用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法。一种方法，其包括在车辆发动机冷启动期间，打开连接在包含吸附剂的第一容器和包含吸附物的第二容器之间的第一阀；使第一流体循环通过第一导管,第一导管连接于设置在第一容器中的第一热交换器和设置在该第一容器外的第二热交换器；和使第二流体循环通过连接于第二热交换器的第二导管。以这种方式，在冷启动期间，热可以在吸附器处产生，并且其后传输给车辆发动机的冷却套和/或其他的车辆舱室，因而，减少发动机的升温时间。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法
本专利技术涉及用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法。
技术介绍
随着内燃机变得燃料效率更高，产生的废热更少，并且因此，达到最佳运行温度所花费的时间增加。这种达到运行温度的延迟可能降低燃油经济性，增加发动机磨损，并且增加排气排放物。此外，升温乘客厢所用的暖风装置通常依靠连接于发动机的冷却套的加热器核心。发动机升温时间的增加将进一步导致乘客厢升温的延迟，特别是在冷启动条件期间。为了增强发动机升温条件，已经研发出热能储存装置以在高运行温度下储存气体或液体介质。最常用的方法采用经受固态-液态或液态-气态变化和熔化热的相变材料(PCM)以使潜热储存最佳化。但是，常用PCM可能对金属是腐蚀性的、易燃的，具有低体积能量密度，可能需要用于储存的额外的绝缘，并且储存在PCM中的热量可随着时间降低。混合动力电动车辆(HEV)、插入式混合动力电动车辆(PHEV)和电动车辆(EV)通常采用正导热系数(PTC)加热器和/或燃油式加热器。利用这些系统使乘客车厢升温可导致大量的燃料或电力从动力驱动系统转移。以这种方式消耗燃料或电池可严重限制车辆的行驶范围。储热和升温控制装置的例子在US6520136中显示，其中冷却剂储存在作为储热装置的隔热容器中。该冷却剂在通过进气换热器、用于润滑油的换热器和用于自动变速器液压流体的换热器之后可以用来升温内燃机。日本专利申请10-77834公开了一种系统，其中储存在储热装置中的冷却剂可以用于加热发动机进气、机油和自动变速器流体。US2004/0154784公开一种方法，其用于在车辆内部利用诸如石蜡的相变材料来保存能量，同时向乘客厢提供热。但是这些系统和方法具有类似的缺点，其中所用的材料具有低能量密度，是高度易燃的，并且倾向于随着时间损失储存的能量。
技术实现思路
本文的专利技术人已经认识到上述问题以及用于车辆的热管理的系统和方法，其包括吸附热储存装置，该装置允许使用高能量密度吸附剂来产生用于使车辆发动机、乘客厢和/或需要热的其他车辆元件升温的热。在一个例子中，一种方法包括：在车辆发动机冷启动期间，打开连接在包含吸附剂的第一容器和包含被吸附物的第二容器之间的第一阀；使第一流体循环通过第一导管，所述第一导管连接于设置在第一容器内的第一热交换器和设置在第一容器外的第二热交换器；并且使第二流体循环通过连接于第二热交换器的第二导管。该第二导管还可以连接于车辆发动机的冷却套。以这种方式，在冷启动期间，例如发动机冷却到环境温度的发动机启动期间，热可以在该吸附器产生，并且随后转移给车辆发动机的冷却套和/或其他的车辆舱室，从而减少发动机或其他部件的升温时间。在另一个例子中，一种用于车辆的热管理系统，其包括：吸附热储存装置，其包括经由第一阀连接于包含被吸附物的第二容器的包含吸附剂的第一容器；连接于第一容器并且进一步连接于包含第一冷却剂的第一冷却剂回路的第一热交换器；和连接于第一冷却剂回路并且进一步连接于包含第二冷却剂的第二冷却剂回路的第二热交换器；连接于第二冷却剂回路的第一升温目标物。以这种方式，热能可以作为不随着时间降低的化学势储存。可以通过使吸附剂与被吸附物结合而获得(access)该能量，在这个例子中通过打开分开两个容器的阀获得该能量。该系统使热能够产生而对发动机没有任何额外的负荷，并且对车辆电池的负荷最小。在又另一个例子中，一种用于车辆发动机的升温系统，其包括：吸附热储存装置，所述吸附热储存装置包括包含吸附剂的吸附器，该吸附器经由阀连接于包含被吸附物的储液箱；包含第一冷却剂的第一导管，该第一导管连接于设置在该吸附器内的第一热交换器和设置在该吸附器外的第二热交换器；包含第二冷却剂的第二导管，该第二导管连接于该第二热交换器并且进一步连接于车辆发动机的冷却套；以及配置有存储在存储器中的指令的控制器，用于：响应冷启动事件，打开第一阀，使第一流体循环通过第一冷却剂回路，以及使第二冷却剂循环通过第二冷却剂回路。以这种方式，能够利用吸附剂和被吸附物产生热，诸如沸石的高能量密度材料可以用来以小发动机舱占地面积(footprint)产生大量的热，并且不借助于腐蚀的或易燃的材料。当单独的或结合附图考虑时由下面具体实施方式将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。应当明白，提供上面的
技术实现思路
