本發(fā)明總體涉及用于諸如電池電動(dòng)車輛(BEV)、混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)的電動(dòng)車輛(EV)的加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)，并且更具體地涉及有助于降低與車輛加熱相關(guān)聯(lián)的電池電力損失的EV用HVAC系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

諸如混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)和電池電動(dòng)車輛(BEV)等電動(dòng)車輛(EV)相比起由內(nèi)燃機(jī)(ICE)提供動(dòng)力的車輛而言具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，EV可以更節(jié)能且更環(huán)保，這是因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生更少的排放。EV可以包括用于驅(qū)動(dòng)齒輪箱和車輪的電動(dòng)機(jī)，且該電動(dòng)機(jī)可以由電池供電，這些電池可以通過將車輛插入車輛外部的電力源(例如電插座)進(jìn)行再充電。EV與行駛里程有關(guān)，該行駛里程是電池耗盡且需要進(jìn)行再充電之前EV可以行駛的距離。例如，目前EV的行駛里程可以是約80-300英里的量級。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)是一類除了電動(dòng)機(jī)和電池以外還包括小型ICE和燃料箱的EV。例如，內(nèi)燃機(jī)可以燃燒燃料以在高速下驅(qū)動(dòng)車輛，例如在高速公路或開放道路上，然而，電動(dòng)機(jī)可以在城市道路上驅(qū)動(dòng)車輛。

然而，不同于ICE為動(dòng)力的車輛(在這些車輛中，來自ICE的熱量可以用來加熱客艙)，EV可能沒有ICE作為熱源并且由此需要輔助加熱源。例如，EV中的一些加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)使用了依賴于電池供電的電動(dòng)加熱器。支持HVAC系統(tǒng)的能量需求的電池上的電力負(fù)荷可以大大地減少EV的行駛里程。特別地，將客艙從較冷的溫度加熱至溫暖的溫度而需要的電池電力基本上比將客艙維持在溫暖的溫度下所需要的電池電力要多。為了減少與初始加熱相關(guān)聯(lián)的電池電力損失，當(dāng)車輛停車并在電插座處進(jìn)行再充電時(shí)，許多EV允許駕駛員對該車輛進(jìn)行程序設(shè)定，以將客艙預(yù)調(diào)節(jié)至舒適的溫度。因此，從較冷的溫度對客艙進(jìn)行加熱的能量要求由電插座供應(yīng)，從而降低了電池上的電力負(fù)荷。

另外為了降低用于客艙加熱的EV電池上的電力負(fù)荷，美國專利申請公開號2014/0208789公開了使用圍繞車輛電池定位的相變材料(PCM)來在充電期間儲(chǔ)存來自電池的熱量。此外，在行駛期間，冷卻劑回路將熱量從PCM帶走，以便加熱客艙。雖然這樣做是有效的，但是仍然需要對EV作出進(jìn)一步的加熱系統(tǒng)改進(jìn)。

顯然，需要的是降低了電池上的電力負(fù)荷的EV用HVAC設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種用于具有由至少一個(gè)電池供電的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛(EV)的加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)。HVAC系統(tǒng)可以包括鼓風(fēng)機(jī)、配置為將空氣從鼓風(fēng)機(jī)輸送至通向EV的客艙的通風(fēng)口的管道以及在管道中定位且配置為加熱空氣的電加熱器。HVAC系統(tǒng)可進(jìn)一步包括儲(chǔ)熱加熱器，該儲(chǔ)熱加熱器定位在管道中并且包括配置為不使用來自電池的電力而加熱空氣的熱存儲(chǔ)部件。

在另一改進(jìn)中，EV可以配置為在充電模式下運(yùn)行，在該充電模式期間，電動(dòng)機(jī)關(guān)閉并且電池在電插座處充電，并且EV還可以配置為在驅(qū)動(dòng)模式下運(yùn)行，在該驅(qū)動(dòng)模式期間，電動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)并且未連接至電插座。當(dāng)EV處于充電模式時(shí)，熱存儲(chǔ)部件可以配置為存儲(chǔ)熱量。

在另一改進(jìn)中，熱存儲(chǔ)部件可進(jìn)一步配置為在EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)釋放所存儲(chǔ)的熱量。

在另一改進(jìn)中，熱存儲(chǔ)部件可以是配置為在EV處于充電模式時(shí)經(jīng)歷熱吸收相變且在EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)經(jīng)歷熱釋放相變的相變材料(PCM)。

在另一改進(jìn)中，儲(chǔ)熱加熱器可以進(jìn)一步包括配置為在EV處于充電模式時(shí)將熱量傳遞至PCM的第二電加熱器，并且熱量從第二電加熱器到PCM的傳遞可使得PCM經(jīng)歷熱吸收相變。

