CN111516556B - 纯电动车型热管理系统及纯电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种纯电动车型热管理系统及纯电动汽车，该系统包括：采暖系统、强电系冷却系统、电池冷却系统等。其在强电系冷却系统与采暖系统之间设置四通阀V2，连通两个回路；并通过电池冷却器Chiller、电池加热器Heater两个板式换热器满足电池冷却与加热的需求。该纯电动车型热管理系统根据电池冷却系统的冷却需求，可以利用空调系统为电池冷却；当乘员舱有采暖需求或者电池有加热需求时，可以通过四通阀切换回路，充分利用强电系余热或者高压电加热器HVH为乘员舱采暖、电池加热，能够最大限度的发挥系统部件的功能，有效的利用系统余热，降低系统功耗、提高续驶里程。

Description

纯电动车型热管理系统及纯电动汽车
技术领域
本发明属于整车热管理领域，尤其涉及纯电动车型热管理系统及纯电动汽车。
背景技术
由于国家战略的推动，新能源汽车尤其是纯电动汽车近年来高速发展，各大传统车企及新型汽车企业纷纷加入竞争行列。但对于纯电动车型的热管理系统的开发，大多数车型仅是从满足需求出发，而对于整车的余热利用和能量管理都做的不够好，本发明根据整车发热部件的不同需求设计了热管理系统，同时又最大限度的对系统余热做了利用。
新能源汽车的热管理系统通常包括动力电池、驱动电机、电机控制器等发热部件，其中驱动电机、电机控制器等部件的最高冷却液温度在65℃以下，而动力电池的最佳工作温度为25-45℃，因此热管理系统需要满足各部件的冷却或者加热的需求，在此基础上如果能够有效的利用系统余热，可以大幅度降低系统功耗。
专利文献1[CN 106379184 A]中公开了一种纯电动汽车的冷却系统。该发明的热管理系统包括电驱动冷却回路、电池冷却回路。该发明虽然能够满足各发热部件的冷却需求，虽然将电驱动散热器和电池散热器共用同一个分层式散热器，节省了空间。该发明各回路之间完全独立，系统设计不存在余热利用，设计细节稍有不足。
专利文献2[CN 107298001 A]中公开了一种纯电动整车热管理系统及控制方法。该发明的热管理系统包括电驱动冷却回路、乘员舱制冷回路、电池冷媒冷却回路、电池冷却液冷却回路、乘员舱采暖回路和电池加热回路。该发明的优点在于电池回路与采暖回路可以共用同一个PTC，但电驱动冷却回路采用完全独立的设计，对电驱动系统的余热不能得到有效利用。
当前纯电动车型各系统间基本都是相互独立的，当电池需要加热或者乘员舱需要采暖时，不能有效的利用系统余热，造成了能量的浪费和系统功耗增加，因此需要提出一种更优化的技术方案解决当前纯电动车型热管理系统存在的问题。
发明内容
本发明提出了一种纯电动车型热管理系统及电动汽车，将采暖系统、强电系冷却系统、电池冷却系统、空调系统集成为一个更为高效的系统，不仅能满足各部件的最大冷却需求，而且在电池需要加热、乘员舱有采暖需求的条件下，能够最大限度的利用强电系的余热，达成高效、节能的目的。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种纯电动车型热管理系统，包括：热管理控制器、采暖系统、强电系冷却系统、空调系统和电池冷却系统，所述强电系冷却系统与所述采暖系统之间设置有四通阀，用于所述强电系冷却系统与所述采暖系统的连通或者断开；
所述电池冷却系统中设置有电池加热器Heater，所述电池加热器Heater的第一条冷却液通道设置在所述电池冷却系统中、第二条冷却液通道与所述采暖系统连通，所述电池加热器Heater用于实现所述电池冷却系统与所述采暖系统的热交换；
所述采暖系统中设置有第一三通阀，所述第一三通阀设置在所述电池加热器Heater的前端，所述电池加热器Heater的后端设置有第一三通，所述第一三通阀和所述电池加热器Heater分别经过所述第一三通连通到所述四通阀；
所述空调系统中还设置有电池冷却器Chiller，所述电池冷却器Chiller的制冷剂通道在所述空调系统中、冷却液通道与所述电池冷却系统连通，所述电池冷却器Chiller用于实现所述空调系统与所述电池冷却系统的热交换；
所述强电系冷却系统中还设置有第二三通阀，所述第二三通阀的出水侧经过三通与所述四通阀连通；
所述四通阀有两种工作模式：模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；模式B：接口1与接口2连通、接口3与接口4连通，四通阀一个时段仅能工作在一个模式；
所述第一三通阀和所述第二三通阀均有一个进口和两个出口A、B，且所述第一三通阀和第二三通阀在一个时段仅能实现一个通道接通；
所述热管理控制器通过控制所述四通阀、所述第一三通阀和所述第二三通阀的工作模式将各系统连通或者断开，最大限度的发挥系统各部件的功能，降低系统功耗。
优选地，所述采暖系统包括：第一电子水泵、高压电加热器HVH、第一温度传感器、暖风芯体；
所述第一电子水泵、所述高压电加热器HVH、第一温度传感器均与所述热管理控制器有信号交互；
所述第一电子水泵的防冻液入口和所述四通阀的防冻液接口3连通，所述第一电子水泵的防冻液出口与所述高压电加热器HVH的防冻液入口连通；所述高压电加热器HVH的防冻液出口与所述暖风芯体的防冻液入口连通；所述暖风芯体的防冻液出口与所述第一三通阀的防冻液入口连通；所述第一三通阀的防冻液出口B与所述电池加热器Heater的第二条冷却液通道的防冻液入口连通，所述第一三通阀的防冻液出口A和所述电池加热器Heater的第二条冷却液通道的防冻液出口均经过所述第一三通与所述四通阀的防冻液接口2连通；所述第一温度传感器设置在所述暖风芯体的防冻液入口处，用于监测采暖系统中形成的回路中的防冻液温度，并反馈给所述热管理控制器。
优选地，所述强电系冷却系统包括：第三电子水泵、强电散热器、电机控制器、第三温度传感器、驱动电机、充电机和第二三通；
所述第三电子水泵、所述第二三通阀、所述第三温度传感器均与所述热管理控制器有信号交互；
