[0001] Этот документ относится, в общем, к области моторных транспортных средств и, конкретнее, к системе и соответствующему способу распределения обогрева электрического транспортного средства.
Уровень техники
[0002] Известна общая концепция обеспечения тепла для транспортного средства, такого как электрическое транспортное средство, с помощью теплового насоса. Однако современная технология тепловых насосов, будучи эффективной и экономичной при более высоких температурах внешней среды, не допускает эффективных или даже достаточных возможностей обогрева при очень низких температурах внешней среды. Для решения этой проблемы известно дополнение тепла, обеспечиваемого тепловым насосом, с помощью источников дополнительного тепла, включая тепло, генерируемое двигателем транспортного средства (в традиционных моторных транспортных средствах) или электрическими обогревателями. Проблематично, в системах, использующих тепловой насос и один или более источников дополнительного тепла, таких как электрический обогреватель, для эффективной работы системы обогрева необходимо принимать решения в отношении условий, требующих использования теплового насоса, электрического обогревателя или обоих, в зависимости от условий внешней среды. Как известно, при более высоких температурах внешней среды наиболее эффективно использование теплового насоса. При низких температурах внешней среды более эффективно использование электрического обогревателя. При использовании и теплового насоса, и электрического обогревателя необходимо принимать решения в отношении регулирования распределения теплоемкости для максимизации эффективности.
[0003] Для решения этих и других проблем настоящее раскрытие описывает систему распределения обогрева электрического транспортного средства, включающую в себя тепловой насос и электрический обогреватель, и также описывает соответствующий способ регулирования распределения теплоемкости между тепловым насосом и электрическим обогревателем путем учета факторов температуры внешней среды и метрик эффективности теплового насоса.
Сущность изобретения
[0004] В соответствии с целями и преимуществами, описанными здесь, описана система обогрева для электрического транспортного средства, включающая в себя подсистему теплового насоса, подсистему электрического обогревателя и контроллер. Один или более датчиков обеспечивают определенное значение температуры внешней среды и определенное значение метрики рабочей эффективности теплового насоса контроллеру. В свою очередь, контроллер выполнен с возможностью определения оптимального процентного значения вклада в обогрев подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя на основе определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса.
[0005] В вариантах выполнения подсистема электрического обогревателя содержит высоковольтный электрический обогреватель. Значение метрики эффективности теплового насоса может содержать определенное значение давления на выходе компрессора теплового насоса. По меньшей мере один из одного или более датчиков представляет собой датчик температуры внешней среды, выполненный с возможностью обеспечения определенного значения температуры внешней среды контроллеру. По меньшей мере один из одного или более датчиков представляет собой датчик давления, выполненный с возможностью обеспечения определенного значения давления на выходе компрессора теплового насоса контроллеру.
[0006] В других вариантах выполнения контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью сравнения определенного значения температуры внешней среды с предопределенным пороговым значением температуры внешней среды. При определении, что определенное значение температуры внешней среды не превышает пороговое значение температуры внешней среды, контроллер может быть выполнен с возможностью приведения в действие только подсистемы электрического обогревателя.
[0007] В другом аспекте обеспечен способ обеспечения обогрева электрического транспортного средства, содержащего подсистему теплового насоса и подсистему электрического обогревателя, которые описаны выше. Способ включает в себя этапы, на которых контролируют температуру внешней среды и обеспечивают определенное значение температуры внешней среды контроллеру, контролируют метрику рабочей эффективности теплового насоса и обеспечивают определенное значение метрики эффективности теплового насоса контроллеру и определяют оптимальное процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя на основе определенной температуры внешней среды и определенной метрики эффективности теплового насоса. Как описано выше, в вариантах выполнения метрика рабочей эффективности теплового насоса представляет собой значение давления на выходе компрессора теплового насоса, а датчик теплового насоса представляет собой датчик давления.
[0008] В вариантах выполнения описанный способ дополнительно включает в себя этапы, на которых сравнивают определенное значение температуры внешней среды с предопределенным пороговым значением температуры внешней среды, и если определенное значение температуры внешней среды не превышает порогового значения температуры внешней среды, приводят в действие только подсистему электрического обогревателя. В свою очередь, способ может включать в себя этапы, на которых определяют рабочий статус подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя, и если подсистему теплового насоса определяют как нерабочую, приводят в действие только подсистему электрического обогревателя. С другой стороны, если подсистему теплового насоса и подсистему электрического обогревателя определяют как рабочие, способ включает в себя этап, на котором вычисляют множитель мощности подсистемы теплового насоса для определения процентного значения вклада в обогрев подсистемы теплового насоса.
