ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА И ЗОН КАБИНЫ В НЕМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2020 года по МПК B60H1/22 B60K1/04 

Настоящее изобретение относится в общем к охлаждению аккумулятора в электрифицированных транспортных средствах, и, в частности, к аккумулятору с жидкостным охлаждением с режимами активного и пассивного охлаждения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При использовании электрической аккумуляторной батареи (например, аккумуляторного блока) для обеспечения электроэнергии электродвигателю для приведения в движение электрифицированного транспортного средства (например, гибридного электрического или полностью электрического) температура аккумулятора может увеличиваться при работе электродвигателя в течение длительных периодов времени. Аккумуляторный блок обычно установлен в относительно небольшом, замкнутом пространстве, которое, как правило, удерживает вырабатываемое тепло. Увеличения температуры аккумулятора могут уменьшать эффективность заряда аккумулятора и снижать работоспособность аккумулятора. Если аккумулятор не охлаждается, может снижаться выработка электроэнергии, срок службы аккумулятора и экономия топлива.

Пассажирские транспортные средства обычно имеют систему кондиционирования воздуха пассажирского салона для активного охлаждения пассажирского салона, включающую в себя компрессор, канал хладагента, конденсатор и теплообменник, такой как испаритель. Один из путей решения проблемы высоких температур аккумулятора заключается в использовании по меньшей мере части системы кондиционирования воздуха пассажирского салона для охлаждения аккумулятора. Поскольку система кондиционирования воздуха используется для охлаждения пассажирского салона, тот же компрессор может быть использован для охлаждения аккумулятора с использованием дополнительного канала хладагента и испарителя. Патент США 7,658,083 раскрывает общую систему охлаждения кабины/аккумулятора, в которой обеспечен теплообменный элемент испарителя для охлаждения аккумулятора воздухом, циркулируемым вентилятором аккумулятора через теплообменный элемент испарителя.

Для более эффективного охлаждения аккумулятора вводятся системы жидкостного охлаждения, поскольку жидкий теплоноситель может циркулировать через охлаждаемую пластину в контакте с элементами аккумулятора для отвода тепла. Жидкий теплоноситель может передавать тепло охладителю аккумулятора, который имеет общий хладагент системы кондиционирования воздуха пассажирского салона.

Другая тенденция в системах кондиционирования воздуха пассажирского салона заключатся в использовании отдельных охлаждаемых зон (например, зоны передних сидений и задних сидений) в пассажирской кабине. Каждая зона может иметь соответственный испаритель, который индивидуально соединен с контуром хладагента для охлаждения воздуха в соответственной зоне по мере необходимости. В электрифицированном транспортном средстве с множеством зон охлаждения пассажирского салона нагрузка на общую подсистему подачи хладагента может повышаться. Увеличение размера компонентов общей подсистемы охлаждения (например, компрессора, конденсатора, испарителя) может быть нежелательным из-за потери эффективности и увеличения стоимости. Таким образом, необходимо оптимизировать производительность и энергопотребление охладителя и испарителей для уменьшения общего размера компонентов системы кондиционирования воздуха, при этом настраивая работу системы охлаждения для наилучшего соответствия целевым показателям производительности при достижении отдельными секциями охлаждения их пиковых нагрузок.

При увеличении количества испарителей и увеличении необходимой производительности других компонентов системы кондиционирования воздуха могут возникать дополнительные проблемы, такие как увеличенное использование масла компрессора, более дорогостоящее и сложное распределение хладагента и сложное уравновешивание пикового потребления для различных секций системы кондиционирования воздуха. В связи с этим необходимо упростить основанную на хладагенте систему охлаждения и уменьшить количество испарителей.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поскольку необходимо жидкостное охлаждение аккумуляторного блока гибридного или другого электрифицированного транспортного средства, используется теплообменник хладагент-теплоноситель (т.е. охладитель) для того, чтобы при необходимости обеспечивать активное охлаждение аккумулятора. Для уменьшения необходимости основанных на хладагенте испарителей настоящее изобретение использует теплоноситель из охладителя также для обеспечения охлаждения задней зоны пассажирской кабины с использованием теплообменника теплоноситель-воздух (т.е. охлаждающего теплообменного элемента). Дополнительно изобретение обеспечивает режим пассивного охлаждения аккумулятора, который используется всегда, когда позволяют условия.

