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CN108778792A - 尤其用于混合动力机动车辆的热量管理系统 - Google Patents

尤其用于混合动力机动车辆的热量管理系统 Download PDF

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CN108778792A CN201780015073.XA CN201780015073A CN108778792A CN 108778792 A CN108778792 A CN 108778792A CN 201780015073 A CN201780015073 A CN 201780015073A CN 108778792 A CN108778792 A CN 108778792A
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Abstract

本发明涉及一种热量管理系统，该热量管理系统用于包括至少一个热力发动机和一个电动机(12)的混合动力机动车辆，所述系统(10)包括：至少一个第一回路(14)，该至少一个第一回路用于冷却该热力发动机；以及第二回路(16)，该第二回路用于至少冷却该电动机(12)和相关联的电力电子装置(18)。本发明的特征在于，所述第二冷却回路(16)包括至少一个加热散热器(20)，该至少一个加热散热器用于加热该车辆的乘员舱室的内部。

Description

尤其用于混合动力机动车辆的热量管理系统
本发明涉及一种尤其用于混合动力机动车辆的热量管理系统。
更特别地，本发明涉及一种热量管理系统，该热量管理系统用于包括至少一个热力发动机和一个电动机的混合动力机动车辆，所述系统至少包括：
-第一冷却回路，该第一冷却回路用于通过循环至少一种第一冷却液来冷却该车辆的热力发动机，以及
-第二冷却回路，该第二冷却回路用于通过循环至少一种第二冷却液来至少冷却该电动机和与所述电动机相关联的电力电子装置。
这种热量管理系统(也被称为热管理系统)的实例从现有技术中可知，所述实例具体地但非排他地在混合动力机动车辆中实施。
在机动车辆领域中，术语“混合动力”是指车辆配备有使用两种类型能量的两种类型驱动系统。
混合动力车辆尤其包括至少一个热力发动机，该至少一个热力发动机通常提供该车辆运动所需的能量；以及帮助优化车辆操作的一个或多个电动机。
以本身已知的方式，在混合动力车辆中可以识别出驱动系统的三个主要类别，即“微混合动力”、“轻混合动力”以及“完全混合动力”，所述类别的一个中的分类是根据使用的电动机的动力确定的。
为了使一个或多个电动机与热力发动机结合，可以有多种组合，每种组合均具有特定特征。
这种“混合动力”车辆使用首字母缩略词也被称为“PHEV”，“PHEV”代表插电式混合动力电动车辆。
混合动力车辆的加热系统通常与燃烧动力车辆的加热系统大致相同，只有混合动力操作模式发生变化。加热的激活是通过热力发动机的操作确定的，以便向热力发动机的冷却回路提供加热所需的卡路里。
车辆的加热系统通常包括至少一个加热散热器(或“单元加热器”)，该至少一个加热散热器与该热力发动机的冷却回路结合。
不像热力发动机，电动机具有高能量效率，使得所建立的是几乎没有或没有能量(卡路里)可以用来加热车辆。
但是，希望的是改进这种混合动力机动车辆中的热量管理，并且更具体地，以最优的方式提供加热功能。
具体地，本发明的目的是提出一种用于混合动力机动车辆的热量管理系统的新型设计，以便改进车辆的乘员舱室的内部的加热，同时简化所述热量管理系统。
为此目的，本发明提出了一种上述类型的热量管理系统，其特征在于，该第二冷却回路与该第一冷却回路分开、并且包括至少一个加热散热器，该至少一个加热散热器被安排在所述第二冷却回路中以用于加热该车辆的乘员舱室的内部。
有利地，该热力发动机的第一冷却回路(被称为高温冷却回路)和尤其与该电动机相关联的该第二冷却回路(被称为低温冷却回路)彼此分开。
具有两个分开的、不连接的冷却回路的冷却系统的这种设计，进一步帮助促进脱气。
由于这种系统，在操作期间由该热力发动机产生的卡路里被回收以便能够加热该混合动力机动车辆的乘员舱室的内部。因而，从该热力发动机回收的卡路里被添加到由该电动机和与后者相关联的电力电子单元产生的卡路里中。
有利地，所述至少一个加热散热器(或“单元加热器”)被安排在低温第二冷却回路中以便有选择地有助于所述加热该乘员舱室的功能。
该加热散热器(或“单元加热器”)的安排有利地使得可以具体地通过减少必要装置(例如电磁阀、水泵、脱气罐等)的数量来简化所述冷却系统、尤其是第二冷却回路(被称为低温冷却回路)。
根据本发明的其他特征：
-该第二冷却回路包括至少一个脱气罐，该至少一个脱气罐与所述至少一个加热散热器并联安装；
-该热力发动机的第一冷却回路和该第二冷却回路通过至少一个水/水热交换器有选择地热传递接触；
-所述至少一个水/水热交换器被安装成使得其绕过该第二冷却回路；
-该第二冷却回路包括加热装置，所述加热装置被有选择地控制以加热该第二冷却液；
-所述加热装置安排在用于加热该车辆的乘员舱室的内部的所述至少一个加热散热器的上游；
-该第二冷却回路包括装置，所述装置用于测量该第二冷却液的温度；
-该第二冷却回路包括至少一个冷却散热器和绕过所述至少一个散热器的支路；
-该第二冷却回路包括至少一个循环器，该至少一个循环器被安排在所述冷却散热器的下游；
-该第二冷却回路包括冷却环路，该冷却环路用于通过所述第二冷却液来冷却与所述电动机相关联的至少一个高压电池。
通过阅读以下说明，本发明的其他特征和优点将变得更清楚。为了进一步增进理解，参考单一附图，所述附图示出了混合动力车辆的热量管理系统的一部分，并且所述附图更具体地示出了根据本发明的一个实施例的包括单元加热器的第二冷却回路。
单一附图示意性地示出了用于混合动力机动车辆(未示出)的热量管理系统10(或热管理系统)。
这种混合动力车辆包括热力发动机(未示出)和至少一个电动机12。
车辆的热量管理系统10至少包括第一冷却回路14(被称为高温冷却回路)，用于通过循环至少一种第一冷却液来冷却车辆的热力发动机。
在单一附图中，热力发动机的冷却回路14未详细示出、并且通过箭头示意性地示出。
车辆的热量管理系统10包括第二冷却回路16(被称为低温冷却回路)。
具体地，第二冷却回路16旨在用于通过循环至少一种第二冷却液来至少冷却电动机12和与所述电动机12相关联的电力电子装置18。
