用于电动车辆的温度控制系统技术方案

本发明专利技术涉及用于电动车辆的热控制系统(1)，包括：

【技术实现步骤摘要】
用于电动车辆的温度控制系统


[0001]本专利技术涉及用于电动车辆的热控制系统，包括：
[0002]‑
高压电池，
[0003]‑
第一热量交换器，其适配为与环境接触用以循环与环境热接触的热量交换介质，
[0004]‑
第二热量交换器，其与电池热接触，以及
[0005]‑
热量传输系统，其用于将热量交换介质从第一热量交换器传输到与第二热量交换器热接触的蒸发器/冷凝器组件，用以将热量传递到电池，以及将热量交换介质传输回到第一热量交换器。
[0006]本专利技术还涉及包括这种温度控制系统的电动车辆。

技术介绍

[0007]对于在较低温度处的电池提供功率的电动车辆(BEV)，驾驶舱和电池两者都需要被加热。所需要的加热功率由车辆的高压电池组提供并且其减少了行驶范围。用于将热量从环境空气传输到驾驶舱以及电池的热泵的使用提供了能量有效的加热方式。在温度低于5℃处，主热量交换器上的冰的形成降低通过热量交换器的空气流，以及降低热量交换器的效率。为了给热量交换器除冰，可以将热泵流反向用以加热热量交换器，但这导致相对复杂的系统和相对高的能量使用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种热控制系统，其中可以减少热量交换器上冰的形成，其具有相对简单的和紧凑的设计以及其具有相对低的功率消耗。
[0009]至此提供了根据本专利技术的热控制系统，其中，第一和第二热量交换器中的至少一个设置有振动装置，所述振动装置用于释放形成在所述至少一个热量交换器上的冰。
[0010]振动装置可具有相对紧凑的设计，其可耦合到主热量交换器和/或电池的热量交换器，用以机械能的有效传送以及消除重新设计热量交换介质的回路的需要。通过根据本专利技术的振动装置去除冰允许在较冷的气候中有效使用热泵并导致高达20％的能量节省(在0℃处WLTC)和延长的行驶范围。
[0011]在根据本专利技术的热控制系统的一实施方式中，振动装置包括超声换能器，所述超声换能器放置在第一热量交换器上以及其适配为生成声波，所述声波沿热量交换器的外表面，所述外表面与冰层形成交界面，用于在交界面层处融化冰，诸如通过引起空化气泡。
[0012]换能器生成的超声波可沿交界面层传播，在该交界面层处，它们可引起在交界面处的冰的相变，使得在不需要融化全部冰的情况下，冰容易从热量交换器释放。这提供了大量的能量节省。超声在交界面层处生成空化气泡，其导致高剪切力和剪应力将冰从所述表面排出。当车辆移动时，来自驾驶的振动和冲击有助于去除来自热量交换器表面的冰。在层流处于低雷诺数处通过热量交换器的情况下，例如发生在低流率条件中，发现超声波会引起在热量介质中的湍流的增加以及导致热量传递的增加。
[0013]超声换能器可以在20kHz和5MHz之间的频率处操作。
[0014]根据本专利技术的热控制系统的另一实施方式包括：控制单元，该控制单元连接到用于测量环境温度的温度传感器，当传感器测量到环境温度低于预定阈值时，控制单元接通超声换能器。控制器可适配为
[0015]‑
当温度传感器测量到温度低于下阈值时，持续接通超声换能器，
[0016]‑
当温度传感器测量到温度低于上阈值和高于下阈值时，以基本相似的持续时间的接通断开时间段来接通和断开超声换能器，以及
[0017]‑
当温度传感器测量到温度高于上阈值时，以接通时间段与断开时间段的一半相比更小来接通和断开超声换能器。
[0018]以这种方式，在低温(诸如
‑
15℃和更低)处操作换能器用以热量交换器的除冰，而在中温范围(例如
‑
15℃
‑
5℃)和高温范围(5℃以上)中，操作换能器以在热量交换器中提供增加的热量传递。对于在下阈值和上阈值之间的温度，接通断开时间段可在300s和600s之间，而对于高于上阈值的温度，接通时间段可设置在50s和150s之间，以及断开时间段在接通时间段的5倍到10倍之间。
[0019]换能器经由连接器本体可耦合到热量交换器，所述连接器本体，以在20kHz和100kHz之间，优选地在30kHz和50kHz之间的频率处，将超声振动传导到热量交换器。连接器本体可包括金属杆，该金属杆穿过热量交换器的宽度延伸以及具有适配为将热量交换器的共振频率与换能器匹配的质量。
附图说明
