包括热调节系统的车辆的制作方法

1.本发明涉及一种包括热调节系统的车辆。特别地，本发明涉及一种具有用以驱动车辆的电动机并具有用以向电动机提供电能的电池的车辆，例如电动汽车。
2.本技术所基于的项目已获得欧盟的horizon 2020研究和创新计划的资助，资助协议号为848620。


背景技术：

3.车辆(例如小汽车和公共汽车)用于将能量转换为车辆的运动。目前使用的汽车中的很大一部分具有内燃机，内燃机燃烧化石燃料以驱动汽车。通过燃烧化石燃料，化学能被转换为汽车的运动。
4.近年来，电动汽车变得越来越流行。电动汽车使用电能来驱动电机，使电动汽车运动。电能通常存储在电池中。电动汽车具有很大的环境益处，因为它们在其使用时不会排放二氧化碳。此外，电动汽车不具有像配备内燃机的汽车所具有的废气，这减少了空气污染。此外，与配备内燃机的汽车将化学能转换为运动相比，电动汽车在将电能转换为运动方面更为高效。当将电能转换为运动时，并非所有电能都转换为运动，而是电能中的一小部分转换为热量。由于其高效率，电动汽车与配备内燃机的相当汽车相比产生更少的热量。
5.汽车产生的热量通常用于加热汽车的乘员舱。乘员舱是汽车中由驾驶员和乘客所占据的部分。为了向乘员舱提供热量，汽车设有用于加热、通风和空气调节(hvac)的单元。这样的单元称为hvac单元。hvac单元能够提供对乘员舱的加热，从汽车外的环境提供新鲜空气，并经由空气调节系统提供对乘员舱的冷却。hvac单元可具有热交换器，该热交换器将热量从汽车传递到空气流。通常，汽车的热量是由汽车的电机产生的。所述空气流被引导到乘员舱中。
6.尽管电动汽车与配备内燃机的汽车相比产生较少的热量，但电动汽车需要将来自汽车的电气部件的热量传递到环境中的装置。例如，这些电气部件是电机、电池和电子部件。如果没有这些装置，则这些电气部件的温度在汽车的使用过程中可能会变得过高，迫使驾驶员停车或对部件造成损坏。为了将热量从电气部件传递到汽车外的环境，汽车通常设有连接到冷却回路的散热器。所述冷却回路提供水流，以将来自所述电气部件的热量传递到散热器。散热器将热量传递到与散热器接触的外部空气。散热器通常布置在汽车的格栅中，即布置在汽车的前侧，以便在汽车行驶时尽可能多地接触空气。散热器的表面积需要足够大，以即使在低速行驶时也能传递足够的热量。
7.尽管汽车的热控制需要散热器，但散热器的形状会干扰汽车的空气动力学。需要将大量空气推到散热器上，以便散热器将热量传递到汽车外的空气。结果，散热器会导致阻力。由于这种阻力，汽车需要更多的能量来达到一定速度。使散热器更小或更符合空气动力学有助于减少阻力，但会降低散热器可以传递到外部空气的热量的量。散热器的尺寸需要考虑一些仅仅偶尔发生的情况。例如，散热器需要足够大，以便在炎热的天气牵引拖车或开车上陡坡时传递足够的热量。尽管散热器的最大容量只是偶尔使用，但散热器始终会干扰
汽车的空气动力学形状。
8.美国专利申请us2014/0224448a1提供了一种解决方案，以在不增加散热器尺寸的情况下从发动机传递更多热量。在该解决方案中，在hvac单元中提供了热芯。该热芯为乘员舱提供热量。该热量从发动机传递出去，并且经由冷却回路传递到加热器芯。通过将热量从发动机传递出去，加热器芯有助于冷却发动机。但是，有时乘客不需要来自加热器芯的热量来加热乘员舱，而需要从发动机传递附加的热量。已知的hvac单元通过使用一系统来解决此问题，在该系统中外部空气经由鼓风机流入hvac单元中。混合门(blend door)将空气直接输送到乘员舱或输送到加热器芯。如果混合门将空气输送到加热器芯，则空气由加热器芯加热，加热器芯经由冷却回路带走发动机的热量。如果需要加热乘员舱，则冷却混合物将加热后的空气送到乘员舱，或者冷却混合物将加热后的空气经由管道直接输送到汽车外部。例如，该管道存在于车辆的底部处。
9.us2014/0224448a1公开的hvac单元的一个问题在于，需要一种管道和阀门或混合物的系统来将空气流引导到乘员舱或引导到汽车的外部。管道和阀门的系统增加了汽车的重量。管道和阀门的系统所使用的空间不能被其他汽车部件使用。此外，每个阀门都需要被手动致动或用致动器致动，这增加了汽车的复杂性。


技术实现要素：

10.本发明的一个目标是提供一种比已知的hvac单元更简单的热调节系统，或者至少提供一种替代的热调节系统。
11.本发明的目标通过提供一种包括热调节系统和乘员舱的车辆来实现。所述热调节系统包括风扇、第一热交换器、外部空气管道、乘员舱空气管道、传感器和控制单元。风扇被配置成产生空气流。第一热交换器被布置成将热量传递到空气流。热调节系统被配置成在第一模式和第二模式下操作。在第一模式下，风扇在第一方向上旋转以沿着第一流动路径引导空气流。在第二模式下，风扇在与第一方向相反的第二方向上旋转，以沿着第二流动路径引导空气流。第一流动路径从车辆外的环境通过外部空气管道延伸到第一热交换器，并且随后从第一热交换器通过乘员舱空气管道延伸到乘员舱中。第二流动路径从第一热交换器经由外部空气管道延伸到车辆外的环境。传感器被布置成提供代表车辆的一部分的温度的信号。控制单元配置为基于所述信号使热调节系统在第一模式和第二模式之间切换。与在第一模式下相比，热调节系统适于在第二模式下将更多的热量从第一热交换器传递到空气流。
12.在第一模式下，风扇将第一热交换器加热的空气流经由乘员舱空气管道引导到乘员舱。这样，用空气流来加热乘员舱。在某些情况下，在不需要对乘员舱加热时，第一热交换器可能需要将热量传递到空气流以冷却汽车的一部分。在另一种情况下，在乘员舱内需要一些热量，而第一热交换器需要传递更多的热量，以将车辆的一部分的温度保持为低于某个值。在这些情况下，控制单元将热调节系统切换到第二模式。在第二模式下，风扇的旋转与第一模式相比被反转。通过反转风扇的旋转，风扇经由乘员舱空气管道从乘员舱吸入空气，而不是将空气流引导到乘员舱内。从乘员舱吸入的空气经由乘员舱空气管道流向第一热交换器。空气流被第一热交换器加热，这允许第一热交换器将热量从第一热交换器传递出去。风扇将空气流进一步引导向外部空气管道，加热后的空气流在此离开车辆。在第二模