所述第三电子水泵的防冻液出口与所述电机控制器的防冻液入口连通，所述电机控制器的防冻液出口与所述驱动电机的防冻液入口连通，所述驱动电机的防冻液出口与所述充电机的防冻液入口连通，所述充电机的防冻液出口与第二三通阀的防冻液入口连通，所述第二三通阀的防冻液出口A经过所述第二三通与所述四通阀的防冻液接口4连通，所述第二三通阀的防冻液出口B与所述强电散热器的防冻液入口连通所述强电散热器的防冻液出口经过所述第二三通与所述四通阀的防冻液接口4连通；所述第三温度传感器设置在所述驱动电机的防冻液入口处，用于监测强电系冷却回路中的防冻液温度，反馈给所述热管理控制器。
优选地，所述电池冷却系统包括：第二电子水泵、第二温度传感器、动力电池、电池蓄水瓶和电池加热器Heater；
所述第二电子水泵、所述第二温度传感器均与所述热管理控制器有信号交互；
所述第二电子水泵的防冻液出口与所述动力电池的防冻液入口连通，所述动力电池的防冻液出口与所述电池冷却器Chiller的防冻液入口连通，所述电池冷却器Chiller的防冻液出口与所述电池加热器Heater的第一条冷却液通道的防冻液入口连通，所述电池加热器Heater的第一条冷却液通道的防冻液出口与所述电池蓄水瓶的防冻液入口连通，所述电池蓄水瓶的防冻液出口与所述第二电子水泵的防冻液入口连通；所述第二温度传感器设置在所述动力电池的防冻液入口处，用于监测电池冷却回路中的防冻液温度，反馈给所述热管理控制器。
优选地，所述系统还包括：蓄水瓶，所述蓄水瓶的防冻液入口分别与强电散热器的防冻液出口和所述采暖系统的防冻液出口连通，所述蓄水瓶的防冻液出口分别与所述采暖系统的第一电子水泵的防冻液入口及所述强电系冷却系统的第三电子水泵的防冻液入口连通。
优选地，所述系统至少具有以下工作模式：
模式1，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用高压电加热器HVH为动力电池加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵和第二电子水泵启动；控制高压电加热器HVH启动，控制第一三通阀接通出口B；控制四通阀处于模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；控制空调系统中的膨胀阀关闭；
模式2，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用强电系冷却系统余热为动力电池加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵、第二电子水泵和第三电子水泵均启动；控制第一三通阀接通出口B；控制四通阀处于模式B：接口1与接口2连通、接口3与接口4连通；控制第二三通阀接通出口A；控制空调系统中的膨胀阀关闭；
模式3，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用强电系冷却系统余热及高压电加热器HVH共同为动力电池加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵、第二电子水泵和第三电子水泵均启动；控制第一三通阀接通出口B；控制四通阀处于模式B：接口1与接口2连通、接口3与接口4连通；控制第二三通阀接通出口A；控制空调系统中的膨胀阀关闭；
模式4，整车处于行驶模式、动力电池具有冷却需求且强电系冷却系统具有冷却需求时，利用强电散热器为强电系冷却系统冷却且利用空调系统为动力电池冷却：热管理控制器控制第二电子泵和第三电子泵启动；控制第一三通阀接通出口A；控制四通阀处于模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；控制第二三通阀接通出口B；控制空调系统中的膨胀阀开启；
模式5，整车处于充电模式、充电机需要冷却时，利用强电散热器为充电机冷却：热管理控制器控制第三电子水泵启动，控制第一电子水泵关闭；控制四通阀处于模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；控制第二三通阀接通出口B。
优选地，所述系统还包括：
用于冷却所述动力电池的电池散热器、第三三通阀和第三三通；
所述第三三通阀有一个进水口和两个出口A、B，第三三通阀一个时段仅能实现一个通道接通；
所述第三三通阀的防冻液入口与所述动力电池的防冻液出口连通，所述第三三通阀的防冻液出口A与所述电池散热器的防冻液入口连通，所述第三三通阀的防冻液出口B与所述电池冷却器Chiller的防冻液入口连通，所述电池散热器的防冻液出口和所述电池冷却器Chiller的防冻液出口均经过所述第三三通与所述电池加热器Heater的防冻液入口连通；
所述第三三通阀与所述热管理控制器有信号交互。
本发明还提供了一种纯电动汽车，包括上述的纯电动汽车热管理系统。
本发明通过采用四通阀、电池加热器Heater和电池冷却器Chiller将采暖系统、强电系冷却系统、电池冷却系统、空调系统集成为一个更为高效的热管理系统，根据不同部件的冷却需求进行设计，不仅能满足各部件的最大冷却需求，而且在电池需要加热、乘员舱需要采暖的条件下，能够最大限度的利用强电系余热。根据电池冷却系统在不同工况下的冷却需求，可以采用强电散热器、空调系统等方式冷却，降低系统功耗；当有乘员舱采暖或者电池加热需求时，通过四通阀切换回路，可以充分利用高压电加热器HVH或者强电系余热为乘员舱采暖、电池加热，提高能源利用效率、降低系统功耗，提高续驶里程。
本发明的纯电动车型热管理系统可以通过调整来适应不同的纯电动车型，但不论如何演化，该系统的核心是最大化的利用系统废热、最大化零部件的效率，达成提高效率、降低功耗的目的。
附图说明
图1为第一实施例中热管理系统的原理示意图；
图2为第二实施例中热管理系统的原理示意图；
图3为第一实施例的前端模块示意图；
图4为第二实施例的前端模块示意图；