[0009] В других вариантах выполнения множитель мощности подсистемы теплового насоса может представлять собой функцию от определенного значения температуры внешней среды и значения давления на выходе компрессора теплового насоса. Описанный способ включает в себя этапы, на которых вычисляют процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса путем умножения множителя мощности подсистемы теплового насоса на общий доступный запас энергии для обогрева и вычисляют вклад в обогрев подсистемы электрического обогревателя путем вычитания фактического использования мощности подсистемы теплового насоса из общего доступного запаса энергии для обогрева.
Предлагается система обогрева для электрического транспортного средства, содержащая: подсистему теплового насоса; подсистему электрического обогревателя; контроллер; и один или более датчиков для обеспечения определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса контроллеру. Причем контроллер выполнен с возможностью определения оптимального процентного значения вклада в обогрев подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя на основе определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса. Причем подсистема электрического обогревателя содержит высоковольтный электрический обогреватель. Причем значение метрики эффективности теплового насоса содержит определенное значение давления на выходе компрессора теплового насоса. Причем по меньшей мере один из одного или более датчиков представляет собой датчик температуры внешней среды, выполненный с возможностью обеспечения определенного значения температуры внешней среды контроллеру. Причем по меньшей мере другой из одного или более датчиков представляет собой датчик давления, выполненный с возможностью обеспечения определенного значения давления на выходе компрессора теплового насоса контроллеру. Причем контроллер дополнительно выполнен с возможностью сравнения определенного значения температуры внешней среды с предопределенным пороговым значением температуры внешней среды. Причем контроллер выполнен с возможностью, при определении, что определенное значение температуры внешней среды не превышает порогового значения температуры внешней среды, приведения в действие только подсистемы электрического обогревателя.
Также предлагается транспортное средство, включающее в себя систему обогрева для электрического транспортного средства, содержащая: подсистему теплового насоса; подсистему электрического обогревателя; контроллер; и один или более датчиков для обеспечения определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса контроллеру.
Также предлагается способ обеспечения обогрева электрического транспортного средства, содержащего подсистему теплового насоса и подсистему электрического обогревателя, содержащий этапы, на которых: с помощью датчика температуры внешней среды контролируют температуру внешней среды и обеспечивают определенное значение температуры внешней среды контроллеру; с помощью датчика теплового насоса контролируют метрику рабочей эффективности теплового насоса и обеспечивают определенное значение метрики эффективности теплового насоса контроллеру; и с помощью контроллера определяют оптимальное процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя на основе определенной температуры внешней среды и определенной метрики эффективности теплового насоса. Причем метрика рабочей эффективности теплового насоса представляет собой значение давления на выходе компрессора теплового насоса. Причем датчик теплового насоса представляет собой датчик давления. Причем способ дополнительно содержит этап, на котором с помощью контроллера сравнивают определенное значение температуры внешней среды с предопределенным пороговым значением температуры внешней среды. Причем способ дополнительно содержит этап, на котором, при определении с помощью контроллера, что определенное значение температуры внешней среды не превышает порогового значения температуры внешней среды, с помощью контроллера приводят в действие только подсистему электрического обогревателя. Причем способ дополнительно содержит этап, на котором с помощью контроллера выполняют определение рабочего статуса подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя. Причем способ дополнительно содержит этап, на котором, при определении с помощью контроллера, что подсистема теплового насоса является не рабочей, с помощью контроллера приводят в действие только подсистему электрического обогревателя. Причем способ дополнительно содержит этап, на котором, при определении с помощью контроллера, что система теплового насоса и подсистема электрического обогревателя являются рабочими, с помощью контроллера вычисляют множитель мощности подсистемы теплового насоса, определяющий процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса. Причем множитель мощности подсистемы теплового насоса представляет собой функцию от определенного значения температуры внешней среды и значения давления на выходе компрессора теплового насоса. Причем контроллер вычисляет процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса путем умножения множителя мощности подсистемы теплового насоса на общий доступный запас энергии для обогрева. Причем контроллер вычисляет процентное значение вклада в обогрев подсистемы электрического обогревателя путем вычитания фактического использования мощности подсистемы теплового насоса из общего доступного запаса энергии для обогрева.
