电动车辆的加热系统的制作方法

电动车辆的加热系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2021年6月16日提交的韩国专利申请no.10-2021-0078081的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
3.本发明涉及一种电动车辆的加热系统，更具体地说，涉及一种可以利用电气部件产生的废热以用于加热车辆的电动车辆的加热系统。


背景技术：

4.一般来说，车辆的空调系统使得乘客即使在任意的气候和任意的行驶条件下也能够拥有舒适的环境。主要在冬季使用的空调系统的加热系统的加热模式警告车辆的车内空气，并且防止车辆的窗户由于潮湿而变得模糊或者窗户蒙上水汽，从而使驾驶员能够进行愉快和安全的驾驶。
5.利用热水式加热器(其使用行驶时发动机产生的热量)的这种加热系统的加热模式是这样的方案：使通过进气管引入的车外空气通过热水式加热器，提高车外空气的温度，并且使用鼓风机通过除霜器和内部排放管将空气吹入车辆内部。
6.与此同时，近年来，随着人们对能量效率和环境污染问题的兴趣不断增加，人们对开发能够基本取代内燃机车辆的环保型车辆提出了需求。环保型车辆通常分为使用燃料电池或电力作为动力源来驱动的电动车辆或通过发动机和电池来驱动的混合动力车辆。
7.在环保型车辆中，由于应用于电动车辆的空调系统是在代替发动机驱动的单独的内部加热器中通过高温冷却水和内部加热空气之间的热交换实现加热，因此加热器消耗的电力会产生额外的能量损耗。
8.另一方面，在传统的内燃机车辆的情况下，当外部温度较低(例如冬季)时，通过使用发动机产生的废热来加热车辆内部，因此，不会产生额外的能量损耗。
9.包括于本发明背景技术部分中的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。


技术实现要素：

10.本发明的各个方面致力于提供一种电动车辆的加热系统，其可以在对电动车辆进行内部加热时提高能量效率。
11.本发明的各个方面致力于提供一种车辆的加热系统，其包括：冷却管线、加热管线、第一分支管线、第二分支管线、第一阀以及第二阀；安装有冷却风扇的散热器设置于所述冷却管线中；所述加热管线包括设置于其中的加热冷却水的冷却水加热器和用于内部加热的内部加热器并且流体连接至冷却管线；所述第一分支管线流体连接冷却管线的第一部分和加热管线的第一部分并且包括设置于其中的第一电动水泵和电气部件；所述第二分支管线流体连接冷却管线的第二部分和加热管线的第二部分并且包括设置于其中的第二电
动水泵；所述第一阀设置在冷却管线、加热管线和第一分支管线的分支点处，在该处加热管线的第一部分和冷却管线连接；所述第二阀设置在冷却管线、加热管线和第二分支管线的分支点处，在该处冷却管线的第二部分和加热管线连接；其中，可以通过第一阀和第二阀的操作而使加热系统的加热模式工作，在第一模式下，加热管线和第二分支管线形成闭合的回路并且冷却管线和第一分支管线形成闭合的回路，或者在第二模式下，加热管线和第一分支管线形成闭合的回路。
12.基于在电气部件下游的第一分支管线中流动的冷却水的温度、在电气部件上游的第一分支管线中流动的冷却水的温度以及在内部加热器下游的加热管线中流动的冷却水的温度、加热开关的接通/关断状态以及冷却水加热器的工作状态，可以切换第一模式或第二模式。
13.当加热开关关断或者在电气部件上游的第一分支管线中流动的冷却水的温度为预定温度或低于预定温度时，加热模式可以以第一模式工作。
14.在第一模式下，第一电动水泵、第二电动水泵和冷却风扇可以工作。
15.在第一模式下，第一电动水泵和第二电动水泵可以工作，冷却风扇可以停止工作。
16.当加热开关接通、在电气部件上游的第一分支管线中流动的冷却水的温度为高于预定温度、冷却水加热器处于关断状态并且在电气部件下游的第一分支管线中流动的冷却水的温度高于在内部加热器下游的加热管线中流动的冷却水的温度时，加热模式可以以第二模式工作。
17.在第二模式下，第一电动水泵可以工作，第二电动水泵和冷却风扇可以停止工作。
18.冷却水加热器可以在设定的温度范围内工作。
19.当在电气部件上游的第一分支管线中流动的冷却水的温度为阈值温度或高于阈值温度时，加热模式可以以第一模式工作。
20.在第一模式下，第一电动水泵、第二电动水泵和冷却风扇可以工作。
21.第一阀和第二阀可以是三通阀。
22.根据本发明的各种示例性实施方案，在车辆的加热系统中，根据需要而选择性地分离加热管线和冷却管线，以使用电气部件产生的废热来加热车辆，从而降低电力消耗。
