可以理解的是，在提交本技术时，可能被配置存在用于替换它们的各种等同物和修改形式。
49.为了阐明本发明，将省略与说明书无关的部分，并且在整个说明书中，相同的元件或等同物由相同的附图标记表示。
50.在附图中，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，但是本发明不必限于此，并且在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。
51.在整个本说明书和所附的权利要求中，除非相反地明确描述，否则词语“包括”或诸如“具有”或“包含”的变体将被理解为暗示包括所述元素，但不排除任何其他元素。
52.此外，本文使用的术语
“……
单元”，
“……
机构”，
“……
部分”，
“……
构件”等是指执行至少一个或多个功能或操作的包括性组件的单元。
53.图1示出了根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热管理系统的框图，并且图2是图1的一部分的放大图。
54.根据本发明的示例性实施例，用于车辆的热管理系统可以通过使用制冷剂和冷却剂在其中进行热交换的一个制冷器30来调节电池模块24的温度，并且可以回收从电气部件15产生的废热，以将废热用于内部加热。
55.这样的热管理系统可以应用于电动车辆。
56.参照图1，热管理系统可以包括冷却装置10、电池冷却装置20、制冷器30和加热器52a。
57.首先，冷却装置10包括连接至冷却剂管线11的散热器12、第一水泵14、阀v和储罐16。
58.散热器12安装在车辆的前部，并且冷却扇13安装在散热器12的后方，从而通过冷却扇13的操作并与外部空气进行热交换来冷却冷却剂。
59.此外，电气部件15可以包括电力控制单元(epcu)，或电动机，或逆变器，或自动驾驶控制器或车载充电器(obc)。
60.如上所述构造的电气部件15可以设置在冷却剂管线11中，以便以水冷方式冷却。
61.因此，当在车辆的加热模式下回收电气部件15的废热时，可以回收从epcu、电动机、逆变器、自动驾驶控制器或obc产生的热量。
62.另外，储罐16设置在散热器12和第一水泵14之间的冷却剂管线11上。在散热器12中冷却的冷却剂可以存储在储罐16中。
63.冷却装置10可通过第一水泵14的操作使冷却剂在冷却剂管线11中循环，使得冷却剂被供应到设置在冷却剂管线11中的电气部件15。
64.同时，储罐16可以通过供应管线17，连接到将阀v与第一水泵14连接的冷却剂管线11。
65.当通过第一水泵14的操作使冷却剂循环至冷却剂管线11时，供应管线17可以连接至冷却剂管线11。
66.即，当操作第一水泵14时，储罐16可以始终将一部分储存的冷却剂通过供应管线17流入冷却剂管线11中。
67.因此，当操作第一水泵14时，可以防止在第一水泵14中发生空穴现象。此外，可以预先防止由于空穴导致的第一水泵14的损坏。
68.此外，冷却装置10还可包括分支管线18。
69.分支管线18的第一端部连接至散热器12与电气部件15之间的冷却剂管线11。分支
管线18的第二端部可连接至阀v。
70.当回收电气部件15的废热时，可以通过阀v的操作选择性地打开和关闭分支管线18，从而将已经经过电气部件15的冷却剂在不通过散热器12的情况下重新提供给电气装置15。
71.在本发明的示例性实施例中，电池冷却装置20包括通过阀v连接到冷却剂管线11的电池冷却剂管线21、和连接到电池冷却剂管线21的第二水泵22和电池模块24。
72.电池冷却装置20可以通过第二水泵22的操作选择性地使冷却剂在电池模块24中循环。
73.这里，第一水泵14和第二水泵22可以是电动水泵。
74.同时，电池冷却装置20还可以包括设置在电池模块24和阀v之间的电池冷却剂管线21中的第一冷却剂加热器26。
75.当需要升高电池模块24的温度时，第一冷却剂加热器26开启以加热在电池冷却剂管线21中循环的冷却剂，从而可以将温度升高的冷却剂供应给电池模块24。
76.第一冷却剂加热器26可以是根据电力供应而操作的电加热器。
77.即，当供应到电池模块24的冷却剂的温度低于目标温度时，第一冷却剂加热器26工作，从而可以加热在电池冷却剂管线21中循环的冷却剂。
