用于车辆的集成热管理电路的制作方法

1.本发明的实施方式涉及一种用于车辆的集成热管理电路。分别提供电池冷却器和电气部件冷却器，或者提供集成了电池冷却器和电气部件冷却器的集成冷却器，以减少部件的数量并且降低成本，并且在其中可以通过设置有蓄积单元、膨胀阀和制冷剂加热器的蓄积单元，根据车辆的热管理模式独立地进行通过热泵的加热和电池升温等。


背景技术：

2.近来，由于扩大环保车辆的供给政策和对高燃油效率车偏好的双重影响，登记的环保车辆的数量呈上升趋势。电动车辆不使用石油燃料和内燃机，而是使用电池和电动机来运行，因此是一种环保车辆。电动车辆具有通过利用存储在电池中的电力旋转电动机来驱动车辆的系统。因此，电动汽车具有零排放、低噪音和高能量效率的优点。
3.对于以石油为燃料的车辆，乘客舱的加热系统使用发动机的废热来运行。然而，由于电动车辆没有发动机，它具有使用电力来操作加热器的系统。因此，电动车辆存在加热器消耗由电池存储的能量，从而在加热时显著缩短行驶距离的问题。
4.电池模块需要在最佳温度环境中使用以保持最佳性能和较长的使用寿命。然而，由于行驶过程中产生的热量和外部温度的变化，难以在最佳温度环境中使用电池模块。
5.为了解决该问题，正在积极探讨电动车辆空调系统与热管理系统相结合的方法。
6.对于使用与电子驱动单元和电池进行热交换的集成冷却器的传统热管理电路的情况，在严寒环境中使用水加热器来提高电池的温度。然而，水加热器通常以与集成冷却器相同的方式在电池冷却水管路上与电池串联，加热要引入电池的冷却水，并且将加热后的冷却水供应给电池。因此，当电池温度通过水加热器升高时，电子驱动单元的废热无法通过集成冷却器回收以用于车辆的室内加热。因此，存在车辆的热管理效率降低的问题。
7.因此，需要开发一种集成热管理电路，其在即使没有水加热器或正温度系数(ptc)加热器的情况下也能够实现各种操作模式(例如，通过制冷剂加热器实现电池升温和室内加热)。
8.上述讨论仅旨在帮助理解本发明的背景，并不意味着本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。


技术实现要素：

9.本发明的实施例被提出以解决上述问题，并且本发明的目的在于为车辆提供集成热管理电路。分别提供电池冷却器和电气部件冷却器，或者提供集成了电池冷却器和电气部件冷却器的集成冷却器，以减少部件的数量并且降低成本，并且在其中，可以通过设置有蓄积单元、膨胀阀和制冷剂加热器的蓄积单元，根据车辆的热管理模式独立地进行通过热泵的加热和电池升温等。
10.根据本发明的实施例的用于车辆的集成热管理电路包括制冷剂管线，配置为使制冷剂按照压缩机、室内空调设备的室内冷凝器和室外热交换器的顺序流动。从室外热交换
器排出的制冷剂在通过室内空调设备的冷却器单元或蒸发器后引入压缩机。集成热管理电路还包括电池冷却管线，配置为在电池和电池散热器之间或在电池和冷却器单元之间循环冷却水。集成热管理电路还包括电气部件冷却管线，配置为在电子驱动单元和电气部件散热器之间或在电子驱动单元和冷却器单元之间循环冷却水。集成热管理电路还包括蓄积单元，位于制冷剂管线上的压缩机的上游点，包括膨胀阀和制冷剂加热器，并且配置为接收从冷却器单元或蒸发器排出的制冷剂并且将接收到的制冷剂提供给压缩机或使制冷剂膨胀或加热并将膨胀的或加热的制冷剂提供给压缩机。
11.冷却器单元包括并联的电气部件冷却器和电池冷却器。电池冷却管线的冷却水通过电池冷却器循环，并且电气部件冷却管线的冷却水通过电气部件冷却器循环。
12.从制冷剂管线上的压缩机排出的制冷剂被分支以引入位于电池冷却器的上游点的升温控制阀。升温控制阀可以配置为在电池的升温模式下关闭室外热交换器的端口。
13.冷却器单元包括形成有多个流路的集成冷却器。电池冷却管线的冷却水、电气部件冷却管线的冷却水和制冷剂管线的制冷剂通过各自独立的流路在集成冷却器中循环。
14.在制冷剂管线中，膨胀阀位于室外热交换器的上游点、冷却器单元的上游点或蒸发管线的上游点。通过室外热交换器的上游点、冷却器单元的上游点或蒸发管线的上游点的膨胀阀的制冷剂根据车辆的冷却和加热模式选择性地膨胀。
15.当在电池冷却管线中执行电池升温模式时，在电气部件冷却管线中执行电子驱动单元的电气部件废热回收模式，并且制冷剂管线通过电子驱动单元的废热进行室内加热。
16.当通过室外空气吸热进行室内加热或通过电子驱动单元的电气部件废热回收进行室内加热时，蓄积单元通过制冷剂加热器加热引入蓄积单元的制冷剂。
17.通过电子驱动单元的电气部件废热回收一起进行室内加热和电池升温，然后蓄积单元通过膨胀阀使引入蓄积单元的制冷剂膨胀，并且蓄积单元通过制冷剂加热器加热膨胀的制冷剂。
