电动车辆热管理系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103972607 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103972607 A (21)申请号 201410040911.7 (22)申请日 2014.01.28 13/757,291 2013.02.01 US H01M 10/625(2014.01) (71)申请人 福特全球技术公司 地址 美国密歇根州迪尔伯恩市 (72)发明人 马克G史密斯 威廉塞缪尔施瓦茨 肯尼斯J杰克逊 大卫法博瑞克特瑞 (74)专利代理机构 北京铭硕知识产权代理有限 公司 11286 代理人 鲁恭诚 刘奕晴 (54) 发明名称 电动车辆热管理系统 (57) 摘要 本发明提供。

2、一种电动车辆热管理系统。该热 管理系统包括用于调节牵引电池的温度的电池回 路。电机回路被设置为调节电机的温度。所述热 管理系统还包括辐射器。辐射器阀选择性地控制 流体流动通过辐射器。电池阀选择性地结合电池 回路和电机回路。电池回路和电机回路流体连通 且并行排列， 以被辐射器冷却。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103972607 A CN 103972607 A 1/2 页 2 1. 一种电动车辆热管理系统，。

3、 包括 ： 电池回路， 用于调节牵引电池的温度， 电池回路包括适于冷却电池回路中的流体的散 热器和用于使流体在电池回路中循环的电池泵 ； 电机回路， 用于调节牵引电机的温度并与电池回路流体连通， 电机回路包括用于使流 体在电机回路中循环的电机泵， 电机泵和电池泵并行排列 ； 辐射器， 与电池回路和电机回路流体连通 ； 辐射器阀， 用于选择性地控制流体流动通过辐射器， 其中， 在第一位置， 流体流动通过 辐射器， 在第二位置， 流体绕过辐射器 ； 电池阀， 用于选择性地结合电池回路和电机回路， 其中， 在第一位置， 流体并行地流动 通过电池回路和电机回路， 其中， 当辐射器阀和电池阀被分别设置到。

4、第一位置时， 牵引电池通过辐射器而非散热 器进行冷却。 2. 如权利要求 1 所述的电动车辆热管理系统， 其中， 当电池阀处于第二位置时， 电池回 路与电机回路和辐射器基本隔离。 3. 如权利要求 1 所述的电动车辆热管理系统， 所述热管理系统还包括 ： 控制器， 操作性地连接到辐射器阀和电池阀， 其中， 控制器被构造为命令辐射器阀和电池阀分别置于第一位置， 以使牵引电池不通 过散热器进行冷却， 如果电池温度超过阈值温度， 则控制器被构造为命令电池阀置于第二 位置并启用散热器。 4. 如权利要求 3 所述的电动车辆热管理系统， 其中， 如果电池温度低于阈值温度， 则控 制器命令辐射器阀置于第二。

5、位置以绕过辐射器， 并通过电机回路来加热电池。 5. 如权利要求 1 所述的电动车辆热管理系统， 所述热管理系统还包括 ： 舱室回路， 用于调节乘员舱室的温度 ； 舱室阀， 用于选择性地将舱室回路结合到所述热管理系统， 其中， 舱室回路与电机回路串行连接。 6. 如权利要求 1 所述的电动车辆热管理系统， 其中， 辐射器出口与并行排列的电池回 路入口和电机回路入口串行排列。 7. 一种牵引电池热管理系统， 包括 ： 电池回路， 用于调节牵引电池的温度 ； 电机回路， 用于调节电机的温度 ； 辐射器 ； 辐射器阀， 用于选择性地控制流体流动通过辐射器 ； 电池阀， 用于选择性地结合电池回路和电机。

6、回路， 其中， 电池回路和电机回路流体连通且并行排列， 从而被辐射器冷却。 8. 如权利要求 7 所述的热管理系统， 其中， 当辐射器阀处于第一位置时， 流体流动通过 辐射器， 当电池阀处于第一位置时， 流体并行地流动通过电池回路和电机回路， 从而辐射器 并行地冷却牵引电机和电池。 9. 如权利要求 8 所述的热管理系统， 所述热管理系统还包括 ： 散热器， 适于冷却电池回路中的流体， 权 利 要 求 书 CN 103972607 A 2 2/2 页 3 其中， 当辐射器阀处于第一位置且电池阀处于第一位置时， 电池通过辐射器而非散热 器进行冷却。 10. 如权利要求 7 所述的热管理系统， 其。