78.因此，可以将经过第一冷却剂加热器26时温度升高的冷却剂供应至电池模块24，以升高电池模块24的温度。
79.即，当电池模块24的温度升高时，第一冷却剂加热器26可以选择性地运行。
80.在本发明的示例性实施例中，制冷器30设置在阀v和电池模块24之间的电池冷却剂管线21中。
81.制冷器30通过制冷剂连接管线61连接至空调50的制冷剂管线51。即，制冷器30可以是冷却剂流入其中的水冷式热交换器。
82.这里，制冷器30可以通过制冷器连接管线31连接到阀v。
83.即，制冷器连接管线31可以通过阀v的操作，独立于电池冷却剂管线21将制冷器30和阀v连接。
84.因此，制冷器30可通过在选择性地供应到电池冷却剂管线21和制冷器连接管线31的冷却剂、与选择性地从空调50供应的制冷剂之间进行热交换，来调节冷却剂的温度。
85.在此，制冷器连接管线31的第一端部连接至阀v。制冷器连接管线31的第二端部可连接至制冷器30。
86.制冷器连接管线31可根据阀v的操作将制冷器30连接至阀v。
87.加热器52a设置在电气部件15和散热器12之间的冷却剂管线11中，以通过使用冷却剂加热车辆内部。
88.因此，当加热车辆的内部时，已经经过电气部件15的高温冷却剂可以被供应到加热器52a。
89.即，在车辆的加热模式中，通过第一水泵14的操作，经过电气部件15的高温冷却剂被供应到加热器52a，从而加热车辆内部。
90.加热器52a可以设置在空调50中包括的加热、通风和空气调节(hvac)模块52的内部。
91.这里，可以在电气部件15和加热器52a之间的冷却剂管线11中设置第二冷却剂加热器43，以选择性地加热在冷却剂管线11中循环的冷却剂。
92.当在车辆的加热模式中供应到加热器52a的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器43开始运行以加热在冷却剂管线11中循环的冷却剂，使温度升高的冷却剂流入加热器52a。
93.第二冷却剂加热器43可以是根据电源工作的电加热器。
94.另一方面，在本发明的示例性实施例中，描述了设置在冷却剂管线11中的第二冷却剂加热器43，然而，其不限于此，并且代替第二冷却剂加热器43，可以应用空气加热器45以增加流入车辆内部的外部空气的温度。
95.空气加热器45可以朝向hvac模块52内侧的车辆内部安装在加热器52a的后部，以选择性地加热经过加热器52a的外部空气。
96.即，第二冷却剂加热器43和空气加热器45中的任何一者都可以应用于加热器52a。
97.在车辆的加热模式下通过第一水泵14的操作，将经过电气部件15时温度升高的冷却剂供应到向如上所述构造的加热器52a，加热车辆内部。
98.在本发明的示例性实施例中，空调50包括hvac模块52、冷凝器53、副冷凝器54、第一膨胀阀55、蒸发器56和压缩机59，它们通过制冷剂管线51连接。
99.首先，hvac模块52包括通过制冷剂管线51与之连接的蒸发器56以及包括开闭门52b，该开闭门52b用于根据其中的车辆的冷却模式、加热模式以及加热和除湿模式来控制经过蒸发器56的外部空气以选择性地被引入加热器52a。
100.即，在车辆的加热模式下打开开闭门52b以允许将经过蒸发器56的外部空气引入加热器52a中。相反，在车辆的冷却模式中，开闭门52b关闭加热器52a，使得在经过蒸发器56时被冷却的外部空气直接流入车辆。
101.这里，当在冷却剂管线11中未设置第二冷却剂加热器43时，可以将设置在hvac模块52中的空气加热器45设置在与蒸发器56的相对的一侧，并将加热器52a插入在其间。
102.当供应到加热器52a的冷却剂的温度低于用于内部加热的目标温度时，可以操作空气加热器45以升高流入加热器52a的外部空气的温度。
103.另一方面，当在冷却剂管线11中未设置第二冷却剂加热器43时，可以将空气加热器45设置在hvac模块52内部。
104.即，在根据本发明的各个示例性实施例的热管理系统中，只能应用第二冷却剂加热器43和空气加热器45中的一者。
105.在本发明的示例性实施例中，冷凝器53连接至制冷剂管线51，以允许制冷剂从中通过。冷凝器53设置在加热器52a和散热器12之间的冷却剂管线11上，以使得在冷却剂管线11中循环的冷却剂通过。
106.该冷凝器53可以通过与在冷却剂管线11中循环的冷却剂进行热交换来冷凝制冷剂。即，冷凝器53可以是冷却剂流入其中的水冷式热交换器。
