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车辆用热管理系统

文献发布时间:2024-04-18 20:00:50


车辆用热管理系统

技术领域

本发明的实施例涉及一种热管理系统,更详细地,涉及一种由电能驱动的车辆的集成化热管理系统。

背景技术

近来,由于化石燃料的枯竭和环境污染问题的出现,对环保车辆的需求正在大大凸显。由电能驱动的电动汽车(Electric Vehicle,EV)与现有的内燃机车辆不同,其不使用化石燃料,也不排放大气污染物和温室气体,因此作为下一代交通工具备受瞩目,开发也在加速推进。

与现有的内燃机车辆相比,电动汽车新搭载了电池、电机以及功率转换装置等部件,并且由于电流的流动,各部件都会产生热量。电动汽车的电池、电机等部件一旦暴露于高温或低温,其耐久性和性能就会下降,因此保持每个部件的适当温度非常重要,为此电动汽车必须配备热管理系统。

另一方面,现有的内燃机车辆将发动机产生的废热和运动能量用于车辆内部的制冷制热,因此,热管理不会给燃油效率产生大影响。相反,在电动汽车的情况下,加热器消耗的能量仅次于电机,因此在冬季边制热边行驶时,会大幅度减少行驶距离。尤其,当外部温度低时,电池的驱动效率会急剧降低,因此冬季行驶时需要进行加热(Heating)以使电池的温度上升至最佳温度,并且为加热电池而消耗电能。

换言之,电动汽车在制冷和加热各部件时需要电能,并且制冷和冷却各部件时也消耗电能,因此与电池的容量相比,在热管理上使用相当多的能量。因此,开发适用于电动汽车的高效热管理系统是直接关系到电动汽车的耐久性和行驶距离的增加的一项必需课题。

适用于电动汽车的热管理系统需要主动热管理(Active thermal management)以保持最适合于驱动的温度,并且重要的是对多个热管理对象的温度进行集成化管理的同时还需要独立控制各个热管理对象的温度。为实现这一点,需要开发一种与适用于现有的内燃机车辆的热管理系统完全不同的新的电动汽车辆用热管理系统。

另一方面,与热管理系统相关的最积极开发的技术之一是利用加热泵(HeatPump)的技术。加热泵不仅通过输入的功能(work ene rgy),还通过从外部热源吸收热能来一并提供,因此可减少升温所需的电能消耗。

随着电动汽车性能的提高,发热量会进一步增加,因此需要一种既能够控制增加的发热,还能减少能源使用的有效的热管理系统。此外,需要开发一种能够控制大幅温度变化的热管理系统,以使其在极限环境中也能够稳定驱动。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的实施例旨在解决上述问题,目的在于提供一种车辆用热管理系统,其能够在加热泵利用流路调节阀部来改变制冷剂的循环流动,从而用简单的结构实现系统的冷却或加热。

此外,本发明的目的在于提供一种车辆用热管理系统,其能够根据对象的各种负载条件和操作条件来控制热管理对象的温度。

然而,这些问题仅为示例性的,本发明的范围不限于此。

技术方案

本发明的一个实施例提供一种车辆用热管理系统,其包括:压缩机,用于压缩制冷剂并以气态排出;第一流路调节阀部,通过第一流路连接到所述压缩机的出口端;第一热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,执行所述制冷剂与冷却水的热交换;第三热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,执行所述制冷剂与外部供应的流体的热交换;第二热交换器,配置于所述第一热交换器和所述第三热交换器之间,执行在所述第一热交换器与所述第三热交换器之间移动的第一制冷剂和在所述压缩机的输入端与所述第一流路调节阀部之间移动的第二制冷剂的热交换;膨胀阀部,配置于所述第二热交换器和所述第一热交换器之间,使流入的所述制冷剂膨胀并减压;以及控制部,以所述冷却水的温度为基准设定驱动模式,并控制所述第一流路调节阀部,以便根据所述驱动模式将从所述压缩机的出口端排出的所述制冷剂选择性地提供给所述第一热交换器或所述第三热交换器。

在本发明一实施例中,当驱动模式为加热模式时,所述控制部可控制第一流路调节阀部,以使所述制冷剂按照所述压缩机、所述第一热交换器、所述第三热交换器的顺序循环。

在本发明一实施例中,当驱动模式为冷却模式时,所述控制部可控制第一流路调节阀部,以使所述制冷剂按照所述压缩机、所述第三热交换器、所述第一热交换器的顺序循环。

在本发明一实施例中,还可包括:第一传感器部,配置于所述第一热交换器和所述膨胀阀部之间;以及第二传感器部,配置于所述膨胀阀部和所述第二热交换器之间。

在本发明一实施例中,所述控制部可基于所述第一传感器部和所述第二传感器部的感测值来控制所述第一热交换器的热交换热量。

在本发明一实施例中,还可包括:气液分离器,配置于所述压缩机的输入端和所述第二热交换器之间,在向所述压缩机的输入端提供的制冷剂中去除液体相。

本发明的另一个实施例提供一种车辆用热管理系统,其包括:冷却水循环线路,其经过热管理对象,并包括用于储存冷却水储水箱、冷却水泵、执行与所述冷却水和外部空气之间的热交换的散热器及第二流路调节阀部;制冷剂循环线路,其与所述冷却水循环线路连接,以执行所述冷却水和制冷剂的热交换;以及控制部,以所述冷却水的温度为基准设定驱动模式。所述制冷剂循环线路包括:压缩机,用于压缩所述制冷剂并以气态排出;第一流路调节阀部,通过第一流路连接到所述压缩机的出口端;第一热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,执行所述制冷剂与冷却水的热交换;第三热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,执行所述制冷剂与外部供应的流体的热交换;第二热交换器,配置于所述第一热交换器和所述第三热交换器之间,执行在所述第一热交换器与所述第三热交换器之间移动的第一制冷剂和在所述压缩机与所述第一流路调节阀部之间移动的第二制冷剂的热交换;以及膨胀阀部,配置于所述第二热交换器和所述第一热交换器之间,使流入的所述制冷剂膨胀并减压。所述第一流路调节阀部切换流路,以便根据所述驱动模式将从所述压缩机的出口端排出的所述制冷剂选择性地提供给所述第一热交换器或所述第三热交换器,所述第二流路调节阀部切换流路,以便根据所述控制部的控制信号选择性地避开所述散热器。

在本发明的另一个实施例中,当所述驱动模式为散热器循环模式时,所述控制部可控制所述第二流路调节阀部以使所述冷却水在所述散热器循环。

在本发明的另一个实施例中,所述冷却水循环线路还可包括:加热器,与所述第一热交换器连接。

在本发明的另一个实施例中,所述制冷剂循环线路还可包括:第一传感器部,配置于所述第一热交换器和所述膨胀阀部之间;以及第二传感器部,配置于所述膨胀阀部和所述第二热交换器之间。

在本发明的另一个实施例中,所述控制部可基于所述第一传感器部和所述第二传感器部的感测值来控制所述第一热交换器的热交换热量。

本发明的又一个实施例提供一种车辆用热管理系统,其包括:冷却水循环线路,其包括用于储存冷却水的储水箱、冷却水泵以及与所述冷却水泵连接的第三流路调节阀部;制冷剂循环线路,与所述冷却水循环线路连接,以执行所述冷却水和制冷剂的热交换;以及控制部,以所述冷却水的温度为基准设定驱动模式。所述制冷剂循环线路包括:压缩机,用于压缩所述制冷剂并以气态排出;第一流路调节阀部,通过第一流路连接到所述压缩机的出口端;第一热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,执行所述制冷剂与冷却水的热交换;第三热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,以执行所述制冷剂与外部供应的流体的热交换;第二热交换器,配置于所述第一热交换器和所述第三热交换器之间,执行在所述第一热交换器与所述第三热交换器之间移动的第一制冷剂和在所述压缩机与所述第一流路调节阀部之间移动的第二制冷剂的热交换;以及膨胀阀部,配置于所述第二热交换器和所述第一热交换器之间,使流入的所述制冷剂膨胀并减压。所述第一流路调节阀部切换流路,以便根据所述驱动模式将从所述压缩机的出口端排出的所述制冷剂选择性地提供给所述第一热交换器或所述第三热交换器,所述第三流路调节阀部将所述冷却水泵供应的所述冷却水供应到被分支的第一分支线路或第二分支线路。