[0010] В нижеследующем описании показаны и описаны некоторые предпочтительные варианты выполнения системы и способа распределения обогрева электрического транспортного средства на аккумуляторных батареях. Как следует понимать, система и способ распределения обогрева способны к другим отличным вариантам выполнения, и их некоторые детали способны к преобразованию в различных очевидных аспектах без отклонения от системы и способа, которые изложены и описаны в нижеследующей формуле изобретения. Соответственно, чертежи и описания следует рассматривать как иллюстративные по природе, а не как ограничительные.
Краткое описание чертежей
[0011] Сопровождающие чертежи, включенные здесь и образующие часть описания, иллюстрируют некоторые аспекты системы и способа распределения обогрева электрического транспортного средства на аккумуляторных батареях и вместе с описанием служат для объяснения их определенных принципов. На чертежах:
[0012] Фигура 1 представляет собой схематическую блок-схему электрического транспортного средства, включающего в себя систему обогрева, включающую в себя высоковольтный обогреватель и тепловой насос; и
[0013] Фигура 2 изображает в формате блок-схемы способ обеспечения распределения обогрева в электрическом транспортном средстве с использованием системы климат-контроля на Фигуре 1.
[0014] Теперь будет выполнена подробная ссылка на настоящие предпочтительные варианты выполнения системы и способа распределения обогрева электрического транспортного средства на аккумуляторных батареях, примеры которых проиллюстрированы на сопровождающих чертежах.
Подробное описание
[0015] Теперь выполнена ссылка на Фигуру 1, которая схематически иллюстрирует электрическое транспортное средство 1 по существу традиционной конструкции. Прежде всего, несмотря на то, что настоящие описания и чертежи главным образом описывают раскрытые систему и способ распределения обогрева электрического транспортного средства в контексте электрического транспортного средства на аккумуляторных батареях, специалист в данной области техники будет легко принимать во внимание, что раскрытый объект изобретения является легко адаптируемым к любому электрическому транспортному средству. На высоком уровне термин «электрическое транспортное средство», который используется здесь, охватывает электрические транспортные средства на аккумуляторных батареях (BEV), гибридные электрические транспортные средства (HEV), подключаемые гибридные электрические транспортные средства (PHEV) или, более того, любое транспортное средство, имеющее автономность электрического транспортного средства. Более того, заявленный объект изобретения применим к любому транспортному средству, электрическому или иному, использующему в сочетании тепловой насос и электрический обогреватель для климат-контроля пассажирского салона. Таким образом, раскрытие не следует рассматривать как ограничивающее.
[0016] В качестве уровня техники, BEV включает в себя электрический мотор, причем источником энергии для мотора является тяговая аккумуляторная батарея. Тяговая аккумуляторная батарея BEV является перезаряжаемой от внешней электрической сети. Тяговая аккумуляторная батарея BEV является в действительности единственным источником энергии на борту для приведения в движение транспортного средства. HEV включает в себя двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор, причем источником энергии для двигателя является топливо, а источником энергии для мотора является тяговая аккумуляторная батарея. Двигатель является основным источником энергии для приведения в движение транспортного средства, при этом тяговая аккумуляторная батарея HEV обеспечивает дополнительную энергию для приведения в движение транспортного средства (тяговая аккумуляторная батарея HEV накапливает энергию топлива и извлекает кинематическую энергию в электрической форме). PHEV отличается от HEV тем, что тяговая аккумуляторная батарея PHEV имеет более большую емкость, чем тяговая аккумуляторная батарея HEV, и тяговая аккумуляторная батарея PHEV является перезаряжаемой от сети. Тяговая аккумуляторная батарея PHEV является основным источником энергии для приведения в движение транспортного средства до разрядки тяговой аккумуляторной батареи PHEV до низкого уровня энергии, во время чего PHEV работает подобно HEV для приведения в движение транспортного средства.