式下，第一热交换器将热量从汽车传递到汽车外的环境，而不将热量传递到乘员舱。与在第一模式下相比，热调节系统适于在第二模式下将更多的热量从第一热交换器传递到空气流。在第一模式下，空气流的温度受到限制，以在乘员舱内提供舒适感。此外，空气流的温度过高可能是危险的。然而，在第二模式下，空气流被从第一热交换器引导到车辆外的环境。这允许空气流的温度高于第一模式，例如高达50℃或60℃或70℃。这样，第一热交换器能够在第二模式下将更多的热量传递到空气流。通过传递附加的热量，车辆的该部分的温度保持在可接受的值。
13.车辆是例如陆地车辆，例如小汽车或公共汽车或卡车。例如，陆地车辆配置为在崎岖地形中行驶，并且例如设有四轮或全轮驱动。在另一示例中，所述车辆是诸如船的水上交通工具。
14.车辆的乘员舱是车辆中的车辆驾驶员或任何乘客在使用车辆时所在的部分。例如，乘员舱包括供驾驶员和/或乘客就座的座椅。例如，乘员舱包括用于在车辆上存放货物的货舱。例如，乘员舱被划分为多个隔间，其中空气流在第一模式下被引导到一个或多个或所有的隔间。例如，乘员舱基本上是封闭的，诸如在具有固定车顶(rooftop)的汽车中，或者乘员舱基本上是开放的，例如在车顶未连接的敞篷车中。即使在车顶未连接的敞篷车中，当不需要加热乘员舱时，且当热调节系统处于第二模式时，敞篷车中的人员更为舒适。
15.风扇是具有能够产生空气流的转子的装置。例如，转子设有叶片。叶片具有叶片节距，这是叶片在转子上定向的角度。例如，叶片节距设置为在第一模式和第二模式下对于转子的一定转速产生相同量的空气流。例如，叶片节距为45
°
。替代地，与在第一模式下相比，叶片节距设置为在第二模式下对于转子的一定转速产生具有更大空气速度的空气流。在另一示例中，风扇是用于泵送空气流的离心泵。例如，离心泵有两个转子，也称为叶轮(impeller)。两个转子中的一个配置为在第一模式下旋转以沿着第一流动路径引导空气流，而两个转子中的另一个配置为在第二模式下旋转以沿着第二流动路径引导空气流。在此示例中，两个转子按顺序旋转，而不是同时旋转。替代地，离心泵具有单个转子。在又一示例中，风扇是用于泵送空气流的轴向泵。在一个示例中，风扇是横流风扇，有时称为切向风扇或管状风扇。空气流横向穿过横流风扇的转子移动。
16.风扇包括电机，该电机被配置为使风扇的转子相对于风扇的固定部分旋转。风扇的固定部分称为定子。例如，电机具有在转子上的磁体，以及在定子上的电线圈。通过向线圈提供电流，在定子上的电线圈和转子上的磁体之间产生电磁力，从而导致转子相对于定子旋转。通过控制通过电线圈的电流的定时和量，控制转子沿第一方向或沿第二方向旋转。例如，第一方向是顺时针方向，第二方向是逆时针方向。在一个实施例中，风扇设有两个转子，例如两个转子被同心地布置在定子上。两个转子中的一个配置为沿第一方向旋转，以沿着第一流动路径产生空气流。两个转子中的另一个配置为沿第二方向旋转，以沿着第二流动路径产生空气流。当两个转子中的一个旋转时，两个转子中的另一个是静止的，即不旋转。
17.第一热交换器通过具有接触空气流的表面来利用空气流传递热量。该表面越大，则热量可越容易从第一热交换器传递到空气流。为了形成大的表面，第一热交换器例如具有这样的表面，即该表面包括诸如销的突起和/或包含凹坑和/或凹槽。在一个示例中，该表面具有导致空气流变为湍流的突出特征。与层流空气流相比，热量更容易传递到湍流空气
流。第一热交换器例如包括具有良好传热性能的材料，诸如铝。在一个示例中，第一热交换器完全由铝制成。通过使用具有良好传热性能的材料，热量易于在第一热交换器内传递到接触空气流的表面。
18.在一个示例中，第一热交换器包括两个热交换器。空气流相继地穿过所述两个热交换器。在此示例中，在第一模式下，两个热交换器中的一个构造为蒸发器，以从空气流传递热量。因此，在第一模式下，两个热交换器中的一个冷却被沿着第一流动路径引导向乘员舱的空气流。这样，乘员舱被提供冷却后的空气。在第二模式下，所述两个热交换器都构造为冷凝器，以将热量传递到空气流。因此，在第二模式下，两个热交换器都加热被沿着第二流动路径引导的空气流。通过在第二模式下使用两个热交换器，而在第一模式下使用仅一个热交换器，热调节系统能够在第二模式下比在第一模式下将更多的热量从第一热交换器传递到空气流。
19.例如，乘员舱空气管道是第一热交换器和乘员舱之间的单个管道。在另一示例中，乘员舱空气管道包括在第一热交换器和乘员舱之间的多个管道。驾驶员可以通过设置一个或多个阀门来选择空气流流过这些管道中的哪一个管道或管道组合。例如，这些管道中的一个管道将空气流引导向车辆的前窗。这样，空气流可用于去除前窗上的冰或雾。通过提供加热后的空气流，前窗上的冰将会融化，并且前窗上的雾将会消失。例如，这些管道中的另一个管道将空气流引导到驾驶员或乘客的脚部。对于感觉寒冷的人来说，脚部温暖是很舒服的。例如，提供其它管道以将空气流引导向车辆的侧窗，引导向车辆的后座和/或引导向货舱(例如汽车的后备箱)。
20.外部空气管道提供在车辆的外部环境与第一热交换器之间的管道。外部空气管道包括单个管道或多个管道。外部空气管道的吸入外部空气的一侧例如被布置为靠近前窗的底部、布置在位于车辆前部处的格栅中，和/或布置在车辆的引擎盖上。在另一示例中，外部空气管道的吸入外部空气的一侧被布置在车辆的顶部上或布置在车辆的后部处。在又一个示例中，外部空气管道的吸入外部空气的一侧被布置在车辆的电机舱内。在此示例中，电机舱具有足够的开口，以允许来自汽车外部的空气经由电机舱到达外部空气管道。在电机舱中设置外部空气管道的一个优点是外部空气管道不太可能被雪或冰堵塞。
