CN112339520A - 一种热管理系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热管理系统及汽车，涉及汽车技术领域。该热管理系统包括：暖风芯体、水暖加热器、换热器和动力电池；其中，暖风芯体的第一端连接至第一三通阀的第一端口，水暖加热器的第一端连接至第一三通阀的第二端口，第一三通阀的第三端口通过第一三通结构分别与换热器的第一端、动力电池的第一端相连通；动力电池的第二端连接至第二三通阀的第三端口，换热器的第二端连接至第二三通阀的第二端口，第二三通阀的第一端口通过第二三通结构分别与暖风芯体的第二端、水暖加热器的第二端相连通。上述方案，实现乘员舱采暖、动力电池加热共用水暖加热器或热泵，同时实现了动力电池直接式加热方式。

Description

一种热管理系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种热管理系统及汽车。
背景技术
随着科技的发展，汽车已成为人们日常生活中不可缺少的交通工具；因燃油作为不可再生资源，为了降低燃油的使用量，越来越多的汽车生产厂商逐渐致力于纯电动汽车的研究以及生产。
现有技术中，对动力电池的加热时通过板式换热器热交换对电池水路进行加热，这种方式为间接式加热，效率较差，且整个系统架构不够灵活，功能较少。
发明内容
本发明实施例提供一种热管理系统及汽车，用以解决现有技术中通过间接方式对动力电池进行加热效率较差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种热管理系统，包括：
暖风芯体、水暖加热器、换热器和动力电池；
其中，所述暖风芯体的第一端连接至第一三通阀的第一端口，所述水暖加热器的第一端连接至所述第一三通阀的第二端口，所述第一三通阀的第三端口通过第一三通结构分别与所述换热器的第一端、所述动力电池的第一端相连通；
所述动力电池的第二端连接至第二三通阀的第三端口，所述换热器的第二端连接至所述第二三通阀的第二端口，所述第二三通阀的第一端口通过第二三通结构分别与所述暖风芯体的第二端、所述水暖加热器的第二端相连通；
所述水暖加热器与所述第一三通结构之间串接有第一水泵；
所述换热器与所述第二三通阀之间串接有第二水泵。
进一步地，所述换热器包括：冷媒入口和冷媒出口；
所述冷媒入口连接至第三三通阀的第一端口，所述第三三通阀的第二端口连接至冷却液出口，所述第三三通阀的第三端口连接至热泵出口。
进一步地，所述第三三通阀包括三种连通状态；
其中，在第一连通状态下，仅所述冷却液出口与所述冷媒入口相连通；
在第二连通状态下，仅所述热泵出口与所述冷媒入口相连通；
在第三连通状态下，所述冷媒入口与所述热泵出口和所述冷却液出口均断开。
进一步地，所述第一三通阀包括有五种连通状态；
其中，其中，在第一连通状态下，仅所述第一三通阀的第一端口和第三端口相连通；
在第二连通状态下，仅所述第一三通阀的第一端口与第二端口相连通；
在第三连通状态下，仅所述第一三通阀的第二端口与第三端口相连通；
在第四连通状态下，所述第一三通阀的任意两端口均连通；
在第五连通状态下，所述第一三通阀的任意两端口均未连通。
进一步地，所述第二三通阀包括有五种连通状态；
其中，其中，在第一连通状态下，仅所述第二三通阀的第一端口和第三端口相连通；
在第二连通状态下，仅所述第二三通阀的第一端口与第二端口相连通；
在第三连通状态下，仅所述第二三通阀的第二端口与第三端口相连通；
在第四连通状态下，所述第二三通阀的任意两端口均连通；
在第五连通状态下，所述第二三通阀的任意两端口均未连通。
进一步地，所述热管理系统还包括：
分别与所述第一三通阀、所述第二三通阀和第三三通阀连接的控制器；
所述控制器用于获取乘员舱和动力电池的加热需求以及动力电池的散热需求，并根据所述加热需求和所述散热需求控制所述第一三通阀、所述第二三通阀和所述第三三通阀的连通状态。
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的热管理系统。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过三通阀实现动力电池加热和乘员舱采暖热源直接公用，相比其他电池加热需要通过板式换热器换热的间接式方式，效率更高且功能更丰富，可以提供多种乘员舱采暖和电池加热的方式，并且可以和热泵空调系统模块化直接耦合，不需要再另外增加其他构件，方案实现简单。
附图说明
图1表示本发明实施例的热管理系统的结构示意图；
图2表示本发明实施例的热管理系统的第一工作状态结构示意图；
图3表示本发明实施例的热管理系统的第二工作状态结构示意图；
图4表示本发明实施例的热管理系统的第三工作状态结构示意图；
