CN106166933A - 用于车辆的热量管理*** - Google Patents

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蒂莫西·诺亚·布兰兹勒
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Abstract

本公开涉及一种用于车辆的热量管理***。一种车辆包括热泵子***和冷却剂子***，所述热泵子***被配置为使制冷剂循环通过冷凝器和蒸发器。所述冷却剂子***被配置为使冷却剂循环通过散热器、动力传动系组件、加热器芯和热交换器，所述热交换器被布置为将热从所述制冷剂传输至所述冷却剂。所述冷却剂子***选择性地将热从所述热泵子***传输至所述散热器以提升所述热泵子***的冷凝能力。

Description

用于车辆的热量管理***
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的热量管理***，具体地，涉及包括热泵子***和电池冷却器的热量管理***。
背景技术
诸如电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和全混合动力电动车辆(FHEV)包含用作车辆的能量源的牵引电池组件。牵引电池包括用于帮助管理车辆性能和操作的组件和***。牵引电池还包括高电压组件。一些混合动力车辆和电动车辆配备有气候控制***，气候控制***包括用于对乘客舱进行加热、冷却和/或除湿的热泵子***。
发明内容
根据一个实施例，一种车辆包括：热泵子***，被配置为使制冷剂循环通过冷凝器和蒸发器；冷却剂子***。所述冷却剂子***被配置为使冷却剂循环通过散热器、动力传动系组件、加热器芯和热交换器，所述热交换器被布置为将热从所述制冷剂传输至所述冷却剂。所述冷却剂子***选择性地将热从所述热泵子***传输至所述散热器以提升所述热泵子***的冷凝能力。
根据另一实施例，一种车辆包括热泵子***，所述热泵子***具有制冷剂和用于冷却电池的冷却器。所述车辆还包括冷却剂子***，所述冷却剂子***具有散热器、阀门和热交换器，所述热交换器被布置为选择性地将热从热泵子***传输至冷却剂子***。控制器被配置为：响应于制冷剂实际上或预测地超过阈值压力而操作阀门中的至少一个，使得来自热泵子***的热循环至散热器。
根据本公开的一个实施例，所述冷却剂子***与所述冷却器流体连通，并且所述冷却剂子***还包括牵引电池组件。
根据本公开的一个实施例，所述热泵子***还包括冷凝器，并且所述热泵子***被布置为同时通过冷凝器和散热器耗散热。
根据本公开的一个实施例，所述冷却剂子***还包括连接在散热器和热交换器之间的管道，其中，阀门中的至少一个被设置在管道上并被布置为：当处于第一位置时允许所述冷却剂从热交换器循环至散热器，并且当处于第二位置时将散热器和热交换器热隔离。
根据本公开的一个实施例，控制器响应于制冷剂实际上或预测地超过阈值压力而命令管道上的阀门转到第一位置。
根据本公开的一个实施例，所述冷却剂子***还包括电池冷却回路和加热回路，所述电池冷却回路与散热器、牵引电池组件和冷却器流体连通，所述加热回路与加热器芯和热交换器流体连通，其中，互连管道在热交换器的下游位置连接至加热回路，并在散热器的上游连接至电池冷却回路。
根据又一实施例，一种车辆包括热泵子***，所述热泵子***被配置为使制冷剂循环通过内部热交换器、外部热交换器和电池冷却器。所述车辆还包括冷却剂子***，所述冷却剂子***被配置为使冷却剂循环通过散热器、动力传动系组件、加热器芯、阀门和热交换器，其中，所述热交换器被布置为选择性地将热从制冷剂传输至冷却剂。控制器被配置为：响应于所述车辆处于第一操作模式，操作阀门使得散热器和热交换器热隔离，并被配置为：响应于所述车辆处于第二操作模式，操作阀门使得冷却剂从热交换器循环至散热器，以允许来自热泵子***的热传输至散热器。