21.例如，传感器是一种温度传感器，其提供有关车辆的制动器、乘员舱、电机、电池的温度或在冷却回路中的传热介质的温度的信息。该传感器包括例如这样的传感器，其提供有关电机的工作负载(例如检测电机的每分钟转数(rpm))、提供给电机的电流的量或由电机提供的扭矩的信息。该传感器包括例如提供关于制动器使用情况的信息的传感器，例如通过检测制动器的使用量和时间。该传感器包括例如提供关于车辆的速度和/或相对于车辆的风速的信息的传感器。该传感器包括例如提供关于汽车外的环境的温度和/或车辆的外表面(例如车辆的顶部或车辆的太阳能面板)的温度的信息的传感器。在一个实施例中，传感器是传感器系统的一部分，该传感器系统包括提供信息中的多个部分的多个传感器。
22.基于传感器检测到的信息，传感器产生信号。控制单元接收信号并基于信号控制热调节系统。基于信号，控制单元将热调节系统设置为第一模式或第二模式。基于传感器的信号，控制单元沿第一方向或第二方向驱动风扇。例如，当传感器指示电机温度较低时，控制单元将热调节系统设置为第一模式。当传感器指示电机温度较高时，控制单元将热调节系统设置为第二模式。例如，当来自传感器的信号超过阈值时，控制单元将热调节系统从第
一模式切换到第二模式。例如，阈值取决于所提供的电动机或电子逆变器或电池的类型。
23.美国专利申请us2016082809a1为汽车在阳光下停放一段时间后乘员舱变得过热提供了一种解决方案。在hvac单元中布置了阀门系统，以沿流动路径提供空气。该流动路径将来自乘员舱的热空气经由hvac单元引导到汽车的外部。与us2016082809a1的解决方案相比，本发明的优点是本发明可以在不使乘员舱处于高温的情况下从车辆中去除热量。
24.在一个实施例中，车辆包括热发生部件。传感器被布置成提供代表热发生部件的温度的信号。
25.根据该实施例，车辆具有热发生部件，例如电机或变速箱或制动器或任何其他在使用车辆期间产生热量的部件。优选地，热发生部件具有不同于产热的功能，但作为执行该功能的副作用而产生热量。例如，制动器具有使车辆减速的功能。在使车辆减速时，制动器会变热，因此作为使车辆减速的副作用而产生热量。另一个示例是电机的功能是驱动车辆。在驱动车辆时，电机会变热，因此作为驱动车辆的副作用而产生热量。热发生部件的另一个示例是太阳能面板。例如，车辆在车辆的顶部上设有太阳能面板，用以为车辆提供电能。太阳能面板的功能是通过收集阳光来产生电力。此功能的副作用是太阳能面板变热。变热情况的发生是因为并非所有的阳光都转化为电力。一些阳光被太阳能面板反射，而一些阳光被太阳能面板吸收。所吸收的阳光转化为热量。此外，太阳能面板中的电流会导致太阳能面板变热。太阳能面板的温度越高，则太阳能面板的效率就越低。太阳能面板的温度升高20℃会导致效率降低8％。当温度升高到一定阈值以上时，热发生部件产生的热量会对热发生部件的主要功能产生负面影响。
26.在一个实施例中，第二流动路径从乘员舱经由乘员舱空气管道延伸到第一热交换器，并且随后从第一热交换器通过外部空气管道延伸到车辆外的环境。
27.在本实施例中，第二流动路径随后从乘员舱延伸到乘员舱空气管道，从乘员舱空气管道延伸到第一热交换器，从第一热交换器延伸到外部空气管道，以及从外部空气管道延伸车辆外的环境。
28.该实施例的一个优点是，第二流动路径与第一流动路径沿着车辆的相同部分。由于第二流动路径与第一流动路径沿着车辆的相同部分，因此热调节系统只需要最少量的部件。由于乘员舱空气管道被用于第一流动路径和第二流动路径两者，因此第一热交换器上游的第二流动路径不需要附加的空气管道。在一替代实施例中，第二流动路径具有在第一热交换器上游的附加管道。在该替代实施例中，第二流动路径是从车辆外的环境经由所述附加管道延伸到第一热交换器，并且从第一热交换器经由外部空气管道返回到车辆外的环境。在该替代实施例中，第二流动路径不是在乘员舱内开始，而是在车辆外的环境中开始。
29.在一个实施例中，与在第一模式下相比，风扇被配置为在第二模式下以更高的最大流速(flow speed)或更高的最大流量(flow rate)沿着第一热交换器提供空气流。
30.根据该实施例，与在第一模式下相比，风扇能够在第二模式下沿着第一热交换器引导更多的空气和/或以更高的速度引导空气。这允许在第二模式下将更多热量从第一热交换器传递到空气流。在第一模式下，最大流速和最大流量受到限制，以在乘员舱内提供舒适的空气流。在第一模式下流速过高可能会导致乘员舱内的不舒适送风。在第一模式下流量过高可能会导致乘员舱内的不舒适高压。然而，在第二模式下，流速和流量可能比第一模式下的大，因为空气流被引导到乘员舱外和车辆外。
31.在一个实施例中，热调节系统包括第一冷却回路。第一冷却回路适于提供通过第一冷却回路的传热介质的流。第一冷却回路被配置为将热量从热发生部件经由所述传热介质传递到第一热交换器。
32.为了防止热发生部件变得过热，提供第一冷却回路。第一冷却回路提供传热介质的流。传热介质是能够流过第一冷却回路、能够从热发生部件吸收热量并将热量朝向第一热交换器传递的介质。传热介质包括例如水或制冷剂或任何其它合适的冷却剂。例如，传热介质包括无机添加剂技术冷却剂(iat冷却剂)、有机酸技术冷却剂(oat冷却剂)、混合有机酸技术冷却剂(hoat冷却剂)或乙二醇水溶液或丙二醇水溶液。传热介质包括例如作为冷却剂的水-乙二醇混合物。传热介质包括例如r1234yf制冷剂。传热介质例如以液相或气相存在于第一冷却回路中。例如，传热介质在第一冷却回路中从液相变为气相以及反之。例如，第一冷却回路被配置为通过将传热介质从液相变为气相以吸收来自热发生部件的热量。例如，第一冷却回路被配置为通过将传热介质从气相变为液相以将热量朝向第一热交换器传递。