图5表示本发明实施例的热管理系统的第四工作状态结构示意图；
图6表示本发明实施例的热管理系统的第五工作状态结构示意图；
图7表示本发明实施例的热管理系统的第六工作状态结构示意图；
图8表示本发明实施例的热管理系统的第七工作状态结构示意图；
图9表示本发明实施例的热管理系统的第八工作状态结构示意图。
附图标记说明：
1-暖风芯体；2-水暖加热器；3-换热器；31-冷媒入口；32-和冷媒出口；4-动力电池；5-第一三通阀；6-第二三通阀；7-第一水泵；8-第二水泵。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有技术中通过间接方式对动力电池进行加热效率较差的问题，提供一种热管理系统及汽车。
如图1所示，本发明实施例提供热管理系统，包括：
暖风芯体1、水暖加热器2、换热器3和动力电池4；其中，所述暖风芯体1的第一端连接至第一三通阀5的第一端口，所述水暖加热器2的第一端连接至所述第一三通阀5的第二端口，所述第一三通阀5的第三端口通过第一三通结构分别与所述换热器3的第一端、所述动力电池4的第一端相连通；所述动力电池4的第二端连接至第二三通阀6的第三端口，所述换热器3的第二端连接至所述第二三通阀6的第二端口，所述第二三通阀6的第一端口通过第二三通结构分别与所述暖风芯体1的第二端、所述水暖加热器2的第二端相连通；所述水暖加热器2与所述第一三通结构之间串接有第一水泵7；所述换热器3与所述第二三通阀6之间串接有第二水泵8。
需要说明的是，本发明实施例中动力电池4和暖风芯体1分别设置有独立的水暖加热器和换热器用于加热，通过两个比例三通阀的设置可以实现热源的共用，相比现有技术中动力电池加热需要通过板式换热器换热的间接式方式，效率更高且功能更加丰富。同时，双水泵并联式的架构设计，一方面可以实现乘员舱采暖、动力电池加热共用水暖加热器，动力电池直接式加热方式；另一方面实现了水暖加热器和热泵双热源同时工作，供乘员舱和动力电池加热；再一方面，实现了通过一个换热器实现空调冷媒换热对动力电池进行散热和热泵空调能量换热对动力电池进行加热。
具体地，所述第一水泵7和第二水泵8为所述热管理系统的动力源，为各循环回路中的流动介质提供循环的动力。
具体地，所述换热器3包括：冷媒入口31和冷媒出口32；所述冷媒入口31连接至第三三通阀的第一端口，所述第三三通阀的第二端口连接至冷却液出口，所述第三三通阀的第三端口连接至热泵出口。
具体地，所述第三三通阀包括三种连通状态；其中，在第一连通状态下，仅所述冷却液出口与所述冷媒入口相连通；在第二连通状态下，仅所述热泵出口与所述冷媒入口相连通；在第三连通状态下，所述冷媒入口与所述热泵出口和所述冷却液出口均断开。
具体地，所述第一三通阀5包括有五种连通状态；其中，在第一连通状态下，仅所述第一三通阀5的第一端口和第三端口相连通；在第二连通状态下，仅所述第一三通阀5的第一端口与第二端口相连通；在第三连通状态下，仅所述第一三通阀5的第二端口与第三端口相连通；在第四连通状态下，所述第一三通阀5的任意两端口均连通；在第五连通状态下，所述第一三通阀5的任意两端口均未连通。
具体地，所述第二三通阀6包括有五种连通状态；其中，在第一连通状态下，仅所述第二三通阀6的第一端口和第三端口相连通；在第二连通状态下，仅所述第二三通阀6的第一端口与第二端口相连通；在第三连通状态下，仅所述第二三通阀6的第二端口与第三端口相连通；在第四连通状态下，所述第二三通阀6的任意两端口均连通；在第五连通状态下，所述第二三通阀6的任意两端口均未连通。
具体地，所述热管理系统还包括：分别与所述第一三通阀5、所述第二三通阀6和第三三通阀连接的控制器；所述控制器用于获取乘员舱和动力电池的加热需求以及动力电池的散热需求，并根据所述加热需求和所述散热需求控制所述第一三通阀5、所述第二三通阀6和所述第三三通阀的连通状态。
一、当乘员舱有加热需求时，存在三种采暖形式：
1、水暖加热器单独工作
如图2所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第二连通状态即所述第一三通阀5的第一端口和第二端口相连通，控制器控制第二三通阀6处于第五连通状态即所述第二三通阀6的任意两端口均未连通，控制器控制第三三通阀处于第三连通状态即所述冷媒入口31与所述热泵出口和所述冷却液出口均断开。
所述暖风芯体1、水暖加热器2和第一水泵7形成第一采暖回路，流动介质经水暖加热器2加热后，第一水泵7提供动力，在第一采暖回路中循环。
2、热泵单独工作
如图3所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第一连通状态即所述第一三通阀5的第一端口和第三端口相连通，控制器控制第二三通阀6处于第二连通状态即所述第二三通阀6的第一端口和第二端口相连通，控制器控制第三三通阀处于第二连通状态即热泵出口与所述冷媒入口31相连通。