В одном аспекте изобретения электрифицированное транспортное средство содержит общую подсистему охлаждения, включающую в себя компрессор и конденсатор, циркулирующие хладагент. Основной испаритель соединен с возможностью выбора с общей подсистемой охлаждения и выполнен с возможностью испарения хладагента для охлаждения основного потока воздуха в основной секции пассажирской кабины транспортного средства. Охладитель теплоносителя соединен с возможностью выбора с общей подсистемой охлаждения и выполнен с возможностью испарения хладагента для охлаждения жидкого теплоносителя. Насос охладителя перекачивает теплоноситель из охладителя. Зональный теплообменник принимает с возможностью выбора теплоноситель из насоса охладителя для охлаждения зонального потока воздуха в зоне пассажирской кабины. Аккумуляторный блок обеспечивает электрическую энергию для приведения в движение транспортного средства, причем аккумуляторный блок включает в себя внутренний канал для перемещения теплоносителя. Пассивный радиатор подвержен воздействию температуры наружного воздуха. Насос аккумулятора перекачивает теплоноситель через внутренний канал. Распределительный клапан имеет первую конфигурацию, устанавливающую первый контур циркуляции, включающий в себя радиатор, насос аккумулятора и внутренний канал, и имеет вторую конфигурацию, устанавливающую второй контур циркуляции, включающий в себя охладитель и внутренний канал.

Согласно другому аспекту изобретения предложен способ охлаждения аккумулятора и зон кабины в электрифицированном транспортном средстве, содержащий этапы, на которых:

охлаждают переднюю зону кабины с использованием переднего испарителя;

охлаждают жидкий теплоноситель с использованием охладителя для охлаждения задней зоны кабины;

осуществляют выбор между пассивным охлаждением аккумулятора с использованием радиатора аккумулятора или активным охлаждением аккумулятора путем циркуляции охлажденного теплоносителя к аккумулятору в зависимости от связанной с аккумулятором температуры и температуры наружного воздуха.

Согласно третьему аспекту изобретения предложен способ охлаждения аккумулятора и зон кабины в электрифицированном транспортном средстве, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают хладагент из конденсатора в системе кондиционирования воздуха;

испаряют хладагент в переднем испарителе для охлаждения основного потока воздуха в передней зоне кабины;

испаряют хладагент в охладителе теплоносителя для охлаждения жидкого теплоносителя;

перекачивают теплоноситель из охладителя в задний теплообменник для охлаждения потока воздуха задней зоны в задней зоне кабины;

перекачивают теплоноситель из охладителя в аккумулятор, когда температура аккумулятора и температура наружного воздуха соответствуют режиму активного охлаждения; и

перекачивают теплоноситель между аккумулятором и пассивным радиатором вместо охладителя, когда температура теплоносителя аккумулятора и температура наружного воздуха соответствуют режиму пассивного охлаждения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 представляет собой структурную схему традиционного электрифицированного транспортного средства.

Фигура 2 представляет собой структурную схему системы охлаждения известного уровня техники для пассажирской кабины и аккумуляторного блока электрифицированного транспортного средства.

Фигура 3 представляет собой структурную схему, показывающую вариант осуществления общей системы охлаждения кабины/аккумулятора согласно настоящему изобретению, в которой аккумулятор охлаждается пассивно.

Фигура 4 представляет собой структурную схему, показывающую систему охлаждения на Фигуре 3, в которой аккумулятор охлаждается активно.

Фигура 5 представляет собой график, показывающий режимы активного и пассивного охлаждения аккумулятора согласно одному варианту осуществления изобретения.

Фигура 6 представляет собой блок-схему, показывающую вариант осуществления способа изобретения.

Фигура 7 представляет собой структурную схему, показывающую другой вариант осуществления общей системы охлаждения кабины/аккумулятора согласно настоящему изобретению с альтернативным расположением насосов, в которой аккумулятор охлаждается активно.

Фигура 8 представляет собой структурную схему системы охлаждения на Фигуре 7, в которой аккумулятор охлаждается пассивно.