33.第一冷却回路被称为冷却回路，因为第一冷却回路被设置为冷却热发生部件。因此，本领域技术人员会认为第一冷却回路是冷却回路。但是，在冷却热发生部件的同时，第一冷却回路使第一热交换器升温，因此第一冷却回路也可认为是加热回路，或者更一般地说，被认为是传热回路或热能传递回路。
34.来自热发生部件的热量通过在热发生部件和传热介质之间的热接触而传递到传热介质。例如，热发生部件具有在热发生部件的使用期间变热的表面。例如，第一冷却回路具有与该表面接触的管。传热介质能够通过流过所述管而吸收该表面的热量。在另一示例中，第一冷却回路具有延伸穿过热发生部件的一个或多个通路。传热介质流经所述一个或多个通路，以从热发生部件吸收热量。
35.在一个实施例中，与在第一模式下相比，第一冷却回路适于在第二模式下提供更高温度的传热介质。
36.根据该实施例，与第一模式相比，第一冷却回路在第二模式下使传热介质的温度增加。通过增加传热介质的温度，第一热交换器的温度升高。结果，第一热交换器能够在第二模式下将更多的热量传递到空气流。第一冷却回路适于例如通过使用制冷剂或热泵，或通过改变传热介质的流量或流速来提供不同温度的传热介质。在一个示例中，第一冷却回路适于通过使用不同数量的通路提供不同温度的传热介质，传热介质在第一模式和第二模式中流过所述通路。
37.在一个实施例中，热调节系统包括第二热交换器。第一冷却回路被配置为将热量从热发生部件经由传热介质并行地传递到第一热交换器和第二热交换器。第二热交换器被布置成将热量从传热介质传递到车辆外的环境。
38.根据该实施例，热量从热发生部件并行地传递到第一热交换器和第二热交换器。并行意味着来自热发生部件的热量的一部分传递到第一热交换器而不传递到第二热交换器，而来自热发生部件的热量的另一部分传递到第二热交换器而不传递到第一热交换器。在一个示例中，第一冷却回路被配置为首先将热量从传热介质传递向第一热交换器。在第一冷却回路的更下游，第一冷却回路被配置为将热量从传热介质传递到第二热交换器。
39.例如，第二热交换器被配置为将热量从热发生部件传递到环境，而与热调节系统
处于第一模式还是第二模式无关。例如，第二热交换器是布置在车辆的格栅中的散热器。例如，第二热交换器足够大，足以在大多数情况下充分冷却热发生部件。例如，所述大多数情况包括在中等环境温度下使用车辆、在中等负载下使用车辆和/或以中等速度驾驶车辆。在其中车辆为乘用车的示例中，中等环境温度例如为25℃或更低，中等负载为4名乘客或更少，并且中等速度小于每小时100公里，没有过度的加速和减速。
40.在一个示例中，第二热交换器从热发生部件接收热量，而第一热交换器从不同的热发生部件接收热量。例如，第二热交换器从电机接收热量，而第一热交换器从电池接收热量。
41.在一个实施例中，热调节系统包括第二冷却回路和第三热交换器。第二冷却回路被配置为提供通过第二冷却回路的第二传热介质的流。第三热交换器被配置为将热量从传热介质传递到第二传热介质。第二冷却回路被配置为将热量从第二传热介质传递到第一热交换器。
42.根据该实施例，第二冷却回路被配置成将热量从第一冷却回路传递到第一热交换器。该实施例的一个优点在于，第二冷却回路改善了第一冷却回路和第一热交换器之间的传热。特别是，改进了电动车辆在炎热天气里的传热。电动车辆的电子部件(诸如电机)通常加热直至约40℃或50℃，这远低于例如加热直到90℃的内燃机。将电子部件加热超过50℃可能会导致电子部件的损坏，而内燃机在90℃时不会损坏。在30℃的炎热天气里，环境和电子部件之间只有10-20℃的微小温差。通过添加第二冷却回路，即使对于在炎热天气里的电动车辆，也改善了热量的传递。例如，第二传热介质是制冷剂。制冷剂在第三热交换器处蒸发，因此制冷剂处于气相并处于低温，例如5℃或10℃。制冷剂的低温有助于从第一冷却回路传递热量，第一冷却回路例如在40℃或50℃的温度下。通过使制冷剂在第一热交换器处冷凝，制冷剂在高温下进入液相。高温用于将热量从第一热交换器传递到风扇产生的空气流。
43.第二冷却回路被称为冷却回路，因为提供第二冷却回路是为了改进对热发生部件的冷却。因此，本领域技术人员会将第二冷却回路认为是冷却回路。然而，在改进对热发生部件的冷却的同时，第二冷却回路使第一热交换器升温，因此第二冷却回路也可以认为是加热回路，或者更一般地说，被认为是传热回路或热能传递回路。
44.在一个实施例中，第一流动路径与第二流动路径相反。
45.根据该实施例，第一流动路径与第二流动路径相同，只是空气流的方向相反。在第一模式下，空气流的方向是从车辆外的环境到第一热交换器再到乘员舱，而在第二模式下，空气流的方向与第一模式中的方向相反，即从乘员舱到第一热交换器到车辆外的环境。在该实施例中，热调节系统只需要最少量的部件，因为相同的部件被用于第一流动路径和第二流动路径两者。
46.该实施例在热调节系统设有空气过滤器的情况下具有另一优点。在第一模式下，空气过滤器被布置成从经由外部空气管道吸入的空气中去除颗粒，例如灰尘和花粉。在空气流到达乘员舱之前，颗粒被从空气流中去除。例如，空气过滤器位于外部空气管道、乘员舱空气管道内或风扇附近。在第一模式下，颗粒积聚在空气过滤器处。由于颗粒在空气过滤器中的积聚，空气流穿过空气过滤器将变得更加困难。在最坏的情况下，空气过滤器完全被颗粒堵塞，因此没有空气穿过空气过滤器。由于颗粒在空气过滤器中的积聚，空气过滤器需