7、中， 当电池阀处于第二位置时， 电池回路与电 机回路和辐射器基本隔离。 11. 如权利要求 7 所述的热管理系统， 所述热管理系统还包括 ： 电机回路泵， 被布置为选择性地使流体循环通过电机回路 ； 电池回路泵， 被布置为选择性地使流体循环通过电池回路， 其中， 电机回路泵和电池回路泵并行排列。 12. 如权利要求 7 所述的热管理系统， 其中， 辐射器出口与并行排列的电池回路入口和 电机回路入口串行排列。 13. 如权利要求 7 所述的热管理系统， 所述热管理系统还包括 ： 舱室回路， 用于调节乘员舱室温度 ； 第三阀， 用于选择性地将舱室回路结合到所述热管理系统。 14. 如权利要求 7 。

8、所述的热管理系统， 所述热管理系统还包括 ： 控制器， 操作性地连接到辐射器阀和电池阀， 其中， 控制器被构造为命令辐射器阀和电池阀分别置于第一位置， 以使牵引电池不通 过散热器进行冷却， 如果电池温度超过阈值温度， 则控制器被构造为命令电池阀置于第二 位置并启用散热器。 15. 如权利要求 14 所述的热管理系统， 其中， 如果电池温度低于阈值温度， 则控制器命 令辐射器阀置于第二位置以绕过辐射器， 并通过电机回路来加热电池。 权 利 要 求 书 CN 103972607 A 3 1/8 页 4 电动车辆热管理系统 技术领域 0001 本公开涉及一种电动车辆中的热管理系统。 背景技术 000。

9、2 诸如电池电动车辆 （BEV） 、 插电式电动车辆 （PHEV） 或混合动力电动车辆 （HEV） 的 车辆包括诸如高电压电池的电池以作为车辆的能量源。 电池容量和循环寿命可根据电池的 操作温度而改变。通常期望在车辆操作时或在车辆充电时将电池保持在特定的温度范围 内。 0003 具有电池的车辆可以包括冷却系统， 以进行电池的温度控制， 从而保持充电容量 和延长电池寿命， 并改善其他电池性能特性。 发明内容 0004 在一个实施例中， 提供了一种电动车辆热管理系统。该热管理系统包括用于调节 牵引电池的温度的电池回路。 电池回路包括适于冷却电池回路中的流体的散热器和用于使 流体在电池回路中循环的电。

10、池泵。 电机回路被设置为调节牵引电机的温度并与电池回路流 体连通。 电机回路包括用于使流体在电机回路中循环的电机泵。 电机泵和电池泵并行排列。 辐射器与电池回路和电机回路流体连通。辐射器阀选择性地控制流体流动通过辐射器。当 辐射器阀处于第一位置时， 流体流动通过辐射器。 当辐射器阀处于第二位置时， 流体绕过辐 射器。电池阀选择性地结合电池回路和电机回路。当电池阀处于第一位置时， 流体并行地 流动通过电池回路和电机回路。当辐射器阀和电池阀被分别设置到第一位置时， 牵引电池 通过辐射器而非散热器进行冷却。 0005 在另一实施例中， 提供了一种牵引电池热管理系统。该热管理系统包括用于调节 牵引电池。

11、的温度的电池回路。电机回路被设置为调节电机的温度。热管理系统还包括辐射 器。辐射器阀选择性地控制流体流动通过辐射器。电池阀选择性地结合电池回路和电机回 路。电池回路和电机回路流体连通且并行排列， 从而被辐射器冷却。 0006 在一个其他实施例中， 提供了一种电动车辆热管理方法。该方法包括命令辐射器 阀置于第一位置以允许流体流动通过辐射器。命令电池阀置于第一位置， 以允许流体并行 地流动通过电池回路和电机回路。辐射器并行地冷却牵引电机和电池。 0007 一种电动车辆热管理方法包括 ： 命令辐射器阀置于第一位置， 以允许流体流动通 过辐射器 ； 命令电池阀置于第一位置， 以允许流体并行地流动通过电。

12、池回路和电机回路。 其 中， 辐射器并行地冷却牵引电机和电池。 在不启用散热器的情况下冷却电池。 所述方法还包 括 ： 如果电池温度超过阈值温度， 则命令电池阀置于第二位置 ； 启用散热器来冷却电池。所 述方法还包括 ： 如果环境温度超过阈值温度， 则命令电池阀置于第二位置 ； 启用散热器来 冷却电池。所述方法还包括 ： 如果电池温度低于阈值温度， 则命令辐射器阀置于第二位置， 以绕过辐射器 ； 通过电机回路加热电池。 说 明 书 CN 103972607 A 4 2/8 页 5 附图说明 0008 图 1 是根据本公开的实施例的电池电动车辆的示意图 ； 0009 图 2 是根据本公开的实施例。