Фигура 9 представляет собой структурную схему, показывающую другой вариант осуществления общей системы охлаждения кабины/аккумулятора согласно настоящему изобретению с другим альтернативным расположением насосов.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Обратимся к Фигуре 1, как указано, электрифицированное транспортное средство 10 имеет пассажирскую кабину 11 с передней и задней зонами. Электрический привод 12 (например, инверторный тяговый электродвигатель) получает электрическую энергию от аккумуляторного блока 13. Контроллер 14 может включать в себя модуль управления аккумулятором для отслеживания производительности аккумулятора (включая температуру аккумулятора) и системный контроллер для управления инвертором. Система 15 охлаждения аккумулятора обеспечивает охлаждающую текучую среду (такую как охлажденный жидкий теплоноситель или поток охлажденного воздуха) к аккумуляторному блоку 13 под управлением контроллера 14. Традиционные системы использовали независимый источник охлажденного воздуха в системе 15 охлаждения и использовали общую систему охлаждения с системой 16 кондиционирования воздуха пассажирского салона (для аккумуляторов с воздушным охлаждением или жидкостным охлаждением).

Фигура 2 показывает общую систему 20 охлаждения известного уровня техники, включающую в себя систему 21 кондиционирования воздуха (A/C) пассажирского салона с возможностью охлаждения пассажирского салона 22. Система 21 кондиционирования воздуха пассажирского салона включает в себя аккумулятор 23, компрессор 24, конденсатор 25, запорный клапан 26, расширительное устройство 27 (такое как расширительный клапан или дроссельная трубка) и теплообменный элемент 28 испарителя. Эти элементы выполнены так, чтобы позволять хладагенту протекать между ними и работать известным в уровне техники образом. Поток хладагента частично определяется запорным клапаном 26.

Система 21 кондиционирования воздуха пассажирского салона также включает себя нагнетатель 29 воздуха, выполненный для облегчения потока воздуха между теплообменным элементом 28 испарителя и салоном 22 транспортного средства. Система 20 охлаждения также включает в себя подсистему 30 охлаждения аккумулятора с возможностью охлаждения аккумулятора 31. Подсистема 30 охлаждения аккумулятора включает в себя запорный клапан 32, терморасширительный клапан 33 и теплообменный элемент 34 испарителя.

Подсистема 30 охлаждения аккумулятора имеет общий аккумулятор 23, компрессор 24 и конденсатор 25 с системой 21 кондиционирования воздуха пассажирского салона. Эти элементы выполнены так, чтобы позволять хладагенту протекать между ними и работать известным в уровне техники образом. Поток хладагента между терморасширительным клапаном 33 и теплообменным элементом 34 испарителя определяется запорным клапаном 32. Подсистема 30 охлаждения аккумулятора также включает в себя вентилятор 35 аккумулятора, выполненный для облегчения потока воздуха между аккумулятором 31 и теплообменным элементом 34 испарителя.

Фигура 3 показывает один предпочтительный вариант осуществления изобретения, в котором электрифицированное транспортное средство имеет аккумуляторный блок 40 для обеспечения электрической энергии электрическому приводу. Аккумулятор 40 включает в себя канал 41 для перемещения жидкого теплоносителя, который поглощает тепло от аккумулятора 40 и далее высвобождает его в одном из режимов активного или пассивного охлаждения, как описано ниже. Канал 41 может проходить через охлаждаемую пластину, которая контактирует с элементами аккумулятора, например.

