CN114643832A - 用于移动性车辆的集成式热管理*** - Google Patents

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CN114643832A CN202110910197.2A CN202110910197A CN114643832A CN 114643832 A CN114643832 A CN 114643832A CN 202110910197 A CN202110910197 A CN 202110910197A CN 114643832 A CN114643832 A CN 114643832A
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Abstract

一种用于移动性车辆的集成式热管理***，可以包括：混合动力压缩机，包括由发动机的驱动力驱动的机械压缩单元和由电机的驱动力驱动的电动压缩单元，并且被配置为使得鼓风机连接至电动压缩单元；制冷剂循环管线，流体地连接至混合动力压缩机、冷凝器、以及膨胀阀，以使得制冷剂循环至其中；以及室内空调单元，被配置为使通过鼓风机引入的空气冷却或加热并且然后将空气排放至移动性车辆的内部，并且包括冷却芯和加热芯，冷却芯连接至位于制冷剂循环管线的膨胀阀的下游的制冷剂循环管线的点，并且加热芯流体地连接至与发动机连接的废气排放管线。

Description

用于移动性车辆的集成式热管理***
技术领域
本发明涉及一种用于移动性车辆的集成式热管理***，并且更具体地，涉及一种使用混合动力压缩机执行客舱、移动性车辆的至少一个电子部件和电池的冷却/加热的集成式热管理***。
背景技术
移动性装置或车辆指承载人或货物并且通过各种方法驱动的所有运输装置。最典型的方法是使用内燃机的方法，并且最近，关于环境问题的解决方案，存在使用混合动力发动机(额外使用锂离子电池)的方法、仅使用锂离子电池的方法、以及仅使用氢燃料电池的环保方法。
使用内燃机和电池的混合动力移动性车辆需要对适当的元件进行组合，以形成被配置为使电池及至少一个电子部件冷却并且对客舱中的空气进行调节的冷却***。
如果对电路进行独立地配置，则需要不仅用于对室内空间进行冷却和加热并且对至少一个电子部件进行冷却的压缩机，而且还需要用于对电池的冷却流体进行冷却的压缩机，并且需要与周围环境空气接触的多个独立的热交换器，从而产生诸如混合动力移动性车辆的重量增加、混合动力移动性车辆的范围由于其重量的增加而减少、以及成本增加等问题。
发明部分的该背景中所包括的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解并且不可被视为对该信息构成已为本领域技术人员已知的现有技术的认可或任意建议形式。
发明内容
本发明的各个方面面向提供一种整体控制采用涡轮发动机的混合动力移动性车辆的环境的集成式热管理***。
根据本发明的各个方面，通过提供用于移动性车辆的集成式热管理***能实现上述及其他目标，集成式热管理***包括：混合动力压缩机，包括由发动机的驱动力驱动的机械压缩单元和由电机的驱动力驱动的电动压缩单元，并且被配置为使得鼓风机连接至电动压缩单元；制冷剂循环管线，流体地连接至混合动力压缩机、冷凝器、以及膨胀阀，以使得制冷剂循环至其中；以及室内空调单元，被配置为使通过鼓风机引入的空气冷却或加热并且然后将空气排放至移动性车辆的内部，并且包括冷却芯和加热芯，冷却芯连接至位于制冷剂循环管线的膨胀阀的下游的制冷剂循环管线的点，并且加热芯流体地连接至与发动机连接的废气排放管线。
冷却芯可以包括第一蒸发器和第二蒸发器，第一蒸发器被配置为使从鼓风机供应至位于移动性车辆内的客舱的空气冷却，并且第二蒸发器被配置为使从鼓风机供应至位于移动性车辆内的至少一个电子部件的空气冷却。
电加热器可以设置在室内空调单元中，并且电加热器可以在加热芯的温度低于预定值时进行操作。
集成式热管理***可以进一步包括：电池，设置在移动性车辆内，以驱动移动性车辆；冷却流体循环管线，流体地连接至电池，以使得冷却流体通过水泵循环至电池；以及第一热交换器，设置在冷却流体循环管线上，以在制冷剂循环管线的制冷剂与冷却流体循环管线的冷却流体之间执行热交换。
冷却流体循环管线的冷却流体可以流经电池并且然后经由第一控制阀流至第一热交换器中，并且第一控制阀可以根据冷却流体的温度而打开。
集成式热管理***可以进一步包括：第二热交换器，设置在冷却流体循环管线上，以在废气排放管线的废气与冷却流体循环管线的冷却流体之间执行热交换；并且当电池的温度需要增加时，通过第二热交换器对冷却流体进行加热，以增加电池的温度。
