本公开涉及一种用于车辆的热管理系统。本公开还涉及一种用于车辆的动力系，以及一种包括动力系的车辆。
背景技术
具有乘员室的车辆通常包括加热装置，该加热装置用于利用车辆的推进系统的废热来加热乘员室。由于环境问题以及客户的经济顾虑，现代车辆的推进系统已变得更高效节能，这意味着可用于加热乘员室的废热较少。
一些推进系统包括内燃发动机，例如压缩点火发动机，例如柴油发动机，或奥托发动机，其在操作期间产生过量热量。然而，许多现代车辆配备有起停系统，该起停系统被布置成自动关闭和重启内燃发动机，以减少发动机空转耗费的时间量，从而减少燃料消耗和排放。此外，这些类型的发动机已变得越来越节能，这意味着由内燃发动机产生的废热可能不足以用传统加热装置将乘员室加热到期望水平。
一些车辆包括电力推进系统，该电力推进系统包括电机、电力电子器件、电池等。这些部件在操作期间产生可用于加热乘员室的热量。然而，所产生的热量显著地低于内燃发动机产生的热量。此外，在静止的时段期间，某些部件的最大温度可能小于加热乘员室的最佳温度。
电力推进系统可以分为全电力推进系统和混合电力推进系统的类别。全电力推进系统被布置成完全依靠电力操作，并且不包括内燃发动机。混合电力推进系统使用两种或更多种不同类型的动力，例如内燃发动机和电机。通常，内燃发动机在较低功率输出水平下具有较差的能量效率，并且在较高功率输出水平下具有较好的能量效率。电力推进系统通常在低功率输出水平和高功率输出水平下具有极高的能量效率，但车辆中的电能的存储通常不足以允许在较高功率输出水平下操作较长的时间段。
因此，一些混合电力推进系统被配置成根据负载在电力推进与燃烧发动机推进之间切换，使得电力推进系统在低负载情况下操作，并且在较高负载情况下启动和操作燃烧发动机。一些混合电力推进系统被配置成允许同时操作电力推进系统和燃烧发动机。电能可以存储在电池中以用于车辆的推进。以此方式，可以改进车辆的总能效，特别是当在多次启动和停止的区域驾驶时，例如当在城市地区驾驶时。
混合电力推进系统的另一个优点是，它们可以允许在诸如城市中心的某些区域以及对排气的排放和/或噪声的排放敏感的其它区域中使用纯电力推进系统。如上文所理解的，在许多情况下，由混合电力推进系统产生的废热可能不足以加热车辆的乘员室。因此，一些混合电力推进系统被布置成当乘员室的加热需求高且推进系统中的可用热量低时启动内燃发动机，从而增加推进系统中的可用热量。内燃发动机的这种启动增加了燃料消耗并且增加了推进系统的排放。
在推进冷却剂回路与用于乘员室的加热回路之间使用热泵回路是增加从推进系统到乘员室的热传递的高效且有效的方式。然而，与几种其它类型的系统一样，热泵回路具有窄的操作范围，在此操作范围中其操作最有效，并且季节变化、温度变化和乘员室的加热需求的变化对这种系统的效率产生限制。
此外，季节变化、温度变化和乘员室的加热需求的变化对这种系统提出了不同的要求，这可能是冲突的要求。此外，车辆的推进系统可包括对低温或高温敏感的部件。
此外，一般而言，在当今的消费市场中，如果诸如车辆系统及其相关联部件的产品具有适合以成本有效的方式制造和组装的条件和/或特性，则这是一个优点。
技术实现要素：
本发明的目的是克服或至少减轻上述问题和缺点中的至少一些。
根据本发明的第一方面，所述目标通过用于车辆的热管理系统来实现，其中所述车辆包括乘员室和被配置成向所述车辆提供原动力的推进系统。所述热管理系统包括：推进冷却剂回路，其被构造成冷却所述推进系统的至少一部分；加热回路，其被构造成加热所述乘员室；以及热泵回路，所述热泵回路包括所述推进冷却剂回路中的第一蒸发器和所述加热回路中的冷凝器。所述推进冷却剂回路包括连接导管，所述连接导管在所述冷凝器上游的位置处将所述推进冷却剂回路连接到所述加热回路。所述推进冷却剂回路还包括第一返回导管，所述第一返回导管被构造成将冷却剂在所述冷凝器下游的位置处从所述加热回路返回到所述推进冷却剂回路。所述热管理系统还包括第一阀，所述第一阀被构造成控制冷却剂通过所述连接导管流动。
由于所述推进冷却剂回路包括所述连接导管和被构造成控制冷却剂通过所述连接导管流动的第一阀，因此提供更柔性且更可控的热管理系统，从而允许所述加热回路在比所述推进冷却剂回路的温度水平更高的温度水平下操作。
因此，通过控制所述第一阀以阻止冷却剂通过所述连接导管流动，所述推进冷却剂回路的冷却剂绕过所述冷凝器，并且所述加热回路变得与所述推进冷却剂回路隔离，从而允许所述加热回路在比所述推进冷却剂回路的温度水平更高的温度水平下操作。由此，所述热泵回路可以例如在环境温度低且乘员室的加热需求高的冬季期间以更有效的方式将热量从所述推进冷却剂回路传递到所述加热回路。
此外，提供了一种热管理系统，其中可以例如在环境温度较高且乘员室的加热需求较低的夏季期间，通过控制第一阀以允许冷却剂通过连接导管流动来由推进冷却剂回路冷却冷凝器。此外，提供了一种热管理系统，其中，可以在需要时，通过控制第一阀以允许冷却剂通过连接导管流动来使用冷凝器加热推进系统的部件。
因此，由于这些特征，可以以更有效的方式将热量传递到推进系统和从推进系统传递热量，这意味着提供了在包括热管理系统的车辆中更有效地利用能量的条件。此外，提供了一种能够改善包括热管理系统的车辆的乘员室加热性能的热管理系统。
因此，提供了一种热管理系统，其克服或至少减轻上述问题和缺点中的至少一些。因此，实现了上述目标。
可选地，所述推进冷却剂回路包括绕过所述连接导管的旁路管线，并且其中所述第一阀在所述第一阀引导冷却剂通过所述连接导管的第一状态与所述第一阀引导冷却剂通过所述旁路管线的第二状态之间可控制。由此，提供了对冷却剂的流动的简单且可靠的控制。
