專利名稱：車輛的暖通空調(diào)和電池?zé)峁芾淼闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
—種實施例的優(yōu)點是，車輛的HVAC系統(tǒng)滿足變化的客艙 空調(diào)負荷，同時還能夠滿足變化的電池冷卻負荷。制冷劑回路中的恰 好處于蒸發(fā)器和電池?zé)峤粨Q器上游的制冷劑截止閥的使用，允許增加 HVAC操作狀態(tài)，以滿足變化的客艙和電池冷卻負荷。截止閥能夠循 環(huán)打開和關(guān)閉，并且壓縮機速度(RPM)能夠變化以使解決可變冷卻 負荷的能力最大化。此外，通過在電池組內(nèi)保持期望的溫度，可允許 使電池壽命最長化。


圖3是具有根據(jù)第三實施例的HVAC系統(tǒng)的車輛的示意圖；0011圖4是示出了在用于滿足客艙和電池組的各種冷卻需求的方法中所使用的工作狀態(tài)的表格。
具體實施例方式參考圖1，總的由20標示的車輛的一部分包括車輛HVAC 系統(tǒng)22。 HVAC系統(tǒng)22包括具有制冷劑回路26的空調(diào)部分24。制冷 劑回路26包括與冷凝器30流體連通的制冷劑壓縮機28。制冷劑壓縮 機28可由電力驅(qū)動，并具有在運轉(zhuǎn)期間調(diào)節(jié)該壓縮機速度(RPMs) 的能力。冷凝器30又將制冷劑引導(dǎo)到制冷劑管路32中，該制冷劑管 路32分岔成制冷劑回路26的兩條支路35、 37，以將制冷劑引導(dǎo)到蒸 發(fā)器截止閥34和電池冷卻截止閥36中。蒸發(fā)器截止閥34選擇性地允 許和限制制冷劑流通過它進入蒸發(fā)器熱力膨脹閥38。蒸發(fā)器熱力膨脹 岡38又與蒸發(fā)器40流體連通，該蒸發(fā)器40位于車輛20的客艙44中 的暖通空調(diào)(HVAC)模塊42中。離開蒸發(fā)器40的制冷劑被引導(dǎo)通過 蒸發(fā)器熱力膨脹閥38的返回部分并返回到壓縮機28,以完成制冷劑回 路26的一條支路35。熱交換器48還與冷卻劑回路50流體連通。圖1-3中的虛 線表示制冷劑流動通過的管道，而點劃線表示冷卻劑液體流動通過的 管道。冷卻劑可以是常規(guī)的液體混合物(諸如，乙二醇與水的混合物)， 或者可以是具有合適的傳熱特性的某些其它類型的液體。冷卻劑回路 50還可包括用于泵送冷卻劑通過該回路50的冷卻劑泵52。冷卻劑回 路50流過電池組54，在那里冷卻劑被用來冷卻電池組54。
00151 HVAC系統(tǒng)22還可以包括各種傳感器，用于檢測系統(tǒng)中的 某些點處的溫度或壓力。例如，HVAC系統(tǒng)22可包括低壓側(cè)壓力傳感 器56和高壓側(cè)壓力傳感器58,該低壓側(cè)壓力傳感器56用于測量制冷 劑剛進入壓縮機28之前的制冷劑壓力，而該高壓側(cè)壓力傳感器58用 于測量制冷劑剛離開壓縮機28之后的制冷劑壓力?？蓪⒄舭l(fā)器空氣溫 度傳感器60用于測量從蒸發(fā)器40流出的空氣的溫度。同樣地，可將冷卻劑溫度傳感器62用于測量離開熱交換器48的冷卻劑的溫度。
0016圖2示出第二種實施例。由于該實施例類似于第一實施例， 所以相似的附圖標記用于相似的元件，并且將省略它們的詳細描述。 在該實施例中，沒有冷卻劑回路，并且HVAC系統(tǒng)22的制冷劑回路 26由第一實施例僅稍作修改而成。電池?zé)崃ε蛎涢y46將制冷劑引導(dǎo)至 電池組54中的電池?zé)峤粨Q器70。因此，不是冷卻劑流過電池組54， 而是制冷劑流過電池組54。蒸發(fā)器截止閥34和電池冷卻截止閥36仍 選擇性地限制制冷劑流通過制冷劑回路26的兩條支路35、 37。
0017圖3示出第三種實施例。由于該實施例類似于第一實施例， 所以相似的附圖標記用于相似的元件，并且將省略對它們的詳細描述。 在該實施例中，用蒸發(fā)器電子熱力膨脹閥74替換第一實施例的蒸發(fā)器 截止閥和蒸發(fā)器熱力膨脹閥，并且用電池電子熱力膨脹閥76替換第一 實施例的電池冷卻截止閥和電池?zé)崃ε蛎涢y。現(xiàn)在，兩個電子熱力膨 脹閥74、 76選擇性地限制制冷劑流通過制冷劑回路26的兩條支路。 由于電子熱力膨脹閥74、 76的運行特性，所以第一壓力溫度傳感器78 測量離開蒸發(fā)器40之后的制冷劑，而第二壓力溫度傳感器80測量離 開熱交換器48之后的制冷劑。冷卻劑回路50可保持與第一實施例中 的基本相同。