在本发明的又一个实施例中,所述冷却水循环线路还可包括:所述第三传感器部,配置于第一分支线路上;以及第四传感器部,配置于所述第二分支线路上。

在本发明的又一个实施例中,所述控制部可基于所述第三传感器部和所述第四传感器部的感测值来控制所述第三流路调节阀部,从而调节提供给所述第一分支线路和所述第二分支线路的冷却水的量。

在本发明的又一个实施例中,所述制冷剂循环线路还可包括:第一传感器部,配置于所述第一热交换器和所述膨胀阀部之间;以及第二传感器部,配置于所述膨胀阀部和所述第二热交换器之间。

在本发明的又一个实施例中,所述控制部可基于所述第一传感器部、所述第二传感器部、所述第三传感器部或所述第四传感器部的感测值来控制所述第一热交换器的热交换热量。

本发明的又一个实施例提供一种车辆用热管理系统,其包括:冷却水循环线路,其包括用于储存冷却水的储水箱、与所述储水箱连接的第四流路调节阀部以及与所述第四流路调节阀部连接的第五流路调节阀部;制冷剂循环线路,其与所述冷却水循环线路连接,以执行所述冷却水和制冷剂的热交换;以及控制部,以所述冷却水的温度为基准设定驱动模式。所述制冷剂循环线路包括:压缩机,用于压缩所述制冷剂并以气态排出;第一流路调节阀部,通过第一流路连接到所述压缩机的出口端;第一热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,执行所述制冷剂与冷却水的热交换;第三热交换器,与所述第一流路调节阀部连接,以执行所述制冷剂和外部供应的空气或流体之间的热交换;第二热交换器,配置于所述第一热交换器和所述第三热交换器之间,执行在所述第一热交换器与所述第三热交换器之间移动的第一制冷剂和在所述压缩机与所述第一流路调节阀部之间移动的第二制冷剂的热交换;以及膨胀阀部,配置于所述第二热交换器和所述第一热交换器之间,使流入的所述制冷剂膨胀并减压。所述第一流路调节阀部切换流路,以便根据所述驱动模式将从所述压缩机的出口端排出的所述制冷剂选择性地提供给所述第一热交换器或所述第三热交换器,所述第四流路调节阀部切换流路,以使所述储水箱供应的所述冷却水选择性地避开第三分支线路,所述第五流路调节阀部切换流路,以使所述第四流路调节阀部供应的所述冷却水选择性地避开第四分支线路。

在本发明的又一个实施例中,所述制冷剂循环线路还可包括:第一传感器部,配置于所述第一热交换器和所述膨胀阀部之间;以及第二传感器部,配置于所述膨胀阀部和所述第二热交换器之间。

在本发明的又一个实施例中,所述控制部可基于所述第一传感器部、所述第二传感器部的感测值来控制所述第一热交换器的热交换热量。

在本发明的又一个实施例中,所述第三分支线路包括第五传感器部,所述第五传感器部经过第一热管理对象,并测量所述第一热管理对象的温度变化,所述第四分支线路包括第六传感器部,所述第五传感器部经过第二热管理对象,并测量所述第二热管理对象的温度变化,所述控制部基于所述第五传感器部和所述第六传感器部的感测值来控制所述第四流路调节阀部或所述第五流路调节阀部。

除了上述以外的其他方面、特征和优点将从附图、权利要求书和发明的详细说明变得明确。

有益效果

根据上述的解决本发明问题的手段,本发明的实施例可通过在制冷剂循环的流路上安装流路调节阀部来以最少的部件实现系统的冷却和加热,从而能够实现有效的热管理。

此外,本发明的实施例可通过使用一个通道的制冷剂循环流路来同时管理多个热管理对象,并且可独立控制各个对象,因此可以容易地进行集成化热管理。

此外,本发明的实施例在测量制冷剂循环流路上的温度后,通过此来计算并应用所需的热量,从而可以实现热管理系统的精确控制。

此外,本发明的实施例通过提供提高了热管理效率和集成控制力的热管理系统,从而还可应用于由电力驱动的大型机械、装置(例如,建设机械车辆、专用车辆、电力推进船舶等)。

当然,本发明的范围不受这些效果的限制。

附图说明

图1是概略性地示出根据本发明一实施例的车辆用热管理系统的结构的框图。

图2是作为图1所示的车辆用热管理系统的一个具体例,示出在加热模式下制冷剂在制冷剂循环线路上的循环状态的图。

图3是作为图1所示的车辆用热管理系统的一个具体例,示出在冷却模式下制冷剂在制冷剂循环线路上的循环状态的图。

图4是概略性地示出根据本发明的另一实施例的车辆用热管理系统的结构的框图。

图5是作为图4所示的车辆用热管理系统的一个具体例,示出冷却水在冷却水循环线路上的循环状态的图。

图6是概略性地示出根据本发明的另一实施例的车辆用热管理系统的结构的框图。

图7是概略性地示出根据本发明的另一实施例的车辆用热管理系统的结构的框图。

图8是作为图7所示的车辆用热管理系统的一个具体例,示出冷却水在冷却水循环线路上的循环状态的图。

图9是示出根据本发明实施例的车辆用热管理系统的根据冷却水温度的驱动模式的流程图。

附图标记说明

10:车辆用热管理系统

100:制冷剂循环线路

110:压缩机

120:第一流路调节阀部

130:第一热交换器

140:第一传感器部

150:膨胀阀部

160:第二传感器部

170:第二热交换器

180:第三热交换器

190:气液分离器

200:冷却水循环线路

210:储水箱(reservoir tank)

220:冷却水泵

230:热管理对象

240:第二流路调节阀部

250:散热器(radiator)

260:加热器

600:控制部

具体实施方式

下面,将参照附图对以下实施例进行详细说明,在参照附图进行说明时,将对相同或相应的构成要素赋予相同的附图标记,并省略重复说明。

本实施例可进行各种变形,因此将在附图中示出特定实施例,并进行详细描述和说明。本实施例的效果、特征以及实现它们的方法,参考附图和后述的详细内容将变得明确。但是本实施例不限于下面公开的实施例,还可以以各种形式实现。

在附图中,为了明确说明本发明,省略了与说明无关的部分,并且在整个说明书中对相似的部分赋予了相似的附图标记。

在以下实施例中,诸如第一、第二等术语用于将一个构成要素与另一个构成要素区分开来,而不是含有限定性的含义。

在以下实施例中,除非上下文另有明确说明,否则单数表达包括复数表达。

在以下实施例中,诸如包括或具有等术语表示说明书中描述的特征或构成要素的存在,而不是提前排除一个以上的其他特征或构成要素附加的可能性。

在以下实施例中,当记载为单元、区域、构成要素等部分位于其他部分上或之上时,其不仅包括在其他部分的正上方的情况,还包括之前介入其他单元、区域、构成要素等的情况。

在以下实施例中,除非上下文中有明确说明,连接或结合等术语并不意味着两个部件必须直接和/或固定连接或结合,并不排除两个部件之间存在另一个部件。

在图中为了便于说明,构成要素的大小可被夸大或缩小。例如,图中所示的各构成的大小和厚度是为了便于说明而任意示出,因此,以下实施例并不限于图示内容。

图1是概略性地示出根据本发明一实施例的车辆用热管理系统10的结构的框图。

参照图1,根据本发明一实施例的车辆用热管理系统10可包括压缩机110、流路调节阀部120、第一热交换器130、第一传感器部140、膨胀阀部150、第二传感器部160、第二热交换器170、第三热交换器180、气液分离器190以及控制部600。

