CN112428769A - 热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种热管理系统,其压缩机包括可用以流通制冷剂的第一流道和可用以流通冷却液的第二流道,热管理系统包括第一泵、压缩机的第二流道及第三换热器连通形成为冷却液回路的冷却机制,第三换热器与大气环境进行热交换;热管理系统包括压缩机的第一流道、第一换热器、第一流量调节装置及第二换热器连通形成制冷剂回路的第一制冷机制,热管理系统可以同时执行冷却机制和第一制冷机制。本申请的热管理系统,通过冷却液的循环流动将压缩机的热量带到第三换热器处,在第三换热器将热量释放到大气环境中,通过冷却液循环流动给压缩机降温,可以改善通过制冷剂给压缩机降温时,带来的排气温度增高的问题。

Description

热管理系统
技术领域
本申请涉及热管理技术领域,尤其涉及一种热管理系统。
背景技术
压缩机包括电机组件和压缩组件,压缩组件用于将低温低压的气态冷媒压缩成高温高压的气态冷媒,电机组件为压缩组件压缩制冷剂提供动力,电机组件在工作状态下持续发热,需要降温处理。相关技术中,流入压缩机的制冷剂先流经电机组件,从而给电机组件降温,吸热后的制冷剂进入压缩组件的入口,在压缩组件中被压缩后从压缩组件的出口流出压缩机。进入压缩组件前的制冷剂已经吸收了电机组件的热量,压缩组件的进口处的制冷剂的温度较高,在相同容积下制冷剂的浓度变小,压缩组件每一次压缩的制冷剂的量变少,从而使压缩机的工作效率较低。发明人认为具有改进的需求。
发明内容
鉴于相关技术存在的上述问题,本申请提供了一种压缩机工作效率高的热管理系统。
为了达到上述目的,本申请采用以下技术方案:一种热管理系统,包括:压缩机、第一换热器、第一流量调节装置、第二换热器、第三换热器、及第一泵,所述压缩机包括可用以流通制冷剂的第一流道和可用以流通冷却液的第二流道;所述热管理系统包括冷却机制和第一制冷机制,在所述冷却机制下,所述第一泵、所述压缩机的第二流道及所述第三换热器连通形成为冷却液回路,所述第三换热器与大气环境进行热交换;所述热管理系统包括第一制冷机制,在所述第一制冷机制下,所述压缩机的第一流道、所述第一换热器、所述第一流量调节装置及所述第二换热器连通形成制冷剂回路,且所述第一流量调节装置的出口与所述第二换热器的入口连通;所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第一制冷机制。
本申请的热管理系统可同时执行第一制冷机制和冷却机制,可以同时实现车厢和压缩机的热管理,其中,在冷却机制中,使冷却液流经压缩机的第二流道,然后通过冷却液的循环流动将压缩机的余热带到第三换热器处,在第三换热器释放热量至大气环境中,使冷却液的温度降低,通过冷却液循环流动给压缩机降温,使压缩机的压缩组件的进口处的制冷剂温度较低,压缩的制冷剂浓度较大,压缩机的压缩效率高,从而使压缩机的工作效率高。
附图说明
图1是本申请的热管理系统第一实施例的连接示意图;
图2是本申请的热管理系统第二实施例的连接示意图;
图3是本申请的热管理系统第二实施例的第一制热模式的工作原理示意图;
图4是本申请的热管理系统第二实施例的第二制热模式的工作原理示意图;
图5是本申请的热管理系统第二实施例的第三制热模式的工作原理示意图;
图6是本申请的热管理系统第二实施例的第一制冷模式的工作原理示意图;
图7是本申请的热管理系统第二实施例的第二制冷模式的工作原理示意图;
图8是本申请的热管理系统第三实施例的连接示意图;
图9是本申请的热管理系统第四实施例的连接示意图;
图10是本申请的热管理系统第五实施例的连接示意图;
图11是本申请的热管理系统第六实施例的连接示意图;
图12是本申请的热管理系统第七实施例的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本申请示例型实施例的热管理系统进行详细说明。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。
本申请的热管理系统可应用于车辆、船等具有相对闭密空间且需要进行热管理的设备,可选的,本申请的热管理系统可应用于电动汽车。为便于描述,以下实施例以应用于车辆为例进行说明。
根据本申请的热管理系统一个具体实施例,如图1所示,本申请热管理系统的第一实施例,热管理系统包括压缩机1、第一换热器2、第二换热器101、第三换热器14、第四换热器 9、第五换热器6、第一流量调节装置3、第二流量调节装置5、第一泵13。本申请的压缩机1包括可用以流通制冷剂的第一流道(图中未示出)和可用以流通冷却液的第二流道(图中未示出),热管理系统运行时,压缩机1会产生热量,压缩机1的第二流道中的冷却液可用于给压缩机1降温。
在一些实施例中,压缩机1包括压缩组件和驱动组件,压缩组件用于将制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂,驱动组件为压缩组件压缩制冷剂提供动力,压缩机1的第二流道可用于对驱动组件进行冷却,可选的,驱动组件包括电机和电控装置。使用冷却液对驱动组件降温,可以改善相关技术中,使用制冷剂对驱动组件降温,使压缩组件的入口的制冷剂温度升高,从而导致压缩机1排气温度较高的问题。
可选的,在一些实施例中,压缩机1的驱动组件具有制冷剂流动通道,用于制冷剂在流动通道内流动时,实现驱动组件的冷却的目的,在压缩机1内,第二流道内的冷却液的流动方向与流动通道内的制冷剂的流动方向相反,可以降低压缩组件入口的制冷剂的温度,使进入压缩组件的入口的制冷剂的密度相对较高,压缩组件每次动作下压缩的制冷剂较多,从而可以提升压缩机的工作效率。
热管理系统包括第一制冷机制和第二制冷机制,第一制冷机制能实现对车厢的制冷,第二制冷机制能实现给压缩机1的冷却。在同一时刻,热管理系统可以同时执行第一制冷机制和第二制冷机制。
