CN111806196B - 一种汽车热泵系统及控制方法 - Google Patents
一种汽车热泵系统及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111806196B CN111806196B CN202010665485.1A CN202010665485A CN111806196B CN 111806196 B CN111806196 B CN 111806196B CN 202010665485 A CN202010665485 A CN 202010665485A CN 111806196 B CN111806196 B CN 111806196B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- interface
- radiator
- heat
- motor
- evaporator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
- B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00271—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit
- B60H1/00278—HVAC devices specially adapted for particular vehicle parts or components and being connected to the vehicle HVAC unit for the battery
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
- B60H1/04—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
- B60H1/06—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant directly from main radiator
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K11/00—Arrangement in connection with cooling of propulsion units
- B60K11/02—Arrangement in connection with cooling of propulsion units with liquid cooling
- B60K11/04—Arrangement or mounting of radiators, radiator shutters, or radiator blinds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
- B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
- B60K2001/005—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric storage means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
- B60K2001/003—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units
- B60K2001/006—Arrangement or mounting of electrical propulsion units with means for cooling the electrical propulsion units the electric motors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种汽车热泵系统及控制方法,包括暖风芯体和车辆设备制冷单元;车辆设备制冷单元包括第一压缩机、第一冷凝器、第一蒸发器和车辆设备散热器组;暖风芯体的热介质在第一冷凝器内与制冷剂换热升温后,流回暖风芯体;暖风芯体的冷端空气用于乘员舱的空气加热;制冷剂在第一冷凝器内换热降温后,流入第一蒸发器的冷端;车辆设备散热器组的冷介质进入第一蒸发器的热端,与制冷剂换热降温后,流回车辆设备散热器组用于车辆设备散热;制冷剂在第一蒸发器内换热升温后,流入第一压缩机进口。本发明最大化的利用电机余热、电池余热及外界空气热量,无需汽车空调通过冷媒回路切换制热;降低开发成本及汽车取暖功耗。
Description
技术领域
本发明属于热泵领域,特别涉及一种汽车热泵系统及控制方法。