要定期清洁或更换。通过提供与第一流动路径相反的第二流动路径，可以从空气过滤器中去除积聚在空气过滤器上的颗粒。第一流动路径导致颗粒进入空气过滤器，而第二流动路径导致颗粒被推离空气过滤器。因此，在第二模式期间，利用沿着第二流动路径的空气流清洁空气过滤器。从空气过滤器释放的颗粒经由外部空气管道被推出热调节系统。这样，空气过滤器需要较少的手动清洁和/或需要更少的更换。例如，为了改善对空气过滤器的清洁，风扇被构造为使所提供的空气流沿着第二流动路径的流速或流量高于沿着第一流动路径的流速或流量。更高的流速或更高的流量在空气过滤器上产生更大压力，以将颗粒从空气过滤器分离。例如，通过在第二模式下为风扇提供更大功率，或者通过转子的设计，风扇被配置为沿着第二流动路径提供更高的流速或更高的流量。例如，风扇在第二模式下的转速大于在第一模式下的转速。
47.例如，热调节系统配置为定期从第一模式切换到第二模式以清洁空气过滤器。例如，该周期是每天或每周或每月一次。例如，热调节系统配置为在不使用车辆时(例如当车辆停放或车内没有人时)执行此操作。当热调节系统切换到第二模式以清洁空气过滤器时，可能没有热量从第一热交换器传递到空气流，因为车辆没有产生热量。
48.在一个实施例中，车辆包括电池、电子逆变器和电动机。电池配置为向电子逆变器提供电能。电子逆变器被配置为转换电能并为电动机提供所转换的能量。电动机配置为驱动车辆。所述热发生部件为电池、电子逆变器和电动机中的至少一个。
49.在本实施例中，所述车辆是电动车辆，如电动汽车。电池储存电能。在驱动车辆时，电池为电子逆变器提供电能。电池以直流电(dc)的形式向电子逆变器提供电能。电子逆变器将来自电池的电能从直流电(dc)转换为交流电(ac)。电动机使用来自电子逆变器的交流电(ac)来驱动车辆。通常，由交流电供电的电动机比由直流电供电的电动机更有效。由于电池只能提供直流电，因此提供电子逆变器以用电池为高效电动机供电。
50.在驾驶电动车辆时，电流流过电机、电子逆变器和电池。取决于情况，例如在满载车辆上坡行驶时，电流是大电流。大电流会导致部件产生大量热量，从而导致这些部件的温度升高。不幸的是，这些部件的高温会降低效率，或甚至可能导致部件损坏。通过将热量从电动机、电子逆变器和/或电池传递到第一热交换器，这些部件的温度保持在所需的低值。
51.在一个实施例中，车辆包括电池以向车辆提供电能。传感器配置为提供第一充电信号和第二充电信号。第一充电信号指示电池未被充电。第二充电信号指示电池正在充电。控制单元配置为基于第一充电信号切换到第一模式，以及基于第二充电信号切换到第二模式。
52.使用充电单元定期为车辆的电池充电可能需要几个小时才能为电池完全充电。当使用充电单元对电池进行快速充电时，可以在短时间内(例如在30分钟内)为电池充电。当使用充电单元为车辆的电池充电时，尤其是在快速充电时，大电流流过电池。该电流产生的热量会增大电池的温度。电流还可能使得车辆中的其他部件的温度升高，例如将充电单元的电压转换为电池电压的转换器。如果温度变得过高，则应减慢甚至暂时停止对电池的充电，以便电池能够冷却。在该实施例中，传感器被配置为指示电池是否正在充电。当电池未被充电或已经完成对电池的充电后，没有大的电流流过电池。因此，电池不会产生或只产生很少的热量，因此控制单元将热调节系统设置为第一模式。当电池正在充电时，大电流流过电池。结果，电池会产生大量热量，因此控制单元将热调节系统设置为第二模式，以将至少
部分热量从电池传递到第一热交换器。当在充电单元处为电池充电时，切换到第二模式不太可能降低车辆用户的任何舒适度。通常，当在充电单元处为电池充电期间，例如在家中或充电站，车辆的用户不在乘员舱内，而是在另外的其他地方，例如在外面散步、在家或在工作。
53.在一个实施例中，控制单元被配置成当电池正被充电时在第一模式和第二模式之间交替。在本实施例中，在电池正被充电的同时，控制单元在第一模式和第二模式之间切换，以一方面将足够的热量经由第一热交换器从电池传递出去，并且另一方面保证乘员舱内的舒适温度。例如，当热调节系统处于第二模式五分钟，然后切换到第一模式五分钟以实现乘员舱的所需温度时，电池被第一热交换器充分冷却。在以第一模式运行五分钟后，热调节系统再次切换回第二模式五分钟。只要电池正在充电，该切换就会重复进行。替代于五分钟，可以使用任何其他合适的时间段，例如三分钟、十分钟或十五分钟。例如，第一模式的时间段与第二模式的时间段不同。在另一示例中，在对电池充电期间，热调节系统处于第一模式，直到已经达到乘员舱的所需温度。然后，热调节系统切换到第二模式并保持在第二模式中，直到乘员舱内需要附加的热量。当乘员舱内需要附加的热量时，热调节系统切换回第一模式。只要电池正在充电，该切换就会重复进行。
54.在一个实施例中，车辆包括电连接件和太阳能面板。电连接件被配置为与充电单元连接，以用电能为电池充电。太阳能面板配置为用太阳能电能为电池充电。控制单元被配置为在电池正经由所述电连接件充电时切换到第二模式。
55.在该实施例中，车辆的电池可以经由车辆上的电连接件而由充电单元或由太阳能面板充电。只要太阳能面板暴露于阳光或其它类型的合适光线下，太阳能面板就会为电池提供太阳能电能。太阳能电能以相对较低的安培数提供给电池，因此用太阳能电能充电不会在电池中产生大量热量。只有在车辆静止时才能使用充电单元为电池充电。优选用充电单元尽可能快地为电池充电，因此使用大安培数，以快速地为电池提供大量能量。结果，在用充电单元为电池充电时会产生大量热量，尤其是在快速充电时。控制单元配置为在经由充电单元为电池充电时切换到第二模式，以传递大量产生的热量，并且配置为在通过太阳能面板为电池充电时(在此期间仅产生很少热量)切换到第一模式。