参见图1,在第一制冷机制下,压缩机1的第一流道、第一换热器2、第一流量调节装置 3、第二换热器101、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路。在第二制冷机制下,压缩机1的第一流道、第一换热器2、第二流量调节装置5、第五换热器6、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,第一泵13、压缩机1的第二流道及第二换热器6连通形成冷却液回路。需要说明的是,本申请实施例中,顺序连通仅说明各个器件之间连接的顺序关系,而各个器件之间还可包括其他器件,例如截止阀等。另外,本申请的冷却液的类型可根据需要选择,例如,冷却液可为水、油等能够进行换热的物质或者水和乙二醇的混合液或者其他能够进行换热的混合液。
具体而言,在第一制冷机制下,第一换热器2用作冷凝器,第二换热器101用作蒸发器。参见图1,压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂,高温高压的制冷剂在第一换热器2中与室外空气流换热,制冷剂释放热量,释放的热量被空气流带到外环境空气中,制冷剂则发生相变而冷凝成液态或气液两相制冷剂。制冷剂流出第一换热器2,经第二流量调节装置3节流,降温降压变成低温低压的制冷剂。低温低压的制冷剂进入第二换热器101,在第二换热器101中吸收周围的空气的热量,使第二换热器101周围的空气温度降低,在空气流的作用下,冷空气进入格栅风道(图中未标出)并被送入车厢内,降低车厢温度,实现对车厢制冷的功能。制冷剂则发生相变而大部分蒸发成低温低压的气态制冷剂,回流入压缩机1的第一流道,如此循环。
在第二制冷机制下,第一换热器2用作冷凝器,第五换热器6用作蒸发器。参见图1,压缩机1将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂,高温高压的制冷剂在第一换热器2中与室外空气流换热,制冷剂释放热量,释放的热量被空气流带到外环境空气中,制冷剂则发生相变而冷凝成液态或气液两相制冷剂。制冷剂流出第一换热器2,进入第二流量调节装置5节流,降温降压变成低温低压的制冷剂。低温低压的制冷剂进入第五换热器6,在第五换热器6中制冷剂与冷却液进行换热,制冷剂吸收冷却液的热量,低温的冷却液进入压缩机1的第二流道中,低温的冷却液吸收压缩机1的热量,使压缩机1的温度降低,从而实现对压缩机1冷却的功能,吸收压缩机1的热量的冷却液流动至第五换热器6中再与制冷剂换热,如此循环。制冷剂则发生相变而大部分蒸发成低温低压的气态制冷剂,回流入压缩机1的第一流道,如此循环。需要理解的是,制冷剂和冷却液在第五换热器6中仅发生热交换,不会混合,第五换热器6中流通制冷剂的流道与流通冷却液的流道之间不连通。
本实施例中,第五换热器6可选择板式换热器或者其他水冷换热器,第一换热器2和第二换热器101可根据需要选择风冷换热器的类型,本申请对此不作限定。
本申请实施例中,通过冷却液对压缩机1进行冷却,一方面,可以改善相关技术中压缩机1通过制冷剂冷却时的一些问题。另一方面,通过冷却液对压缩机1进行冷却,可通过调整流经压缩机1的第二流道的冷却液的流量或调节第二流量调节装置5的状态,使压缩机1 的温度可以进行较为精准的调控。
另外,压缩机1的第一流道的进口处可设置气液分离器7,以便对进入压缩机1之前的制冷剂进行气液分离,将液态制冷剂储藏于气液分离器7内,而低温低压的气态制冷剂则进入压缩机1重新被压缩,实现制冷剂的循环利用,可以降低压缩机1出现液击现象的可能性。当然,针对一些新型的压缩机1,也可以不设置气液分离器7。
另外,热管理系统包括中间换热器8,中间换热器8包括高压侧和低压侧,高压侧连接于用作冷凝器的换热器和节流装置之间,低压侧连接于用作蒸发器的换热器和压缩机的第一流道的入口之间。在中间换热器8中,从冷凝器流出的较高温的制冷剂和从蒸发器流出的较低温的制冷剂可以进行热交换。流经高压侧的制冷剂再一次降温,使经节流装置节流后的制冷剂温度更低,从而使蒸发器的制冷效果更好。流经低压侧的制冷剂温度升高,使压缩机吸气口有过热度,进一步保证进入压缩机1的制冷剂都是气态,减少液击现象。使用中间换热器8可以提升热管理系统的制冷效果。
以下以压缩机1的第一流道的进口处不设置气液分离器7来进一步对热管理系统的结构进行阐述。
第一流量调节装置3、第二流量调节装置5在热管理系统中可以起到节流降压和截止的作用,可以包括节流阀、普通的热力膨胀阀或电子膨胀阀等。参见图1,本实施例中,第一流量调节装置3串联在第一换热器2和第二换热器101之间,第二流量调节装置5串联在第一换热器2和第五换热器6之间。其中,第一流量调节装置3靠近第二换热器101设置,第二流量调节装置5靠近第五换热器6设置。
热管理系统包括冷却机制,在冷却机制下,第一泵13、第三换热器14、压缩机1的第二流道、第一泵13顺序连通形成冷却液回路,可选的,第三换热器14为低温水箱,第三换热器14可以与室外环境进行热交换。在制冷机制中,通过冷却液的循环流动,将压缩机1的热量带到第三换热器14处释放到空气中,从而实现压缩机1的冷却。热管理系统可以同时执行第一制冷机制和冷却机制,通过制冷剂回路实现车厢的制冷及通过冷却液回路实现压缩机1 的冷却,冷却液回路的循环流动可以使压缩机1工作在较合适的温度,在合适的温度下压缩机1的工作效率较高,从而使车厢的制冷效果较好。
由于第五换热器6处的制冷能力高于第三换热器14的冷却能力,当第二制冷机制和冷却机制同时执行时,第三换热器14可能会从空气中吸收热量,不利于压缩机1的冷却效果,当执行第二制冷机制时,需要旁通第三换热器14,充分利用第五换热器6的制冷能力,节约能源。
热管理系统还可以包括需冷却装置、第二泵11及第一阀15,本实施例中,需冷却装置包括电机换热组件12和电池换热组件10。电池换热组件10可以与电池组件换热,电池组件为汽车的电气设备进行供电。电机换热组件12可以与电机组件换热,电机组件为汽车的车轮等动力设备提供动力。