背景技术
目前的新能源汽车的热泵系统主要基于汽车空调冷媒回路的切换实现热泵系统。乘员舱制冷需求时,蒸发器吸收车内的热量,通过冷凝器散到车外。乘员舱制热需求时,室外冷凝器当作蒸发器吸收车外的热量,蒸发器当作冷凝器使用将热量释放到乘员舱。这种空调冷媒回路切换的制热方式,能耗高,控制复杂,开发难度高。
现有技术中为了节能,将电机及电池设备的余热通过热交换,将热量转移至热泵系统,用于乘员舱制热。但该种方式余热利用率低,部分余热依然要散到空气中。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种汽车热泵系统及控制方法,最大化的利用电机余热、电池余热及外界空气热量,无需汽车空调通过冷媒回路切换制热;降低热泵系统的复杂程度,降低开发成本;降低汽车取暖功耗,提升续航里程。
技术方案:本发明提出一种汽车热泵系统,包括车辆设备制冷单元和乘员舱供热单元;
所述车辆设备制冷单元包括第一压缩机、第一冷凝器、第一蒸发器和车辆设备散热器组;
所述乘员舱供热单元包括暖风芯体;
当乘员舱供热单元通过车辆设备的余热取热时,所述第一压缩机压缩后的制冷剂进入第一冷凝器的热端,所述暖风芯体的热介质进入第一冷凝器的冷端;暖风芯体的热介质在第一冷凝器内与制冷剂换热升温后,流回暖风芯体;所述暖风芯体的冷端空气进出,用于乘员舱的空气加热;
制冷剂在第一冷凝器内换热降温后,流入第一蒸发器的冷端;车辆设备散热器组的冷介质进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内与制冷剂换热降温后,流回车辆设备散热器组用于车辆设备散热;制冷剂在第一蒸发器内换热升温后,流入第一压缩机进口。
进一步,所述车辆设备散热器组包括电机散热器,用于电机散热。
进一步,所述车辆设备散热器组还包括外散热器;所述外散热器的进口连接所述第一蒸发器的热端出口;所述外散热器的出口连接所述电机散热器的进口;所述外散热器置于车外大气环境中,用于空气与换热介质热交换;
当乘员舱供热单元同时通过电机余热及空气取热时,电机散热器流出的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机散热。
进一步,所述外散热器的进口及出口之间还设置有旁路管道;
当乘员舱供热单元同时通过电机余热及空气取热时,旁路管道关闭;
当乘员舱供热单元仅通过电机余热取热时;外散热器的流通管路关闭;电机散热器的冷介质的冷介质经旁路管道进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机散热。
进一步,所述车辆设备散热器组还包括电池散热器,用于电池散热;所述电机散热器的进口和电池散热器的进口并联在所述第一蒸发器的热端出口;所述电机散热器的出口和电池散热器的出口并联在所述第一蒸发器的热端进口;
当乘员舱供热单元仅通过电机余热及空气取热时,或者乘员舱供热单元仅通过电机余热取热时,电池散热器的流通管路关闭;
当乘员舱供热单元同时通过电机余热、电池余热及空气取热时,旁路管道关闭,电机散热器的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;同时电池散热器的冷介质也进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,一部分流回电机散热器用于电机散热,一部分流回电池散热器用于电机散热。
进一步,所述暖风芯体的热端出口还连接旁路管道的进口;
所述电机散热器的出口还连接电池散热器的进口;所述电池散热器的出口还连接暖风芯体的热端进口;
当电机余热直接通过热交换供电池加热和乘员舱取暖时,所述暖风芯体的热介质与第一冷凝器冷端的连接管路关闭;所述第一蒸发器的热端与车辆设备散热器组的连接管路关闭;
所述电机散热器流出的冷介质进入电池散热器,用于电池升温;电池散热器流出的冷介质流入暖风芯体的热端;暖风芯体的热端流出的冷介质经旁路管道后流回电机散热器。
进一步,所述汽车热泵系统还包括乘员舱制冷空调单元;所述乘员舱制冷空调单元包括第二压缩机、第二冷凝器和第二蒸发器;
所述第二压缩机压缩后的制冷剂进入第二冷凝器,制冷剂在第二冷凝器内与外界空气换热降温后,流入第二蒸发器;乘员舱内的空气在第二蒸发器内与制冷剂换热降温;制冷剂在第二蒸发器内换热升温后,流入第二压缩机进口。
进一步,所述汽车热泵系统还包括一号三通阀、二号三通阀、三号三通阀、四号三通阀、五号三通阀、六号三通阀、七号三通阀、一号四通阀、二号四通阀、三号四通阀;
所述一号三通阀包括A1接口、B1接口和C1接口;所述二号三通阀包括A2接口、B2接口和C2接口;所述三号三通阀包括A3接口、B3接口和C3接口;所述四号三通阀包括A4接口、B4接口和C4接口;所述五号三通阀包括A5接口、B5接口和C5接口;所述六号三通阀包括A6接口、B6接口和C6接口;所述七号三通阀包括A7接口、B7接口和C7接口;所述一号四通阀包括a1接口、b1接口、c1接口和d1接口;所述二号四通阀包括a2接口、b2接口、c2接口和d2接口;所述三号四通阀包括a3接口、b3接口、c3接口和d3接口;
