多模式交通工具热管理系统技术方案

提供了一种多模式交通工具热管理系统，其使得在可以加热模式或冷却模式工作的基于制冷剂的热控制回路与多个非基于制冷剂的热控制回路之间可以进行有效的热连通。多模式交通工具热管理系统包括电池热控制回路，其包括第一循环泵；传动系控制回路，其包括第二循环泵；第一阀组件，其包括第一阀组件四通阀或第一阀组件一对三通阀；基于制冷剂的热控制回路，其中基于制冷剂的热控制回路包括制冷剂、压缩机和冷凝器/蒸发器；制冷剂-空气热交换器，其通过第一膨胀阀耦接到基于制冷剂的热控制回路；制冷剂阀，其可以至少两种模式工作；和制冷剂-流体热交换器，其耦接到热控制回路。由于这种方式，系统能够例如通过利用一个子系统内产生的热量加热另一个子系统来有效地调节不同交通工具热控制回路内的温度。

【技术实现步骤摘要】

本技术大体上涉及电动交通工具，并且更具体地，涉及热效率高且可配置的热管理系统。
技术介绍
响应于由不断上涨的燃料价格和全球变暖的可怕后果引起的消费者需求，汽车工业慢慢地开始接受对于排放极低、效率很高的汽车的需求。尽管在该行业中的某些企业尝试通过制造更高效的内燃机来达到这些目标，但其它企业在他们的交通工具阵容(line-up)中并入混合驱动或全电力传动系。然而，为了满足消费者的期望，汽车工业不仅必须要实现更绿色的传动系，还必须在这样做的同时将性能、范围、可靠性和成本维持在合理的水平。电动交通工具，由于它们对于可充电电池的依赖，需要相当复杂的热管理系统来确保电池保持在其要求的工作温度范围内。此外，除了控制电池温度以外，热管理系统还必须能够在加热和冷却客舱的同时不会不适当地影响交通工具的整个操作效率。已经采取了多种方法来尝试和满足这些目标。例如，美国专利第6,360,835号公开了一种用于与燃料电池驱动的交通工具一起使用的热管理系统，该系统利用共享公共传热介质的低温和高温热传递环路(heattransfercircuit)，该双环路需要充分地冷却交通工具的放热部件和加热交通工具的吸热部件。美国专利第7,789,176号公开了利用多个冷却回路和单个热交换器的热管理系统。在示例性实施例中，一个冷却回路用于冷却能量存储系统，第二个冷却回路对应于HVAC子系统，并且第三个冷却回路对应于驱动马达冷却系统。还公开了对耦合到第一冷却回路的加热器的使用，该加热器提供了一种手段，用于在初始交通工具工作期间或当交通工具暴露于极低环境温度时确保电池足够温暖。美国专利第8,336,319号公开了一种EV双模式热管理系统，该系统设计成优化两个冷却剂回路之间的效率，第一冷却回路与交通工具的电池热连通，第二冷却回路与诸如电力马达或逆变器这样的至少一个传动系部件热连通。公开的系统使用双模式阀系统来在第一工作模式和第二工作模式之间配置热管理系统，其中在第一模式中，两个冷却回路并行地工作，在第二模式中两个冷却回路串行地工作。尽管现有技术公开了多种技术用于维持电池组和其它交通工具子系统的温度，但需要改进的热管理系统来有效地控制每一个交通工具热系统的温度同时优化整个交通工具工作效率。本技术提供了这样的热管理系统。
技术实现思路
本技术提供了一种交通工具热管理系统。在至少一个实施例中，该系统包括：(i)电池热控制回路，其包括使电池热控制回路内的热传递流体流通的第一循环泵，并且其中电池热控制回路热耦接到交通工具电池组；(ii)传动系控制回路，其包括使传动系控制回路内的热传递流体流通的第二循环泵，其中传动系控制回路热耦接到至少一个传动系部件；(iii)第一阀组件，其包括第一阀组件四通阀或第一阀组件一对三通阀，其中当第一阀组件配置成第一阀组件第一模式时电池热控制回路与传动系热控制回路并行且独立地工作，以及当阀组件配置为第一阀组件第二模式时电池热控制回路串行地耦接到传动系热控制回路；(iv)基于制冷剂的热控制回路，其包括制冷剂、压缩机和冷凝器/蒸发器；(v)通过第一膨胀阀耦接到基于制冷剂的热控制回路的制冷剂-空气热交换器，其中制冷剂-空气热交换器热耦接到交通工具HVAC系统；(vii)可以至少两种模式工作的制冷剂阀；和(vii)耦接到热控制回路的制冷剂-流体热交换器，其中处于第一模式的制冷剂阀引导制冷剂通过制冷剂-空气热交换器和第一膨胀阀，并且其中处于第二模式的制冷剂阀引导制冷剂通过制冷剂-流体热交换器，该制冷剂-流体热交换器继而加热热控制回路内的热传递流体。一方面，热控制回路可以包括电池热控制回路，这种情况下制冷剂-流体热交换器耦接到电池热控制回路。系统可以进一步包括第二制冷剂-流体热交换器，其通过第二膨胀阀耦接到基于制冷剂的热控制回路，其中第二制冷剂-流体热交换器热耦接到电池热控制回路。另一方面，电池热控制回路可以包括补充的电加热器，该补充的电加热器配置成在电源连接至该补充的电加热器时加热电池热控制回路的热传递流体。