CN116568537A - 用于车辆的热管理系统和用于运行热管理系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的热管理系统(2)，所述热管理系统包括控制装置、带有第一冷却剂泵(6)的第一冷却剂回路(4)、带有第二冷却剂泵(10)的第二冷却剂回路(8)和分别封闭第一和第二冷却剂回路(4、8)的多路阀(12)，其中，能借助于控制装置自动地驱控第一冷却剂泵、第二冷却剂泵和多路阀，并且第一冷却剂回路(4)和第二冷却剂回路(8)能借助于多路阀(12)根据对所述多路阀(12)的驱控而彼此导流地连接，其中，在第一冷却剂泵(6)接通而第二冷却剂泵(10)断开的情况下，冷却剂基本上在第一冷却剂回路(4)中循环，在第一冷却剂泵(6)接通并且第二冷却剂泵(10)接通的情况下，冷却剂在第一冷却剂回路(4)中并且在借助于多路阀(12)与第一冷却剂回路(4)导流地连接的第二冷却剂回路(8)中循环。

Description

用于车辆的热管理系统和用于运行热管理系统的方法

技术领域

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中提到类型的用于车辆的热管理系统和一种用于运行热管理系统的方法。

背景技术

这种用于车辆、例如电动车辆的热管理系统及其运行方法已经由现有技术以大量的实施变形方案已知并且例如包括控制器、与电动车辆的驱动电池热传导地连接的电池回路、与电动车辆的电驱动装置和/或与用于电驱动装置的功率电子器件热传导地连接的驱动回路以及与电动车辆的车辆内部空间热传导地连接的空调回路，其中，一方面电池回路和驱动回路可以分别以冷却剂运行并且可以借助于至少一个可驱控的冷却剂阀导引冷却剂地相互连接或分离，并且另一方面空调回路能以与冷却剂不同的制冷剂运行。

发明内容

本发明由此出发。

本发明的目的在于，改进用于车辆的热管理系统和用于运行该热管理系统的方法。

所述目的通过具有权利要求1的特征的用于车辆的热管理系统来实现，所述热管理系统的特征在于，第一冷却剂泵、第二冷却剂泵和多路阀彼此协调地构造并且能运行，使得在第一冷却剂泵接通并且第二冷却剂泵关断的情况下，冷却剂基本上在第一冷却剂回路中循环，并且使得在第一冷却剂泵接通并且第二冷却剂泵接通时，冷却剂在第一冷却剂回路中和在借助于多路阀与第一冷却剂回路导流地连接的第二冷却剂回路中循环。根据本发明，术语“控制”和“可驱控”应宽泛地来解释并且也包括调节或开环控制和闭环控制的组合。此外，该问题通过一种根据权利要求11所述的用于运行热管理系统的方法来解决。从属权利要求涉及本发明的有利的改进方案。

本发明的主要优点特别是在于，改进用于车辆的热管理系统和用于运行所述热管理系统的方法。基于热管理系统和用于运行该热管理系统的方法的根据本发明的设计，能够在车辆中、例如电动车车辆中以在结构上和制造技术上简单的方式实现热管理。此外，因为例如必须安装较少的构件、特别是较少的阀，由此能够实现紧凑的并因此节省空间的结构方式。相应地也简化了物流和仓储管理。

原则上，根据本发明的用于车辆的热管理系统可以根据类型、作用方式、材料和尺寸在宽泛合适的范围内自由选择。

根据本发明的用于车辆的热管理系统的一种有利的改进方案规定，冷却剂的基本上仅在第一冷却剂回路中的上述循环和/或冷却剂的在第一和第二冷却剂回路中的上述循环分别仅通过自动地驱控第一冷却剂泵、第二冷却剂泵和多路阀来进行。由此进一步简化根据本发明的热管理系统。

根据本发明的热管理系统的另一种有利的改进方案规定，第一冷却剂回路具有第一流动区段和与第一流动区段在流动技术上并联布置的第二流动区段，其中，第一流动区段和第二流动区段在热管理系统的每个运行状态中都相互导流地连接，并且其中，第一流动区段能借助多路阀直接与第二冷却剂回路导流地连接，而第二流动区段能借助多路阀直接与第一冷却剂泵导流地连接。通过这种方式，根据本发明的热管理系统在其应用中还可以更灵活地使用。这是因为第一流动区段和第二流动区段能彼此不同地实施，并且冷却剂根据个别情况的要求被引导通过第一流动区段和/或通过第二流动区段。

