[发明专利]控制车辆中热力系统的方法和系统

说明书

本发明提供一种控制车辆中热力系统的方法和系统。一种车辆具有具有废热流体的车辆系统。在包含工作流体的热力循环中提供有顺序地流体连通的膨胀器、冷凝器、泵和蒸发器。蒸发器配置用于将热量从废热流体传输至工作流体。当外界温度变化时控制邻近于泵的至少一个阀门以控制流过至少一个室的流体，从而保持泵入口处流体的压力处于高于与冷凝器出口处温度关联的饱和蒸汽压力的阈值压力。

技术领域

多个实施例涉及控制车辆中用于废热能量回收的热力系统，比如兰金循环。

背景技术

车辆(包括混合动力车辆)具有产生高温排气的内燃发动机。车辆还可以具有具有废热并且需要冷却的多个系统，例如具有冷却剂流体的发动机冷却剂系统。在使用热交换器的运转期间可以使用热力循环(比如兰金循环)来回收车辆内的废热。可能需要控制该循环以满足预定的运转参数，并且这对于外界环境(ambient environment)可变的车辆应用是具有挑战的。

发明内容

在一个实施例中，提供一种具有具有废热流体的车辆系统的车辆。在包含工作流体的热力循环中以顺序地流体连通的方式提供膨胀器(expander)、冷凝器、泵以及蒸发器。蒸发器配置用于将热量从废热流体传输至工作流体。室通过上游阀连接至泵的入口并且通过下游阀连接至泵的出口。控制器配置用于控制上游阀和下游阀使得工作流体在泵的入口处的压力处于阈值压力。阈值压力是工作流体的饱和蒸汽压力加上压力偏移(pressureoffset)。饱和蒸汽压力是工作流体在冷凝器的出口处的温度的函数。温度和饱和蒸汽压力随外界温度(ambient temperature)而变化。

在另一个实施例中，提供一种具有具有废热流体的车辆系统的车辆。在包含工作流体的热力循环中以顺序地流体连通的方式提供膨胀器、冷凝器、泵和蒸发器。蒸发器配置用于将热量从废热流体传输至工作流体。多个室设置为并联地流体连接并且位于冷凝器和泵之间。至少一个阀与多个室流体连通并且配置用于选择性地控制工作流体在多个室之间的流动。控制器配置用于控制至少一个阀以改变循环的容积使得工作流体在泵的入口处的压力处于阈值压力。阈值压力是工作流体的饱和蒸汽压力加上压力偏移。饱和蒸汽压力是工作流体在冷凝器的出口处的温度的函数。温度和饱和蒸汽压力随外界温度而变化。

在又一个实施例中，提供一种使用混合相的工作流体来控制车辆中的闭环中的泵、蒸发器、膨胀器和冷凝器的方法用于废热能量回收。控制邻近泵的至少一个阀以当外界温度变化时保持泵入口处流体的压力处于高于与冷凝器出口处温度关联的饱和蒸汽压力的阈值压力。

本发明的多个示例具有关联的、非限制性优点。例如，可以使用车辆中的热力循环来回收废热和能量并且提高车辆效率。热力循环可以是兰金循环。车辆在变化的外界状况中运转，并且这些外界状况(例如外界或环境温度)可能在宽的温度范围中迅速变化。随着外界状况改变可能需要修改热力循环的工况以保持循环的高效运转。例如，工作流体在冷凝器的出口处的温度是高于外界温度的温度，并且工作流体在冷凝器出口(泵入口)处的压力处于在与冷凝器出口处温度关联的饱和蒸汽压力之上偏移的压力处。在一个示例中，循环具有与泵并联设置并且通过各自的阀流体地连接至泵入口和出口的压力室或存储器。通过控制阀，可以增加或减小循环中的压力以应对外界温度的变化。在一个示例中，循环具有彼此并联设置并且在泵的上游的多个室，其中一个或多个阀用于控制通过每个室的工作流体的流动。通过控制阀，可以增加或减小容积以分别提供循环的减小的或增加的压力并且以应对外界温度的改变。

附图说明

图1说明根据实施例的车辆的系统的示意图；

图2说明用于图1的兰金循环的简化压焓图；

图3说明用于图1的兰金循环在多个工况处的简化压焓图；

图4说明根据实施例的具有压力控制装置的简化兰金循环的示意图；

图5说明根据另一个实施例的具有压力控制装置的简化兰金循环的示意图。