18.在电池冷却管线上，第一控制阀位于从电池散热器和电池冷却器的下游点连接到电池的上游点的位置。第一控制阀配置为根据电池的热管理模式，通过打开和关闭电池散热器的端口或电池冷却器的端口调节引入电池的冷却水的流动。
19.第一控制阀是三通阀并且配置为在电池的室外空气冷却模式下关闭电池冷却器的端口，并且在冷却器冷却模式或电池的升温模式下关闭电池散热器的端口。
20.在电气部件冷却管线上，第二控制阀位于从电气部件散热器和电气部件冷却器的下游点连接到电子驱动单元的上游点的位置。第二控制阀配置为根据电子驱动单元的热管理模式，通过打开和关闭电气部件散热器的端口或电气部件冷却器的端口调节引入电子驱动单元的冷却水的流动。
21.第二控制阀是三通阀，配置为在电子驱动单元的室外空气冷却模式下关闭电气部件冷却器的端口，并且在电子驱动单元的电气部件废热回收模式下关闭电气部件散热器的端口。
22.在用于车辆的集成热管理电路的实施例中，分别提供电池冷却器和电气部件冷却器，或者提供集成了电池冷却器和电气部件冷却器的集成冷却器，以减少部件的数量并且降低成本。可以通过设置有蓄积单元、膨胀阀和制冷剂加热器的蓄积单元，根据车辆的热管理模式独立地进行通过热泵的加热和电池升温等。
附图说明
23.通过以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的实施方式的上述和其它目的、特征和优点，其中：
24.图1是示出根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路的视图；
25.图2是图1的集成热管理电路的视图，示出了在根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路中进行电气部件废热回收模式以及室内加热和电池升温模式中的每一个；
26.图3是图1的集成热管理电路的视图，示出了在根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路中进行室外空气和电气部件废热回收模式以及室内加热和电池升温模式中的每一个；
27.图4是示出在根据本发明的另一实施例的在车辆的集成热管理电路中将冷却器单元配置为集成冷却器的视图。
具体实施方式
28.可以理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它相似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多功能车(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，以及航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如兼备汽油动力和电动力的车辆。
29.本文所使用的术语仅用于说明特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另外明确指明。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，词语“包括”和/或“包含”规定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非有明确相反地描述，否则“包括”一词及其变化诸如“包括”或“包含”都将被理解为暗示包含所述的元件但不排除任何其他元件。此外，在说明书中描述的术语“单元”、
“‑
机”、
“‑
器”以及“模块”是指处理至少一个功能和操作的单元，并且可以通过硬件或软件及其组合来实现。
30.此外，本发明的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡以及光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)。
31.在本发明或申请中公开的本发明的实施例的特定的结构和功能描述仅用于描述根据本发明的实施例的目的，并且根据本发明的实施例可以以各种形式实现并且不应被解释为限制本发明或申请所描述的实施例。
32.根据本发明的实施例可以进行各种变形并且可以具有各种形式，从而特定的实施例将在附图中示出并且在本发明或申请中详细地描述。然而，应当理解的是，这并非旨在根
据本发明的概念将实施例限制为特定的发明形式，而是包括落入本发明的精神和范围内的所有的变形、等效物和替代物。
33.术语“第一”、“第二”等可以用于描述各种部件，但是部件不应限制于这些术语。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开，并且例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且相似地，第二部件也可以被称为第一部件。