可选地，所述加热回路包括布置在所述冷凝器的下游和所述第一返回导管的下游的加热器。由此，提供一种热管理系统，其允许所述加热器加热所述加热回路，而不将热量经由所述冷凝器传递到所述推进冷却剂回路。所述加热器可例如包括电加热器或燃料火焰加热器。作为替代方案或另外，在所述车辆包括混合电力推进系统且所述推进冷却剂回路被布置成冷却所述推进系统的电气部件的实施例中，所述加热器可包括热交换器，所述热交换器被布置成将热量从燃烧发动机冷却剂回路传递到所述加热回路。
可选地，所述推进系统是包括电力电子器件和电机的电力推进系统，并且其中所述推进冷却剂回路被构造成冷却所述电力电子器件和所述电机中的至少一者。由此，提供一种柔性且更可控的热管理系统，其允许所述加热回路在比所述电力推进系统的部件的温度水平更高的温度水平下操作。此外，提供了一种热管理系统，其中，可以在需要时，通过控制所述第一阀以允许冷却剂通过所述连接导管流动来使用所述冷凝器加热所述电力推进系统的部件。
可选地，所述热泵回路包括：第二蒸发器，所述第二蒸发器被构造成冷却所述乘员室；以及第二阀，所述第二阀在所述第二阀使所述热泵回路中的工作介质流动通过所述第一蒸发器的第一状态与所述第二阀使所述热泵回路中的工作介质流动通过所述第二蒸发器的第二状态之间可控制。由此，提供一种热管理系统，其中所述热泵回路可用于冷却所述乘员室。因此，通过控制所述第一阀以允许冷却剂通过所述连接导管流动并控制所述第二阀到所述第二状态，由所述第二蒸发器收集的热量可传递到所述冷凝器且经由所述推进冷却剂回路从所述冷凝器传递到环境。
可选地，所述系统包括控制装置，所述控制装置被构造成在乘员室冷却模式下控制所述第一阀以允许冷却剂通过所述连接导管流动，并控制所述第二阀到所述第二状态。由此，提供一种热管理系统，其中所述热泵回路可用于以有效方式冷却所述乘员室，其中由所述第二蒸发器收集的热量可传递到所述冷凝器且经由所述推进冷却剂回路从所述冷凝器传递到环境。
可选地，所述控制装置被构造成在乘员室加热模式下控制所述第一阀以阻止冷却剂通过所述连接导管流动，并控制所述第二阀到所述第一状态。由此，提供一种热管理系统，其中所述热泵回路可用于以高效方式加热所述乘员室，其中由所述第一蒸发器收集的热量可经由所述冷凝器以有效的方式传递到所述加热回路。
可选地，所述推进冷却剂回路包括第一散热器和第一冷却剂泵，并且其中所述系统包括控制装置，所述控制装置被构造成在第一热泵操作模式下控制所述第一阀以阻止冷却剂通过所述连接导管流动并激活所述第一冷却剂泵，以便将所述第一散热器从环境收集的热量传递到所述第一蒸发器。由此，提供一种热管理系统，其中来自环境的热量可用于加热乘员室。其结果是，在推进系统中基本上没有多余热量可用的情况下，也可以以能量有效的方式加热乘员室。其另一结果是，规避了起动推进系统或其部件以增加推进系统中的可用热量的需要。因此，热管理系统提供了在车辆的推进系统中更有效地利用能量的条件。
可选地，所述控制装置被构造成当所述推进系统中的温度水平低于阈值水平时在所述第一热泵操作模式下操作所述系统。由此，提供了在车辆的推进系统中更有效地利用能量的条件。阈值水平可以设置为确定所述推进系统中可用的热量不足以加热乘员室的水平，和/或设置为推进系统的部件所需的最小温度水平。
可选地，所述推进冷却剂回路包括冷却剂分支和第三阀，所述第三阀被构造成调节冷却剂通过所述冷却剂分支的流动，并且其中所述第一蒸发器布置在所述冷却剂分支中。由此，提供一种更柔性且更可控的热管理系统，其中可仅通过控制第三阀来调节通过第一蒸发器的冷却剂的流动，并且因此也调节向第一蒸发器的热传递。
可选地，所述推进系统是包括电池的电力推进系统，并且其中所述第一蒸发器还被构造成冷却所述电池。因此，提供一种能够利用由电池产生的热量来加热乘员室的热管理系统。此外，提供了用于将电池冷却到比电力推进系统(例如，电力电子器件和/或电机)的其它部分更低的温度水平的条件。
可选地，所述系统包括被构造成冷却电池的电池冷却剂回路，并且其中所述电池冷却剂回路包括第一蒸发器下游的冷却剂分支中的入口和第一蒸发器上游的冷却剂分支中的出口。由此，提供一种热管理系统，其中电池可冷却到比电力推进系统的其它部分(例如，电力电子器件和/或电机)更低的温度水平。
可选地，所述电池冷却剂回路包括电池冷却剂分支、所述电池冷却剂分支中的电池散热器，以及被构造成调节通过所述电池冷却剂分支的冷却剂的流动的第四阀。由此，提供一种热管理系统，其中电池可由第一蒸发器以及由电池散热器冷却。以此方式，提供改进的柔性并且增大电池的最大冷却容量。此外，提供用于以独立于冷却电力推进系统的其它部件(例如，电力电子器件和/或电机)的方式冷却电池的条件。
可选地，所述电池冷却剂回路包括电池冷却剂泵，并且其中所述系统包括控制装置，所述控制装置被构造成在第二热泵操作模式下控制所述第四阀以调节冷却剂通过所述电池冷却剂分支的流动且激活所述电池冷却剂泵，以便将由所述电池散热器从环境收集的热量传递到所述第一蒸发器。由此，提供一种热管理系统，其中来自环境的热量可用于加热乘员室。其结果是，在推进系统中基本上没有多余热量可用的情况下，也可以以能量有效的方式加热乘员室。其另一结果是，规避了起动推进系统或其部件以增加推进系统中的可用热量的需要。因此，热管理系统提供了在车辆的推进系统中更有效地利用能量的条件。
可选地，所述控制装置被构造成当所述推进系统中的温度水平低于阈值水平时在所述第二热泵操作模式下操作所述系统。由此，提供了在车辆的推进系统中更有效地利用能量的条件。
可选地，所述加热回路包括热交换器，所述热交换器被构造成加热所述乘员室，并且其中所述第一返回导管被构造成在所述热交换器上游的位置处将冷却剂从所述加热回路返回到所述推进冷却剂回路。因此，可以在不通过加热回路的热交换器的情况下将冷却剂返回到推进冷却剂回路。