[0017] Снова со ссылкой на Фигуру 1, описанное электрическое транспортное средство 1 на аккумуляторных батареях включает в себя модуль 2 электрического управления аккумуляторной батареей, электрическую аккумуляторную батарею 3 (в изображенном варианте выполнения высоковольтную электрическую аккумуляторную батарею), и модуль 4 управления трансмиссией (TCM), связанный с инвертором 5 мощности. Электрическое транспортное средство 1 дополнительно включает в себя электрический мотор 6, который подает движущую мощность коробке 7 передач, которая, в свою очередь, подает движущую силу шинам 8 транспортного средства, сцепляющимся с ведущим мостом/землей.
[0018] Описанное электрическое транспортное средство 1 дополнительно включает в себя систему 10 обогрева, включающую в себя по существу традиционную подсистему 12 теплового насоса и подсистему 13 электрического обогревателя пассажирского салона транспортного средства, в изображенном варианте выполнения включающую в себя высоковольтный электрический обогреватель 14. Подсистема 12 хладагента теплового насоса включает в себя наружный теплообменник 16, трехходовой клапан 18 хладагента, внутренний теплообменник 20 и испаритель 22. Электронный расширительный клапан 24 обогрева рассеивает нагретые текучие среды от теплообменника 26 хладагента с охладителем, а электронный расширительный клапан 28 охлаждения подает охлаждающие текучие среды испарителю 22. Подсистема 12 теплового насоса дополнительно включает в себя аккумулятор 30 и компрессор 32. Подсистема 13 электрического обогревателя включает в себя теплообменник 26 хладагента с охладителем, сердцевину 34 обогревателя, датчик 35 температуры сердцевины обогревателя (HCT) и насос 36 охладителя.
[0019] Контроллер 38 (изображенный в связи с транспортным средством 1, но также и подсистемой 12 теплового насоса, и подсистемой 13 электрического обогревателя для ясности) принимает входные данные от датчиков, связанных с компонентами подсистемы 12 теплового насоса и подсистемы 13 электрического обогревателя и, как будет описано ниже, управляет работой подсистемы 12 теплового насоса и подсистемы 13 электрического обогревателя для того, чтобы распределять подходящие части общего запаса энергии для транспортного средства между двумя компонентами для того, чтобы максимизировать эффективность обогрева. Такие контроллеры известны в уровне техники, включающие в себя процессор и память, включающую в себя исполняемые компьютером инструкции для определения оптимального распределения энергии для подсистемы 12 теплового насоса и электрического обогревателя 14 на основе хранящихся предварительно откалиброванных таблиц данных. На основе этих таблиц данных может быть определено такое оптимальное распределение энергии, как будет описано ниже.
[0020] В одном варианте выполнения датчик 40 связан с компрессором 32 теплового насоса для определения значения давления на выходе на стороне нагнетания от него и сообщения этого значения контроллеру 38. Подобным образом, обеспечен по меньшей мере один датчик 42 температуры внешней среды для определения значения температуры внешней среды с внешней стороны транспортного средства и сообщения этого значения контроллеру 38. Еще более, датчик 44 может быть связан с системой климат-контроля транспортного средства, например, с панелью управления системы климат-контроля (не показана), для сообщения контроллеру 38 о том, что запрос на обогрев пассажирского салона был вручную или автоматически сгенерирован. Различные типы и конфигурации таких датчиков хорошо известны в уровне техники и не нуждаются в полном описании здесь.
[0021] Как известно, при нормальных условиях внешней среды подсистема 12 теплового насоса является наиболее эффективной из двух подсистем обогрева (теплового насоса и электрического обогревателя) и в связи с этим при более высоких температурах внешней среды наиболее эффективным является вклад на 100% подсистемы 12 теплового насоса в обогрев, подаваемый к пассажирскому салону транспортного средства. Однако, как также известно, традиционные системы тепловых насосов имеют минимальную рабочую температуру (например, это значение составляет в настоящее время -20°С для большинства традиционных систем тепловых насосов моторного транспортного средства). По мере приближения температур к минимальной рабочей температуре подсистемы 12 теплового насоса эффективность энергии системы 12 теплового насоса значительно страдает, и наиболее энергоэффективным является вклад на 100% подсистемы 13 электрического обогревателя в обогрев, подаваемый к пассажирскому салону транспортного средства. По мере падения температур внешней среды по направлению к минимальной рабочей температуре подсистемы 12 теплового насоса между этими крайними значениями для поддержания максимальной эффективности энергии во время обогрева подсистема 13 электрического обогревателя вкладывает увеличивающиеся процентные значения от общего обогрева, подаваемого к пассажирскому салону, для компенсации падающей эффективности теплового насоса 12 при падающих температурах внешней среды.