车辆用热管理系统10在制冷剂循环的制冷剂循环线路100上连接有压缩机110、流路调节阀部120、第一热交换器130、第一传感器部140、膨胀阀部150、第二传感器部160、第二热交换器170、第三热交换器180以及气液分离器190,车辆用热管理系统10设置于用电力驱动的机械/装置以供热或去热,从而可起到管理热管理对象的热量的作用。

压缩机110可配置于制冷剂循环线路100上,并通过输入端引入制冷剂。压缩机110可通过压缩引入的制冷剂来生成制冷剂气体。压缩机110可通过出口端将高温高压的制冷剂气体排放到制冷剂循环线路100上。

流路调节阀部120可配置于制冷剂循环线路100上,以切换制冷剂的循环方向。例如,流路调节阀部120可包括用于调节制冷剂的循环流路的四通阀(Four-way valve)。然而,本发明不限于此,各种可调节制冷剂的循环流路的阀均可适用。下面,为便于说明,将以流路调节阀部120设置为四通阀的实施例为中心进行说明。

车辆用热管理系统10可通过流路调节阀部120改变制冷剂的循环方向,由此,驱动模式可在加热模式和冷却模式之间切换。流路调节阀部120可包括用于将制冷剂的流动引导至特定方向的第一端口121、第二端口122、第三端口123以及第四端口124。

流路调节阀部120的第一端口121可与压缩机110的出口端连接,与驱动模式无关地,始终是从压缩机110排放的制冷剂所引入的流入口。第二端口122作为根据驱动模式与第一端口121或第三端口123选择性地连通的制冷剂的流出入口,可与第一热交换器130连接。第三端口123作为根据驱动模式与第二端口122或第四端口124选择性地连通的制冷剂流出口,可与第二热交换器170连接。第四端口124作为根据驱动模式与第一端口121或第三端口123选择性地连通的制冷剂的流出入口,可与第三热交换器180连接。

即,流路调节阀部120可根据车辆用热管理系统10的驱动模式,形成连接压缩机110与第一热交换器130的流路和连接第三热交换器180与第二热交换器170的流路,或者形成连接压缩机110与第三热交换器180的流路和连接第一热交换器130与第二热交换器170的流路。因此,从压缩机排出的高温/高压制冷剂气体可由流路调节阀部120引导至第一热交换器130或引导至第三热交换器180。

第一热交换器130可配置于连接流路调节阀部120和膨胀阀部150的流路上,并通过输入端引入制冷剂。第一热交换器130可从由输入端流入的制冷剂去除热量或向所述制冷剂提供热量。例如,第一热交换器130可以是水冷式热交换器,但不限于此,可以是空冷式或组合式热交换器。

在加热模式的情况下,第一热交换器130的输入端可与压缩机110连接,第一热交换器130可以起到从由输入端流入的制冷剂去除热量并使其冷凝的冷凝器的作用。此时,第一热交换器130可通过出口端将液化的制冷剂排放到制冷剂循环线路100上。

在冷却模式的情况下,第一热交换器130的输入端与膨胀阀部150连接,第一热交换器130可以起到向由输入端流入的制冷剂提供热量并使其蒸发的蒸发器的作用。此时,第一热交换器130可通过出口端将气化的制冷剂排放到制冷剂循环线路100上。

另一方面,第一热交换器130可配置于后述的冷却水循环线路200、300、400上,所述冷却水循环线路可以是经过至少一个热管理对象的冷却水循环路径。第一热交换器130可包括至少一个冷却水通道,以执行制冷剂和冷却水之间的热交换。车辆用热管理系统10可通过在第一热交换器130执行制冷剂和冷却水之间的热交换,来向循环热管理对象的冷却水提供热量或从中去除热量。

例如,第一热交换器130可以是钎焊板式热交换器(Brazed Plat e HeatExchangers,BPHE)。BPHE具有体积小、重量轻、热传递效率高的优点,因此当第一热交换器130由BPHE构成时,可节省重量、安装空间、制冷剂、费用等。然而,本发明不限于此,可执行制冷剂和冷却水之间的热交换的各种类型的热交换器均适于用作第一热交换器130。

第一传感器部140可以与第一热交换器130相邻配置,并且包括至少一个温度传感器来测量制冷剂的温度。第一传感器部140可配置于连接第一热交换器130与膨胀阀部150的流路上,并且可测量从第一热交换器130排放的制冷剂的温度或向第一热交换器130提供的制冷剂的温度。

另一方面,第一传感器部140还可包括至少一个压力传感器,以测量从第一热交换器130排放的制冷剂的压力或向第一热交换器130提供的制冷剂的压力。当第一传感器部140除了温度传感器外还包括压力传感器时,可以更精确地控制车辆用热管理系统。

第一传感器部140可向控制部600传递测量值。控制部600可基于在第一传感器部140测量的制冷剂的温度和/或压力计算车辆用热管理系统10的散热量或吸热量。虽然在附图中示出了第一传感器部140包括第一温度传感器141和第一压力传感器142的情况,但本发明不限于此。

膨胀阀部150配置于连接第一热交换器130和第二热交换器170的流路上,并且起到使流入的制冷剂膨胀并减压的作用。膨胀阀部150可减少制冷剂的压力,并且可通过调节根据系统的负载流出的制冷剂的量,来向第一热交换器130或第二热交换器170提供适量的制冷剂。

膨胀阀部150可包括至少一个电子膨胀阀(Electric Expansion Valve,EEV),所述电子膨胀阀的操作可由控制部600控制。控制部600可控制通过膨胀阀部150的制冷剂的流动,并且可调节从膨胀阀部150排放的制冷剂的压力。

第二传感器部160可配置于连接膨胀阀部150和第二热交换器170的流路上,并且可与膨胀阀部150相邻配置。第二传感器部160可测量从膨胀阀部150排放的制冷剂或向膨胀阀部150提供的制冷剂的温度和/或压力。第二传感器部160可包括至少一个温度传感器和/或至少一个压力传感器。

第二传感器部160可向控制部600传递测量值。控制部600可基于在第二传感器部160测量的制冷剂的温度和/或压力计算车辆用热管理系统10的吸热量或散热量。虽然在附图中示出了第二传感器部160包括第二温度传感器161和第二压力传感器162的情况,但本发明不限于此。

第二热交换器170可配置于连接流路调节阀部120与气液分离器190的流路和连接膨胀阀部150与第三热交换器180的流路的相交处,以执行两个流路之间的热交换。第二热交换器170起到内部热交换器(Internal Heat Exchanger,IHX)的作用,并且可执行冷凝热和蒸发热的热交换。

第二热交换器170可具有两个输入端,并且分别引入通过第一热交换器130的制冷剂和通过第三热交换器180的制冷剂来执行所述两个制冷剂之间的热交换。具体地,第二热交换器170可通过执行在第一热交换器130与第三热交换器180之间移动的第一制冷剂和在压缩机110的输入端112与第一流路调节阀部120之间移动的第二制冷剂之间的热交换,来使气体相的制冷剂顺畅地供应到压缩机110。

其中,第一制冷剂是指在制冷剂循环线路100上循环的制冷剂中的在第一热交换器130与第三热交换器180之间移动并通过第二热交换器170的制冷剂,第二制冷剂是指在制冷剂循环线路100上循环的制冷剂中的在压缩机110的输入端112与第一流路调节阀部120之间移动并通过第二热交换器170的制冷剂。第一制冷剂和第二制冷剂可具有不同的温度,并且可在通过第二热交换器170的过程中彼此之间发生热交换。

第三热交换器180可配置于连接第二热交换器170与流路调节阀部120的流路上,并通过输入端引入制冷剂。第三热交换器180可从由输入端流入的制冷剂去除热量或向所述制冷剂提供热量。例如,第三热交换器180可以是用于执行与外部空气之间的热交换的空冷式热交换器,但不限于此。

在加热模式的情况下,第三热交换器180的输入端与第二热交换器170连接,并且可起到吸收外部的热量以将由输入端流入的制冷剂以气体状态蒸发的蒸发器的作用。此时,第三热交换器180可通过出口端将气化的制冷剂排放到制冷剂循环线路100上。

