CN108973592A - 电动汽车温度调控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车温度调控系统及其控制方法，其中的系统包括电机温度调节装置、热泵空调和第一换热器。在热泵空调中采用第一阀门组件、第二阀门组件、第三阀门组件和第四阀门组件分别与压缩机进行连接，代替原有的四通阀，可以满足车辆同时工作在两种甚至更多种模式下的需求。通过第一换热器能够实现电机温度调节装置和热泵空调之间的热量补充，电机散发的热量可以通过电机温度调节装置传递至空调热泵中辅助热泵空调制热，同样的，热泵空调制冷时也能够利用制冷剂吸收电机运行时散发的热量，由此能够降低能量的损失。

Description

电动汽车温度调控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车温度调控系统及其控制方法。

背景技术

目前，电动汽车中基本都包括三个温度调节装置。

第一个是用于对车内温度进行调节，提升车内人员乘车舒适性的空调；

第二个是用于对电池包进行温度调节的装置，因为电池包的温度必须在适当的范围内其才可以正常的工作；

第三个是用于对电机进行温度调节的装置，同电池包一样，电机的温度也必须在适当的范围内其才可以正常的工作。

现有技术中的上述温度调节装置中，存在着以下问题：

(1)车内温度调节装置中，一般采用四通阀与压缩机进行连接，当车内空调需要制冷或者制热时，四通阀的方向能够根据其实现的功能进行转换。这种方式就限定了车内温度调节装置在某一时间内只能工作在一种模式下，例如当需要除霜时，车内空调就不能同时采暖，降低了用户体验。

(2)由于三个温度调节装置都是彼此独立工作的，彼此之间的产热不能互通。例如，在电动汽车行驶过程中，热泵空调正在通过消耗能量的为车舱加热，而电池和电机在运行时会散热，这部分热量并没有得到有效的利用，而是直接损失掉，会造成能量的浪费。

因此，亟需一种新的电动汽车温度调控系统以解决以上问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中电动汽车热量管理过程中出现的上述技术问题，进而提供一种电动汽车温度调控系统及其控制方法。

为解决上述问题，本发明提供一种电动汽车温度调控系统，包括电机温度调节装置、热泵空调和第一换热器，所述热泵空调中包括：第一阀门组件，设置于压缩机第二端口与车外换热器第一端口之间的通路上；第二阀门组件，设置于压缩机第二端口与车内换热组件第一端口之间的通路上；第三阀门组件，设置于压缩机第二端口与车内换热组件第二端口之间的通路上；第四阀门组件，设置于车外换热器第一端口与所述冷凝器之间的通路上；所述第一阀门组件、所述第二阀门组件、所述第三阀门组件和所述第四阀门组件在车载控制器的控制下导通或截止；所述第一换热器的第一端口和第二端口接入所述电机温度调节装置中的电机冷却介质循环回路中，并且在第一端口/第二端口与电机冷却介质循环回路之间设置有第一电磁阀；所述第一换热器的第三端口与压缩机补气口连接；所述第一换热器的第四端口与第一流量调节阀的第一端连接，所述第一流量调节阀的第二端与车内换热组件的第四端口连接；所述第一流量调节阀的第二端，其通过第二流量调节阀与车内换热组件的第三端口连接、其通过第三流量调节阀与车外换热器的第二端口连接；所述第一电磁阀、所述第一流量调节阀、所述第二流量调节阀和所述第三流量调节阀在车载控制器的控制下导通或截止。