根据本发明的热管理系统的前述实施方式的一种有利的改进方案规定，多路阀具有与第一流动区段和第二冷却剂回路相对应的具有第一阀开口的第一连接通道和与第二流动区段和第一冷却剂泵相对应的具有第二阀开口的第二连接通道，优选地，第一和第二阀开口重叠地布置在多路阀上。由此，相应的导流的连接能够以在结构上和制造技术上特别简单的方式实现。这特别是适用于该改进方案的优选实施方式。

根据本发明的热管理系统的最后提到的两个改进方案之一的一种有利的改进方案规定，在第一冷却剂泵接通且第二冷却剂泵接通的情况下，随着第一冷却剂泵的泵压恒定并且随着第二冷却剂泵的泵压增大、优选第二冷却剂泵的泵压线性增大，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量减小、优选持续减小，并且通过第一流动区段的冷却剂的体积流量增大、优选持续增大。以这种方式，例如可在联接技术和驱控技术上以非常简单的方式实现冷却剂在第一流动区段和第二流动区段上所期望的按比例分配。这特别是适用于该改进方案的优选实施方式。

相应地，根据本发明的方法的一种有利改进方案规定，在第一冷却剂泵接通且第二冷却剂泵接通的情况下，随着第一冷却剂泵的泵压恒定且随着第二冷却剂泵的泵压增大、优选第二冷却剂泵的泵压线性增大，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量减小、优选持续减小，并且通过第一流动区段的冷却剂的体积流量增大、优选持续增大。

根据本发明的热管理系统的前述改进方案的一种有利改进方案规定，与第一冷却剂泵恒定的泵压相比，随着第一冷却剂泵的泵压减小，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量附加地减小。由此在第一和第二流动区段上分配冷却剂时提供了附加的自由度，从而冷却剂还可以更灵活地分配到第一和第二流动区段上。

相应地，根据本发明的方法的一种有利改进方案规定，与第一冷却剂泵恒定的泵压相比，随着第一冷却剂泵的泵压减小，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量附加地减小。

根据本发明的热管理系统的一种特别有利的改进方案规定，第一冷却剂回路构造为驱动回路，所述驱动回路与电动车辆的电驱动装置和/或用于电驱动装置的功率电子器件热传导地连接，并且第二冷却剂回路构造为电池回路，所述电池回路与构造为电动车辆的车辆的驱动电池热传导地连接。本发明恰好可以非常有利地应用在电动车辆中。这特别是适用于第一和第二冷却剂回路的上述构型。

根据权利要求3至7中任一项所述的根据本发明的热管理系统的一种有利改进方案规定，在所述第一冷却剂回路的第二流动区段中布置有与开放环境热传导地连接的空气冷却器、优选辐射式散热器(Radiator)。以这种方式，能够在低的结构、制造技术和联接技术成本的同时实现根据本发明的热管理系统的有效散热。这特别是适用于该改进方案的优选实施方式。

根据本发明的热管理系统的另一种有利改进方案规定，所述热管理系统附加地具有与车辆的车辆内部空间热传导地连接的空调回路，其中，空调回路能与第一和/或第二冷却剂回路热传导地连接。由此，来自第一和/或第二冷却剂回路的废热可以有益地用于车辆内部空间的空气调节。相应地，车辆的总能量消耗可显著减少。例如，上述热传导的连接可以借助于第一和/或第二冷却剂回路为一方与空调回路为另一方的共同构件实现。备选或附加于此可以设想，空调回路借助于多路阀与第一和/或第二冷却剂回路导流地连接。

合目的地，根据本发明的热管理系统的回引权利要求3的前述实施方式的一种有利的改进方案规定，空调回路能借助于多路阀与第一流动区段导流地连接。以这种方式，根据本发明的热管理系统的第一冷却剂回路、第二冷却剂回路和空调回路能借助于多路阀导流地连接成一个唯一的共同的冷却剂回路。

附图说明

下面借助于所附的粗略示意图来更详细地阐述本发明。图中：

图1以方法技术的框图示出根据本发明的用于车辆的热管理系统的实施例，该热管理系统用于实施根据本发明的方法，以及

图2示出针对根据图1的实施例的图表，在该图表中示出与第一和第二冷却剂泵的泵压的相关的通过第一和第二流动区段的体积流量。

具体实施方式

在图1中纯示例性地示出根据本发明的用于车辆的热管理系统。热管理系统2构造用于未更详细地示出的电动车辆并且包括未示出的控制装置、具有第一冷却剂泵6的第一冷却剂回路4、具有第二冷却剂泵10的第二冷却剂回路8和分别封闭第一和第二冷却剂回路4、8的多路阀12，其中，第一冷却剂泵6、第二冷却剂泵10和多路阀12可借助于控制装置自动地驱控，并且其中，第一冷却剂回路4和第二冷却剂回路8可借助于多路阀12根据对多路阀12的驱控而彼此导流地连接。