所述A1接口、b1接口与电池散热器进口连接,B1接口连接第一蒸发器的热端出口,C1接口、B3接口与A4接口连接;
所述A2接口连接B5接口,B2接口连接第一蒸发器的热端进口,C2接口连接C6接口;
所述A3接口连接外散热器的进口,C3接口连接旁路管道的进口;
B4接口连接a2接口,C4接口连接C7接口;
A5接口连接d3接口,C5接口连接a1接口;
A6接口连接电池散热器出口,B6接口、d2接口与第一冷凝器冷端出口连接;
A7接口、b3接口与电机散热器进口连接,B7接口与第一冷凝器冷端进口连接;
c1接口与c2接口连通,d1接口与暖风芯体的进口连接;
b2接口与暖风芯体的出口连接;
a3接口连接旁路管道的出口及外散热器的出口,c3接口连接电池散热器出口。
进一步,所述汽车热泵系统还包括第一加压泵、第二加压泵、第三加压泵、加热器、第一水箱和第二水箱;
所述第一加压泵的进口连接B7接口,第一加压泵的出口连接第一冷凝器冷端进口;
所述第二加压泵的进口连接B3接口,第二加压泵的出口连接电机散热器进口;
所述第一水箱的进口连接d3接口,第一水箱的出口连接第三加压泵的进口,第三加压泵的出口连接A5接口;
所述第二水箱的进口连接旁路管道的出口及外散热器的出口,第二水箱的出口连接a3接口。
一种汽车热泵系统控制方法,包括以下工作模式
乘员舱供热单元同时通过电机余热、电池余热及空气取热:旁路管道关闭;电机散热器的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;同时电池散热器的冷介质也进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,一部分流回电机散热器用于电机散热,一部分流回电池散热器用于电机散热;
乘员舱供热单元仅通过电机余热及空气取热:旁路管道关闭;电池散热器与第一蒸发器热端的连通管路关闭;电机散热器流出的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机散热;
乘员舱供热单元仅通过电机余热取热:外散热器的流通管路关闭,电池散热器的流通管路关闭;电机散热器的冷介质的冷介质经旁路管道进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机散热;
电机余热直接通过热交换供电池加热和乘员舱取暖:所述暖风芯体的热介质与第一冷凝器冷端的连接管路关闭;所述第一蒸发器的热端与车辆设备散热器组的连接管路关闭;所述电机散热器流出的冷介质进入电池散热器,用于电池升温;电池散热器流出的冷介质流入暖风芯体的热端;暖风芯体的热端流出的冷介质经旁路管道后流回电机散热器。
有益效果:本发明通过独立的车辆设备制冷单元,实现了电池及电机模块的独立降温;并且车辆设备制冷单元的低温的冷介质充分吸收电池及电机模块的热量,最大化的利用电机余热和电池余热;冷介质的热量传导至制冷剂后,车辆设备制冷单元的第一压缩机对制冷剂进一步压缩做工,使制冷剂温度上升,热量提高;再通过热交换将制冷剂的热量传导至乘员舱供热单元,实现乘员舱空气加热;
车辆设备制冷单元还通过外散热器,使车辆设备制冷单元的低温的冷介质能够吸收外界空气的热量,最终传导至乘员舱供热单元用于乘员舱空气加热;
通过上述热量交换,可满足乘员舱供热单元的供热需求,无需汽车空调通过冷媒回路切换制热;
本发明具有多种工作模式,可满足乘员舱、电机模块及电池在多种工况下的换热需求;
因此,本专利降低热泵系统的复杂程度,降低开发成本;降低汽车取暖功耗,提升续航里程。
附图说明
图1为本发明的第一种工作模式的流程示意图;
图2为本发明的第二种工作模式的流程示意图;
图3为本发明的第三种工作模式的流程示意图;
图4为本发明的第四种工作模式的流程示意图;
图5为本发明的热量转化示意图。
具体实施方式
如图1至图4,本发明提出一种汽车热泵系统,包括车辆设备制冷单元和乘员舱供热单元。图1至图4中实线为流通管路,虚线为关闭管路。
所述车辆设备制冷单元包括第一压缩机、第一冷凝器、第一蒸发器和车辆设备散热器组。
所述乘员舱供热单元包括暖风芯体。
当乘员舱供热单元通过车辆设备的余热取热时,所述第一压缩机压缩后的制冷剂进入第一冷凝器的热端,所述暖风芯体的热介质进入第一冷凝器的冷端;暖风芯体的热介质在第一冷凝器内与制冷剂换热升温后,流回暖风芯体;所述暖风芯体的冷端空气进出,用于乘员舱的空气加热。
制冷剂在第一冷凝器内换热降温后,依次经过第一干燥器进行脱水及第一膨胀阀401进行降温,然后流入第一蒸发器的冷端;车辆设备散热器组的冷介质进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内与制冷剂换热降温后,流回车辆设备散热器组用于车辆设备散热;制冷剂在第一蒸发器内换热升温后,流入第一压缩机进口。