上述方案中，采用第一阀门组件、第二阀门组件、第三阀门组件和第四阀门组件分别与压缩机进行连接，代替原有的四通阀，因此能够同时控制不同阀门组件的导通或者截止，从而可以满足车辆同时工作在两种甚至更多种模式下的需求。另外，通过第一换热器能够实现电机温度调节装置和热泵空调之间的热量补充，电机散发的热量可以通过电机温度调节装置传递至空调热泵中辅助热泵空调制热，同样的，热泵空调制冷时也能够利用制冷剂吸收电机运行时散发的热量，由此能够大大降低能量的损失。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统中，所述热泵空调中的所述车内换热组件包括通过风门连接的车内蒸发器和车内冷凝器：所述车内蒸发器第一端口作为所述车内换热组件的第一端口与所述第二阀门组件连接；所述车内蒸发器的第二端口作为所述车内换热组件的第三端口与所述第二流量调节阀连接；所述车内冷凝器的第一端口作为所述车内换热组件的第二端口与所述第三阀门组件连接；所述车内冷凝器的第二端口作为所述车内换热组件的第四端口与所述第一流量调节阀连接。上述方案中，由于在热泵空调中配置了车内冷凝器和车内蒸发器，可以使用车内蒸发器执行除湿操作，代替原有的PTC加热器，节省电量而且提高了安全性。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统中，所述热泵空调中包括第一单向阀、第一双向阀和第二双向阀；所述第一单向阀与所述第一双向阀组成所述第二阀门组件，所述第一单向阀与所述第二双向阀组成第三阀门组件；第一单向阀，其第一端口与所述压缩机的第二端口连接，其第二端口与所述第一双向阀的第一端口、所述第二双向阀的第一端口连接，所述第一双向阀的第二端口与所述车内蒸发器的第一端口连接，所述第二双向阀的第二端口与所述车内冷凝器的第一端口连接。上述方案中，通过单向阀与两个双向阀的配合实现第二阀门组件和第三阀门组件，能够简化制冷剂流通回路，用较少的部件实现多种配合的可能性。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统中，还包括电池温度调节装置和第二换热器：所述第二换热器的第一端口和第二端口接入所述电池温度调节装置中的电池冷却介质循环回路中；所述第二换热器的第三端口和第四端口连接至所述电机冷却介质循环回路中，并且在第三端口/第四端口与电机冷却介质循环回路之间设置有第二电磁阀；所述第二电磁阀在所述车载控制器的控制下导通或截止。上述方案中，过设置第二换热器、第二电磁阀能够实现将电池温度调节装置的制冷剂循环回路和电机温度调节装置的制冷剂循环回路连接在一起，通过控制第二电磁阀的导通或者截止，即可实现电机温度调节装置和热电池温度调节装置之间的热量补充，电机温度调节装置可以将电机散发的热量传递给电池温度调节装置用来为电池包加热，从而能够提高电池包的加热效率，降低能量的损失。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统中，所述电池温度调节装置中的冷却器，其第三端口和第四端口接入所述热泵空调的制冷剂循环回路中，并且在第三端口/第四端口与热泵空调的制冷剂循环回路之间设置有电控流量阀；所述电控流量阀在所述车载控制器的控制下导通或截止。以上方案中，通过将电池温度调节装置中的冷却器与热泵空调的制冷剂循环回路连接，从而实现将电池温度调节装置的制冷剂循环回路与热泵空调的制冷剂循环回路连接在一起。通过控制第二电控流量阀的导通或截止，能够实现利用热泵空调产生的热量为电池包加热或者利用热泵空调的制冷剂吸收电池包散发的热量，从而能够提高电池包加热或者降温的效率。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统中，所述冷却器的第一端口与所述第二换热器的第二端口连接。以上方案中，通过将冷却器与第二换热器直接连接在一起，能够使得电机温度调节装置、热泵空调与电池温度调节装置三者通过第二换热器直接联系在一起，由此实现了电机温度调节装置、热泵空调、电池温度调节装置三者的互联互通，从而能够使得热量在三个装置中进行流转，提高热量的利用效率。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统中，所述电池温度调节装置包括双芯体电池冷却器；所述双芯体电池冷却器中的一个芯体作为所述第二换热器，另一个芯体作为所述冷却器。以上方案中，采用双芯体电池冷却器同时实现第二换热器和冷却器的功能，能够简化整个系统的结构。