图中：1-高压电加热器HVH；2-第一温度传感器；3-暖风芯体；4-电池加热器Heater；5-温度传感器；6-动力电池；7-电池冷却器Chiller；8-空调系统；9-电池蓄水瓶；10-电机控制器；11-第二温度传感器；12-驱动电机；13-充电机；14-强电散热器；15-蓄水瓶；16-第一三通；17-第二三通；18-膨胀阀；19-电池散热器；20-第三三通；P1-第一电子水泵；P2-第二电子水泵；P3-第三电子水泵；V1-第一三通阀；V2-四通阀；V3-第二三通阀；V4-第三三通阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
参照图1与图3，本发明第一实施例提出了纯电动车辆热管理系统，如图1至图3所示，包括采暖系统、强电系冷却系统、电池冷却系统、空调系统。在所述强电系冷却系统与所述采暖系统之间设置四通阀V2，用于所述强电系冷却系统与所述采暖系统的连通或者断开。
所述电池冷却系统中设置有电池加热器Heater4，所述电池加热器Heater4的第一条冷却液通道设置在所述电池冷却系统中、第二条冷却液通道与所述采暖系统连通，所述电池加热器Heater4用于实现所述电池冷却系统与所述采暖系统的热交换，进而实现为动力电池6加热；所述采暖系统中设置有第一三通阀V1，所述第一三通阀V1设置在所述电池加热器Heater4的前端，所述电池加热器Heater4的后端设置有第一三通16，所述第一三通阀V1和所述电池加热器Heater4分别经过所述第一三通16连通到所述四通阀V2；所述空调系统中还设置有电池冷却器Chiller7，所述电池冷却器Chiller7的制冷剂通道在所述空调系统中、冷却液通道与所述电池冷却系统连通，所述电池冷却器Chiller7用于实现所述空调系统与所述电池冷却系统的热交换；所述强电系冷却系统中还设置有第二三通阀V3，所述第二三通阀V3经过第二三通17与所述四通阀V1连通；所述四通阀V2有两种工作模式：模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；模式B：接口1与接口2连通、接口3与接口4连通，四通阀V2一个时段仅能工作在一个模式；所述第一三通阀V1和所述第二三通阀V3均有一个进口和两个出口A、B，且所述第一三通阀V1和第二三通阀V3在一个时段仅能实现一个通道接通；所述热管理控制器通过控制所述四通阀V2、所述第一三通阀V1和所述第二三通阀V3的工作模式将各系统连通或者断开，最大限度的发挥系统各部件的功能，降低系统功耗。
通过电池冷却器Chiller7、电池加热器Heater4两个板式换热器满足电池冷却与加热的需求。
该纯电动车型热管理系统根据动力电池6的冷却需求，可以利用空调系统为电池冷却，也可以利强电系冷却系统为空调系统冷却；当乘员舱有采暖、除雾需求或者电池有加热需求时，可以通过四通阀V2切换回路，充分利用强电系冷却系统的余热或者高压电加热器HVH1为乘员舱采暖、除雾或者电池加热，能够最大限度的发挥系统部件的功能，有效的利用系统余热，降低系统功耗、提高续驶里程。
本实施例中，通过对设置的第一三通阀V1、四通阀V2和第二三通阀V3的工作状态进行控制，使本实施例中的电池冷却系统、采暖系统、空调系统和强电系冷却系统共同形成满足不同特定需求的回路，进而利用强电系冷却系统产生的余热、高压电加热器HVH1加热产生的热量来对动力电池6加热，利用强电系冷却系统产生的余热、高压电加热器HVH1加热产生的热量为暖风芯体3进行供热；其中，利用上述这些余热、废热或加热所产生的热量进行供热的具体手段在后文中进行详细描述；同时，本实施例中，还可以利用空调系统来对动力电池6进行冷却。
所述四通阀V2有两种模式：模式A是接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；模式B是接口1与接口2连通、接口3与接口4连通，四通阀V2一个时段仅能工作在一个固定模式。所述第一三通阀V1有一个进口和两个出口A、B，且所述第一三通阀V1在一个时段仅能实现一个通道连通；通过热管理控制器控制四通阀V2和所述第一三通阀V1的工作模式将各系统连通或者断开，最大限度的发挥系统各部件的功能，降低系统功耗。
参见图1，所述采暖系统利用电驱动系统余热或者高压电加热器HVH1加热防冻液，通过暖风芯体3给乘员舱采暖。所述采暖系统包括第一电子水泵P1、高压电加热器HVH1、第一温度传感器2、暖风芯体3；
所述第一电子水泵P1、所述高压电加热器HVH1、第一温度传感器2均与所述热管理控制器有信号交互；
所述第一电子水泵P1的防冻液入口和所述四通阀V2的防冻液接口3连通，所述第一电子水泵P1的防冻液出口与所述高压电加热器HVH1的防冻液入口连通；所述高压电加热器HVH1的防冻液出口与所述暖风芯体3的防冻液入口连通；所述暖风芯体3的防冻液出口与所述第一三通阀V1的防冻液入口连通；所述第一三通阀V1的防冻液出口B与所述电池加热器Heater4的第二条冷却液通道的防冻液入口连通，所述第一三通阀V1的防冻液出口A和所述电池加热器Heater4的第二条冷却液通道的防冻液出口均经过所述第一三通16与所述四通阀V2的防冻液接口2连通；所述第一温度传感器2设置在所述暖风芯体3的防冻液入口处，用于监测采暖系统中形成的回路中的防冻液温度，并反馈给所述热管理控制器。
如图1，该第一温度传感器2设置在高电压加热器HVH1和暖风芯体3之间，用于测量经过高电压加热器HVH1的防冻液的温度，并向热管理控制器进行温度反馈。防冻液从第一电子水泵P1前设置的三通进入采暖系统的回路中，再通过第一电子水泵P1泵入到该高压电加热器HVH1中。热管理控制器根据需求，选择使高压电加热器HVH1启动对防冻液加热或使高压电加热器HVH1关闭。对于热管理控制器来说，当用户在乘员舱内输入采暖需求，暖风芯体3对应的风门打开（暖风即可从风门位置处流入到乘员舱内）。
高压电加热器HVH1启动条件为动力电池6的当前温度（如0℃以下）比动力电池的最佳工作温度范围（如25℃-45℃）小，且动力电池6的最佳工作温度范围（25℃-45℃）的最小值（25℃）和动力电池6的当前温度（如0℃）之间的差值小于设定的第一差值（如25℃），则热管理控制器控制高压电加热器HVH1启动。