所述车辆设备散热器组包括电机散热器,用于电机模块散热。具体的,电机模块包括第一后驱动电机及其对应的第一逆变器,第二后驱动电机及其对应的DC/DC变换器,第一前驱动电机及其对应的第二DC/DC变换器,第二前驱动电机及其对应的第二逆变器。上述四套设备并联通过冷介质换热。
所述车辆设备散热器组还包括外散热器;所述外散热器的进口连接所述第一蒸发器的热端出口;所述外散热器的出口连接所述电机散热器的进口;所述外散热器置于车外大气环境中,用于空气与换热介质热交换;所述外散热器的进口及出口之间还设置有旁路管道。
所述车辆设备散热器组还包括电池散热器,用于电池散热。所述电机散热器的进口和电池散热器的进口并联在所述第一蒸发器的热端出口;所述电机散热器的出口和电池散热器的出口并联在所述第一蒸发器的热端进口。
如图1,当乘员舱供热单元同时通过电机余热、电池余热及空气取热时,旁路管道关闭,电机散热器的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;同时电池散热器的冷介质也进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,一部分流回电机散热器用于电机模块散热,一部分流回电池散热器用于电机模块散热。
如图2,当乘员舱供热单元仅通过电机余热及空气取热时,电池散热器的流通管路关闭,旁路管道关闭;电机散热器流出的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机模块散热。
如图3当乘员舱供热单元仅通过电机余热取热时;外散热器的流通管路关闭;电机散热器的冷介质的冷介质经旁路管道进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机模块散热。
另外,所述暖风芯体的热端出口还连接旁路管道的进口;所述电机散热器的出口还连接电池散热器的进口;所述电池散热器的出口还连接暖风芯体的热端进口。由此可实现下述工作模式:
如图4,当电机余热直接通过热交换供电池加热和乘员舱取暖时,所述暖风芯体的热介质与第一冷凝器冷端的连接管路关闭;所述第一蒸发器的热端与车辆设备散热器组的连接管路关闭;
所述电机散热器流出的冷介质进入电池散热器,用于电池升温;电池散热器流出的冷介质流入暖风芯体的热端;暖风芯体的热端流出的冷介质经旁路管道后流回电机散热器。
上述汽车热泵系统控制方法,包括以下四种工作模式
乘员舱供热单元同时通过电机余热、电池余热及空气取热:旁路管道关闭;电机散热器的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;同时电池散热器的冷介质也进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,一部分流回电机散热器用于电机模块散热,一部分流回电池散热器用于电机模块散热;该工作模式通常用于春季和秋季,车辆行驶中,电机的余热较少,同时电池余热较少,同时乘员舱需取暖的工况;
乘员舱供热单元仅通过电机余热及空气取热:电池散热器与第一蒸发器热端的连通管路关闭;旁路管道关闭;电机散热器流出的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机模块散热;该工作模式通常用于春季和秋季,车辆行驶中,电机的余热较少,电池包和乘员舱同时需加热的工况;
乘员舱供热单元仅通过电机余热取热:外散热器的流通管路关闭,电池散热器的流通管路关闭;电机散热器的冷介质的冷介质经旁路管道进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机模块散热;
电机余热直接通过热交换供电池加热和乘员舱取暖:所述暖风芯体的热介质与第一冷凝器冷端的连接管路关闭;所述第一蒸发器的热端与车辆设备散热器组的连接管路关闭;所述电机散热器流出的冷介质进入电池散热器,用于电池升温;电池散热器流出的冷介质流入暖风芯体的热端;暖风芯体的热端流出的冷介质经旁路管道后流回电机散热器;通常用于电机余热较多,同时电池和乘员舱都需要加热,所需加热的热能较少的工况。
为实现上述工作模式的自动控制,所述汽车热泵系统还包括一号三通阀101、二号三通阀102、三号三通阀103、四号三通阀104、五号三通阀105、六号三通阀106、七号三通阀107、一号四通阀201、二号四通阀202、三号四通阀203。
所述一号三通阀101包括A1接口、B1接口和C1接口;所述二号三通阀102包括A2接口、B2接口和C2接口;所述三号三通阀103包括A3接口、B3接口和C3接口;所述四号三通阀104包括A4接口、B4接口和C4接口;所述五号三通阀105包括A5接口、B5接口和C5接口;所述六号三通阀106包括A6接口、B6接口和C6接口;所述七号三通阀107包括A7接口、B7接口和C7接口;所述一号四通阀201包括a1接口、b1接口、c1接口和d1接口;所述二号四通阀202包括a2接口、b2接口、c2接口和d2接口;所述三号四通阀203包括a3接口、b3接口、c3接口和d3接口。