本实施例中,参见图1,第三换热器14、第一泵13、第二泵11、第一阀15、电机换热组件12、电池换热组件10及压缩机1的第二流道构成冷却液系统。冷却液系统包括第一流路a、第二流路b、第三流路c、第四流路d及第五流路e,其中,电池换热组件10、第二换热器6及第二泵11设于第一流路a,电机换热组件12及第一泵13设于第二流路b,第三换热器14设于第三流路c,压缩机1的第二流道连接于第五流路e,第四流路d是旁通管路,第三流路c与第四流路d并联。第一阀15包括第一接口151、第二接口152、第三接口153 及第四接口154,参照图3至图7,第一阀15具有第一工作状态和第二工作状态,在第一工作状态下,第一接口151与第二接口152连通,且第三接口153与第四接口154连通;在第二工作状态下,第一接口151与第四接口154连通,且第二接口152与第三接口153连通。
参照图1,第一流路a的一端与第一接口151连通,另一端与第二接口152连通。第二流路b的一端与第三接口153连通,另一端可以与第三流路c的一端和/或第四流路d的一端连通。第三流路c的另一端和第四流路d的另一端可以与第五流路e的一端连通或与第四接口154连通,第五流路e的另一端与第四接口154连通。
参照图6,在第一阀15处于第一工作状态时,第一流路a可以自身形成回路,可通过第五换热器6给电池组件冷却,第二流路b、第三流路c、第五流路e可以通过第一阀15串联形成回路,可通过第三换热器14释放电机组件和压缩机1的热量至室外。当压缩机1没有冷却需求时,还可以使第二流路b和第三流路c通过第一阀15串联形成回路,可通过第三换热器14释放电机组件的热量至室外。当压缩机1和电机组件没有冷却需求或者冷却需求不高时,还可以使第二流路b和第四流路d通过第一阀15串联形成回路,或者使第二流路b、第四流路d、第五流路e通过第一阀15串联形成回路,此时,第一泵13可以不开启。
参照图5,在第一阀15处于第二工作状态时,第一流路a、第二流路b及第三流路c可以通过第一阀15串联形成回路,此时第二流量调节装置5处于截止状态,可通过第三换热器14释放电机组件和电池组件的热量至室外。还可以,第一流路a、第二流路b及第四流路d 通过第一阀15串联形成回路,此时第二流量调节装置5处于节流状态,可通过第五换热器6 冷却电机组件和电池组件。还可以,第一流路a、第二流路b、第三流路c及第五流路e通过第一阀15串联形成回路,此时第二流量调节装置5处于截止状态,可通过第三换热器14释放压缩机1、电机组件和电池组件的热量至室外。还可以,第一流路a、第二流路b、第四流路d及第五流路e通过第一阀15串联形成回路,此时第二流量调节装置5处于节流状态,通过第五换热器6给电机组件、电池组件及压缩机1冷却。可以根据热管理系统的需求,调整冷却液回路的连接方式,合理利用压缩机的余热、电机组件的余热、电池组件的余热,或者通过不同的方式给压缩机、电机组件及电池组件散热,使热管理系统更加节能,换热效果更好,续航能力更好。
需要理解的是,在一些实施例中,第一阀15处于第一工作状态,第一流路a自身形成回路时,当电池组件不需要冷却时,可以使第二流量调节装置5处于截止状态。
热管理系统还包括第二阀16,第二阀16包括第五接口161、第六接口162及第七接口 163,第五接口161与第二流路b的一端连通,第六接口162与第三流路c的一端连通,第七接口163与第四流路d的一端连通。通过第二阀16可以控制第二流路b与第三流路c和/或与第四流路d连通。
热管理系统还包括第三阀17,第三阀17包括第八接口171、第九接口172及第十接口 173,第八接口171与第五流路e的一端和第四接口154连通,第九接口172与第五流路e的另一端连通,第十接口173与第三流路c的另一端和第四流路d的另一端连通。通过第三阀17可以控制冷却液是否流经第五流路e,从而控制是否通过冷却液给压缩机1冷却,在压缩机1不需要冷却时可以旁通压缩机1。
本实施例中,第一泵13和第二泵11用于为冷却液回路的流动提供动力,可选的,第一泵13和第二泵11可以为电子水泵。第二阀16和第三阀17可选择三通水阀、三通比例阀或者阀件的组合,第二阀16和第三阀17为三通比例阀时,可以调节两条支路中的冷却液的流量。第一阀15可选择四通水阀或者阀件的组合,本申请对此不作限定。
在一些其他实施例中,参照图10,第一泵13可以不设于第二流路b,但第一泵13可以与第二流路b和/或第五流路e连通,第二流路b和第三流路c串联设置,第五流路e与第二流路b和第三流路c串联后的流路并联设置,第五流路e可以单独与第五换热器6串联形成回路,第二流路b和第三流路c串联后的流路也可以单独与第五换热器6串联形成回路,第一流路a也可以单独与第五换热器6串联形成回路。可以理解的是,通过上述设置,可以选择性地使第五换热器6和三条支路中的至少一个连通,灵活实现压缩机1、电机组件及电池组件的热管理,互不干扰。
在一些其他实施例中,还可以电池换热组件10、压缩机1的第二流道、第五换热器6单独串联形成回路,通过第五换热器6同时实现电池组件和压缩机1的冷却。
在一些其他实施例中,还可以电机换热组件12、压缩机1的第二流道、第五换热器6单独串联形成回路,通过第五换热器6同时实现电机组件和压缩机1的冷却。
在一些其他实施例中,还可以第三换热器14、压缩机1的第二流道、第五换热器6串联,通过第五换热器6和第三换热器14同时实现压缩机1的冷却。
热管理系统还包括第四换热器9,第四换热器9包括可用以流通制冷剂的第一换热部91 和可用以流通冷却液的第二换热部92,第一换热部91和第二换热部92可以进行热交换,第一换热部91连接于压缩机1和第一换热器2之间,第二换热部92连接于电机换热组件12和第三换热器14之间。在冷却机制下,第一泵13、第二换热部92、第三换热器14、压缩机1的第二流道、第一泵13顺序连通形成冷却液回路。压缩机1的第一流道流出的高温高压的制冷剂先流经第一换热部91,在第四换热器9中冷却液先带走制冷剂的一部分热量,然后制冷剂流入第一换热器2与室外空气流进行热交换,经过两次降温后的制冷剂经第一流量调节装置3节流后具有更低的温度,使第二换热器101可以吸收更多的热量,实现较好的冷却效果,提升热管理系统的制冷能力。冷却液回路中,流经第二换热部92后的冷却液需先经过第三换热器14散热后,再流经压缩机1的第二流道,从而保证冷却液能有效地为压缩机1降温。