在本实施例中，第一冷却剂回路4构造为驱动回路，所述驱动回路与电动车辆的电驱动装置和用于电驱动装置的功率电子器件热传导地连接，并且第二冷却剂回路8构造为电池回路，所述电池回路与构造为电动车辆的车辆的驱动电池16热传导地连接。上述电驱动装置和上述功率电子器件在这里以共同的标记14示出。此外，热管理系统2在这里附加地具有与车辆的未示出的车辆内部空间热传导地连接的空调回路，其中，空调回路能与第一冷却剂回路4和/或第二冷却剂回路8热传导地连接。

根据本发明，第一冷却剂泵6、第二冷却剂泵10和多路阀12彼此协调地构造并且能运行，使得在第一冷却剂泵6接通并且第二冷却剂泵10关断的情况下，未示出的冷却剂基本上在第一冷却剂回路4中循环，并且在第一冷却剂泵6接通且第二冷却剂泵10接通的情况下，冷却剂在第一冷却剂回路4中和在借助于多路阀12与第一冷却剂回路4导流地连接的第二冷却剂回路8中循环。在本实施例中，冷却剂的基本上仅在第一冷却剂回路4中的前述循环和冷却剂的在第一和第二冷却剂回路4、8中的前述循环分别仅通过自动驱控第一冷却剂泵6、第二冷却剂泵10和多路阀12实现。下文还将更详细地阐述这一点。

此外，第一冷却剂回路4具有第一流动区段18和在流动技术上与第一流动区段18并联布置的第二流动区段20，其中，第一流动区段18和第二流动区段20在热管理系统2的每个运行状态中都相互导流地连接，并且其中，第一流动区段18可借助多路阀12直接与第二冷却剂回路8导流地连接，并且第二流动区段20可借助多路阀12直接与第一冷却剂泵6导流地连接。为了清晰起见，在图1中以虚线示出第二流动区段20。

多路阀12具有与第一流动区段18和第二冷却剂回路8相对应的带有第一阀开口26的第一连接通道22以及与第二流动区段20和第一冷却剂泵6相对应的带有第二阀开口27的第二连接通道24，其中，第一和第二阀开口26、27重叠地布置在多路阀12上。在第一冷却剂回路4的第二流动区段20中布置有与开放环境热传导地连接的空气冷却器28、即辐射式散热器。

在第一冷却剂泵6接通且第二冷却剂泵10接通的情况下，随着第一冷却剂泵6的泵压恒定且随着第二冷却剂泵10的泵压增大、即第二冷却剂泵10的泵压线性增大，通过第二流动区段20的冷却剂的体积流量减小、即持续减小，并且通过第一流动区段18的冷却剂的体积流量增大，即持续增大。对此参见图2。在图2中，在图2的图平面中设置在下方的图表中，通过第二流动区段20的体积流量关于时间绘制为虚线a。在该图表中的实线b是通过第一流动区段18的体积流量。在图2的图像平面中在上述图表之上设置有与此相对应的图表，在该图表中也根据时间绘出第一和第二冷却剂泵6、10的相应的泵压。第一冷却剂泵6的泵压被示出为实线c，并且第二冷却剂泵10的泵压被示出为点划线d。

下面按照本实施例借助于图1和图2详细阐述根据本发明的热管理系统的作用方式以及根据本发明的方法。

在第一冷却剂泵6接通且第二冷却剂泵10关断的情况下，冷却剂基本上在第一冷却剂回路4中循环，即循环通过第二流动区段20并因此循环通过构造为辐射式散热器的空气冷却器28。这是因为，尽管存在空气冷却器28，在第一冷却剂回路4中经由第二流动区段20的流动阻力与借助多路阀12在流动技术上联接在一起的第一和第二冷却剂回路4、8相比明显更小。因此，冷却剂从第一冷却剂泵6出发流动穿过第一冷却剂回路4，经由第二流动区段20和布置在第二流动区段中的空气冷却器28借助于多路阀12的第二阀开口27和第二连接通道24直接流回到第一冷却剂泵6。对此也参见图2，在下方和上方的图表中分别最左侧。在第一冷却剂泵6的泵压恒定时，冷却剂基本上流过第二流动区段20。仅少的冷却剂剩余量流过第一流动区段18。在此，冷却剂的上述循环仅通过自动地驱控第一冷却剂泵6、第二冷却剂泵10和多路阀12来实现。为此不需要附加的阀或类似物。