在冷却模式的情况下,第三热交换器180的输入端与流路调节阀部120连接,并且可起到从由输入端流入的制冷剂去除热量并冷凝的冷凝器的作用。此时,第三热交换器180可通过出口端将液化的制冷剂排放到制冷剂循环线路100上。

另一方面,第三热交换器180可包括鼓风机,从而可以将第三热交换器180周围的变冷或变热的空气用于车辆的室内制冷或制热。当通过第三热交换器180执行或辅助车辆的室内制冷制热时,可减少用于车辆的室内制冷制热的电能,并且可提高车辆的行驶距离。

气液分离器190可配置于连接第二热交换器170与压缩机110的流路上,并且起到从由气液分离器190的输入端流入的制冷剂中分离液体制冷剂的作用。通过气液分离器190的制冷剂可被相分离成液相和气相,并且气液分离器190的出口端可仅将气体状态的制冷剂排放到制冷剂循环线路100上。

因此,气液分离器190可向压缩机110的输入端提供气体相的制冷剂。车辆用热管理系统10可包括气液分离器190,以防止在压缩机110中发生液化渗透现象。

控制部600可与车辆用热管理系统10的各结构交换控制信号,并且可以控制车辆用热管理系统10的整体操作。例如,控制部600可包括存储器,并且利用存储在存储器的各种程序来控制车辆用热管理系统10。

控制部600可根据外部温度和冷却水温度来设定车辆用热管理系统10的驱动模式。控制部600可从第一传感器部140、第二传感器部160或另设的传感器接收传感器值,并且基于所述传感器值来将车辆用热管理系统10的驱动模式设定为加热模式、冷却水循环模式、散热器循环模式或冷却模式。控制部600可根据设定的驱动模式调节制冷剂的循环。

作为一实施例,控制部600可向流路调节阀部120传递控制信号以切换制冷剂的循环流路,并且可控制制冷剂的循环方向和流动。车辆用热管理系统10可通过控制流路调节阀部120来实现各驱动模式。

另一方面,控制部600可控制车辆用热管理系统10的压缩机110、第一热交换器130、膨胀阀部150、第三热交换器180的驱动。作为一实施例,控制部600可从与压缩机110相邻配置的第一传感器部140接收传感器值,并基于此向压缩机110传递控制信号,从而控制压缩机110的驱动。此时,所述控制信号可通过调节压缩机110的旋转速度来控制从压缩机110排放的制冷剂的压力和温度。

此外,控制部600可基于压缩机110的控制信号来生成第一热交换器130的控制信号,从而控制第一热交换器130的驱动。除了上述示例外,控制部600可根据各结构的状态和和预设条件以多种方式控制各结构的驱动,并且可通过控制车辆用热管理系统10的操作来管理热管理对象的温度。

另一方面,第一传感器部140和第二传感器部160可分别包括可测量制冷剂的温度的至少一个温度传感器,控制部600可通过从第一传感器部140或第二传感器部160接收制冷剂的温度值来计算制冷剂的压力。控制部600可基于计算的制冷剂的压力值来计算车辆用热管理系统10的散热量或吸热量。

具体地,如果感测到的制冷剂的温度为T,则制冷剂的压力P通过下面的数学式1计算。

数学式1

P(bar)=T(℃)×A+B

此时,A和B为常数,是根据系统的负载条件确定的值。优选地,A的值可具有1.5至2.5的范围,B可具有20至30的范围。

控制部600可利用第一传感器部140测量的第一温度值来估算第一压力值,并且可通过第一压力计算第一热交换器130的散热量或吸热量。此外,控制部600可利用第二传感器部160测量的第二温度值来估算第二压力值,并且可通过第二压力计算第三热交换器180的散热量或吸热量。

例如,在加热模式的情况下,如果第一传感器部140感测的制冷剂的温度为T

作为一实施例,用于测量制冷剂的温度的第一传感器部140和第二传感器部160可以分别仅包括一个温度传感器。作为另一实施例,第一传感器部140和第二传感器部160可分别包括至少一个压力传感器和温度传感器,控制部600还可以通过接收所述压力传感器的感测值来计算车辆用热管理系统10的热量。在这种情况下,可以提高计算的热量的准确度,并且可以更精确地控制车辆用热管理系统10。

控制部600可以以车辆用热管理系统10的散热量或吸热量为基准控制各结构的驱动,并且可以调节第一热交换器130中的热交换热量。车辆用热管理系统10可以通过控制部600控制从第一热交换器130传递至冷却水的热量来控制冷却水温度,并且可以管理热管理对象的温度。

图2是作为图1所示的车辆用热管理系统10的一个具体例,示出在加热模式下制冷剂在制冷剂循环线路100上的循环状态的图。

参照图2,在加热模式下,制冷剂的流动以压缩机110、第一热交换器130、膨胀阀部150、第三热交换器180的顺序进行循环。在这种情况下,制冷剂通过第一热交换器130并排放热量,并且执行与第一热交换器130连接的热管理对象的加热。

当车辆用热管理系统10切换为加热模式时,控制部600可以向流路调节阀部120传递控制信号来切换流路,以使流路调节阀部120的第一端口121与第二端口122连通,第三端口123与第四端口124连通。在下文中,将详细说明在通过流路调节阀部120切换的加热模式下的制冷剂循环流动。

压缩机110通过出口端111排出高温高压的制冷剂气体,压缩机110的出口端111与第一流路A1连接。压缩机110的出口端111和流路调节阀部120的第一端口121通过第一流路A1连接,并且制冷剂气体被引导至流路调节阀部120的第一端口121。

流路调节阀部120形成第一端口121与第二端口122连通的流路,第二端口122与第二流路A2连接。流路调节阀部120的第二端口122通过第二流路A2与第一热交换器130的第一端131连接,从压缩机110排出的高温高压的制冷剂气体通过流路调节阀部120并由第一热交换器130的第一端131流入。

第一热交换器130执行流入的高温高压的制冷剂气体与连接到第一热交换器130的冷却水之间的热交换。第一热交换器130从制冷剂向冷却水传递热量,通过提高冷却水的温度来向连接到冷却水循环线路的热管理对象提供热量。在第一热交换器130中交换的热量可以通过控制部600控制。

通过第一热交换器130的制冷剂因温度下降而冷凝,并且通过第一热交换器130的第二端132排出。第一热交换器130的第二端132与第三流路A3连接。

第三流路A3上可以设置有第一传感器部140。第一传感器部140可以测量从第一热交换器130的第二端向第三流路A3排出的制冷剂的温度和/或压力。此时,控制部600可基于第一传感器部140的感测值计算车辆用热管理系统10的散热量。

第一热交换器130的第二端132通过第三流路A3与膨胀阀部150的第一端151连接。从第一热交换器130的第二端132排出的制冷剂由膨胀阀部150的第一端151流入。

膨胀阀部150使流入的制冷剂膨胀并减压,并且将制冷剂诱导为低温低压状态,以形成制冷剂容易蒸发的状态。膨胀阀部150通过第二端152排出制冷剂,膨胀阀部150的第二端152通过与第四流路A4连接来向第四流路A4排出制冷剂。膨胀阀部150的第二端152通过第四流路A4与第二热交换器170的第三端173连接。

第四流路A4上可以设置有第二传感器部160。第二传感器部160可以测量从膨胀阀部150的第二端152向第四流路A4排出的制冷剂的温度和/或压力。此时,控制部600可基于第二传感器部160的感测值计算车辆用热管理系统10的吸热量。

第二热交换器170的第三端173与第一端171连通,形成在第一热交换器130与第三热交换器180之间移动的第一制冷剂的流路。第二热交换器170的第二端172与第四端174连通,形成在压缩机110的输入端112与第一流路调节阀部120的第三端口123之间移动的第二制冷剂的流路。

在加热模式下,第二热交换器170的第三端173和第二端172分别起到输入端的作用,第一端171和第四端174分别起到出口端的作用。第二热交换器170可以执行通过内部的两个流路之间的热交换。

从膨胀阀部150的第二端152向第二热交换器170的第三端173提供的制冷剂通过第四流路A4,从第二热交换器170的第一端171排出。第二热交换器170的第一端171与第五流路A5连接,并向第五流路A5排出制冷剂。

第二热交换器170的第一端171通过第五流路A5与第三热交换器180的第一端181连接。通过第二热交换器170热交换的制冷剂流入第三热交换器180的第一端181。

第三热交换器180可以执行制冷剂与外部温度之间的热交换,并且向制冷剂提供热量。控制部600可以控制在第三热交换器180中交换的热量。第三热交换器180可以使制冷剂蒸发,并使制冷剂达到气体状态。在第三热交换器180中热交换的制冷剂从第三热交换器180的第二端182排出。第三热交换器180的第二端182与第六流路A6连接,并向第六流路A6排出制冷剂。

第三热交换器180的第二端182可以通过第六流路A6与流路调节阀部120的第四端口124连接。流路调节阀部120的第四端口124与第三端口123连通并流路,流路调节阀部120的第三端口123与第七流路A7连接。从第三热交换器180向第六流路A6排出的制冷剂通过流路调节阀部120的第四端口124和第三端口123并提供到第七流路A7。

第七流路A7将流路调节阀部120的第三端口123与第二热交换器170的第二端172连接。从流路调节阀部120的第三端口123向第七流路A7提供的制冷剂可由第二热交换器170的第二端172流入。

由第二热交换器170的第二端172流入的制冷剂在执行热交换后,通过第二热交换器170的第四端174排放。第二热交换器170的第四端174与第八流路A8连接,从第二热交换器170的第四端174排放的制冷剂被提供到第八流路A8。

第二热交换器170的第四端174通过第八流路A8与气液分离器190的第一端191连接。从第二热交换器170的第四端174排放的制冷剂通过第八流路A8由气液分离器190的第一端流入。

气液分离器190从流入第一端191的制冷剂仅分离出气体状态制冷剂并从第二端192排放。气液分离器190的第二端192与第九流路A9连接,从气液分离器190的第二端192排放的制冷剂提供到第九流路A9。

气液分离器190的第二端192通过第九流路A9与压缩机110的输入端112连接。从气液分离器190排放的气体相的制冷剂通过压缩机110的输入端112流入压缩机110内。

流入压缩机110内的制冷剂气体被压缩后再次从压缩机110的出口端111排出,并在制冷剂循环线路100上循环。制冷剂按上述顺序在制冷剂循环线路100上循环并向冷却水提供热量,接收热量的冷却水向热管理对象传递热量,从而执行车辆用热管理系统10的加热。

图3是作为图1所示的车辆用热管理系统10的一个具体例,示出在冷却模式下制冷剂在制冷剂循环线路100上的循环状态的图。

参照图3,在冷却模式下,制冷剂的流动按照压缩机110、第三热交换器180、膨胀阀部150、第一热交换器130的顺序循环。在这种情况下,制冷剂在通过第一热交换器130的过程中吸收热量,并且执行与第一热交换器130连接的热管理对象的冷却。

在车辆用热管理系统10切换为冷却模式时,控制部600可以向流路调节阀部120传递控制信号来切换流路,以使流路调节阀部120的第一端口121与第四端口124连通,第二端口122与第三端口123连通。在下文中,将详细说明在通过流路调节阀部120切换的冷却模式下的制冷剂循环流动。

压缩机110将制冷剂压缩成高温高压状态,并通过出口端111排出制冷剂气体。从压缩机110排出的制冷剂通过第一流路A1被引导至流路调节阀部120的第一端口121。

流路调节阀部120形成第一端口121与第四端口124连通的流路,第四端口124通过第六流路A6与第三热交换器180的第二端182连接。从压缩机110排出的高温高压的制冷剂气体通过流路调节阀部120并流入第三热交换器180的第二端182。

第三热交换器180通过使流入的高温高压的制冷剂气体与外部空气或其他流体进行热交换来冷凝制冷剂。在第三热交换器180中交换的热量可以通过控制部600控制。通过第三热交换器180的制冷剂的温度降低,此时,第三热交换器180周围的温度上升。通过第三热交换器180温度上升的空气可以作为车辆的内部制热用来提供。

通过第三热交换器180的制冷剂从第三热交换器180的第一端181排出,通过第五流路A5由第二热交换器170的第一端171流入。

在冷却模式下,第二热交换器170的第一端171和第二端172分别起到输入端的作用,第三端173和第四端174分别起到出口端的作用。由第二热交换器170的第一端171流入的第一制冷剂与由第二端172的第二制冷剂执行热交换后,从第三端173排放。此时,热量可以从第一制冷剂传递至第二制冷剂。

从第二热交换器170的第三端173排放的制冷剂通过第四流路A4向膨胀阀部150的第二端152提供。膨胀阀部150使由第二端152流入的制冷剂膨胀后,从第一端151排放。通过膨胀阀部150的制冷剂成为低温低压的容易蒸发的状态。

第四流路A4上可以设置有第二传感器部160,以测量制冷剂的温度和/或压力。控制部600可基于第二传感器部160的感测值计算车辆用热管理系统的散热量。

从膨胀阀部150的第一端151排出的制冷剂通过第三流路A3由第一热交换器130的第二端132流入。第一热交换器130执行流入的制冷剂与连接到第一热交换器130的冷却水之间的热交换,并且在冷却模式的情况下从冷却水向制冷剂传递热量。

第一热交换器130使通过其内部的冷却水的温度下降,温度下降的冷却水从连接到冷却水循环线路上的热管理对象吸收热量来执行热管理对象的冷却。通过第一热交换器130的制冷剂因温度上升而蒸发,并且通过第一热交换器130的第一端131排放。在第一热交换器130中交换的热量可以通过控制部600控制。

第三流路A3上可以设置有第一传感器部140,以测量制冷剂的温度和/或压力。控制部600可基于第一传感器部140的感测值计算车辆用热管理系统10的吸热量。

从第一热交换器130的第一端131排放的制冷剂通过第二流路A2提供到流路调节阀部120的第二端口122。流路调节阀部120的第二端口122与第三端口123连通并形成流路,提供到流路调节阀部120的第二端口122的制冷剂通过第三端口123并向第七流路A7排出。

从流路调节阀部120的第三端口123向第七流路A7排出的制冷剂由第二热交换器170的第二端172流入。由第二热交换器170的第二端172流入的第二制冷剂与由第一端171流入的第一制冷剂执行热交换后,从第四端174排放。

从第二热交换器170的第四端174排放的制冷剂通过第八流路A8由气液分离器190的第一端191流入。气液分离器190从流入的制冷剂中仅分离气体状态的制冷剂并从第二端192排放,并且从气液分离器190排放的制冷剂通过第九流路A9由压缩机110的输入端112流入。

流入压缩机110内的制冷剂气体再次从压缩机110的出口端111排出,并在制冷剂循环线路100上循环。制冷剂按照上述顺序在制冷剂循环线路100上循环并从冷却水去除热量,被冷却的冷却水从热管理对象吸收热量,从而执行车辆用热管理系统10的冷却。

车辆用热管理系统10可以通过切换第一流路调节阀部120来切换冷却水的循环方向,并且使第一热交换器130和第三热交换器180均执行制冷剂的吸热和发热,从而仅通过简单的结构就可以实现热管理对象的加热或冷却。此外,控制部600通过第一传感器部140和第二传感器部160的感测值来执行吸热量和发热量的计算并计算出所需热量,从而可以控制车辆用热管理系统10的驱动,并且可以实现系统的有效的热管理。

图4是概略性地示出根据本发明的另一实施例的车辆用热管理系统20的结构的框图。以下将省略与参照图1说明的内容重复的说明。

参照图4,根据本发明另一实施例的车辆用热管理系统20可包括制冷剂循环线路100、冷却水循环线路200和控制部600。制冷剂循环线路100可包括压缩机110、流路调节阀部120、第一热交换器130、第一传感器部140、膨胀阀部150、第二传感器部160、第二热交换器170、第三热交换器180、气液分离器190。冷却水循环线路200可经过热管理对象230,并且包括储水箱210、冷却水泵220、第二流路调节阀部240、散热器250以及加热器260。

车辆用热管理系统20可设置于电力驱动的机械/装置上并提供或去除热量,从而起到管理热管理对象的热量的作用。

与根据图1中说明的实施例的车辆用热管理系统10相比,根据图3所示的实施例的车辆用热管理系统20还包括与第一热交换器130连接的冷却水循环线路200,由此在第一热交换器130和控制部600上存在区别。因此,在下文中将以上述区别为中心对车辆用热管理系统20进行说明。

车辆用热管理系统20可以在冷却水循环的冷却水循环线路200上连接有储水箱210、冷却水泵220、热管理对象230、第二流路调节阀部240、散热器250、加热器260和第一热交换器130,并执行制冷剂与冷却水的热交换,以管理热管理对象230的温度。

冷却水循环线路200可与第一热交换器130连接。第一热交换器130可包括至少一个冷却水流路,以使冷却水流入流出。第一热交换器130可通过冷却水流入端134流入冷却水以执行与制冷剂之间的热交换后从冷却水出口端133排放。

在加热模式的情况下,第一热交换器130可以从制冷剂向冷却水提供热量,并且排放温度上升的冷却水。在冷却模式的情况下,第一热交换器130可以从冷却水向制冷剂提供热量,并排放温度下降的冷却水。

储水箱210可储存冷却水,并且向冷却水循环线路200提供冷却水。在冷却水的压力增加的情况下,储水箱210可以储存冷却水,在冷却水的压力降低的情况下,储水箱210可以排放冷却水,以起到防止冷却水溢出(overflow)的作用。

冷却水泵220可以通过与储水箱210连接来对从储水箱210提供的冷却水加压,从而使其具有规定方向的流动。冷却水泵220可以起到迫使冷却水在冷却水循环线路200上持续循环的作用。

冷却水循环线路200可以经过热管理对象230。热管理对象230可以配置于冷却水泵220和第一热交换器130之间,但不限于此。热管理对象230可以是电动汽车1的电池、电机、逆变器或电装部件。冷却水循环线路200可以与一个热管理对象230连接,作为另一实施例,也可以以经过多个热管理对象230的方式连接。

冷却水循环线路200可以经过热管理对象230,并且执行冷却水与热管理对象230之间的热交换。在加热模式的情况下,冷却水可以经过热管理对象230并提供热量,可通过提高热管理对象230的温度来进行加热。在冷却模式的情况下,冷却水可以经过热管理对象230并去除热量,可通过降低热管理对象230的温度来进行冷却。

散热器250可配置于第一热交换器130与储水箱210之间。散热器250可起到执行外部空气与冷却水之间的热交换来去除冷却水的热量的作用。冷却水可在通过散热器250的过程中温度下降。

第二流路调节阀部240可配置于第一热交换器130的出口端133与储水箱210的之间以调节冷却水的流路。具体地,第二流路调节阀部240可以通过改变流路,以将从第一热交换器130的出口端133排出的冷却水选择性地提供到储水箱210或提供到散热器250。冷却水循环线路200可以根据第二流路调节阀部240的操作包围散热器250而循环或避开(bypass)散热器250。

例如,第二流路调节阀部240可以是由第一端口241、第二端口242和第三端口243构成的三通阀(Three-way valve)。第一端口241可以通过流路C1与第一热交换器130的冷却水出口端133连接。第二端口242可以通过流路C2与散热器250的流入端连接。第三端口243可以与流路C3连接,流路C3可以与连接散热器250的流出端和储水箱210的流路连接。

第一端口241可以选择性地与第二端口242连通或与第三端口243连通。当第一端口241与第二端口242连通时,第三端口243关闭,冷却水可以从第一热交换器130排出并提供到散热器250。当第一端口241与第三端口243连通时,第二端口242关闭,冷却水可以从第一热交换器130排出并提供到储水箱210,在这种情况下,冷却水不循环散热器250而是将其避开。

冷却水循环线路200可以包括选择性地配置的加热器260。加热器260可以配置于冷却水循环线路200上,以向循环的冷却水提供额外的热量。例如,加热器260可以与第一热交换器130的冷却水流入端134连接以对提供到第一热交换器130的冷却水进行加热,但是本发明不限于此,加热器260还可以在冷却水循环线路200上的其他位置连接。在需要快速加热冷却水时,加热器260可以起到迅速提高冷却水的温度的作用。

控制部600可以控制冷却水循环线路200上的各结构的操作。控制部600可以以冷却水的温度为基准设定驱动模式,并且可以根据驱动模式控制冷却水循环线路200上的各结构。

作为一实施例,控制部600可以根据驱动模式控制第二流路调节阀部240切换流路。当需要快速冷却冷却水时,控制部600可以通过控制第二流路调节阀部240来改变流路,以使从第一热交换器130排出的冷却水经散热器250进行循环。此外,当需要加热冷却水时,控制部600可以通过控制第二流路调节阀部240来改变流路,以使冷却水在散热器250之外的范围循环。

作为另一实施例,当冷却水的过热范围不大时,车辆用热管理系统20可以仅凭散热器250的驱动执行冷却水的冷却,此时,控制部600可以以冷却水的温度为基准设定散热器循环模式。在散热器循环模式的情况下,控制部600可以通过控制第二流路调节阀部240来使从第一热交换器130排出的冷却水流入散热器250,可以使在冷却水循环线路200上循环的冷却水在包括散热器250的线路上循环。在散热器循环模式的情况下,控制部600可以中断制冷剂循环线路100上的制冷剂循环。

车辆用热管理系统20可以包括配置于冷却水循环线路200上的散热器250,以通过散热器250的操作执行冷却水与外部空气的热交换,从而减少功率使用。此外,当不需要散热器250的操作时,由于包括第二流路调节阀部240,可通过切换流路,使冷却水循环线路200避开散热器250,从而实现有效的热管理。

图5是作为图4所示的车辆用热管理系统20的一个具体例,示出冷却水在冷却水循环线路200上的循环状态的图。

参照图5,冷却水循环线路200上的冷却水的流动将按照第一热交换器130、第二流路调节阀部240、储水箱210、冷却水泵220、热管理对象230、加热器260的顺序循环。

在第一热交换器130中完成与制冷剂的热交换的冷却水通过冷却水出口端133排放。通过冷却水出口端133排放的冷却水提供到第二流路调节阀部240,并且根据第二流路调节阀部240的连接状态提供到散热器250或储水箱210。

当不需要通过散热器250冷却冷却水时,第二流路调节阀部240连通第一端口241和第三端口243形成流路,并关闭第二端口242。冷却水通过第二流路调节阀部240的第三端口243排放,并依次通过储水箱210和冷却水泵220。控制部600可以控制储水箱210和冷却水泵220,以使从冷却水泵220排出的冷却水具有最适于在冷却水循环线路200上循环的压力。

从冷却水泵220排出的冷却水经过热管理对象230后,提供到第一热交换器130侧。冷却水经过热管理对象230并执行与热管理对象230的热交换。此时,冷却水可以根据驱动模式执行从热管理对象230去除热量的冷却或向热管理对象230提供热量的加热。冷却水与热管理对象230的热交换热量可以通过控制部600控制。

经过热管理对象230的冷却水在必要时可以通过加热器260接收额外的热量。通过加热器260的冷却水可通过第一热交换器130的冷却水流入端134流入第一热交换器130的内部,并且执行与制冷剂的热交换。

图6是概略性地示出根据本发明另一实施例的车辆用热管理系统30的结构的框图。以下将省略与参照图4说明的内容重复的说明。

参照图6,根据本发明另一实施例的车辆用热管理系统30可以包括制冷剂循环线路100、冷却水循环线路300和控制部600。制冷剂循环线路100可包括压缩机110、流路调节阀部120、第一热交换器130、第一传感器部140、膨胀阀部150、第二传感器部160、第二热交换器170、第三热交换器180、气液分离器190。冷却水循环线路300可以包括储水箱210、冷却水泵220、第二流路调节阀部240、散热器250、加热器260、第三流路调节阀部310、第三传感器部330以及第四传感器部350,并且经过第一热管理对象320和第二热管理对象340。

