[发明专利]用于电池电动车辆的HVAC-APU系统

说明书

技术领域

本发明的技术领域总体涉及用于车辆的加热通风与空气调节（HVAC）和辅助功率单元（APU）系统，并且更具体地涉及用于电池电动车辆的HVAC和APU系统。

背景技术

内燃发动机驱动的车辆已经商业销售超过一个世纪并且统治着车辆工业。尽管被广泛使用，但汽油燃料的内燃发动机与多种问题相关联。首先，由于化石燃料的有限储量以及有限的区域可用性，大幅的价格波动和汽油成本的通常向上的计价趋势是很常见的，这些都能够对消费者层级造成影响。其次，化石燃料燃烧与环境问题相关联，诸如，包括二氧化碳、温室气体以及造成全球变暖的因素的排放的排气排放。因此，已经花费了大量的努力来寻找用于个人和商用车辆中的替代性驱动系统。

电池电动车辆为使用内燃驱动系的车辆提供了有前景的替代方案。电池电动车辆是一种类型的电动车辆（EV），其使用存储在可充电电池（例如，可充电电池组）中的化学能来为电动马达而不是内燃发动机提供电功率，用于推进。然而，使用电池电动车辆有两个主要问题。

这两个主要的问题是关于通常称为车程焦虑的在电池电荷用尽之前能够驾驶的车程以及如果电池组没有能量该怎么办的忧虑。电池电动车辆的典型可驾驶车程是大约70英里。然而，这些车程很大程度上取决于电池组的年龄、驾驶情况以及驾驶员的驾驶习惯。另外，由于在车辆被拖曳时可能对变速器造成的潜在损害，很多电池电动车辆不适合于拖曳。在这些情况下，在路边搁浅的电池电动车辆可能要求使用平板卡车来将电池电动车辆运输到最近的可用电源插座来使电池组充电。

当电池电动车辆被驾驶在要求乘员舱内的响应命令的加热和/或冷却以便为乘员提供舒适性和/或安全性的环境中时，关于车程焦虑和如果电池组没有能量该怎么办的忧虑更加突出。这是因为电池电动车辆的HVAC系统通常利用来自电池组的电能来操作，并且在相对极端的情况下保持乘员舱舒适所需的能量与将电池电动车辆在道路上移动所需的能量可以是等同的。

例如，在10℉外部情况下操作电池电动车辆的HVAC系统的加热模式能够将电池电动车辆的可驾驶车程从大约70英里降低至大约35英里。另外，如果电池组用尽能量电荷并且电池电动车辆搁浅在路旁，在乘员等待被运输到最近的可用电源插座以对电池组充电期间，没有来自电池组的电能来操作HVAC系统。

因此，期望提供当电池组没有能量电荷时能够操作的用于电池电动车辆的HVAC系统。另外，期望提供具有增加的车程能力以降低车程焦虑的电池电动车辆。并且，期望提供在电池组没有能量并且车辆需要被运输到最近的可用电源插座以对电池组进行充电的情况下具有更好选择和更少费用的电池电动车辆。此外，本发明的其它期望特征和特性将从结合附图以及该背景技术的随后详细说明和所附权利要求而变得清楚。

发明内容

本文提供用于具有乘员舱的电池电动车辆的HVAC-APU系统。在示例性实施例中，HVAC-APU系统包括致冷剂流体。功率循环回路部分构造成使致冷剂流体前进。客舱加热循环回路部分与功率循环回路部分选择性流体连通，并构造成使致冷剂流体前进。客舱致冷循环回路部分与功率循环回路部分和客舱加热循环回路部分选择性流体连通，并构造成利用功率循环回路部分和客舱加热循环回路部分来使致冷剂流体前进。压缩机-膨胀机系包括可反转的压缩机-膨胀机、高压泵和轴，该轴操作地将可反转的压缩机-膨胀机与高压泵联接。高压泵沿着功率循环回路部分设置，并且构造成对致冷剂流体加压以形成高压致冷剂流体。辅助燃料容器和燃烧单元包含热传递流体，并构造成加热热传递流体以形成被加热的传递流体。热交换器沿着功率循环回路部分设置，以便接收高压致冷剂流体，并且与辅助燃料容器和燃烧单元流体连通，以便接收被加热的传递流体。热交换器构造成将热量从被加热的传递流体传递至高压致冷剂流体，以便形成被加热的高压致冷剂流体。可反转的压缩机-膨胀机与热交换器选择性地流体连通以便接收被加热的高压致冷剂流体，并且构造成使被加热的高压致冷剂流体膨胀以使轴沿第一方向旋转以驱动高压泵。