可选地，所述推进冷却剂回路包括第二返回导管，所述第二返回导管被构造成将冷却剂在所述热交换器下游的位置处从加热回路返回到所述推进冷却剂回路。由此，提供了用于选择从推进冷却剂回路通过导管输送的冷却剂是否应当通过热交换器，或者不单通过控制通过第一返回导管和第二返回导管的流动的条件。
可选地，所述系统包括流动控制装置，所述流动控制装置在流动控制装置引导冷却剂通过第一返回导管的第一状态与流动控制装置引导冷却剂通过第二返回导管的第二状态之间可控制。由此，提供一种系统，所述系统能够选择从推进冷却剂回路通过导管输送的冷却剂是否应当通过热交换器，或者不单通过控制流动控制装置在第一状态与第二状态之间。
可选地，所述加热回路包括热交换器和风扇，所述风扇被构造成产生通过所述热交换器朝向所述乘员室的气流，并且其中所述系统包括阀装置，所述阀装置可控制到所述阀装置向环境引导气流的至少一部分的状态。以此方式，向热管理系统提供推进系统的部件的改进的最大冷却容量。这是因为从推进冷却剂回路收集的热量可以经由加热回路从冷凝器传递到环境。也就是说，由于阀装置，与考虑到乘员室的当前加热需求所需的热量相比，可以从加热回路并且因此也从推进冷却剂回路耗散更多热量。
因此，提供一种热管理系统，其以规避需要使用较大散热器、较大泵、软管等的方式改进推进系统的部件的最大冷却能力，这将增加热管理系统的成本、重量和复杂性。因此，推进系统的部件的最大冷却容量以成本和能量有效的方式得到改进。
可选地，所述加热回路包括加热回路泵，所述加热回路泵被构造成通过所述加热回路泵送冷却剂，并且其中所述加热回路泵布置在所述连接导管与所述第一返回导管之间。以此方式，当第一阀被控制以允许冷却剂通过连接导管流动时，加热回路泵将从连接导管泵送冷却剂并通过冷凝器。
根据本发明的第二方面，所述目标通过用于车辆的动力系来实现，其中，所述动力系包括被配置成向车辆提供原动力的推进系统以及根据本公开的一些实施例的热管理系统。
由于动力系包括根据本公开的一些实施例的热管理系统，因此提供更柔性且热可控的动力系，从而允许热管理系统的加热回路在比推进冷却剂回路的温度水平更高的温度水平下操作。以此方式，热管理系统的热泵回路可以例如在环境温度低且乘员室的加热需求高的冬季期间以更有效的方式将热量从推进冷却剂回路传递到加热回路。
此外，提供一种动力系，其中可例如在环境温度较高且乘员室的加热需求较低的夏季期间，通过控制第一阀以允许冷却剂通过连接导管流动来由推进冷却剂回路冷却热管理的冷凝器。此外，提供一种动力系，其中，可在需要时，通过控制所述第一阀以允许冷却剂通过连接导管流动来使用热管理的冷凝器加热推进系统的部件。
因此，由于这些特征，可以以更有效的方式将热量传递到动力系的推进系统和从动力系的推进系统传递热量，这意味着提供了在包括动力系的车辆中更有效地利用能量的条件。此外，提供一种能够改善车辆的乘员室的加热性能的动力系。
因此，提供了一种动力系，其克服或至少减轻上述问题和缺点中的至少一些。因此，实现了上述目标。
根据本发明的第三方面，所述目标是通过包括乘员室和根据本公开的一些实施例的动力系的车辆来实现的。
由于车辆包括根据本公开的一些实施例的动力系，因此提供了一种包括更柔性且更可控的热管理系统的车辆，其中允许加热回路在比推进冷却剂回路的温度水平更高的温度水平下操作。以此方式，热管理系统的热泵回路可以例如在环境温度低且车辆的乘员室的加热需求高的冬季期间以更有效的方式将热量从推进冷却剂回路传递到加热回路。
此外，提供了一种车辆，其中可例如在环境温度较高且乘员室的加热需求较低的夏季期间，通过控制第一阀以允许冷却剂通过连接导管流动来由推进冷却剂回路冷却热管理的冷凝器。此外，提供了一种车辆，其中，可在需要时，通过控制第一阀以允许冷却剂通过连接导管流动来使用热管理的冷凝器加热推进系统的部件。
因此，由于这些特征，可以以更有效的方式将热量传递到车辆的推进系统和从车辆的推进系统传递热量，这意味着提供了在车辆中更有效地利用能量的条件。此外，提供了一种具有改善乘员室的加热性能的条件的车辆。
因此，提供了一种车辆，其克服或至少减轻上述问题和缺点中的至少一些。因此，实现了上述目标。
当研究所附权利要求和以下详细描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。
附图说明
将从以下详细描述和附图中讨论的示例性实施例中容易地理解本发明的各个方面，包括其特定特征和优点，其中：
图1示意性地示出了根据一些实施例的热管理系统，
图2示意性地示出了根据一些另外实施例的热管理系统，
图3示意性地示出了根据一些另外实施例的热管理系统，以及
图4示出了根据一些实施例的车辆。
具体实施方式
现在将更全面地描述本发明的方面。相同的数字始终指代相同元件。为了简洁和/或清楚起见，不必详细描述众所周知的功能或构造。
图1示意性地示出了根据一些实施例的热管理系统1。热管理系统1被配置成控制车辆中的热传递，其中车辆包括乘员室5和被配置成向车辆提供原动力的推进系统7、8、9。乘员室5被构造成容纳一个或多个乘员。出于简洁和清楚的原因，热管理系统1在本文中的一些地方被称为“系统1”。根据所示实施例，推进系统7、8、9是包括电力电子器件7、电机8和电池9的电力推进系统7、8、9。电机8被构造成使用存储在电池9中的由电力电子器件7控制的量的电能向车辆提供原动力。
根据本公开的另外实施例，如本文所提及的，推进系统7、8、9可包括内燃发动机，例如压缩点火发动机(例如柴油发动机)，或具有火花点火装置的奥托发动机，其中奥托发动机可以被构造成依靠气体、汽油、酒精、类似燃料或其组合运行。根据本公开的又一些另外实施例，如本文中所提及的，推进系统7、8、9可包括除电力电子器件7、电机8和电池9之外的燃烧发动机。根据此类实施例，推进系统7、8、9可被称为混合电力推进系统7、8、9。此类混合电力推进系统7、8、9的燃烧发动机可例如包括压缩点火发动机(例如柴油发动机)，或具有火花点火装置的奥托发动机，其中奥托发动机可以被构造成依靠气体、汽油、酒精、类似燃料或其组合运行。