56.在一个实施例中，车辆包括在乘员舱和车辆外的环境之间的通道。第二流动路径从车辆外的环境经由所述通道延伸到乘员舱，并且随后从乘员舱经由乘员舱空气管道延伸到第一热交换器。
57.在第二模式下，风扇经由乘员舱空气管道将空气从乘员舱吸入到第一热交换器。为了防止在乘员舱内产生欠压，车辆设有通道。该通道形成乘员舱和车辆外的环境之间的管道，因此当热调节系统处于第二模式时，空气可以经由该通道从车辆外的环境流入乘员舱。例如，通道布置在车辆的顶部中、在前窗附近、在后窗附近、在一个或多个车门中和/或在车辆的底部中。
58.在一个实施例中，车辆被配置为在热调节系统处于第一模式时关闭该通道，并且在热调节系统处于第二模式时打开该通道。为防止乘员舱内的不期望送风(draft)，当热调节系统处于第一模式时，该通道关闭。在第二模式下，通道被打开以防止乘员舱内的欠压。例如，该通道是单向密封件。该密封件具有例如止回阀或柔性翻板，例如橡胶翻板。翻板的一侧与乘员舱内的空气压力接触，而翻板的另一侧与车辆外的环境的空气压力接触。在第
一模式下，乘员舱内的空气压力与车辆外的空气压力相比是相同的或略大。乘员舱的空气压力将柔性翻板推到关闭位置，因此通道关闭。在第二模式下，风扇从乘员舱内吸入空气，导致乘员舱内的空气压力略有下降。乘员舱内的空气压力的降低太小，不会导致乘员舱内的人员不适。结果，乘员舱内的空气压力小于车辆外的空气压力。车辆外的空气压力将柔性翻板推到打开位置，因此通道打开。另外或替代地，该通道由阀门关闭。例如，控制单元控制致动器，该致动器在第二模式下打开阀门，并且在第一模式下关闭阀门。
59.在一个实施例中，车辆包括车窗。通过打开车窗而形成通道。控制单元被配置为在热调节系统处于第二模式时打开车窗。
60.根据该实施例，车辆被配置为在第二模式下打开车窗。例如，控制单元控制致动器，以在第二模式下打开车窗。例如，车窗是驾驶员座椅处的侧窗或乘客座椅处的侧窗。例如，车窗是顶篷车窗。车窗完全打开或部分打开。例如，车窗被部分打开，以在车窗和窗框之间形成0.5cm或1cm或5cm或10cm的间隙。例如，控制单元配置为在热调节系统切换回第一模式时关闭车窗。
61.在一个实施例中，本发明涉及包括热调节系统和乘员舱的车辆。热调节系统包括风扇、第一热交换器、外部空气管道和乘员舱空气管道。风扇被构造成产生空气流。第一热交换器被布置成将热量传递到空气流。热调节系统配置为在第一模式和第二模式之间切换。在第一模式下，风扇在第一方向上旋转以沿着第一流动路径引导空气流。在第二模式下，风扇在与第一方向相反的第二方向上旋转，以沿着第二流动路径引导空气流。第一流动路径从车辆外的环境通过外部空气管道延伸到第一热交换器，并且随后从第一热交换器通过乘员舱空气管道延伸到乘员舱中。第二流动路径从第一热交换器经由外部空气管道延伸到车辆外的环境。第一流动路径与第二流动路径相反。车辆包括热发生部件和第一冷却回路。第一冷却回路适于提供通过第一冷却回路的传热介质的流。第一冷却回路被配置为将热量从热发生部件经由传热介质传递到第一热交换器。可选地，车辆包括电池、电子逆变器和电动机。电池配置成为电子逆变器提供电能。电子逆变器被配置为转换电能并为电动机提供所转换的能量。电动机配置为驱动车辆。所述热发生部件是电池、电子逆变器和电动机中的至少一个。
62.该实施例的一个优点是，从热发生部件的传热可以临时增加，例如当热发生部件处于变得过热的危险中时。当热发生部件是车辆的电池、电子逆变器或电动机时，本发明特别有用。这些部件在一种情况下可能只产生很少的热量，例如在平坦地形上以恒定速度行驶，并且在另一种情况下可能产生大量热量，例如在丘陵地形上过度加速和减速。
63.在一个实施例中，提供了一种包括热调节系统和乘员舱的车辆。热调节系统包括风扇、第一热交换器、外部空气管道和乘员舱空气管道。风扇被构造为产生空气流。第一热交换器被布置用于将热量传递到空气流。热调节系统被配置为在第一模式和第二模式之间切换。在第一模式下，风扇在第一方向上旋转以沿着第一流动路径引导空气流。在第二模式下，风扇在与第一方向相反的第二方向上旋转，以沿着第二流动路径引导空气流。第一流动路径从车辆外的环境通过外部空气管道延伸到第一热交换器，并且随后从第一热交换器通过乘员舱空气管道延伸到乘员舱中。第二流动路径从第一热交换器经由外部空气管道延伸到车辆外的环境。车辆包括热发生部件和第一冷却回路。第一冷却回路适于提供通过第一冷却回路的传热介质的流。第一冷却回路被配置为将热量从热发生部件经由传热介质传递
到第一热交换器。热调节系统包括传感器和控制单元。传感器提供代表车辆的一部分的信息的信号。控制单元配置为基于所述信号在第一模式和第二模式之间切换。任选地，车辆包括电池以向车辆提供电能。传感器配置为提供第一充电信号和第二充电信号。第一充电信号指示电池未被充电。第二充电信号指示电池正在充电。控制单元配置为基于第一充电信号切换到第一模式，并基于第二充电信号切换到第二模式。
64.该实施例具有的优点是，基于来自传感器的信号，临时提供从热发生部件的附加传热。这样，热发生部件可以保持在所需的温度下，在该温度下，热发生部件可以有效地执行其主要功能。如果热发生部件是车辆的电池并且所述信号指示电池是否正在充电，则该实施例是特别有益的。在电池的充电过程中，电池的温度可能迅速升高。不幸的是，电池的高温会使电池的有效性大幅降低。在电池的充电期间，通过将热调节系统置于第二模式以从电池传递热量，电池的温度不会超过所需的阈值温度。
附图说明
65.下面将参照附图更详细地描述本发明，其中将以非限制性方式示出本发明的示例性实施例。附图示出了：
66.图1是根据本发明实施例的在第一模式下的热调节系统的详细图。
67.图2是根据本发明实施例的在第二模式下的热调节系统的详细图。
68.图3是根据本发明实施例的热调节系统。