根据本公开的一个实施例，所述第一操作模式是非电池充电模式，第二操作模式是电池充电模式。
根据本公开的一个实施例，所述电池充电模式是快速充电模式。
根据本公开的一个实施例，所述动力传动系组件是牵引电池组件。
根据本公开的一个实施例，所述车辆还包括充电连接器，所述充电连接器电连接至牵引电池组件并被配置为与外部充电端口机械连接，其中，当车辆处于第二操作模式时所述充电连接器机械连接至外部充电端口。
根据另一实施例，一种车辆包括：牵引电池；热泵子***，具有制冷剂和用于冷却电池的冷却器。所述车辆还包括冷却剂子***，所述冷却剂子***具有散热器、阀门和热交换器，所述热交换器被布置为选择性地将热从热泵子***传输至冷却剂子***。充电端口被设置在车辆上，通过电路电连接至牵引电池。控制器被配置为：响应于电路的电流超过阈值，操作阀门中的至少一个使得来自热泵子***的热循环至散热器。
附图说明
图1示出了混合动力电动车辆的示意图；
图2示出了车辆的至少一个热量管理***的示意图；
图3示出了根据另一实施例的车辆的至少一个热量管理***的示意图；
图4示出了在根据第一例程的电池冷却模式下的图2的热量管理***；
图5示出了在根据第二例程的电池冷却模式下的图2的热量管理***。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种和可替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任一附图说明和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中说明的特征组合以产生未明确说明或描述的实施例。说明的特征的组合提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。在此使用的控制器可指一个或更多个控制器。
图1描绘了示例性插电式混合动力电动车辆(PHEV)的示意图。然而，特定实施例还可在非插电式混合动力车辆和纯电动车辆的环境中实现。车辆12包括机械地连接至混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14能够作为马达或发电机运转。此外，混合动力传动装置16可机械地连接至发动机18。混合动力传动装置16还可机械地连接至驱动轴20，驱动轴20机械地连接至车轮22。电机14可在发动机18开启或关闭时提供推进和减速能力。电机14还可用作发电机，并且可通过凭借再生制动回收能量来提供燃料经济效益。电机14通过减少发动机18的工作负载来减少污染物排放并提高燃料经济性。
牵引电池或电池组24储存可被电机14使用的能量。牵引电池24通常提供来自牵引电池24中的一个或更多个电池单元阵列(有时被称作电池单元堆)的高电压直流(DC)输出。电池单元阵列可包括一个或更多个电池单元。
牵引电池24可通过一个或更多个接触器(未示出)电连接至一个或更多个电力电子模块26。一个或更多个接触器在断开时将牵引电池24与其它组件隔离，并且在闭合时将牵引电池24连接到其它组件。电力电子模块26可电连接至电机14，并提供在牵引电池24和电机14之间双向传输电能的能力。例如，典型的牵引电池24可提供DC电压，而电机14可能需要三相交流(AC)电压来运转。电力电子模块26可将DC电压转换为电机14所需的三相AC电压。在再生模式下，电力电子模块26可将来自用作发电机的电机14的三相AC电压转换为牵引电池24所需的DC电压。这里的描述同样适用于纯电动车辆。在纯电动车辆中，混合动力传动装置16可以是连接至电机14的齿轮箱，并且发动机18是不存在的。
牵引电池24除了提供用于推进的能之外，还可为其它车辆电***提供能。典型的***可包括DC/DC转换器模块28，DC/DC转换器模块28将牵引电池24的高电压DC输出转换成与其他车辆组件兼容的低电压DC供电。其它高电压负载(诸如，压缩机和电加热器)可在不使用DC/DC转换器模块28的情况下直接连接至高电压供电。在典型的车辆中，低电压***电连接至辅助电池30(例如，12伏特的电池)。