0018]可選地，通過用如圖3所示的電子熱力膨脹閥替換圖2的 截止閥和熱力膨脹閥，可在圖2所示的實施例中采用圖3的實施例的 電子熱力膨脹閥。
0019圖4為表格，該表格顯示了用在一種方法中的各種工作狀 態(tài)，該方法用于滿足圖1所示的客艙44和電池組54的各種冷卻需求。 盡管就圖l討論圖4的操作方法，但相同的操作方法可用于圖2和圖3 的實施例。對于工作模式1，客艙空調(diào)關(guān)閉并且當(dāng)前不需要電池冷卻(在圖4的表格中由零表示)。在該工作模式中，壓縮機28停機，因此 制冷劑不會流動。閥34、 36也可以關(guān)閉。
00221對于工作模式2，客艙空調(diào)關(guān)閉(因而不需要制冷劑流通 過蒸發(fā)器40)，車輛20可處于電動工作模式中，其具有低的電池冷卻 負荷。蒸發(fā)器截止閥34關(guān)閉，電池冷卻截止閥則打開。壓縮機28循 環(huán)開停僅基于當(dāng)前電池冷卻需求。低壓側(cè)壓力傳感器56和冷卻劑溫度 傳感器62可用來提供確定壓縮機循環(huán)定時所需的數(shù)據(jù)。如果期望，壓 縮機28還可以在低于最大RPMs的速度下運轉(zhuǎn)，以適應(yīng)所需的有限電 池冷卻。
0023對于工作模式3，客艙可處于去濕模式(從而具有低的艙 室冷卻負荷)，當(dāng)前不需要電池冷卻。蒸發(fā)器截止閥34打開，電池冷 卻截止閥36則關(guān)閉。利用蒸發(fā)器空氣溫度傳感器60和低壓側(cè)壓力傳 感器56作為確定循環(huán)定時的兩個輸入，使壓縮機28循環(huán)開停，如果 期望，壓縮機28還可以在低于最大RPMs的速度下運轉(zhuǎn)，以適應(yīng)所需 的有限客艙冷卻。
0024對于工作模式4，客搶空調(diào)關(guān)閉，并且車輛20可以正在具 有高電池冷卻需求的電動車輛模式中工作(例如在長陡坡道路上向上 行駛時的電動車輛模式操作)。蒸發(fā)器截止閥34關(guān)閉，電池冷卻截止 閥36則打開。壓縮機28處于開的狀態(tài)，壓縮機速度受到調(diào)節(jié)(RPM 控制)用于精確滿足電池冷卻需求。在該工作模式下，如果期望，可 以將最低的吸氣側(cè)制冷劑壓力調(diào)節(jié)成低于典型搶室蒸發(fā)器工況下的壓 力，從而在效果上增加電池制冷劑-冷卻劑熱交換器48的效率。這能夠 發(fā)生是因為避免蒸發(fā)器40上結(jié)冰的需求在該工作模式中不是問題。
0025對于工作模式5，客艙空調(diào)為開，負荷為高級別，而電池 組54僅需要少量冷卻。例如，在客艙44非常熱而同時電池組54僅具 有少量電力負栽的情況下，在該客艙44的初始冷卻期間就會出現(xiàn)該情 形。蒸發(fā)器截止閥34打開，壓縮機28運轉(zhuǎn)(但如果需要，可采用RPM 控制)，同時電池冷卻截止閥36循環(huán)打開和關(guān)閉，以處理電池組54所 需的較低冷卻負荷?？蓪⒗鋮s劑溫度傳感器62用作輸入，以確定何時 需要出現(xiàn)閥循環(huán)。
0026對于工作模式6，客艙空調(diào)處于開的狀態(tài)，負荷處于低級 別，而車輛20可以正在具有高電池冷卻需求的電動車輛模式中工作(例
10如在長陡坡道路上向上行駛時的電動車輛模式操作)。電池冷卻截止閥
36打開，壓縮機28工作(但如果需要，可采用RPM控制)，同時蒸 發(fā)器截止閥34循環(huán)打開和關(guān)閉，以處理客艙44所需的較低冷卻負荷。 可將蒸發(fā)器空氣溫度傳感器60用作輸入，以確定何時需要出現(xiàn)循環(huán)。
00271對于工作模式7,客艙和電池冷卻的負荷都高。例如，在 客艙非常熱的同時車輛20正工作在具有高電池冷卻需求的電動車輛模 式中(例如在長陡坡道路上向上行駛時的電動車輛模式操作)的情況 下，在客艙初始冷卻期間便會出現(xiàn)該情形。截止閥34、 36都打開并且 壓縮機28運轉(zhuǎn)，以向客艙44和電池組54提供最大冷卻。
0028盡管已詳細說明了本發(fā)明的某些實施例，但熟悉本發(fā)明所 .領(lǐng)域的人員將會認識到 各種可替換的設(shè)計和實施例
權(quán)利要求
1.一種用于具有電池組的車輛的暖通空調(diào)系統(tǒng)，所述暖通空調(diào)系統(tǒng)包括制冷劑回路，其具有第一支路和第二支路；制冷劑壓縮機，其位于所述制冷劑回路中；蒸發(fā)器，其位于所述第一支路中并被構(gòu)造成向所述車輛的客艙提供冷卻；蒸發(fā)器截止閥，其位于所述第一支路中并被構(gòu)造成選擇性地阻止制冷劑流通過所述蒸發(fā)器；蒸發(fā)器熱力膨脹閥，其在所述第一支路中位于所述蒸發(fā)器的上游；電池?zé)峤粨Q器，其位于所述第二支路中；電池?zé)崃ε蛎涢y，其在所述第二支路中位于所述電池?zé)峤粨Q器的上游；和電池冷卻截止閥，其位于所述第二支路中并被構(gòu)造成選擇性地阻止制冷劑流通過所述電池?zé)峤粨Q器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述電池 熱交換器位于所述電池組中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述電池 熱交換器是制冷劑-冷卻劑熱交換器，所述暖通空調(diào)系統(tǒng)包括冷卻劑回 路，該冷卻劑回路提供流過所述制冷劑-冷卻劑熱交換器的冷卻劑，所 述冷卻劑回路引導(dǎo)冷卻劑流過所述電池組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包 括位置靠近所述制冷劑-冷卻劑熱交換器并位于其下游的冷卻劑溫度傳 感器，所述冷卻劑溫度傳感器被構(gòu)造成測量流自所述制冷劑-冷卻劑熱 交換器的冷卻劑的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包 括低壓側(cè)壓力傳感器和高壓側(cè)壓力傳感器，所述低壓側(cè)壓力傳感器被 構(gòu)造成測量所述制冷劑回路中的所述制冷劑壓縮機上游的制冷劑壓 力，而所述高壓側(cè)壓力傳感器被構(gòu)造成測量所述制冷劑回路中的所述 制冷劑壓縮機下游的制冷劑壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于 一種蒸發(fā) 器電子熱力膨脹閥包括所述的蒸發(fā)器截止閥和所述的蒸發(fā)器熱力膨脹閥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于 一種電池 電子熱力膨脹閥包括所述的電池冷卻截止閥和所述的電池?zé)崃ε蛎涢y。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包 括第一壓力和溫度傳感器和第二壓力和溫度傳感器，所述第一壓力和溫度傳感器在第一支路中位于所述蒸發(fā)器的下游，所述第二壓力和溫 度傳感器在所述第二支路中位于所述電池?zé)峤粨Q器的下游。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暖通空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于 一種電池閥。
10. —種冷卻車輛的客艙和電池組的方法，所述方法包括步驟(a) 檢測所述客艙所要求的冷卻級別；(b) 檢測所述電池組所需要的冷卻級別；(c) 如果請求冷卻客艙，并且檢測到相對同等高級別的電池組冷 卻，則啟動制冷劑壓縮機，打開蒸發(fā)器截止岡以允許制冷劑流過蒸發(fā) 器，并打開電池冷卻截止閥，以允許制冷劑流過電池?zé)峤粨Q器；(d) 如果沒有檢測到客艙冷卻和電池組冷卻，則所述制冷劑壓縮機 停機；(e) 如果相對于相對較低級別的所需電池組冷卻，檢測到較高級別 的所要求的客艙冷卻，則啟動所述制冷劑壓縮機，打開所迷蒸發(fā)器截 止閥以允許制冷劑流過所述蒸發(fā)器，所述電池組截止閥則在允許與阻 止制冷劑流過所述電池?zé)峤粨Q器之間循環(huán)；和(f) 如果相對于相對較低級別的所要求的客艙冷卻，檢測到較高級 別的所需電池組冷卻，則啟動所述制冷劑壓縮機，打開所迷電池冷卻 截止閥以允許制冷劑流過所述電池?zé)峤粨Q器，所述蒸發(fā)器截止閥則在 允許與阻止制冷劑流過所述蒸發(fā)器之間循環(huán)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (g):如果不要求客艙冷卻而需要電池組冷卻，則所述制冷劑壓縮機循 環(huán)打開和關(guān)閉，關(guān)閉所述蒸發(fā)器截止閥以阻止制冷劑流通過所述蒸發(fā) 器，打開所述電池冷卻截止閥以允許制冷劑流過所述電池?zé)峤粨Q器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟(g):如果不需要電池組冷卻而要求客艙冷卻，則所述制冷劑壓縮機循 