基于同一发明构思，本发明还提供一种电动汽车温度调控系统的控制方法：车载控制器根据外部环境温度、电池温度、车舱内温度和电机温度，控制热泵空调、电机温度调节装置/电池温度调节装置分别在制冷模式或制热模式下运行；所述车载控制器响应需求模式信号，其输出端输出与所述需求模式信号匹配的控制信号以控制第一阀门组件和/或第二阀门组件和/或第三阀门组件和/或第四阀门组件和/或第一电磁阀和/或第一流量调节阀和/或第二流量调节阀和/或第三流量调节阀导通或截止。以上方案中，车载控制器作为电动汽车的控制中枢，能够控制热泵空调、电机温度调节装置和电池温度调节装置的启停。同时，车载控制器能够响应外部输入的需求模式信号，或者根据电动汽车中设置的传感器、监控装置等检测到的电动汽车的状态数据解析计算后得到需求模式信号，车载控制器根据需求模式信号能够确定出三个装置之间应该如何互通能够满足需求，从而控制各个阀门组件、电磁阀、电控流量阀的状态能够满足需求模式信号所对应的需求，从而直接控制各个电磁阀和电控流量阀动作即可。由于三个装置之间彼此之间能够实现互相联通，从而能够在需要时收集电机和/或电池散发的热量，供热泵空调使用，有效节约了能量消耗，提高了能量的利用效率。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式下且所述需求模式信号代表第一加热模式时，车载控制器的输出端输出第一加热控制信号，所述第一加热模式为车外换热器结霜时对车舱内空气进行加热的工作模式；第三阀门组件、第一流量调节阀及第一电磁阀的被控端接收到所述第一加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，车外换热器发生结霜时可以通过利用电机散发的热量为车舱内的空气进行加热。也即，能够在车外换热器结霜的情况下持续为车舱供热，提高了车内人员的舒适性。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式下且所述需求模式信号代表第二加热模式时，车载控制器的输出端输出第二加热控制信号，所述第二加热模式为对车外换热器进行除霜同时对车舱内空气进行加热的工作模式；第一阀门组件、第三阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀及第一电磁阀的被控端接收到所述第二加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，车外换热器发生结霜时可以收集利用电机散发的热量、热泵空调产生的热量，同时执行除霜操作以及为车舱供热的操作，能够在车外换热器结霜的情况下持续为车舱供热，提高了车内人员的舒适性。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式下且所述需求信号代表第三加热模式时，车载控制器的输出端输出第三加热控制信号，所述第三加热模式为补气增焓的同时对车舱内空气进行加热的工作模式；第三阀门组件、第四阀门组件、第一电磁阀、第一流量调节阀和第三流量调节阀接收到第三加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，当车外环境极低(-10℃-0℃)时，压缩机吸气温度低下，为了满足制热又必须保持高温排气，造成热泵空调的制热性能差，需要补气增焓，降低大压缩比工况下的排气压力，以此来满足低温环境下的制热需求。在该情况下，经过压缩机压缩后的制冷剂一部分进入车内冷凝器加热车内的空气，另一部分进入第一换热器中，吸收电机温度调节装置中制冷剂的热量后变为低压过热蒸汽，然后回到压缩机对压缩机进行补气，上述过程中电机散发的热量可以用于压缩机的补气增焓，提高热泵空调的制热性能。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式下且所述需求信号代表第四加热模式时，车载控制器的输出端输出第四加热控制信号，所述第四加热模式为补气增焓的同时对电池包进行加热的工作模式；第二阀门组件、第三阀门组件、第四阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀、第一电磁阀和电控流量调节阀接收到第四加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调未开启且所述需求信号代表第一电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第一电池包加热控制信号，所述第一电池包加热模式为利用电机产热对电池包进行加热的工作模式；第二电磁阀接收到第一电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，当热泵空调未工作时，能够利用电机产生的热量直接对电池包进行加热，因为只要电动汽车在运行过程中电机就会运行，电机运行过程中就会产生热量，利用电机产生的热量为电池包进行加热，避免电机产热的浪费。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表第二电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第二电池包加热控制信号，所述第二电池包加热模式为利用电机产热以及热泵空调同时对电池包进行加热的工作模式；第二阀门组件、电控流量阀、第二电磁阀、第三流量调节阀、第四阀门组件接收到第二电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，适用于最恶劣环境温度下，如果冬季时电动汽车在露天环境下停放了较长时间，这时候运行电动汽车之前需要对电池包进行加热操作。由于环境温度极低，所以单纯依靠电池温度调节装置中的PTC加热器加热电池包需要较长时间(20分钟-30分钟)才能够将电池包加热到可以正常运行的温度，而通过上述方案能够实现将电机产热和热泵空调产热结合后为电池包进行加热，能够提高电池包的加热效率，节约预热时间。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表第三电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第三电池包加热控制信号，所述第三电池包加热模式为补气增焓的同时对电池包进行加热的工作模式；第二阀门组件、第三阀门组件、第四阀门组件、第一电磁阀、第一流量调节阀、第三流量调节阀接收到第三电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案通过控制各电磁阀和电控流量阀的状态，使得电机温度调节装置、热泵空调互通和电池温度调节装置互通，从而能够实现在冬季环境低温下补气增焓同时为电池包加热。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表除霜模式时，车载控制器的输出端输出除霜控制信号；第一阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀和第一电磁阀接收到除霜控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，由于将电机温度调节装置与热泵空调的制冷剂回路联通，因此可以控制整个系统只工作在除霜模式下，此时利用电机产生的热量实现对车外换热器除霜，避免电机产热的浪费。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表除湿模式时，车载控制器的输出端输出除湿控制信号；第三阀门组件和第二流量调节阀接收到除湿控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。以上方案中，当需要对车舱内空气进行除湿操作时，可以使车内冷凝器停止工作，使车内蒸发器执行除湿操作，不会浪费电能并且不会给行车安全带来隐患。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制冷模式且所述需求信号代表电池包冷却模式时，车载控制器的输出端输出电池包冷却控制信号；第一阀门组件、第二流量调节阀、第三流量调节阀和电控流量阀接收到电池包冷却控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。上述方案中，通过热泵空调的制冷功能辅助电池包冷却，能够提高电池包的冷却效率，使电池包迅速达到工作最佳温度。

可选地，上述的电动汽车温度调控系统的控制方法中，所述热泵空调处于制冷模式且所述需求信号代表强制冷模式时，车载控制器的输出端输出强制冷控制信号，所述强制冷模式为气温高于温度阈值时，同时为车舱内空气及电池包降温的工作模式；第一阀门组件、第一流量控制阀、第二流量控制阀、第三流量控制阀、第一电磁阀和电控流量阀接收到强制冷控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。在炎热地区，夏天恶劣天气下，气温可达45℃以上，这时车内需要制冷，电池包需要冷却，在电机冷却系统中，低温散热器在如此恶劣气温下可能无法把电机冷却液的温度降低到设计目标值，导致电控入口处冷却液温度高于设计值，这时电机电控固体表面温度会超过设计指标，影响安全及整车性能。以上方案中，经过换热器的降温，通过热泵空调、电机温度调节装置和电池温度调节装置之间的互联互通，能够采用热泵空调同时为车舱内空气、电机和电池包降温，可以进一步降低电机冷却液的温度，解决在超高温天气下电机冷却系统冷却能力不足的问题。

本发明提供的电动汽车温度调控系统及其控制方法，将电动汽车中的电机温度调节装置、热泵空调和电池温度调节装置中的至少两个进行连接互通，从而能够实现彼此之间的能量互补，极大程度的提高了能量利用效率。

附图说明

图1为本发明一个实施例所述电动汽车温度调控系统的结构示意图；

图2至图14分别为图1所示电动汽车温度调控系统的不同工作状态。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，说明书附图中虚线是表示未导通，无制冷剂流过。