23.本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，这些特征和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行更详细的陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
24.这些附图用于描述本发明的各种示例性实施方案，因此，本发明的技术精神不应解释为限于所附附图。
25.图1是示出了根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统的配置的框图。
26.图2是示出了根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统的配置的示意图。
27.图3是用于描述根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统的操作的流程图。
28.图4和图5是根据本发明各种示例性实施方案的用于电动车辆的加热系统的操作的工作状态图。
29.可以理解，所附附图并非按比例地绘制，而是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所包括的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
30.在附图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记指代本发明的相同或等同的部件。
具体实施方式
31.现在将详细参照本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例在附图中示出并且描述如下。尽管将结合本发明的示例性实施方案来对本发明进行描述，但是将理解，本说明书并非旨在将本发明限制为本发明的那些示例性实施方案。另一方面，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且还覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替代形式、修改形式、等同形式以及其它实施方案。
32.将在下文中参照示出了本发明示例性实施方案的附图来更加详细地描述本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，所描述的实施方案可能会以各种不同的方式被修改，而都不会偏离本发明的精神或范围。
33.附图和描述应被视为本质上是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中，同样的附图标记指定同样的元件。
34.此外，由于为了便于解释，附图中所示的每个组件的尺寸和厚度是任意表示的，因此本发明不限于所示的每个组件的尺寸和厚度，并且厚度被放大和图示为清楚地表示各个部分和区域。
35.在下文中，将详细描述根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统。
36.图1是示出了根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统的配置的框图。图2是示出了根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统的配置的示意图。
37.如图1和图2所示，根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统可以包括：冷却管线10、加热管线20、第一分支管线30以及第二分支管线40；所述冷却管线10设置有安装有冷却风扇13的散热器；所述加热管线20包括设置于其中的加热冷却水的冷却水加热器21和用于内部加热的内部加热器23，并且加热管线20流体连接至冷却管线10；所述第一分支管线30连接冷却管线10和加热管线20并且包括设置于其中的第一电动水泵31和电气部件33；所述第二分支管线40连接冷却管线10和加热管线20并且包括设置于其中的第二电动水泵41。
38.冷却管线10、加热管线20、第一分支管线30和第二分支管线40可以选择性地流体连接，以使冷却水循环。
39.可以根据冷却水的流动方向顺序地设置加热管线20中设置的冷却水加热器21和内部加热器23。此外，可以根据冷却水的流动方向顺序地设置第一分支管线30中设置的第一电动水泵31和电气部件33。
40.根据本发明各种示例性实施方案的车辆的加热系统可以在第一模式和第二模式下运行，在第一模式下，加热管线20和第二分支管线40形成闭合的回路并且冷却管线10和第一分支管线30形成闭合的回路，在第二模式下，加热管线20和第一分支管线30形成闭合
的回路并且冷却管线10和第二分支管线40形成断路。