根据本发明，第二冷却回路16包括至少一个加热散热器20(通常也被称为单元加热器)，用于加热车辆的乘员舱室的内部。
在实施例中，所述第二冷却回路16的第二冷却液与至少充电器22和/或直流-直流变换器24和/或第二电动机26、并且与所述电动机12和所述相关联的电力电子装置18处于热传递接触。
第二冷却回路16包括至少一个脱气罐28，在这个例子中，该至少一个脱气罐与所述至少一个加热散热器20(或单元加热器)并联安装。
有利地，热力发动机的第一冷却回路14和第二冷却回路16通过至少一个水/水热交换器30有选择地热传递接触。
热力发动机的第一冷却回路12(被称为高温冷却回路)与第二冷却回路16(被称为低温冷却回路)有利地彼此分开，其中第一冷却液在第一冷却回路中流动，第二冷却液在第二冷却回路中流动。
以本身已知的方式，在车辆中使用的冷却液主要由水组成，水形成传热流体的基础，并且向所述传热流体中有利地添加具有例如防冻和/或防腐蚀性能的添加剂。
优选地，所述至少一个水/水热交换器30被安装成使得其绕过第二冷却回路而在旁通支路31上。
有利地，水/水热交换器30允许将卡路里从热力发动机12的第一冷却流体传递到第二冷却流体，更具体地当热力发动机12运行时。
第二冷却回路16包括控制装置32，所述控制装置被安排在热交换器30的上游用于有选择地控制第二冷却液在旁通支路31中的流动，所述旁通支路包括所述至少一个水/水热交换器30。
优选地，控制装置32由三通阀组成。
在这里未示出的变体中，所述水/水热交换器30包括一体式控制装置，所述一体式控制装置被操作以便有选择地控制所述第二冷却液在第二冷却回路16中的流动。
在这种变体中，并且不像在附图中所示出的实施例，所述旁通支路31被消除，并且旁通功能直接结合到热交换器30中。
在这里未示出的变体中，第二冷却回路16可以不包括这种水/水热交换器30。
有利地，在这种情况下，设置有附加加热装置以便补偿来自热力发动机12的不经由所述水/水热交换器30传递的卡路里。
这种附加加热装置结合到“加热、通风以及空气调节”系统中，所述系统通过首字母缩略词也被称为HVAC。
优选地，HVAC系统的所述附加加热装置例如包括用于加热空气的加热元件，具体地允许自调节的加热元件，比如PTC(“正温度系数”的首字母缩略词)电阻器。
有利地，第二冷却回路16包括加热装置34，所述加热装置被有选择地控制以加热所述第二冷却液。
加热装置34例如包括电阻器，所述电阻器用于形成能够将第二冷却液加热到给出的设定点温度的锅炉。
有利地，这种加热装置34还可以用于对热力发动机的第一冷却回路14的第一冷却液进行加热以便具体地协助所述热力发动机的预热。
接着在相反方向上穿过水/水热交换器30从第二冷却液到热力发动机的第一冷却液发生热传递。
通过以这种方式加热第一冷却液，使用通过加热装置34加热的第二液体，可以有利地减少在启动热力发动机时的摩擦。
加热装置34被安排在用于加热车辆的乘员舱室的内部的所述至少一个加热散热器20(或单元加热器)的上游。
第二冷却回路16包括温度测量装置36，所述温度测量装置用于测量第二冷却液的温度。
优选地，用于测量第二冷却液的温度的所述装置36被安排在所述至少一个加热散热器20的上游和所述加热装置34的下游。
第二冷却回路16包括至少一个冷却散热器38。
有利地，第二冷却回路16包括旁通支路39，该旁通支路用于绕过所述冷却散热器38。
第二冷却回路16包括控制装置40(例如三通阀)，所述控制装置被安排在所述冷却散热器38的下游。
由于所述控制装置40和所述旁通支路39，第二冷却液可以或不可以穿过冷却散热器38。
有利地，控制装置40被控制成使得第二冷却液不穿过所述冷却散热器38，以便保持所述第二冷却液的卡路里，从而使用所述卡路里中的一些或全部来执行另一个功能而不是只加热车辆的乘员舱室。
例如当车辆在非常低的外部气温下(即在极度冷的条件下)使用时可能就是这种情况。
具体地，在第二冷却液中存在的卡路里进而也可以被使用，例如用于加热与电动机相关联的高压电池。
在单一附图中示出的实施例中，第二冷却回路16包括：冷却环路42，该冷却环路用于通过所述第二冷却液来冷却与所述电动机12相关联的至少一个电池44(被称为高压电池)。
例如，可以引起第二冷却液在高压电池44的这种冷却环路42中流动。
优选地，高压电池44的所述冷却环路42包括至少一个冷却器46。
优选地，高压电池44的所述冷却环路42包括至少一个循环器48，所述循环器48被安排在所述冷却器46与所述至少一个高压电池44之间。
有利地，高压电池44的冷却环路42包括控制装置50，所述控制装置被有选择地控制以便控制冷却液在其中的流动。
所述冷却环路42的控制装置50例如由三通阀组成。
具体地，控制装置50使得可以让第二冷却液在所述环路42与第二冷却回路16之间有选择地流动。根据控制装置50的位置，所述冷却环路42可以与第二冷却回路16隔离，并且流动中断。
在实施例中，高压电池44的冷却环路42连接到第二冷却回路16上。
在这里未示出的变体中，高压电池44的冷却环路42与第二冷却回路16分开。
优选地，高压电池44的所述冷却环路42至少包括温度测量装置52。
有利地，所述温度测量装置52被安排在冷却器46的下游，优选地在循环器48的下游和高压电池44的上游，以便测量在所述环路42中的第二冷却液的温度。
优选地，第二冷却回路16包括至少一个循环器，该至少一个循环器被安排在所述冷却散热器38的下游。
有利地，第二冷却回路16包括两个循环器，分别是第一循环器54和第二循环器56。
在实施例中，第一循环器54和第二循环器56被串联安排在所述冷却散热器38的下游。
在实施例中，两个循环器54和56被安排在与所述冷却散热器38和其旁通支路39相关联的控制装置40的下游。
两个循环器54和56被安排在第二冷却回路16的区段的上游，该第二冷却回路包括所述至少一个电动机12和相关联的电力电子装置18。
在单一附图中示出的实施例作为根据本发明的热量管理系统10的非限制性实例被提供。
本发明的工业实用性在于涉及一种热量管理系统，所述热量管理系统用于包括至少一个热力发动机和一个电动机12的混合动力机动车辆，所述系统10包括热力发动机的至少一个第一冷却回路14和用于至少冷却电动机12和相关联的电力电子装置18的一个第二冷却回路16，并且特征在于，所述第二冷却回路16包括至少一个加热散热器20(或单元加热器)，用于加热车辆的乘员舱室的内部。