107.如上所述构造的冷凝器53可以在从压缩机59供应的制冷剂和从冷却装置10供应的冷却剂之间进行热交换以冷凝制冷剂。
108.在本发明的示例性实施例中，副冷凝器54可以设置在冷凝器53与蒸发器56之间的制冷剂管线51中。
109.这里，副冷凝器54可以通过与外部空气进行热交换来进一步冷凝在冷凝器53中冷凝的制冷剂。换句话说，副冷凝器54安装在散热器12的前方，以使已经流入其中的制冷剂与外部空气相互热交换。
110.结果，副冷凝器54可以是用于通过利用外部空气来冷凝制冷剂的风冷热交换器。
111.因此，副冷凝器54可以进一步冷凝在冷凝器53中冷凝的制冷剂，以增加制冷剂的过冷度，从而提高性能系数(cop)，cop是相对于压缩机所需功率的冷却能力系数。
112.第一膨胀阀55设置在副冷凝器54与蒸发器56之间的制冷剂管线51中。第一膨胀阀55接收经过副冷凝器54的制冷剂以使其膨胀。
113.在本发明的示例性实施例中，制冷剂连接管线61的第一端部连接至副冷凝器54和第一膨胀阀55之间的制冷剂管线51。制冷剂连接管线61的第二端部可以连接到蒸发器56和压缩机59之间的制冷剂管线51。
114.这里，第二膨胀阀63设置在制冷剂连接管线61中。当电池模块24被与制冷剂进行热交换的冷却剂冷却时，第二膨胀阀63可使流过制冷剂连接管线61的制冷剂膨胀以将制冷剂引入到制冷器30中。
115.当通过利用冷却剂与制冷剂热交换而冷却电池模块24时，操作该第二膨胀阀63以使制冷剂膨胀。
116.即，第二膨胀阀63可以在通过使制冷剂膨胀而使制冷剂的温度降低的状态下将从副冷凝器54排出的制冷剂引入到制冷器30中，以进一步降低经过制冷器30内部的冷却剂的温度。
117.结果，具有在经过制冷器30时温度降低的冷却剂被引入电池模块24中，从而电池模块被更有效地冷却。
118.压缩机59通过制冷剂管线51连接在蒸发器56和冷凝器53之间。本压缩机59可以压缩气态制冷剂并将压缩后的制冷剂供应给冷凝器53。
119.这里，第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以是电子膨胀阀，其在控制制冷剂流过制冷剂管线51或制冷剂连接管线61的同时选择性地使制冷剂膨胀。
120.此外，阀v可以是六通阀。
121.这里，将参照图2更详细地描述阀v的结构。
122.在本发明的示例性实施例中，阀v可以包括第一端口p1、第二端口p2、第三端口p3、第四端口p4、第五端口p5和第六端口p6。
123.首先，第一端口p1连接到与储罐16连接的冷却剂管线11。
124.第二端口p2连接与第一水泵14连接的冷却剂管线11。
125.这里，供应管线17可以连接到与第二端口p2和第一水泵14连接的冷却剂管线11。
126.第三端口p3连接至制冷器连接管线31，而第四端口p4连接至分支管线18。
127.第五端口p5连接至在制冷器30与阀v之间连接制冷器30的电池冷却剂管线21。
128.第六端口p6连接至与第二水泵22连接的电池冷却剂管线21。
129.这里，阀v可被操作为通过第一端口p1、第二端口p2、第三端口p3、第四端口p4、第五端口p5和第六端口p6中与冷却剂被引入的端口相邻的端口排出冷却剂。
130.例如，根据阀v的操作，引入到第一端口p1的冷却剂可以通过与第一端口p1相邻安装的第二端口p2或第六端口p6排放。
131.即，阀v被构造成简化结构，并且为了阀控制的方便，当关闭彼此相邻的两个端口时，打开剩余的四个端口，使得彼此相邻的两个端口相互连接，从而控制冷却剂的流量。
132.另外，当彼此相邻的四个端口关闭时，阀v可以被操作为使得剩余的两个端口彼此连接以控制冷却剂的流动。
133.在下文中，将参照图3、图4、图5、图6和图7详细描述如上所述配置的根据本发明的示例性实施例的用于车辆的热管理系统的操作和功能。
134.首先，将参考图3描述根据本发明示例性实施方式的在用于车辆的热管理系统中使用在散热器12中冷却的冷却剂来冷却电气部件15和电池模块24的情况的操作。
135.图3示出了根据本发明的各个示例性实施例的在用于车辆的热管理系统中通过使用散热器来冷却电气部件和电池模块的操作状态图。
136.参照图3，通过阀v的操作关闭分支管线18。通过阀v的操作打开制冷器连接管线31。