13、的示出了一种操作模式的热管理系统的示意图 ； 0010 图 3 是图 2 的热管理系统和操作模式的简化示意图 ； 0011 图 4 是根据本公开的实施例的图 2 的热管理系统和另一操作模式的简化示意图 ； 0012 图 5 是根据本公开的实施例的图 2 的热管理系统和另一操作模式的简化示意图 ； 0013 图 6 是根据本公开的实施例的图 2 的热管理系统和另一操作模式的简化示意图 ； 0014 图 7 是根据本公开的实施例的图 2 的热管理系统和另一操作模式的简化示意图 ； 0015 图 8 是图 2 的热管理系统的操作模式的示图。 具体实施方式 0016 按照要求， 在此公开本发明的详细的。

14、实施例 ； 然而， 应该理解的是， 公开的实施例 仅为可以以多种和可选的形式来实施的本发明的示例。附图不必须是按比例绘制的 ； 一些 特征可能被夸大或最小化， 以示出特定组件的细节。 因此， 这里公开的特定结构和功能上的 细节不应被解释为进行限制， 而仅应被解释为用于教导本领域技术人员来不同地实施本发 明的代表性基础。 0017 参照图 1， 示出了根据一个或更多个实施例的诸如电池电动车辆 （BEV） 的电动车 辆 20。图 1 仅代表一种类型的 BEV 架构， 且不意在进行限制。本公开可以被应用于任何合 适的 BEV。 0018 车辆20或BEV， 是通过电功率 （诸如通过电机24） 进行推。

15、进而没有来自内燃发动机 的辅助的全电动车辆。电机 24 接收电功率并提供机械旋转输出功率。电机 24 连接到用于 通过预定的齿数比来调节电机 24 的输出扭矩和速度的变速箱 38。变速箱 38 通过输出轴 42 连接到成组的推进轮 40。车辆 20 的其他实施例包括用于推进车辆 20 的多个电机 （未示 出） 。电机 24 还可以用作用于将机械功率转换为电功率的发电机。高电压总线 44 通过逆 变器 48 将电机 24 电连接到能量储存系统 46。 0019 根据一个或更多个实施例， 能量储存系统 46 包括主电池 50 和电池能量控制模块 （BECM） 52。BECM 适于将车辆 20 连接。

16、到电源 78（诸如 110V 电源或 220V 电源） ， 并适于将接 收的电流传送到电池 50 或传动系控制系统 30。 0020 主电池50是可以输出电功率以操作电机24的高电压电池或牵引电池。 主电池50 是由一个或更多个电池模块构成的电池包。 每个电池模块可以包括一个电池单体或多个电 池单体。通过使用流体冷却系统、 空气冷却系统或现有技术已知的其他冷却方法来冷却和 加热电池单体。BECM52 用作主电池 50 的控制器。BECM52 还包括管理每个电池单体的荷电 状态和温度的电子监视系统。电池 50 具有至少一个温度传感器 51， 诸如热敏电阻器等。传 感器 51 与 BECM52 通。

17、信， 以提供关于电池 50 的温度数据。 0021 电机 24、 传动系控制模块 （TCM） 30、 变速箱 38 和逆变器 48 被共同地称为传动系 54。车辆控制器 26 与传动系 54 通信， 以使传动系 54 的功能与其他车辆系统协调。控制器 26、 BECM52 和 TCM30 被示出为单独的控制器模块。用于车辆 20 的控制系统可以包括任何 数量的控制器， 并可以被集成到单个控制器中， 或可以具有多个模块。 可以通过控制器区域 网络 （CAN） 或其他系统来连接一些控制器或所有的控制器。控制系统可以被构造为在多个 说 明 书 CN 103972607 A 5 3/8 页 6 不同条。

18、件中的任何条件下 （包括以对电池 50 和车辆舱室或乘员舱室中的温度进行热管理 的方式） 控制电池 50 和传动系 54 的多个组件的操作， 并用于电池 50 的充电和放电操作。 0022 TCM30 被构造为控制传动系 54 内的特定的组件， 诸如电机 24 和 / 或逆变器 48。 车辆控制器26监视电机24的温度， 并接收来自驾驶员的节气门请求 （或期望的电机扭矩请 求） 。通过使用这样的信息， 车辆控制器 26 将电机扭矩请求提供到 TCM30。响应于电机扭曲 请求， TCM30 和逆变器 48 将由主电池 50 提供的直流 （DC） 电压转换为用于控制电机 24 的信 号。 0023。