在另一改進(jìn)中，電加熱器和第二電加熱器可以是單個(gè)加熱器的分離的區(qū)域。

在另一改進(jìn)中，電加熱器可以配置為在EV處于充電模式下時(shí)加熱空氣，以將客艙預(yù)先調(diào)節(jié)至期望溫度。

在另一改進(jìn)中，儲(chǔ)熱加熱器可以配置為在EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)加熱空氣。

在另一改進(jìn)中，在PCM已經(jīng)完成熱釋放相變之后，當(dāng)EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，電加熱器可以進(jìn)一步配置為加熱空氣。

在另一改進(jìn)中，電加熱器和第二電加熱器可以是正溫度系數(shù)(PTC)加熱器。

在另一改進(jìn)中，第二電加熱器可以包括至少一個(gè)PTC加熱元件，并且儲(chǔ)熱加熱器的PCM可以包含在與PTC加熱元件接觸的容器中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種電動(dòng)車輛(EV)。EV可包括客艙、車輪、配置為驅(qū)動(dòng)車輪的電動(dòng)機(jī)以及至少一個(gè)配置為為電動(dòng)機(jī)供電的電池。電池可通過將EV插入電插座中來實(shí)現(xiàn)充電。EV可配置為在充電模式下運(yùn)行，在該充電模式期間，電動(dòng)機(jī)關(guān)閉且電池在電插座處充電，并且EV還可以配置為在驅(qū)動(dòng)模式下運(yùn)行，在該驅(qū)動(dòng)模式期間，EV處于運(yùn)行狀態(tài)且并未連接至電插座。EV還可包括加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)，該HVAC系統(tǒng)可包括鼓風(fēng)機(jī)、配置為將空氣從鼓風(fēng)機(jī)輸送至通向EV的客艙的通風(fēng)口的管道以及定位在管道中且配置為加熱空氣的電加熱器。HVAC系統(tǒng)還可包括儲(chǔ)熱加熱器，該儲(chǔ)熱加熱器定位在管道中且具有配置為不使用來自電池的電力來加熱空氣的熱存儲(chǔ)部件。

在另一改進(jìn)中，熱存儲(chǔ)部件可以是配置為在EV處于充電模式時(shí)經(jīng)歷熱吸收相變且在EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)經(jīng)歷熱釋放相變的相變材料(PCM)。

在另一改進(jìn)中，儲(chǔ)熱加熱器可以進(jìn)一步包括配置為在EV處于充電模式時(shí)將熱量傳遞至PCM的第二電加熱器。熱量從第二電加熱器到PCM的傳遞可使得PCM經(jīng)歷熱吸收相變。

在另一改進(jìn)中，電加熱器和第二電加熱器可以是單個(gè)加熱器的分離的區(qū)域。

在另一改進(jìn)中，電加熱器可以配置為在EV處于充電模式下時(shí)加熱空氣，以將客艙預(yù)先調(diào)節(jié)至期望溫度。

在另一改進(jìn)中，儲(chǔ)熱加熱器可以配置為在EV處于驅(qū)動(dòng)模式下時(shí)加熱空氣。

在另一改進(jìn)中，第二電加熱器可以包括至少一個(gè)正溫度系數(shù)(PTC)加熱元件，且PCM可以包含在與PTC加熱元件相接觸的容器中。

在另一改進(jìn)中，EV可以是插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于加熱具有加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的電動(dòng)車輛(EV)的客艙的方法。HVAC系統(tǒng)可以包括電加熱器和具有熱存儲(chǔ)部件的儲(chǔ)熱加熱器。該方法可以包括當(dāng)EV的電池在電插座處充電時(shí)，通過使熱存儲(chǔ)部件經(jīng)歷熱吸收相變來將熱量存儲(chǔ)至儲(chǔ)熱加熱器。該方法還可以包括當(dāng)EV處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，通過使熱存儲(chǔ)部件經(jīng)歷熱釋放相變來使用儲(chǔ)熱加熱器加熱客艙。

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些以及其他方面和特征將更易于被理解。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)的電動(dòng)車輛(EV)的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的類似于圖1的示意圖，但EV為插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的圖1的HVAC系統(tǒng)在EV在電插座處充電時(shí)的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的經(jīng)過圖3的截面4-4的剖視圖，其描繪了HVAC系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)。

圖5是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的類似于圖4的剖視圖，但是示出了HVAC系統(tǒng)的加熱系統(tǒng)的替代布置。

圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的經(jīng)過圖4的截面6-6的剖視圖，其描繪了加熱系統(tǒng)的儲(chǔ)熱加熱器的構(gòu)造。