137.打开供应管线17。即，储存在储罐16中的冷却剂的一部分可以通过打开的供应管线17沿着冷却剂管线11循环。
138.这里，通过阀v的操作，将连接制冷器30和阀v的电池冷却剂管线21的部分关闭。
139.此外，电池冷却剂管线21通过阀v的操作连接到冷却剂管线11。
140.连接储罐16和阀v的冷却剂管线11通过阀v的操作连接至电池冷却剂管线21。
141.在当前状态下，在冷却装置10中，操作第一水泵14以冷却电气部件15。
142.在电池冷却装置20中，操作第二水泵22以冷却电池模块24。
143.因此，在散热器12中冷却并存储在储罐16中的冷却剂在通过阀v和第二水泵22的操作通过电池冷却剂管线21循环的同时，被提供给电池模块24。
144.即，从储罐16通过第一端口p1引入到阀v中的冷却剂通过第六端口p6被引入到电池冷却剂管线21中。
145.被引入到电池冷却剂管线21中的冷却剂经过电池模块24并且被引入到制冷器30中。
146.因此，经过电池模块24的冷却剂沿着打开的制冷器连接管线31从制冷器30引入到阀v。此后，通过第一水泵14的操作，冷却剂可以在沿着连接到第一水泵14的冷却剂管线11流动的同时被供应到电气部件15。
147.即，从制冷器30排出的冷却剂沿着打开的制冷器连接管线31被引入阀v的第三端口p3，并通过第二端口p2被排出到与第一水泵14连接的冷却剂管线11。
148.这里，存储在储罐16中的冷却剂的一部分可以通过打开的供应管线17沿着冷却剂管线11循环。
149.即，通过第一水泵14和第二水泵22的操作，在散热器12中冷却并存储在储罐16中的冷却剂，分别通过冷却剂管线11和电池冷却剂管线21循环，以有效地冷却电气部件15和电池模块24。
150.因为车辆的冷却模式被停用，所以空调50不工作。
151.另一方面，尽管在本发明的示例性实施例中已经描述了电气部件15和电池模块24均被冷却，但是本发明不限于此，并且当电气部件15和电池模块24中的一个被单独冷却时，可以选择性地操作第一水泵14和第二水泵22以及阀v。
152.将参照图4描述在车辆的冷却模式下冷却电池模块24的情况下的操作。
153.图4示出了根据本发明各个示例性实施例的在用于车辆的热管理系统中在车辆的冷却模式下通过使用冷却剂来冷却电池模块的操作状态图。
154.参照图4，在冷却装置10中，通过第一水泵14的操作，冷却剂在冷却剂管线11中循环。同时，打开供应管线17。
155.即，存储在储罐16中的冷却剂的一部分可以通过打开的供应管线17沿着冷却剂管线11循环。
156.在此，通过阀v的操作关闭分支管线18和制冷器连接管线31。
157.因此，从储罐16通过第一端口p1引入到阀v的冷却剂可以通过第二端口p2被引入到冷却剂管线11。
158.在电池冷却装置20中，操作第二水泵22以冷却电池模块24。
159.因此，在电池冷却装置20中，冷却剂可通过第二水泵22的操作在电池冷却剂管线21中循环。
160.这里，冷却装置10和电池冷却装置20可以形成独立的闭合回路，通过阀门v的操作，每种冷却剂都通过闭合回路单独循环。
161.即，电池冷却装置20通过阀v的操作未连接到冷却剂管线11。
162.在当前状态下，电池冷却装置20可以形成闭合回路，通过该闭合回路，冷却剂通过第二水泵22的操作在电池冷却剂管线21中独立地循环。
163.即，冷却剂管线11和电池冷却剂管线21通过阀v的操作分别形成独立的闭合回路。
164.因此，在电池冷却装置20中，经过制冷器30的冷却剂可以通过第二水泵22的操作沿着电池冷却剂管线21被供应到电池模块24。
165.被引入到电池冷却剂管线21中的冷却剂经过电池模块24并且被引入到制冷器30中。
166.因此，经过电池模块24的冷却剂沿着打开的电池冷却剂管线21从制冷器30引入到阀v。此后，，冷却剂可以在通过第二水泵22的操作沿着电池冷却剂管线21流动的同时被供应到电池模块24。
167.即，从制冷器30排出的冷却剂沿着电池冷却剂管线21引入阀v的第五端口p5，并通过第六端口p6排放到与第二水泵22连接的电池冷却剂管线21。
168.同时，在冷却装置10中，冷却剂通过第一水泵14的操作在冷却剂管线11中循环。
169.因此，在散热器12中冷却的冷却剂在经过电气部件15之后，可以通过第一水泵14的操作被提供给冷凝器53。