可以理解的是,第五换热器6可以包括第三换热部61和第四换热部62,第三换热部61 的流道用于流通制冷剂,第三换热部61连接于制冷剂回路,第四换热部62的流道用于流通冷却液,第四换热部62连接于冷却液回路,第三换热部61与第四换热部62可以进行热交换。
本实施例中,第四换热器9可选择板式换热器或者其他水冷换热器,第三换热器14可根据需要选择风冷换热器的类型,本申请对此不作限定。
第一实施例的热管理系统为单冷的空调系统,仅能实现给车厢制冷和给冷却液降温。本申请还提供热管理系统的其他实施例,例如,热管理系统的第二实施例、第三实施例、第四实施例、第五实施例、第六实施例及第七实施例,既可以实现给车厢制冷,也可以实现给车厢制热,还可以实现给冷却液加热,但给车厢制冷的功能和给车厢制热的功能同一时间只能实现一个。
本申请还提供热管理系统的第二实施例,参照2至图7,第二实施例与第一实施例的结构大致相同,其区别在于,热管理系统还包括流体切换装置4,流体切换装置4可以控制压缩机1的第一流道的出口与第一换热器2连通或与第二换热器101连通。
热管理系统还包括第一制热机制,第一制热机制可以实现给车厢制热。具体地,在第一制热机制下,压缩机1的第一流道、第二换热器101、第一流量调节装置3、第一换热器2、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路。高温高压的气态制冷剂先流经第二换热器101,第二换热器101释放热量,使第二换热器101周围的空气温度升高,在空气流的作用下,热空气进入格栅风道(图中未标出)并被送入车厢内,使车厢温度升高,实现制热功能。
具体地,流体切换装置4具有两个工作模式,在一种工作模式下,参照图6和图7,热管理系统执行第一制冷机制,压缩机1的出口与第一换热器2的一端连通,第一换热器2的另一端与第一流量调节装置3的一端连通,第一流量调节装置3的另一端与第二换热器101 的一端连通,第二换热器101的另一端与压缩机1的入口连通,第二换热器101吸收车厢的空气流的热量,此时,热管理系统可以实现给车厢制冷。在另一种工作模式下,参照图3至图5,热管理系统执行第一制热机制,压缩机1的出口与第二换热器101的一端连通,第二换热器101的另一端与第一流量调节装置3的一端连通,第一流量调节装置3的另一端与第一换热器2的一端连通,第一换热器2的另一端与压缩机1的入口连通,第二换热器101加热车厢的空气流,此时,热管理系统可以实现给车厢制热。本实施例中,第一流量调节装置 3具有双向节流功能和截止功能,但同一时间,热管理系统只能执行第一制热机制和第一制冷机制中的一个。
在本实施例中,第二流量调节装置5和第五换热器6所在流路,与第一流量调节装置3 和第二换热器101所在流路并联设置,所以当热管理系统执行第一制热机制时,若将第二流量调节装置5开启,在第五换热器6中制冷剂会向冷却液释放热量,若此时第五换热器6与压缩机1的第二流道连通,不利于压缩机1的冷却,因此,可以使第一阀15处于第一工作状态,第五换热器6与压缩机1的第二流道不连通,或者使第二流量调节装置5截止,第五换热器6中不发生热交换。
本实施例中,第二流量调节装置5也可以具有双向节流功能和截止功能。当热管理系统执行第一制热机制时,第一阀15处于第一工作状态,第二流量调节装置5处于节流状态,可以通过第五换热器6给电池组件加热,同时,还可以通过第三换热器14释放压缩机1和电机组件的热量,在实现给车厢和电池组件制热的同时,实现压缩机1和电机组件的冷却。
在一些实施例中,在第一制热机制下,第三换热器14可以与压缩机1的第一流道、电机换热组件14、电池换热组件10中的至少一个连通,第三换热器14可以与第一换热器2并列设置,且第三换热器14设于第一换热器2的上风侧,第三换热器14可以吸收第五换热器6的热量,从而提升热管理系统的制热效果,具体地,环境空气先流经第三换热器14被加热,然后加热后的空气流经第一换热器2,空气中的热量被第一换热器2吸收,通过第一换热器2回收利用冷却液中的热量,例如压缩机1的余热、电机组件的余热、电池组件的余热。进一步的,当环境温度较低时,第一换热器2会有结霜的风险,由于流经第三换热器14的空气流被加热,加热后的空气流流经第一换热器2,可以实现延缓第一换热器2结霜或实现给第一换热器2化霜的目的。可以理解的是,当使用压缩机1的热量给第一换热器2化霜不足时,可以将电池换热组件10和/或电机换热组件12接入冷却液回路中,利用热管理系统中的余热给第一换热器2化霜,达到节能的目的,从而提升车辆的续航能力。
在本实施例中,第一流量调节装置3和第二换热器101所在支路可以串联有辅助换热器 102和辅助流量调节装置103,辅助流量调节装置103连接于第二换热器101和辅助换热器 102之间。辅助流量调节装置103具有导通和节流的功能,当热管理系统执行第一制冷机制时,辅助流量调节装置103处于导通状态,通过第二换热器101和辅助换热器102同时对车厢的空气流冷却,以实现更好的制冷效果;当热管理系统执行第一制热机制时,辅助流量调节装置103可以处于导通状态,通过第二换热器101和辅助换热器102同时对车厢的空气流加热,以实现更好的制热效果,或者辅助流量调节装置103处于节流状态,通过辅助换热器 102对车厢的空气流除湿,第二换热器101对除湿后的空气流加热,以实现制热除湿的效果。
本实施例的热管理系统的冷却液系统和制冷剂回路的连接方式,与第一实施例基本相同,可参考第一实施例的描述,此处不再重复。