如图1，所述电池冷却系统包括：第二电子水泵P2、第二温度传感器5、动力电池6、电池蓄水瓶9和电池加热器Heater4；
所述第二电子水泵P2、所述第二温度传感器5均与所述热管理控制器有信号交互；
所述第二电子水泵P2的防冻液出口与所述动力电池6的防冻液入口连通，所述动力电池6的防冻液出口与所述电池冷却器Chiller7的防冻液入口连通，所述电池冷却器Chiller7的防冻液出口与所述电池加热器Heater4的第一条冷却液通道的防冻液入口连通，所述电池加热器Heater4的第一条冷却液通道的防冻液出口与所述电池蓄水瓶9的防冻液入口连通，所述电池蓄水瓶9的防冻液出口与所述第二电子水泵P2的防冻液入口连通；所述第二温度传感器5设置在所述动力电池6的防冻液入口处，用于监测电池冷却回路中的防冻液温度，反馈给所述热管理控制器。
对于动力电池6来说，其加热时所利用的热源有以下几种：利用强电系冷却系统的余热来加热，利用高压电加热器HVH1加热来满足其加热需求，还可以基于需要利用以上这几种加热方式中混合加热。其中，选择何种方式来为动力电池6进行加热，是依据动力电池6当前所处的温度范围决定的。第一种条件：在动力电池6的温度（如0℃以下）比最佳工作温度范围（如25℃-45℃）低很多时，采用高压电加热器HVH1对其加热；经过高压电加热器HVH1加热一段时间后，若第二温度传感器5采集到的防冻液温度上升到一定温度后，则降低高压电加热器HVH1的功率，并结合强电系冷却系统的余热来对动力电池6进行加热。第二种条件：如动力电池6的温度（如0℃到25℃之间）比最佳工作温度范围（如25℃-40℃）没有低很多时，则采用强电系冷却系统的余热对动力电池6进行加热。
动力电池6存在冷却需求时，实现其冷却的方式包括：利用空调系统启动时的制冷剂流入到电池冷却器Chiller7的制冷剂通道中来对流入到电池冷却器Chiller7中的防冻液进行冷却，进而实现动力电池6的冷却。
对于电池冷却系统来说，由于动力电池6的最佳工作温度和其它强电系冷却系统中的电驱动模块的最佳工作温度差异较大（如驱动电机12、电机控制器10等部件的最高冷却液温度在65℃以下，而动力电池6的最佳工作温度为25-45℃），通过存储防冻液的电池蓄水瓶9单独存储初始流动到动力电池6的防冻液。
如图1，在本实施例中空调系统内部，电池冷却器Chiller7与膨胀阀18连通，该膨胀阀18和热管理控制器连接，热管理控制器通过控制该膨胀阀18的开度，使流通到电池冷却器Chiller7处的制冷剂流量增大，使电池冷却器Chiller7具有较好的换热效果，实现利用空调系统为动力电池6冷却。
如图1，所述强电系冷却系统包括：第三电子水泵P3、强电散热器14、电机控制器10、第三温度传感器11、驱动电机12、充电机13和第二三通17；所述第三电子水泵P3、所述第二三通阀V3、所述第三温度传感器11均与所述热管理控制器有信号交互；所述第三电子水泵P3的防冻液出口与所述电机控制器10的防冻液入口连通，所述电机控制器10的防冻液出口与所述驱动电机12的防冻液入口连通，所述驱动电机12的防冻液出口与所述充电机13的防冻液入口连通，所述充电机13的防冻液出口与第二三通阀V3的防冻液入口连通，所述第二三通阀V3的防冻液出口A经过所述第二三通17与所述四通阀V2的防冻液接口4连通，所述第二三通阀V3的防冻液出口B与所述强电散热器14的防冻液入口连通所述强电散热器14的防冻液出口经过所述第二三通17与所述四通阀V2的防冻液接口4连通；所述第三温度传感器11设置在所述驱动电机12的防冻液入口处，用于监测电池冷却系回路中的防冻液温度，反馈给所述热管理控制器。
如图1，所述系统还包括：蓄水瓶15，所述蓄水瓶15的防冻液入口分别与强电散热器14的防冻液出口和所述采暖系统的防冻液出口连通，所述蓄水瓶15的防冻液出口分别与所述采暖系统的第一电子水泵P1的防冻液入口及所述强电系冷却系统的第三电子水泵P3的防冻液入口连通。
通过采用四通阀V2、第一三通阀V1、第二三通阀V3、电池加热器Heater4、电池冷却器Chiller7将采暖系统、强电系冷却系统、电池冷却系统、空调系统集成为一个更为高效的热管理系统，根据不同部件的冷却需求进行设计，不仅能满足各部件的最大冷却需求，而且在电池需要加热、乘员舱需要采暖的条件下，能够最大限度的利用各部件的余热。该纯电动车型热管理系统根据电池冷却系统的冷却需求，可以利用空调系统为动力电池冷却；当乘员舱有采暖、除雾需求或者动力电池6有加热需求时，可以通过四通阀V2切换回路，充分利用强电系冷却系统的余热或者高压电加热器HVH1为乘员舱采暖、除雾或者动力电池6加热，能够最大限度的发挥系统部件的功能，有效的利用系统余热，降低系统功耗、提高续驶里程。
具体地，热管理控制器通过控制第一三通阀V1、第二三通阀V3和四通阀V2来控制各回路的连通与断开，以最大限度的发挥零部件的功能及利用系统的余热，降低系统功耗，同时各个控制阀也将信号反馈给热管理控制器，以实现实时控制。其中第一三通阀V1和第二三通阀V3均有一个进水口和两个出口A、B，三通阀一个时段仅能实现一个通道接通，即V-A或者V-B；四通阀V2有两种模式，模式1是接口1和4、2和3接通，模式2是接口1和2、3和4接通，四通阀一个时段仅能工作在一个固定模式。
对于本发明实施例中的上述热管理系统，其至少具有下表1中的六种工作模式。
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表1
下面参考表1，简要说明该纯电动车型热管理系统的工作模式：