170.在空调50中，每个组成元件用于冷却车辆内部。因此，制冷剂沿着制冷剂管线51循环。
171.这里，通过第一膨胀阀55的操作，打开连接副冷凝器54和蒸发器56的制冷剂管线51。通过第二膨胀阀63的操作，打开制冷剂连接管线61。
172.因此，已经经过副冷凝器54的制冷剂可以沿着制冷剂管线51和制冷剂连接管线61循环。
173.这里，第一膨胀阀55和第二膨胀阀63可以使制冷剂膨胀，使得膨胀的制冷剂分别供应到蒸发器56和制冷器30。
174.冷凝器53通过使用沿着冷却剂管线11流动的冷却剂来冷凝制冷剂。此外，副冷凝器54可以通过与外部空气进行热交换来进一步冷凝从冷凝器53引入的制冷剂。
175.经过制冷器30的冷却剂在电池冷却剂管线21中循环，以通过第二水泵22的操作来冷却电池模块24。
176.经过制冷器30的冷却剂通过与供应到制冷器30的膨胀的制冷剂进行热交换而被冷却。在制冷器30中冷却的冷却剂被供应到电池模块24。因此，电池模块24被冷却的冷却剂冷却。
177.即，第二膨胀阀63使通过副冷凝器54的一些制冷剂膨胀并打开制冷剂连接管线61，以将膨胀的制冷剂供应至制冷器30。
178.因此，从副冷凝器54排出的制冷剂通过第二膨胀阀63的操作而膨胀以进入低温和低压状态，并且流入连接至制冷剂连接管线61的制冷器30。
179.此后，流入制冷器30的制冷剂与冷却剂进行热交换，然后通过制冷剂连接管线61引入压缩机59。
180.换句话说，由于冷却电池模块24而温度升高的冷却剂，通过与制冷器30内的低温低压制冷剂进行热交换而被冷却。冷却后的冷却剂再次通过电池冷却剂管线21供应到电池模块24。
181.即，冷却剂可以在重复上述操作的同时有效地冷却电池模块24。
182.另一方面，从副冷凝器54排出的剩余制冷剂流过制冷剂管线51以冷却车辆内部，并依次流过第一膨胀阀55、蒸发器56、压缩机59、冷凝器53。
183.这里，流入hvac模块52的外部空气在经过蒸发器56的同时被流入蒸发器56的低温制冷剂冷却。
184.在当前情况下，冷却的外部空气经过的加热器52a的一部分，被开闭门52b关闭，使得外部空气不经过加热器52a。因此，冷却的外部空气直接流入车辆内部，从而冷却车辆内部。
185.另一方面，制冷剂的冷凝量在顺序地经过冷凝器53和副冷凝器54时增大，并且可以膨胀并供应到蒸发器56，从而允许制冷剂被蒸发至更低温度。
186.结果，在本发明的示例性实施例中，冷凝器53冷凝制冷剂，并且副冷凝器54进一步冷凝制冷剂，这在形成制冷剂的过冷方面是有利的。
187.此外，由于过冷的制冷剂可以在蒸发器56中蒸发到较低温度，所以可以进一步降低经过蒸发器56的外部空气的温度，从而提高冷却性能和效率。
188.制冷剂可以在重复上述过程的同时在车辆的冷却模式下冷却车辆内部，并且同时可以在经过制冷器30的同时通过热交换冷却冷却剂。
189.在制冷器30中冷却的低温冷却剂被引入到电池模块24中。因此，电池模块24可以被从其供应的低温冷却剂有效地冷却。
190.在本发明的示例性实施例中，参照图5，在车辆的加热模式下在不使用空调50时使用电气部件15的废热的情况下的操作进行说明。
191.图5示出了根据本发明的各个示例性实施例的在用于车辆的热管理系统中使用电气部件的废热来执行加热模式的操作状态图。
192.参照图5，热管理系统可以通过使用来自电气部件15的废热来执行对车辆内部的
加热，而无需操作空调50。
193.首先，在冷却装置10中，操作第一水泵14以使冷却剂循环。在当前情况下，停用空调50。
194.这里，通过阀v的操作打开分支管线18和制冷器连接管线31。打开供应管线17。
195.因此，存储在储罐16中的冷却剂的一部分可通过打开的供应管线17沿着冷却剂管线11循环。
196.因此，基于分支管线18，通过阀v的操作，连接至散热器12的冷却剂管线11的一部分、以及连接散热器12和储罐16的冷却剂管线11的一部分被关闭。
197.即，基于分支管线18，可以关闭连接至散热器12、储罐16和阀v的冷却剂管线11的部分。
198.此外，通过阀v的操作，关闭除连接至制冷器30的电池冷却剂管线21以外的电池冷却剂管线21。
199.在当前状态下，经过电气部件15的冷却剂可通过第一水泵14的操作沿打开的分支管线18和冷却剂管线11的打开部分循环，而无需经过散热器12。