第二控制阀可以设置在废气排放管线上，并且当电池的温度需要增加时，可以控制第二控制阀的打开。
本发明的方法及装置具有从所附附图和下列细节描述中显而易见或在所附附图和下列细节描述中更详细阐述的其他特征和优点，所附附图被整合在此处并且与下列细节描述一起用于对本发明的特定原理进行说明。
附图说明
图1是示例性地示出根据本发明的各个示例性实施方式的混合动力压缩机的配置的示意图；
图2是示出应用根据本发明的各个示例性实施方式的混合动力压缩机的制冷剂循环管线和室内空调的电路图；并且
图3是用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***的电路图。
应当理解的是，所附附图并不一定必须按比例进行绘制，从某种程度上呈现了示出本发明的基本原理的各个特征的简化表示。此处所包括的本发明的具体设计特征，包括例如具体尺寸、方位、位置、以及形状，将部分由具体目的应用和使用环境确定。
在图中，参考标号指贯穿附图的若干幅图的本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
现将详细参考本发明的各个实施方式，在所附附图中示出了并且下面描述了其实施例。尽管将结合本发明的示例性实施方式对本发明进行描述，然而，应当理解的是，本描述并不旨在使本发明局限于这些示例性实施方式。另一方面，本发明旨在不仅覆盖本发明的示例性实施方式，而且还覆盖由所附权利要求限定的本发明的实质和范围内包括的各种替代、改造、等同物、以及其他实施方式。
现将详细参考本发明的示例性实施方式，在所附附图中示出了其实施例。无论何时可以，贯穿附图，将使用相同的参考标号表示相同或类似的零部件。在本发明的下列描述中，当本发明的主题相当不清楚时，将省去被整合在此处的已知功能和配置的详细描述。
图1是示例性地示出根据本发明的各个示例性实施方式的混合动力压缩机的配置的示意图，图2是示出应用根据本发明的各个示例性实施方式的混合动力压缩机的制冷剂循环管线和室内空调的电路图，并且图3是用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***的电路图。
为了实现上述所述目标，用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***包括：混合动力压缩机100，包括使用发动机A的驱动力驱动的机械压缩单元110和使用电机140的驱动力驱动的电动压缩单元120，并且被配置为使得鼓风机130连接至电动压缩单元120；制冷剂循环管线101，连接至混合动力压缩机100、冷凝器150、以及膨胀阀160，以使得制冷剂循环至其中；以及室内空调单元，被配置为使通过鼓风机130引入的空气冷却或加热并且然后将空气排放至移动性车辆的内部，并且包括冷却芯170和加热芯180，冷却芯170连接至位于制冷剂循环管线101的膨胀阀160的下游的点，并且加热芯180连接至发动机A的废气排放管线201。
参考图1和图2，图1示出了混合动力压缩机100的细节配置。混合动力压缩机100包括通过接收发动机A的轴的旋转力而驱动的机械压缩机110和使用电机140的驱动力而驱动的电动压缩机120。机械压缩机110与电动压缩机120被配置为对移动性车辆中的制冷剂进行压缩。即，制冷剂在由混合动力压缩机100重复压缩至高温和高压状态时沿着制冷剂循环管线101流动、通过冷凝器150的散热而冷凝成低温和高压状态、并且通过膨胀阀160而膨胀成低温和低压状态。
此处，电机140不仅连接至混合动力压缩机100，而且还连接至鼓风机130。参考图2，还由鼓风机130对空气进行加压并且将空气供应至移动性车辆的内部，并且可以通过加压空气与制冷剂之间的热交换对移动性车辆的室内空气进行调节。
图3是用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***的电路图，并且参考图3，将描述使用来自发动机A的废气的废热对室内空气进行调节的控制过程。
在发动机A中重复燃料与吸入空气的混合、混合物的燃烧、以及排气，并且产生高温废气。此处，当将高温废气供应至加热芯180并且将由鼓风机130加压的空气传输至加热芯180时，通过废气与被加压空气之间的热交换对加压空气进行加热，由此被配置为用于对移动性车辆的内部进行加热。
