用于电动化车辆热管理系统的脱气装置的制作方法

1.本公开涉及电动化车辆，并且更具体地涉及热管理系统，所述热管理系统采用脱气装置从热管理系统的两个或更多个冷却回路内循环的流体移除夹带的空气。


背景技术：

2.降低汽车燃料消耗和排放的需求在文献中已有大量记载。因此，正在开发减少或完全地消除对内燃发动机的依赖的电动化车辆。通常来说，电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为电动化车辆是由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相比之下，常规的机动车辆完全地依赖内燃发动机来推进车辆。
3.许多电动化车辆采用具有多个独立冷却回路或环路的热管理系统。例如，可以使流体(诸如冷却剂)循环通过冷却回路，以控制各种部件(诸如高压牵引电池组)的热能水平。


技术实现要素：

4.根据本公开的示例性方面的热管理系统尤其包括：第一流体回路，其用于对第一部件进行热管理；第二流体回路，其用于对第二部件进行热管理；以及脱气装置，其通过第一入口端口和第一出口端口流体连接到第一流体回路并且通过第二入口端口和第二出口端口流体连接到第二流体回路。
5.在前述系统的再一个非限制性实施例中，第一部件是牵引电池组，并且第二部件是电力电子器件模块。
6.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，脱气装置包括作为第一流体回路一部分的第一区域和作为第二流体回路一部分的第二区域。
7.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，第一区域通过脱气装置的挡板与第二区域分开。
8.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，竖管从挡板向上突出。
9.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，第一区域和第二区域在脱气装置内部建立单独的水平涡流室。
10.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，第一入口端口旋转地偏离第一出口端口，并且第二入口端口旋转地偏离第二出口端口。
11.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，第一入口端口竖直地偏离第一出口端口，并且第二入口端口竖直地偏离第二出口端口。
12.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，第一入口端口和第一出口端口之间的第一涡流流动路径在被配置为引起第一涡流形成的范围内延伸。
13.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，第二入口端口和第二出口端口之间的第二涡流流动路径在被配置为引起第二涡流形成的范围内延伸。
14.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，脱气装置包括与贮存器流体连通的
脱气端口。
15.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，贮存器被配置为保持从第一流体回路和第二流体回路脱气的一定体积的空气。
16.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，脱气装置被配置为使得从第一流体回路脱气的一定体积的空气在进入脱气端口之前通过竖管。
17.在任一前述系统的再一个非限制性实施例中，竖管和脱气端口在脱气装置的壳体内轴向地对准。
18.根据本公开的另一个示例性方面的方法尤其包括：使第一量的流体传送通过脱气装置的第一区域，使第二量的流体传送通过脱气装置的第二区域，并且当第一量的流体传送通过第一区域时，使第一量的流体通过第二区域脱气。
19.在前述方法的再一个非限制性实施例中，使第一量的流体脱气包括将气泡从第一量的流体释放到竖管中，所述竖管从布置在第一区域和第二区域之间的挡板延伸。
20.在前述任一方法的再一个非限制性实施例中，所述方法包括将气泡从竖管传送到脱气装置的脱气端口。
21.在任一前述方法的再一个非限制性实施例中，所述方法包括使第二量的流体通过第二区域脱气。