热管理系统1包括推进冷却剂回路11，该推进冷却剂回路被构造成冷却推进系统7、8、9的至少一部分7、8、9。推进冷却剂回路11包括第一散热器49、待冷却的部件7、8、9中的冷却剂通道，以及布置成通过推进冷却剂回路11泵送冷却剂的第一冷却剂泵14。推进冷却剂回路11还包括散热器阀47，该散热器阀布置成将流动引导至第一散热器49和/或至绕过第一散热器49的旁路管线。推进冷却剂回路11还包括布置在第一冷却剂泵14上游的膨胀储罐53。热管理系统1还包括被构造成加热乘员室5的加热回路13。根据所示的实施例，加热回路13包括热交换器31和加热回路泵34，该加热回路泵被构造成通过加热回路13泵送冷却剂。此外，根据所示的实施例，系统1包括风扇33，该风扇被构造成产生通过热交换器31朝向乘员室5的气流。因此，热交换器31被构造成加热乘员室5。
系统1还包括热泵回路15，该热泵回路包括推进冷却剂回路11中的第一蒸发器21和加热回路13中的冷凝器23。此外，热泵回路15包括布置在第一蒸发器21上游的第一膨胀阀28和布置成泵送工作介质例如制冷剂通过热泵回路15的压缩机24。
推进冷却剂回路11包括连接导管11’，该连接导管在冷凝器23上游的位置处将推进冷却剂回路11连接到加热回路13。因此，连接导管11’的出口定位在冷凝器23的上游，使得通过连接导管11’流动的冷却剂在冷凝器23上游的位置处流入到加热回路13中。此外，推进冷却剂回路11包括第一返回导管11r，该第一返回导管被构造成在冷凝器23下游的位置处将冷却剂从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。因此，第一返回导管11r的入口定位在冷凝器23下游，使得冷却剂在冷凝器23下游的位置处从加热回路13流入第一返回导管11r中。
此外，系统1包括第一阀25。第一阀25被构造成控制冷却剂通过连接导管11’流动。也就是说，第一阀25在第一阀25允许冷却剂通过连接导管11’流动的第一状态与第一阀25阻止冷却剂通过连接导管11’流动的第二状态之间可控制。更详细地，根据图1中所示的实施例，第一阀25包括一个出口以及第一入口和第二入口。出口连接到加热回路13的加热回路泵34，第一入口连接到连接导管11’，第二入口连接到加热回路13的热交换器31。在第一状态下，第一阀打开第一入口，并且在第二状态下，第一阀25关闭第一入口。如图1所示，推进冷却剂回路11包括绕过连接导管11’的旁路管线11”。旁路管线11”形成推进冷却剂回路11的连续且连接到推进冷却剂回路11的第一冷却剂泵14。旁路管线11”还可被称为在推进冷却剂回路11的第一冷却剂泵14上游的推进冷却剂回路11的部分11”。当第一阀25处于第二状态时，冷却剂被引导到旁路管线11”，而不是流动通过连接导管11’。
以此方式，如本文进一步解释的，热泵回路15可简单地通过将第一阀25控制到第二状态而与推进冷却剂回路11流体隔离。由此，热泵回路15可在比推进冷却剂回路11更高的温度水平下操作，这提供了若干优点，如本文中进一步解释的。
根据图1中所示的实施例，加热回路泵34布置在连接导管11’与第一返回导管11r之间。因此，根据图1中所示的实施例，当第一阀25处于第一状态时，加热回路泵34将从连接导管11’泵送冷却剂通过冷凝器23。以此方式，在相应的回路11、13中获得稳定的压力分布。加热回路13包括布置在冷凝器23下游和第一返回导管11r下游的加热器27。加热器27可例如包括电加热器或燃料火焰加热器。作为替代方案或另外，在推进系统7、8、9是混合电力推进系统且推进冷却剂回路11被布置成冷却推进系统7、8、9的电气部件7、8、9的实施例中，加热器27可包括热交换器，该热交换器被布置成将热量从燃烧发动机冷却剂回路传递到加热回路13。
如以上所理解，当第一阀25处于第一状态时，推进冷却剂回路11的冷却剂和加热回路13的冷却剂将在冷凝器23的冷却剂通道23’中至少部分地混合。
根据所示的实施例，第一返回导管11r被构造成在热交换器31上游的位置处将冷却剂从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。此外，根据图1中所示的实施例，推进冷却剂回路11包括第二返回导管11r’。第二返回导管11r’被构造成将冷却剂在热交换器31下游的位置处从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。因此，第二返回导管11r’的入口定位在热交换器31的下游。
此外，根据图1中所示的实施例，系统1包括流动控制装置38、39。根据所示的实施例，流动控制装置38、39包括第一返回导管11r中的阀38和第二返回导管11r’中的限流器39。根据另外的实施例，第二返回导管11r’可包括阀，并且第一返回导管11r可包括限流器。根据所示的实施例，限流器39包括抗混合环。流动控制装置38、39在流动控制装置38、39引导冷却剂通过第一返回导管11r的第一状态与流动控制装置38、39引导冷却剂通过第二返回导管11r’的第二状态之间可控制。
