管理电动化车辆电池和车厢的加热和冷却的热管理系统的制作方法

本公开涉及一种用于电动化车辆的热管理系统，并且更具体地涉及一种使用乙二醇系统和制冷系统的组合来管理电动化车辆电池和车厢区域的加热和冷却的热管理系统。

背景技术：

1、电动化车辆包括高压牵引电池包，所述高压牵引电池包为电动化车辆的电机和其他电气负载供电。在不显著增加热交换器和/或多个阀系统数量的情况下管理电动化车辆和乘客舱中的不同组部件之间的热传递是具有挑战性的。

技术实现思路

1、根据本公开的示例性方面的热管理系统尤其包括在乙二醇系统内操作的加热器回路、电池回路、散热器回路和电力电子器件回路。第一阀与所述加热器回路、所述电池回路、所述散热器回路和所述电力电子器件回路中的一者或多者流体连通。第二阀与所述加热器回路、所述电池回路、所述散热器回路和所述电力电子器件回路中的一者或多者流体连通。制冷剂系统在至少一种工况下与所述乙二醇系统配合以主动地冷却所述电力电子器件回路中的电力电子器件和所述电池回路中的电池，同时主动地加热车厢区域。

2、在前述系统的另一非限制性实施例中，其中在所述至少一个工况期间，所述制冷剂系统主动地冷却所述电力电子器件和所述电池，同时所述乙二醇系统主动地加热所述车厢区域。

3、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述系统包括所述电池回路中的与制冷剂系统流体连通的冷却器和所述制冷剂系统中与环境大气流体连通以用于冷却/加热的制冷剂热交换器，并且其中所述制冷剂系统具有在不使用所述乙二醇系统的情况下直接冷却所述车厢区域的能力。

4、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述冷却器将冷却从所述制冷剂系统提供给所述乙二醇系统，以主动地冷却所述电力电子器件和所述电池，同时所述乙二醇系统经由所述加热器回路主动地且独立地加热所述车厢区域。

5、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述加热器回路至少包括加热器芯体和ptc加热器。

6、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述散热器回路至少包括乙二醇热交换器，并且其中所述电池回路至少包括电池供电热交换器和所述冷却器。

7、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述乙二醇热交换器包括散热器，所述散热器用于将热量释放到所述环境大气，并且其中所述制冷剂热交换器与环境大气相互作用以为所述制冷剂系统提供冷却/加热，并且其中所述冷却器与所述制冷剂系统相互作用以根据需要提供加热/冷却。

8、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述系统包括热泵，所述热泵将热量从所述制冷剂系统提供给所述乙二醇系统。

9、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述乙二醇系统仅具有加热所述乘客舱的能力，并且其中所述乙二醇系统具有加热或冷却所述电池供电热交换器的能力并且具有加热或冷却所述电力电子器件的能力。

10、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述至少一个工况包括多个工况，并且所述系统包括系统控制器，所述系统控制器控制所述第一阀和所述第二阀以管理用于所述多个工况的热传递，并且其中主动地冷却所述电力电子器件和所述电池同时主动地加热所述车厢区域包括所述多个工况中的第一工况。

11、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，在所述多个工况中的第二工况中，所述第二阀流体地连接到所述第一阀以使用来自所述电力电子器件的废热来独立地或叠加地通过所述加热回路中的ptc加热器加热所述电池以加热所述车厢区域。

12、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，其中在所述第二工况期间，所述电力电子器件回路用于加热所述电池回路中的所述电池，同时绕过所述散热器回路。

13、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述第二阀流体地连接到所述第一阀以提供所述多个工况中的第三工况，在所述第三工况中，在车辆停止充电时所述电池回路内存在电池加热，并且同时还具有独立地加热所述车厢区域的能力。

14、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，在所述车辆停止充电时所述电池回路内的电池加热使用所述乙二醇系统来实现。

15、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述热管理系统内仅有一个ptc加热器。

16、在任一前述系统的另一非限制性实施例中，所述第一阀和所述第二阀是所述乙二醇系统内仅有的阀。

17、根据本公开的另一个示例性方面的方法尤其包括：控制第一阀和第二阀以将散热器回路、电力电子器件回路、加热器回路和电池回路中的一者或多者一起流体地连接在乙二醇系统内；以及提供制冷剂系统以在至少一个工况下与所述乙二醇系统配合以主动地冷却所述电力电子器件回路内的电力电子器件和所述电池回路内的电池，同时经由所述加热器回路主动地加热车厢区域。

18、在前述系统的另一非限制性实施例中，在所述至少一个工况期间，使用所述制冷剂系统经由冷却器主动地冷却所述电力电子器件和所述电池，同时使用所述乙二醇系统主动地且独立地加热所述车厢区域。

19、在任一前述方法的另一非限制性实施例中，所述至少一个工况包括多个工况，并且所述系统包括系统控制器，所述系统控制器控制所述第一阀和所述第二阀以管理用于所述多个工况的热传递，并且其中主动地冷却所述电力电子器件和所述电池同时主动地加热车厢区域包括所述多个工况中的第一工况，并且包括所述多个工况中的第二工况，其中所述第二工况在车辆停止充电时在所述电池回路内提供电池加热，并且同时还具有独立地加热所述车厢区域的能力。