Насос 42 аккумулятора циркулирует теплоноситель через контур теплоносителя, включающий в себя множество каналов теплоносителя, соединяющих внутренний канал 41, трехходовой распределительный клапан 43 и пассивный радиатор 44 аккумулятора. Распределительный клапан имеет впуск 43a, принимающий теплоноситель из канала 41 аккумулятора, и может быть установлен контроллером 50 так, чтобы соединять впуск 43a с выпуском 43b или выпуском 43c. В положении, показанном на Фигуре 3, выбран выпуск 43b, что приводит к режиму пассивного охлаждения с помощью потока, обозначенного стрелкой 46 (т.е. система кондиционирования воздуха не используется для охлаждения аккумулятора). Пассивный радиатор 44 может включать в себя вентилятор 45 аккумулятора для улучшения отвода тепла при прохождении теплоносителя через радиатор 44. Вентилятор 45 также управляется контроллером 50 (например, на основании температуры теплоносителя). Температурный датчик 47 обеспечивает сигнал о температуре T_Bat аккумулятора контроллеру 50. Контроллер 50 может включать в себя специализированные логические схемы, программируемые вентильные матрицы или программируемый универсальный микроконтроллер, например. Температура T_Bat аккумулятора соответствует температуре теплообменного элемента аккумулятора, но также могут быть измерены температуры на впуске и выпуске теплоносителя. На транспортном средстве установлен температурный датчик 48 наружного воздуха там, где он подвергается воздействию наружного воздуха. Контроллер 50 использует температуру T_Bat аккумулятора и температуру T_Amb наружного воздуха соответственно при определении, когда следует активировать режимы пассивного или активного охлаждения, как описано ниже.

Подсистема 51 кондиционирования воздуха на основе хладагента циркулирует хладагент из компрессора 52 в наружный теплообменник (OHX) 53, функционирующий в качестве конденсатора. Хладагент подается через расширительные клапаны 56 и 57 в передний (основной) испаритель 54 и охладитель 55 теплоносителя соответственно. Передний испаритель 54 представляет собой теплообменник хладагент-воздух для обслуживания основной зоны кабины, такой как передняя зона пассажирской кабины. Охладитель 55 теплоносителя представляет собой теплообменник хладагент-теплоноситель, который охлаждает теплоноситель, используемый для охлаждения задних сидений и/или охлаждения аккумулятора. Клапаны 56 и 57 могут представлять собой электронные расширительные клапаны (EXV), которые подключены с возможностью приема управляющих сигналов от контроллера 50. В частности, EXV 57 способен полностью закрываться для того, чтобы исключать какой-либо расход хладагента охладителем 55, когда он не используется. Температурные датчики 58 и 59, встроенные в испаритель 54 и охладитель 55 соответственно, соединены с контроллером 50 для управления температурой в замкнутом контуре, как известно в уровне техники.

Выпуск теплоносителя из охладителя 55 соединен с насосом 60 охладителя для перекачивания охлажденного теплоносителя, параллельно используемого для охлаждения задней зоны кабины и/или аккумулятора. Таким образом, теплоноситель из насоса 60 охладителя может быть соединен с возможностью выбора через запорный клапан 61 с задним охлаждающим теплообменным элементом 62 (который представляет собой теплообменник теплоноситель-воздух). При необходимости охлаждения задней зоны клапан 61 открывается, и нагнетатель 63 активируется контроллером 50 для обеспечения потока теплоносителя, как показано стрелками 64. Теплообменный элемент 62 и нагнетатель 63 могут быть установлены в заднем воздухообрабатывающем блоке, например.

Для охлаждения аккумулятора в режиме активного охлаждения контроллер 50 настраивает распределительный клапан 43 так, что впуск 43a соединяется с выпуском 43c, как показано на фигуре 4. Таким образом, теплоноситель из охладителя 55 направляется насосами 60 и 42 через аккумулятор 40 в контуре, показанном стрелкой 66. Одновременно хладагент циркулирует в контуре 65 через расширительный клапан 57 и охладитель 55 для отвода тепла от теплоносителя. В этом режиме насос 42 действует в качестве вспомогательного насоса. При охлаждении аккумулятора 40 в режиме активного охлаждения охлаждение задней зоны кабины с использованием охлаждающего теплообменного элемента 62 может быть включено или выключено. Охладитель 55 имеет размеры для одновременной обработки нормальных нагрузок при охлаждении аккумулятора и задней зоны. Скорости потока хладагента через расширительные клапаны 56 и 57 регулируются контроллером 50 в ответ на соответственные сигналы о температуре для управления перегревом каждого компонента известным в уровне техники образом. Использование электронных расширительных клапанов (EXV) достигает высокого уровня управления расходом хладагента так, что использование охладителем случайно не превысит необходимый уровень, поскольку любые излишние потери (т.е. растрачивание) общей охлаждающей способности могут оказывать отрицательное влияние на охлаждение кабины. Вместо EXV может быть использован термостатический расширительный клапан (TXV), последовательно соединенный с запорным клапаном.