19、 车辆控制器26通过用户界面60向驾驶员提供信息。 用户界面60可以包括允许用 户将请求或期望的车辆操作或充电参数或其他车辆操作参数输入到控制器 26 中的特征。 用户界面 60 可以包括触摸屏界面、 连接到诸如移动装置或计算机的遥控站的无线连接件、 以及现有技术已知的其他输入界面。车辆控制器 26 还接收指示车辆系统的当前操作状况 的输入信号。 例如， 车辆控制器26可以接收来自BECM52的表示电池50的状况的输入信号、 以及来自传动系 54 的表示电机 24 和逆变器 48 的状况的输入信号。车辆控制器 26 将诸如 电机状态或电荷水平状态的输出提供到用户界面 60， 这些被可视地传达给。

20、驾驶员。控制器 26 在各种用户请求之间进行仲裁， 以对充电时和运行时的车辆 20 进行热管理。 0024 车辆 20 包括用于加热和冷却多个车辆组件的温度控制系统 62。根据一个或更多 个实施例， 温度控制系统 62 包括高电压电加热器 64 和高电压电 HVAC 压缩机 66。加热器 64 被用于加热循环通过加热器芯的冷却剂， 压缩机 66 被用于冷却在一些情况下使舱室和 电池冷却的冷却剂。加热器 64 和压缩机 66 可以直接从主电池 50 获取电能。温度控制系 统 62 可以包括用于通过 CAN 总线 56 与车辆控制器 26 通信的控制器 （未示出） ， 或可以被集 成到控制器 26。

21、中。温度控制系统 62 的开 / 关状态被通信至车辆控制器 26， 并可以基于 （例 如） 操作者致动的开关的状态或温度控制系统 62 基于诸如车窗除霜的相关功能的自动控 制。温度控制系统 62 可以连接到用户界面 60， 以允许用户设置舱室的温度， 或预编程用于 车辆未来的操作循环的温度。 0025 根据一个实施例， 车辆 20 包括诸如 12 伏特电池的副电池 68。副电池 68 可以被 用于向诸如前照灯等的多个车辆附件供电， 这里将所述多个车辆附件共同地称为附件 70。 DC/DC 转换器 72 可以电性地设置在主电池 50 和副电池 68 之间。DC/DC 转换器 72 调节或 “阶梯。

22、式降低” 电压电平以允许主电池 50 对副电池 68 充电。低电压总线 74 将 DC/DC 转换 器 72 电连接到副电池 68 和附件 70。 0026 车辆 20 包括用于对主电池 50 进行充电的 AC 充电器 76。电连接件 78 将 AC 充电 器 76 连接到外部电源 （未示出） ， 以接收 AC 功率。AC 充电器 76 包括用于将从外部电源接收 的 AC 功率转换或 “整流” 为用于对主电池 50 进行充电的 DC 功率的功率电子器件。AC 充电 器 76 被构造为适于来自外部电源 （例如， 110 伏特、 220 伏特等） 的一个或更多个传统的电压 源。 在一个或更多个实施。

23、例中， 外部电源包括利用无害可再生能源的装置， 诸如光伏 （PV） 太 阳能面板或风力涡轮机 （未示出） 。 0027 此外， 图1中示出了驾驶员控制系统80、 动力转向系统82和导航系统84的简化的 示意性表示。驾驶员控制系统 80 包括制动系统、 加速系统和档位选择 （换档） 系统。制动系 统包括制动器踏板、 位置传感器、 压力传感器或它们的某些组合、 以及连接到诸如主驱动轮 40的车辆车轮的机械连接件， 以进行摩擦制动。 制动系统还可以被构造为用于再生制动， 其 说 明 书 CN 103972607 A 6 4/8 页 7 中， 制动能量可以被捕捉并被储存为主电池 50 中的电能。加速系。

24、统包括具有一个或更多个 传感器的加速器踏板， 加速器踏板的传感器与制动系统中的传感器一样， 向车辆控制器 26 提供诸如节气门请求的信息。档位选择系统包括用于手动地选择变速箱 38 的齿轮设置的 换档器。档位选择系统可以包括用于将换档器选择信息 （例如， 驻车档、 前进档、 空档） 提供 到车辆控制器 26 的换档位置传感器。 0028 导航系统 84 可以包括导航显示器、 全球定位系统 （GPS） 单元、 导航控制器和用于 接收来自驾驶员的目的地信息或其他数据的输入器 （全部没有示出） 。在一些实施例中， 导 航系统可以与用户界面 60 集成。导航系统 84 还可以进行与车辆 20、 其目标。