另一方面，系统可以进一步包括客舱热控制回路，该客舱热控制回路包括第三循环泵，其中第三循环泵使客舱热控制回路内的热传递流体流通，并且其中客舱热控制回路提供对交通工具客舱的温度控制。热控制回路可以包括客舱热控制回路，这种情况下制冷剂-流体热交换器耦接到客舱热控制回路。该系统可以进一步包括第二制冷剂-流体热交换器，其通过第二膨胀阀耦接到基于制冷剂的热控制回路，其中第二制冷剂-流体热交换器热耦接到电池热控制回路。该系统可以进一步包括第二阀组件，其中第二阀组件可以包括第二阀组件四通阀或第二阀组件的一对三通阀，其中当第二阀组件配置成处于第二阀组件第一模式时，客舱热控制回路与电池热控制回路并行且独立地工作，并且其中当第二阀组件配置成处于第二阀组件第二模式时客舱热控制回路串行地耦接到电池热控制回路。客舱热控制回路可以进一步包括液体-空气热交换器，其中客舱热控制回路的热传递流体流通通过液体-空气热交换器。客舱热控制回路可进一步包括电加热器，该电加热器配置成在电源连接到该电加热器时加热客舱热控制回路的热传递流体。另一方面，系统可以进一步包括(i)旁通阀，和(ii)插入在制冷剂-流体热交换器与冷凝器/蒸发器之间的第三膨胀阀，其中当制冷剂阀处于第一模式时，旁通阀配置成允许基于制冷剂的热控制回路中的制冷剂绕过第三膨胀阀，并且其中当制冷剂阀处于第二模式时，旁通阀配置成允许基于制冷剂的热控制回路中的制冷剂流动通过第三膨胀阀。旁通阀和第三膨胀阀可以组合在电子膨胀阀中。另一方面，系统可以进一步包括第二制冷剂旁通阀，其中处于第一工作模式的第二制冷剂旁通阀将制冷剂-流体热交换器耦接到基于制冷剂的热控制回路，并且其中处于第二工作模式的第二制冷剂旁通阀使制冷剂-流体热交换器与基于制冷剂的热控制回路分离开。在另一个实施例中，系统包括(i)客舱热控制回路，其包括使客舱热控制回路内的热传递流体流通的第一循环泵，并且其中客舱热控制回路提供对交通工具客舱的温度控制；(ii)电池热控制回路，其包括使电池热控制回路内的热传递流体流通的第二循环泵，并且其中电池热控制回路热耦接到交通工具电池组；(iii)传动系控制回路，其包括使传动系控制回路内的热传递流体流通的第三循环泵，并且其中传动系控制回路热耦接到至少一个传动系部件；(iv)第一阀组件，其中当第一阀组件配置成处于第一阀组件第一模式时客舱热控制回路与电池热控制回路并行且独立地工作，并且其中当第一阀组件配置成处于第一阀组件第二模式时客舱热控制回路串行地耦接到电池热控制回路；以及(v)第二阀组件，其中当第二阀组件配置成处于第二阀组件第一模式时电池热控制回路与传动系热控制回路并行且独立地工作，并且其中当第二阀组件配置成处于第二阀组件第二模式时电池热控制回路串行耦接到传动系热控制回路。客舱热控制回路可以包括液体-空气热交换器，其中客舱热控制回路的热传递流体流通穿过液体-空气热交换器。客舱热控制回路还可以包括电加热器，该电加热器配置成在电源连接到该电加热器时加热客舱热控制回路内的热传递流体。另一方面，第一阀组件可以包括四通阀，其中处于第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多模式交通工具热管理系统，其特征在于，包括：电池热控制回路(505)，其包括第一循环泵(527)，其中所述第一循环泵使所述电池热控制回路内的热传递流体流通，并且其中所述电池热控制回路热耦接到交通工具电池组(509)；传动系热控制回路(507)，其包括第二循环泵(517)，其中所述第二循环泵使所述传动系热控制回路内的所述热传递流体流通，其中所述传动系热控制回路热耦接到至少一个传动系部件(513)；第一阀组件，其包括第一阀组件四通阀(563)或第一阀组件一对三通阀(1003/1004)，其中当所述第一阀组件配置成第一阀组件第一模式时所述电池热控制回路与所述传动系热控制回路并行且独立地工作，以及其中当所述第一阀组件配置成第一阀组件第二模式时所述电池热控制回路串行地耦接到所述传动系热控制回路；基于制冷剂的热控制回路(501)，其中所述基于制冷剂的热控制回路包括制冷剂、压缩机(535)和冷凝器/蒸发器(547)；制冷剂‑空气热交换器(543)，其通过第一膨胀阀(541)耦接到所述基于制冷剂的热控制回路，其中所述制冷剂‑空气热交换器热耦接到交通工具HVAC系统；制冷剂阀(539)，其可以至少两种模式工作；和制冷剂‑流体热交换器(559)，其耦接到热控制回路，所述热控制回路包含所述热传递流体，其中处于第一模式的所述制冷剂阀引导所述制冷剂通过所述制冷剂‑空气热交换器和所述第一膨胀阀，并且其中处于第二模式的所述制冷剂阀引导所述制冷剂通过所述制冷剂‑流体热交换器，并且当所述制冷剂被引导通过所述制冷剂‑流体热交换器时加热所述热控制回路内的所述热传递流体。...