在穿流第一冷却剂回路4时，冷却剂与电驱动装置和与之对应的功率电子器件14热传导连接。相应地，电驱动装置和功率电子器件14可以借助冷却剂冷却，其中，由冷却剂吸收的热随后通过构造为辐射式散热器的空气冷却器28释放给开放环境。

与此不同，在第一冷却剂泵6接通且第二冷却剂泵10接通的情况下，冷却剂在第一冷却剂回路4中并且在借助于多路阀12与第一冷却剂回路4导流地连接的第二冷却剂回路8中循环。因此，冷却剂从第一冷却剂泵6出发经由第一流动区段18流动通过第一冷却剂回路4，然后借助于多路阀12的第一阀开口26和第一连接通道22首先流入第二冷却剂回路8中，并且随后在第二冷却剂回路8中借助于第二冷却剂泵10输送，并且最后借助于多路阀12再次输送回第一冷却剂泵6。对此还参见图2在下方和上方的图表中分别除了最左侧的部分的整个图表。在第一冷却剂泵6的泵压恒定且第二冷却剂泵10的泵压随着时间线性增大的情况下，通过第二流动区段20的冷却剂的体积流量连续地、即线性地减小，而通过第一流动区段18的冷却剂的体积流量连续地、即线性地增大。在此，冷却剂的上述循环又仅通过自动地驱控第一冷却剂泵6、第二冷却剂泵10和多路阀12来实现。为此也不需要附加的阀或类似物。

在上述流过第一冷却剂回路4和第二冷却剂回路8时，冷却剂一方面与电驱动装置和与之对应的功率电子器件14热传导连接，另一方面，冷却剂与驱动电池16热传导连接。相应地，电驱动装置和功率电子器件14可以借助冷却剂冷却，由冷却剂吸收的热量随后可用于加热驱动电池16。根据冷却剂的体积流量分配到第一和第二流动区段18、20上的比例，可调节借助空气冷却器28进行的热管理系统2的散热程度和对驱动电池16的加热程度。对此又参见图2。因为第一和/或第二冷却剂回路4、8在本实施例中附加地与未示出的空调回路热传导地连接，所以还能够将热管理系统2的热备选地或附加地用于加热车辆内部空间。

基于热管理系统和用于热管理系统的运行的方法的根据本发明的设计，在电动车辆中以结构上和制造技术上简单的方式实现热管理2。此外，因为例如必须安装较少的构件、特别是较少的阀，由此能够实现紧凑的进而节省空间的结构方式。相应地也简化了物流和仓储管理。

本发明不限于本实施例。例如，本发明也可以有利地应用在其它电动车辆中。电动车辆特别可以是用于道路交通的机动车。此外，电动车辆可在宽泛合适的界限内自由选择并且例如可以构造为仅具有电驱动装置的车辆或者构造为具有所谓的混合驱动装置、即电驱动装置和内燃机的车辆。

特别是，本发明不限于本实施例的结构上的、制造技术上的和联接技术上的细节。例如，附加于第二冷却剂泵的泵压，第一冷却剂泵的泵压也可以备选地或附加地借助于控制装置自动改变。与第一冷却剂泵恒定的泵压相比，随着第一冷却剂泵的泵压减小，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量附加地减小。相应地，在本发明的其它实施方式中，根据本发明的方法可以规定，与第一冷却剂泵恒定的泵压相比，随着第一冷却剂泵的泵压降低，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量附加地减小。

附图标记列表

2 热管理系统

4 第一冷却剂回路

6 第一冷却剂泵

8 第二冷却剂回路

10 第二冷却剂泵

12 多路阀

14 电驱动装置和与其对应的功率电子器件

16 驱动电池

18 第一流动区段

20 第二流动区段

22 多路阀12的第一连接通道

24 多路阀12的第二连接通道

26 第一连接通道22的第一阀开口

27 第二连接通道24的第二阀开口

28 构造为辐射式散热器的空气冷却器

Claims (13)

1.一种用于车辆的热管理系统(2)，所述热管理系统包括控制装置、带有第一冷却剂泵(6)的第一冷却剂回路(4)、带有第二冷却剂泵(10)的第二冷却剂回路(8)和分别封闭第一和第二冷却剂回路(4、8)的多路阀(12)，其中，能借助于控制装置自动地驱控第一冷却剂泵(6)、第二冷却剂泵(10)和多路阀(12)，并且第一冷却剂回路(4)和第二冷却剂回路(8)能借助于多路阀(12)根据对所述多路阀(12)的驱控而彼此导流地连接，