所述A1接口、b1接口与电池散热器进口连接,B1接口连接第一蒸发器的热端出口,C1接口、B3接口与A4接口连接;
所述A2接口连接B5接口,B2接口连接第一蒸发器的热端进口,C2接口连接C6接口;
所述A3接口连接外散热器的进口,C3接口连接旁路管道的进口;
B4接口连接a2接口,C4接口连接C7接口;
A5接口连接d3接口,C5接口连接a1接口;
A6接口连接电池散热器出口,B6接口、d2接口与第一冷凝器冷端出口连接;
A7接口、b3接口与电机散热器进口连接,B7接口与第一冷凝器冷端进口连接;
c1接口与c2接口连通,d1接口与暖风芯体的进口连接;
b2接口与暖风芯体的出口连接;
a3接口连接旁路管道的出口及外散热器的出口,c3接口连接电池散热器出口。
具体的操作方法是:
当乘员舱供热单元同时通过电机余热、电池余热及空气取热时:三号三通阀103关闭C3接口,保持A3接口和B3接口连通。四号三通阀104关闭A4接口,保持C4接口和B4接口连通。六号三通阀106关闭B6接口,保持A6接口和C6接口连通。二号四通阀202保持a2接口和b2接口连通,d2接口与c2接口连通。七号三通阀107关闭A7接口,保持C7接口和B7接口连通。一号三通阀101保持A1接口、C1接口、B1接口连通。二号三通阀102保持A2接口、C2接口、B2接口连通。一号四通阀201的a1接口与b1接口连通,d1接口与c1接口连通。五号三通阀105关闭C5接口,保持A5接口和B5接口连通。三号四通阀203的a3接口与b3接口连通,d3接口与c3接口连通。
乘员舱供热单元仅通过电机余热及空气取热:三号三通阀103关闭C3接口,保持A3接口和B3接口连通。四号三通阀104关闭A4接口,保持C4接口和B4接口连通。六号三通阀106关闭B6接口,保持A6接口和C6接口连通。二号四通阀202保持a2接口和b2接口连通,d2接口与c2接口连通,实现电机电控冷却回路与乘员舱空调系统回路串联。七号三通阀107关闭A7接口,保持C7接口和B7接口连通。一号三通阀101关闭A1接口、保持C1接口和B1接口连通。二号三通阀102关闭A2接口、保持C2接口和B2接口连通。一号四通阀201的a1接口与b1接口连通,d1接口与c1接口连通。五号三通阀105关闭B5接口,保持A5接口和C5接口连通。三号四通阀203的a3接口与b3接口连通,d3接口与c3接口连通。
乘员舱供热单元仅通过电机余热取热:三号三通阀103关闭A3接口,保持C3接口和B3接口连通。四号三通阀104关闭A4接口,保持C4接口和B4接口连通。六号三通阀106关闭B6接口,保持A6接口和C6接口连通。二号四通阀202保持a2接口和b2接口连通,d2接口与c2接口连通,实现电机电控冷却回路与乘员舱空调系统回路串联。七号三通阀107关闭A7接口,保持C7接口和B7接口连通。一号三通阀101关闭A1接口、保持C1接口和B1接口连通。二号三通阀102关闭A2接口、保持C2接口和B2接口连通。一号四通阀201的a1接口与b1接口连通,d1接口与c1接口连通。五号三通阀105关闭B5接口,保持A5接口和C5接口连通。三号四通阀203的a3接口与b3接口连通,d3接口与c3接口连通。
电机余热直接通过热交换供电池加热和乘员舱取暖:三号三通阀103关闭A3接口,保持C3接口和B3接口连通。四号三通阀104关闭C4接口,保持A4接口和B4接口连通。六号三通阀106关闭C6接口,保持A6接口和B6接口连通。二号四通阀202保持a2接口和b2接口连通,d2接口与c2接口连通,实现电机电控冷却回路与乘员舱空调系统回路串联。七号三通阀107关闭A7接口、C7接口、B7接口。一号三通阀101关闭A1接口、C1接口、B1接口。二号三通阀102关闭A2接口、保持C2接口和B2接口连通。一号四通阀201的a1接口与d1接口连通,c1接口与b1接口连通。五号三通阀105关闭B5接口,保持A5接口和C5接口连通。三号四通阀203的a3接口与b3接口连通,d3接口与c3接口连通。
本发明并不限于上述工作模式,可根据需要调整实现多种形式的热量传递,如图5。
所述汽车热泵系统还包括第一加压泵301、第二加压泵302、第三加压泵303、电加热器、第一水箱和第二水箱;
所述第一加压泵301的进口连接B7接口,第一加压泵301的出口连接第一冷凝器冷端进口;实现暖风芯体内的热介质的流通。
所述第二加压泵302的进口连接b3接口,第二加压泵302的出口连接电机散热器进口;实现电机散热器内的冷介质的流通。
所述第一水箱的进口连接d3接口,第一水箱的出口连接第三加压泵303的进口,第三加压泵303的出口连接A5接口;实现电池散热器内的冷介质的流通。