41.为此，可以在冷却管线10、加热管线20和第一分支管线30的交汇处设置第一阀50，并且可以在冷却管线10、加热管线20和第二分支管线40的交汇处设置第二阀60。第一阀50和第二阀60可以通过三通阀实现。
42.根据本发明各种示例性实施方案的车辆的加热系统可以包括：第一温度传感器35、第二温度传感器25以及第三温度传感器37，第一温度传感器35感测对电气部件33进行冷却后的冷却水的温度，第二温度传感器25感测对车辆内部进行加热后的冷却水的温度，第三温度传感器37感测对电气部件33进行冷却之前的冷却水的温度。
43.在这种情况下，第一温度传感器35可以设置在电气部件33下游的第一分支管线30上，第二温度传感器25可以设置在内部加热器23下游的加热管线20上，第三温度传感器37可以设置在电气部件33上游的第一分支管线30上。
44.将第一温度传感器35至第三温度传感器37检测到的冷却水的温度发送到控制器80。
45.此外，根据本发明各种示例性实施方案的车辆的加热系统可以包括接收驾驶员对内部加热器23的操作命令的加热开关70。将加热开关70的接通/关断状态发送到控制器80。
46.基于第一温度传感器35至第三温度传感器37检测到的冷却水的温度(换句话说，在电气部件33下游的第一分支管线30上流动的冷却水的温度、在内部加热器23下游的加热管线20上流动的冷却水的温度以及在电气部件33上游的第一分支管线30上流动的冷却水的温度)、冷却水加热器21的工作状态以及加热开关70的接通/关断状态，控制器80控制第一阀50和第二阀60的操作、冷却风扇13的操作、冷却水加热器21的操作、第一电动水泵31的操作以及第二电动水泵41的操作。
47.也就是说，基于在电气部件33下游的第一分支管线30上流动的冷却水的温度、在电气部件33上游的第一分支管线30上流动的冷却水的温度以及在内部加热器23下游的加热管线20中流动的冷却水的温度、加热开关70的接通/关断状态以及冷却水加热器21的工作状态，可以切换包括第一模式和第二模式的加热模式。
48.为此，控制器80可以设置为通过设定的程序进行操作的一个或更多个处理器并且所述设定的程序可以配置为执行根据本发明示例性实施方案的车辆的加热方法的每个步骤。
49.在下文中，将参照附图详细描述根据本发明示例性实施方案的车辆的加热系统的操作。
50.图3是用于描述根据本发明各种示例性实施方案的电动车辆的加热系统的操作的流程图。
51.参照图3，控制器80判断驾驶员是否接通了加热开关70，或者第三温度传感器37检测到的在电气部件33上游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度是否为设定温度(例如65℃)或更高的温度(步骤s10)。
52.在步骤s10，当驾驶员关断了加热开关70，或者第三温度传感器37检测到的在电气部件33上游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度为设定温度(例如65℃)或更低的温度时，控制器80控制加热系统在第一模式下运行(参见图4)(步骤s20)。
53.为此，控制器80操作第一阀50和第二阀60，以使冷却管线10和第一分支管线30流
体连接，并且加热管线20和第二分支管线40流体连接。
54.此外，控制器80驱动第一电动水泵31、第二电动水泵41和冷却风扇13。
55.也就是说，当加热开关70关断时，可以判断外部空气温度较高，例如在夏季，并且当供应给电气部件33的冷却水的温度为预定温度或低于预定温度时，可以判断电气部件33产生的废热不需要用于加热系统。在这种情况下，冷却管线10和加热管线20的冷却水路径分离，以使用散热器11和冷却风扇13冷却电气部件33并且在需要时使用内部加热器23加热车辆内部。
56.当驾驶员接通了加热开关70，或者第三温度传感器37检测到的在电气部件33上游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度为设定温度(例如65℃)或更高的温度时，控制器80判断冷却水加热器21是否处于接通状态(步骤s30)。
57.冷却水加热器21根据加热管线20中流动的冷却水的温度而接通或关断，并且在加热管线20中流动的冷却水的温度在设定温度范围内时工作。也就是说，冷却水加热器21可以通过在设定温度范围内工作的接通/关断加热器来实现。例如，当冷却水加热器21下游的加热管线20中流动的冷却水的温度为55℃时，冷却水加热器21工作，并且当温度为70℃或更高时冷却水加热器21停止工作。
58.当冷却水加热器21接通时，控制器80控制加热系统在第一模式下工作(步骤s40)。