在第一状态下，打开第一返回导管11r中的阀38以允许冷却剂通过第一返回导管11r流动。当流动控制装置38、39处于第一状态时，即当第一返回导管11r中的阀38打开时，流动限制器39阻止冷却剂通过第二返回导管11r’流动。在第二状态下，关闭第一返回导管11r中的阀38以阻止冷却剂通过第一返回导管11r流动。当流动控制装置38、39处于第二状态时，即当第一返回导管11r中的阀38关闭时，流动限制器39允许冷却剂通过第二返回导管11r’流动。以此方式，冷却剂可以绕过加热回路13的热交换器31的方式，或者以仅通过在第一状态与第二状态之间控制流动控制装置38、39来使返回的冷却剂流动通过加热回路13的热交换器31的方式返回到推进冷却剂回路11。因此，当存在乘员室5的低加热需求时，例如在夏季期间，流动控制装置38、39可用于增加冷却剂通过冷凝器23的流动速率。也就是说，通过将流动控制装置38、39控制到第一状态，即，通过打开阀38，提供较低的压降，其可增加冷却剂通过冷凝器23的流动速率。
根据所示的实施例，热泵回路15包括被构造成冷却乘员室5的第二蒸发器22。此外，热泵回路15包括第二阀29，该第二阀在第二阀29使热泵回路15中的工作介质流动通过第一蒸发器21的第一状态与第二阀29使热泵回路15中的工作介质流动通过第二蒸发器22的第二状态之间可控制。根据所示的实施例，第二阀29是三通阀，该三通阀包括连接到冷凝器23的入口、连接到第一蒸发器21的第一出口和连接到第二蒸发器22的第二出口。在第一状态中，第二阀29打开与第一蒸发器21的连接，并关闭与第二蒸发器22的连接。
在第二状态中，第二阀29打开与第二蒸发器22的连接，并关闭与第一蒸发器21的连接。根据一些实施例，第二阀29可以可控制到第三状态，在第三状态中，第二阀29打开与第一蒸发器21的连接并且打开与第二蒸发器22的连接，如本文中进一步解释的。
热泵回路15包括布置在第二蒸发器22上游的第二膨胀阀28’。以此方式，如本文中进一步解释的，热泵回路15可用于冷却乘员室5，即用作用于冷却乘员室5的空调单元。根据所示的实施例，系统1包括风扇33，该风扇被构造成产生通过第二蒸发器22朝向乘员室5的气流。
根据所示的实施例，推进冷却剂回路11包括冷却剂分支11”’和第三阀26，该第三阀被构造成调节冷却剂通过冷却剂分支11”’的流动，其中第一蒸发器21布置在冷却剂分支11”’中。由此，提供更柔性且更可控的热管理系统1，其中可仅通过控制第三阀26来调节冷却剂通过第一蒸发器21的流动且因此也调节向第一蒸发器21的热传递。
此外，根据所示的实施例，第一蒸发器21还被构造成冷却电池9。由此，提供了能够利用由电池9产生的热量来加热乘员室5的热管理系统1。此外，提供了用于将电池9冷却到比电力推进系统7、8、9的其它部分(例如，电力电子器件7和/或电机8)更低的温度水平的条件。作为替代方案或另外，第一蒸发器21还可以被构造成冷却一种或多种类型的部件，例如一个或多个电容器等。系统1包括被构造成冷却电池9的电池冷却剂回路41、41’。电池冷却剂回路41、41’包括第一蒸发器21下游的冷却剂分支11”’中的入口45和第一蒸发器21上游的冷却剂分支11”’中的出口45’。电池冷却剂回路41、41’包括电池冷却剂分支41’、布置成通过电池冷却剂回路41、41’泵送冷却剂的电池冷却剂泵46、电池冷却剂分支41’中的电池散热器51，以及被构造成调节冷却剂通过电池冷却剂分支41’的流动的第四阀43。
由于这些特征，提供了一种热管理系统1，其中电池9可以由第一蒸发器21以及由电池散热器51冷却。以此方式，提供改进的可控性且增大了电池9的最大冷却容量。此外，提供了以独立于冷却电力推进系统7、8、9的其它部件(例如，电力电子器件7和/或电机8)的方式冷却电池9的条件。
根据所示的实施例，系统1包括阀装置35，该阀装置可控制到阀装置35将风扇33产生的气流的至少一部分引导到环境37的状态。也就是说，在此状态下，阀装置35将风扇33产生的气流的至少一部分引导到环境37而不是乘员室37。以此方式，热管理系统1设置有推进系统7、8、9的部件7、8、9的改进的最大冷却容量。这是因为从推进冷却剂回路11收集的热量可以经由加热回路13从冷凝器23传递到环境37。也就是说，由于阀装置35，与考虑到乘员室5的当前加热需求所需的热量相比，可以从加热回路13并且因此也从推进冷却剂回路11耗散更多热量。
根据所示的实施例，热管理系统1包括控制装置50，该控制装置连接到热管理系统1的部件14、24、25、26、29、33、34、35、38、43、46、47，并且被构造成控制热管理系统1的部件14、24、25、26、29、33、34、35、38、43、46、47。
控制装置50被构造成在乘员室加热模式下将第一阀25控制到第二状态并将第二阀29控制到第一状态。此外，在乘员室加热模式下，控制装置50可以控制第三阀26以将流动的至少一部分引导至冷却剂分支11”’，并且激活第一冷却剂泵14、压缩机24、加热回路泵34和/或风扇33。以此方式，由电力电子器件7和/或电机8产生的热量可以有效的方式且以允许加热回路13具有比推进冷却剂回路11更高的温度水平的方式经由加热回路13传递到乘员室5。在乘员室加热模式下，控制装置50可控制散热器阀47以绕过第一散热器49或根据电力电子器件7和/或电机8的冷却需求将冷却剂引导到第一散热器49。
此外，在第二乘员室加热模式下，当电池9中有过量热量时，控制装置50可以激活电池冷却剂泵46。以此方式，来自电池9的热量可传递到第一蒸发器21。此外，在第二乘员室加热模式下，控制装置50可以控制第一阀25到第二状态，控制第二阀29到第一状态，并激活第一冷却剂泵14、压缩机24、加热回路泵34和/或风扇33。在第二乘员室加热模式下，控制装置50可以基于电力电子器件7和/或电机8产生的可用热量将第三阀26控制到没有将冷却剂引导到冷却剂分支11”’的关闭状态或将一些冷却剂引导到冷却剂分支11”’的部分打开状态。