20、在任一前述方法的另一非限制性实施例中，包括所述多个工况中的第三工况，其中所述第三工况包括使用来自所述电力电子器件回路中的电力电子器件的废热来独立地或叠加地通过ptc加热器加热所述电池回路中的所述电池以加热所述车厢区域。

21、前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各种方面或相应的单独特征中的任一者)可独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。

22、根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。可如下简要描述随附于具体实施方式的附图。

技术特征：

1.一种热管理系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中在所述至少一个工况期间，所述制冷剂系统主动地冷却所述电力电子器件和所述电池，同时所述乙二醇系统主动地加热所述车厢区域。

3.根据权利要求2所述的系统，其包括所述电池回路中的与所述制冷剂系统流体连通的冷却器和所述制冷剂系统中与环境大气流体连通以用于冷却/加热的制冷剂热交换器，并且其中所述制冷剂系统具有在不使用所述乙二醇系统的情况下直接冷却所述车厢区域的能力。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述冷却器将冷却从所述制冷剂系统提供给所述乙二醇系统，以主动地冷却所述电力电子器件和所述电池，同时所述乙二醇系统经由所述加热器回路主动地且独立地加热所述车厢区域。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述加热器回路至少包括加热器芯体和ptc加热器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述散热器回路至少包括乙二醇热交换器，并且其中所述电池回路至少包括电池供电热交换器和所述冷却器，并且任选地，其中所述乙二醇热交换器包括散热器，所述散热器用于将热量释放到所述环境大气，并且其中所述制冷剂热交换器与环境大气相互作用以为所述制冷剂系统提供冷却/加热，并且其中所述冷却器与所述制冷剂系统相互作用以根据需要提供加热/冷却，并且任选地，所述系统包括热泵，所述热泵将热量从所述制冷剂系统提供给所述乙二醇系统。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述乙二醇系统仅具有加热所述乘客舱的能力，并且其中所述乙二醇系统具有加热或冷却所述电池供电热交换器的能力并且具有加热或冷却所述电力电子器件的能力。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个工况包括多个工况，并且所述系统包括系统控制器，所述系统控制器控制所述第一阀和所述第二阀以管理用于所述多个工况的热传递，并且其中主动地冷却所述电力电子器件和所述电池同时主动地加热所述车厢区域包括所述多个工况中的第一工况。

9.根据权利要求8所述的系统，其中在所述多个工况中的第二工况中，所述第二阀流体地连接到所述第一阀以使用来自所述电力电子器件的废热来独立地或叠加地通过所述加热回路中的ptc加热器加热所述电池以加热所述车厢区域，并且任选地，在所述第二工况期间，所述电力电子器件回路用于加热所述电池回路中的所述电池，同时绕过所述散热器回路。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二阀流体地连接到所述第一阀以提供所述多个工况中的第三工况，在所述第三工况中，在车辆停止充电时所述电池回路内存在电池加热，同时还具有独立地加热所述车厢区域的能力，并且任选地，其中在所述车辆停止充电时所述电池回路内的电池加热使用所述乙二醇系统来实现。

11.根据权利要求9所述的系统，其中所述热管理系统内仅有一个ptc加热器。

12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一阀和所述第二阀是所述乙二醇系统内仅有的阀。

13.一种方法，其包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其包括在所述至少一个工况期间，使用所述制冷剂系统经由冷却器主动地冷却所述电力电子器件和所述电池，同时使用所述乙二醇系统主动地且独立地加热所述车厢区域。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个工况包括多个工况，并且所述系统包括系统控制器，所述系统控制器控制所述第一阀和所述第二阀以管理用于所述多个工况的热传递，并且其中主动地冷却所述电力电子器件和所述电池同时主动地加热车厢区域包括所述多个工况中的第一工况，并且包括所述多个工况中的第二工况，其中所述第二工况在车辆停止充电时在所述电池回路内提供电池加热，并且同时还具有独立地加热所述车厢区域的能力，并且包括所述多个工况中的第三工况，其中所述第三工况包括使用来自所述电力电子器件回路中的电力电子器件的废热来独立地或叠加地通过ptc加热器加热所述电池回路中的所述电池以加热所述车厢区域。

技术总结
本公开提供了“管理电动化车辆电池和车厢的加热和冷却的热管理系统”。一种示例性热管理系统尤其包括在乙二醇系统内操作的加热器回路、电池回路、散热器回路和电力电子器件回路。第一阀与所述加热器回路、所述电池回路、所述散热器回路和所述电力电子器件回路中的一者或多者流体连通。第二阀与所述加热器回路、所述电池回路、所述散热器回路和所述电力电子器件回路中的一者或多者流体连通。制冷剂系统在至少一种工况下与所述乙二醇系统配合以主动地冷却所述电力电子器件回路中的电力电子器件和所述电池回路中的电池，同时主动地加热车厢区域。

技术研发人员：迈克尔·约瑟夫·琼塔,克里斯汀·布伦特·舍尼曼,托德·路易斯·文策尔
受保护的技术使用者：福特全球技术公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29