200.这里，可以将通过分支管线18引入阀v的冷却剂，沿着连接制冷器30和阀v的电池冷却剂管线21的部分引入制冷器30。
201.经过制冷器30的冷却剂沿着打开的制冷器连接管线31被引入阀v中。此后，冷却剂通过阀v在连接到电气部件15的冷却剂管线11中循环。
202.同时，在电池冷却装置20中，停用第二水泵22。
203.即，关闭连接第二水泵22和电池模块24的电池冷却剂管线21，并且停用电池冷却装置20的操作。
204.因此，经过电气部件15的冷却剂在不通过散热器12的情况下沿冷却剂管线11、分支管线18、电池冷却剂管线21的打开部分和制冷器连接管线31连续循环，并且从电气部件15吸收废热，使得温度升高。
205.即，从分支管线18通过第四端口p4引入阀v的冷却剂，通过第五端口p5引入与制冷器连接的电池冷却剂管线21。
206.此后，经过制冷器30的冷却剂沿着打开的制冷器连接管线31被引入阀v的第三端口p3。引入到第三端口p3中的冷却剂通过邻近于第三端口p3的第二端口p2被排放到连接到第一水泵14的冷却剂管线11。
207.在重复执行这种操作的同时，冷却剂从电气部件15吸收废热并且可能使温度升高。
208.在第一水泵14的操作，在流经电气部件15时温度升高的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11供应到加热器52a，而不经过散热器12。
209.从加热器52a排出的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11和打开的分支管线18被引入阀v。
210.引入到阀v中的冷却剂在沿着电池冷却剂管线21的打开部分穿过制冷器30之后，再次沿着打开的制冷器连接管线31引入阀v中。
211.再次引入到阀v中的冷却剂沿着打开的冷却剂管线11被供应到电气部件15。
212.即，已经经过电气部件15的冷却剂继续沿打开的冷却剂管线11，分支管线18、电池
冷却剂管线21的打开部分以及制冷器连接管线31循环，而没有经过散热器12，并吸收来自电气部件15的废热，使得其温度升高。
213.具有升高温度的冷却剂沿着冷却剂管线11被引入加热器52a，而不经过散热器12。
214.这里，当沿着冷却剂管线11循环的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器43工作，从而可以加热在冷却剂管线11中循环的冷却剂。
215.另一方面，当代替第二冷却剂加热器43而应用空气加热器45时，可以根据经过加热器52a的外部空气的温度，选择性地操作空气加热器45。
216.即，当经过加热器52a的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器45可以工作，从而加热流入车辆内部的外部空气。
217.当已经在经过加热器52a时与高温冷却剂完成热交换的外部空气的温度低于预定温度或目标加热温度时，空气加热器45工作。
218.当空气加热器45工作时，外部空气可以在经过空气加热器45时被加热，从而在温度升高的状态下被引入到车辆内部。
219.同时，供应到加热器52a的高温冷却剂与外部空气进行热交换，然后被引入到冷却剂管线11中。
220.此后，冷却剂沿打开的分支管线18引入阀v，而不经过散热器12。
221.引入到阀v中的冷却剂依次经过打开的电池冷却剂管线21、制冷器30和制冷器连接管线31，并再次引入连接到电气部件15的冷却剂管线11中。
222.同时，打开开闭门52b，使得流入hvac模块52的外部空气经过加热器52a。
223.结果，当经过未供应有制冷剂的蒸发器56时，从外部流入的外部空气以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在经过加热器52a时被转换成高温状态，以被引入到车辆内部，从而实现了车辆内部的加热。
224.换句话说，根据本发明的各种示例性实施例，可以在重复上述过程的同时回收在电气部件15中产生的废热，并将该废热用于内部加热，从而降低电力消耗并提高整体加热效率。
225.在本发明的示例性实施例中，将参照图6描述在车辆的加热模式下，在不使用空调50时使用电气部件15的废热并且需要冷却电气部件15的情况下的操作。