34.当一个部件被称为“耦合”或“连接”到另一部件时，其可以直接耦合或连接到另一部件，但是应当理解的是，可以在它们之间存在又一部件。相反，应该理解，当一个部件被称为“直接耦合”或“直接连接”到另一部件时，一个部件和另一部件之间不存在又一部件。描述部件之间的关系的其它表述，即，“之间”和“紧邻”或“相邻”和“直接相邻”也应该如上述解释。
35.本文中所使用的术语仅用于描述特定的实施例，而非旨在限制本发明。除非上下文另有明确地规定，否则单数形式包括复数形式。在本发明中，应当解释的是，术语“包括”、“具有”等用于指出存在本文中所描述的特征、数量、步骤、操作、部件、元件或其组合，并且它们不排除一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、部件、元件或其组合的存在或添加。
36.除非另有定义，否则这里使用的包括技术或科学术语的所有术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。词典中所定义的一般术语将被解释为具有与相关领域的上下文含义相同的含义，并且除非在本发明中明确定义，否则将不会被解释为具有理想或过于正式的含义。
37.图1是示出根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路的视图。图2是图1的集成热管理电路的视图，示出了在根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路中进行电气部件废热回收模式以及室内加热和电池升温模式中的每一个。图3是图1的集成热管理电路的视图，示出了在根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路中进行室外空气和电气部件废热回收模式以及室内加热和电池升温模式中的每一个。图4是示出在根据本发明的另一实施例的在车辆的集成热管理电路中将冷却器单元配置为集成冷却器的视图。
38.参照图1，根据本发明的一个实施例的用于车辆的集成热管理电路包括制冷剂管线100，其中，制冷剂按照压缩机10、室内空调设备的室内冷凝器20和室外热交换器30的顺序流动。从室外热交换器30排出的制冷剂在通过室内空调设备的冷却器单元或蒸发器50之后引入压缩机10。集成热管理电路还包括电池冷却管线200，用于在电池60和电池散热器70之间或在电池60和冷却器单元之间循环冷却水。集成热管理电路还包括电气部件冷却管线300，用于在电子驱动单元80和电气部件散热器90之间或在电子驱动单元80和冷却器单元之间循环冷却水。集成热管理电路还包括蓄积单元2，位于制冷剂管线100上的压缩机10的上游点，并且包括膨胀阀6和制冷剂加热器4。蓄积单元2接收从冷却器单元或蒸发器50排出的制冷剂并且将接收到的制冷剂提供给压缩机10或使制冷剂膨胀或加热并且将膨胀后的或加热后的制冷剂提供给压缩机10。
39.详细地，在集成热管理电路的实施例中，冷却器单元可以包括并联的电气部件冷却器40和电池冷却器45。电池冷却管线200的冷却水可以通过电池冷却器45循环，并且电气部件冷却管线300的冷却水可以通过电气部件冷却器40循环。
40.在集成热管理电路的实施例中，从制冷剂管线100上的压缩机10排出的制冷剂被
分支以流入位于电池冷却器45的上游点的升温控制阀128。升温控制阀128可以配置为在电池60的升温模式下关闭室外热交换器30的端口。
41.与此同时，参照图4，在集成热管理电路的实施例中，冷却器单元可以包括形成有多个流路的集成冷却器42。电池冷却管线200的冷却水、电气部件冷却管线300的冷却水和制冷剂管线100的制冷剂可以通过各自独立的流路循环通过集成冷却器42。
42.在集成热管理电路的实施例中，从制冷剂管线100上的压缩机10排出的制冷剂被分支以引入位于集成冷却器42的上游点的升温控制阀128。升温控制阀128可以配置为在电池60的升温模式下关闭室外热交换器30的端口。
43.在包括具有集成于电池冷却器的电气部件冷却器的集成冷却器的传统热管理电路中，当通过水加热器进行电池的升温时，不能使用电子驱动单元80的废热通过热泵进行加热。在这种情况下，存在的问题是，室内加热不得不依赖于效率非常低的正温度系数(ptc)加热器22。
44.此外，由于分别设置了用于电池升温的水加热器和用于室内加热的ptc加热器，因此成本增加并且组装过程变得复杂。此外，当热泵在较低的室外空气温度(低于或等于约-20℃)下运行时，由于缺乏室外空气热量或吸热性能，不能确保充足的蒸汽制冷剂流速。因此，还会出现降低热泵效率的问题。
45.因此，在集成热管理电路的实施例中，与传统技术不同，制冷剂通过集成于制冷剂加热器4的蓄积单元直接加热。通过这种方式，电池60的升温和室内加热都可以进行。因此，可以获得各种效果，例如，降低成本、减轻重量、包装效益和hvac的薄型化(slimming)。