控制装置50被构造成在乘员室冷却模式下将第一阀25控制到第一状态并将第二阀29控制到第二状态。此外，在乘员室冷却模式下，控制装置50可以激活第一冷却剂泵14、压缩机24和/或风扇33。以此方式，第二蒸发器22可以有效的方式冷却乘员室5，并且由第二蒸发器22收集的热量可经由第一散热器49耗散到环境37。在乘员室冷却模式下，控制装置50可以控制散热器阀47以将冷却剂引导到第一散热器49。作为替代方案，如果存在推进系统7、8、9的部件7、8、9中的一个或多个的加热需求，控制装置50可以控制散热器阀47以绕过第一散热器49，以便使用由第二蒸发器22收集的热量来提供对推进系统7、8、9中的一个或多个部件7、8、9的加热。
控制装置50可以被构造成在第二乘员室冷却模式下将第二阀29控制到第三状态。以此方式，第二阀29打开从冷凝器23到第一蒸发器21的连接以及从冷凝器23到第二蒸发器22的连接。其结果是，第一蒸发器21可用于冷却电池9，并且第二蒸发器22可用于冷却乘员室5。在第三乘员室冷却模式下，控制装置50可以激活电池冷却剂泵46，将第一阀25控制到第一状态，并且激活第一冷却剂泵14、压缩机24和/或风扇33。在第二乘员室冷却模式下，控制装置50可以将第三阀26控制到没有将冷却剂引导到冷却剂分支11”’的关闭状态或将一些冷却剂引导到冷却剂分支11”’的部分打开状态。
根据一些实施例，控制装置50被构造成在第一热泵操作模式下将第一阀25控制到第二状态，控制散热器阀47以将冷却剂引导到第一散热器49并激活第一冷却剂泵14，以便将由第一散热器49从环境37收集的热量传递到第一蒸发器21。此外，在第一热泵操作模式下，控制装置50可以被构造成将第二阀29控制到第一状态，激活压缩机24、加热回路泵34和/或风扇33。此外，在第一热泵操作模式下，控制装置50可以控制第三阀26以将流动的至少一部分引导到冷却剂分支11”’。
以此方式，提供热管理系统1，其中由第一散热器49收集的来自环境37的热量可用于加热乘员室5。其结果是，在推进系统7、8、9中基本上没有多余热的情况下，也可以以能量有效的方式加热乘员室5。其另一结果是，规避了起动推进系统7、8、9或其部件7、8、9以增加推进系统7、8、9中的可用热的需要。因此，热管理系统1提供了在车辆的推进系统7、8、9中更有效地利用能量的条件。控制装置50可以被构造成当推进系统7、8、9中的温度水平低于阈值水平时和/或当预测推进系统7、8、9中的温度水平变得低于阈值水平时在第一热泵操作模式下操作系统1。
此外，根据一些实施例，控制装置50可以被构造成在第二热泵操作模式下控制第四阀43以调节通过电池冷却剂分支41’的冷却剂的流动并激活电池冷却剂泵46，以便将由电池散热器51从环境37收集的热量传递到第一蒸发器21。此外，在第二热泵操作模式下，控制装置50可以被构造成将第一阀25控制到第二状态，将第二阀29控制到第一状态，激活压缩机24、加热回路泵34和/或风扇33。以此方式，提供热管理系统1，其中由电池散热器51从环境37收集的热可用于加热乘员室5。此外，在第二热泵操作模式下，来自环境37的热可用于以不太取决于推进系统7、8、9的其它部件7、8的温度的方式加热乘员室5。控制装置50可以被构造成当推进系统7、8、9中的温度水平低于阈值水平时和/或当预测推进系统7、8、9中的温度水平变得低于阈值水平时在第二热泵操作模式下操作系统1。
图2示意性地示出了根据一些另外实施例的热管理系统1。根据图2中所示的实施例的热管理系统1包括与参考图1描述的热管理系统1相同的特征、功能和优点，具有一些差异在下文解释。
根据图2中所示的实施例，第一阀25包括两个出口和一个入口，其中入口连接到加热回路13的热交换器31，第一出口连接到加热回路13的加热回路泵34，并且第二出口连接到第一返回导管11r。第一返回导管11r被构造成将冷却剂在冷凝器23下游的位置处从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。因此，第一返回导管11r的入口定位在冷凝器23的下游，使得冷却剂在冷凝器23下游的位置处从加热回路13流动到第一返回导管11r中。第一返回导管11r在第一阀25与在推进冷却剂回路11的第一冷却剂泵14上游的推进冷却剂回路11的部分11”之间延伸。此外，根据图2中所示的实施例，连接导管11’在第一阀25的第一出口与加热回路泵34之间的位置处连接到加热回路13。此外，连接导管11’包括呈抗混合环形式的限流器42。根据另外实施例，连接导管11’可包括另一类型的限流器42，例如单向阀等。连接导管11’在冷凝器23上游的位置处将推进冷却剂回路11连接到加热回路13。因此，连接导管11’的出口定位在冷凝器23的上游，使得通过连接导管11’流动的冷却剂在冷凝器23上游的位置处流入到加热回路13中。
第一阀25被构造成控制冷却剂通过连接导管11’流动，即可控制以阻止或允许冷却剂通过连接导管11’流动。更详细地，第一阀25可控制在第一状态与第二状态之间。在第一状态下，第一阀25关闭连接到加热回路泵34的第一出口，并打开连接到返回导管11r的第二出口。以此方式，当第一阀25处于第一状态且加热回路泵34正在泵送冷却剂时，允许冷却剂通过连接导管11’流动到加热回路泵34。在第二状态下，第一阀25关闭连接到第一返回导管11r的第二出口，并打开连接到加热回路泵34的第一出口。以此方式，当第一阀25处于第二状态并且加热回路泵34正在泵送冷却剂时，冷却剂从第一阀25的第一出口流动到加热回路泵34。进一步的结果是，当阀处于第二状态时，阻止冷却剂通过连接导管11’流动。这是因为当处于第二状态时，第一阀25关闭连接到第一返回导管11r的第二出口。因此，当第一阀25处于第二状态时，没有获得通过连接导管11’的冷却剂的流动，且推进冷却剂回路11的冷却剂将替代地通过连接到第一冷却剂泵14的推进冷却剂回路11的部分11”流动。连接到第一冷却剂泵14的推进冷却剂回路11的部分11”也可以被称为旁路管线11”，因为它绕过连接导管11’。