226.图6示出了根据本发明各个示例性实施例的在用于车辆的热管理系统中使用电气部件的废热来执行加热模式时冷却电气部件的操作状态图。
227.参照图6，热管理系统在不使用空调50的情况下通过利用来自电气部件15的废热来加热车辆内部，并同时冷却电气部件15。
228.首先，在冷却装置10中，操作第一水泵14以使冷却剂循环。
229.在此，通过阀v的操作关闭分支管线18和制冷器连接管线31。打开供应管线17。
230.因此，存储在储罐16中的冷却剂的一部分可以通过打开的供应管线17沿着冷却剂管线11循环。
231.因此，从储罐16通过第一端口p1引入到阀v中的冷却剂，可以通过第二端口p2被引入到冷却剂管线11中。
232.连接第二水泵22和电池模块24的电池冷却剂管线21关闭，并且停用电池冷却装置20的操作。
233.在当前状态下，通过第一水泵14的操作，在经过电气部件15时温度升高的冷却剂沿着冷却剂管线11被供应到加热器52a。
234.从加热器52a排出的冷却剂被引入冷却剂管线11中。
235.此后，被引入冷却剂管线11中的冷却剂在经过散热器12的同时被冷却，并且通过第一水泵14的操作再次沿着冷却剂管线11被引入电气部件15中。
236.即，经过电气部件15的冷却剂从电气部件15吸收废热，使得其温度升高，并通过冷却剂管线11供应到加热器52a。
237.通过本操作，通过吸收电气部件15的废热而使温度升高的冷却剂在加热器52a中循环。之后，冷却剂在通过第一水泵14的操作而流经散热器12时被冷却。
238.已经完全冷却的冷却剂可以在经过电气部件15时回收废热，并且同时可以有效地冷却电气部件15。
239.同时，通过第一水泵14的操作，在经过电气部件15时已经升温的冷却剂，沿着冷却剂管线11循环到加热器52a。
240.这里，当沿着冷却剂管线11循环的冷却剂的温度低于目标温度时，第二冷却剂加热器43工作，从而可以加热在冷却剂管线11中循环的冷却剂。
241.另一方面，当代替第二冷却剂加热器43而应用空气加热器45时，可以根据经过加热器52a的外部空气的温度来选择性地使空气加热器45工作。
242.即，当经过加热器52a的外部空气的温度低于目标温度时，空气加热器45可以工作，从而加热流入车辆内部的外部空气。
243.当经过加热器52a时已经与高温冷却剂完成热交换的外部空气的温度低于预定温度或目标加热温度时，空气加热器45工作。
244.当空气加热器45工作时，外部空气可以在经过空气加热器45时被加热，从而在温度升高的状态下被引入到车辆内部。
245.在此，打开开闭门52b，使得流入hvac模块52的外部空气经过加热器52a。
246.结果，当经过未供应有制冷剂的蒸发器56时，从外部流入的外部空气以未冷却的温度状态流入内部。引入的外部空气在经过加热器52a的同时被转换成高温状态，以被引入到车辆内部，从而实现了车辆内部的加热。
247.另一方面，通过第一水泵14的操作，从加热器52a排出的冷却剂在沿着冷却剂管线11经过散热器12时被冷却。
248.此后，冷却的冷却剂可在经过电气部件15时从电气部件15回收废热并同时冷却电气部件15。
249.结果，在散热器12中冷却的冷却剂可被供应到电气部件15，从而防止电气部件15过热。
250.换句话说，根据本发明的各个示例性实施例，可以重复上述过程，回收电气部件15中产生的废热，并且可以将废热用于内部加热，从而降低电力消耗并提高整体加热效率。
251.此外，在本发明的各种示例性实施例中，由于已经经过加热器52a的冷却剂在散热器12中被冷却并被供应到电气部件15，因此冷却剂可在经过电气部件15时回收废热，并同时有效地冷却电气部件15。
252.将参照图7描述加热电池模块24的情况下的操作。
253.图7示出了根据本发明的各个示例性实施例的在用于车辆的热管理系统中加热电池模块的详细透视图。
254.参照图7，停用冷却装置10和空调50。
255.通过阀v的操作，关闭分支管线18和制冷器连接管线31。
256.此外，通过阀v的操作，电池冷却剂管线21不连接至冷却剂管线11。
257.即，在电池冷却装置20中，打开连接第二水泵22、电池模块24和第一冷却剂加热器26的电池冷却剂管线21。
258.在当前状态下，通过第二水泵22的操作，冷却剂沿着电池冷却剂管线21循环。