所述第二水箱的进口连接旁路管道的出口及外散热器的出口,第二水箱502的出口连接a3接口。
电加热器的进口连接C5接口,电加热器的出口连接a1接口。电加热器可独立工作,用于加热电池加热器流出的热介质。
所述汽车热泵系统还包括乘员舱制冷空调单元;所述乘员舱制冷空调单元包括第二压缩机、第二冷凝器和第二蒸发器。
所述第二压缩机压缩后的制冷剂进入第二冷凝器,制冷剂在第二冷凝器内与外界空气换热降温后,依次经过第二干燥器进行脱水及第二膨胀阀402进行降温,然后流入第二蒸发器;乘员舱内的空气在第二蒸发器内与制冷剂换热降温;制冷剂在第二蒸发器内换热升温后,流入第二压缩机进口。乘员舱制冷空调单元专门用于为乘务舱供应冷风。
Claims (3)
1.一种汽车热泵系统,其特征在于:包括车辆设备制冷单元和乘员舱供热单元;
所述车辆设备制冷单元包括第一压缩机、第一冷凝器、第一蒸发器和车辆设备散热器组;
所述乘员舱供热单元包括暖风芯体;
当乘员舱供热单元通过车辆设备的余热取热时,所述第一压缩机压缩后的制冷剂进入第一冷凝器的热端,所述暖风芯体的热介质进入第一冷凝器的冷端;暖风芯体的热介质在第一冷凝器内与制冷剂换热升温后,流回暖风芯体;所述暖风芯体的冷端空气进出,用于乘员舱的空气加热;
制冷剂在第一冷凝器内换热降温后,流入第一蒸发器的冷端;车辆设备散热器组的冷介质进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内与制冷剂换热降温后,流回车辆设备散热器组用于车辆设备散热;制冷剂在第一蒸发器内换热升温后,流入第一压缩机进口;
所述车辆设备散热器组包括电机散热器,用于电机模块散热;
所述车辆设备散热器组还包括外散热器;所述外散热器的进口连接所述第一蒸发器的热端出口;所述外散热器的出口连接所述电机散热器的进口;所述外散热器置于车外大气环境中,用于空气与换热介质热交换;
当乘员舱供热单元同时通过电机余热及空气取热时,电机散热器流出的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机模块散热;
所述外散热器的进口及出口之间还设置有旁路管道;
当乘员舱供热单元同时通过电机余热及空气取热时,旁路管道关闭;
当乘员舱供热单元仅通过电机余热取热时;外散热器的流通管路关闭;电机散热器的冷介质经旁路管道进入第一蒸发器的热端;所述电机散热器的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,流回电机散热器用于电机模块散热;
所述车辆设备散热器组还包括电池散热器,用于电池散热;所述电机散热器的进口和电池散热器的进口并联在所述第一蒸发器的热端出口;所述电机散热器的出口和电池散热器的出口并联在所述第一蒸发器的热端进口;
当乘员舱供热单元仅通过电机余热及空气取热时,或者乘员舱供热单元仅通过电机余热取热时,电池散热器的流通管路关闭;
当乘员舱供热单元同时通过电机余热、电池余热及空气取热时,旁路管道关闭,电机散热器的冷介质进入外散热器后,再进入第一蒸发器的热端;同时电池散热器的冷介质也进入第一蒸发器的热端;所述车辆设备散热器组的冷介质在第一蒸发器内换热降温后,一部分流回电机散热器用于电机模块散热,一部分流回电池散热器用于电机模块散热;
所述暖风芯体的热端出口还连接旁路管道的进口;
所述电机散热器的出口还连接电池散热器的进口;所述电池散热器的出口还连接暖风芯体的热端进口;
当电机余热直接通过热交换供电池加热和乘员舱取暖时,所述暖风芯体的热介质与第一冷凝器冷端的连接管路关闭;所述第一蒸发器的热端与车辆设备散热器组的连接管路关闭;
所述电机散热器流出的冷介质进入电池散热器,用于电池升温;电池散热器流出的冷介质流入暖风芯体的热端;暖风芯体的热端流出的冷介质经旁路管道后流回电机散热器;
还包括乘员舱制冷空调单元;所述乘员舱制冷空调单元包括第二压缩机、第二冷凝器和第二蒸发器;
所述第二压缩机压缩后的制冷剂进入第二冷凝器,制冷剂在第二冷凝器内与外界空气换热降温后,流入第二蒸发器;乘员舱内的空气在第二蒸发器内与制冷剂换热降温;制冷剂在第二蒸发器内换热升温后,流入第二压缩机进口。
2.根据权利要求1所述的汽车热泵系统,其特征在于:还包括一号三通阀(101)、二号三通阀(102)、三号三通阀(103)、四号三通阀(104)、五号三通阀(105)、六号三通阀(106)、七号三通阀(107)、一号四通阀(201)、二号四通阀(202)、三号四通阀(203);
所述一号三通阀(101)包括A1接口、B1接口和C1接口;所述二号三通阀(102)包括A2接口、B2接口和C2接口;所述三号三通阀(103)包括A3接口、B3接口和C3接口;所述四号三通阀(104)包括A4接口、B4接口和C4接口;所述五号三通阀(105)包括A5接口、B5接口和C5接口;所述六号三通阀(106)包括A6接口、B6接口和C6接口;所述七号三通阀(107)包括A7接口、B7接口和C7接口;所述一号四通阀(201)包括a1接口、b1接口、c1接口和d1接口;所述二号四通阀(202)包括a2接口、b2接口、c2接口和d2接口;所述三号四通阀(203)包括a3接口、b3接口、c3接口和d3接口;