可以使用电机140对空气进行加压，以对室内空气进行调节，可以通过混合动力压缩机100对制冷剂进行循环，以能够使得被加压空气冷却移动性车辆的内部，并且如果移动性车辆的内部需要加热，则可以使用来自发动机A的废气的废热对室内空气进行调节。
进一步地，将辅助冷凝器设置在室内侧以对移动性车辆的内部进行加热对本领域技术人员是显而易见的。
需要空调的移动性车辆的部分可以是移动性车辆的内部、至少一个电子部件、以及电池。如果将空调***安装在上述三个部分的每个部分中，以适当地执行这些部分的冷却/加热，则移动性车辆的成本和重量增加并且由此导致移动性车辆的范围减少。因此，用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***可以使得使用混合动力压缩机100的移动性车辆的负责空调的元件的重量和体积最小化，被配置为用于便于移动性车辆高效地驱动。即，用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***可以对由发动机A产生的废气的废热及使用发动机A的旋转力的制冷剂的循环***进行适当地组合，被配置为用于控制移动性车辆的环境。
进一步地，冷却芯170可以包括第一蒸发器171和第二蒸发器172，第一蒸发器171被配置为使从鼓风机供应至移动性车辆内的客舱的空气冷却，并且第二蒸发器172被配置为使从鼓风机供应至位于移动性车辆内的至少一个电子部件的空气冷却。
第一蒸发器171接收由鼓风机130加压的空气并且在加压空气与低温制冷剂之间执行热交换，被配置为用于使客舱冷却。
与第一蒸发器171的方式相同，第二蒸发器172接收加压空气并且在加压空气与低温制冷剂之间执行热交换，被配置为使至少一个电子部件冷却。然而，可以通过鼓风机130供应被供应至第二蒸发器172的空气，但是，因为空气的压力至少在冷却电子部件方面不是非常重要，所以可以通过单独的管线将空气供应至第二蒸发器172。即，因为仅冲压空气的压力足够，所以可以不通过鼓风机130对被供应至第二蒸发器172的空气进行加压。
图3示出了其中流至第二蒸发器172中的空气通过单独的管线对至少一个电子部件进行冷却的电路。
电加热器181设置在室内空调单元中，并且电加热器181可以在加热芯180的温度不足够高时进行操作，例如，当加热芯180的温度低于预定值时。
具体地，当加热芯180不被配置为仅使用来自发动机A的废气的废热对空气进行充分加热时，电加热器181可以操作为额外地执行加热。
可替代地，当发动机A不被驱动时，电加热器181可以单独对由鼓风机130加压的空气进行加热而执行加热，并且可以使用已加热的空气使移动性车辆的内部湿润。
根据本发明的各个示例性实施方式的集成式热管理***可以进一步包括：电池B，设置在移动性车辆内以驱动移动性车辆；冷却流体循环管线301，连接至电池300以使得冷却流体通过水泵330循环至电池300；以及第一热交换器310，设置在冷却流体循环管线301上，以在制冷剂循环管线的制冷剂与冷却流体循环管线的冷却流体之间执行热交换。
具体地，移动性车辆可以是使用电力驱动或由发动机A驱动的混合动力移动性车辆。当使用电力驱动移动性车辆时，电池B被加热并且由此电池B的温度增加，并且可以防止电池B的能耗增加。因此，根据本发明的各个示例性实施方式的集成式热管理***可以进一步包括：冷却流体循环管线301，被配置为循环至电池B以使电池B冷却的冷却流体在冷却流体循环管线301中流动；和第一热交换器310，被配置为在低温制冷剂与电池B冷却之后被加热的冷却流体之间执行热交换，被配置为用于冷却电池B。
冷却流体循环管线301的冷却流体可以经过电池B并且然后经由第一控制阀340流至第一热交换器310中，并且可以根据冷却流体的温度而打开第一控制阀340。
具体地，散热器可以进一步设置在冷却流体循环管线301上。散热器被配置为使冷却流体的热分散至外面。即，散热器被配置为使被加热的冷却流体再次冷却。因为制冷剂不能在移动性车辆启动的初始阶段平稳地循环，所以当预期电池B不被配置为平稳地冷却时，需要通过散热器来分散冷却流体的热，并且当仅使用制冷剂难以再次使冷却流体冷却时，可以辅助性地使用散热器来辅助冷却流体散热。
可以根据冷却流体的温度控制第一控制阀340的打开，以使得上述所述冷却流体流动。
第二热交换器320可以进一步设置在冷却流体循环管线301上，以在废气排放管线的废气与冷却流体循环管线的冷却流体之间执行热交换，并且当电池B的温度需要增加时，可以通过第二热交换器320对冷却流体进行加热，以增加电池B的温度。