259.即，经过制冷器30的冷却剂被引入阀v的第五端口p5，然后通过第六端口p6排放到与第二水泵22连接的电池冷却剂管线21。
260.这里，操作第一冷却剂加热器26以加热沿着打开的电池冷却剂管线21供应到电池模块24的冷却剂。
261.因此，在电池冷却剂管线21中循环的冷却剂在经过第一冷却剂加热器26时温度升高。因此，在经过第一冷却剂加热器26时温度升高的冷却剂可以被提供给电池模块24，以升高电池模块24的温度。
262.结果，根据本发明的各个示例性实施例，可以在重复上述过程时迅速提高电池模块24的温度，从而有效地管理电池模块24的温度。
263.因此，如果应用了如上所述根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的热管理系统，可以根据车辆的模式通过使用用于在冷却剂和制冷剂之间进行热交换的制冷器30，来调节电池模块24的温度，并且可以通过使用冷却剂来加热车辆内部，从而简化了整个系统。
264.根据本发明的各个示例性实施例，还可以通过从电气部件15回收废热并将废热用于内部加热，来提高加热效率。
265.此外，根据本发明的各个示例性实施例，通过有效地控制电池模块24的温度，可以优化电池模块24的性能，并且通过有效地管理电池模块24来增加车辆的总行驶距离。
266.本发明还通过使用冷凝器53和副冷凝器54改善制冷剂的冷凝或蒸发性能，从而改善了冷却性能并降低了压缩机59的功耗。
267.此外，可以简化整个系统以降低制造成本和重量，并提高空间利用率。
268.在本发明的各种示例性实施例中，控制器连接到热管理系统的至少一个元件，以控制其操作。
269.此外，涉及控制装置的术语，诸如“控制器”、“控制单元”、“控制装置”或“控制模块”等是指包括存储器和处理器的硬件装置，该处理器被配置为执行被解释为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤，并且处理器执行算法步骤，以执行根据本发明的各个示例性实施例的方法的一个或多个过程。根据本发明示例性实施例的控制器可以通过非易失性存储器和处理器来实现，该非易失性存储器被配置为存储用于控制车辆的各种部件的操作的算法或者关于用于执行算法的软件命令的数据，该处理器被配置为使用存储在存储器中的数据来执行上述操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。或者，存储器和处理器可以集成在单个芯片中。处理器可以实现为一个或多个处理器。
270.控制装置可以是由预定程序操作的至少一个微处理器，该预定程序可以包括用于
执行本发明的前述各种示例性实施例中所包括的方法的一系列命令。
271.前述发明也可以体现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储此后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括硬盘驱动器(hdd)、固态盘(ssd)、硅盘驱动器(sdd)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd
‑
rom、磁带、软盘、光学数据存储装置等，并且作为载波来实现(例如，通过互联网传输)。
272.在本发明的示例性实施例中，上述每个操作可以由控制器执行，并且该控制器可以由多个控制器或集成的单个控制器构成。
273.为了便于解释和在所附权利要求中的准确定义，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背面”、“向内”、“向外”、“里面”、“外面”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参考附图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。将进一步理解，术语“连接”或其派生词指直接和间接连接。
274.出于说明和描述的目的，已经呈现了本发明的特定示例性实施例的前述描述。它们并不旨在穷举或将本发明限于所公开的精确形式，显然根据上述教导，许多修改和变化是可行的。选择和描述示例性实施例，以便解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。