电池能量控制模块(BECM)33可与牵引电池24通信。BECM 33可用作牵引电池24的控制器并且还可包括电子监测***，所述电子监测***管理每个电池单元的温度和电荷状态。牵引电池24可具有温度传感器31(诸如，热敏电阻或其它温度计)。温度传感器31可与BECM 33通信，以提供与牵引电池24有关的温度数据。
车辆12可通过外部电源36进行再充电。外部电源36可以是电力网。外部电源36可电连接至电动车辆供电设备(EVSE)38。EVSE 38可提供用于调节和管理电源36与车辆12之间的电能传输的电路和控制。外部电源36可向EVSE 38提供DC或AC电力。EVSE 38可具有充电连接器40，充电连接器40用于***车辆12的充电端口34。充电端口34可以是被配置为从EVSE38向车辆12传输电力的任意类型的端口。充电端口34可电连接至充电器或车载电力转换模块32。电力转换模块32可对从EVSE 38供应的电力进行调节，以向牵引电池24提供合适的电压水平和电流水平。电力转换模块32可与EVSE 38进行接口连接，以协调到车辆12的电力传输。EVSE连接器40可具有与充电端口34的对应凹入匹配的插脚。
取决于EVSE 38的类型和电力容量，车辆12可具有多个不同的充电模式。例如，车辆12可具有在EVSE 38是110伏特的电源时所使用的慢速充电模式。车辆12可具有在EVSE 38是220伏特的电源时所使用的另一充电模式。
车辆12可具有被配置为用于快速充电模式的设备。例如，车辆12可具有与快速充电连接器41连接的快速充电端口35。连接器41可具有连接至充电站43的线。充电站43可以是被配置为将高电压和高电流传输至电池组24的DC电站。例如，充电站可传输400伏特以上的电压。在一个实施例中，连接器41可以是SAE J1772 Combo。更高电压的充电模式由于更大量的电流被供应至电池24而允许车辆更快地充电。由于该更大的电流，所以在更高电压充电模式期间产生更多热。在一些充电模式(诸如快速充电)中，电池必须被主动冷却以防止过热。
所讨论的各种组件可具有用于控制和监测组件的操作的一个或更多个控制器。所述控制器可通过串行总线(例如，控制器局域网(CAN))或通过专用电缆进行通信。控制器通常包括任意数量的微处理器、ASIC、IC、存储器(例如FLASH、ROM、RAM、EPROM和/或EEPROM)和软件代码，以彼此协作从而执行一系列操作。控制器还包括基于计算和测试数据并存储于存储器中的预定数据或“查找表”。控制器可使用公共总线协议(例如，CAN和LIN)通过一个或更多个有线或无线车辆连接与其它车辆***以及控制器进行通信。在此使用的对“控制器”的说明可指一个或更多个控制器。
使用一个或更多个热管理***对牵引电池24和其他车辆组件进行热调节。示例性热管理***在附图中被示出，并在下面被描述。参照图2，车辆12包括被隔板分开的车厢和发动机舱。多个热管理***的部分可位于发动机舱和/或车厢内。车辆12包括具有热泵子***52、加热子***54以及通风子***56的气候控制***50。通风子***56可设置在车厢的仪表板内。通风子***56包括具有进气口侧和出气口侧的壳体58。出气口侧连接至将排出的空气散布进车厢内的管道。风机马达驱动风扇以用于使空气在通风子***56内循环。
热泵子***52可以是蒸汽压缩式热泵子***，所述蒸汽压缩式热泵子***使传输热能的制冷剂循环至气候控制***50的各个组件。热泵子***52可包括具有压缩机64、外部热交换器66(例如冷凝器)、内部热交换器68(例如蒸发器)、储液器70、管件、阀门和膨胀装置的车厢回路60。冷凝器66可位于车辆前部附近的格栅后面，蒸发器68可设置在壳体58内。将理解的是，标记为“冷凝器”的热交换器在一些模式下还可用作蒸发器，标记为“蒸发器”的热交换器在一些模式下还可用作冷凝器。
