CN113276631B - 一种整车热管理系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种整车热管理系统及汽车，包括电池回路和电机回路，所述电池回路包括互相连接的第二水泵和动力电池；所述电机回路包括第二管路，以及通过第一管路依次相连的第一水泵、电机及其控制器、空调系统的水PTC、空调系统的暖风芯子、第三三通阀和第一三通管，所述第二管路两端分别连接所述第三三通阀和所述第一三通管，且所述第二管路上设有用于耦合所述电机回路和电池回路，以加热所述动力电池的第一换热器。本申请提供的整车热管理系统，由于空调系统的暖风芯子和水PTC串联在电机回路中，这样使得电机回路和空调系统的制热模块就完全耦合在一起了，此时仅仅只需要一个循环水泵即可，大大简化了整车热管理系统的复杂程度，降低了制造成本。

Description

一种整车热管理系统及汽车

技术领域

本申请涉及汽车热管理技术领域，特别涉及一种整车热管理系统及汽车。

背景技术

电动车整车热管理系统，包括电驱动热管理系统、电池热管理系统和空调系统三大系统。空调系统主要是保证乘员舱的舒适性，包括制冷系统和制热系统。一般来说，电驱动热管理系统、电池热管理系统和空调系统的制热系统都通过冷却液传递，三大系统的热管理需求各不相同，这就需要三个循环水泵满足各自的循环系统满足热管理需求。同时电驱动热管理系统余热，会通过电子阀引向空调系统的制热系统或电池热管理系统。显然，整车热管理系统的结构会复杂，成本较高。

此外，在环境温度不高的情况下，为减少电车热管理在冷却需求工况下的能耗，一些电动车除了配备水-制冷剂换热器以外，会同时配备电池散热器，满足不同工况下的热管理需求。这就导致前端模块的布置较为复杂，臃肿，也会影响换热器的换热效率。

发明内容

本申请实施例提供一种整车热管理系统及汽车，以解决相关技术中整车热管理系统的结构复杂、成本较高的问题。

第一方面，提供了一种整车热管理系统，其包括：

电池回路，所述电池回路包括互相连接的第二水泵和动力电池；

电机回路，所述电机回路包括第二管路，以及通过第一管路依次相连的第一水泵、电机及其控制器、空调系统的水PTC、空调系统的暖风芯子、第三三通阀和第一三通管，所述第二管路两端分别连接所述第三三通阀和所述第一三通管，且所述第二管路上设有用于耦合所述电机回路和电池回路，以加热所述动力电池的第一换热器。

本申请提供的整车热管理系统，空调系统的暖风芯子和水PTC串联在电机回路中，这样使得电机回路和空调系统的制热模块就完全耦合在一起了，此时仅仅只需要一个循环水泵即可，大大简化了整车热管理系统的复杂程度，进而降低了制造成本。

一些实施例中，当处于乘员舱和电池共同加热模式时，所述第二管路和所述第一管路通过所述第三三通阀连通，且空调系统的鼓风机和冷暖风门开启。

一些实施例中，当处于乘员舱加热模式时，所述第二管路和所述第一管路通过所述第三三通阀断开。

一些实施例中，当处于电池加热模式时，所述第二管路和所述第一管路通过所述第三三通阀连通，且空调系统的鼓风机和冷暖风门关闭。

一些实施例中，所述整车热管理系统还包括：

制冷剂回路，所述制冷剂回路包括通过第三管路依次连通的压缩机、冷凝器，以及用于耦合所述制冷剂回路和所述电池回路，以冷却所述动力电池的第二换热器。

一些实施例中，所述电池回路还包括第四管路，所述第四管路依次连通第二三通管、第二水泵、动力电池和第四三通阀；

所述电机回路还包括第五管路，所述第五管路两端分别连通所述第四三通阀和所述第二三通管，且所述第五管路上依次连接有第三三通管、第二散热器和第四三通管；

所述第一管路上、且于电机及其控制器与水PTC之间依次设有第一三通阀、第五三通管和第六三通管；

所述第四三通管与所述第六三通管连通；

所述第五三通管与所述第三三通管通过第二三通阀连接，所述第二三通阀与所述第一三通阀之间设有第一散热器。

一些实施例中，当处于第一制冷模式时，所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀共同被配置为：使所述第一散热器对电机进行冷却，使所述第二散热器对所述动力电池进行冷却。