При работе система охлаждения аккумулятора на Фигуре 3 использует минимальную энергию благодаря 1) использованию пассивного охлаждения во всех возможных случаях и 2) осуществления строгого контроля хладагента, используемого охладителем аккумулятора при необходимости активного охлаждения. Фигура 5 иллюстрирует некоторые зависимости температур для определения режимов активного и пассивного охлаждения, используемых системой охлаждения аккумулятора. Выбор режимов активного или пассивного охлаждения может быть определен измеренной температурой T_Bat аккумулятора и наружной температурой T_Amb и сравнением с различными пороговыми значениями температур. Другая связанная с аккумулятором температура, которая может быть использована в алгоритме управления, представляет собой измеренную температуру T_C теплоносителя при выходе его из охлаждаемой пластины аккумулятора. Первое пороговое значение T₁, показанное позицией 67, определяет наименьшую температуру аккумулятора, при которой становится необходимым охлаждение аккумуляторного блока (например, около 10°C). Ограничивающее энергию пороговое значение T_PL, показанное позицией 68, представляет собой наименьшую температуру аккумулятора, при которой электрический выход от аккумуляторного блока подвергается отрицательному влиянию в такой степени, что становится целесообразным тратить больше энергии для уменьшения температуры аккумулятора (например, около 40°C). Таким образом, когда температура T_Bat аккумулятора больше ограничивающей энергию температуры T_PL, система охлаждения аккумулятора входит в режим активного охлаждения в активном режиме 70 (т.е. контроллер подает командные сигналы для позиционирования распределительного клапана так, чтобы циркулировать жидкий теплоноситель из внутреннего канала аккумулятора через охладитель, и открытия расширительного клапана, подающего хладагент в охладитель аккумулятора).

Когда температура T_Bat аккумулятора больше первого порогового значения T₁ и меньше ограничивающей энергию температуры T_PL, выбор режима охлаждения зависит от разницы между температурой T_C теплоносителя аккумулятора и температурой T_Amb наружного воздуха. Эта разница представляет собой меру способности пассивного радиатора передавать тепло в окружающую среду. Пороговое значение T_Diff разницы, показанное позицией 69, показывает разницу температур, которая необходима для успешного охлаждения. Если фактическая разница больше T_Diff, то система охлаждения аккумулятора входит в режим пассивного охлаждения в пассивном режиме 71 (т.е. контроллер подает командные сигналы для позиционирования распределительного клапана так, чтобы циркулировать жидкий теплоноситель из канала охлаждения аккумулятора через радиатор). В дополнение контроллер может активировать вентилятор аккумулятора (например, на основании другого порогового значения температуры). Если фактическая разница меньше T_Diff, то система охлаждения аккумулятора входит в режим активного охлаждения в активном режиме 72 (т.е. контроллер подает командные сигналы для позиционирования распределительного клапана так, чтобы циркулировать жидкий теплоноситель из канала аккумулятора через охладитель теплоносителя, и открытия расширительного клапана, подающего хладагент в охладитель).

Типичная система кондиционирования воздуха может использовать компрессор с переменной скоростью, в котором скорость компрессора устанавливается в соответствии с нагрузкой при охлаждении (которая обычно определяется температурой, измеренной на выпуске испарителя). В настоящем изобретении необходимо принимать решение об определении скорости компрессора из-за наличия множества испарителей хладагента (т.е. переднего испарителя и охладителя), которые могут работать или могут не работать одновременно. Для поддержания допустимой эффективности охлаждения кабины без добавления избыточной сложности системе управления настоящее изобретение использует схему приоритетов для выбора используемой температуры испарителя при определении скорости компрессора. Таким образом, контроллер устанавливает скорость компрессора в соответствии с температурой переднего испарителя всегда, когда он охлаждает пассажирскую кабину. В периоды, когда охладитель теплоносителя является единственным элементом, активно используемым для испарения хладагента, скорость компрессора устанавливается контроллером в соответствии с температурой на выпуске охладителя.