圖7是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的類似于圖6的剖視圖，但是儲(chǔ)熱加熱器具有圓形形狀。

圖8是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的圖3的HVAC系統(tǒng)在利用電加熱器預(yù)先調(diào)節(jié)EV的客艙時(shí)的示意圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的圖3的HVAC系統(tǒng)在利用儲(chǔ)熱加熱器加熱客艙時(shí)的示意圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的圖3的HVAC系統(tǒng)在利用電加熱器加熱客艙時(shí)的示意圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的圖2的PHEV的基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)的示意圖。

圖12是用于HVAC系統(tǒng)的控制策略的示意性框圖，該系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造。

圖13是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的當(dāng)EV是PHEV時(shí)用于HVAC系統(tǒng)的控制策略的示意性框圖。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的方法的利用HVAC系統(tǒng)來加熱EV的客艙的示意性方法的流程圖。

應(yīng)當(dāng)理解的是，附圖并不一定按比例繪制并且所公開的實(shí)施例有時(shí)是用圖解的方式且以局部視圖的方式示出。在一些情況下，可以省略對理解本發(fā)明沒有必要的細(xì)節(jié)或會(huì)使其它細(xì)節(jié)難以理解的細(xì)節(jié)。當(dāng)然，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于在此公開的具體實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)參照附圖并特別參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的電動(dòng)車輛(EV)10。EV 10可以是各種類型的電動(dòng)車輛，比如電池電動(dòng)車輛(BEV)、插電式混合電動(dòng)車輛(PHEV)和非插電式的混合電動(dòng)車輛(HEV)。例如，如果EV為BEV，則其可包括車輪12、客艙14、一個(gè)或多個(gè)可以進(jìn)行充電且位于外部電源(例如電插座18)處的電池16以及可電連接至電池16并由電池16供電的電動(dòng)機(jī)20。電動(dòng)機(jī)20可以配置為經(jīng)由各種動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)22驅(qū)動(dòng)變速箱和車輪12。此外，EV 10可以包括再生制動(dòng)系統(tǒng)23，比如當(dāng)EV 10慣性滑行下坡或制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)系統(tǒng)23可恢復(fù)車輪12的浪費(fèi)的能量以再生電池16。EV 10可以在充電模式下運(yùn)行，在該充電模式期間，電動(dòng)機(jī)20關(guān)閉并且電池16在插座18處充電，并且EV 10還可以在驅(qū)動(dòng)模式下運(yùn)行，在該驅(qū)動(dòng)模式期間，車輛處于運(yùn)行狀態(tài)并且未連接至插座18。EV 10可進(jìn)一步包括加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)24和電子控制單元(ECU)26，該電子控制單元(ECU)26可以控制HVAC系統(tǒng)24以及EV 10的各種附加功能。HVAC系統(tǒng)24可以由電池16供電，并可以配置為控制客艙14的溫度。如下面更詳細(xì)討論，HVAC系統(tǒng)24可以包括儲(chǔ)熱加熱器29(見圖3)，當(dāng)EV 10的電池16在電插座18處充電時(shí)，儲(chǔ)熱加熱器29可以存儲(chǔ)熱能，并且在EV 10處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，儲(chǔ)熱加熱器29可以提供并未耗用電池16的電力的熱源。

如果EV 10為PHEV 30，則其可包括許多以上特征，并可進(jìn)一步包括內(nèi)燃機(jī)(ICE)32和燃料箱34。ICE 32可以燃燒來自燃料箱34的燃料，以經(jīng)由各種動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)22驅(qū)動(dòng)變速箱和車輪12。例如，當(dāng)以高速運(yùn)行時(shí)(比如在高速公路或開放式公路上運(yùn)行時(shí))，ICE 32可以驅(qū)動(dòng)PHEV 20，且電動(dòng)機(jī)20可以在城市街道上驅(qū)動(dòng)PHEV 30。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，比如當(dāng)PHEV 30慣性滑行下坡或制動(dòng)時(shí)，再生制動(dòng)系統(tǒng)35可恢復(fù)車輪12的浪費(fèi)的能量以再生電池16。此外，PHEV 30的HVAC系統(tǒng)24可以進(jìn)一步包括基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36，其可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管路38從ICE 32抽吸熱量(見圖11以及以下進(jìn)一步的詳述)。