车厢回路组件通过多个管道、管路、软管或线路连接成闭合回路。例如，第一管道84以流体连通的形式连接压缩机64和冷凝器66，第二管道86将冷凝器66连接至阀门98，第三管道88以流体连通的形式连接阀门98和蒸发器68，第四管道94以流体连通的形式连接蒸发器68和压缩机64。第一旁路管道92在阀门98和管道94之间进行连接。阀门98可以是电磁阀门，电磁阀门可取决于热泵子***52的操作模式而被打开和关闭以将制冷剂供应至管道88或管道92。例如，当空调装置开启时，制冷剂循环进入管道88而不进入管道92。阀门98可与控制器100通信。
第一膨胀装置76可设置在管道84上，第二膨胀装置78可设置在管道88上。膨胀装置被配置为改变热泵子***52中的制冷剂的压力和温度。膨胀装置可包括由控制器100控制的电子致动器。控制器100可指示致动器将膨胀装置置于完全打开位置、完全关闭位置或节流位置。节流位置是部分打开的位置，在所述部分打开的位置的情况下，控制器调节阀门开度的大小以调节通过膨胀装置的流量。控制器100和膨胀装置可被配置为响应于***操作状况而持续地或周期性地调节节流位置。通过调节膨胀装置的位置，控制器可根据需要调节制冷剂的流量、压力、温度和状态。
热泵子***52还包括具有冷却器102和第三膨胀装置80的电池回路62。电池回路62可包括供应管道90，供应管道90在管件104处连接至管道88，并连接至冷却器102。膨胀装置80可位于供应管道90上。膨胀装置80可类似于膨胀装置76和78。返回管道96以流体连通的形式连接电池冷却器102和管道94。返回管道96可通过管件106与管道94连接。止回阀门82阻止冷却剂从电池冷却器流入蒸发器68。
加热子***54可包括形成闭合回路以用于使冷却剂(诸如乙二醇混合物)循环的加热器芯110、泵112、阀门114、加热器118和管道116。在混合动力车辆的情况下，加热子***54与内燃发动机(未示出)流体连通。加热子***54被配置为在气候控制***50的加热模式期间使加热后的冷却剂循环至加热器芯。冷却剂可被从热泵子***52、加热器118或发动机(如果适用的话)摄取的热加热。加热器芯110被设置于通风子***56内。通风子***的一个或更多个风扇使空气在加热器芯110上循环并循环通过加热器芯110以将热空气提供至车厢内。
加热子***54可通过中间热交换器74从热泵子***52摄取热量，以对车厢提供加热。中间热交换器74可以是制冷剂至冷却剂的热交换器。中间热交换器74有助于在加热子***54和热泵子***52之间的热能传输。中间热交换器74可以是加热子***54、热泵子***52或二者的一部分。中间热交换器74可具有任何合适的配置。例如，中间热交换器74可具有板翅式、管带式或管壳式配置，这些配置有助于在不混合热传输液体的情况下传输热能。中间热交换器74可连接至热泵子***52的第一管道84并连接至加热子***54的管道116中的一个。
电池冷却回路126调节牵引电池24的温度，并与冷却器102流体连通。电池冷却回路126可包括形成用于牵引电池24的闭合冷却回路的散热器128、泵130和多个管道132。风扇(未示出)可设置为接近散热器128和其它热交换器，以便于空气和车辆上的多个热交换器之间的热传递。风扇可设置在车辆的格栅后面。管道132包括至少一个阀门134，阀门134被布置为根据操作状况使冷却剂循环至散热器128和/或冷却器102。电池冷却剂回路126可独立于气候控制***50而操作，并能够通过散热器128耗散来自牵引电池24的热。电池冷却剂回路126还可以以与气候控制***50协作的方式操作以利用电池冷却器102来耗散热量。在大多数实施例中，冷却器具有比散热器更强的冷却能力，并在较高的负载持续率(duty cycle)期间被使用。但是，散热器可在较低的负载持续率期间独立使用，或者当环境空气温度较低时(诸如冬天)独立使用。
电池冷却器102有助于热泵子***52和电池冷却回路126之间的热能传输。电池冷却器102可具有任何合适的配置。例如，冷却器102可具有板翅式、管带式或管壳式配置，所述配置有助于在不混合电池冷却剂回路126和热泵子***52中的热传输流体的情况下传输热能。