需要说明的是，本发明附图中虚线部分表示由于阀的截止而未导通的支路，实线部门表示导通支路，其中箭头方向表示支路中制冷剂的流通方向。

实施例1

本实施例提供一种电动汽车温度调控系统，包括电机温度调节装置和热泵空调。如图1所示，热泵空调包括压缩机1、第一阀门组件(图中电磁阀2和单向阀3组成第一阀门组件)、车外换热器4、风扇5、第三流量调节阀(由电子膨胀阀6、和电磁阀7组成)、第二流量调节阀9、车内蒸发器11、风门12、车内冷凝器13、第二阀门组件(图中单向阀16和电磁阀15组成第二阀门组件，其中电磁阀15为双向阀)、第二阀门组件(图中单向阀16和电磁阀14组成第三阀门组件，其中电磁阀14为双向阀)、气液分离器17、第四阀门组件(图中电磁阀18构成第四阀门组件)，其中通过单向阀16与两个电磁阀14、15的配合实现第二阀门组件和第三阀门组件，能够简化制冷剂流通回路，用较少的部件实现多种配合的可能性。电机温度调节装置包括：水泵25、电控单元器26、电机27。电池温度调节装置：水泵24、电池冷却器20、PTC水暖加热器22、电池包23。以上各个部件的工作原理和现有技术相同，本实施例中不再对其详细描述。

所述第一阀门组件、所述第二阀门组件、所述第三阀门组件和所述第四阀门组件在车载控制器的控制下导通或截止。

如图1，上述系统中还包括还包括第一换热器30；所述第一换热器30的第一端口和第二端口接入所述电机温度调节装置中的电机冷却介质循环回路中，并且在第一端口/第二端口与电机冷却介质循环回路之间设置有第一电磁阀29；所述第一换热器30的第三端口与压缩机1第一端口连接；所述第一换热器30的第四端口与第一流量调节阀8的第一端连接，所述第一流量调节阀8的第二端与车内冷凝器30的第二端口连接；所述第一流量调节阀8的第二端，其通过第二流量调节阀9与车内蒸发器11的第二端连接、其通过第三流量调节阀6与车外换热器4的第二端口连接；所述第一电磁阀29、所述第一流量调节阀8、所述第二流量调节阀9和所述第三流量调节阀6在车载控制器的控制下导通或截止。

通过上述结构，第一换热器30能够与电机冷却介质循环回路中的电机冷却液进行热交换，同时第一换热器30还能够与热泵空调中的制冷剂循环回路连接，和热泵空调中的制冷剂车外换热器4、车内冷凝器13、车内蒸发器11一样与制冷剂发生热交换。而车载控制器与上述各电控阀门的被控端之间可通过无线方式实传输控制信号。而车载控制器中的控制信号可以直接响应于驾驶员的按键触发实现，例如空调控制开关处的按键，通过按键控制进入所需要的工作模式即可控制不同的阀门组件或者电磁阀的导通或截止，对于双向阀也能够控制器导通方向，即可实现电机温度调节装置和热泵空调之间的热量补充，电机散发的热量可以通过电机温度调节装置传递至空调热泵中辅助热泵空调制热，同样的，热泵空调制冷时也能够利用制冷剂吸收电机运行时散发的热量，由此能够大大降低能量的损失。

除此之外，上述方案中采用第一阀门组件、第二阀门组件、第三阀门组件和第四阀门组件分别与压缩机进行连接，代替原有的四通阀，因此能够同时控制不同阀门组件的导通或者截止，从而可以满足车辆同时工作在两种甚至更多种模式下的需求。另外，由于在热泵空调中配置了车内冷凝器和车内蒸发器，可以使用车内蒸发器执行除湿操作，代替原有的PTC加热器，节省电量而且提高了安全性。

结合图1，电动汽车温度调控系统中还可以包括电池温度调节装置和第二换热器19，所述第二换热器19的第一端口和第二端口接入所述电池温度调节装置中的电池冷却介质循环回路中；所述第二换热器19的第三端口和第四端口连接至所述电机冷却介质循环回路中，并且在第三端口/第四端口与电机冷却介质循环回路之间设置有第二电磁阀28；所述第二电磁阀28的被控端与所述车载控制器的输出端连接，在所述控制器的控制下导通或截止。通过设置第二换热器19、第二电磁阀28能够实现将电池温度调节装置的制冷剂循环回路和电机温度调节装置的制冷剂循环回路连接在一起，通过控制第二电磁阀28的导通或者截止，即可实现电机温度调节装置和热电池温度调节装置之间的热量补充，电机温度调节装置可以将电机散发的热量传递给电池温度调节装置用来为电池包加热，从而能够提高电池包的加热效率，进一步降低能量的损失。

在以上方案的基础上，优选令电池冷却器20的第一端口直接与所述第二换热器19的第二端口连接。通过将电池冷却器20与第二换热器19直接连接在一起，能够使得电机温度调节装置、热泵空调与电池温度调节装置三者通过第二换热器19直接联系在一起，由此实现了电机温度调节装置、热泵空调、电池温度调节装置三者的互联互通，从而能够使得热量在三个装置中进行流转，提高热量的利用效率。在此基础上，可以选择双芯体电池冷却器21作为电池冷却器；所述双芯体电池冷却器21中的一个芯体作为所述第二换热器19，另一个芯体作为电池冷却器20。以上方案中，采用双芯体电池冷却器21同时实现第二换热器和冷却器的功能，能够简化整个系统的结构。另外，以上方案中，所述第一电控流量、所述第二电控流量阀中的任一个可以选择电子膨胀阀实现，通过电子膨胀阀能够实现对制冷剂循环过程中的压强控制同时能够实现截止的功效，能够更精准的控制系统中各个装置之间的连通关系。