[0022] Для решения этой проблемы снижающейся эффективности энергии подсистемы 12 теплового насоса по мере падения температур внешней среды способ, осуществляемый контроллером 38 и вышеописанными подсистемами, включает в себя этапы, на которых принимают запрос на обогрев, определяют, являются ли одна или обе из подсистемы 12 теплового насоса и подсистемы 13 электрического обогревателя рабочими, и распределяют части общего определенного запаса энергии для обогрева пассажирского салона транспортного средства (не показано) между подсистемой 12 теплового насоса и подсистемой 13 электрического обогревателя. На высоком уровне это выполняют путем распределения мощности между этими двумя источниками тепла после приема запроса на тепло от системы климата, принимая во внимание определенную температуру внешней среды и метрику эффективности работы подсистемы 12 теплового насоса. В варианте выполнения используемая метрика эффективности работы представляет собой меру давления на выходе на стороне нагнетания компрессора 32 теплового насоса.
[0023] Со ссылкой на Фигуру 2 способ начинается с этапа, на котором принимают запрос на обогрев (запрос на тепло от системы климат-контроля >0; этап 202). Его могут выполнять вручную, т.е. с помощью водителя или пассажира, приводящего в действие систему климат-контроля транспортного средства, или автоматически, т.е. когда датчик определяет, что температура в пассажирском салоне транспортного средства упала ниже предварительно установленного значения и требует коррекции.
[0024] Далее на этапе 203 контроллер 38 определяет, является ли температура внешней среды выше заданного порогового значения, т.е. является ли температура внешней среды выше минимальной рабочей температуры внешней среды теплового насоса для особого теплового насоса 12 транспортного средства. Если нет, т.е., если температура внешней среды ниже этой минимальной рабочей температуры для теплового насоса, контроллер 38 направляет 100% общего запаса энергии для обогрева подсистеме 13 электрического обогревателя (этап 204).
[0025] Если температура внешней среды выше минимальной рабочей температуры внешней среды теплового насоса для особой конструкции подсистемы 12 теплового насоса транспортного средства, на этапе 205 контроллер 38 определяет, являются ли и подсистема 12 теплового насоса, и подсистема 13 электрического обогревателя рабочими. Если нет, распределение общего запаса энергии будет зависеть от того, какая из двух подсистем является рабочей. Если только подсистема 13 электрического обогревателя является рабочей (этап 206), контроллер 38 направляет 100% общего запаса энергии для обогрева подсистеме 13 электрического обогревателя (этап 204). Если только тепловой насос 12 является рабочим (этап 207), контроллер 38 направляет 100% общего запаса энергии для обогрева подсистеме 12 теплового насоса (этап 208).
[0026] С другой стороны, если и подсистема 12 теплового насоса, и подсистема 13 электрического обогревателя являются рабочими, контроллер 38 использует входные данные, полученные от датчика 42 температуры внешней среды и датчика 40 компрессора теплового насоса, для определения значения множителя мощности теплового насоса (смотри этап 209), и использует этот определенный множитель мощности для вычисления, исходя из максимального запаса энергии, доступного двум подсистемам, запаса энергии теплового насоса (этап 210) и запаса энергии электрического обогревателя (этап 211). Далее каждую из подсистемы 12 теплового насоса и подсистемы 13 электрического обогревателя заставляют работать согласно этим вычисленным запасам энергии (этап 212) с помощью контроллера 38.
[0027] Таблица 1 ниже излагает один возможный вариант выполнения таблицы данных, используемой контроллером 38 для определения множителя мощности подсистемы 12 теплового насоса для определения распределения энергии (мощности) подсистеме 12 теплового насоса из доступного общего запаса энергии (общей мощности). Специалист в данной области техники будет принимать во внимание, что Таблица 1 представляет собой калибруемую таблицу, то есть, что информация в ней может быть адаптирована/откалибрована для спецификаций различных подсистем тепловых насосов транспортного средства и, таким образом, конкретные значения, изображенные в ней, не следует рассматривать как ограничивающие.