所述暖风芯体1、换热器3和第二水泵8形成第二采暖回路，热泵热量通过换热器3对流动介质进行加热，第二水泵8提供动力，在第二采暖回路中循环。
3、水暖加热器和热泵同时工作
如图4所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第四连通状态即所述第一三通阀5的任意两端口均连通，控制器控制第二三通阀6处于第二连通状态即所述第二三通阀6的第一端口和第二端口相连通，控制器控制第三三通阀处于第二连通状态即热泵出口与所述冷媒入口31相连通。
所述暖风芯体1、水暖加热器2和第一水泵7形成第一采暖回路，流动介质经水暖加热器2加热后，第一水泵7提供动力，在第一采暖回路中循环；所述暖风芯体1、换热器3和第二水泵8形成第二采暖回路，热泵热量通过换热器3对流动介质进行加热，第二水泵8提供动力，在第二采暖回路中循环。
需要说明的是，考虑到热泵需要在一定温度以上才可进行使用，一般情况下是在-10℃以上使用，故当温度低于-10℃时，可以采用第一种方式进行采暖；当温度高于-10℃时，为了节约能源，可以采用第二种方式进行采暖；当温度高于-10℃，且需要快速对乘员舱进行温度提升时，可以采用第三种方式进行采暖。
二、当动力电池有加热需求时，存在三种加热形式：
1、水暖加热器单独工作
如图5所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第三连通状态即所述第一三通阀5的第二端口和第三端口相连通，控制器控制第二三通阀6处于第一连通状态即所述第二三通阀6的第一端口和第三端口相连通，控制器控制第三三通阀处于第三连通状态即所述冷媒入口31与所述热泵出口和所述冷却液出口均断开。
所述动力电池4、水暖加热器2和第一水泵7形成第一加热回路，流动介质经水暖加热器2加热后，第一水泵7提供动力，在第一加热回路中循环。
2、热泵单独工作
如图6所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第五连通状态即所述第一三通阀5的任意两端口均未连通，控制器控制第二三通阀6处于第三连通状态即所述第二三通阀6的第二端口和第三端口相连通，控制器控制第三三通阀处于第二连通状态即热泵出口与所述冷媒入口31相连通。
所述动力电池4、换热器3、第二水泵8形成第二加热回路，热泵热量通过换热器3对流动介质进行加热，第二水泵8提供动力，流动介质在第二加热回路中循环。
3、水暖加热器和热泵同时工作
如图7所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第二连通状态即所述第一三通阀5的第二端口和第三端口相连通，控制器控制第二三通阀6处于第四连通状态即所述第二三通阀6的任意两端口均连通，控制器控制第三三通阀处于第二连通状态即热泵出口与所述冷媒入口31相连通。
所述动力电池4、换热器3、第二水泵8形成第二加热回路，热泵热量通过换热器3对流动介质进行加热，第二水泵8提供动力，流动介质在第二加热回路中循环；所述动力电池4、换热器3、第二水泵8形成第二加热回路，热泵热量通过换热器对流动介质进行加热，第二水泵8提供动力，流动介质在第二加热回路中循环。
需要说明的是，考虑到热泵需要在一定温度以上才可进行使用，一般情况下是在-10℃以上使用，故当温度低于-10℃时，可以采用第一种方式进行加热；当温度高于-10℃时，为了节约能源，可以采用第二种方式进行加热；当温度高于-10℃，且需要快速对动力电池进行加热时，可以采用第三种方式进行加热。
三、当动力电池有散热需求时，如图8所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第五连通状态即所述第一三通阀5的任意两端口均不连通，控制器控制第二三通阀6处于第三连通状态即第二端口和第三端口相连通，控制器控制第三三通阀处于第一连通状态即冷却液出口与所述冷媒入口31相连通。
所述动力电池4、换热器3和第二水泵8形成散热回路，冷却液通过换热器3对流动介质进行制冷，第二水泵8提供动力，流动介质在散热回路中循环。
四、当乘员舱和动力电池均有加热需求时，如图9所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第二连通状态即所述第一三通阀5的第一端口和第二端口相连通，控制器控制第二三通阀6处于第三连通状态即所述第二三通阀6的第二端口和第三端口连通，控制器控制第三三通阀处于第二连通状态即即热泵出口与所述冷媒入口31相连通。
所述暖风芯体1、水暖加热器2和第一水泵7形成一加热回路；所述动力电池4、换热器3和第二水泵8形成另一加热回路。此时，乘客舱和动力电池可以独立同时进行加热。可以单独进行控制。
五、当乘员舱有加热需求，动力电池有散热需求时，如图9所示，此时，控制器控制第一三通阀5处于第二连通状态即所述第一三通阀5的第一端口和第二端口相连通，控制器控制第二三通阀6处于第三连通状态即所述第二三通阀6的第二端口和第三端口连通，控制器控制第三三通阀处于第二连通状态即即冷却液出口与所述冷媒入口31相连通。
所述暖风芯体1、水暖加热器2和第一水泵7形成一加热回路；所述动力电池4、换热器3和第二水泵8形成一散热回路。此时，乘客舱和动力电池可以独立同时进行工作。
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的热管理系统。
需要说明的是，设置有上述热管理系统的汽车，通过三通阀实现动力电池加热和乘员舱采暖热源直接公用，相比其他电池加热需要通过板式换热器换热的间接式方式，效率更高且功能更丰富，可以提供多种乘员舱采暖和电池加热的方式，并且可以和热泵空调系统模块化直接耦合，不需要再另外增加其他构件，方案实现简单。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种热管理系统，其特征在于，包括：
暖风芯体(1)、水暖加热器(2)、换热器(3)和动力电池(4)；
其中，所述暖风芯体(1)的第一端连接至第一三通阀(5)的第一端口，所述水暖加热器(2)的第一端连接至所述第一三通阀(5)的第二端口，所述第一三通阀(5)的第三端口通过第一三通结构分别与所述换热器(3)的第一端、所述动力电池(4)的第一端相连通；
所述动力电池(4)的第二端连接至第二三通阀(6)的第三端口，所述换热器(3)的第二端连接至所述第二三通阀(5)的第二端口，所述第二三通阀(5)的第一端口通过第二三通结构分别与所述暖风芯体(1)的第二端、所述水暖加热器(2)的第二端相连通；
所述水暖加热器(2)与所述第一三通结构之间串接有第一水泵(7)；
所述换热器(3)与所述第二三通阀(6)之间串接有第二水泵(8)。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述换热器(3)包括：冷媒入口(31)和冷媒出口(32)；
所述冷媒入口(31)连接至第三三通阀的第一端口，所述第三三通阀的第二端口连接至冷却液出口，所述第三三通阀的第三端口连接至热泵出口。
3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述第三三通阀包括三种连通状态；
其中，在第一连通状态下，仅所述冷却液出口与所述冷媒入口相连通；
在第二连通状态下，仅所述热泵出口与所述冷媒入口相连通；
在第三连通状态下，所述冷媒入口与所述热泵出口和所述冷却液出口均断开。
4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述第一三通阀(5)包括有五种连通状态；
其中，在第一连通状态下，仅所述第一三通阀(5)的第一端口和第三端口相连通；
在第二连通状态下，仅所述第一三通阀(5)的第一端口与第二端口相连通；
在第三连通状态下，仅所述第一三通阀(5)的第二端口与第三端口相连通；
在第四连通状态下，所述第一三通阀(5)的任意两端口均连通；
在第五连通状态下，所述第一三通阀(5)的任意两端口均未连通。
5.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述第二三通阀(6)包括有五种连通状态；
其中，在第一连通状态下，仅所述第二三通阀(6)的第一端口和第三端口相连通；
在第二连通状态下，仅所述第二三通阀(6)的第一端口与第二端口相连通；
在第三连通状态下，仅所述第二三通阀(6)的第二端口与第三端口相连通；
在第四连通状态下，所述第二三通阀(6)的任意两端口均连通；
在第五连通状态下，所述第二三通阀(6)的任意两端口均未连通。
6.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括：
分别与所述第一三通阀(5)、所述第二三通阀(6)和第三三通阀连接的控制器；
所述控制器用于获取乘员舱和动力电池的加热需求以及动力电池的散热需求，并根据所述加热需求和所述散热需求控制所述第一三通阀(5)、所述第二三通阀(6)和所述第三三通阀的连通状态。
7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的热管理系统。
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