是为了以简化形式引进选择的概念，这种概念在具体实施方式中将进一步描述。这并不意味着确定所主张权利的主题的关键或基本特征，所主张权利的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。而且，所主张权利的主题不限于解决上面或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施。附图说明图1示意地示出并入本文所述的热管理系统的机动车辆。图2示意地示出图1的热管理系统。图3描述用于在冷启动程序期间操作图2的热管理系统的实例方法。图4描述用于在一般的发动机运行条件期间操作图2的热管理系统的实例方法。图5描述用于利用图2的热管理系统进行解吸的实例方法。具体实施方式下面的描述涉及用于利用热管理系统管理机动车辆发动机和机动车辆客厢的温度的系统和方法，该热管理系统包括将热能储存为化学势的吸附热储存装置。图1示出包括热管理系统的机动车辆的实例实施方式，该热管理系统可以连接于机动车辆发动机、排气道和客厢，以管理发动机和乘客厢的加热和冷却。图2示出热管理系统的更详细的示意图，该热管理系统包括连接于吸附器回路和冷却剂回路的吸附热储存装置。如图3所示，该热管理系统可以用来实现在冷启动条件期间能够使发动机升温的方法。图4描述用于利用该热管理系统管理发动机和乘客厢温度的高级流程图。图5描述用于解吸附的方法，借此该吸附热储存装置的化学势通过利用来自发动机气缸排气的热驱动解吸附而恢复。图1示出包括根据本公开的热管理系统100的机动车辆2的实例实施方式。车辆2包括驱动轮6、客厢4和内燃机10。内燃机10包括至少一个燃烧室(未示出)，其可经由进气道46接收进气并且经由排气道48排出燃烧气体。发动机10可以包括在诸如道路汽车等其他类型车辆的机动车辆中。在一些实施方式中，发动机10可以包括在推进系统中，其也包括电池驱动的电动马达，例如在混合动力电动车辆(HEV)或插入式混合动力电动车辆(PHEV)中。在一些实施方式中，热管理系统100可以包括在省去发动机10的电动车辆(EV)中。热管理系统100可以包括吸附热储存装置50或热电池(thermalbattery)。一个这样的实施方式在图2中示出并且在下面详细地描述。如图1和2所示，热管理系统100可以连接于发动机10、排气道48和客厢4。该吸附热储存装置可以构造成利用可逆的放热和吸热反应产生热，储存热能或吸收热。该可逆反应可以用来，例如，在冷启动时为发动机10提供热，以响应乘客加热客厢的要求使客厢4升温，或从发动机10和/或排气道48吸收过量的热。以这种方式，发动机10可以很大程度上免于在车辆中提供气候控制，并且热管理系统100可以不对发动机10施加负荷。图1进一步示出车辆2的控制系统14。控制系统14可以通信地连接于发动机10的各种部件和热管理系统100以执行本文描述的控制程序和动作。如图1所示，控制系统14可以包括电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机，其包括微处理单元、输入/输出端口、用于可执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在车辆发动机冷启动期间：打开连接在包含吸附剂的第一容器和包含被吸附物的第二容器之间的第一阀；使第一流体循环通过第一导管，所述第一导管连接于设置在所述第一容器内的第一热交换器和设置在所述第一容器外的第二热交换器；和使第二流体循环通过连接于所述第二热交换器的第二导管。

【技术特征摘要】
2013.06.19 US 13/922,0691.一种用于车辆运转的方法，包括：在车辆发动机冷启动期间：打开连接在包含吸附剂的第一容器和包含被吸附物的第二容器之间的第一阀从而使得所述被吸附物从所述第二容器流入所述第一容器以便于在所述吸附剂中的吸附；通过使冷却剂/吸附器热交换回路中的第一流体循环通过设置在所述第一容器内的第一热交换器和设置在所述第一容器外的第二热交换器，交换所述第一容器中的所述吸附剂与所述第一流体之间的热，所述第一热交换器与所述吸附剂热连接；和通过使第二流体循环通过包括所述第二热交换器的冷却剂回路，交换所述第一流体和所述第二流体之间的热。2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述第二流体循环通过所述冷却剂回路进一步包括使所述第二流体循环通过车辆发动机的冷却套。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：使车辆发动机达到预定的运行温度；并且然后停止所述冷却剂/吸附器热交换回路中的所述第一流体的循环。4.根据权利要求3所述的方法，还包括：使热回收回路中的第三流体循环通过设置在所述第一容器内的第三热交换器和设置在所述第一容器外并热连接于废热源的第四热交换器；致动连接于所述第二容器的风扇；使所述第二容器中的被吸附物达到预定阈值水平；关闭所述第一阀；停止所述第三流体的循环；和停止连接于所述第二容器的风扇。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述废热源是连接于所述车辆发动机的排气道。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述吸附剂是沸石并且所述被吸附物是水溶液。7.根据权利要求2所述的方法，其中使所述第二流体循环通过所述冷却剂回路进一步包括使所述第二流体循环通过散热器和第三容器，其中所述第三容器是包含所述第二流体的储器。8.根据权利要求7所述的方法，其中使所述第二流体循环通过所述冷却剂回路进一步包括使所述第二流体循环通过所述冷却剂回路的加热回路，所述加热回路包括用于使车辆的客厢升温的加热器核心。9.一种用于车辆的热管理系统，包括：吸附热储存装置，其包括经由第一阀连接于包含被吸附物的第二容器的包含吸附剂的第一容器；第一冷却剂在其中循环的冷却剂/吸附器热交换回路，所述冷却剂/吸附器热交换回路包括设置在所述第一容器内的第一热交换器和设置在所述第一容器外的第二热交换器，所述第一热交换器与所述吸附剂热连接；和第二冷却剂在其中循环的冷却剂回路，所述冷却剂回路包括所述第二热交换器和第一升温目标物。10.根据权利要求9所述的系统，还包括：第三冷却剂在其中循环的热回收回路，所述热回收回路包括设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·格雷纳，邹伯玉，王凯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US