69.图4是包括根据本发明实施例的热调节系统的车辆。
具体实施方式
70.图1示意性地公开了根据本发明实施例的热调节系统100的详细图。热调节系统100包括风扇102、第一热交换器104、外部空气管道112和乘员舱空气管道114。风扇102被配置成产生空气流108。第一热交换器104被布置成将热量传递到空气流108。hvac单元106是热调节系统100的一部分，其包括风扇102、第一热交换器104和乘员舱空气管道114。
71.图1公开了在第一模式下的热调节系统100。在第一模式下，风扇102沿第一方向110旋转以沿着第一流动路径引导空气流108。第一流动路径由箭头指示。第一流动路径从车辆外的环境116通过外部空气管道112延伸到第一热交换器104，并且随后从第一热交换器104通过乘员舱空气管道114延伸到乘员舱118中。乘员舱空气管道114包括三个管道。乘员舱空气管道114a被布置成将空气流108引导向车辆的前窗。乘员舱空气管道114b被布置成当车辆驾驶员坐在车辆中时，将空气流108引导向驾驶员的脚部。乘员舱空气管道114c被布置成当驾驶员坐在车辆中时，将空气流108引导向驾驶员的上半身。在三个乘员舱空气管道114a-114c上为空气流108提供阀门120。每个阀门120被配置为完全打开、完全关闭或部分打开。在一个示例中，一个或多个阀门120被配置成不被完全关闭，因此如果所有阀门120都处于关闭位置，则空气流108永远不会被完全阻塞。驾驶员或乘客能够手动或自动设置阀门120，以经由所需的乘员舱空气管道114a-c接收空气流108。
72.第一热交换器104被提供来自热发生部件的热量。第一热交换器104将热量传递到穿过第一热交换器104的空气流108。
73.热调节系统100包括控制单元122，控制单元122被配置成控制风扇102的转速和旋
转方向。控制单元122具有输出端子，用以向风扇102发送控制信号122a。风扇102具有用于接收控制信号122a的输入端子。图1中的虚线指示控制单元122和风扇102之间的连接，控制信号122a通过该连接从控制单元122发送到风扇102。风扇102具有电机，其未在图1中示出。基于控制信号122a，电机被驱动以使风扇102的转子旋转。在第一模式下，控制单元122控制风扇102沿第一方向110旋转。在第一模式下，电机由控制信号122a驱动，使风扇102的转子沿第一方向110旋转。
74.控制单元122还具有输出端子，用于向阀门120发送控制信号122b。图1中的虚线指示控制单元122和阀门120之间的连接，控制信号122b通过该连接从控制单元122发送到阀门120。阀门120具有至少一个致动器，其未在图1中示出。所述至少一个致动器被配置成基于控制信号122b来打开和关闭阀门120。
75.图2公开了根据本发明实施例的在第二模式下的热调节系统100的详细图。在第二模式下，风扇102沿与第一方向110相反的第二方向210旋转，以沿着第二流动路径引导空气流108。第二流动路径由与图1中第一流动路径的箭头相反指向的箭头指示。在图2中，第二流动路径从乘员舱118经由一个或多个乘员舱空气管道114a-c延伸到第一热交换器104。第二流动路径从第一热交换器104继续经由外部空气管道112延伸到车辆外的环境116。第一热交换器104被提供来自热发生部件的热量。第一热交换器104将热量传递到穿过第一热交换器104的空气流108。因为空气流108经由外部空气管道112被引导到车辆外的环境116，因此来自第一热交换器104的热量被空气流108带离乘员舱118并带出车辆。
76.控制单元122通过将控制信号122a从控制单元122的输出端子发送到风扇102的输入端子来控制风扇102沿第二方向210旋转。风扇102的电机基于控制信号122a在第二方向210上驱动风扇102的转子。例如，控制单元122将控制信号122b从控制单元122的输出端子发送到阀门120的输入端子，以打开阀门120。通过打开阀门120，控制单元122确保可以从乘员舱118吸入足够的空气以经由第一热交换器104传递热量。
77.图3公开了根据本发明实施例的热调节系统100。热调节系统100包括第一冷却回路212和第二冷却回路222。第一冷却回路212包括第二热交换器214、导管216、第一支路218a和第二支路218b。第一冷却回路212被配置成提供通过导管216的传热介质流，并使传热介质与车辆的电机202、逆变器204和电池206发生热接触。例如，导管216穿过电机202、逆变器204和电池206。在使用车辆期间，电机202、逆变器204和/或电池206达到高于传热介质温度的温度。因为传热介质与电机202、逆变器204和电池206热接触，因此这些部件将热量传递到传热介质。第一冷却回路212被配置成向第二热交换器214提供传热介质。第二热交换器214与外部空气230接触，并且第二热交换器例如被布置在车辆的格栅处。第二热交换器214将热量从传热介质传递到外部空气230。
78.在第二热交换器214之后，导管216被分成第一支路218a和第二支路218b。第一支路218a形成穿过逆变器204和电池206的导管。第二支路218b形成穿过电机202的导管。这样，第一支路218a可以针对冷却逆变器204和电池206进行优化，而第二支路218b则针对冷却电机202进行优化。例如，阀门240a布置在第一支路218a中，阀门240b布置在第二支路218b中，以分别设定通过第一支路218a和第二支路218b的传热介质的流量。当只需要从热发生部件传递少量热量时，阀门240a，240b配置为限制传热介质的流量，而当需要从热发生部件传递大量热量时，阀门240a，240b配置为增加传热介质的流量。控制单元122被配置为