25、目的地或其他 相关 GPS 航路点相关的距离和 / 或位置信息的通信。 0029 图 2 示出了用于与如图 1 中所示的车辆 20 一起使用的形成热管理系统 100 的多 个集成的热环路或回路。热管理系统 100 包括电池热回路 110、 电机回路 120 和舱室回路 130。 0030 热管理系统 100 包括用于在不同的操作模式下选择性地连接回路的多个阀。在图 2 中示出的流动箭头示出了允许辐射器 122 冷却电机回路的牵引电机 24 和电池热回路 110 中的电池 50 的操作模式。电机回路 120 和电池热回路 110 并行排列， 以使得辐射器冷却模 式能够对电机 24 和电池 50 。

26、进行冷却。将在图 3 至图 7 中并返回参照图 2 来描述另外的操 作模式。 0031 电池热回路110可以加热电池50和使电池50冷却。 电池50由一个或更多个电池 包构成， 且在图 2 中示出了具有一个包的电池 50。每个电池包可以具有多个单体 104。图 2中的电池50被示出为具有三个单体104， 然而如现有技术已知的， 可以将任何数量的单体 用于电池 50。电池单体 104 被换热器翅片分开， 其中， 换热器翅片具有窄的冷却通道， 流体 流动通过冷却通道， 以调节每个电池单体 104 的温度。 0032 可以作为与电池控制模块通信或与电池控制模块集成的车辆控制器的控制器 106 监视电。

27、池50， 以确定电池50的荷电状态和容量。 每个单体104可以具有被构造为测量单体 温度的相关的温度传感器。温度传感器与控制器 106 通信， 从而控制器 106 也通过监视每 个电池单体 104 的温度来监视电池温度。控制器 106 通过测量或评估多个电池单体 104 的 温度来确定电池 50 的温度。 0033 控制器 106 还与车辆上的环境温度传感器 102 通信。环境温度传感器 102 被构造 为测量环境的温度。舱室温度传感器 112 也与控制器 106 通信， 并测量车辆的乘员舱室的 温度， 以向 HVAC 系统提供反馈， 从而进行舱室的温度控制。 0034 可以使用由控制器 10。

28、6 控制的电池热回路 110 来主动地调节电池 50 的温度。电 池 50 的温度和每个单体 104 的温度确定电池 50 可以接受的电荷的量和当储存在电池 50 中时可以使用的电荷的量。 0035 电池热回路 110 对电池 50 进行热管理， 以调节单体 104 的温度， 从而保持电池 50 的使用寿命， 允许适当的充电， 并满足车辆性能属性。电池热回路 110 经单体 104 和换热流 体之间的对流热传递来对电池单体 104 进行主动加热或主动冷却。电池热回路 110 可以被 集成到具有温度控制的加热和冷却元件以及动力总成冷却元件的车辆热系统中。 0036 电池热回路 110 包括循环通。

29、过与电池中的单体 104 相邻的冷却通道的流体， 以主 要使用对流热传递来加热或冷却电池50。 流体是有助于调节电池单体104的温度的液体冷 说 明 书 CN 103972607 A 7 5/8 页 8 却剂， 诸如乙二醇或水或它们的组合。泵 114 控制电池热回路 110 中的流体的流动。加热 元件116用作流体的热源， 以加热流体， 并因此主动地加热电池50。 加热元件116可以为与 车辆中的另一热系统进行换热以回收废热的换热器， 或者可以为独立的加热器， 诸如包括 正温度系数 （PTC） 加热器的电热器。 0037 电池热回路 110 还具有使流体冷却并因此主动地冷却电池 50 的冷却元。

30、件 118 或 散热器。冷却元件 118 可以为蒸汽压缩或吸收循环的一部分、 与车辆热系统中的另一元件 进行换热的换热器、 或现有技术已知的其他散热器。冷却元件 118 中的换热器可以为并流 式换热器、 对流式换热器或现有技术已知的其他换热器， 以适当地加热或冷却电池热回路 110 中的流体。 0038 电池热回路 110 还包括 BECM52。BECM52 也可以在使用期间产生热， 也可能需要冷 却， 以将 BECM52 保持在适合的温度范围内。电池热回路 110 还可以流动通过电池充电器， 以主动地加热或冷却 BECM52 和充电组件。 0039 为了保护电池单体 104 不被热管理系统 。