【技术特征摘要】
2014.10.21 US 14/519,182;2014.10.21 US 14/519,256;1.一种多模式交通工具热管理系统，其特征在于，包括：
电池热控制回路(505)，其包括第一循环泵(527)，其中所述第一循环泵使所述电池热控制回路内的热传递流体流通，并且其中所述电池热控制回路热耦接到交通工具电池组(509)；
传动系热控制回路(507)，其包括第二循环泵(517)，其中所述第二循环泵使所述传动系热控制回路内的所述热传递流体流通，其中所述传动系热控制回路热耦接到至少一个传动系部件(513)；
第一阀组件，其包括第一阀组件四通阀(563)或第一阀组件一对三通阀(1003/1004)，其中当所述第一阀组件配置成第一阀组件第一模式时所述电池热控制回路与所述传动系热控制回路并行且独立地工作，以及其中当所述第一阀组件配置成第一阀组件第二模式时所述电池热控制回路串行地耦接到所述传动系热控制回路；
基于制冷剂的热控制回路(501)，其中所述基于制冷剂的热控制回路包括制冷剂、压缩机(535)和冷凝器/蒸发器(547)；
制冷剂-空气热交换器(543)，其通过第一膨胀阀(541)耦接到所述基于制冷剂的热控制回路，其中所述制冷剂-空气热交换器热耦接到交通工具HVAC系统；
制冷剂阀(539)，其可以至少两种模式工作；和
制冷剂-流体热交换器(559)，其耦接到热控制回路，所述热控制回路包含所述热传递流体，其中处于第一模式的所述制冷剂阀引导所述制冷剂通过所述制冷剂-空气热交换器和所述第一膨胀阀，并且其中处于第二模式的所述制冷剂阀引导所述制冷剂通过所述制冷剂-流体热交换器，并且当所述制冷剂被引导通过所述制冷剂-流体热交换器时加热所述热控制回路内的所述热传递流体。
2.如权利要求1所述的多模式交通工具热管理系统，其特征在于，所述热控制回路包括所述电池热控制回路，并且所述制冷剂-流体热交换器耦接到所述电池热控制回路。
3.如权利要求2所述的多模式交通工具热管理系统，其特征在于，所述多模式交通工具热管理系统进一步包括通过第二膨胀阀(555)耦接到所述基于制冷剂的热控制回路的第二制冷剂-流体热交换器(557)，并且其中所述第二制冷剂-流体热交换器热耦接到所述电池热控制回路。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多模式交通工具热管理系统，其特征在于，所述电池热控制回路进一步包括补充的电加热器(1301)，该补充的电加热器配置成在电源连接至所述补充的电加热器时加热所述电池热控制回路内的所述热传递流体。
5.如权利要求1所述的多模式交通工具热管理系统，其特征在于，进一步包括客舱热控制回路(503)，该客舱热控制回路包括第三循环泵(529)，其中所述第三循环泵使所述客舱热控制回路内的所述热传递流体流通，并且其中所述客舱热控制回路提供对交通工具客舱的温度控制。
6.如权利要求5所述的多模式交通工具热管理系统，其特征在于，所述热控制回路包括所述客舱热控制回路并且所述制冷剂-流体热交换器耦接到所述客舱热控制回路。
7.如权利要求6所述的多模式交通工具热管理系统，其特征在于，所述多模式交通工具热管理系统进一步包括通过第二膨胀阀(555)耦接到所述基于制冷剂的热控制回路的第二制冷剂-流体热交换器(557)，并且其中所述第二制冷剂-流体热交换器热耦接到所述电池热控制回...

【专利技术属性】
技术研发人员：VG约翰斯顿，
申请(专利权)人：源捷公司，
类型：新型
国别省市：美国;US