本申请提供热管理系统的第三实施例,参照图8,该实施例与第一实施例的区别在于,热管理系统还包括流体切换装置4、第三流量调节装置205、第四流量调节装置19、第六换热器203、第七换热器19和暖风芯体201。本实施例中,压缩机1第一流道出口与第六换热器203的入口连通,流体切换装置4用于切换第六换热器203的出口与第一换热器206连通,还是与第四流量调节装置18、第三流量调节装置205和第一流量调节装置204中的至少一个连通。
本实施例中,暖风芯体201和第二换热器202为风冷换热器,可以与车厢空气直接进行热交换。第六换热器203和第七换热器19为双流道换热器,可用于制冷剂和冷却液的热交换。第七换热器19包括能够热交换的第五换热部191和第六换热部192,第五换热部191连接于制冷剂回路可用于流通制冷剂,第六换热部192连接于冷却液回路可用于流通冷却液。
热管理系统还包括第二制热机制,在第二制热机制下,压缩机1的第一流道、第六换热器203、第三流量调节装置205、第一换热器206、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,第六换热器203的冷却液流道和暖风芯体201连通形成冷却液回路。
参照图8,压缩机1的第一流道流出的高温高压的制冷剂流入第六换热器203,在第六换热器203中,制冷剂将热量传递给冷却液,在第六换热器203中吸收热量后的冷却液流动至暖风芯体201,暖风芯体201与车厢的空气流进行热交换,暖风芯体201使周围的空气升温,加热后的空气流吹入车厢,实现车厢的制热。流出第六换热器203后的制冷剂经第三流量调节装置205节流后,进入第一换热器206中与室外的空气流换热,吸收环境空气的温度后回流至压缩机1的第一流道的入口,如此循环。在第二制热机制下,第三换热器14可以与压缩机1的第一流道、电机换热组件14、电池换热组件10中的至少一个连通,通过第三换热器 14实现冷却的功能。在第一换热器206处,第一换热器206可以吸收第三换热器14的热量,或利用第三换热器14延缓第一换热器206结霜,或利用第三换热器2给第一换热器206化霜,回收利用冷却液回路的余热,充分利用热管理系统中的余热,起到节能的作用,提升续航能力。
本实施例中,第三流量调节装置205靠近第一换热器206设置,第一流量调节装置204 靠近第二换热器202设置,第四流量调节装置18靠近第七换热器19设置,第三流量调节装置205和第一换热器206所在支路、第一流量调节装置204和第一换热器202所在支路、第四流量调节装置18和第七换热器19所在支路并联设置。
热管理系统还包括第三制冷机制,在第三制冷机制下,压缩机1的第一流道、第一换热器206、第四流量调节装置18、第五换热部191、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,第一泵13、第六换热部192、压缩机1的第二流道、第一泵13连通形成为冷却液回路,在第七换热器中制冷剂吸收冷却液的热量,使冷却液温度降低,实现压缩机1的冷却功能,也可以将电机换热组件12和电池换热组件10连接如冷却液回路,实现电池组件和电机组件的冷却。可以理解的是,热管理系统同一时间只能执行第二制热机制和第三制冷机制中的一个。
热管理系统还包括余热回收机制,在余热回收机制下,压缩机1的第一流道、第六换热器203、第四流量调节装置18、第五换热部191、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,其中,第六换热器203用作冷凝器,第五换热部191用作蒸发器,通过第六换热器203实现车厢的制热,通过第七换热器19实现冷却液回路的余热回收。
热管理系统还包括第一制热除湿机制,在第一制热除湿机制下,压缩机1的第一流道、第六换热器203、第一流量调节装置204、第二换热器202、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,其中,第六换热器203用作冷凝器,第二换热器202用作蒸发器,第二换热器202和暖风芯体201直接与车厢的空气流进行热交换,第二换热器202设于暖风芯体201的上风侧。车厢的含湿量较高的空气,先流经温度较低的第二换热器202,空气中的水分遇冷后冷凝成水析出,除湿后的空气流流经暖风芯体201被加热,被加热后的空气流被吹入车厢,从而实现制热除湿功能。
热管理系统可以同一时间执行第二制热机制、第一制热除湿机制、余热回收机制中的至少一个。
热管理系统同时执行第二制热机制和余热回收机制时,可以在实现车厢制热的同时,回收环境空气和/或冷却液回路的热量,实现余热回收的功能,并充分利用环境中的热量,同时从第一换热器206和第七换热器19处吸收热量,使第六换热器203处放热更充分,从而热管理系统具有较好的制热效果,还可以实现节能的目的。
热管理系统同时执行第二制热机制和第一制热除湿机制时,同时从第一换热器206和第二换热器202处吸收热量,合理利用环境空气的温度,可以保证第六换热器203制热效果稳定,从而热管理系统具有较好的制热除湿效果。
热管理系统同时执行余热回收机制和第一制热除湿机制时,同时从第七换热器19和第二换热器202处吸收热量,回收利用冷却液回路的热量,既可以保证第六换热器203制热效果稳定,从而热管理系统具有较好的制热除湿效果,又可以达到节能的目的。
当然,热管理系统也可以同一时间执行第二制热机制、制热除湿机制和余热回收机制,既可以实现制热除湿功能,还可以实现冷却液回路的热量回收,还可以合理利用免费的环境空气的热量,既可以保证第六换热器203制热效果稳定,又可以达到节能的目的。
本实施例的冷却液回路中,不设置第四流路d,第二流路b的一端通过阀件实现与第七换热器19连通或与第三换热器14连通,第二流路b的另一端与第五流路e或者第三换热器 14的另一端连通,第五流路e通过阀件选择是否连接进第二流路b和第三换热器14串联形成的流路,第一流路a与第二流路b和第三换热器14串联形成的流路并联设置。上述阀件可以选择三通阀或三通比例阀,本申请不予限制。
本实施例的热管理系统的部分部件间的连接结构和第一制冷机制的运行方式,与第一实施例相似,可参考第一实施例的描述,此处不再重复。