Claims (10)

1.一种热量管理系统(10)，该热量管理系统用于包括至少一个热力发动机和一个电动机(12)的混合动力机动车辆，所述系统(10)至少包括：
-第一冷却回路(14)，该第一冷却回路用于通过循环至少一种第一冷却液来冷却该车辆的热力发动机，以及
-第二冷却回路(16)，该第二冷却回路用于通过循环至少一种第二冷却液来至少冷却该电动机(12)和与所述电动机(12)相关联的电力电子装置(18)，
其特征在于，该第二冷却回路(16)与该第一冷却回路(14)分开、并且包括至少一个加热散热器(20)，该至少一个加热散热器被安排在所述第二冷却回路(16)中以用于加热该车辆的乘员舱室的内部。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该第二冷却回路(16)包括至少一个脱气罐(28)，该至少一个脱气罐与所述至少一个加热散热器(20)并联安装。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该热力发动机的第一冷却回路(14)和该第二冷却回路(16)通过至少一个水/水热交换器(30)有选择地热传递接触。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个水/水热交换器(30)被安装成使得其绕过该第二冷却回路(16)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，该第二冷却回路(16)包括加热装置(34)，所述加热装置被有选择地控制以加热该第二冷却液。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述加热装置(34)被安排在用于加热该车辆的乘员舱室内部的所述至少一个加热散热器(20)的上游。
7.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，该第二冷却回路(16)包括装置(36)，所述装置用于测量该第二冷却液的温度。
8.如权利要求1至7中任一项所述的系统，其特征在于，该第二冷却回路(16)包括至少一个冷却散热器(38)和绕过所述至少一个散热器(38)的支路(39)。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该第二冷却回路(16)包括至少一个循环器(54、56)，该至少一个循环器被安排在所述冷却散热器(38)的下游。
10.如权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于，该第二冷却回路(16)包括冷却环路(42)，该冷却环路用于通过所述第二冷却液来冷却与所述电动机(12)相关联的至少一个高压电池(44)。
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