模式1，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池6具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用高压电加热器HVH1为动力电池6加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵P1和第二电子水泵P2启动；控制高压电加热器HVH1启动，控制第一三通阀V1接通出口B；控制四通阀V2处于模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；控制空调系统中的膨胀阀18关闭。
在工作模式1下，动力电池6的热需求为优先级较高的需求，即，动力电池6的温度（如0℃以下）比最佳工作温度范围（如25℃-45℃）低很多时，为了使动力电池6能够快速加热到正常工作模式，通过高压电加热器HVH1进行快速加热。
其中，乘员舱有供热或采暖需求时，乘客通过在乘员舱内进行相关按键操作进入采暖模式。防冻液在第一电子水泵P1的作用下被泵入到高压电加热器HVH1处，经过加热后的防冻液流动到暖风芯体3处，空气通过暖风芯体3加热后进入乘员舱内，为乘员舱供暖；同时，防冻液从电池蓄水瓶9流出，经过第二电子水泵P2的抽吸在动力电池冷却系统中流动，防冻液流动到电池加热器Heater4的第一冷却液通道处，与采暖系统中的防冻液流动到电池加热器Heater4的第二冷却液通道处，通过该电池加热器Heater4进行换热，进而实现为电池冷却系统中的回路中的防冻液进行加热，达到为动力电池6进行加热的效果。也就是说，在模式1中，经过高电压加热器HVH1加热后的防冻液，依靠暖风芯体3和电池加热器Heater4的换热作用，能够为采暖系统和电池冷却系统同时供热。
在工作模式1中，对于强电系冷却系统来说，热管理控制器可以根据强电系冷却系统的冷却需求有无对第二三通阀V3的工作状态进行控制。具体来说，热管理控制器可以在强电系冷却系统具有冷却需求时，热管理控制器启动第三电子水泵P3，控制第二三通阀V3接通防冻液出口B，防冻液通过第三电子水泵P3的抽吸进入回路而流动到电机控制器10、驱动电机12和充电机13处，对这几个电驱动模块进行冷却，再进入到强电散热器14处被冷却，最后，在通过第二三通17和四通阀V2回流到第三电子水泵P3处，在强电系冷却系统内形成防冻液冷却回路。热管理控制器可以结合第三温度传感器11探测到的温度来判断对强电系冷却系统的冷却效果，合理控制冷却时间。
其中，乘员舱有供热或采暖需求时，乘客通过在乘员舱内进行相关按键操作使暖风芯体3的风门开启。蓄水瓶15中的防冻液从第一三通16进入，并在第一电子水泵P1的作用下被泵入到高电压加热器HVH1处，经过加热后的防冻液流动到暖风芯体3处，热气通过暖风芯体3处的风门进入乘员舱内，为乘员舱供暖；同时，防冻液从电池蓄水瓶9流出，经过第二电子水泵P2的抽吸电池蓄水瓶9再动力电池冷却系统中流动，防冻液流动到电池加热器Heater4处与采暖系统中的防冻液进行换热，进而实现为电池冷却系统中的回路中的防冻液进行加热，达到为动力电池6进行加热的效果。也就是说，在模式1中，经过高电压加热器HVH1加热后的防冻液，依靠电池加热器Heater4的换热作用，能够为采暖系统和电池冷却系统同时供热。
在工作模式1中，对于强电系冷却系统来说，热管理控制器可以根据强电系冷却系统的冷却需求有无对第二三通阀V3的工作状态进行控制。具体来说，热管理控制器可以在强电系冷却系统具有冷却需求时，热管理控制器启动第三电子水泵P3，控制第二三通阀V3接通防冻液出口B，防冻液通过第三电子水泵P3的抽吸进入回路，进而流动到电机控制器10、驱动电机12和充电机13处，对这几个电驱动模块进行冷却，最后，在通过第二三通阀V3、第二三通17和四通阀V2回流到第三电子水泵P3处，在强电系冷却系统内形成防冻液冷却回路。热管理控制器可以结合第三温度传感器11探测到的温度来判断对强电系冷却系统的冷却效果，合理控制冷却时间。
热管理控制器在没有探测到强电系冷却系统的冷却需求时，则控制第三电子水泵P3关闭。
其中，在工作模式1下，采暖系统内形成的回路具体为：第一电子水泵P1的防冻液出口与高压电加热器HVH1的防冻液入口连通，高压电加热器HVH1的防冻液出口与暖风芯体3的防冻液入口连通，暖风芯体3的防冻液出口与第一三通阀V1的防冻液入口连通，第一三通阀V1接通出口B，第一三通阀V1的防冻液出口B与电池加热器Heater4的防冻液入口连通，电池加热器Heater4的防冻液出口与第一三通16连通，经过第一三通16与四通阀V2的接口2连通，四通阀V2的接口2与接口3连通，四通阀V2的接口3与电子水泵P1的防冻液入口连通。
电池冷却系统中形成的回路为：第二电子水泵P2的防冻液出口与动力电池6的防冻液入口连通，动力电池6的防冻液出口与电池冷却器Chiller7的冷却液通道中的防冻液入口连通，电池冷却器Chiller7的的冷却液通道中的防冻液出口与电池加热器Heater4的第一冷却液通道的防冻液入口连通，电池加热器Heater4中的第一冷却液通道的防冻液出口与电池蓄水瓶9的防冻液入口连通，电池蓄水瓶9的防冻液出口与第二电子水泵P2的防冻液入口连通。
强电系系统中是否形成回路根据需求运行，此时第三三通阀V3根据需要接通出口A或者B。
模式2，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池6具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用强电系冷却系统余热为动力电池6加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵P1、第二电子水泵P2和第三电子水泵P3均启动；控制第一三通阀V1接通出口B；控制四通阀V2处于模式B：接口1与接口2连通、接口3与接口4连通；控制第二三通阀V3接通出口A；控制空调系统中的膨胀阀18关闭。
在工作模式2下，动力电池6的热需求为优先级相对较低的需求，即，动力电池6的温度（如0℃到25℃之间）比最佳工作温度范围（如25℃-45℃）没有低很多，为了使动力电池6进行加热，通过利用强电系冷却系统中的电驱动模块（如电机控制器10、驱动电机12和充电机13）工作时产生的余热来对动力电池6进行加热。