车辆12可包括用于多种其它产热组件的其它冷却子***。例如，车辆12可包括动力传动系冷却子***136。子***136可包括泵138、散热器140、第一动力传动系组件142(例如驱动桥或传动装置)、第二动力传动系组件144(例如电力电子组件)和被布置为将***组件连接成闭合冷却回路的管道146。动力传动系冷却子***136可使冷却剂(例如乙二醇混合物)循环。
加热子***54可与动力传动系冷却子***136流体连通。例如，供应管道150将阀门114连接至管道146，以选择性地将冷却剂从加热子***54循环至动力传动系冷却子***136。供应管道150可在热交换器74的下游位置连接至加热子***54并在散热器140的上游位置连接至动力传动系冷却子***136。返回管道152将阀门148连接至管道116，以选择性地将冷却剂从动力传动系冷却子***136循环至加热子***54。返回管道152可在散热器140的下游位置连接至动力传动系冷却子***136并在热交换器74的上游位置连接至加热子***54。阀门114和阀门148可以是由控制器100以电的方式控制的电磁阀门。阀门是可致动的，以控制加热子***54和动力传动***冷却子***136之间的冷却剂循环。例如，当阀门处于第一位置时，加热子***54和动力传动***冷却子***136内的冷却剂互相独立地循环，并且散热器140和热交换器74互相热隔离。当阀门处于第二位置时，加热子***54内的冷却剂循环进入动力传动***冷却子***136，使得热能从热交换器74传输至散热器140以进行耗散。
参照图3，车辆200包括气候控制***202，所述气候控制***202具有热泵子***204、加热子***206和通风***208。为了简洁，一些与车辆12类似的特征将不会被再次讨论。热泵子***204可以是蒸汽压缩式热泵子***，所述蒸汽压缩式热泵子***使传输热能的制冷剂循环至气候控制***202的各个组件。热泵子***204可包括具有压缩机212、外部热交换器214(例如冷凝器)、内部热交换器216(例如蒸发器)、储液器、管件、阀门以及膨胀装置的车厢回路210。车厢回路组件通过多个管道、管路、软管或线路连接成闭合回路。例如，第一管道218以流体连通的形式连接压缩机212和冷凝器214，第二管道220将冷凝器214连接至阀门222，第三管道224以流体连通的形式连接阀门222和蒸发器216，第四管道226以流体连通的形式连接蒸发器216和压缩机212。第一旁路管道228在阀门222和管道226之间进行连接。阀门222可以是电磁阀门，所述电磁阀门可根据热泵子***204的操作模式而被打开和关闭以将制冷剂供应至管道224或管道228。例如，当空调装置开启时，制冷剂循环进入管道224而不进入管道228。阀门222可与控制器230通信。
第一膨胀装置232可设置在管道218上，第二膨胀装置234可设置在管道224上。膨胀装置被配置为改变热泵子***204的制冷剂的压力和温度。膨胀装置可包括由控制器230控制的电子致动器。
热泵子***204还包括具有冷却器238和第三膨胀装置240的电池回路236。电池回路236可包括供应管道242，供应管道242在管件244处连接至管道224，并连接至冷却器238。膨胀装置240可位于供应管道242上。返回管道246以流体连通的形式连接电池冷却器238和管道226。返回管道246可通过管件248与管道226连接。止回阀门250可连接至管道226，以防止制冷剂从电池冷却器238流入蒸发器216。
加热子***206可包括形成用于使冷却剂循环的闭合回路的加热器芯252、泵254、阀门256、加热器258和管道260。在混合动力车辆的情况下，加热子***206与内燃发动机(未示出)流体连通。加热子***206被配置为在气候控制***202的加热模式期间将加热后的冷却剂循环至加热器芯252。加热器芯252被设置在通风***208内。