[0028] Одна ось таблицы данных показывает давление на выходе на стороне нагнетания компрессора 32 теплового насоса (кПа) в качестве меры эффективности работы теплового насоса. Другая ось таблицы данных показывает увеличивающиеся значения температуры внешней среды, начинающиеся с минимальной рабочей температуры подсистемы 12 теплового насоса (-20°С для используемой особой подсистемы 12 теплового насоса) и показывающие высокое значение температуры внешней среды 22,2222°С, при температуре которого маловероятно, что водитель и/или пассажир транспортного средства будет требовать значительного обогрева.
[0029]
Таблица 1
[0030] Как может быть видно из вышеупомянутой таблицы данных, при наименьших выбранных значениях температуры внешней среды (-20°С), с помощью работы контроллера 38 подсистема 13 электрического обогревателя вносит 100% вклад в обогрев пассажирского салона (множитель мощности теплового насоса 12=0). По мере роста температур внешней среды контроллер 38 заставляет тепловой насос 12 вкладывать увеличивающееся процентное значение в обогрев пассажирского салона. Например, при обнаружении температур внешней среды 10°С и 22,2222°С (которые обеспечены датчиком 42 температуры) и при обнаружении значений давления на стороне нагнетания компрессора 32 500-1000 кПа (с помощью датчика 40), множитель мощности теплового насоса соответственно вычисляют равным 0,75 и 1, т.е. соответственный вклад на 75% и 100% в обогрев пассажирского салона от подсистемы 12 теплового насоса. С другой стороны, по мере увеличения значений давления компрессора на стороне нагнетания теплового насоса, указывающего на меньшую эффективность работы теплового насоса 12, относительный вклад теплового насоса 12 в обогрев пассажирского салона уменьшается, в особенности при температурах внешней среды 10°С или меньше. Для температур между температурами, показанными в Таблице 1, система обеспечивает интерполированные соответственные вклады. В качестве не ограничивающего примера, для температуры 13,3333°С система будет выдавать интерполированный вклад теплового насоса 87,5%. После выполнения этих определений контроллер 38 заставляет подсистему 12 теплового насоса и подсистему 13 электрического обогревателя работать в пределах их соответственных замкнутых контуров для совместного обогрева пассажирского салона наиболее энергоэффективным возможным образом.
[0031] Таким образом, с помощью вышеупомянутого описания обеспечены простая, эффективная и робастная система и способ оптимизации эффективности обогрева в системах климат-контроля транспортного средства, использующих тепловые насосы и электрические обогреватели. Несмотря на то, что система и способ находят особую применимость в электрических транспортных средствах на аккумуляторных батареях, специалист в данной области техники будет принимать во внимание, что системы и способы являются легко адаптируемыми к любому типу транспортного средства, включающему в себя тепловой насос и электрический обогреватель.
[0032] Вышеизложенное было представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не предназначено быть исчерпывающим или ограничивать варианты выполнения раскрытой точной формой. Возможны очевидные преобразования и изменения в свете вышеуказанных замыслов. Все такие преобразования и изменения находятся в пределах объема охраны приложенной формулы изобретения при интерпретации в соответствии с объемом охраны, на который они объективно, законно и справедливо имеют право.
Изобретение относится к обогреву электрических транспортных средств. Система обогрева для электрического транспортного средства включает подсистему теплового насоса, подсистему электрического обогревателя и контроллер. Система обогрева дополнительно включает один или более датчиков для определения значения температуры внешней среды и значения метрики рабочей эффективности теплового насоса и для обеспечения этих значений контроллеру. Контроллер выполнен с возможностью определения оптимального процентного значения вклада в обогрев подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя на основе определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса. Метрика рабочей эффективности теплового насоса может представлять собой значение давления на выходе компрессора. Достигается увеличение эффективности использования обогревателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.
1. Система обогрева для электрического транспортного средства, содержащая:
подсистему теплового насоса;
подсистему электрического обогревателя;
контроллер; и
один или более датчиков для обеспечения определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса контроллеру,
причем контроллер выполнен с возможностью вычисления множителя мощности подсистемы теплового насоса как функции определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса, а также определения оптимального распределения общего доступного запаса энергии обогрева между подсистемой теплового насоса и подсистемой электрического обогревателя в соответствии с рассчитанным множителем мощности подсистемы теплового насоса.
2. Система по п. 1, в которой подсистема электрического обогревателя содержит высоковольтный электрический обогреватель.