一些实施例中，当处于第二制冷模式时，所述第二换热器耦合所述制冷剂回路和所述电池回路，以冷却所述动力电池，且所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀和第四三通阀共同被配置为：使所述第一散热器和第二散热器共同对电机进行冷却。

一些实施例中，所述空调系统的空调箱内布置有风PTC。

第二方面，提供了一种汽车，其包括车本体，以及组设于所述车本体上的上述任一所述的整车热管理系统。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种整车热管理系统及汽车，空调系统的暖风芯子和水PTC串联在电机回路中，这样使得电机回路和空调系统的制热模块就完全耦合在一起了，此时仅仅只需要一个循环水泵即可，大大简化了整车热管理系统的复杂程度，进而降低了制造成本。

由于水PTC串联在电机回路上，在电机的余热不满足要求的情况下，水PTC可以提供能量加热乘员舱和动力电池，从而使得加热范围更大。

在电机回路中设置有第一散热器和第二散热器。若电机和动力电池的冷却需求不高，则可以仅通过第一散热器对电机进行冷却，仅通过第二散热器对动力电池进行冷却。而若电机和动力电池的冷却需求较高，则可以通过控制第一三通阀和第二三通阀，使第一散热器和第二散热器串联以共同对电机进行冷却，同时利用制冷剂回路，通过第二换热器，实现制冷剂回路与电池回路的热交换，从而对动力电池进行冷却。这样，第一散热器和第二散热器的尺寸都相对较小，优化了前端模块的布置空间，提升了换热器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的整车热管理系统结构框图；

图2为本申请实施例提供的整车热管理系统处于乘员舱和电池共同加热模式时的结构框图；

图3为本申请实施例提供的整车热管理系统处于乘员舱加热模式时的结构框图；

图4为本申请实施例提供的整车热管理系统处于电池加热模式时的结构框图；

图5为本申请实施例提供的整车热管理系统处于第一制冷模式时的结构框图；

图6为本申请实施例提供的整车热管理系统处于第二制冷模式时的结构框图。

图中：1、第一管路；2、第一水泵；3、电机及其控制器；4、水PTC；5、暖风芯子；6、第三三通阀；7、第一三通管；8、第二管路；9、第一换热器；10、第二水泵；11、动力电池；12、冷暖风门；13、第三管路；14、压缩机；15、冷凝器；16、第二换热器；17、第四管路；18、第五管路；19、第二三通管；20、第四三通阀；21、第三三通管；22、第二散热器；23、第四三通管；24、第一三通阀；25、第五三通管；26、第六三通管；27、第二三通阀；28、第一散热器；29、风PTC；30、第二电子膨胀阀；31、第七三通管；32、第八三通管；33、第一电子膨胀阀；34、蒸发器；35、冷却风扇。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种整车热管理系统，其能解决相关技术中整车热管理系统的结构复杂、成本较高的问题。

参见图1所示，本申请实施例提供的一种整车热管理系统，其包括电池回路和电机回路，电池回路包括互相连接的第二水泵10和动力电池11，电机回路包括第一管路1、第一水泵2、电机及其控制器3、空调系统的水PTC 4、空调系统的暖风芯子5、第三三通阀6、第一三通管7和第二管路8，其中，第一水泵2、电机及其控制器3、空调系统的水PTC 4、空调系统的暖风芯子5、第三三通阀6和第一三通管7通过第一管路1依次相连，第二管路8两端分别连接第三三通阀6和第一三通管7，且第二管路8上设有第一换热器9，第一换热器9用于耦合电机回路和电池回路，以对动力电池11进行加热。