現(xiàn)在回到圖3，隔離地示出了EV 10的HVAC系統(tǒng)24。除非另外說明，如下所述的HVAC系統(tǒng)24的特征可以在許多類型的EV中實(shí)現(xiàn)，包括BEV、HEV和PHEV。圖3描繪了當(dāng)EV 10處于充電模式時(shí)的HVAC系統(tǒng)24。HVAC系統(tǒng)24可以包括鼓風(fēng)機(jī)40，比如風(fēng)扇42，其可以配置為將來自客艙14或者車輛外部的空氣吹入管道44中，管道44可將空氣輸送到通向客艙14的通風(fēng)口46(腳部水平、面部水平、擋風(fēng)玻璃水平、腰部水平、身體水平等)。加熱系統(tǒng)48可以位于鼓風(fēng)機(jī)40下游的管道44中，加熱系統(tǒng)48可以包括電加熱器或加熱區(qū)域50以及儲(chǔ)熱加熱器或區(qū)域29。在一種實(shí)施方式中，電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29可以為獨(dú)立操作的分離的加熱器。在替代布置中，電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29可以為單個(gè)加熱器的彼此獨(dú)立操作的分離的區(qū)域50和29。因此，盡管在以下段落中稱為加熱器50和29，但應(yīng)當(dāng)理解的是，加熱器50和29同樣可以為單個(gè)加熱器的分離的區(qū)域。

電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29可以各自配置為在將空氣傳送到客艙14之前加熱管道44中的空氣，并可以彼此獨(dú)立地調(diào)節(jié)。當(dāng)EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，電加熱器50可以由電池16供電，并且因此可以消耗來自電池16的電力。相反地，當(dāng)電池16在插座18處充電時(shí)，儲(chǔ)熱加熱器29可以存儲(chǔ)熱量，并且當(dāng)EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，儲(chǔ)熱加熱器29可以使用所存儲(chǔ)的熱量來加熱客艙14，無需消耗電池16。

電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29可以由障礙物52隔開，且氣流調(diào)節(jié)裝置54(比如混合風(fēng)門56)可以位于電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29的上游或下游以調(diào)節(jié)到達(dá)或者來自電加熱器50和/或儲(chǔ)熱加熱器29的空氣流。例如，氣流調(diào)節(jié)裝置54可以采取第一位置58(其中來自鼓風(fēng)機(jī)40的所有或一些空氣送至電加熱器50)、第二位置60(其中來自鼓風(fēng)機(jī)40的所有或一些空氣送至儲(chǔ)熱加熱器29(見圖9))以及位于其間的各種中間位置(其中空氣的不同部分傳至電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29)。如以下更加詳細(xì)地解釋，氣流調(diào)節(jié)裝置54可以由ECU 26控制(見圖12)。

圖4至圖7描繪了HVAC系統(tǒng)24的加熱系統(tǒng)48的示例性構(gòu)造。將由加熱系統(tǒng)48加熱的空氣可以穿過翅片61，并且電加熱器50可以置于儲(chǔ)熱加熱器29的一側(cè)且通過障礙物52與其隔離，例如在圖4至圖5中所示的布置中。如果加熱系統(tǒng)48如在圖5中那樣布置，則將會(huì)理解的是，其還可以包括如圖4所示的細(xì)節(jié)。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，電加熱器50可以是正溫度系數(shù)(PTC)加熱器62，其可包括若干個(gè)PTC單元64或包括鈦酸鋇或其它合適材料的片石。PTC加熱單元64可以定向成彼此平行，同時(shí)，它們之間的間隙66允許空氣從PTC加熱單元之間通過，但是PTC加熱單元64的許多替代配置是可能的。相比起其他類型的電加熱器(例如電阻加熱器)，將PTC加熱器62用作電加熱器50可以是有利的，這是因?yàn)镻TC加熱器62可能不會(huì)出現(xiàn)過熱。然而，電加熱器50也可以是其他類型的加熱器中的另一種類型的電加熱器，例如電阻加熱器、薄膜加熱器。

仍參照圖4至圖7，儲(chǔ)熱加熱器29可以包括諸如電加熱器的第二加熱器68以及熱存儲(chǔ)部件70，熱存儲(chǔ)部件70與第二加熱器68產(chǎn)生熱交換關(guān)系，使得當(dāng)EV 10處于充電模式時(shí)，熱存儲(chǔ)部件70可以從第二加熱器68收集熱量。當(dāng)EV10處于充電模式時(shí)，第二加熱器68可由電池16供電/加熱，并且來自第二加熱器68的熱量可以轉(zhuǎn)移至熱存儲(chǔ)部件70以在熱存儲(chǔ)部件70中存儲(chǔ)熱量。作為一種可能性，第二加熱器68可以是PTC加熱器72，其包括一個(gè)或多個(gè)PTC單元73或片石(例如鈦酸鋇片石)，該P(yáng)TC單元73或片石在電池16在插座18處充電時(shí)加熱。可替代地，第二加熱器68可以是其他類型的加熱器中的另一種類型的電動(dòng)加熱器，例如電阻加熱器、薄膜加熱器。此外，在其他替代布置中，電加熱器50和第二加熱器68可以是集成為單個(gè)加熱器的分離單元(50和68)，該單個(gè)加熱器執(zhí)行這兩個(gè)加熱器的功能。例如，單個(gè)加熱器可以包含多個(gè)區(qū)域或腿部(例如PTC單元64和73)，這些區(qū)域或腿部獨(dú)立地或者成組地操作。在這種布置中，單個(gè)加熱器在充電期間可以將熱量供應(yīng)到熱存儲(chǔ)部件70。作為另一種可能性，幾個(gè)加熱器可以執(zhí)行加熱器50和68的功能。