实施例2

本实施例提供一种以上电动汽车温度调控系统的控制方法，车载控制器根据外部环境温度、电池温度、车舱内温度和电机温度，控制热泵空调、电机温度调节装置、电池温度调节装置分别在制冷模式或制热模式下运行；所述车载控制器响应需求模式信号，其输出端输出与所述需求模式信号匹配的控制信号以控制第一阀门组件和/或第二阀门组件和/或第三阀门组件和/或第四阀门组件和/或第一电磁阀和/或第一流量调节阀和/或第二流量调节阀和/或第三流量调节阀导通或截止。同时，车载控制器作为电动汽车的控制中枢，能够控制热泵空调、电机温度调节装置和电池温度调节装置的启停。车载控制器能够响应外部输入的需求模式信号，或者根据电动汽车中设置的传感器、监控装置等检测到的电动汽车的状态数据解析计算后得到需求模式信号，车载控制器根据需求模式信号能够确定出三个装置之间应该如何互通能够满足需求，从而控制各个电磁阀、电控流量阀的状态能够满足需求模式信号所对应的需求，从而直接控制各个电磁阀和电控流量阀动作即可。由于三个装置之间彼此之间能够实现互相联通，从而能够在需要时收集电机和/或电池散发的热量，供热泵空调使用，有效节约了能量消耗，提高了能量的利用效率。需要说明的是，本发明方案的核心点在于提供一种将三种温度调节装置联通在一起的方案，其中的控制方法可以依据现有技术中的工作模式需求进行设定，或者根据人为设定的方式进行设定，并提供相应触发模式的按键等，本发明中对这类算法并无改进，因此不在此处详细论述。下面结合附图分别对电动汽车温度调控系统可以工作的模式进行详细说明。

模式1：夏季车内制冷模式，如图2所示。其中第一阀门组件(单向阀3和电磁阀2)、第三流量调节阀6截止、电磁阀7导通，第二流量调节阀导通，导通方向为沿着热泵空调制冷剂流动方向导通。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的高温高压制冷剂经过电磁阀2和单向阀3后进入车外换热器4，然后经过第二流量调节阀9(其为电子膨胀阀)的节流变成低压低温的制冷剂，进入车内蒸发器11，对进入车内的空气降温，制冷剂吸收进入车内空气的热量变成低压过热蒸汽，进入气液分离器17，然后回到压缩机1，实现制冷循环。

模式2：夏季车内制冷同时对电池包进行冷却的工作模式，如图3所示。所述热泵空调处于制冷模式且所述需求信号代表电池包冷却模式时，车载控制器的输出端输出电池包冷却控制信号；第一阀门组件、第二流量调节阀、第三流量调节阀和电控流量阀接收到电池包冷却控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。即其中电磁阀2、单向阀3、电磁阀7、第二流量调节阀9、电控流量阀10导通。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的高温高压制冷剂经过电磁阀2和单向阀3后进入车外换热器4，然后分为两路；第一路经过进入车内蒸发器11，对进入车内的空气降温，制冷剂吸收进入车内空气的热量变成中低压过热蒸汽，进入气液分离器17，然后回到压缩机1，实现制冷循环；第二路进入第二换热器19，在第二换热器19中与电池温度调节装置的制冷剂进行热交换，之后进入气液分离器17，然后回到压缩机1。

模式3：冬季车内制热模式(不补气增焓)，如图4所示。其中单向阀16，电磁阀14，电子膨胀阀6、电磁阀18导通。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂，经过第三阀门组件后进入车内冷凝器13，之后经过电子膨胀阀6后降压成低温低压的制冷剂，之后进入车外换热器4吸收车外的空气热量，然后经过第四阀门组件进入到气液分离器17。

模式4：冬季环境低温下补气增焓制热模式，如图5所示，所述热泵空调处于制热模式下且所述需求信号代表第三加热模式时，车载控制器的输出端输出第三加热控制信号，所述第三加热模式为补气增焓的同时对车舱内空气进行加热的工作模式；第三阀门组件、第四阀门组件、第一电磁阀、第一流量调节阀和第三流量调节阀接收到第三加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂，经过第三阀门组件后进入车内冷凝器13，之后分成两路；其中一路经过电子膨胀阀6后降压成低温低压的制冷剂，之后进入车外换热器4吸收车外的空气热量，然后经过第四阀门组件进入到气液分离器17；第二路经过第一流量调节阀8进入第一换热器30，吸收电机冷却液的热量，变成中压过热蒸汽，然后回到压缩机1的补气口，对压缩机进行补气。电机冷却液在水泵25的作用下在电机冷却介质循环回路中循环流动，在第一换热器30中冷却液对制冷剂散热，制冷剂吸热蒸发，冷却液温度降低，冷却液再流经低温散热器31进行进一步冷却，当冷却液流经电控单元26和电机27时，吸收热量，实现对电机27和电控单元26的冷却。