为了能够使得电池B在合适的温度区段内操作，当电池B的温度在移动性车辆启动的初始阶段较低时，可以增加电池B的温度。因此，在温度较低的冬季，在移动性车辆启动的初始阶段，可以通过操作发动机A而产生高温废气，并且可以使用废气的废热增加电池B的温度。
具体地，被配置为通过废气与冷却流体之间的热交换对冷却流体进行加热的第二热交换器320可以进一步设置在冷却流体循环管线301上，并且当电池B达到电池B可适当地操作的温度时，可以使用电池B驱动移动性车辆。
第二控制阀240可以进一步设置在废气排放管线201上，并且当电池B的温度需要增加时，可以控制第二控制阀240的打开。在电池B的温度需要增加的冬季，在移动性车辆启动的初始阶段，可以控制第二控制阀240，以使得将废气传输至第二热交换器320。第二控制阀240可以根据电池B的温度需要增加的程度而调整废气的流动速率，并且在电池B的温度需要快速增加的情形中，可以将全部废气传输至电池B来增加电池B的温度。在电池B的温度不需要增加的情形中，第二控制阀240能够在与第二热交换器320不同的方向上排放废气。
从上述描述中显而易见，用于根据本发明的各个示例性实施方式的移动性车辆的集成式热管理***可以操作为使用发动机的动力执行移动性车辆的内部的冷却、至少一个电子部件的冷却、以及电池的冷却，并且在发动机不操作时可以操作为使用电机将周围环境空气连续地供应至移动性车辆的内部。进一步地，集成式热管理***可以使用从发动机产生的废热对电池进行初始加热并且对移动性车辆的内部进行加热。
在本发明的各个示例性实施方式中，控制器连接至集成式热管理***中的至少一个元件来控制其操作。
进一步地，与诸如“控制器”、“控制单元”、“控制设备”、或“控制模块”等控制设备有关的术语指硬件设备，包括被配置为执行被视为算法结构的一个或多个步骤的存储器和处理器。存储器存储算法步骤，并且处理器执行算法步骤，以根据本发明的各个示例性实施方式执行方法的一个或多个过程。可以通过非易失性存储器和处理器实现根据本发明的示例性实施方式的控制设备，非易失性存储器被配置为存储用于控制车辆的各个部件的操作的算法或关于用于执行算法的软件命令的数据，并且处理器被配置为使用存储在存储器中的数据执行上述所述操作。存储器和处理器可以是独立的芯片。可替代地，存储器和处理器可以被集成到单一芯片中。处理器可以实现为一个或多个处理器。处理器可以包括各种逻辑电路和运算电路、可以根据从存储器提供的程序处理数据、并且可以根据处理结果生成控制信号。
控制设备可以是由预定程序操作的至少一个微处理器，预定程序可以包括用于完成本发明的上述所述各个示例性实施方式中包括的方法的一系列命令。
上述发明还能够涵盖计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储之后由计算机***读取的数据的任意数据存储设备。计算机可读记录介质的实施例包括硬盘驱动(HDD)、固态驱动(SSD)、硅盘驱动(SDD)、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储设备等以及作为载波的实现方式(例如，通过互联网传输)。
在本发明的各个示例性实施方式中，可以由控制设备执行上述所述各种操作，并且可以由多个控制设备或集成式单一控制设备配置控制设备。
在本发明的各个示例性实施方式中，可以通过硬件或软件的形式实现、或可以通过硬件与软件的组合实现控制设备。
为便于在所附权利要求中进行说明和准确地限定，参考图中所显示的此类特征的位置，使用术语“上方”、“下方”、“内”、“外”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背面”、“立面”、“外面”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“以内”、“以外”、“向前”、以及“向后”来描述示例性实施方式的特征。应进一步理解的是，术语“连接”或其派生词指直接和间接连接。
进一步地，术语“固定连接”表示固定连接元件始终以相同的速度旋转。进一步地，术语“可选择地连接”表示“当可选择地连接元件彼此不啮合时，可选择地连接元件单独旋转，当可选择地连接元件彼此啮合时，以相同的速度旋转，并且当可选择地连接元件中的至少一个是静止元件并且其余可选择地连接元件啮合至静止元件时，是静止的”。