其中，乘员舱有供热或采暖需求时，乘客通过在乘员舱内进行相关操作进入采暖模式。防冻液在第三电子水泵P3的作用下被泵入防冻液管路中，到达电机控制器10、驱动电机12和充电机13处，依靠电机控制器10、驱动电机12和充电机13这几个电驱动模块工作时所产生的热对防冻液进行加热，最后通过第二三通阀V3、第二三通17和强电散热器14到达四通阀V2处，再流入到第一电子水泵P1前端；防冻液在到达第一电子水泵P1后的流向和工作模式1相同，此处不再赘述。在模式2中，利用强电系冷却系统中的各个电驱动模块工作时产生的余热或废热来加热防冻液，防冻液在采暖系统和强电系冷却系统之间形成防冻液流通回路；同时，电池冷却系统内形成防冻液回路。
模式3，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池6具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用强电系冷却系统余热及高压电加热器HVH1共同为动力电池6加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵P1、第二电子水泵P2和第三电子水泵P3均启动；控制第一三通阀V1接通出口B；控制四通阀V2处于模式B：接口1与接口2连通、接口3与接口4连通；控制第二三通阀V3接通出口A；控制空调系统中的膨胀阀18关闭。
工作模式3中的工作条件为，经过工作模式1中的高电压加热器HVH1加热后，第二温度传感器5检测到的防冻液温度达到一定温度，此时，通过降低高电压加热器HVH1的功率，并利用强电系冷却系统的余热来为动力电池6和乘员舱供热。
在工作模式3中，防冻液在采暖系统和强电系冷却系统之间形成的回路和在电池冷却系统内形成防冻液流通回路和工作模式2中所形成的回路相同。区别在于，工作模式3中，高压电加热器HVH1会在热管理控制器的控制下对防冻液进行加热；而工作模式2中的高压电加热器HVH1不会接收到热管理控制器的控制而启动，即高压电加热器HVH1不会对防冻液进行加热。
其中，乘员舱有供热或采暖需求时，乘客通过在乘员舱内进行相关操作进入采暖模式。防冻液从第三电子水泵P3前端进入，并在第三电子水泵P3的作用下被泵入防冻液管路中，然后到达电机控制器10、驱动电机12和充电机13处，依靠电机控制器10、驱动电机12和充电机13这几个电驱动模块工作时所产生的热对防冻液进行加热，最后通过第二三通阀V3、第二三通17和四通阀V2流入到第一电子水泵P1前端的三通处；防冻液在到达第一电子水泵P1后的流向和工作模式1相同，此处不再赘述。防冻液在电池冷却系统的回路和工作模式1和2相同，此次，不再赘述。
对于工作模式1至3，由于都是对动力电池6和乘员舱进行供热的需求，热管理控制器在接收到这些需求时，到底如何选择这三者工作模式中的哪一种工作模式是按照如下逻辑实现的：在动力电池6的加热需求为高需求时，优先采用工作模式1，通过高电压加热器HVH1进行快速加热，来使动力电池6的温度和乘员舱的温度快速达到目标温度；经过一段时间快速加热，第二温度传感器5采集到的防冻液温度上升到一定程度后，切换该热管理系统的工作模式为工作模式3，其中，工作模式3中，高电压加热器HVH1的输出功率低于工作模式2中的高电压加热器HVH1的输出功率。在动力电池6的加热需求为低加热需求时，热管理系统采用工作模式2。
模式4，整车处于行驶模式、动力电池6具有冷却需求且强电系冷却系统具有冷却需求时，利用强电散热器14为强电系冷却系统冷却且利用空调系统为动力电池6冷却：热管理控制器控制第二电子泵P2和第三电子泵P3启动；控制第一三通阀V1接通出口A；控制四通阀V2处于模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；控制第二三通阀V3接通出口B；控制空调系统中的膨胀阀18开启。
在这种模式下，第三电子水泵P3的防冻液出口与电机控制器10的防冻液入口连通，电机控制器10的防冻液出口与驱动电机12的防冻液入口连通，驱动电机12的防冻液出口与充电机13的防冻液入口连通，充电机13的防冻液出口与第二三通阀V3的防冻液入口连通，第二三通阀V3的防冻液出口A与强电散热器14连通，强电散热器14经过第二三通17和四通阀V2与第三电子水泵P3的防冻液入口前的三通连通。电池冷却系统中的冷却回路如工作模式1所述，此处不再赘述。采暖系统根据采暖需求决定是否运行。空调系统则处于启动模式，通过对膨胀阀18的开度进行调节，进而对动力电池的冷却程度进行调节。
模式5，整车处于充电模式、充电机13需要冷却时，利用强电散热器14为充电机13冷却：热管理控制器控制第三电子水泵P3启动，控制第一电子水泵P1关闭；控制四通阀V2处于模式A：接口1与接口4连通、接口2与接口3连通；控制第二三通阀V3接通出口B。
在这种模式下，如图1，仅充电机13的冷却回路工作（在强电系冷却系统中形成的回路和工作模式1中的强电系冷却系统中所形成的回路相同），此处不再赘述。
其中，本申请中的动力电池6、电机控制器10、驱动电机12、充电机13均采用液冷方式。
对于本申请中的系统来说，还存在其它工作模式，例如，仅在乘员舱存在加热需求时，依靠高电压加热器HVH1来为其供热，此时，第一三通阀V1连通防冻液出口A，而四通阀V2则处于模式B；或者，依靠强电系冷却系统的余热来为乘员舱供热，此时，第一三通阀V1连通防冻液出口A，而四通阀V2则处于模式A。再例如，在动力电池6存在较低的冷却需求时，还可以利用在电池冷却系统中增设的电池散热器19来为其提供散热（其中，利用电池散热器21为其提供散热的方案在另一个实施例中进行描述）。
以上为基于图1 的纯电动车型热管理系统主要工作模式的简述，用以说明系统方案，而非对其限制。