以上方案中，当车外环境极低(-10℃-0℃)时，压缩机吸气温度低下，为了满足制热又必须保持高温排气，造成热泵空调的制热性能差，需要补气增焓，降低大压缩比工况下的排气压力，以此来满足低温环境下的制热需求。在该情况下，在热泵空调中，经过压缩机压缩后的制冷剂一部分进入车内冷凝器加热车内的空气，另一部分进入第一换热器中，吸收电机温度调节装置中制冷剂的热量后变为中压过热蒸汽，然后回到压缩机1的补气口对压缩机1进行补气，即电机散发的热量可以用于压缩机的补气增焓，提高热泵空调的制热性能。

模式5：在车外换热器结霜情况下的制热模式(利用电机产热为车舱内空气加热)，如图6所示。所述热泵空调处于制热模式下且所述需求模式信号代表第一加热模式时，车载控制器的输出端输出第一加热控制信号，所述第一加热模式为车外换热器结霜时对车舱内空气进行加热的工作模式；第三阀门组件、第一流量调节阀及第一电磁阀的被控端接收到所述第一加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂，经过第三阀门组件后进入车内冷凝器13，之后进入第一换热器30，吸收电机散发的热量后，回到压缩机1。这个过程中，可以利用电机温度调节装置中散发的热量对制冷剂进行加热，进而对车舱内的空气进行加热。在车外换热器结霜的同时还能够为车舱进行加热，提高了车内乘车人员的舒适性。

模式6：对车外换热器进行除霜的同时给车舱内空气进行加热，如图7所示。所述热泵空调处于制热模式下且所述需求模式信号代表第二加热模式时，车载控制器的输出端输出第二加热控制信号，所述第二加热模式为对车外换热器进行除霜同时对车舱内空气进行加热的工作模式；第一阀门组件、第三阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀及第一电磁阀的被控端接收到所述第二加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂，分为两路：第一路经过第三阀门组件后进入车内冷凝器13，第二路经过车外换热器4后经电磁阀7与第一路制冷剂会和，之后进入第一换热器30，吸收电机散发的热量之后，回到压缩机1。利用电机散发的热量能够实现除霜操作同时为车舱内空气进行加热，在车外换热器结霜的同时还能够为车舱进行加热，提高了车内乘车人员的舒适性。

模式7：冬季环境低温下补气增焓制热同时给电池包加热模式(热泵空调给电池包加热)，如图8所示。所述热泵空调处于制热模式下且所述需求信号代表第四加热模式时，车载控制器的输出端输出第四加热控制信号，所述第四加热模式为补气增焓的同时对电池包进行加热的工作模式；第二阀门组件、第三阀门组件、第四阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀、第一电磁阀和电控流量调节阀接收到第四加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂经过单向阀16后分为两路，第一路经过电磁阀14进入车内冷凝器13，对车内空气进行加热；第二路经过第二换热器19，与电池温度调节装置中的制冷剂进行热交换，对电池温度调节装置中的制冷剂进行加热，之后与第一路会和；然后再次分为两路，第一路经第一换热器30与电机温度调节装置中的制冷剂进行热交换，之后回到压缩机1，为压缩机补气；第二路经电子膨胀阀6降压后进入车外换热器4，吸收车外空气热量，之后经过第四阀门组件进入气液分离器17。

模式8：电机产热单独为电池包进行加热的模式，如图9所示。所述热泵空调未开启且所述需求信号代表第一电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第一电池包加热控制信号，所述第一电池包加热模式为利用电机产热对电池包进行加热的工作模式；第二电磁阀接收到第一电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：电机温度调节装置中的制冷剂吸收电机产生的热量后，经过第二电磁阀28进入电池温度调节装置中，将电机产生的热量为电池温度调节装置中的制冷剂进行加热。

模式9：恶劣环境温度下(-30℃以下)，电池包加热模式，如图10所示。所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表第二电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第二电池包加热控制信号，所述第二电池包加热模式为利用电机产热以及热泵空调同时对电池包进行加热的工作模式；第二阀门组件、电控流量阀、第二电磁阀、第三流量调节阀、第四阀门组件接收到第二电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：电机温度调节装置中的制冷剂吸收电机产生的热量后，经过第二电磁阀28进入电池温度调节装置中，将电机产生的热量为电池温度调节装置中的制冷剂进行加热；经压缩机1压缩后的制冷剂经过单向阀16后经过第二换热器19，与电池温度调节装置中的制冷剂进行热交换，对电池温度调节装置中的制冷剂进行加热，之后经过经电子膨胀阀6降压后进入车外换热器4，吸收车外空气热量，之后经过第四阀门组件进入气液分离器17。

模式10：除霜模式，如图11所示。所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表除霜模式时，车载控制器的输出端输出除霜控制信号；第一阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀和第一电磁阀接收到除霜控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作原理如下：压缩机1压缩后的制冷剂经过第一阀门组件后进入车外换热器4，对车外换热器4进行除霜操作，之后进入第一换热器30，制冷剂吸收电机散发的热量蒸发，然后回到压缩机1。

模式11：除湿模式，如图12所示。所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表除湿模式时，车载控制器的输出端输出除湿控制信号；第三阀门组件和第二流量调节阀接收到除湿控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂经过第三阀门组件进入车内冷凝器13，对被降温除湿的空气进行加热，以合适的温度送入乘员舱，然后制冷剂经过第二流量调节阀9进入车内蒸发器11，制冷剂在换热器11中对经过的空气进行降温除湿。