環(huán)打開和關(guān)閉，關(guān)閉所述電池冷卻截止閥以阻止制冷劑流通過所述電 池?zé)峤粨Q器，并打開所述蒸發(fā)器截止閥以允許制冷劑流過所述蒸發(fā)器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (g):如果不要求客艙冷卻而需要電池組冷卻，則控制所述制冷劑壓縮 機的速度以滿足所需要的電池組冷卻，關(guān)閉所述蒸發(fā)器截止閥以阻止 制冷劑流通過所述蒸發(fā)器，并打開所述電池冷卻截止閥以允許制冷劑 流過所述電池?zé)峤粨Q器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，步驟(c)還受到所 述制冷劑壓縮機的速度的限定，控制該制冷劑壓縮機速度以滿足所需 要的電池組冷卻和所要求的客艙冷卻。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (g):如果檢測到所需要的電池組冷卻，則使冷卻劑流過所述電池?zé)峤?換器和所述電池組。
16. —種冷卻車輛的客艙和電池組的方法，所述方法包括步驟(a) 檢測所述客搶所要求的冷卻級別；(b) 檢測所述電池組所需要的冷卻級別；(c) 如果不要求客搶冷卻而需要電池組冷卻，則所述制冷劑壓縮機 循環(huán)打開和關(guān)閉，關(guān)閉蒸發(fā)器截止閥以阻止制冷劑流通過蒸發(fā)器，并打開電池冷卻截止閥以允許制冷劑流過電池?zé)峤粨Q器；和(d) 如果不需要電池組冷卻而要求客艙冷卻，則所述制冷劑壓縮機 循環(huán)打開和關(guān)閉，關(guān)閉所述電池冷卻截止閥以阻止制冷劑流通過所述 電池?zé)峤粨Q器，并打開所述蒸發(fā)器截止閥以允許制冷劑流過所述蒸發(fā)器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (e):如果相對于相對較低級別的所需電池組冷卻，檢測到較高級別的 所要求的客艙冷卻，則啟動所述制冷劑壓縮機，打開所述蒸發(fā)器截止 閥以允許制冷劑流過所述蒸發(fā)器，并使所述電池冷卻截止閥在允許與 阻止制冷劑流過所述電池?zé)峤粨Q器之間循環(huán)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (e):如果相對于相對較低級別的所要求的客艙冷卻，檢測到較高級別 的所需電池組冷卻，則啟動所述制冷劑壓縮才幾，打開所述電池冷卻截止閥以允許制冷劑流過所述電池?zé)峤粨Q器，并使所述蒸發(fā)器截止閥在 允許與阻止制冷劑流過所述蒸發(fā)器之間循環(huán)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (e):如果要求客艙冷卻，并且檢測到相對同等高級別的電池組冷卻， 則啟動所述制冷劑壓縮機，打開所述蒸發(fā)器截止閥以允許制冷劑流過 所述蒸發(fā)器，并打開所述電池冷卻截止閥以允許制冷劑流過所述電池 熱交換器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，該方法包括步驟 (e):如果檢測到所需要的電池組冷卻，則使冷卻劑流過所述電池?zé)峤?換器和所述電池組。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于具有電池組的車輛的暖通空調(diào)系統(tǒng)以及操作的方法。該暖通空調(diào)系統(tǒng)可包括制冷劑回路，其具有第一支路和第二支路；以及制冷劑回路中的制冷劑壓縮機。在第一支路中，蒸發(fā)器向車輛的客艙提供冷卻，蒸發(fā)器截止閥選擇性地阻止制冷劑流通過蒸發(fā)器，并且在蒸發(fā)器的上游具有蒸發(fā)器熱力膨脹閥。在第二支路中，電池?zé)峤粨Q器接收制冷劑，在電池?zé)峤粨Q器的上游定位有電池?zé)崃ε蛎涢y，并且電池冷卻截止閥選擇性地阻止制冷劑流通過電池?zé)峤粨Q器?？刂平刂归y和壓縮機以控制客艙和電池組的冷卻。
文檔編號F25B49/02GK101551174SQ200910133828
公開日2009年10月7日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者E·J·斯坦克, K·辛格, M·D·內(nèi)梅什, M·J·馬丁奇克, W·伊布里 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司