59.为此，控制器80操作第一阀50，以使冷却管线10和第一分支管线30流体连接，并且操作第二阀60，以使加热管线20和第二分支管线40流体连接。
60.此外，控制器80使第一电动水泵31和第二电动水泵41工作，并且使冷却风扇13停止工作。
61.也就是说，在冷却水加热器21工作的情况下，为了防止电气部件33被冷却水加热器21加热的冷却水额外地加热，将冷却管线10和加热管线20的冷却水路径分离。因此，加热管线20和第二分支管线40流体连接以加热车辆内部，冷却管线10和第一分支管线30流体连接以冷却电气部件33。然而，在这种情况下，冷却风扇13不工作，以防止电气部件33的温度迅速降低。
62.在冷却水加热器21关断的情况下，控制器80判断在电气部件33下游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度t1(例如，第一温度传感器35检测到的冷却水的温度)是否高于在内部加热器23下游的加热管线20中流动的冷却水的温度t2(例如，第二温度传感器25检测到的冷却水的温度)(步骤s50)。
63.当在电气部件33下游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度高于在内部加热器23下游的加热管线20中流动的冷却水的温度时，控制器80控制加热系统在第二模式下工作(参见图5)(步骤s60)。
64.当在电气部件33下游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度等于或低于在内部加热器23下游的加热管线20中流动的冷却水的温度时，控制器80控制加热系统在第一模式下工作(参见图5)(步骤s40)。
65.为此，控制器80操作第一阀50和第二阀60，以使加热管线20和第一分支管线30流体连接，并且冷却管线10和第二分支管线40断开。
66.此外，控制器80使第一电动水泵31工作，使第二电动水泵停止工作，并且使冷却风扇13停止工作。
67.也就是说，当在电气部件33下游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度高于在内部加热器23下游的加热管线20中流动的冷却水的温度时，加热管线20和第一分支管线30连接，以使电气部件33产生的废热用于车辆的内部加热，并且在这种情况下，冷却风扇13停止工作，以防止在第一分支管线30中流动的冷却水被冷却风扇13迅速冷却。
68.当根据本发明示例性实施方案的加热系统在第二模式下工作时，如果在电气部件33上游的第一分支管线30中流动的冷却水的温度t3高于设定温度(例如63℃)(步骤s70)，则控制器80控制加热系统在第一模式下工作(步骤s80)。
69.为此，控制器80操作第一阀50和第二阀60，以使冷却管线10和第一分支管线30流体连接，并且加热管线20和第二分支管线40流体连接。
70.此外，控制器80使第一电动水泵31和第二电动水泵41工作，并且使冷却风扇13工作。
71.当根据本发明示例性实施方案的加热系统在第二模式下工作时，由于各种原因而使电气部件33产生过多的热量，有必要迅速降低电气部件33的温度。在这种情况下，加热管线20和冷却管线10分离，并且冷却风扇13工作以迅速降低电气部件33的温度。
72.根据本发明示例性实施方案的车辆的加热系统通过使用电气部件33产生的废热来加热车辆内部，以最小化车辆的电力消耗。
73.在本发明的各种示例性实施方案中，控制装置可以以硬件或软件的形式实现，或者可以以硬件和软件的组合实现。
74.此外，说明书中包括的诸如“单元”、“模块”等等术语是指用于处理至少一种功能或操作的单元，其可以通过硬件、软件或其组合来实现。
75.为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“向上地”、“向下地”、“前”、“后”、“背面”、“内侧”、“外侧”、“向内地”、“向外地”、“内部的”、“外部的”、“内部”、“外部”、“向前”以及“向后”用来参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。将进一步理解，术语“连接”或其衍生词指直接连接和间接连接两者。
76.前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举或者将本发明限制为公开的精确形式，并且显然的是，根据以上教导可以进行很多修改和变化。选择示例性实施方案并且进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并且利用本发明的各种示例性实施方案及其各种替代形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。