模式12：在冬季环境低温下补气增焓制热同时给电池包加热的工作模式(对电机产生的热量进行回收)，如图13所示。所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表第三电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第三电池包加热控制信号，所述第三电池包加热模式为补气增焓的同时对电池包进行加热的工作模式；第二阀门组件、第三阀门组件、第四阀门组件、第一电磁阀、第一流量调节阀、第三流量调节阀接收到第三电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的制冷剂，经过第三阀门组件后进入车内冷凝器13，之后分成两路；其中一路经过电子膨胀阀6后降压成低温低压的制冷剂，之后进入车外换热器4吸收车外的空气热量，然后经过第四阀门组件进入到气液分离器17；第二路经过第一流量调节阀8进入第一换热器30，吸收电机冷却液的热量，变成中压过热蒸汽，然后回到压缩机1，对压缩机进行补气；电机温度调节装置中的制冷剂吸收电机产生的热量后，经过第二电磁阀28进入电池温度调节装置中，将电机产生的热量为电池温度调节装置中的制冷剂进行加热。

模式13：夏天恶劣环境温度下(45℃以上)电机散及车内制冷同时对电池包进行冷却的工作模式。如图14所示，所述热泵空调处于制冷模式且所述需求信号代表强制冷模式时，车载控制器的输出端输出强制冷控制信号，所述强制冷模式为气温高于温度阈值时，同时为车舱内空气及电池包降温的工作模式；第一阀门组件、第一流量控制阀、第二流量控制阀、第三流量控制阀、第一电磁阀和电控流量阀接收到强制冷控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。其工作过程如下：经压缩机1压缩后的高温高压制冷剂经过电磁阀2和单向阀3后进入车外换热器4，然后分为三路；第一路经过进入车内蒸发器11，对进入车内的空气降温，制冷剂吸收进入车内空气的热量变成低压过热蒸汽，进入气液分离器17，然后回到压缩机1，实现制冷循环；第二路进入第二换热器19，在第二换热器19中与电池温度调节装置的制冷剂进行热交换，之后进入气液分离器17，然后回到压缩机1；第三路经过第一流量调节阀8进入第一换热器30，对电机温度调节装置中的制冷剂进行降温操作，之后回到压缩机1。

基于上述13种工作模式的原理，可以得到以上方案集成了电机温度调节装置、热泵空调和电池包温度调节装置进行整车热管理，三个装置之间互相联系，充分利用整车能量。热泵空调系统不仅对乘员舱内进行制冷和制热，还对电池进行制冷和加热，并且也可以对电机冷却系统进行冷却。电机电控的发热被热泵空调系统利用，在低温环境温度下制热时，电机电控的发热被用于补气增焓，提高低温下热泵制热性能；在除霜时，电机电控的发热被用于对制冷剂进行加热，提高压缩机吸气温度。在车外换热器结霜的情况下，空调系统联合电机冷却系统协同工作，依然能够为车内制热，满足冬季寒冷天气下车内的舒适性要求。在车外换热器结霜的情况下，本系统可以对车外换热器进行除霜，并且同时为车内制热，在寒冷的冬季，在不影响车内舒适性的条件下，满足车外换热器除霜需求。电机电控的发热被电池包冷却系统利用，对电机电控的能量进行回收，利用电机的能量对电池包进行加热。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (19)

1.一种电动汽车温度调控系统，包括电机温度调节装置、热泵空调和第一换热器，其特征在于：

所述热泵空调中包括：第一阀门组件，设置于压缩机第二端口与车外换热器第一端口之间的通路上；第二阀门组件，设置于压缩机第二端口与车内换热组件第一端口之间的通路上；第三阀门组件，设置于压缩机第二端口与车内换热组件第二端口之间的通路上；第四阀门组件，设置于车外换热器第一端口与所述冷凝器之间的通路上；所述第一阀门组件、所述第二阀门组件、所述第三阀门组件和所述第四阀门组件在车载控制器的控制下导通或截止；

所述第一换热器的第一端口和第二端口接入所述电机温度调节装置中的电机冷却介质循环回路中，并且在第一端口/第二端口与电机冷却介质循环回路之间设置有第一电磁阀；所述第一换热器的第三端口与压缩机补气口连接；所述第一换热器的第四端口与第一流量调节阀的第一端连接，所述第一流量调节阀的第二端与车内换热组件的第四端口连接；所述第一流量调节阀的第二端，其通过第二流量调节阀与车内换热组件的第三端口连接、其通过第三流量调节阀与车外换热器的第二端口连接；所述第一电磁阀、所述第一流量调节阀、所述第二流量调节阀和所述第三流量调节阀在车载控制器的控制下导通或截止。

2.根据权利要求1所述的电动汽车温度调控系统，其特征在于，所述热泵空调中的所述车内换热组件包括通过风门连接的车内蒸发器和车内冷凝器：

所述车内蒸发器第一端口作为所述车内换热组件的第一端口与所述第二阀门组件连接；所述车内蒸发器的第二端口作为所述车内换热组件的第三端口与所述第二流量调节阀连接；

所述车内冷凝器的第一端口作为所述车内换热组件的第二端口与所述第三阀门组件连接；所述车内冷凝器的第二端口作为所述车内换热组件的第四端口与所述第一流量调节阀连接。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车温度调控系统，其特征在于，所述热泵空调中包括第一单向阀、第一双向阀和第二双向阀；所述第一单向阀与所述第一双向阀组成所述第二阀门组件，所述第一单向阀与所述第二双向阀组成第三阀门组件；