加热子***206可通过中间热交换器262从热泵子***204摄取热，以对车厢提供加热。中间热交换器262可以是制冷剂至冷却剂的热交换器。中间热交换器262有助于在加热子***206和热泵子***204之间的热能传输。中间热交换器262可连接至热泵子***204的第一管道218并连接至加热子***206的管道260中的一个。
电池冷却子***264调节牵引电池266的温度，并与冷却器238流体连通。电池冷却子***264可包括形成用于牵引电池266的闭合冷却回路的散热器268、泵270和多个管道272。管道272包括至少一个阀门274，阀门274被布置为根据操作状况将冷却剂循环至散热器268和/或冷却器238。电池冷却子***264可通过管道和阀门选择性地连接至加热子***206，使得热可以选择性地从热泵子***传输至散热器268以增强热泵子***的冷凝能力。第一互连管道276可在热泵204上的阀门256和电池冷却子***264上的阀门278之间进行连接。第二互连管道280在热泵204的管道260中的一个和电池冷却子***264的管道272中的一个之间进行连接。
车辆的各个热量管理***和气候控制***可在多个不同操作模式下进行操作。例如，气候控制***可在加热模式、空调模式、除湿模式或关闭状态下进行操作。类似地，热量管理***可根据需要冷却的多个车辆组件的操作状况而在多个不同的冷却例程中进行操作。
图4示出了具有在很多可能的冷却例程中的一个例程中的热泵子***52的车辆12。在这个例程中，加热子***54关闭，并且动力传动系冷却子***136打开或关闭。粗线指示在这个例程期间激活的管道。电池冷却***126通过冷却器102进行冷却，但电池组24可在其他例程中通过散热器128进行冷却。热泵子***52由压缩机64驱动，压缩机64将制冷剂加压成热蒸汽(这里使用的术语热、冷、高或低是表示相对关系的术语，并且不表示任何特定温度或压力值)。制冷剂通过管道84离开压缩机64并通过热交换器74(未激活)流至处于全开位置的膨胀装置76。外部热交换器66用作冷凝器，并且热从制冷剂传输至外部空气使得制冷剂冷凝为大致的液态。阀门98被致动，使得制冷剂通过管道88从管道86流至用作蒸发器的内部热交换器68。在其它冷却例程中，空调装置可以是关闭的。在那种情况下，膨胀装置78是关闭的，并且所有制冷剂流至冷却器。辅助热交换器72可设置在管道88上，以将一些热从管道88中的制冷剂传输至管道94中的制冷剂。辅助热交换器72是可选的。在进入蒸发器68之前，制冷剂循环通过处于节流位置的膨胀装置78。在制冷剂进入蒸发器68之前，膨胀装置78使制冷剂的压力和温度降低。蒸发器68从在壳体内循环的空气中摄取热以使车厢冷却。制冷剂以蒸汽的形式离开蒸发器68、循环通过储液器70并返回到压缩机64。
膨胀装置80处于将电池回路62置于激活状态的节流位置。流过管道88的一部分制冷剂经由管件104被引导进入管道90。制冷剂在进入冷却器102之前通过膨胀装置80，膨胀装置80使制冷剂的温度和压力降低。冷却器102用作蒸发器，通过的制冷剂当其通过冷却器102时沸腾并从电池冷却子***126摄取热。汽化的制冷剂随后通过管道96从冷却器102循环至管道94并与离开蒸发器68的制冷剂会合。尽管参照车辆12描述该冷却例程，但是其同样适用于车辆200和其它实施例。
热泵子***52可能在其被同时用于冷却牵引电池和对车厢进行空气调节时经历较大的负载持续率。为了适当地运行，热泵子***必须具有足够的冷凝能力。在非常大的负载持续率期间，热泵子***52的冷凝能力可能被提升至其极限，所述极限会降低热泵的效率。在以下情况下这些非常大的负载持续率会出现：当电池冷却器和空调装置(air conditioning，A/C)同时操作并且外部炎热时；当电池产生大量的热时(诸如在快速充电或放电期间)；或者当冷凝器被损坏或出故障时。