所述A1接口、b1接口与电池散热器进口连接,B1接口连接第一蒸发器的热端出口,C1接口、B3接口与A4接口连接;
所述A2接口连接B5接口,B2接口连接第一蒸发器的热端进口,C2接口连接C6接口;
所述A3接口连接外散热器的进口,C3接口连接旁路管道的进口;
B4接口连接a2接口,C4接口连接C7接口;
A5接口连接d3接口,C5接口连接a1接口;
A6接口连接电池散热器出口,B6接口、d2接口与第一冷凝器冷端出口连接;
A7接口、b3接口与电机散热器进口连接,B7接口与第一冷凝器冷端进口连接;
c1接口与c2接口连通,d1接口与暖风芯体的进口连接;
b2接口与暖风芯体的出口连接;
a3接口连接旁路管道的出口及外散热器的出口,c3接口连接电池散热器出口。
3.根据权利要求2所述的汽车热泵系统,其特征在于:还包括第一加压泵(301)、第二加压泵(302)、第三加压泵(303)、电加热器、第一水箱和第二水箱;
所述第一加压泵(301)的进口连接B7接口,第一加压泵(301)的出口连接第一冷凝器冷端进口;
所述第二加压泵(302)的进口连接b3接口,第二加压泵(302)的出口连接电机散热器进口;
所述第一水箱的进口连接d3接口,第一水箱的出口连接第三加压泵(303)的进口,第三加压泵(303)的出口连接A5接口;
所述第二水箱的进口连接旁路管道的出口及外散热器的出口,第二水箱(502)的出口连接a3接口;
电加热器的进口连接C5接口,电加热器的出口连接a1接口。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010665485.1A CN111806196B (zh) | 2020-07-11 | 2020-07-11 | 一种汽车热泵系统及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010665485.1A CN111806196B (zh) | 2020-07-11 | 2020-07-11 | 一种汽车热泵系统及控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111806196A CN111806196A (zh) | 2020-10-23 |
CN111806196B true CN111806196B (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=72843308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010665485.1A Active CN111806196B (zh) | 2020-07-11 | 2020-07-11 | 一种汽车热泵系统及控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111806196B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112339527B (zh) * | 2020-12-01 | 2022-01-25 | 南京协众汽车空调集团有限公司 | 一种新能源汽车热管理系统及其工作方法 |
CN112977002B (zh) * | 2021-05-11 | 2021-10-22 | 比亚迪股份有限公司 | 集成式热管理系统和车辆及热管理控制方法 |
CN115384356A (zh) * | 2021-05-20 | 2022-11-25 | 长城汽车股份有限公司 | 一种热量控制方法、装置及车辆 |
CN113335025B (zh) * | 2021-07-15 | 2023-01-10 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种车用热泵空调系统及电动汽车 |
CN114312206B (zh) * | 2021-07-21 | 2023-11-17 | 华为数字能源技术有限公司 | 电动车辆的热管理系统以及电动车辆 |
CN113580882B (zh) * | 2021-09-08 | 2023-07-18 | 华为数字能源技术有限公司 | 热管理系统以及交通工具 |
CN114683804A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-07-01 | 北京京深深向科技有限公司 | 一种电动车的多源热泵系统 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2736341A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-04 | Tesla Motors, Inc. | Thermal management system with dual mode coolant loops |