22.在任一前述方法的再一个非限制性实施例中，使第二量的流体脱气包括将气泡从第二量的流体释放到竖管中，所述竖管从布置在第一区域和第二区域之间的挡板延伸。
23.在任一前述方法的再一个非限制性实施例中，传送第一量的流体包括使第一量的流体在第一区域内沿着第一涡流流动路径循环，并且传送第二量的流体包括使第二量的流体在第二区域内沿着第二涡流流动路径循环。
24.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可以独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不兼容的。
25.根据以下具体实施方式，本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。
附图说明
26.图1示意性地示出了电动化车辆的动力传动系统。
27.图2示意性地示出了用于对电动化车辆的多个部件进行热管理的热管理系统。
28.图3示出了图2的热管理系统的脱气装置。
29.图4是图3所示脱气装置的局部横截面视图。
30.图5示意性地示出了使流体传送通过图3的脱气装置的涡流流动路径。
具体实施方式
31.本公开详细描述了具有两个或更多个冷却回路的热管理系统，用于对电动化车辆的多个部件进行热管理。示例性热管理系统可以包括脱气装置，所述脱气装置流体连接到两个或更多个冷却回路(例如，牵引电池组回路、电力电子器件回路等)。脱气装置被配置为允许两个或更多个冷却回路脱气，同时减少两个或更多个冷却回路之间的冷却剂传递和热
传递。在本具体实施方式的以下段落中更详细地讨论了这些和其他特征。
32.图1示意性地示出了电动化车辆12的动力传动系统10。在一个实施例中，电动化车辆12是电池电动车辆(bev)。然而，应理解，本文所描述的概念不限于bev，并且可以扩展到其他电动化车辆，包括但不限于混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电化车辆(phev)、燃料电池车辆等。因此，尽管在此实施例中未示出，但是电动化车辆12可以配备有内燃发动机，所述内燃发动机可以单独采用或与其他能源结合采用以推进电动化车辆12。
33.在所示的实施例中，电动化车辆12是在没有来自内燃发动机的任何辅助的情况下仅通过电力(诸如通过电机14)推进的纯电动车辆。电机14可充当电动马达、发电机或两者。电机14接收电力并提供旋转输出扭矩。电机14可以可操作地连接到变速箱16，用于通过预定的齿轮比调整电机14的输出扭矩和速度。变速箱16通过输出轴20连接至一组驱动轮18。电压总线22通过电力电子器件模块26使电机14电连接到牵引电池组24。电力电子器件模块26可以包括充电器、dc-dc转换器、马达控制器(其可以被称为逆变器系统控制器或isc)等。电机14、变速箱16和电力电子器件模块26可以统称为电动化车辆12的传动装置28。
34.牵引电池组24是示例性电动化车辆电池。牵引电池组24可以是高压牵引电池组，其包括多个电池阵列25(例如，电池总成或多组电池单元)，所述多个电池阵列能够输出电力以操作电动化车辆12的电机14和/或其他电气负载。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可以用于为电动化车辆12供电。
35.电动化车辆12还可以配备充电系统30，用于对牵引电池组24的能量存储装置(例如，电池单元)进行充电。充电系统30可以包括充电部件，所述充电部件位于电动化车辆12上(例如，车辆入口总成、车载充电模块等)和电动化车辆12外部(例如，电动化车辆供电装备(evse)等)两者。充电系统30可以连接到外部电源(例如，壁式插座、充电站等)以用于接收电力和在整个电动化车辆12中分配从外部电源接收的电力。
36.图1中示出的动力传动系统10是高度示意性的，并且不意图限制本公开。替代地或另外地，在本公开的范围内，动力传动系统10可以采用各种另外的部件。
37.图2示意性地示出了热管理系统32，所述热管理系统可以被结合到电动化车辆(诸如图1的电动化车辆12)中，用于对各种车辆部件进行热管理。热管理系统32是结合bev来描述的，然而，其他类型的电动化车辆，甚至常规车辆，都可以受益于热管理系统32的教导。
38.热管理系统32可以包括第一流体回路34、第二流体回路36、脱气装置38和贮存器40。尽管仅示意性地示出，但是热管理系统32的各种部件可以通过各种导管或通道(诸如管、软管、管道等)流体互连。
39.第一流体回路34从脱气装置38延伸到电动化车辆12的第一部件42。第二流体回路36从脱气装置38延伸到电动化车辆12的第二部件44。在一个实施例中，第一部件42是动力传动系统10的牵引电池组24，并且第二部件44是动力传动系统10的电力电子器件模块26。动力传动系统10的其他部件可以替代地或另外地由热管理系统32进行热管理。在示例性实施例中示出了第一流体回路34和第二流体回路36。然而，热管理系统32可以包括两个或更多个流体回路。
40.第一泵46可以使第一量的流体48(诸如冷却剂(例如，与乙二醇或任何其他合适的冷却剂混合的水))循环通过第一流体回路34，用于对第一部件42进行热管理。第一量的流体48可以从第一部件42获得热能来冷却第一部件42。尽管未示出，但是第一量的流体48可
以循环通过热交换器，用于使从第一部件42吸收的热量释放到环境空气中。
41.第二泵50可使第二量的流体52循环通过第二流体回路36，用于对第二部件44进行热管理。第二量的流体52可以从第二部件44循环到热交换器54。第二量的流体52可以从第二部件44接受热能来冷却第二部件44。第二量的流体52中的热能然后可在热交换器54处被排放到大气中。在一个实施例中，热交换器54是散热器(即，流体-空气热交换器)。
42.第一泵46和第二泵50可以是相同或不同类型的泵。在一个实施例中，第一泵46和第二泵50是电动流体泵。在本公开的范围内，其他类型的流体泵可以用作热管理系统32的一部分。
43.在一个实施例中，第一量的流体48可以循环通过与第一部件42相关联的第一内部冷却电路56，并且第二量的流体52可以循环通过与第二部件44相关联的第二内部冷却电路58，用于在对流热传递过程中从这些部件中移除热量。例如，第一内部冷却电路56和第二内部冷却电路58可由与第一部件42和第二部件44相关联的热交换器板总成建立。
44.第一流体回路34和第二流体回路36的使用准许第一部件42和第二部件44的热能水平保持在不同的温度。在一个实施例中，第一部件42被配置为被第一量的流体48冷却到第一温度，并且第二部件44被配置为被第二量的流体52冷却到不同于第一温度的第二温度。因此，第一流体回路34和第二流体回路36被配置为使得第一流体回路34内的第一量的流体48的最高温度不同于第二流体回路36内的第二量的流体52的最高温度。在一个实施例中，第一流体回路34内的第一量的流体48的最高温度约为45℃，并且第二流体回路36内的第二量的流体52的最高温度约为70℃。在本公开中，术语“约”意味着表达的量或范围不需要精确，而是可以近似和/或更大或更小，反映可接受的公差、转换因子、测量误差等。牵引电池组的典型工业最高温度约为45℃，在此示例中，这设定了第一量的流体48的最高温度。
45.脱气装置38流体连接到第一流体回路34和第二流体回路36。如下文更详细讨论的，脱气装置38被配置为相应地使循环通过第一流体回路34和第二流体回路36的第一量的流体48和第二量的流体52脱气。从流体中移除夹带的空气对于提供流体适当循环通过第一流体回路34和第二流体回路36可能是重要的。
46.贮存器40流体连接到脱气装置38。贮存器40可以竖直地定位在脱气装置38的上方。贮存器40包括内部区域60，所述内部区域可以保持流体供应62。当流体膨胀和收缩时，来自供应62的流体可以被重力供给到脱气装置38(例如，经由脱气端口92)。在一个实施例中，贮存器40内的流体供应62被保持，使得即使当流体中的一些已经重力馈送到脱气装置38中以补偿第一量的流体48和第二量的流体52的热收缩时，流体仍保留在贮存器40中。
47.贮存器40的内部区域60还可以包括空气区域64，所述空气区域可以包括从第一流体回路34脱气的空气、从第二流体回路36脱气的空气或两者。当空气从第一流体回路34和/或第二流体回路36内脱气时，空气从脱气装置38竖直地向上移动并且进入贮存器40内的空气区域64。先前被空气占据的第一流体回路34和第二流体回路36的体积然后可以被来自供应62的流体替代。
48.继续参考图1至图2，图3至图5示出了与热管理系统32的示例性脱气装置38相关联的另外的特征件。脱气装置38可以包括壳体66(参见图4)，所述壳体建立内部区域68。挡板70(参见图4)在壳体66内延伸，以将内部区域98分成下部或第一区域72和上部或第二区域74。尽管在此实施例中仅示出了单个挡板70，但是如果例如两个以上的流体回路循环通过
脱气装置38的内部区域68，则可以结合另外的挡板。挡板70被配置为防止流体在第一区域72和第二区域74之间移动。因此，第一量的流体48和第二量的流体52被挡板70流体地隔离。
49.第一区域72可以是热管理系统32的第一流体回路34的一部分，并且第二区域74可以是热管理系统32的第二流体回路36的一部分。因此，当循环通过第一流体回路34时，第一量的流体48可以流过第一区域72，并且当循环通过第二流体回路36时，第二量的流体52可以流过第二区域74。
50.在一个实施例中，由于第二部件44的较高操作温度，脱气装置38的第二区域74竖直地定位在第一区域72上方(在z轴线上)，从而显著降低第一量的流体48和第二量的流体52的热混合的可能性。因此，第二区域74和第一区域72之间的堆叠顺序被配置为最小化第一流体回路34和第二流体回路36之间的热传递和流体传递。
51.第一量的流体48可以通过脱气装置38的第一入口端口76进入第一区域72，并且可以通过脱气装置38的第一出口端口78从第一区域72离开。第二量的流体52可以通过脱气装置38的第二入口端口80进入第二区域74，并且可以通过脱气装置38的第二出口端口82从第二区域74离开。
52.第一区域72和第二区域74布置成在脱气装置38内部建立单独的水平涡流室。通过第一入口端口76进入第一区域72或通过第二入口端口80进入第二区域74的流体可在相应地通过第一出口端口78或第二出口端口82流出之前沿着涡流流动路径p(参见图5)流动。在一个实施例中，在通过第一出口端口78或第二出口端口82离开之前，沿着涡流流动路径p行进的流体在约270
°
的最小范围内围绕第一区域72或第二区域74涡旋。然而，在本公开的范围内也设想了其他涡流范围，并且除了其他因素之外，还可以取决于热管理系统32的脱气要求。沿着涡流流动路径p传送流体降低了流体流动的速度，并且可以在流体流动中引起涡流，从而增加了可能从流体移除的空气量。
53.在一个实施例中，第一入口端口76和第一出口端口78两者都沿着z轴线彼此旋转地偏离并且彼此偏离，并且第二入口端口80和第二出口端口82两者也都沿着z轴线彼此旋转地偏离并且彼此偏离。z轴线偏移可以有助于形成使流体传送通过脱气装置38的涡流流动路径p。在一个实施例中，第一入口端口76在壳体66上的位置竖直地高于第一出口端口78，并且第二入口端口80在壳体66上的位置竖直地高于第二出口端口82。
54.在热管理系统32的操作期间，可以以下述方式从第一量的流体48和第二量的流体52移除夹带的空气。当第一量的流体48经由第一入口端口76进入第一区域72，并且第二量的流体52经由第二入口端口80进入第二区域74时，流体沿着它们相应的涡流流动路径p传送。因此，可以从第一量的流体48和第二量的流体52释放气泡84，从而使第一量的流体48和第二量的流体52脱气。从第一量的流体48释放的气泡84可在通过脱气装置38的脱气端口92的通道90离开之前，通过从挡板70向上延伸的竖管88的通道86离开。因此，第一量的流体48通过脱气装置38的第二区域74被脱气。在一个实施例中，通道86、90彼此轴向地对准。从第二量的流体52释放的气泡84可以简单地通过脱气端口92的通道90离开。
55.脱气端口92可以流体连接到贮存器40(参见图2)。因此，气泡84可以积聚在贮存器40的空气区域64内，并且可在第一流体回路34和第二流体回路36内被来自贮存器40的供应62的流体替代。脱气端口92因此也可以用作脱气装置38的填充端口。因此，通过竖管88和脱气端口92“冒泡”的空气通过重力(浮力)被流体排出。
56.本公开的示例性热管理系统结合了脱气装置，所述脱气装置能够为两个或更多个单独的热管理冷却回路提供脱气。脱气装置能够减少两个或更多个冷却回路之间的冷却剂传递和热传递。
57.尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤，但本公开的实施例不限于那些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。
58.应理解，相同的附图标记贯穿若干附图标识对应或类似的元件。应理解，尽管在这些示例性实施例中公开并示出了特定的部件布置，但其他布置也可受益于本公开的教导。
59.前述描述应被解释为说明性的而非具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。出于这些原因，应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。