第一换热器9内具有两个水通道，其中一个水通道用于与第二管路8连通，另一个水通道用于与电池回路连通，第一换热器9用于耦合第二管路8与电池回路，以使得电机回路内的水与电池回路内的水进行热交换，从而对动力电池11进行加热。在本实施例中，第一换热器9采用水-水换热器。

在本实施例中，空调系统的暖风芯子和水PTC串联在电机回路中，这样使得电机回路和空调系统的制热模块就完全耦合在一起了，此时仅仅只需要一个循环水泵即可，大大简化了整车热管理系统的复杂程度，进而降低了制造成本。

由于水PTC串联在电机回路上，在电机的余热不满足要求的情况下，水PTC可以提供能量加热乘员舱和动力电池，从而使得加热范围更大。

参见图1所示，在一些优选的实施方式中，整车热管理系统还包括制冷剂回路，制冷剂回路包括第三管路13、压缩机14、冷凝器15和第二换热器16，且压缩机14、冷凝器15和第二换热器16通过第三管路13依次连通，第二换热器16用于耦合制冷剂回路和电池回路，以对动力电池11进行冷却，第三管路13还设置有第二电子膨胀阀30，第二电子膨胀阀30位于冷凝器15和第二换热器16之间。

第二换热器16内具有一个制冷剂通道和一个水通道，其中制冷剂通道用于与制冷剂回路连通，水通道用于与电池回路连通，第二换热器16用于耦合电池回路与制冷剂回路，以使得制冷剂回路内的制冷剂与电池回路内的水进行热交换，从而对动力电池11进行冷却。在本实施例中，第二换热器16采用水-制冷剂换热器。

参见图1所示，在一些优选的实施方式中，电池回路还包括第四管路17，第四管路17依次连通第二三通管19、第二水泵10、动力电池11和第四三通阀20，参见图1所示，第一换热器9和第二换热器16都连接在第四管路17上；电机回路还包括第五管路18，第五管路18两端分别连通第四三通阀20和第二三通管19，且第五管路18上依次连接有第三三通管21、第二散热器22和第四三通管23；第一管路1上依次设有第一三通阀24、第五三通管25和第六三通管26，且第一三通阀24、第五三通管25和第六三通管26位于电机及其控制器3与水PTC 4之间；第四三通管23与第六三通管26连通，第五三通管25与第三三通管21通过第二三通阀27连接，第二三通阀27与第一三通阀24之间设有第一散热器28。

参见图1所示，本实施例在电机回路中设置有第一散热器28和第二散热器22。若电机和动力电池11的冷却需求不高，则可以仅通过第一散热器28对电机进行冷却，仅通过第二散热器22对动力电池11进行冷却。而若电机和动力电池11的冷却需求较高，则可以通过控制第一三通阀24和第二三通阀27，使第一散热器28和第二散热器22串联以共同对电机进行冷却，同时利用制冷剂回路，通过第二换热器16，实现制冷剂回路与电池回路的热交换，从而对动力电池11进行冷却。这样，第一散热器28和第二散热器22的尺寸都相对较小，优化了前端模块的布置空间，提升了换热器的性能。

在参见图2所示，在环境温度较低时，乘员舱和动力电池11都需要加热，故处于乘员舱和电池共同加热模式时，第二管路8和第一管路1通过第三三通阀6连通，且空调系统的鼓风机和冷暖风门12开启。

具体地，依次串联第一水泵2→电机及其控制器3→第一三通阀24(1和2连通)→水PTC 4→暖风芯子5→第三三通阀6(1和2连通)→第一换热器9→第一水泵2。其中，空调系统的鼓风机和冷暖风门12开启，为确保冷却液不经过第二散热器22，务必确保第二三通阀27的1和3连通，且1和2关闭。