CN104842752A (zh) * | 2014-01-27 | 2015-08-19 | 利勃海尔交通系统股份有限公司 | 车辆冷却回路 |
CN109649119A (zh) * | 2018-12-23 | 2019-04-19 | 上海思致汽车工程技术有限公司 | 一种充分利用废热的新能源汽车整车热管理系统 |
CN110039973A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-23 | 威马智慧出行科技(上海)有限公司 | 一种电动车辆的热管理系统 |
-
2020
- 2020-07-11 CN CN202010665485.1A patent/CN111806196B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2736341A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-04 | Tesla Motors, Inc. | Thermal management system with dual mode coolant loops |
CN104842752A (zh) * | 2014-01-27 | 2015-08-19 | 利勃海尔交通系统股份有限公司 | 车辆冷却回路 |
CN109649119A (zh) * | 2018-12-23 | 2019-04-19 | 上海思致汽车工程技术有限公司 | 一种充分利用废热的新能源汽车整车热管理系统 |
CN110039973A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-23 | 威马智慧出行科技(上海)有限公司 | 一种电动车辆的热管理系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111806196A (zh) | 2020-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111806196B (zh) | 一种汽车热泵系统及控制方法 | |
CN112319181B (zh) | 一种新能源汽车整车集成式热管理系统及其工作方法 | |
CN113002269B (zh) | 混合动力汽车整车热管理系统及其控制方法 | |
CN108501658B (zh) | 一种热管理系统及汽车 | |
CN109059341B (zh) | 一种热泵汽车空调系统 | |
CN110978945B (zh) | 一种增程式电车热管系统及其方法 | |
CN110422082A (zh) | 一种混合动力汽车集成式热管理系统及其控制方法 | |
CN114056052B (zh) | 一种电动汽车热管理回路、控制方法及纯电车辆 | |
CN108099544B (zh) | 一种纯电动汽车整车热管理系统及管理方法 | |
CN108711658A (zh) | 电动车辆的动力电池加热方法及装置 | |
CN111186340A (zh) | 一种电动汽车热量管理系统及电动汽车 | |
CN114683804A (zh) | 一种电动车的多源热泵系统 | |
CN109050201B (zh) | 一种具有应急快充冷却模式的热泵式汽车空调系统 | |
CN114435075A (zh) | 一种纯电动商用车整车热管理系统及方法 | |
CN114056030B (zh) | 电动车热管理系统、热管理方法及车辆 | |
CN113997753A (zh) | 一种新能源汽车热管理系统 | |
CN111806200B (zh) | 一种车辆热泵系统及控制方法 | |
CN218400117U (zh) | 车辆热管理系统及车辆 | |
CN113895205B (zh) | 一种带余热回收的经济型热泵系统 | |
CN113147320B (zh) | 一种热泵汽车空调系统 | |
CN215322102U (zh) | 一种纯电商用车整车热管理系统 | |
CN111016582B (zh) | 一种电动汽车热泵系统及电动汽车 | |
CN113085487A (zh) | 一种热泵汽车空调系统 | |
CN213920760U (zh) | 一种可调节座椅温度的车辆热泵系统 | |
CN217623061U (zh) | 电动车的热管理电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |