[发明专利]用于混合动力车辆和电动车辆的联合主动热管理系统和控制逻辑

说明书

公开了用于电驱动车辆的联合主动热管理(ATM)系统、用于操作这种ATM系统的控制逻辑，以及配备有用于加热/冷却动力系的驱动单元(DU)部分、电力电子器件(PE)部分和可再充电能量存储系统(RESS)部分的联合ATM系统的电驱动车辆。所公开的主动热管理系统包括第一冷却剂回路，其具有将第一电子热交换器和第一泵与DU和PE部分流体地连接的流体导管。ATM系统还包括第二冷却剂回路，其具有将第二电子热交换器和第二泵与RESS部分流体地连接的流体导管。流体地连接到第一和第二冷却剂回路的冷却剂‑冷却剂热交换器可操作以选择性地在第一组流体导管中循环的第一冷却剂流体与第二组流体导管中循环的第二冷却剂流体之间传递热量。

引言

本公开总体上涉及电驱动电动机车辆。更具体地，本公开的各方面涉及用于电驱动车辆的电力电子器件、原动机和电存储单元的主动热管理系统。

目前的成品机动车辆(诸如现代汽车)最初配备有动力系，该动力系操作以用于推进车辆并且为车载车辆电子器件供电。例如，在汽车应用中，动力系通常以原动机为代表，该原动机通过多级动力变速器将牵引力输送到车辆的最终传动系统(例如，后差速器、车轴和负重轮)。汽车传统上由往复式活塞式内燃机组件提供动力，因为其易于获得且成本相对便宜、重量轻和整体效率高。作为一些非限制性示例，这种发动机包括压缩点火(CI)柴油发动机、火花点火(SI)汽油发动机、弹性燃料模型、二冲程、四冲程和六冲程架构以及旋转式发动机。另一方面，混合动力和全电动车辆利用诸如燃料电池或电池供电式电动机等替代电源来推进车辆并且最小化/消除对提供动力的发动机的依赖。

在混合动力和电动车辆(在本文统称为“电驱动”车辆)的正常操作期间，内燃发动机(ICE)组件和大型牵引电动机产生大量的热量，该热量被辐射到车辆的发动机机舱中。为了延长原动机和封装在发动机机舱内的各种部件的使用寿命，大多数汽车配备了用于管理动力系温度的被动和主动特征件。用于控制发动机机舱内过度加热的被动措施包括例如热缠绕排气流道、集管和歧管的热涂布，以及集成用于热敏电子器件的绝热封装。用于冷却发动机机舱的主动装置包括高性能散热器、高输出冷却剂泵和电动冷却风扇。作为另一种选择，一些车辆发动机罩组件设置有主动或被动通风口，其被设计成排出热空气并放大发动机舱内的对流冷却。

用于汽车动力系的主动热管理(ATM)系统通常采用中央车辆控制器或专用控制模块来调节冷却回路的操作，该冷却回路通过产生热量的动力系部件来分配通常为油、水和/或防冻剂的流体冷却剂。对于标准ICE应用，冷却剂泵通过发动机缸体中的冷却剂通路、变速箱和油槽中的冷却剂通道以及软管将通常称为“发动机冷却剂”的冷却剂推进到风冷散热器。对于上一代的混合动力和电动车辆，车载主动热管理系统使用多个独立的热子系统来冷却动力系的不连续部分。一些混合动力电动车辆(HEV)ATM架构需要用于发动机和变速器的专用冷却剂回路、用于电动机和电力电子器件模块的单独的、独立控制的冷却剂回路，以及用于调节电池组操作温度的另一个不同的冷却剂回路。这种方法本质上是低效的，因为多个独立操作的热管理子系统要求车辆配备有冗余的系统部件组(例如，用于每个回路的专用热交换器、专用泵、专用阀等)。

发明内容