Фигура 6 показывает предпочтительный способ изобретения для общего охлаждения пассажирской кабины и аккумуляторного блока электрифицированного транспортного средства. Первоначально, система охлаждения предполагается выключенной (например, с закрытыми расширительными клапанами). На этапе 75 выполняют проверку для определения, имеется ли потребность водителя в охлаждении передней зоны. Если да, то на этапе 76 расширительный клапан для переднего испарителя устанавливают в открытое положение, и регулируют поток хладагента для обеспечения необходимого перегрева испарителя. В дополнение скорость компрессора устанавливают в соответствии с температурой переднего испарителя. После удовлетворения потребности или отсутствии потребности в охлаждении передней зоны на этапе 77 выполняют проверку для определения, имеется ли потребность в охлаждении задней зоны. Если имеется потребность в охлаждении задней зоны, то на этапе 78 расширительный клапан для охладителя теплоносителя устанавливают в открытое положение и регулируют для обеспечения необходимого перегрева на выпуске охладителя. Включают насос охладителя, и запорный клапан, если таковой имеется, ведущий к заднему охлаждающему теплообменному элементу, устанавливают в открытое положение. На этапе 79 выполняют проверку для определения, включено ли охлаждение передней зоны (т.е. регулируется ли температура компрессора в соответствии с температурой T_Evap переднего испарителя). Если нет, то на этапе 80 скорость компрессора устанавливают в соответствии с температурой охладителя. В противном случае, скорость компрессора продолжает регулироваться в соответствии с температурой переднего испарителя.

После удовлетворения потребностей в охлаждении передней и задней зон решается проблема охлаждения аккумулятора. На этапе 81 выполняют проверку для определения, является ли температура T_Bat аккумулятора больше первого порогового значения T₁ температуры. Если нет, то возвращаются на этап 75, так как охлаждение аккумулятора не требуется. В противном случае, на этапе 82 выполняют проверку для определения, является ли температура T_Bat аккумулятора больше ограничивающей энергию температуры T_PL. Если да, то на этапе 83 вводят режим активного охлаждения аккумулятора, в котором i) распределительный клапан устанавливают так, чтобы направлять теплоноситель в охладитель, и ii) запускают перекачивание теплоносителя в аккумулятор (например, включают насос аккумулятора, и включают насос охладителя, если они еще не были включены). Расширительный клапан для охладителя устанавливают в открытое положение, если он еще не был открыт вследствие потребности в охлаждении задней зоны (и продолжают регулировать расширительный клапан охладителя в соответствии с температурой охладителя для обеспечения необходимой величины перегрева). На этапе 84 выполняют проверку для определения, включено ли охлаждение передней или задней зон (т.е. управляет ли одно из них скоростью компрессора). Если они не включены, то на этапе 85 скорость компрессора устанавливают в соответствии с температурой охладителя (или альтернативно в соответствии с температурой теплоносителя на впуске аккумулятора). Далее возвращаются на этап 75.

В случае, когда на этапе 82 температура T_Bat аккумулятора не больше ограничивающей энергию температуры T_PL, то на этапе 86 выполняют проверку для определения, является ли разница между связанной с аккумулятором температурой (предпочтительно температура T_C теплоносителя на выпуске аккумулятора) и наружной температурой больше пороговой разницы T_Diff. Если нет, то на этапе 83 вводят режим активного охлаждения. В противном случае, на этапе 87 вводят режим пассивного охлаждения аккумулятора, в котором распределительный клапан устанавливают так, чтобы направлять теплоноситель в радиатор, включают насос аккумулятора и при необходимости включают вентилятор для нагнетания воздуха через радиатор.

Фигура 7 показывает альтернативное расположение насосов теплоносителя. При работе в режиме активного охлаждения аккумулятора насос 60 охладителя обеспечивает все перекачивающие действия и для заднего охлаждающего теплообменного элемента 62, и для аккумулятора 40. Вспомогательный насос отсутствует для активного режима. Вместо этого между радиатором 44 и аккумулятором 40 расположен насос 90 аккумулятора для того, чтобы перекачивать теплоноситель только в режиме пассивного охлаждения. Фигура 7 показывает распределительный клапан 43, установленный для режима активного охлаждения с потоком из насоса 60 охладителя, распределяемым между охлаждением аккумулятора и охлаждением задней зоны. Фигура 8 показывает распределительный клапан 43, переключенный в режим пассивного охлаждения, в котором насос 90 аккумулятора обеспечивает поток только в контуре, включающем в себя аккумулятор 40 и радиатор 44. При необходимости между выпусками из насосов 60 и 90 может быть обеспечен изолирующий клапан 91 для достижения достаточной изоляция при работе в режиме пассивного охлаждения, если это необходимо.