31、100 中的污染物影响， 电池热回路 110 还 包括过滤器 150。过滤器 150 被设置在电池 50 的上游， 以过滤碎屑。因为冷却剂在整个热 管理系统 100 中循环， 所以过滤器 150 在碎屑到达电池单体 104 中的窄的冷却通道之前从 电机回路 120 或舱室回路 130 过滤碎屑。 0040 电机回路 120 调节牵引电机 24 的温度。电机回路 120 还调节来自传动系控制模 块 30 和 DC/DC 转换器 72 的任何热负载的温度。电机回路 120 还包括被布置为使换热流体 循环通过电机回路 120 的电机泵 124。电机泵 124 可以沿电机回路 120 位于任何合适的位。

32、 置。 0041 热管理系统还包括辐射器 122。辐射器旁通阀 126 选择性地控制流体流动通过辐 射器 122。在第一位置， 引导所有的换热流体沿 A 方向流动并通过辐射器 122。相反地， 当 辐射器旁通阀 126 处于第二位置时， 引导所有的换热流体沿 B 方向流动。沿 B 方向， 流体在 可能的情况下 （诸如在换热流体低于阈值温度时） 绕过辐射器 122。 0042 电池阀132被设置为选择性地结合电池热回路110和电机回路120。 在第一位置， 沿 C 方向引导换热流体， 以有效地将电池热回路 110 并行地结合到电机回路 120。当辐射 器旁通阀 126 处于第一位置、 流体沿 A。

33、 方向流动且电池阀 132 也处于第一位置从而流体沿 C 方向流动时， 流体通过辐射器 122 的流动与电机回路 120 和电池热回路 110 平行地排列。 此外， 当辐射器旁通阀126处于第一位置、 流体沿A方向流动且电池阀也处于第一位置从而 流体平行流动时， 流体流动通过电机回路120和电池热回路110并汇合， 且被传送通过辐射 器。电机回路入口 134 被布置为与电池回路入口 136 平行。相似地， 电池泵 114 被布置为 与电机泵 124 平行。在辐射器 122 的出口 152 处， 电机回路入口 134 和电池回路入口 136 被布置为平行， 从而从辐射器 122 出来的流体并行地。

34、进入电池回路 110 和电机回路 120。 0043 并行排列电机回路 120 和电池热回路 110 提供了多个优点。在并行系统中， 在并 行回路连接的两点 （入口和出口） 之间的跨两个回路的压降相同。另外， 因为两个并行的回 路在进入辐射器之前结合并在辐射器之后分开， 所以两个并行的回路面对来自辐射器相同 的入口温度。在每个并行分支内通过仅提供每个并行分支中的组件所需要的流动， 实现了 减小的泵功率。因此， 每个泵可以较小， 且可以使用较少的能量。相反， 当将回路彼此串行 结合时， 流速最大的组件可能确定整个系统的流速， 使得高于必须的流速的流体流动通过 说 明 书 CN 103972607。

35、 A 8 6/8 页 9 除了具有最大的流速需求的组件之外的所有组件。 这样的高于必须的流动导致过度的泵功 耗， 这降低了燃料效率和 / 或缩短了车辆的由电池驱动的电动范围。此外， 如果串行排列回 路， 则辐射器冷却模式不起作用， 这是因为电机回路 120 可能已将被加热的换热流体供应 给到电池回路 110。另外， 在串行构造中， 沿流向的每个组件因流体在上游的加热而面对比 其前方的组件的温度高的温度。这可能导致过高的温度。特别重要的是， 当辐射器 122 进 行冷却时， 示出的并行构造与串行构造相比在电池回路入口 136 处提供了较低的温度。牵 引电池具有低温需求。在串行布置中， 已经被电机。

36、回路加热的流体在大多数情况下没有提 供满足电池的温度需求的充足的冷却。 在并行布置中， 每个回路面对相同的入口温度， 虽然 在每个回路中出现上游加热， 但是整个温度较低， 这对牵引电池以及系统中的其他组件提 供了更期望的冷却。 0044 第三阀 （舱室阀 140 或 HVAC 阀） 被设置为选择性地将换热流体提供到舱室回路 130。在第一位置， 舱室阀 140 被布置为沿 E 方向引导流体朝向电机回路 120 流动， 并通常 使舱室回路 130 隔离。在第二位置， 舱室阀 140 沿 F 方向引导流体流动， 这允许流体进入舱 室回路130。 如果电机回路120具有充分加热的流体， 则这样的加热。

