具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或使用。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。

如前所述，车辆包括热量产生部件和在传热装置中使用热量的部件。例如，车厢温度管理采用传热装置，该装置需要热量来产生必要的相变。传统内燃机的很大一部分输出是热量。然而，这种废热在混合动力或电动汽车(EV)中不太容易获得，因为它们的效率提高了。电动汽车中的其他示例性废热源包括电力电子器件的电阻损耗。本文详述的系统和方法的实施例涉及车辆热管理。也就是说，由混合动力或电动车辆中的电池和其他来源产生的废热可以被存储起来，以供需要它的车辆部件使用。被存储的废热的有效利用能防止在需要时不得不使用电力来产生热量。

已经开发了一种热系统架构，以收集、存储和分配热能给需要能量的车辆系统。该结构包括三个热流体回路:限定冷却剂循环路径的冷却剂回路、限定变速器油循环路径的驱动单元油回路、以及限定制冷剂循环路径的制冷剂回路。冷却剂回路与驱动单元油回路和制冷剂回路二者相互作用。本文详述的实施例涉及冷却剂回路和制冷剂回路的相互作用，具体地说，涉及这些回路相交处的冷却器。冷却器使用冷却剂来调节制冷剂，然后制冷剂用于控制车厢空气的加热、通风和空调系统(HVAC)。

根据示例性实施例，图1是实施热管理的车辆100的框图。图1所示的示例性车辆100是汽车101。示出了包括三个前述热流体回路的热管理系统110。具体地，冷却剂回路210与制冷剂回路220和驱动单元油回路105相互作用。变速器油冷却器107位于冷却剂回路210和驱动单元油回路105的相交处，冷却器215位于冷却剂回路210和制冷剂回路220的相交处。乘客界面120(例如，信息娱乐系统)便于乘客车厢115中的车辆100的乘客进行选择。例如，输入可以是用于乘客车厢115的期望温度。对乘客接口120的输入可以通过车辆100的控制器130(例如，电子控制单元(ECU))来实现。

控制器130可以控制热管理系统110的各个方面以及车辆100的其他操作。例如，控制器130可以基于与车辆100的其他系统的交互来实现自主或半自主(例如，自动制动、自适应巡航控制)操作。基于乘客界面120的输入(例如，温度选择)，控制器130可以控制热管理系统110的各方面，如参考图2和3进一步讨论的。控制器130可以包括处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的组件。

图2是根据一个或多个实施例的受控制的热管理系统110的各方面的框图。该控制可以由控制器130或专用于热管理系统110的另一个控制器提供，并且包括与参照控制器130讨论的处理电路类似的处理电路。示出了冷却剂回路210和制冷剂回路220的相关方面。驱动单元油回路105的细节和与其相互作用的冷却剂回路210的方面未示出。例如，冷却剂回路210可包括带有附件的集成电力电子模框(例如，高压电源、导航系统、加热座椅系统)或车载充电模框，其将能量转移到二次电池或可充电电池250中。如图所示，冷却剂回路210包括用于动力传动系统的电池250和可能产生废热的其他动力传动系统部件245。当产生太多废热而无法存储时，散热器240可以将热量传递到车辆100的外部。冷却剂泵235可被控制以选择性地泵送冷却剂225，当冷却剂225流向冷却剂回路210中的冷却剂泵235时，冷却剂225被废热加热。示例性的非限制性冷却剂225包括水和乙二醇。如进一步讨论的，针对所需的冷却器负载，图3中所示的过程确保了冷却器215中的冷却剂225和制冷剂205的必要平衡，而没有耗散比必要更多的废热。结果，这些过程排除或至少最小化了电动加热器230的使用。

如前所述，冷却器215位于冷却剂回路210和制冷剂回路220的相交处，并充当两者之间的热交换装置。由冷却剂泵235泵送的冷却剂225被输入到冷却器215的一侧。制冷剂205被输入到冷却器215的另一侧。示例性的非限制性制冷剂205包括氢氟碳化合物(HFC-134a)或氢氟烯烃(HFO-1234yf)。冷却剂225和制冷剂205在冷却器215中不混合，但是其各自通过分离侧的流动允许制冷剂回路220经由冷却器215将热能传送到冷却剂回路210或从冷却剂回路210传送热能。如前所述，冷却剂225进入冷却器215的流速通过冷却剂泵235控制。制冷剂205进入冷却器215的流速通过电子膨胀阀(electronic expansion valve：EXV)295来控制。参考图3详细描述了控制冷却剂泵235和EXV 295的方法。

制冷剂回路220包括向乘客车厢115提供加热或冷却空气的HVAC系统280。HVAC系统280(其是空调，加热和冷却功能都是可以的)包括冷凝器285和蒸发器290。EXV287控制进入蒸发器290的制冷剂流量。制冷剂回路220还包括带有风扇270的外部冷凝器275。风扇270可以与散热器240共用。来自冷却器215的制冷剂205进入压缩机255。压缩机增加制冷剂205的压力和温度。基于对可变制冷剂流量阀(refrigerant flow valve：RFV)260、265的控制，该较高温度和较高压力的制冷剂205可进入HVAC系统280的冷凝器285、外部冷凝器275或两者。外部冷凝器275用于将多余的热量传递到车辆100的外部。

当车辆100外部的环境温度非常冷并且乘客车厢115中需要热量时，HVAC系统280的蒸发器290可能不工作。当环境温度非常热且干燥时，HVAC系统280的冷凝器285可能不运行。然而，在较温和的环境温度下，为了平衡乘客车厢115中的湿度，冷凝器285和蒸发器290都可以运行。

图3是根据一个或多个实施例的用于控制热管理系统110的方法300的流程。具体而言，根据示例性实施例详细描述了一过程流程，其用于控制EXV295和冷却剂泵235以分别控制进入冷却器215的制冷剂205和冷却剂225的流量。在框310，考虑影响期望的冷却器输出的因素。示例性因素通过包括车辆100的乘客对期望的车厢空气温度和外部温度的设定或改变。乘客可以使用乘客界面120来输入或改变乘客车厢115的期望温度。

在框320，计算目标输出指的是确定一目标，针对该目标来控制用于对冷却器215的输入。根据示例性实施例，目标输出可以是冷却器负载，其是必须从冷却剂225传递到冷却器215中的制冷剂205的热能(例如，千瓦)。冷却器负载的确定是已知的计算，其通常基于乘客车厢115中的当前温度和期望温度与冷却剂225的温度之间的差异以及其他因素。示例性的额外因素包括用于进入乘客车厢115的空气的风扇速度设置以及空气应被引导到哪里(例如，脚、除霜)、该设置是用于再循环空气还是新鲜空气、以及车辆100外部的湿度。给定的期望温度设定导致在控制乘客车厢115中的湿度的同时确定要达到该温度所需的是加热还是冷却。

在框330，检查当前输出是否小于目标输出。如果框330处的检查指示当前输出(例如，冷却器负载)满足或超过目标输出，则从框340处的检查开始降低输出的过程。允许当前输出保持在目标输出之上使用了被不必要地传递到冷却剂225的废热，并且还可能导致过热问题。术语“过热”指的是制冷剂205的温度超过达到蒸汽相所需的最低温度的程度。如果过热为0度，这意味着仅使用了能造成冷却器215中制冷剂205相变所需的最小热传递。也就是说，正过热值是制冷剂205在蒸汽相中的温度增加。保持过热低于一阈值有助于控制冷却器215中的过量热传递。高过热不仅表示制冷系统的低效运行，还表示压缩机255的硬件过热。在执行方法300的过程的整个期间，过热被监控。

在框340，如果冷却剂泵235被设置成使得冷却剂225的流量最大化，并且如果过热低于最大限定值(例如，40度)，则在框345，EXV295关闭。在框345，关闭EXV295指的是降低制冷剂205进入冷却器215的流速。这将导致输出减少(即，从冷却剂225到制冷剂205的热传递更少)，但也将导致过热增加。在框345中将排气再循环阀295控制为降低制冷剂205的流速之后，通过计算目标输出，从框320开始重复该过程。如果从框310提供的任何因素已经改变，则针对下一次迭代，目标输出值将在框320改变。

如果框340处的检查表明冷却剂225的流速不是最大值，过热不低于预定最小值，或者两者都存在，则在框350处，过程包括关闭冷却剂泵235并确保过热在预定范围内。关闭冷却剂泵235指的是降低冷却剂225的流速，并且具有降低冷却器215的输出和降低过热的效果。例如，过热的预定范围可以为约0到10度，并且低于参考框340所述的最大过热值。在框350，确保过热在该范围内的过程是闭环过程，涉及迭代地调整EXV 295并重新检查所得过热值。一旦冷却剂225的流速已经降低并且过热在预定范围内，在框350，从框320开始重复该过程。

如果框330处的检查指示当前输出(例如，冷却器负载)低于目标输出，则在框360处开始增加输出的过程。在框360，过热被带入预定范围。如参考框350所述，确保过热在范围内的过程涉及在重新检查过热的同时迭代地调整EXV295。一旦过热被带入预定范围内，则在框370检查目标输出是否小于最大潜在输出。最大潜在输出是可从存储装置中提取的最大废热量，并且因此是在冷却器215处从冷却剂225到制冷剂205的最大潜在热传递。

如果框370处的检查表明目标输出大于最大潜在输出，则表明仅废热就足以实现冷却器215所需的输出。在这种情况下，在框380使用电加热源变得必要。在框380使用电热源的过程之后是返回到框320处确定目标输出。

如果框370处的检查表明目标输出小于最大潜在输出，则表明仅废热就足以实现冷却器215所需的输出。在这种情况下，执行框375处的过程。具体地，冷却剂泵235打开，使得冷却剂225的流速增加。然后，在返回到框320处的目标输出的计算之前，执行先前讨论的用于确保过热在预定范围内的迭代过程。

虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且等同物可以替代其元件。此外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。