根据图2中所示的实施例的解决方案的优点在于，由于加热回路泵34与推进冷却剂回路11的膨胀储罐53之间的无阀连接，加热回路泵34可泵送具有低压降的冷却剂通过连接导管11’。由此，加热回路泵34处的泵入口压力保持高，从而增大了例如加热回路泵34中的泵气蚀的裕度。
如上所指示的，根据图2中所示的实施例，第一阀25布置在加热回路13的热交换器31的下游。因此，第一返回导管11r被构造成在热交换器31下游的位置处将冷却剂从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。因此，经由第一返回导管11r从加热回路13返回的冷却剂已经通过加热回路13的热交换器31。然而，根据图2中所示的实施例，推进冷却剂回路11还包括第二返回导管11r’。第二返回导管11r’被构造成在热交换器31上游的位置处将冷却剂从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。因此，第二返回导管11r’的入口定位在热交换器31的上游。系统1还包括阀38，该阀被构造成控制冷却剂通过第二返回导管11r’的流动。更详细地，阀38在阀38阻止冷却剂通过第二返回导管11r’流动的关闭状态与阀38允许冷却剂通过第二返回导管11r’流动的打开状态之间可控制。因此，通过将阀38控制到打开状态，可以在热交换器31上游的位置处将冷却剂从加热回路13返回到推进冷却剂回路11。因此，当存在乘员室5的低加热需求时，例如在夏季期间，阀38可用于增加冷却剂通过冷凝器23的流动速率。即，通过控制阀38到打开状态，提供较低压降，其可增加冷却剂通过电容器23的流动速率。
如图2中所见，连接导管11’的入口布置在推进冷却剂回路11处相应的第一返回导管11r和第二返回导管11r’的出口的上游。以此方式，可确保具有低温的冷却剂经由第一连接导管11’从推进冷却剂回路11流动到加热回路13。
图3示意性地示出了根据一些另外实施例的热管理系统1。根据图3中所示的实施例的热管理系统1可以包括与参考图1或图2描述的热管理系统1相同的特征、功能和优点，具有一些例外在下文解释。
根据图3中所示的实施例，推进冷却剂回路11包括绕过连接导管11’的旁路管线11”。旁路管线11”形成推进冷却剂回路11的延续。根据图1中所示的实施例，第一阀25在第一阀25引导冷却剂通过连接导管11’的第一状态与第一阀25引导冷却剂通过旁路管线11”的第二状态之间可控制。更详细地，根据图3中所示的实施例，第一阀25包括一个入口以及第一出口和第二出口。入口连接到推进冷却剂回路11的第一冷却剂泵14，第一出口连接到连接导管11’，第二出口连接到旁路管线11’。在第一状态下，第一阀25打开第一出口并关闭第二出口。在第二状态下，第一阀25打开第二出口并关闭第一出口。
此外，根据图3中所示的实施例，加热回路13的加热回路泵34未定位在连接导管11’与第一返回导管11r之间。相反，加热回路13的加热回路泵34定位在第一返回导管11r的下游和连接导管11’的上游。因此，根据图3中所示的实施例，当第一阀25处于第一状态时，推进冷却剂回路11的第一冷却剂泵14将泵送冷却剂通过连接导管11’、冷凝器23和第一返回导管11r。此外，加热回路13的加热回路泵34被构造成将加热回路13的冷却剂泵送通过冷凝器23。因此，根据这些实施例，可以获得冷却剂通过冷凝器23的较高流速。
根据图3中所示的实施例，系统1仅包括一个返回导管11r。因此，根据这些实施例，第一返回导管11r可以简单地被称为“返回导管11r”。然而，在下文中，使用“第一返回导管11r”的措辞。
由于加热回路13的加热回路泵34定位在由连接导管11’、冷凝器23的冷却剂通道23’和第一返回导管11r形成的回路的外部，因此根据这些实施例，连接导管11’、冷凝器23的冷却剂通道23’和第一返回导管11r可以被称为推进冷却剂回路11的冷却剂分支11’、23’、11r。此类冷却剂分支11’、23’、11r和加热回路13共用冷凝器23中的相同冷却剂通道23’。由此，提供简单且高效的系统1，从而需要较不复杂且较不昂贵的部件。如以上所理解的，当第一阀25处于第一状态时，推进冷却剂回路11的冷却剂和加热回路13的冷却剂将至少部分地混合。
如图3中可见，加热回路13包括布置在第一阀25与加热回路13的热交换器31之间的单向阀36。当第一阀25处于第一状态时，单向阀36被布置成阻止冷却剂从第一阀25朝向加热回路13的热交换器31流动。
如本文所述的控制装置50可以被构造成控制系统1的部件14、24、25、26、29、33、34、35、38、43、46、47，并且基于推进系统7、8、9的部件7、8、9的温度水平、推进系统7、8、9的部件7、8、9的加热/冷却需求和/或乘员室5的加热/冷却需求，在不同操作模式下操作系统1。
本领域技术人员将认识到系统1的操作模式可以通过编程指令来实施。这些编程指令通常由计算机程序构成，所述计算机程序当在控制装置50中执行时，确保控制装置50执行所需的控制，例如本文所述的系统1的操作模式。计算机程序通常是计算机程序产品的一部分，所述计算机程序产品包括存储计算机程序的合适数字存储介质。
控制装置50包括计算单元，其可以采用基本上任何合适类型的处理器电路或微计算机的形式，例如，用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)，中央处理单元(CPU)，处理单元，处理电路，处理器，专用集成电路(ASIC)，微处理器或可以解释和执行指令的其他处理逻辑。本文使用的表述“计算单元”可以表示包括多个处理电路的处理电路，例如上述那些中的任何一个、一些或全部。
