[发明专利]用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法

说明书

本发明涉及用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法。一种方法，其包括在车辆发动机冷启动期间，打开连接在包含吸附剂的第一容器和包含吸附物的第二容器之间的第一阀；使第一流体循环通过第一导管,第一导管连接于设置在第一容器中的第一热交换器和设置在该第一容器外的第二热交换器；和使第二流体循环通过连接于第二热交换器的第二导管。以这种方式，在冷启动期间，热可以在吸附器处产生，并且其后传输给车辆发动机的冷却套和/或其他的车辆舱室，因而，减少发动机的升温时间。

技术领域

本发明涉及用于车辆的热管理的系统和用于车辆冷启动的方法。

背景技术

随着内燃机变得燃料效率更高，产生的废热更少，并且因此，达到最佳运行温度所花费的时间增加。这种达到运行温度的延迟可能降低燃油经济性，增加发动机磨损，并且增加排气排放物。此外，升温乘客厢所用的暖风装置通常依靠连接于发动机的冷却套的加热器核心。发动机升温时间的增加将进一步导致乘客厢升温的延迟，特别是在冷启动条件期间。

为了增强发动机升温条件，已经研发出热能储存装置以在高运行温度下储存气体或液体介质。最常用的方法采用经受固态-液态或液态-气态变化和熔化热的相变材料(PCM)以使潜热储存最佳化。但是，常用PCM可能对金属是腐蚀性的、易燃的，具有低体积能量密度，可能需要用于储存的额外的绝缘，并且储存在PCM中的热量可随着时间降低。混合动力电动车辆(HEV)、插入式混合动力电动车辆(PHEV)和电动车辆(EV)通常采用正导热系数(PTC)加热器和/或燃油式加热器。利用这些系统使乘客车厢升温可导致大量的燃料或电力从动力驱动系统转移。以这种方式消耗燃料或电池可严重限制车辆的行驶范围。

储热和升温控制装置的例子在US 6520136中显示，其中冷却剂储存在作为储热装置的隔热容器中。该冷却剂在通过进气换热器、用于润滑油的换热器和用于自动变速器液压流体的换热器之后可以用来升温内燃机。日本专利申请10-77834公开了一种系统，其中储存在储热装置中的冷却剂可以用于加热发动机进气、机油和自动变速器流体。US 2004/0154784公开一种方法，其用于在车辆内部利用诸如石蜡的相变材料来保存能量，同时向乘客厢提供热。但是这些系统和方法具有类似的缺点，其中所用的材料具有低能量密度，是高度易燃的，并且倾向于随着时间损失储存的能量。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题以及用于车辆的热管理的系统和方法，其包括吸附热储存装置，该装置允许使用高能量密度吸附剂来产生用于使车辆发动机、乘客厢和/或需要热的其他车辆元件升温的热。在一个例子中，一种方法包括：在车辆发动机冷启动期间，打开连接在包含吸附剂的第一容器和包含被吸附物的第二容器之间的第一阀；使第一流体循环通过第一导管，所述第一导管连接于设置在第一容器内的第一热交换器和设置在第一容器外的第二热交换器；并且使第二流体循环通过连接于第二热交换器的第二导管。该第二导管还可以连接于车辆发动机的冷却套。以这种方式，在冷启动期间，例如发动机冷却到环境温度的发动机启动期间，热可以在该吸附器产生，并且随后转移给车辆发动机的冷却套和/或其他的车辆舱室，从而减少发动机或其他部件的升温时间。

在另一个例子中，一种用于车辆的热管理系统，其包括：吸附热储存装置，其包括经由第一阀连接于包含被吸附物的第二容器的包含吸附剂的第一容器；连接于第一容器并且进一步连接于包含第一冷却剂的第一冷却剂回路的第一热交换器；和连接于第一冷却剂回路并且进一步连接于包含第二冷却剂的第二冷却剂回路的第二热交换器；连接于第二冷却剂回路的第一升温目标物。以这种方式，热能可以作为不随着时间降低的化学势储存。可以通过使吸附剂与被吸附物结合而获得(access)该能量，在这个例子中通过打开分开两个容器的阀获得该能量。该系统使热能够产生而对发动机没有任何额外的负荷，并且对车辆电池的负荷最小。