[0020]根据本专利技术的用于电动车辆的热控制系统的实施方式将通过非限制性示例的方式，参考附图进行详细描述。图中：
[0021]图1描绘了根据本专利技术的热控制系统的示意性布局，以及
[0022]图2描绘了安装在散热器的外表面上的超声换能器的透视图。
具体实施方式
[0023]图1示出了用于电池提供功率的电动车辆的热控制系统1，其具有高压电池2，该高压电池为车辆的传动系和车载电装置提供功率。系统1包括连接到中温散热器6的中温回路5，形成热泵，该热泵用于在低温处经由热量交换器3从环境4传递热量以加热电池2。
[0024]提供冷回路8用以在高于5℃的操作温度处冷却电池2，以及热回路9连接到高温散热器10用以在更高的操作温度处，将热量传递到环境4用以冷却驾驶舱和用以冷却电池2。
[0025]热回路9包括驾驶舱中的加热、通风和空调(HVAC)热量交换器12、由电池2提供功率的高压冷却剂加热器(HVCH)13和水冷凝器14。冷回路8包括冷却器蒸发器18，其连接到电池2的热量交换器3。热回路9和冷回路8经由压缩/膨胀回路15热耦合。冷却器蒸发器18与HVAC蒸发器17平行放置，该HVAC蒸发器经由压缩器16连接到水冷凝器14。中温回路5冷却电驱动(ED)部件19，诸如定子、转子和逆变器，并连接到冷却器蒸发器18。
[0026]中温回路5的散热器6设置有超声换能器20，该超声换能器连接到控制器21，该控制器用于基于由温度传感器22测量的环境温度，接通和断开换能器20。相似的换能器23附接到电池2的热量交换器3。控制器21可以在40kHz的超声换能器的共振频率处，向换能器
20、23提供例如35W的功率。
[0027]在低于5℃的温度处，电池2经由HVCH单元13和通过在环境温度处的加热介质加热，该加热介质从中温散热器6供应到冷却器/蒸发器18以及其经由水冷凝器18和HVCH单元随后传输到电池2。
[0028]控制器21在低于
‑
15℃的温度处，启动超声换能器6、23，使其处于恒定接通状态中，使得在散热器6、23的外表面上的超声波生成用以冰的去除。在
‑
15℃和+5℃之间的温度处，控制器21可替代地接通换能器6、23以500s以及断开换能器500s。在高于+5℃的环境温度处，控制器21可替代地接通换能器100s以及断开换能器900s，以通过声波在加热介质中生成的湍流改善通过加热介质的热传递。
[0029]图2示出了连接到杆26的超声换能器25的透视图，该杆形成将换能器25耦合到散热器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于电动车辆的热控制系统(1)，包括：
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高压电池(2)，
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第一热量交换器(6)，其适配为与环境(4)接触用以循环与环境热接触的热量交换介质，
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第二热量交换器(3)，其与电池(2)热接触，
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热量传输系统(5)，其用于将热量交换介质从第一热量交换器(6)传输到与第二热量交换器(3)热接触的蒸发器/冷凝器组件(15、18)，用以将热量传递到电池(2)，以及用于将热量交换介质传输回到第一热量交换器(6)，所述第一和第二热量交换器(3、6)中的至少一个设置有振动装置(20、23、27)，用以释放形成在所述至少一个热量交换器(3、6)上的冰。2.根据权利要求1所述的热控制系统(1)，振动装置包括超声换能器(25)，所述超声换能器放置在第一和/或第二热量交换器(3、6、27)上并且适配为生成沿着热量交换器(3、6、27)的外表面(29)的声波，外表面(29)形成与冰层的交界面，用于在交界面层处融化冰。3.根据权利要求2所述的热控制系统(1)，超声换能器(25)在20kHz和5MHz之间的频率处操作。4.根据权利要求2或3所述的热控制系统(1)，包括：控制单元(21)，该控制单元连接到用于测量环境温度的温度传感器(22)，当温度传感器(22)测量到环境温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：