本申请还提供热管理系统的第四实施例,参照图9,该实施例与第三实施例基本相同,其区别在于:第六换热器203是风冷换热器,热管理系统在执行第二制热机制时,第六换热器203直接与车厢的空气流进行热交换,第六换热器203周围的空气升温,升温后的空气流被吹入车厢,实现车厢的制热。本实施例的热管理系统的部件间的连接结构及各机制的运行方式,与第三实施例基本相同,可参考第三实施例的描述,此处不再重复。
本申请还提供热管理系统的第五实施例,参照图10,该实施例与第三实施例基本相同,其区别在于:冷却液回路中具有三个并联的支路,一个支路上设有压缩机1的第二流道,一个支路上设有电机换热组件12和第三换热器14,一个支路上设有电池换热组件10,三个支路均可以分别与第七换热器19的第六换热部192串联形成回路。既可以第七换热器19单独与每个支路上的部件换热,也可以是第七换热器19同时与至少两个支路上的部件换热,使冷却液回路的换热方式较为丰富。本实施例的热管理系统的部件间的连接结构及各机制的运行方式,与第三实施例基本相同,可参考第三实施例的描述,此处不再重复。
本申请还提供热管理系统的第六实施例,参照图11,该实施例与第一实施例区别在于:热管理系统还包括第五流量调节装置306、第八换热器303、第九换热器305、第十换热器301,制冷剂回路中,压缩机1的第一流道、第九换热器305、第五流量调节装置306、第一换热器 307、第一流量调节装置21、第二换热器22顺序连通,第五流量调节装置306和第一流量调节装置21具有导通和节流功能。当第五流量调节装置306导通,第一流量调节装置21节流时,第九换热器305和第一换热器307用作冷凝器,第二换热器22用作蒸发器。当第五流量调节装置306节流,第九换热器305用作冷凝器,第二换热器22和第一换热器307用作蒸发器。
本实施例中,第九换热器305和第二换热器22均为双流道换热器,第二换热器22包括能够进行热交换的第七换热部221和第八换热部222,第七换热部221连接于制冷剂回路可用于流通制冷剂,第八换热部222连接于冷却液回路可用于流通冷却液。第八换热器303和第十换热器301均为风冷换热器,可直接与车厢空气进行热交换。第八换热器303可以与第八换热部222连通形成冷却液回路,第十换热器301可以与第九换热器305的冷却液流道连通形成冷却液回路。
在所述第一制冷机制下,压缩机1的第一流道、第九换热器305、第五流量调节装置306、第一换热器307、第一流量调节装置21、第二换热器22、压缩机1的第一流道顺序连通形成回路,第一流量调节装置21处于节流状态,第五流量调节装置306处于导通状态,第二换热器22与第八换热器303连通形成回路,第二换热器22与第八换热器303连通形成的回路为冷却液回路。具体地,压缩机1的第一流道流出的高温高压的制冷剂,流经第九换热器305和第五流量调节装置306,但在第九换热器305中不换热,接着流入第一换热器307,在第一换热器307中与环境空气进行热交换,制冷剂的温度降低,经第一流量调节装置21节流后,流入第七换热部221中与第八换热部222进行热交换,在第二换热器22中制冷剂吸收冷却液的热量。降温后的冷却液进入第八换热器303,第八换热器303与车厢的空气流进行热交换,低温空气流吹入车厢,实现给车厢制冷的目的,吸收车厢空气热量的冷却液回流入第八换热部222中再次换热,如此循环。制冷剂汇流入压缩机1的第一流道的入口,如此循环。
本实施例中,热管理系统包括第四制冷机制,在第四制冷机制下,压缩机1的第一流道、第九换热器305、第五流量调节装置306、第一换热器307、第一流量调节装置21、第二换热器22、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,第一流量调节装置21和第五流量调节装置306中至少有一个处于节流状态,第一泵13、压缩机1的第二流道及第八换热部222连通形成冷却液回路。可以理解的是,根据热管理系统的状态,制冷剂回路还可以有其他的连接模式,具体连接方式可参考实施例一。
热管理系统可以同时执行第一制冷机制和第四制冷机制,在实现车厢制冷的同时,实现冷却液回路的余热回收,使用一个换热器(即第二换热器22)同时吸收车厢和冷却液回路的热量,使热管理系统的结构简单,还可以降低成本。
本实施例中,热管理系统还包括第三制热机制,在第三制热机制下,压缩机1的第一流道、第九换热器305、第五流量调节装置306、第一换热器307、第一流量调节装置21、第二换热器22、压缩机1的第一流道顺序连通形成制冷剂回路,第一流量调节装置21和所述第五流量调节装置306中至少有一个处于节流状态,第十换热器301与第九换热器305的冷却液流道连通形成回路,在第九换热器305中制冷剂可以与冷却液进行热交换。此时,第八换热器303不与车厢的空气流进行热交换。
具体地,在第三制热机制下,在第九换热器305中,制冷剂将热量传递给冷却液,升温后的冷却液流入第十换热器301,第十换热器301使车厢的空气流升温,升温后的空气被吹入车厢,实现给车厢制热的功能,降温后的冷却液回流入第九换热器305再次被加热,如此循环。在第三制热机制下,可以使第五流量调节装置306处于节流状态,第一流量调节装置 21处于导通状态,第九换热器305用作冷凝器,第一换热器307和第二换热器22用作蒸发器;也可以是第五流量调节装置306处于导通状态,第一流量调节装置21处于节流状态,第九换热器305和第一换热器307用作冷凝器,第二换热器22用作蒸发器,可以用于延缓第一换热器307结霜或给第一换热器307化霜。在第三制热机制下,第三换热器14可以与压缩机1的第一流道、电机换热组件14、电池换热组件10中的至少一个连通,第一换热器307可以吸收第三换热器14的热量,通过第一换热器307回收冷却液回路的热量,或者通过第三换热器14延缓第一换热器307的结霜,或者通过第三换热器14给第一换热器307化霜,可以达到节能的目的。
本实施例中,热管理系统还包括第二制热除湿机制,在第二制热除湿机制下,经第八换热器303除湿后的空气,再经第十换热器301加热后被吹入车厢,以实现制热除湿功能。
热管理系统可以同时执行第二制热除湿机制、第三制热机制、第一制冷机制中的至少一个。
本实施例中,热管理系统还包括第三泵302和第四泵304,第三泵302用于给第十换热器301和第九换热器305连通形成的冷却液回路提供动力,第四泵304用于给第二换热器22 和第八换热器303连通形成的冷却液回路提供动力。第三泵302和第四泵304可选择电子水泵。
本实施例的热管理系统的部分部件间的连接结构和第一制冷机制的运行方式,与第一实施例相似,可参考第一实施例的描述,此处不再重复。
本申请还提供热管理系统的第七实施例,参照图12,该实施例与第六实施例基本相同,其区别在于:第九换热器305为风冷换热器,第九换热器305直接与车厢的空气进行换热,在第九换热器305的进风侧设有风门,在热管理系统执行第四制冷机制时,风门关闭,或者第三泵302不开启,第九换热器305处不进行热交换。本实施例的热管理系统的部件间的连接结构及各机制的运行方式,与第六实施例基本相同,可参考第六实施例的描述,此处不再重复。
本申请的热管理系统包括空调箱100,上述所有实施例中可以与车厢的空气流直接进行热交换的换热器均位于空调箱100内,空调箱100具有内循环状态和外循环状态,在内循环状态时,空调箱100进口与车厢连通,空调箱100的出口与车厢连通,车厢内的空气在空调箱100中进行热交换后再被吹入车厢。在外循环状态,空调箱100的进口与大气环境连通,空调箱100的出口与车厢连通,大气环境中的空气在空调箱100中进行热交换后被吹入车厢。
以上所述仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请做任何形式上的限制,虽然本申请已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本申请技术方案的内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种热管理系统,其特征在于,包括:压缩机(1)、第一换热器(2、206、307)、第一流量调节装置(3、204、21)、第二换热器(101、202、22)、第三换热器(14)、以及第一泵(13),所述压缩机(1)包括可用以流通制冷剂的第一流道和可用以流通冷却液的第二流道;
所述热管理系统包括冷却机制和第一制冷机制,在所述冷却机制下,所述第一泵(13)、所述压缩机的第二流道及所述第三换热器(14)连通形成为冷却液回路,所述第三换热器(14)与大气环境进行热交换;
在所述第一制冷机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第一换热器(2、206、307)、所述第一流量调节装置(3、204、21)及所述第二换热器(101、202、22)连通形成制冷剂回路,且所述第一流量调节装置(3、204、21)的出口与所述第二换热器(101、202、22)的入口连通;
所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第一制冷机制。
2.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括需冷却装置,所述需冷却装置包括电机换热组件(12)和电池换热组件(10)中的至少一个;
在所述冷却机制下,所述第一泵(13)、所述需冷却装置、所述压缩机(1)的第二流道及所述第三换热器(14)连通形成冷却液回路。
3.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括需冷却装置,所述需冷却装置包括电机换热组件(12)和电池换热组件(10)中的至少一个;
在所述冷却机制下,所述压缩机(1)的第二流道及所述第三换热器(14)连通形成冷却液回路,所述需冷却装置及所述第三换热器(14)连通形成冷却液回路;所述压缩机(1)的第二流道所在支路与所述需冷却装置所在支路并联设置。
4.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第四换热器(9),所述第四换热器(9)包括能够进行热交换的第一换热部(91)和第二换热部(92),所述第一换热部(91)连接于所述压缩机(1)和所述第一换热器(2)之间,所述第二换热部(92)连接于所述冷却液回路;
在所述第一制冷机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第一换热部(91)、所述第一换热器(2)、所述第一流量调节装置(3)、所述第二换热器(101)连通形成制冷剂回路,所述第一泵(13)、所述第二换热部(92)、所述第三换热器(14)、所述压缩机(1)的第二流道连通形成冷却液回路。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第二流量调节装置(5)和所述第五换热器(6),所述第五换热器(6)包括可用以流通制冷剂的第三换热部(61)和可用以流通冷却液的第四换热部(62);
所述热管理系统包括第二制冷机制,在所述第二制冷机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第一换热器(2)、所述第二流量调节装置(5)及所述第三换热部(61)连通形成制冷剂回路,所述压缩机(1)的第二流道、所述第一泵(13)及所述第四换热部(62)连通形成冷却液回路;
所述热管理系统可以同时执行第一制冷机制和第二制冷机制。
6.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第一制热机制,在所述第一制热机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第二换热器(101)、所述第一流量调节装置(3)及所述第一换热器(2)连通形成制冷剂回路,且所述第一流量调节装置(3)的出口与所述第一换热器(2)的进口连通;
所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第一制热机制。
7.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第三流量调节装置(205)、第四流量调节装置(18)和第六换热器(203)、所述第七换热器(19),所述第七换热器(19)包括能够进行热交换的第五换热部(191)和第六换热部(192);
所述热管理系统包括第二制热机制,在所述第二制热机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第六换热器(203)、所述第三流量调节装置(205)及所述第一换热器(206)连通形成制冷剂回路,且所述第三流量调节装置(205)的出口与所述第一换热器(206)的进口连通,所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第二制热机制;
所述热管理系统包括第三制冷机制,在所述第三制冷机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第一换热器(206)、所述第四流量调节装置(18)及所述第五换热部(191)连通形成回路,且所述第四流量调节装置(18)的出口与所述第五换热部(191)的入口连通,所述第一泵(13)、所述第六换热部(192)、所述压缩机(1)的第二流道连通形成为冷却液回路,所述热管理系统可以同时执行所述第一制冷机制和所述第三制冷机制;
所述热管理系统包括第一制热除湿机制,在所述第一制热除湿机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第六换热器(203)、所述第一流量调节装置(18)及所述第二换热器(202)连通形成回路,所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第一制热除湿机制。
8.如权利要求7所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括余热回收机制,在所述余热回收机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第六换热器(203)、所述第四流量调节装置(18)及所述第五换热部(191)连通形成制冷剂回路,所述第一泵(13)、所述压缩机(1)的第二流道及所述第六换热部(192)连通形成冷却液回路;
所述热管理系统可以同一时间执行第一制热除湿机制、所述第二制热机制和所述余热回收机制中的至少一个。
9.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括所述第八换热器(303),所述第二换热器(22)包括能够进行热交换的第七换热部(221)和第八换热部(222):
在所述第一制冷机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第一换热器(307)、所述第一流量调节装置(21)及所述第七换热部(221)连通形成回路,所述第八换热部(222)与所述第八换热器(303)连通形成冷却液回路,所述第一流量调节装置(21);
所述热管理系统包括第四制冷机制,在所述第四制冷机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第一换热器(307)、所述第一流量调节装置(21)及所述第七换热部(221)连通形成制冷剂回路,所述第八换热部(222)与所述压缩机(1)的第二流道连通形成冷却液回路;
所述热管理系统可以同时执行所述第一制冷机制和所述第四制冷机制。
10.如权利要求1所述的一种热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第五流量调节装置(306)、所述第八换热器(303)和第九换热器(305),所述压缩机(1)的第一流道的出口与所述第九换热器(305)的入口连通,所述第五流量调节装置(306)连接于所述第九换热器(305)和所述第一换热器(307)之间,所述第一流量调节装置(21)和所述第五流量调节装置(306)具有节流和导通功能,所述第二换热器(22)包括能够进行热交换的第七换热部(221)和第八换热部(222);
所述热管理系统还包括第三制热机制,在所述第三制热机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第九换热器(305)、所述第五流量调节装置(306)、所述第一换热器(307)、所述第一流量调节装置(21)、所述第七换热部(221)连通形成制冷剂回路,所述第一流量调节装置(21)和所述第五流量调节装置(306)中至少有一个处于节流状态,所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第三制热机制;
所述热管理系统还包括第二制热除湿机制,在所述第二制热除湿机制下,所述压缩机(1)的第一流道、所述第九换热器(305)、所述第五流量调节装置(306)、所述第一换热器(307)、所述第一流量调节装置(21)、所述第七换热部(221)连通形成制冷剂回路,所述第八换热部(222)与所述第八换热器(303)连通形成冷却液回路,所述第一流量调节装置(21)和所述第五流量调节装置(306)中至少有一个处于节流状态,所述热管理系统可以同时执行所述冷却机制和所述第二制热除湿机制;
在所述第一制冷机制下,所述第一流量调节装置(21)处于节流状态,所述第五流量调节装置(306)处于导通状态。
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