第一单向阀，其第一端口与所述压缩机的第二端口连接，其第二端口与所述第一双向阀的第一端口、所述第二双向阀的第一端口连接，所述第一双向阀的第二端口与所述车内蒸发器的第一端口连接，所述第二双向阀的第二端口与所述车内冷凝器的第一端口连接。

4.根据权利要求2所述的电动汽车温度调控系统，其特征在于，还包括电池温度调节装置和第二换热器：

所述第二换热器的第一端口和第二端口接入所述电池温度调节装置中的电池冷却介质循环回路中；

所述第二换热器的第三端口和第四端口连接至所述电机冷却介质循环回路中，并且在第三端口/第四端口与电机冷却介质循环回路之间设置有第二电磁阀；所述第二电磁阀在所述车载控制器的控制下导通或截止。

5.根据权利要求4所述的电动汽车温度调控系统，其特征在于：

所述电池温度调节装置中的冷却器，其第三端口和第四端口接入所述热泵空调的制冷剂循环回路中，并且在第三端口/第四端口与热泵空调的制冷剂循环回路之间设置有电控流量阀；所述电控流量阀在所述车载控制器的控制下导通或截止。

6.根据权利要求5所述的电动汽车温度调控系统，其特征在于：

所述冷却器的第一端口与所述第二换热器的第二端口连接。

7.根据权利要求5所述的电动汽车温度调控系统，其特征在于：

所述电池温度调节装置包括双芯体电池冷却器；

所述双芯体电池冷却器中的一个芯体作为所述第二换热器，另一个芯体作为所述冷却器。

8.一种权利要求1-7任一项所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

车载控制器根据外部环境温度、电池温度、车舱内温度和电机温度，控制热泵空调、电机温度调节装置/电池温度调节装置分别在制冷模式或制热模式下运行；

所述车载控制器响应需求模式信号，其输出端输出与所述需求模式信号匹配的控制信号以控制第一阀门组件和/或第二阀门组件和/或第三阀门组件和/或第四阀门组件和/或第一电磁阀和/或第一流量调节阀和/或第二流量调节阀和/或第三流量调节阀导通或截止。

9.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式下且所述需求模式信号代表第一加热模式时，车载控制器的输出端输出第一加热控制信号，所述第一加热模式为车外换热器结霜时对车舱内空气进行加热的工作模式；

第三阀门组件、第一流量调节阀及第一电磁阀的被控端接收到所述第一加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

10.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式下且所述需求模式信号代表第二加热模式时，车载控制器的输出端输出第二加热控制信号，所述第二加热模式为对车外换热器进行除霜同时对车舱内空气进行加热的工作模式；

第一阀门组件、第三阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀及第一电磁阀的被控端接收到所述第二加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

11.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式下且所述需求信号代表第三加热模式时，车载控制器的输出端输出第三加热控制信号，所述第三加热模式为补气增焓的同时对车舱内空气进行加热的工作模式；

第三阀门组件、第四阀门组件、第一电磁阀、第一流量调节阀和第三流量调节阀接收到第三加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

12.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式下且所述需求信号代表第四加热模式时，车载控制器的输出端输出第四加热控制信号，所述第四加热模式为补气增焓的同时对电池包进行加热的工作模式；

第二阀门组件、第三阀门组件、第四阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀、第一电磁阀和电控流量调节阀接收到第四加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

13.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调未开启且所述需求信号代表第一电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第一电池包加热控制信号，所述第一电池包加热模式为利用电机产热对电池包进行加热的工作模式；

第二电磁阀接收到第一电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

14.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表第二电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第二电池包加热控制信号，所述第二电池包加热模式为利用电机产热以及热泵空调同时对电池包进行加热的工作模式；

第二阀门组件、电控流量阀、第二电磁阀、第三流量调节阀、第四阀门组件接收到第二电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

15.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表第三电池包加热模式时，车载控制器的输出端输出第三电池包加热控制信号，所述第三电池包加热模式为补气增焓的同时对电池包进行加热的工作模式；

第二阀门组件、第三阀门组件、第四阀门组件、第一电磁阀、第一流量调节阀、第三流量调节阀接收到第三电池包加热控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

16.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表除霜模式时，车载控制器的输出端输出除霜控制信号；

第一阀门组件、第一流量调节阀、第三流量调节阀和第一电磁阀接收到除霜控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

17.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制热模式且所述需求信号代表除湿模式时，车载控制器的输出端输出除湿控制信号；

第三阀门组件和第二流量调节阀接收到除湿控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

18.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制冷模式且所述需求信号代表电池包冷却模式时，车载控制器的输出端输出电池包冷却控制信号；

第一阀门组件、第二流量调节阀、第三流量调节阀和电控流量阀接收到电池包冷却控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。

19.根据权利要求8所述的电动汽车温度调控系统的控制方法，其特征在于：

所述热泵空调处于制冷模式且所述需求信号代表强制冷模式时，车载控制器的输出端输出强制冷控制信号，所述强制冷模式为气温高于温度阈值时，同时为车舱内空气及电池包降温的工作模式；

第一阀门组件、第一流量控制阀、第二流量控制阀、第三流量控制阀、第一电磁阀和电控流量阀接收到强制冷控制信号后导通，其余阀门组件和流量调节阀均截止。