热泵***的冷凝能力可通过增加冷凝器的尺寸来提升。但是，对于大部分热泵负载持续率来说，使冷凝器尺寸过大可能是不符合成本效益的。更符合成本效益的解决方案可以是在需要的时候征用已经在车辆上的其它散热器。例如，电池散热器(或其它散热器)可在热泵的较大负载持续率期间被用作辅助冷凝器。为了实现这个方案，多个热管理***必须与热泵子***52热连通。图2和图3示出了具有这种能力的两个示例。在图2中，散热器140可被选择性地用作辅助冷凝器，在图3中，电池散热器268可被选择性地用作辅助冷凝器。
参照图5，示出了在较大的负载持续率期间的车辆12。在此，主散热器140被用作额外的冷凝器以提升热泵子***52的冷凝能力。在这个例程中，加热子***54的一部分打开，并且阀门114和阀门148由控制器100致动，使得加热子***54和动力传动系冷却子***136流体连通并用作单一热回路。在这个例程期间，车厢冷却可以是激活的或非激活的。
压缩机64使热的汽化的制冷剂循环通过热交换器74，使得制冷剂中的一部分热量被传输进入加热子***54的冷却剂。这降低了冷凝器66的工作负载并提升了热泵的冷凝能力。泵112将加热后的冷却剂通过管道116、150和146从热交换器74循环至散热器140。泵138可用作增压泵以将冷却剂通过管道152重新循环回到加热子***54。在一些实施例中，泵138可以是非激活的。
车辆200还能够将热能从热泵子***204循环至电池散热器268，以提升冷凝能力。类似于车辆12，热通过热交换器262从热泵子***204传输至加热子***206。加热子***206通过管道276和280连接至电池冷却子***264，这形成了允许加热后的冷却剂从热交换器262循环至电池散热器268的单一热回路。在这个例程中，阀门274可被致动，使得冷却剂通过电池266循环至冷却器238而不循环至电池散热器268。阀门278被致动，使得从热交换器262通过管道276循环的冷却剂流动至电池散热器268而不流动至电池组266或冷却器238。
一个或更多个控制器(诸如控制器100)被配置为致动阀门、泵、膨胀装置和其它组件以在多个操作模式之间切换。控制器可与提供用于控制器的输入的多个传感器电通信。控制器使用这些输入来确定何时致动阀门或怎样致动阀门。这些输入可直接由传感器感测到或者可基于其它测量值而进行推断或计算。在一个示例中，控制器100被配置为致动选择组件以将热泵切换至提升冷凝的模式(这在图5中示出)。控制器100可响应于热泵子***内的压力超过阈值而这样做。在一些实施例中，控制器能够在压力真正达到阈值之前预测预期的压力值并切换至提升冷凝的模式。在至少一个实施例中，控制器可基于热泵子***内的压力和环境空气温度切换至提升冷凝的模式。
在可选的实施例中，控制器100可被配置为基于电池的充电速率而切换至提升冷凝的模式。例如，控制器可监测流过连接充电端口和电池的电路的电流，以确定充电速率。在至少一个实施例中，控制器可基于电池的充电速率和环境空气温度切换至提升冷凝的模式。
在其它实施例中，控制器可响应于车辆处于特定的操作模式将热泵切换至提升冷凝的模式而不是基于压力、温度或充电速率输入做出决定。控制器可被配置为针对可能需要提升的冷凝能力的操作状况而这样做。例如，控制器响应于车辆处于第一操作模式(超过冷凝器的冷凝能力的可能性很低或为零)而操作阀门使得散热器和中间热交换器热隔离。响应于车辆处于第二操作模式，车辆操作状况的改变可使控制器操作阀门，使得冷却剂从中间热交换器循环至散热器(例如散热器128或散热器140)，以允许来自热泵的热被传输至散热器。
控制器可被配置为响应于车辆处于电池充电模式而致动阀门，使得车辆处于提升冷凝的模式。例如，控制器可预测在快速充电模式期间热泵的压力限制将被超越并且可预防性地将阀门致动为提升冷凝的模式。