对于上述实施例中的该系统，如图2与4，还包括：用于冷却所述动力电池6的电池散热器19、第三三通阀V4和第三三通20；所述第三三通阀V4有一个进水口和两个出口A、B，第三三通阀V4一个时段仅能实现一个通道接通；所述第三三通阀V4的防冻液入口与所述动力电池6的防冻液出口连通，所述第三三通阀V4的防冻液出口A与所述电池散热器19的防冻液入口连通，所述第三三通阀V4的防冻液出口B与所述电池冷却器Chiller7的防冻液入口连通，所述电池散热器19的防冻液出口和所述电池冷却器Chiller7的防冻液出口均经过所述第三三通20与所述电池加热器Heater4的防冻液入口连通；所述第三三通阀V4与所述热管理控制器有信号交互。
图2提供的这个实施例和图1中的这一实施例相比，区别在于，图2中的热管理系统中，还能够利用所增加的这一电池散热器19为动力电池6进行冷却。在需要利用电池散热器19为动力电池冷却时，将控制第三三通阀V4接通防冻液出口A，在不需要电池散热器19为动力电池冷却时，则控制第三三通阀V4接通防冻液出口B。
本发明的上述纯电动车型热管理系统可以通过调整来适应不同的纯电动车型，但不论如何演化，该系统的核心是最大化的利用系统废热、最大化零部件的效率，达成提高效率、降低功耗的目的。
本发明还提供了一种纯电动汽车，包括上述的纯电动汽车热管理系统。
尽管本文仅详述了一种实施案例，但本专业技术人员应当理解：通过对前述实施例所提出的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行替换，依然可以变换出其他的热管理系统方案，例如调换部分零部件在回路中的位置或者增减某些零部件等等；而这些对于本发明的修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施案例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.纯电动车型热管理系统，包括：热管理控制器、采暖系统、强电系冷却系统、空调系统和电池冷却系统，其特征在于，所述强电系冷却系统与所述采暖系统之间设置有四通阀（V2），用于所述强电系冷却系统与所述采暖系统的连通或者断开；
所述电池冷却系统中设置有电池加热器Heater（4），所述电池加热器Heater（4）的第一条冷却液通道设置在所述电池冷却系统中、第二条冷却液通道与所述采暖系统连通，所述电池加热器Heater（4）用于实现所述电池冷却系统与所述采暖系统的热交换；
所述采暖系统中设置有第一三通阀（V1），所述第一三通阀（V1）设置在所述电池加热器Heater（4）的前端，所述电池加热器Heater（4）的后端设置有第一三通（16），所述第一三通阀（V1）和所述电池加热器Heater（4）分别经过所述第一三通（16）连通到所述四通阀（V2）；
所述空调系统中还设置有电池冷却器Chiller（7），所述电池冷却器Chiller（7）的制冷剂通道在所述空调系统中、冷却液通道与所述电池冷却系统连通，所述电池冷却器Chiller（7）用于实现所述空调系统与所述电池冷却系统的热交换；
所述强电系冷却系统中还设置有第二三通阀（V3），所述第二三通阀（V3）的出水侧与所述四通阀（V2）连通；
所述四通阀（V2）有两种工作模式：模式A：接口一与接口四连通、接口二与接口三连通；模式B：接口一与接口二连通、接口三与接口四连通，四通阀（V2）一个时段仅能工作在一个模式；
所述第一三通阀（V1）和所述第二三通阀（V3）均有一个进口和两个出口A、B，且所述第一三通阀（V1）和第二三通阀（V3）在一个时段仅能实现一个通道接通；
所述热管理控制器通过控制所述四通阀（V2）、所述第一三通阀（V1）和所述第二三通阀（V3）的工作模式将各系统连通或者断开，最大限度的发挥系统各部件的功能，降低系统功耗；
所述采暖系统包括：第一电子水泵（P1）、高压电加热器HVH（1），所述第一电子水泵（P1）、所述高压电加热器HVH（1）均与所述热管理控制器有信号交互；所述第一电子水泵（P1）的防冻液入口和所述四通阀（V2）的防冻液接口三连通，所述第一电子水泵（P1）的防冻液出口与所述高压电加热器HVH（1）的防冻液入口连通，所述高压电加热器HVH（1）的防冻液出口接入到第一三通阀（V1）的进口；
所述强电系冷却系统包括：第三电子水泵（P3）和充电机（13），所述第三电子水泵（P3）与所述热管理控制器有信号交互；所述第三电子水泵（P3）与所述四通阀（V2）的防冻液接口一连通，所述第三电子水泵（P3）的防冻液出口与所述充电机（13）的防冻液入口连通，所述充电机（13）的防冻液出口与第二三通阀（V3）的防冻液入口连通；
所述电池冷却系统包括：第二电子水泵（P2），所述第二电子水泵（P2）与所述热管理控制器有信号交互；所述第二电子水泵（P2）的防冻液入口与所述电池加热器Heater（4）的第一条冷却液通道的防冻液出口连通，所述第二电子水泵（P2）的防冻液出口与所述电池冷却器Chiller（7）的防冻液入口连通；
所述系统至少具有以下工作模式：
模式一，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池（6）具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用高压电加热器HVH（1）为动力电池（6）加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵（P1）和第二电子水泵（P2）启动；控制高压电加热器HVH（1）启动，控制第一三通阀（V1）接通出口B；控制四通阀（V2）处于模式A：接口一与接口四连通、接口二与接口三连通；控制空调系统中的膨胀阀（18）关闭；
模式二，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池（6）具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用强电系冷却系统余热为动力电池（6）加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵（P1）、第二电子水泵（P2）和第三电子水泵（P3）均启动；控制第一三通阀（V1）接通出口B；控制四通阀（V2）处于模式B：接口一与接口二连通、接口三与接口四连通；控制第二三通阀（V3）接通出口A；控制空调系统中的膨胀阀（18）关闭；
模式三，低温条件下，整车处于行驶模式、动力电池（6）具有加热需求且乘员舱有采暖需求时，利用强电系冷却系统余热及高压电加热器HVH（1）共同为动力电池（6）加热并为乘员舱供暖：热管理控制器控制第一电子水泵（P1）、第二电子水泵（P2）和第三电子水泵（P3）均启动；控制第一三通阀（V1）接通出口B；控制四通阀（V2）处于模式B：接口一与接口二连通、接口三与接口四连通；控制第二三通阀（V3）接通出口A；控制空调系统中的膨胀阀（18）关闭；
模式四，整车处于行驶模式、动力电池（6）具有冷却需求且强电系冷却系统具有冷却需求时，利用强电散热器（14）为强电系冷却系统冷却且利用空调系统为动力电池（6）冷却：热管理控制器控制第二电子水泵（P2）和第三电子水泵（P3）启动；控制第一三通阀（V1）接通出口A；控制四通阀（V2）处于模式A：接口一与接口四连通、接口二与接口三连通；控制第二三通阀（V3）接通出口B；控制空调系统中的膨胀阀（18）开启；
模式五，整车处于充电模式、充电机需要冷却时，利用强电散热器（14）为充电机（13）冷却：热管理控制器控制第三电子水泵（P3）启动，控制第一电子水泵（P1）关闭；控制四通阀（V2）处于模式A：接口一与接口四连通、接口二与接口三连通；控制第二三通阀（V3）接通出口B。
2.根据权利要求1所述的纯电动车型热管理系统，其特征在于，所述采暖系统还包括：第一温度传感器（2）、暖风芯体（3）；
第一温度传感器（2）与所述热管理控制器有信号交互；
所述高压电加热器HVH（1）的防冻液出口与所述暖风芯体（3）的防冻液入口连通；所述暖风芯体（3）的防冻液出口与所述第一三通阀（V1）的防冻液入口连通；所述第一三通阀（V1）的防冻液出口B与所述电池加热器Heater（4）的第二条冷却液通道的防冻液入口连通，所述第一三通阀（V1）的防冻液出口A和所述电池加热器Heater（4）的第二条冷却液通道的防冻液出口均经过所述第一三通（16）与所述四通阀（V2）的防冻液接口二连通；所述第一温度传感器（2）设置在所述暖风芯体（3）的防冻液入口处，用于监测采暖系统中形成的回路中的防冻液温度，并反馈给所述热管理控制器。
3.如权利要求1所述的纯电动车型热管理系统，其特征在于，所述强电系冷却系统包括：电机控制器（10）、第三温度传感器（11）、驱动电机（12）强电散热器（14）和第二三通（17）；
所述第二三通阀（V3）、所述第三温度传感器（11）均与所述热管理控制器有信号交互；
所述第三电子水泵（P3）的防冻液出口与所述电机控制器（10）的防冻液入口连通，所述电机控制器（10）的防冻液出口与所述驱动电机（12）的防冻液入口连通，所述驱动电机（12）的防冻液出口与所述充电机（13）的防冻液入口连通，所述第二三通阀（V3）的防冻液出口A经过所述第二三通（17）与所述四通阀（V2）的防冻液接口四连通，所述第二三通阀（V3）的防冻液出口B与所述强电散热器（14）的防冻液入口连通所述强电散热器（14）的防冻液出口经过所述第二三通（17）与所述四通阀（V2）的防冻液接口四连通；所述第三温度传感器（11）设置在所述驱动电机（12）的防冻液入口处，用于监测强电系冷却回路中的防冻液温度，反馈给所述热管理控制器。
4.如权利要求1所述的纯电动车型热管理系统，其特征在于，所述电池冷却系统还包括：第二温度传感器（5）、动力电池（6）、电池蓄水瓶（9）和电池加热器Heater（4）；
所述第二温度传感器（5）与所述热管理控制器有信号交互；
所述第二电子水泵（P2）的防冻液出口与所述动力电池（6）的防冻液入口连通，所述动力电池（6）的防冻液出口与所述电池冷却器Chiller（7）的防冻液入口连通，所述电池冷却器Chiller（7）的防冻液出口与所述电池加热器Heater（4）的第一条冷却液通道的防冻液入口连通，所述电池加热器Heater（4）的第一条冷却液通道的防冻液出口与所述电池蓄水瓶（9）的防冻液入口连通，所述电池蓄水瓶（9）的防冻液出口与所述第二电子水泵（P2）的防冻液入口连通；所述第二温度传感器（5）设置在所述动力电池（6）的防冻液入口处，用于监测电池冷却回路中的防冻液温度，反馈给所述热管理控制器。
5.如权利要求1-4任一项所述的纯电动车型热管理系统，其特征在于，所述系统还包括：蓄水瓶（15），所述蓄水瓶（15）的防冻液入口分别与强电散热器（14）的防冻液出口和所述采暖系统的防冻液出口连通，所述蓄水瓶（15）的防冻液出口分别与所述采暖系统的第一电子水泵（P1）的防冻液入口及所述强电系冷却系统的第三电子水泵（P3）的防冻液入口连通。
6.如权利要求1所述的纯电动车型热管理系统，其特征在于，所述系统还包括：
用于冷却所述动力电池（6）的电池散热器（19）、第三三通阀（V4）和第三三通（20）；
所述第三三通阀（V4）有一个进水口和两个出口A、B，第三三通阀（V4）一个时段仅能实现一个通道接通；
所述第三三通阀（V4）的防冻液入口与所述动力电池（6）的防冻液出口连通，所述第三三通阀（V4）的防冻液出口A与所述电池散热器（19）的防冻液入口连通，所述第三三通阀（V4）的防冻液出口B与所述电池冷却器Chiller（7）的防冻液入口连通，所述电池散热器（19）的防冻液出口和所述电池冷却器Chiller（7）的防冻液出口均经过所述第三三通（20）与所述电池加热器Heater（4）的防冻液入口连通；
所述第三三通阀（V4）与所述热管理控制器有信号交互。
7.一种纯电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的纯电动车型热管理系统。
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