37、的流体可以通过降低流 体加热器 148（诸如 PTC） 所必须消耗的能量来减轻流体加热器 148 的负荷， 其中， 流体加热 器 148 所必须消耗的能量是为了通过舱室回路 130 中的加热器芯 146 提供具有合适温度的 流体以用于舱室加热。 0045 在图 2 中示出的以及在图 3 中更简化地示出的流体流动示出了热管理系统 100 的 有效冷却模式。该冷却模式允许辐射器 122 和低电压扇 142 对电机回路 120 和电池热回路 110 中的热负载进行冷却。当电池阀 132 被设置到第一位置以沿 C 方向引导流动而使电池 回路 110 和电机回路 120 结合时， 电池回路 110 与电。

38、机回路 120 并行排列。辐射器 122 与 电池回路 110 和电机回路 120 串行排列。在电池热回路 110 和辐射器 122 串行排列的情况 下， 辐射器 122 对包括牵引电池 50 和电池单体 104 的电池热回路 110 进行冷却， 而不需要 打开散热器 118。预期的是， 辐射器 122 可以在从 （例如） 0 摄氏度至 25 摄氏度的大的环境 温度范围内对电池热回路 110 进行冷却。辐射器 122 和低电压扇 142 与运行散热器 118 相 比消耗较少的能量， 这增加了燃料效率和 / 或增加了车辆的由电池 50 驱动的电动范围。使 用辐射器 122 来对牵引电池 50 进。

39、行冷却还因为较少地使用散热器 118 而改善了热管理系 统 110 的稳健性和耐久性， 并在散热器 118 因某种原因变得不可操作时可以对电池进行冷 却。 0046 当电池阀 132 运动到第二位置时， 沿 D 方向引导换热流体以使电池回路 110 和电 机回路 120 基本隔离。舱室阀 140 处于第一位置， 以沿 E 方向引导流动， 从而还使舱室回路 130隔离。 如图4中的简化示意图所示， 热管理系统100处于隔离模式下， 在隔离模式下， 每 个热回路彼此隔离。可在高于阈值环境温度时 （例如， 在高于 25 摄氏度时） 使用隔离模式， 其中， 在高于阈值环境温度时， 辐射器 122 不再。

40、能够对电池 50 进行充分冷却。在高于阈值 温度时， 可通过散热器 118 和空调系统对电池进行冷却。散热器 118 通过使电池回路 110 中的流体和低于环境温度的制冷剂之间进行换热而使电池回路 110 冷却。在该模式下， 可 能不需要对舱室进行加热， 所以舱室回路与热管理系统 100 分开并关闭。 0047 在隔离模式下， 辐射器旁通阀 126 可以改变以沿 A 方向或 B 方向引导流动， 从而根 据电机回路 120 的温度条件来提供恒温器效果。温度传感器 128 可以被设置为确定电机回 说 明 书 CN 103972607 A 9 7/8 页 10 路120中选择的点处的换热流体的温度。。

41、 如所示出的， 温度传感器128可以被布置在所有的 热负载 （诸如电机 24、 TCM30 和 DC/DC 转换器 72） 的下游， 以记录换热流体的最高温度。基 于由温度传感器 128 确定的温度， 诸如控制器 106 的控制器可以确定是否将辐射器旁通阀 126 布置在沿 A 方向朝向辐射器 122 引导流动的第一位置或将辐射器旁通阀 126 布置在第 二位置， 此时流体沿 B 方向绕过辐射器 122 流动。因为大多数组件的冷却剂温度需求可以 以入口冷却剂温度为基础， 所以其优点还在于提供了由温度传感器 128 调节的入口 134。 0048 舱室回路 130 可以包括用于车辆的 HVAC 。

42、系统或用于车辆乘员舱室的温度控制系 统。如所示出的， 舱室回路 130 具有包括泵 144 和加热器芯元件 146 的流体回路， 以使用加 热的流体来将加热的空气提供到舱室通风孔。 0049 电池热回路 110、 电机回路 120 和舱室回路 130 是三个单独的但被一体化的热回 路。回路 110、 120 和 130 可以关闭三个单独的阀并通过使用三个单独的泵而彼此独立地运 行。或者， 回路 110、 120 和 130 可以选择性地混合， 从而 （例如） 来自电机 24 的废热可被用 于加热舱室或加热电池 50。在每个回路是分开的情况下， 多重一体化的热回路架构使回路 110、 120 和。