3. Система по п. 1, в которой значение метрики эффективности теплового насоса содержит определенное значение давления на выходе компрессора теплового насоса.
4. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один из одного или более датчиков представляет собой датчик температуры внешней среды, выполненный с возможностью обеспечения определенного значения температуры внешней среды контроллеру.
5. Система по п. 3, в которой по меньшей мере другой из одного или более датчиков представляет собой датчик давления, выполненный с возможностью обеспечения определенного значения давления на выходе компрессора теплового насоса контроллеру.
6. Система по п. 1, в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью сравнения определенного значения температуры внешней среды с предопределенным пороговым значением температуры внешней среды.
7. Система по п. 6, в которой дополнительно контроллер выполнен с возможностью, при определении, что определенное значение температуры внешней среды не превышает пороговое значение температуры внешней среды, приведения в действие только подсистемы электрического обогревателя.
8. Система по п.1, в которой контроллер дополнительно выполнен с возможностью управления подсистемой теплового насоса и подсистемой электрического обогревателя в соответствии с определенным оптимальным распределением общего доступного запаса энергии обогрева.
9. Транспортное средство, включающее в себя систему по п. 1.
10. Способ обеспечения обогрева электрического транспортного средства, содержащего подсистему теплового насоса и подсистему электрического обогревателя, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают датчик температуры внешней среды, датчик теплового насоса и контроллер, выполненный с возможностью определения оптимального распределения общего доступного запаса энергии обогрева между подсистемой теплового насоса и подсистемой электрического обогревателя посредством вычисления множителя мощности подсистемы теплового насоса, как функции определенного значения температуры внешней среды и определенного значения метрики рабочей эффективности теплового насоса;
с помощью датчика температуры внешней среды контролируют температуру внешней среды и обеспечивают определенное значение температуры внешней среды контроллеру;
с помощью датчика теплового насоса контролируют метрику рабочей эффективности теплового насоса и обеспечивают определенное значение метрики рабочей эффективности теплового насоса контроллеру; и
с помощью контроллера вычисляют множитель мощности подсистемы теплового насоса;
с помощью контроллера на основании вычисленного множителя мощности подсистемы теплового насоса определяют оптимальное распределение общего доступного запаса энергии обогрева; и
посредством контроллера применяют определенное оптимальное распределение общего доступного запаса энергии обогрева к подсистеме теплового насоса и подсистеме электрического обогревателя.
11. Способ по п. 10, в котором метрика рабочей эффективности теплового насоса представляет собой значение давления на выходе компрессора теплового насоса.
12. Способ по п. 11, причем датчик теплового насоса представляет собой датчик давления.
13. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором с помощью контроллера сравнивают определенное значение температуры внешней среды с предопределенным пороговым значением температуры внешней среды.
14. Способ по п. 13, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при определении с помощью контроллера, что определенное значение температуры внешней среды не превышает пороговое значение температуры внешней среды, с помощью контроллера приводят в действие только подсистему электрического обогревателя.
15. Способ по п. 11, дополнительно включающий в себя этап, на котором с помощью контроллера выполняют определение рабочего статуса подсистемы теплового насоса и подсистемы электрического обогревателя.
16. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при определении с помощью контроллера, что подсистема теплового насоса является не рабочей, с помощью контроллера приводят в действие только подсистему электрического обогревателя.
17. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя этап, на котором, при определении с помощью контроллера, что система теплового насоса и подсистема электрического обогревателя являются рабочими, с помощью контроллера вычисляют множитель мощности подсистемы теплового насоса, определяющий процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса.
18. Способ по п. 17, в котором множитель мощности подсистемы теплового насоса представляет собой функцию от определенного значения температуры внешней среды и значения давления на выходе компрессора теплового насоса.
19. Способ по п. 18, в котором контроллер вычисляет процентное значение вклада в обогрев подсистемы теплового насоса путем умножения множителя мощности подсистемы теплового насоса на общий доступный запас энергии обогрева.
20. Способ по п. 12, в котором контроллер вычисляет процентное значение вклада в обогрев подсистемы электрического обогревателя путем вычитания фактического использования мощности подсистемы теплового насоса из общего доступного запаса энергии обогрева.
| US 2014182832 A1, 03.07.2014 | |||
| US 20100070093 A1, 18.03.2010 | |||
| US 20130184885 A1, 18.07.2013. |