已经出于示出和描述之目的呈现了对本发明的具体示例性实施方式的上述描述。其并不旨在穷尽或使本发明局限于所公开的精确形式，并且显而易见的是，根据上述教导，许多改造与变形是可能的。示例性实施方式被选定并且描述为对本发明及其实际应用的特定原理进行说明，以能够使得本领域技术人员做出并且利用本发明的各个示例性实施方式、以及其各种替代和改造。旨在由所附权利要求及其等同物限定本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于移动性车辆的集成式热管理***，所述集成式热管理***包括：
混合动力压缩机，包括由发动机的驱动力驱动的机械压缩单元和由电机的驱动力驱动的电动压缩单元，其中，鼓风机连接至所述电动压缩单元；
制冷剂循环管线，流体地连接至所述混合动力压缩机、冷凝器、以及膨胀阀，以使得制冷剂循环至所述制冷剂循环管线；以及
室内空调单元，被配置为使通过所述鼓风机引入的空气冷却或加热并且然后将所述空气排放至所述移动性车辆的内部，并且包括冷却芯和加热芯，所述冷却芯连接至位于所述制冷剂循环管线的所述膨胀阀的下游的所述制冷剂循环管线的点，并且所述加热芯流体地连接至与所述发动机连接的废气排放管线。
2.根据权利要求1所述的集成式热管理***，其中，所述冷却芯包括第一蒸发器，所述第一蒸发器流体地连接至所述制冷剂循环管线并且流体地连接至所述鼓风机，以接收由所述鼓风机加压的所述空气，并且所述第一蒸发器被配置为在所加压的空气与所述制冷剂循环管线的所述制冷剂之间执行热交换，以使所述移动性车辆的客舱冷却。
3.根据权利要求2所述的集成式热管理***，其中，所述加热芯流体地连接至所述第一蒸发器。
4.根据权利要求3所述的集成式热管理***，其中，电加热器流体地连接至所述加热芯，并且所述电加热器被配置为在所述加热芯的温度低于预定值时进行操作。
5.根据权利要求2所述的集成式热管理***，其中，电加热器流体地连接至所述第一蒸发器，并且所述电加热器被配置为在所述加热芯的温度低于预定值时进行操作。
6.根据权利要求1所述的集成式热管理***，其中，所述冷却芯包括第二蒸发器，所述第二蒸发器流体地连接至所述制冷剂循环管线并且被配置为通过在所述空气与所述制冷剂循环管线的所述制冷剂之间执行热交换而使从所述鼓风机供应至位于所述移动性车辆内的至少一个电子部件的所述空气冷却。
7.根据权利要求1所述的集成式热管理***，其中，电加热器设置在所述室内空调单元中，并且所述电加热器被配置为在所述加热芯的温度低于预定值时进行操作。
8.根据权利要求1所述的集成式热管理***，进一步包括：
电池，设置在所述移动性车辆内，以驱动所述移动性车辆；
冷却流体循环管线，流体地连接至所述电池，以使得冷却流体通过泵经由所述冷却流体循环管线而循环至所述电池；以及
第一热交换器，设置在所述冷却流体循环管线上并且流体地连接至所述制冷剂循环管线，以在所述制冷剂循环管线的所述制冷剂与所述冷却流体循环管线的所述冷却流体之间执行热交换。
9.根据权利要求8所述的集成式热管理***，其中，所述冷却流体循环管线的所述冷却流体流经所述电池并且然后经由第一控制阀流至所述第一热交换器中，并且所述第一控制阀被配置为根据所述冷却流体的温度而打开。
10.根据权利要求9所述的集成式热管理***，其中，散热器安装在所述冷却流体循环管线中并且所述第一控制阀被配置为控制所述冷却流体的流动，以选择性地绕过所述散热器。
11.根据权利要求8所述的集成式热管理***，进一步包括：
第二热交换器，设置在所述冷却流体循环管线上并且流体地连接至所述废气排放管线，以在所述废气排放管线的废气与所述冷却流体循环管线的所述冷却流体之间执行热交换；
其中，当所述电池的温度需要增加时，通过所述第二热交换器对所述冷却流体进行加热，以增加所述电池的所述温度。
12.根据权利要求11所述的集成式热管理***，其中，所述冷却流体循环管线在闭合回路中连接所述电池、所述第一热交换器、所述第二热交换器、以及所述泵。
13.根据权利要求11所述的集成式热管理***，其中，第二控制阀设置在所述废气排放管线上，并且当所述电池的所述温度需要增加时，控制所述第二控制阀的打开。
14.根据权利要求13所述的集成式热管理***，其中，所述第二控制阀设置在所述第二热交换器与所述发动机之间的所述废气排放管线上。
15.根据权利要求1所述的集成式热管理***，其中，所述电机安装在所述电动压缩单元与所述鼓风机之间并且由所述电机的驱动力操作所述电动压缩单元和所述鼓风机。
16.根据权利要求1所述的集成式热管理***，其中，所述机械压缩单元与所述电动压缩单元并联地流体连接至所述制冷剂循环管线并且所述冷凝器与所述膨胀阀串联地流体连接至所述制冷剂循环管线。
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