车辆用热管理系统30安装在电力驱动的机械/装置并可以起到通过提供或去除热量来管理热管理对象的热量的作用。

与根据图4中说明的实施例的车辆用热管理系统20相比,根据图6所示的实施例的车辆用热管理系统20还包括第三流路调节阀部310、第三传感器部330和第四传感器部350。此外,存在如下区别:冷却水循环线路300在第三流路调节阀部310分支为第一分支线路301和第二分支线路302,第一分支线路301经过第一热管理对象320,第二分支线路302经过第二热管理对象340。因此,下面将以上述区别为中心对车辆用热管理系统30进行说明。

车辆用热管理系统30可以在冷却水循环的冷却水循环线路300上连接有第一热交换器130、储水箱210、冷却水泵220、第二流路调节阀部240、散热器250、加热器260、第三流路调节阀部310、第一热管理对象320、第二热管理对象340、第三传感器部330以及第四传感器部350,并通过冷却水的循环可独立管理第一热管理对象320和第二热管理对象340的温度。

冷却水循环线路300可与第一热交换器130连接。第一热交换器130可包括两个以上的冷却水通道,以使冷却水流入流出。第一热交换器130可以使冷却水由冷却水流入端134流入,执行与制冷剂的热交换后,从冷却水出口端133排放。从第一热交换器130内部的多个冷却水流路排放的冷却水可在冷却水出口端133汇合并从冷却水出口端133排放。

从第一热交换器130的冷却水出口端133排放的冷却水可以通过储水箱210、加热器260、冷却水泵220提供到第三流路调节阀部310。此外,从第一热交换器130的冷却水出口端133排放的冷却水可以根据选择调节第二流路调节阀部240,以经过散热器250或避开散热器250。

第三流路调节阀部310可以是能够将流量分支为两个线路来提供的混合阀。第三流路调节阀部310可以从与流入端连接的流路D1引入冷却水,并将流量分流到分支的流路D2或流路D3来排放。此时,提供到流路D2的冷却水的量和提供到流路D3的冷却水的量可以相同,也可以不同。此外,第三流路调节阀部310还可以仅向流路D2或流路D3中的一个流路提供冷却水。

提供到第三流路调节阀部310的冷却水可以在通过第三流路调节阀部310后,提供到第一分支线路301或第二分支线路302。第一分支线路301与第一热管理对象320连接,第二分支线路302与第二热管理对象340连接,第三流路调节阀部310可以使冷却水经过第一热管理对象320或第二热管理对象340。此外,第三流路调节阀部310可以调节提供到第一热管理对象320和第二热管理对象340的冷却水的流量。

例如,当第一热管理对象320由电池构成、第二热管理对象340由逆变器和电机构成时,第三流路调节阀部310可以通过将由D1流路引入的冷却水分配到第一分支线路301和第二分支线路302并提供,从而调节经过电池的冷却水量和经过逆变器和电机的冷却水量的比率。提供到第二分支线路302的冷却水可以按照配置顺序先经过逆变器后再经过电机或先经过电机后再经过逆变器。

经过第一热管理对象320和第二热管理对象340的第一分支线路301和第二分支线路302可以与第一热交换器130的流入端134连接,并且可以分别与第一热交换器130的冷却水流路连接。经过第一热管理对象320和第二热管理对象340的冷却水可以引入第一热交换器130内部,以便与制冷剂执行热交换。

第一分支线路301上可以设置有第三传感器部330,第二分支线路302上可以设置有第四传感器部350。第三传感器部330和第四传感器部350可以与第一热交换器130相邻配置,并且可以包括至少一个温度传感器来测量冷却水的温度。

控制部600可基于第三传感器部330和第四传感器部350的感测值来控制第三流路调节阀部310。例如,控制部600可基于流入第一热交换器130的第一分支线路301的冷却水和第二分支线路302的冷却水的温度来控制第三流路调节阀部310,以调节提供到第一分支线路301和第二分支线路302的冷却水的流量。

因此,车辆用热管理系统30可以通过第三流路调节阀部310将冷却水分配到两个分支线路并提供,并且控制提供到各分支线路的冷却水的量,从而实现有效的热管理。此外,车辆用热管理系统30可以实现两个以上的热管理对象的独立的温度调节,可以通过简单的系统实现集成化热管理。

图7是概略性地示出根据本发明另一实施例的车辆用热管理系统40的结构的框图。以下将省略与参照图4说明的内容重复的说明。

参照图7,根据本发明的另一实施例的车辆用热管理系统40可以包括制冷剂循环线路100、冷却水循环线路400和控制部600。制冷剂循环线路100可以包括压缩机110、流路调节阀部120、第一热交换器130、第一传感器部140、膨胀阀部150、第二传感器部160、第二热交换器170、第三热交换器180、气液分离器190。冷却水循环线路400可以包括储水箱210、第二流路调节阀部240、散热器250、加热器260、第四流路调节阀部410、第一冷却水泵420、第五流路调节阀部440以及第二冷却水泵450,并且经过第一热管理对象430和第二热管理对象460。

车辆用热管理系统40可设置于电力驱动的机械/装置并提供或去除热量,从而起到管理热管理对象的热量的作用。

与根据图4中说明的实施例的车辆用热管理系统20相比,根据图7所示的实施例的车辆用热管理系统40还包括第四流路调节阀部410、第一冷却水泵420、第五流路调节阀部440以及第二冷却水泵450。此外,存在冷却水循环线路400在第四流路调节阀部410形成第三分支线路401,在第五流路调节阀部440形成第四分支线路402的区别。此外,存在如下区别:第三分支线路401包括第一冷却水泵420并经过第一热管理对象430,第四分支线路402包括第二冷却水泵450并经过第二热管理对象460。因此,下面将以上述区别为中心对车辆用热管理系统40进行说明。

车辆用热管理系统40在冷却水循环的冷却水循环线路400上连接有第一热交换器130、储水箱210、第二流路调节阀部240、散热器250、加热器260、第四流路调节阀部410、第一冷却水泵420、第一热管理对象430、第五流路调节阀部440、第二冷却水泵450以及第二热管理对象460。车辆用热管理系统40可以通过第四流路调节阀部410选择性地避开第一热管理对象430,并且可以通过第五流路调节阀部440选择性地避开第二热管理对象460。

冷却水循环线路400可以与第一热交换器130连接。第一热交换器130可以包括至少一个冷却水通道,以使冷却水流入流出。第一热交换器130可以使冷却水由冷却水流入端134流入以执行与制冷剂的热交换后,从冷却水出口端133排放。

从第一热交换器130的冷却水出口端133排放的冷却水可以通过储水箱210、加热器260提供到第四流路调节阀部410。另一方面,从第一热交换器130的冷却水出口端133排放的冷却水可以根据选择切换第二流路调节阀部240,以经过散热器250或避开散热器250。

第四流路调节阀部410可调节冷却水的流路,以使冷却水选择性地在第三分支线路401循环。具体地,第四流路调节阀部410可以调节流路以将从储水箱210或加热器260流入的冷却水提供到第一热管理对象430侧或提供到第五流路调节阀部440。

例如,第四流路调节阀部410可以是包括第一端口411、第二端口412、第三端口413以及第四端口414的四通阀。第一端口411可以与流路E1连接,并且冷却水可通过第一端口411流入。第二端口412可通过流路E4与第五流路调节阀部440连接。第三端口413可通过流路E3与第一热管理对象430连接。第四端口414可通过流路E2与第一冷却水泵420连接。