返回参照图2，气候控制***50可在加热模式下操作。在加热模式下，压缩机64将制冷剂加压成循环至热交换器74的热蒸汽。来自制冷剂的热能传输至循环通过热交换器74的冷却剂侧的冷却剂以对加热子***54中的冷却剂进行加热。泵112将加热后的冷却剂循环至加热器芯110以使车厢变热。热交换器74用作冷凝器，使制冷剂冷凝成液体。接下来，制冷剂通过处于节流位置的第一膨胀装置76。膨胀装置76在制冷剂进入外部热交换器66之前降低制冷剂的压力并降低制冷剂的温度。控制器100可调节膨胀装置76以确保制冷剂的温度低于外部空气温度，以便于外部热交换器66内的制冷剂的蒸发。膨胀装置78关闭，并且阀门98被设置为使得制冷剂离开外部热交换器以流过绕开内部热交换器68的管道92。制冷剂随后循环通过管道94并返回压缩机64以用于重新循环。
虽然以上描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述权利要求所涵盖的所有可能形式。说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各个实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各个实施例已经被描述为提供在其它实施例或现有技术实施方式之上的优点或优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体***属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配的容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式的实施例并非在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。

Claims (8)

1.一种车辆，包括：
热泵子***，被配置为使制冷剂循环通过冷凝器和蒸发器；
冷却剂子***，被配置为使冷却剂循环通过散热器、动力传动系组件、加热器芯和热交换器，所述热交换器被布置为将热从所述制冷剂传输至所述冷却剂，其中，所述冷却剂子***选择性地将热从所述热泵子***传输至所述散热器以提升所述热泵子***的冷凝能力。
2.如权利要求1所述的车辆，其中，所述动力传动系组件为牵引电池组件，并且所述热泵子***还被配置为使制冷剂循环通过电池冷却器。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，所述冷却剂子***还包括阀门，所述阀门被设置在连接在所述散热器和所述热交换器之间的管道上，其中，所述阀门被配置为：当处于第一位置时允许所述冷却剂从所述热交换器循环至所述散热器，并且当处于第二位置时阻止所述冷却剂从所述热交换器循环至所述散热器。
4.如权利要求2所述的车辆，其中，所述冷却剂子***还包括电池冷却回路以及加热回路，所述电池冷却回路与所述散热器、所述牵引电池组件以及所述电池冷却器流体连通，所述加热回路与所述加热器芯以及所述热交换器流体连通，其中，互连管道在所述热交换器的下游位置连接至所述加热回路，并在所述散热器的上游连接至所述电池冷却回路。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，所述互连管道还包括用于以流体连通的方式选择性地连接所述电池冷却回路和所述加热回路的至少一个阀门。
6.如权利要求1所述的车辆，其中，所述动力传动系组件是驱动桥或电力电子模块。
7.如权利要求6所述的车辆，还包括电池冷却剂子***，所述电池冷却剂子***被配置为使冷却剂循环通过牵引电池组件、电池散热器和和冷却器，其中，所述电池冷却剂子***中的冷却剂与所述冷却剂子***中的冷却剂是隔离的。
8.如权利要求6所述的车辆，其中，所述冷却剂子***还包括动力传动系冷却回路和加热回路，所述动力传动系冷却回路与所述散热器和所述动力传动系组件流体连通，所述加热回路与所述加热器芯和所述热交换器流体连通，其中，互连管道在所述热交换器的下游位置连接至所述加热回路，并在所述散热器的上游连接至所述动力传动系冷却回路。
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