46.此外，通过制冷剂加热器4的引入，即使当电池60的温度升高时，热泵可以通过电子驱动单元80的废热进行操作。因此，可以防止热效率降低并且可以独立进行各种热管理模式。此外，即使在较低的室外温度下，液态制冷剂可以通过使用制冷剂加热器4蒸发，因此具有能够保持热泵的性能和效率的优点。
47.换言之，通过控制包括膨胀阀6和制冷剂加热器4的蓄积单元2，以及在压缩机10的下游点被分支并且连接到冷却器单元或集成冷却器42的电池冷却器45的上游点的升温控制阀128，即使没有水加热器也可以进行电池升温模式。此外，即使当进行电池升温模式时，也可以通过使用电子驱动单元80的废热通过热泵独立进行室内加热。
48.另一方面，在集成热管理电路的制冷剂管线100的实施例中，膨胀阀位于室外热交换器30的上游点、冷却器单元的上游点或蒸发管线的上游点。通过室外热交换器30的上游点、冷却器单元的上游点或蒸发管线的上游点的膨胀阀的制冷剂可以根据车辆的冷却和加热模式选择性地膨胀。
49.图2是图1的集成热管理电路的视图，示出了在根据本发明的一个实施例的集成热管理电路中进行电气部件废热回收模式以及室内加热和电池升温模式中的每一个。
50.图3是图1的集成热管理电路的视图，示出了在根据本发明的一个实施例的集成热管理电路中进行室外空气和电气部件废热回收模式以及室内加热和电池升温模式中的每一个。
51.当在电池冷却管线200中进行电池升温模式时，在电气部件冷却管线300中进行电子驱动单元80的电气部件废热回收模式，并且制冷剂管线100可以通过电子驱动单元80的废热进行室内加热。
52.详细地，如图2所示，当通过吸收室外空气热量进行室内加热或通过电子驱动单元80的电气部件废热回收进行室内加热时，蓄积单元2可以通过制冷剂加热器4加热引入蓄积单元2的制冷剂。在这种情况下，制冷剂通过位于室外热交换器30的上游点的膨胀阀110膨胀，并且在室外热交换器30中吸收室外空气热量后引入蓄积单元2。其后，引入蓄积单元2的制冷剂即使在位于蓄积单元2的上游点的膨胀阀6中也会膨胀，并且被制冷剂加热器4再次加热而接收的热量不足。
53.如图3所示，当通过电子驱动单元80的电气部件废热回收一起进行室内加热和电池60的升温时，蓄积单元2可以通过膨胀阀6使引入蓄积单元2的制冷剂膨胀。之后，蓄积单元2可以通过制冷剂加热器4加热膨胀后的制冷剂。在这种情况下，制冷剂通过位于电气部件冷却器40的上游点的膨胀阀122膨胀，并且在电气部件冷却器40中吸收电子驱动单元80的废热后引入蓄积单元2。此后，引入蓄积单元2的制冷剂即使在位于蓄积单元2的上游点的膨胀阀6中也会膨胀，并且制冷剂被制冷剂加热器4再次加热而接收的热量不足。
54.在集成热管理电路的实施例中，在电池冷却管线200上，第一控制阀210位于从电池散热器70和电池冷却器45的下游点连接到电池60的上游点的位置。第一控制阀210可以配置为根据电池60的热管理模式通过打开或关闭电池散热器70的端口或电池冷却器45的端口来调节引入电池60的冷却水的流动。
55.详细地，在集成热管理电路的实施例中，第一控制阀210可以是三通阀，并且可以配置为在电池60的室外空气冷却模式下关闭电池冷却器45的端口，并且在冷却器冷却模式或电池60的升温模式下关闭散热器70的端口。
56.在集成热管理电路的实施例中，在电气部件冷却管线300上，第二控制阀310位于从电气部件散热器90和电气部件冷却器40的下游点连接到电子驱动单元80的上游点的位置。第二控制阀310可以配置为根据电子驱动单元80的热管理模式通过打开和关闭电气部件散热器90的端口或电气部件冷却器40的端口来调节引入电子驱动单元80的冷却水的流动。
57.详细地，在集成热管理电路中，第二控制阀310是三通阀，并且可以配置为在电子驱动单元80的室外空气冷却模式下关闭电气部件冷却器40的端口，并且在电子驱动单元80的电气部件废热回收模式下关闭电气部件散热器90的端口。
58.综上所述，即使没有根据传统技术的水加热器和ptc加热器，集成热管理电路的实施例也可以实现各种驱动模式，例如，电气部件室外空气冷却、电气部件废热回收、电池室外空气冷却、电池冷却器冷却和除湿，如通过控制由膨胀阀6和制冷剂加热器4组成的蓄积单元2、升温控制阀128、第一控制阀210和第二控制阀310的传统技术一样。此外，可以通过电池升温模式和热泵同时实现室内加热来保持车辆的热管理系统中较高的热效率，这在传统热管理电路中是不可能的。
59.尽管已经示出和描述了本发明的示例性实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可以在不脱离所附权利要求提供的本发明的技术精神的情况下进行各种改进和变化。