其特征在于，

第一冷却剂泵(6)、第二冷却剂泵(10)和多路阀(12)彼此协调地构造并且能运行，使得在第一冷却剂泵(6)接通而第二冷却剂泵(10)断开的情况下，冷却剂基本上在第一冷却剂回路(4)中循环，在第一冷却剂泵(6)接通并且第二冷却剂泵(10)接通的情况下，冷却剂在第一冷却剂回路(4)中并且在借助于多路阀(12)与第一冷却剂回路(4)导流地连接的第二冷却剂回路(8)中循环。

2.根据权利要求1所述的热管理系统(2)，其特征在于，冷却剂的基本上仅在第一冷却剂回路(4)中的上述循环和/或冷却剂在第一和第二冷却剂回路(4、8)中的上述循环分别仅通过自动驱控第一冷却剂泵(6)、第二冷却剂泵(10)和多路阀(12)来实现。

3.根据权利要求1或2所述的热管理系统(2)，其特征在于，所述第一冷却剂回路(4)具有第一流动区段(18)和在流动技术上与第一流动区段(18)并联布置的第二流动区段(20)，其中，第一流动区段(18)和第二流动区段(20)在热管理系统(2)的每个运行状态中都彼此导流地连接，并且第一流动区段(18)能够借助多路阀(12)直接与第二冷却剂回路(8)导流地连接，并且第二流动区段(20)能够借助多路阀(12)直接与第一冷却剂泵(6)导流地连接。

4.根据权利要求3所述的热管理系统(2)，其特征在于，所述多路阀(12)具有与第一流动区段(18)和第二冷却剂回路(8)对应的具有第一阀开口(26)的第一连接通道(22)以及具有与第二流动区段(20)和第一冷却剂泵(6)对应的具有第二阀开口(27)的第二连接通道(24)，优选地，所述第一和第二阀开口(26、27)在多路阀(12)上重叠地布置。

5.根据权利要求3或4所述的热管理系统(2)，其特征在于，在第一冷却剂泵(6)接通并且第二冷却剂泵(10)接通的情况下，随着第一冷却剂泵(6)的泵压恒定并且随着第二冷却剂泵(10)的泵压增大、优选第二冷却剂泵(10)的泵压线性增大，通过第二流动区段(20)的冷却剂的体积流量减小、优选持续减小，并且通过第一流动区段(18)的冷却剂的体积流量增大、优选持续增大。

6.根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，与第一冷却剂泵恒定的泵压相比，随着第一冷却剂泵的泵压减小，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量附加地减小。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热管理系统(2)，其特征在于，所述第一冷却剂回路(4)构造为驱动回路，所述驱动回路与电动车辆的电驱动装置和/或与用于电驱动装置(14)的功率电子器件热传导地连接，并且所述第二冷却剂回路(8)构造为电池回路，所述电池回路与构造为电动车辆的车辆的驱动电池(16)热传导地连接。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的热管理系统(2)，其特征在于，在所述第一冷却剂回路(4)的第二流动区段(20)中布置有与开放环境热传导地连接的空气冷却器(28)、优选辐射式散热器。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热管理系统(2)，其特征在于，所述热管理系统(2)附加地具有与车辆的车辆内部空间热传导地连接的空调回路，所述空调回路能够与第一和/或第二冷却剂回路(4、8)热传导地连接。

10.根据回引权利要求3的权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，所述空调回路能够借助于多路阀与第一流动区段导流地连接。

11.一种用于运行根据权利要求1至10中任一项所述的热管理系统(2)的方法，根据所述方法，在第一冷却剂泵(6)接通并且第二冷却剂泵(10)关断的情况下，冷却剂基本上在第一冷却剂回路(4)中循环，并且，在第一冷却剂泵(6)接通并且第二冷却剂泵(10)接通的情况下，冷却剂在第一冷却剂回路(4)中并且在借助于多路阀(12)与第一冷却剂回路(4)导流地连接的第二冷却剂回路(8)中循环，优选地，冷却剂的基本上仅在第一冷却剂回路(4)中的上述循环和/或冷却剂在第一和第二冷却剂回路(4、8)中的上述循环分别仅通过自动驱控第一冷却剂泵(6)、第二冷却剂泵(10)和多路阀(12)来实现。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在第一冷却剂泵(6)接通并且第二冷却剂泵(10)接通时，随着第一冷却剂泵(6)的泵压恒定并且随着第二冷却剂泵(10)的泵压增大、优选第二冷却剂泵(10)的泵压线性增大，通过第二流动区段(20)的冷却剂的体积流量减小、优选持续地减小，并且通过第一流动区段(18)的冷却剂的体积流量增大、优选持续地增大。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，与第一冷却剂泵恒定的泵压相比，随着第一冷却剂泵的泵压减小，通过第二流动区段的冷却剂的体积流量附加地减小。