控制装置50还可包括存储器单元，其中计算单元可连接到存储器单元，所述存储器单元可为计算单元提供例如计算单元可能需要的所存储的程序代码和/或所存储的数据以使其能够进行计算。计算单元还可以适于将计算的部分或最终结果存储在存储器单元中。存储器单元可以包括用于临时或永久存储数据或程序(即指令序列)的物理装置。根据一些实施例，存储器单元可以包括集成电路，所述集成电路包括基于硅的晶体管。在不同实施例中，存储器单元可以包括例如存储卡、闪存、USB存储器、硬盘，或用于存储数据的其他类似易失性或非易失性存储单元，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)等。
控制装置50连接到系统1的部件以用于接收和/或发送输入和输出信号。这些输入和输出信号可以包括波形、脉冲或其他属性，其可以被输入信号接收装置检测为信息，并且可以转换为可由控制装置50处理的信号。这些信号接着可供应到计算单元。一个或多个输出信号发送装置可被布置成将来自计算单元的计算结果转换为输出信号以传送至车辆控制系统的其它部分和/或信号预期针对的一个或多个部件。与用于接收和发送输入和输出信号的系统1的相应部件的每个连接可以采用电缆、数据总线例如CAN(控制器局域网)总线、MOST(面向介质的系统传输)总线或其他一些总线配置或无线连接中的一种或多种的形式。
在所示的实施例中，系统1包括控制装置50，但可以替代地全部或部分地实施为两个或更多个控制装置或两个或更多个控制单元。
现代车辆中的控制系统通常包括通信总线系统，所述通信总线系统由一个或多个通信总线组成，以用于将多个电子控制单元(ECU)或控制器连接到车辆上的各种部件。此类控制系统可包括大量控制单元，并且注意，特定功能可以在其中两个或更多个之间共享。因此，如本领域技术人员将肯定地了解的，此处所关注的类型的车辆通常设置有比图1-图3中所描绘的明显更多的控制装置。
计算机程序产品可以例如以携带计算机程序代码的数据载体的形式提供，该计算机程序代码用于在被加载到控制装置50的一个或多个计算单元中时执行根据一些实施例的系统1中的至少一些操作模式。数据载体可以是例如CD ROM盘或ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)、硬盘、记忆棒、光存储装置、磁存储装置或任何其他合适的介质，例如可以以非暂时性方式保存机器可读数据的盘或带。计算机程序产品还可以作为服务器上的计算机程序代码提供，并且可以远程(例如，通过互联网或内联网连接，或经由其他有线或无线通信系统)下载到控制装置50。
图4示出了根据一些实施例的车辆3。车辆3包括被构造成容纳一个或多个乘员的乘员室5。此外，车辆3包括动力系60，该动力系包括推进系统7、8、9，该推进系统被配置成经由车辆3的轮子62向车辆3提供原动力。此外，动力系60可包括根据图1到图3中所说明的实施例中的任一个的热管理系统1。此外，推进系统7、8、9可以是根据图1到图3中示出的实施例中的任一个的推进系统7、8、9，即，电力推进系统7、8、9。作为替代方案或另外，动力系60的推进系统可包括内燃发动机，例如压缩点火发动机(诸如柴油发动机)，或具有火花点火装置的奥托发动机，其中奥托发动机可以被构造成依靠气体、汽油、酒精、类似燃料或其组合运行。
根据所示的实施例，车辆3是卡车。然而，根据另外的实施例，如本文中所提及的，车辆3可以是用于陆基或水基推进的另一种类型的有人或无人驾驶车辆，例如卡车、公交车、施工车辆、拖拉机、汽车、船舶、船等。
应当理解，前述是对各种示例性实施例的说明，并且本发明仅由所附权利要求限定。本领域技术人员将认识到，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对示例性实施例进行修改，并且可以组合示例性实施例的不同特征以产生除本文中描述的那些实施例之外的实施例。
如本文中所提及的，电池9可包括各自包括多个电池单元的一组电池。如本文中所提及的，电机8可包括一个或多个电动机。如本文所用，措词“环境37”旨在涵盖周围空气，例如车辆3外部的周围空气和/或车辆3的一个或多个散热器49、51周围的空气。如本文中所描述，阀的不同状态可涵盖不同打开/关闭状态、打开/关闭位置、打开/关闭度等。如本文中所提及的，压缩机24还可以被称为工作介质泵24。
根据图1-图3中所示的实施例，第一阀25和第二阀29中的每一个包括三通阀。然而，根据另外的实施例，第一阀25和第二阀29中的一者或两者可包括一种或多种其它类型的阀。此类一种或多种其它类型的阀可以定位在如图1至图3中所描绘的不同的相应回路11、15中的其它位置。此外，如从本文所述所理解的，如本文中所使用的措辞“引导冷却剂”或“控制冷却剂的流动”可以是冷却剂的间接方向或间接控制冷却剂的流动。例如，根据一些实施例，第一阀25被构造成当处于第一状态时使冷却剂通过连接导管11’流动，并且被构造成当处于第二状态时阻止/阻挡冷却剂通过连接导管11’流动。此外，根据一些实施例，第一阀25被构造成当第一阀25处于第二状态时使冷却剂通过旁路管线11”流动。因此，在整个本公开中，措词“引导冷却剂”或“控制冷却剂的流动”可以被措词“使冷却剂流动”替换。
如本文所使用，术语“包括(comprising/comprises)”是开放式的，并且包括一个或多个所陈述的特征、元件、步骤、部件或功能，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、元件、步骤、部件、功能或其组。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