43、 130 中的每个回路中的必须的组件最少化， 这允许 （例如） 节约成本和减轻重量。 0050 例如， 图 5 示出了所有的回路 110、 120 和 130 连接且换热流体循环通过所有的回 路的全混合模式。在全混合模式下， 电池阀 132 被设置到第一位置， 以沿 C 方向引导流动， 舱室阀 140 被设置到第二位置， 以沿 F 方向引导流动。在全混合模式下， 电机回路 120 和电 池回路 110 并行且舱室回路 130 串行连接到电机回路 120 和电池回路的汇合流。当来自电 机回路 120 和电池热回路 110 的废热可以被用于加热车辆的乘员舱室而不需要加热器 148 时， 可以在窄的。

44、温度范围内使用混合模式。 0051 在全混合模式下， 辐射器阀 126 被绕过， 并因此不影响热管理系统 100 的功能。 0052 图 6 示出了电池热回路 110 被隔离但使电机回路 120 和舱室回路 130 混合的模 式。在电池隔离模式下， 电池阀 132 被设置到第二位置以沿 D 方向引导流动， 以使电池热回 路 110 基本隔离。舱室阀 140 被设置到第二位置， 以沿 F 方向引导流动， 从而来自电机回路 120 的流动被引导到舱室回路 130， 所以电机回路 120 和舱室回路 130 串行连接。可以在电 池 50 的温度处于目标范围内时使用图 6 中的电池隔离模式。通过隔离电。

45、池热回路 110， 由 加热元件 116 来调节电池 50 的温度并通过使用散热器 118 来冷却电池 50 的温度。 0053 当电池温度传感器检测到在 （例如） 10 摄氏度和 45 摄氏度之间的目标电池温度范 围时， 控制器106可以命令电池阀置于第二位置和图6中的电池隔离模式。 目标范围可以根 据 （例如） 环境温度或驾驶员使用来改变。在隔离模式下， 当由辐射器 122 产生的冷却不足 时， 电池 50 需要在较高的环境温度条件下被冷却。可选择地， 当车辆插电时， 电池 50 需要 使用加热元件 116 进行加热。当电池回路 110 被隔离时， 辐射器 122 不影响电池回路 110。。

46、 然而， 辐射器 122 可以在打开以沿 A 方向引导流动的情况下影响电机回路 120。 0054 最后， 图 7 示出了当电池阀 132 被设置到第一位置以沿 C 方向引导流动时使得电 池热回路 110 和电机回路 120 并行连接的热管理系统 100 的另一构造。在该加热模式下， 舱室回路 130 在舱室阀 140 被设置到第一位置以沿 E 方向引导流动时被隔离。与在图 2 和 图 3 中示出的辐射器冷却模式不同， 辐射器阀 126 被设置到第二位置以绕过辐射器 122 并 沿 B 方向引导流动。在这样的加热模式下， 当环境温度低于阈值温度 （此时环境较冷） 且车 辆正在行驶时， 电池 5。

47、0 和电池热回路 110 可以被来自电机回路 120 的废热加热。加热模式 说 明 书 CN 103972607 A 10 8/8 页 11 将加热冷的电池 50。舱室回路 130 在名义上以远高于电池回路 110 的温度运行， 从而舱室 回路 130 需要被隔离。最终， 对于电池 50 来说电机回路 120 可能变得过热， 这可能再次使 电池回路 110 相对于过热的舱室回路 130 隔离， 如上所述。 0055 在本公开的另一实施例中， 还预期的是， 舱室回路 130 可以永久地与电池热回路 110 和电机回路 120 隔离。这可能去除阀 140 和其他管路， 从而节约成本和减轻重量， 以。

48、及 简化舱室空调控制。 0056 图8是基于辐射器阀126、 电池阀132和舱室阀140的多个位置来总结热管理系统 的操作模式的示图。 0057 虽然上面描述了示例性实施例， 但是其没有意在以这些实施例来描述本发明的所 有可能的形式。 相反， 在说明书中使用的词语是描述性的而非限制性的词语， 且应该理解的 是， 在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行多种改变。 另外， 多个实施性实施例的 特征可以组合以形成本发明的另外的实施例。 说 明 书 CN 103972607 A 11 1/4 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 103972607 A 12 2/4 页 13 图 2 说 明 书 附 图 CN 103972607 A 13 3/4 页 14 图 3 图 4 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103972607 A 14 4/4 页 15 图 8 说 明 书 附 图 CN 103972607 A 15 。