控制阀门240a、240b。控制单元122被配置成向阀门240a、240b发送控制信号，以打开或关闭阀门240a、240b中的一个或多个。
79.第二冷却回路222包括第四热交换器224、导管226和压缩机228。导管226被配置成提供通过第一热交换器104、压缩机228和第四热交换器226的第二传热介质流。
80.第一冷却回路212和第二冷却回路222经由第三热交换器208彼此连接。第三热交换器208可称为冷却器，其从第一冷却回路212接收热量并将该热量传递到第二冷却回路222。第二冷却回路222将此热量进一步传递到第一热交换器104，以使热调节系统100在第一模式或第二模式下操作。第二冷却回路222将来自第一冷却回路212的热量的一部分传递到第四热交换器224。第四热交换器224与外部空气230接触，并且该第四热交换器例如布置在车辆的底侧处。第四热交换器224将热量从第二冷却回路222传递到外部空气230。
81.压缩机228被配置成压缩第二冷却回路222中的第二传热介质。通过在第四热交换器224之前压缩第二传热介质，第二传热介质在第四热交换器224中具有高温。由于第二传热介质的高温，热量易于从第四热交换器224传递到外部空气。第三热交换器208被配置成使第二冷却回路222中的第二传热介质解压缩或蒸发。通过在第三热交换器208中蒸发第二传热介质，第二传热介质在第三热交换器208中具有低温。由于第二传热介质的低温，热量易于经由第三热交换器208从第一冷却回路212传递到第二冷却回路222。任选地，第二传热介质在第一热交换器104之前或在第一热交换器104处被压缩。通过在第一热交换器104之前或在第一热交换器104处压缩第二传热介质，第二传热介质的温度在第一热交换器104处升高。随着温度的升高，第一热交换器104能够更容易地将热量传递到空气流108。
82.图4示意性地公开了包括根据本发明实施例的热调节系统100的车辆，即汽车400。汽车400具有乘员舱402，其中提供座椅以供驾驶员和乘客就座。汽车400是具有电池206的电动汽车，该电池用于向电动机(图中未示出)提供电能。汽车400具有电子逆变器(图中未示出)，用于转换来自电池206的电能并向电机提供所转换的电能。汽车400还在汽车400的车顶上具有太阳能面板406，以向电池206提供太阳能电能。汽车400具有电连接器410，其与电池206电连接。电连接器410用于将电池206与充电单元连接以对电池206进行充电。充电单元使用来自电网的电力对汽车400的电池206进行充电。
83.图4示意性地示出汽车400设有hvac单元106、第二热交换器214、第三热交换器208和第四热交换器224。热调节系统100的其它部分也应用在本实施例中，但未在图4中示出。外部空气管道112在前窗412的下边缘附近具有开口。第二热交换器214位于汽车400的格栅后面，即位于汽车的前部处。电池206位于汽车400的底部处。第一冷却回路212连接到电池206以将热量从电池206传递到第二热交换器214和第三热交换器208。第三热交换器208经由第二冷却回路222将来自电池206的热量中的至少一些热量传递到hvac单元106。第二冷却回路222包括第四热交换器224，其布置在汽车400的底部处。
84.汽车400具有侧窗404，该侧窗404可以通过降低侧窗404来打开。通过降低侧窗404，在侧窗404的玻璃的上边缘和窗框之间产生间隙。控制单元122(图4中未示出)被布置成在热调节系统100处于第二模式时降低侧窗404，以在乘员舱402和汽车外的环境116之间产生通道。此外，汽车400设有单向密封件414，以在热调节系统100处于第二模式时提供附加的通道。
85.在一个实施例中，第一冷却回路212连接到太阳能面板406，以将热量从太阳能面
板406传递到第一冷却回路212。如果太阳能面板的温度升高20℃，则太阳能面板通常会损失8％的效率。通过将第一冷却回路212连接到太阳能面板406，热量从太阳能面板406中除去，这降低了太阳能面板406的温度且由此提高了太阳能面板406的效率。
86.图4示出了控制单元122。控制单元122连接到汽车400的若干部件，如虚线所示。控制单元122连接到布置在第二热交换器214中的传感器。第二热交换器214中的传感器是温度传感器，其产生代表第二热交换器214中的传热介质的温度的信号。控制单元122连接到设置在电池206中的传感器。电池206中的传感器是温度传感器，其产生代表电池206的温度的信号。例如，温度传感器测量电池206中的传热介质的温度。控制单元122连接到电连接器410中的传感器。电连接器410中的传感器产生代表电连接器410是否连接到充电单元的信号。电连接器410中的传感器产生例如代表电池206是否正在充电的信号。控制单元122连接到侧窗404。控制单元122被配置成向侧窗404提供控制信号，以控制侧窗404的电机。基于所述控制信号，侧窗404的电机使侧窗404降低或升高。当热调节系统100在第二模式下时，控制单元122向侧窗404的电机发送控制信号，以降低侧窗404。
87.根据需要，本文档描述了本发明的详细实施例。
88.此外，说明书中使用的各种术语不应被解释为限制性的，而应解释为对本发明的全面解释。
89.本文中使用的“一(“a”)”是指一个或多个，除非另有说明。短语“多个”是指两个或两个以上。词语“包括”和“具有”构成开放性语言，其并不排除更多要素的存在。
90.权利要求书中的附图标记不应解释为对本发明的限制。特定实施例不需要实现所描述的所有目的。
91.在不同的从属权利要求中具体规定了某些技术措施这一事实本身仍允许有利地应用这些技术措施的组合的可能性。