Фигура 9 показывает альтернативный вариант осуществления, в котором функции охлаждения задней зоны кабины и охлаждения аккумулятора используют отдельные насосы. Таким образом, аккумулятор 100 включает в себя внутренний канал 101 для приема теплоносителя из насоса 102 аккумулятора. Распределительный клапан 103 может подавать теплоноситель на вход насоса 102 аккумулятора из радиатора 104 при работе в пассивном режиме или из охладителя 106 при работе в режиме активного охлаждения. Также в сочетании с радиатором 104 может быть выполнен вентилятор 105.

Охладитель 106 хладагент-теплоноситель принимает хладагент из расширительного клапана 107 с одной стороны и циркулирует охлажденный теплоноситель с другой стороны. Теплоноситель из охладителя 106 может перекачиваться в канал 101 аккумулятора насосом 102 аккумулятора через распределительный клапан 103 независимо от использования теплоносителя секцией охлаждения задней зоны. Запорный клапан 108 может быть подсоединен между выпуском теплоносителя из аккумулятора 100 и впуском в охладитель 106 для достижения изоляции между параллельными контурами активного охлаждения, если это необходимо.

Для охлаждения задней зоны воздухообрабатывающий блок 110 может включать в себя задний охлаждающий теплообменный элемент 111 и нагнетатель 112. Охлаждающий теплообменный элемент 111 принимает теплоноситель из насоса 113 задней зоны кабины, и между теплообменным элементом 111 и охладителем 106 может быть обеспечен запорный клапан 114 для изоляции задней зоны кабины, если это необходимо.

Изобретение относится к охлаждению аккумулятора в электрифицированных транспортных средствах. Охлаждение аккумуляторного блока электрифицированного транспортного средства выполняется с оптимизированным использованием энергии и с минимальным влиянием на охлаждение пассажирской кабины. Хладагент из конденсатора в системе кондиционирования воздуха испаряется в переднем испарителе для охлаждения основного потока воздуха в передней зоне кабины. Хладагент испаряется в охладителе теплоносителя для охлаждения жидкого теплоносителя. Жидкий теплоноситель перекачивается из охладителя в задний теплообменник для охлаждения потока воздуха задней зоны в задней зоне кабины. Жидкий теплоноситель перекачивается из охладителя в аккумулятор, когда температура аккумулятора и температура наружного воздуха соответствуют режиму активного охлаждения. Теплоноситель перекачивается между аккумулятором и пассивным радиатором вместо охладителя, когда температура теплоносителя аккумулятора и температура наружного воздуха соответствуют режиму пассивного охлаждения. Достигается эффективное охлаждение аккумулятора, упрощение системы охлаждения и уменьшение количества испарителей. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Электрифицированное транспортное средство, содержащее:

общую подсистему охлаждения, включающую в себя компрессор и конденсатор, циркулирующие хладагент;

основной испаритель, соединенный с возможностью выбора с общей подсистемой охлаждения и выполненный с возможностью испарения хладагента для охлаждения основного потока воздуха в основной секции пассажирской кабины транспортного средства;

охладитель теплоносителя, соединенный с возможностью выбора с общей подсистемой охлаждения и выполненный с возможностью испарения хладагента для охлаждения жидкого теплоносителя;

насос охладителя для перекачивания теплоносителя из охладителя;

зональный теплообменник, принимающий с возможностью выбора теплоноситель из насоса охладителя для охлаждения зонального потока воздуха в зоне пассажирской кабины;

аккумуляторный блок, обеспечивающий электрическую энергию для приведения в движение транспортного средства, причем аккумуляторный блок включает в себя внутренний канал для перемещения теплоносителя;

пассивный радиатор, подверженный воздействию температуры наружного воздуха;

насос аккумулятора для перекачивания теплоносителя через внутренний канал; и

распределительный клапан с первой конфигурацией, устанавливающей первый контур циркуляции, включающий в себя радиатор, насос аккумулятора и внутренний канал, и второй конфигурацией, устанавливающей второй контур циркуляции, включающий в себя охладитель и внутренний канал.