第一端口411可以与第二端口412或第四端口414连通并形成流路。当第一端口411与第四端口414连通时,通过流路E1流入的冷却水被向流路E2排放,以便向第三分支线路401提供冷却水。当第一端口411与第二端口412连通时,通过流路E1流入的冷却水被向流路E4排放,并且冷却水不会提供到第三分支线路401而将其避开。

第五流路调节阀部440可以调节冷却水的流路,以使冷却水选择性地在第四分支线路402循环。具体地,第五流路调节阀部440可以调节流路以将从第四流路调节阀部410的第二端口412排放后通过流路E4流入第五流路调节阀部440的冷却水提供到第二热管理对象460侧或提供到第一热交换器130。

例如,第五流路调节阀部440可以是包括第一端口441、第二端口442、第三端口443以及第四端口444的四通阀。第一端口441与流路E4连接,并且冷却水可通过第一端口441流入。第二端口442可以通过流路E7与第一热交换器130连接。第三端口443可以通过流路E6与第二热管理对象460连接。第四端口444可以通过流路E5与第二冷却水泵450连接。

第一端口441可以与第二端口442或第四端口444连通并形成流路。当第一端口441与第四端口444连通时,通过流路E4流入的冷却水向流路E5排放,并向第四分支线路402提供冷却水。当第一端口441与第二端口442连通时,通过流路E4流入的冷却水向流路E7排放,并且冷却水不会提供到第四分支线路402而将其避开。

第三分支线路401可以经过第一热管理对象430,并且可以包括第一冷却水泵420。此外,第三分支线路401可以包括可测量第一热管理对象430的温度变化的第五传感器部(未图示)。

第四分支线路402可以经过第二热管理对象460,并且可以包括第二冷却水泵450。此外,第四分支线路402可以包括可测量第二热管理对象460的温度变化的第六传感器部(未图示)。

车辆用热管理系统40包括第四流路调节阀部410和第五流路调节阀部440,从而可以选择性地避开第三分支线路401或第四分支线路402。具体地,冷却水沿着冷却水循环线路400循环,可以将第三分支线路401和第四分支线路402都循环,或循环两者之一。或者,冷却水可以将第三分支线路401和第四分支线路402都避开,不经过热交换对象而循环。

控制部600可以根据冷却水的温度控制第四流路调节阀部410和第五流路调节阀部440来改变冷却水循环流路。控制部600可以通过配置于第三分支线路401上的第五传感器部或配置于第四分支线路402上的第六传感器部的感测值来控制第四流路调节阀部410和第五流路调节阀部440。

图8是作为图7所示的车辆用热管理系统40的一个具体例,示出冷却水在冷却水循环线路400上的循环状态的图。

参照图8,冷却水在第一热交换器130中与制冷剂执行热交换后,从第一热交换器130的出口端133排出。从第一热交换器130的出口端133排出的冷却水通过第二流路调节阀部240选择性地避开散热器250,并且通过储水箱210和加热器260后向第四流路调节阀部410的第一端口411提供。

在一实施例中,第四流路调节阀部410通过第一端口411与第四端口414连通、第二端口412与第三端口413连通来形成循环第三分支线路401的流路,第五流路调节阀部440通过第一端口441与第二端口442连通、第三端口443与第四端口444连通来形成避开第四分支线路402的流路。因此,在这种情况下,冷却水沿着冷却水循环线路400循环,经过第一热管理对象430,但避开第二热管理对象460。

在另一实施例中,第四流路调节阀部410和第五流路调节阀部440可以形成流路以使冷却水循环线路400均循环第三分支线路401和第二分支线路402。在这种情况下,沿着第三分支线路401经过第一热管理对象430的冷却水在与第一热管理对象430执行热交换后,沿着第四分支线路402经过第二热管理对象460。因此,还可以通过冷却水的循环将第一热管理对象430的热量传递给第二热管理对象460,来执行第二热管理对象460的温度管理。

如上所述,车辆用热管理系统40可以通过第四流路调节阀部410和第五流路调节阀部440切换流路,从而使冷却水选择性地避开第三分支线路401或第四分支线路402,可以容易地控制配置于各分支线路的热管理对象的温度。此外,基于各热管理对象的温度变化控制第四流路调节阀部410和第五流路调节阀部440,从而可以精确而有效地管理各热管理对象的温度。

图9是示出根据本发明实施例的车辆用热管理系统10、20、30、40的根据冷却水温度的驱动模式的流程图。

下面,将图9与图1至图8一同参照,对车辆用热管理系统的冷却水冷却或加热进行说明。

首先,测量待测对象的温度,将其与极限温度进行比较。待测对象的温度(以下简称对象温度)为在冷却水循环线路上测量的冷却水的温度,可以是通过设置在冷却水循环线路上的传感器感测到并传递至控制部600的温度。例如,对象温度可以是第一热交换器130的冷却水流入端134的冷却水温度或通过各热管理对象后的冷却水温度。极限温度是指热管理对象可稳定驱动的最高温度,例如,在电池的情况下可以是60度,在电机的情况下是80度。

当对象温度高于或等于极限温度时,控制部600将车辆用热管理系统设定为冷却模式,启动制冷剂循环线路和冷却水循环线路,并在第一热交换器130中执行冷却水的冷却。在第一热交换器130中冷却的冷却水与热管理对象执行热交换,以冷却热管理对象。

当对象温度降到低于极限温度时,控制部600将车辆用热管理系统设定为散热器循环模式,停止制冷剂循环线路,仅启动冷却水循环线路,并且通过控制第二流路调节阀部240来切换冷却水流通路径,以使冷却水循环散热器250。在这种情况下,冷却水可以在冷却水循环线路上循环并与外部空气执行热交换,降低热管理对象的温度。此外,可通过停止制冷剂循环线路的驱动,来使功率消耗最小化的同时执行车辆用热管理系统的冷却。

接下来,当对象温度降到低于或等于最高基准温度时,控制部600将驱动模式设定为冷却水循环模式。最高基准温度是指热管理对象可实现最大性能的温度范围中的最高温度,例如,在电池的情况下可以是40度。当驱动模式为冷却水循环模式时,制冷剂的循环停止,冷却水循环线路避开散热器250。冷却水执行与热管理对象的热交换,并在冷却水循环线路循环。

接下来,当对象温度低于最低基准温度时,控制部600将驱动模式设定为加热模式。最低基准温度是指热管理对象可实现到最大性能的温度范围中的最低温度。当驱动模式为加热模式时,车辆用热管理系统启动制冷剂循环线路和冷却水循环线路,在第一热交换器130中执行冷却水的加热。在第一热交换器130中加热的冷却水与热管理对象执行热交换,以加热热管理对象。

当对象温度高于或等于最低基准温度时,驱动模式从加热模式切换到冷却水循环模式。当冷却水的温度进一步升高,使得对象温度高于最高基准温度时,驱动模式从冷却水循环模式切换到散热器循环模式,并且发生冷却水的冷却。此外,当对象温度高于或等于极限温度时,控制部600将驱动模式设定为冷却模式,启动制冷剂循环线路和冷却水循环线路。

此外,控制部600还可基于当前温度,根据冷却水温度设定驱动模式。例如,当当前温度为5度以下时,车辆用热管理系统可以以加热模式驱动直到冷却水的温度超过最高基准温度。例如,当当前温度为40度以上时,车辆用热管理系统可以以冷却模式驱动直到冷却水的温度小于最低基准温度。

车辆用热管理系统通过包括流路调节阀部来调节制冷剂循环流路和冷却水循环流路,从而可以提供系统简化且能够实现集成化热管理的车辆用热管理系统。此外,由于包括传感器部和控制部,可以精确地控制热管理对象的温度变化,并且可以显著提高热管理效率。因此,车辆用热管理系统可以通过使功率消耗的最小化来提高车辆的驱动距离,可独立控制各热管理对象的温度,并可提高稳定性和耐久性。

如上所述,本发明参照附图所示的一实施例进行了说明,但这仅为示例性的,本领域普通技术人员可以理解可根据其进行各种变形和实施例的变形。因此,本发明真正的技术保护范围应根据所附权利要求书的技术思想而确定。

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06120116541530