如在圖6至圖7中最佳地所示，熱存儲(chǔ)部件70可以與PTC單元73中的每一個(gè)接觸，以便在EV 10的充電期間允許熱量從PTC單元73傳遞至熱存儲(chǔ)部件70。例如，熱存儲(chǔ)部件70可以包含在容器74(例如矩形(圖6)、圓形(圖7)或其它形狀的管)中，容器74圍繞或者另外與第二加熱器68的PTC單元73熱接觸?？商娲?，熱存儲(chǔ)部件70可以包含在容器或者PTC單元73內(nèi)部的其他結(jié)構(gòu)中，或者其可以布置在位于PTC單元73旁邊的容器中。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，熱存儲(chǔ)部件70可以是相變材料(PCM)76，該相變材料76可以在特征相變溫度下經(jīng)歷相變，同時(shí)伴隨著熱吸收或熱釋放。如本文中所用，PCM是一種在經(jīng)歷相變時(shí)使用熔化的潛熱以儲(chǔ)存或釋放能量的材料。作為一種可能性，PCM76可以在相變溫度下熔融成液體(并且吸收熱量)和凝固成固體(并且釋放熱量)，但是其它類型的相變(例如，固-固，氣-固等)也可以適用。例如，當(dāng)EV 10處于充電模式時(shí)，第二加熱器68可以加熱PCM 76，這會(huì)使得PCM 76熔融成液體并吸收/儲(chǔ)存熱量。當(dāng)暴露于流過管道44的冷空氣時(shí)，儲(chǔ)熱加熱器29的PCM 76可伴隨著熱釋放發(fā)生凝固，這種熱釋放使管道44中的空氣變熱。

PCM 76可以是任何合適類型的PCM，例如，但不限于，低共熔混合物、水合鹽或者諸如蠟類、油類、脂肪酸類和聚乙二醇類的有機(jī)材料?？捎米鳠岽鎯?chǔ)部件70的PCM的非限制性例子包括純鹽(離子化合物，其至少部分地包括金屬陽離子或其它陽離子)以及金屬，諸如于較低溫狀態(tài)(<1000℃)下在固相線與液相線之間過渡的相對低溫金屬(諸如鉛、鋰、銀、鋅和鋁)。PCM的其他非限制性例子包括水合鹽、溶液中的水合鹽、以在操作期間阻礙分離或其它不良性狀而化學(xué)改性的水合鹽以及諸如聚合物的有機(jī)PCM(其可以是得自植物或動(dòng)物脂肪的化合物)，諸如石蠟、脂肪酸、蠟、氫化油和聚乙二醇等等。

此外，PCM 76可以具有與第二加熱器68的加熱范圍相容的相變溫度。例如，如果第二加熱器68在約200℃或以下的溫度下運(yùn)行時(shí)，PCM 76可具有約50℃至約150℃之間的相變溫度。然而，應(yīng)理解的是，熱存儲(chǔ)部件70可以是任何其他類型的能夠在電池充電期間存儲(chǔ)熱量以備以后釋放的部件。

再次參照圖3，現(xiàn)在將描述一種用于在EV 10處于充電模式時(shí)將熱量存儲(chǔ)至熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76的過程。當(dāng)EV 10處于充電模式時(shí)，第二加熱器68可由電池16供電以將熱量提供至熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76。第二加熱器68可加熱至高于PCM 76熔融溫度的溫度，從而使得PCM 76熔融并吸收熱量，或者可以經(jīng)歷另一種類型的熱吸收相變。一旦PCM 76已經(jīng)全部或至少部分地熔融，那么，可以將第二加熱器68關(guān)閉，以允許來自電插座18的電力用于其他目的。在這種布置中，能量流可以是從電插座18至電池16(電能)至第二加熱器68(電能)至熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76(熱能)，但是也可以存在其他用于將能量傳遞至第二加熱器68的能量流。將熱量存儲(chǔ)至熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76可自動(dòng)發(fā)生，或可手動(dòng)設(shè)置。

轉(zhuǎn)到圖8，當(dāng)EV 10處于充電模式時(shí)，電加熱器50可將客艙14預(yù)先調(diào)節(jié)或預(yù)先加熱至期望溫度(或溫度范圍)。具體地，鼓風(fēng)機(jī)40可從客艙14和/或從外部環(huán)境吸入待加熱的空氣78。氣流調(diào)節(jié)裝置54可位于第一位置58或另一中間位置，以確保至少一些空氣78傳遞至電加熱器50且防止熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76的熱量損耗。當(dāng)EV 10處于充電模式時(shí)，通過使用來自電池16的電力，電加熱器50可將空氣78加熱至期望溫度，并且隨后經(jīng)過加熱的空氣78可傳遞到通風(fēng)口46，以便輸送到客艙14中。以這種方式對客艙14進(jìn)行的預(yù)先調(diào)節(jié)可降低在EV 10處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)由電加熱器50引起的電池16上的電力負(fù)荷，這是因?yàn)閷⒖团?4從較冷的溫度加熱至溫暖的溫度而需要的能量可能明顯地比將客艙維持在溫暖的溫度下所需要的能量要多?？团?4的預(yù)先調(diào)節(jié)可以自動(dòng)發(fā)生或者可以由用戶/駕駛員在用戶輸入控制裝置80(參見圖12以及下文更多細(xì)節(jié))處發(fā)出請求，用戶輸入控制裝置80例如為客艙14中的控制按鈕、客艙中的計(jì)算機(jī)化界面或者諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)或移動(dòng)裝置的可上網(wǎng)裝置。

圖9示出了利用儲(chǔ)熱加熱器29加熱客艙14時(shí)的HVAC系統(tǒng)24。在所示裝置中，當(dāng)EV 10處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，儲(chǔ)熱加熱器29正在加熱空氣78。氣流調(diào)節(jié)裝置54可以位于第二位置60或另一中間位置，使得由鼓風(fēng)機(jī)40吸入管道44中的至少一些空氣78被引導(dǎo)至儲(chǔ)熱加熱器29。例如，裝置54可以部分或全部地打開，以將至少一些空氣78引導(dǎo)至儲(chǔ)熱加熱器29。空氣78經(jīng)過或通過儲(chǔ)熱加熱器29可以使得熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76發(fā)生相變，在此相變期間，熱量釋放到空氣78中以加熱空氣78。如上所述，由于在電池16充電期間熱能是存儲(chǔ)至儲(chǔ)熱加熱器29中，因此，儲(chǔ)熱加熱器29可以在不耗用電池16的電力的情況下加熱空氣78。例如，該加熱裝置可用來在客艙14已由電加熱器50預(yù)先調(diào)節(jié)之后維持客艙14中的期望溫度，如圖8中所示。由于維持期望溫度所需的能量少于從初始冷溫度加熱客艙14所需的能量，因此，儲(chǔ)熱加熱器29可以在不耗用電池16的電力的情況下在相對較長的時(shí)間內(nèi)加熱空氣78，并且自此減少EV 10的行駛里程。此外，電加熱器50在該階段可以是關(guān)閉的，從而其不會(huì)耗用電池16的電力。需要注意的是，以上所述的客艙14的加熱可以自動(dòng)發(fā)生或者可以由用戶通過使用客艙14中的控制裝置來手動(dòng)請求。

當(dāng)PCM 76已經(jīng)完成熱釋放相變時(shí)，存儲(chǔ)在儲(chǔ)熱加熱器29中的熱能可能被耗盡。此時(shí)，如果在EV 10處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)仍然需要對客艙進(jìn)行加熱，那么，電加熱器50可以加熱空氣78，如圖10所示。具體地，氣流調(diào)節(jié)裝置54可以回到第一位置58或另一中間位置，使得吸入管道44中的至少一些空氣78被引導(dǎo)至電加熱器50。例如，裝置54可以部分地或全部地關(guān)閉以將至少一些空氣78引導(dǎo)至電加熱器50。由于電加熱器50可由電池16供電，因此，如圖9所示的對空氣78的加熱可能會(huì)耗用電池16的電力，這可能會(huì)減少EV 10的行駛里程。

如果EV 10為PHEV 30，那么在耗盡熱存儲(chǔ)部件70之后，對客艙14的加熱可以可替代地由基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36提供(見圖10)。盡管本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能很好地理解基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36的一般操作，但現(xiàn)在將對其進(jìn)行描述。具體地，基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36的鼓風(fēng)機(jī)82可以將待加熱的空氣78吸入至配置為將來自鼓風(fēng)機(jī)82的空氣78輸送至通向客艙14的通風(fēng)口86的管道84。來自鼓風(fēng)機(jī)82的空氣78首先可通過管道84中的蒸發(fā)器88，蒸發(fā)器88可以至少部分地對空氣78除濕。諸如混合風(fēng)門的氣流調(diào)節(jié)裝置90可以位于管道84中的蒸發(fā)器88的下游并且可以將空氣78引導(dǎo)至熱交換器(HEX)92以進(jìn)行加熱。HEX 92可以與一個(gè)或多個(gè)冷卻劑管線38有熱交換關(guān)系，冷卻劑管線38可以從ICE 32帶走熱量(也見圖2)。HEX 92可以從冷卻劑管線38收集熱量并且可以使用熱量在進(jìn)入客艙14之前加熱空氣78。在一些布置中，加熱系統(tǒng)36還可以包括位于HEX 92的下游或上游的電加熱器(例如PTC加熱器)，以便提供附加的熱量，例如當(dāng)ICE 32在初始發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)是冷態(tài)時(shí)。例如，當(dāng)ICE 32驅(qū)動(dòng)PHEV 30時(shí)、當(dāng)電池16耗盡時(shí)和/或者當(dāng)希望降低電池16上的電力負(fù)荷時(shí)，可以利用基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36，而不是電加熱器50，來進(jìn)行加熱。應(yīng)理解的是，在可替代布置中，基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36可以與電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29共用鼓風(fēng)機(jī)、管道和/或者氣流調(diào)節(jié)裝置。

圖12示出了由ECU 26實(shí)施的用于EV 10的HVAC系統(tǒng)24的示例性控制策略。ECU 26可以包括能夠執(zhí)行在控制HVAC系統(tǒng)24中所涉及的指定程序的處理器94。ECU 26可以與用戶輸入控制裝置80以及一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器96電通信或無線通信，溫度傳感器96能夠檢測客艙、HVAC系統(tǒng)14的管道或者其它部分和/或者外部環(huán)境的溫度。此外，ECU 26可以與電池16電通信并且可以接收來自電池16的指示電池電量水平的信號。基于來自用戶輸入控制裝置80、溫度傳感器96和/或者電池16的輸入，ECU 26可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)HVAC系統(tǒng)24的行動(dòng)。特別地，ECU 26可以與鼓風(fēng)機(jī)40和氣流調(diào)節(jié)裝置54電通信并且可以對其加以控制。具體地，ECU 26可以將鼓風(fēng)機(jī)40打開或關(guān)閉并且可以通過管道44調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)40的速度和由此產(chǎn)生的空氣78的流速。此外，ECU 26還可以控制氣流調(diào)節(jié)裝置54的位置，以控制空氣78是否導(dǎo)向至電加熱器50和儲(chǔ)熱加熱器29的其中之一或者導(dǎo)向至兩者。

ECU 26還可以與儲(chǔ)熱加熱器29電通信，儲(chǔ)熱加熱器29可以提供指示熱存儲(chǔ)部件70的消耗狀態(tài)的信號。例如，如果熱存儲(chǔ)部件70為PCM 76，則儲(chǔ)熱加熱器29可以包括傳感器，這些傳感器檢測PCM 76的相位狀態(tài)以確定存儲(chǔ)在PCM 76中的所有熱量是否已經(jīng)耗盡。當(dāng)熱存儲(chǔ)部件70耗盡時(shí)，如果仍然需要在客艙14中進(jìn)行加熱，那么，ECU 26可以相應(yīng)地調(diào)整氣流調(diào)節(jié)裝置54以將所有或者一些空氣78引導(dǎo)至電加熱器50(見圖10)。

圖13示出了由ECU 26實(shí)施的當(dāng)EV 10為PHEV 30時(shí)用于HVAC系統(tǒng)24的示例性控制策略。除了ECU 26可以進(jìn)一步與基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36的部件電通信并且可以對其加以控制之外，該控制策略與以上所述的且在圖12中所示的控制策略一樣。具體地，ECU 26可以與基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36的鼓風(fēng)機(jī)82和氣流調(diào)節(jié)裝置90電通信并且可以對其加以控制。在這種情況下，當(dāng)熱存儲(chǔ)部件70耗盡并且儲(chǔ)熱加熱器29不再能加熱空氣78時(shí)，ECU 26可以確定電加熱器50和基于冷卻劑的加熱系統(tǒng)36之一或這兩者是否將向客艙14提供熱量。針對哪一個(gè)加熱器50或36向客艙14供應(yīng)熱量所進(jìn)行的確定可以基于各種因素，例如PHEV 30的運(yùn)行速度以及在電池16中剩余的電力水平。就此而言，ECU 26還可以與電池16電通信并且接收關(guān)于在電池16中剩余的電力水平的輸入。