2. Транспортное средство по п. 1, дополнительно содержащее:

датчики аккумулятора, определяющие температуру аккумулятора и температуру теплоносителя аккумулятора; и

контроллер, обеспечивающий команды клапану для выбора одной из конфигураций, причем, когда температура аккумулятора имеет значение между первой пороговой температурой и заданной ограничивающей энергию температурой, подается команда выбора первой конфигурации при условии, что разница между температурой теплоносителя аккумулятора и наружной температурой больше заданной разницы, а в противном случае подается команда выбора второй конфигурации, и причем, когда температура аккумулятора больше ограничивающей энергию температуры, подается команда выбора второй конфигурации.

3. Транспортное средство по п. 1, в котором внутренний канал аккумулятора соединен с возможностью приема теплоносителя из охладителя параллельно с зональным теплообменником.

4. Транспортное средство по п. 1, в котором насос охладителя дополнительно подсоединен с возможностью перекачивания теплоносителя во внутренний канал аккумулятора, причем транспортное средство дополнительно содержит запорный клапан для изоляции с возможностью выбора зонального теплообменника от насоса охладителя.

5. Транспортное средство по п. 1, в котором насос аккумулятора выполнен с возможностью перекачивания теплоносителя из охладителя или радиатора.

6. Транспортное средство по п. 1, дополнительно содержащее электрический вентилятор, активируемый с возможностью выбора для продувания воздуха через радиатор, когда распределительный клапан находится в первой конфигурации.

7. Транспортное средство по п. 1, в котором компрессор представляет собой компрессор с переменной скоростью, причем контроллер устанавливает скорость компрессора в соответствии с температурой основного испарителя всегда, когда основной испаритель охлаждает пассажирскую кабину, при этом контроллер устанавливает скорость компрессора в соответствии с температурой охладителя в периоды, когда хладагент испаряется только охладителем.

8. Способ охлаждения аккумулятора и зон кабины в электрифицированном транспортном средстве, содержащий этапы, на которых:

охлаждают переднюю зону кабины с использованием переднего испарителя;

охлаждают жидкий теплоноситель с использованием охладителя для охлаждения задней зоны кабины;

осуществляют выбор между пассивным охлаждением аккумулятора с использованием радиатора аккумулятора или активным охлаждением аккумулятора путем циркуляции охлажденного теплоносителя к аккумулятору в зависимости от связанной с аккумулятором температуры и температуры наружного воздуха.

9. Способ охлаждения аккумулятора и зон кабины в электрифицированном транспортном средстве, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают хладагент из конденсатора в системе кондиционирования воздуха;

испаряют хладагент в переднем испарителе для охлаждения основного потока воздуха в передней зоне кабины;

испаряют хладагент в охладителе теплоносителя для охлаждения жидкого теплоносителя;

перекачивают теплоноситель из охладителя в задний теплообменник для охлаждения потока воздуха задней зоны в задней зоне кабины;

перекачивают теплоноситель из охладителя в аккумулятор, когда температура аккумулятора и температура наружного воздуха соответствуют режиму активного охлаждения; и

перекачивают теплоноситель между аккумулятором и пассивным радиатором вместо охладителя, когда температура теплоносителя аккумулятора и температура наружного воздуха соответствуют режиму пассивного охлаждения.

10. Способ по п. 9, в котором:

выбирают режим активного охлаждения, когда температура аккумулятора выше заданной ограничивающей энергию температуры;

выбирают режим пассивного охлаждения, когда температура аккумулятора имеет значение между первым пороговым значением и ограничивающей энергию температурой аккумулятора, если разница между температурой теплоносителя аккумулятора и температурой наружного воздуха больше заданной разницы; и

выбирают режим активного охлаждения, когда температура аккумулятора имеет значение между первым пороговым значением и ограничивающей энергию температурой, если разница между температурой теплоносителя аккумулятора и температурой наружного воздуха меньше заданной разницы.