現(xiàn)參照圖14，示出了使用HVAC系統(tǒng)24來加熱EV10的客艙14的方法。開始于第一方框100和下一個(gè)方框102，EV 10可以插入至電插座18中以對電池16進(jìn)行再充電。當(dāng)電池16進(jìn)行充電時(shí)，根據(jù)方框104可以將熱量存儲(chǔ)到儲(chǔ)熱加熱器29。例如，第二加熱器68可以由電池16加熱，并且第二加熱器可以將熱量傳遞至熱存儲(chǔ)部件/PCM 76，以使PCM 76經(jīng)歷熱吸收相變。此外，如果用戶在用戶輸入控制裝置80處發(fā)出請求或者另外預(yù)先編程入EV中，那么，當(dāng)電池進(jìn)行充電(方框106和圖8)時(shí)，電加熱器50可以將客艙14預(yù)先調(diào)節(jié)/預(yù)先加熱至期望溫度，使得當(dāng)EV 10處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，是通過電插座18而不是電池16來提供將客艙14從初始冷溫度加熱至期望溫度的高能量需求。

當(dāng)EV 10處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，根據(jù)下一方框108可以使用儲(chǔ)熱加熱器29來加熱客艙14(見圖9)。例如，儲(chǔ)熱加熱器29可以有助于將客艙維持在預(yù)先調(diào)節(jié)溫度下或附近，或者其可以另外通過加熱來調(diào)整客艙14中的溫度。具體地，儲(chǔ)熱加熱器29的熱存儲(chǔ)部件70/PCM 76可以經(jīng)歷熱釋放相變，以在將空氣78輸送到客艙14中之前對其進(jìn)行加熱。由于儲(chǔ)熱加熱器29的加熱活動(dòng)不需要來自電池16的電力，所以以這種方式對客艙14所進(jìn)行的加熱有利地避免了電池16的消耗。當(dāng)PCM 76已經(jīng)完成相變并且不再能釋放熱量時(shí)，熱存儲(chǔ)部件/PCM 76可能會(huì)被耗盡(方框110)。在這一點(diǎn)上，如果仍然需要對客艙進(jìn)行加熱，那么根據(jù)下一方框112可以通過電加熱器50加熱客艙14(見圖10)?？商娲兀绻鸈V 10為PHEV 30，那么可以結(jié)合電加熱器50或者代替電加熱器50而通過基于冷卻劑的加熱器36(見圖11)來加熱客艙14。

工業(yè)實(shí)用性

通常，因此可以看出，本文所公開的技術(shù)可以在多種設(shè)置中具有工業(yè)實(shí)用性，包括但不限于用于電動(dòng)車輛(如BEV、PHEV和HEV)的HVAC系統(tǒng)。本文所公開的技術(shù)引入了一種用于EV HVAC系統(tǒng)的儲(chǔ)熱加熱器，其包括能夠在EV在電插座上充電時(shí)存儲(chǔ)熱量的熱存儲(chǔ)部件。如本文所公開的，熱存儲(chǔ)部件可以為在電池充電期間經(jīng)歷熱吸收相變的一個(gè)或多個(gè)PCM。當(dāng)PCM經(jīng)歷熱釋放相變時(shí)，所吸收的熱量可以在稍后被釋放，以加熱EV的客艙。由于熱釋放相變?yōu)楸粍?dòng)過程，所以當(dāng)EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)客艙的這種加熱，而不會(huì)給電池帶來任何電力負(fù)擔(dān)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的依賴于電池的電加熱器相比，由于電池上的降低的電力負(fù)荷的緣故，本文所公開的儲(chǔ)熱加熱器可以防止EV行駛里程的降低。另外，略微進(jìn)行調(diào)整便可以容易地實(shí)現(xiàn)將儲(chǔ)熱加熱器裝配到現(xiàn)有的EV HVAC管道空間中以及可以容易地實(shí)現(xiàn)管道工程技術(shù)，從而增加氣流調(diào)節(jié)裝置/混合風(fēng)門以及用于熱存儲(chǔ)部件/PCM的體積的空間。作為另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，本文所公開的加熱方法使用由電插座而不是電池提供的電力來首先將客艙加熱至期望溫度，從而當(dāng)EV處于驅(qū)動(dòng)模式時(shí)進(jìn)一步降低電池上的電力負(fù)荷?？梢灶A(yù)期的是，本文所公開的技術(shù)可以在各領(lǐng)域找到廣泛的工業(yè)實(shí)用性，這些領(lǐng)域例如但不限于用于EV(如BEV、HEV和PHEV)的HVAC系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)以及其他電池供電的加熱系統(tǒng)。