同时，依次串联第二水泵10→动力电池11→第四三通阀20(1和3连通)→第二换热器16→第一换热器9换热器→第二水泵10。

电机的余热和水PTC 4产生的热量，通过暖风芯子5对乘员舱进行加热，同时，电机的余热和水PTC 4产生的热量还通过第一换热器9进行交换，以对动力电池11进行加热。

其中，由于水PTC 4串联在电机回路中，如果电机的余热和水PTC 4产生的热量还不能同时满足乘员舱和动力电池11的加热需求，此时在满足车辆动力性的前提下，可以通过降低电机的效率，提升系统余热功率，来满足乘员舱和动力电池11的加热需求。

为保证电机及其控制器3的热安全，需要控制暖风芯子5的入口水温。优选地，参见图1所示，可以在空调系统的空调箱内布置风PTC 29，以满足极端条件下的乘员舱采暖。

参见图3所示，当动力电池11加热至需求温度，不再需要加热时，也即当处于乘员舱加热模式时，第二管路8和第一管路1通过第三三通阀6断开。

具体地，依次串联第一水泵2→电机及其控制器3→第一三通阀24(1和2连通)→水PTC 4→暖风芯子5→第三三通阀6(1和3连通)→第一水泵2。其中，空调系统的鼓风机和冷暖风门12开启，为确保冷却液不经过第二散热器22，务必确保第二三通阀27的1和3连通，且1和2关闭。电机的余热和水PTC 4产生的热量，通过暖风芯子5对乘员舱进行加热。

参见图4所示，若乘员舱关闭加热，仅有动力电池11加热，也即当处于电池加热模式时，第二管路8和第一管路1通过第三三通阀6连通，且空调系统的鼓风机和冷暖风门12关闭。

具体地，依次串联第一水泵2→电机及其控制器3→第一三通阀24(1和2连通)→水PTC 4→暖风芯子5→第三三通阀6(1和2连通)→第一换热器9→第一水泵2。其中，为确保冷却液不经过第二散热器22，务必确保第二三通阀27的1和3连通，且1和2关闭；同时关闭空调系统的鼓风机和冷暖风门12，此时无风吹过暖风芯子5进行热交换。

同时，依次串联第二水泵10→动力电池11→第四三通阀20(1和3连通)→第二换热器16→第一换热器9换热器→第二水泵10。电机的余热和水PTC 4产生的热量通过第一换热器9进行交换，以对动力电池11进行加热。

参见图5所示，在较低温度下，比如室温环境下，此时电机以及动力电池11的冷却需求并不高，也即当处于第一制冷模式时，第一三通阀24、第二三通阀27、第三三通阀6和第四三通阀20共同被配置为：使第一散热器28对电机进行冷却，使第二散热器22对动力电池11进行冷却。

具体地，依次串联第一水泵2→电机及其控制器3→第一三通阀24(1和3连通)→第一散热器28→第二三通阀27(1和2连通)→水PTC 4→暖风芯子5→第三三通阀6(1和3连通)→第一水泵2，且空调系统的鼓风机和冷暖风门12关闭，通过第一散热器28对电机进行散热冷却。

同时，依次串联第二水泵10→动力电池11→第四三通阀20(1和2连通)→第二散热器22→第二水泵10，通过第二散热器22对动力电池1进行散热冷却。

参见图6所示，在高温环境下，电机和动力电池11的冷却需求较高，也即当处于第二制冷模式时，第二换热器16耦合制冷剂回路和电池回路，以冷却动力电池11，且第一三通阀24、第二三通阀27、第三三通阀6和第四三通阀20共同被配置为：使第一散热器28和第二散热器22共同对电机进行冷却。

具体地，依次串联第一水泵2→电机及其控制器3→第一三通阀24(1和3连通)→第一散热器28→第二三通阀27(1和3连通)→第二散热器22→水PTC 4→暖风芯子5→第三三通阀6(1和3连通)→第一水泵2，且空调系统的鼓风机和冷暖风门12关闭，通过第一散热器28和第二散热器22共同对电机进行散热冷却。

同时，依次串联第二水泵10→动力电池11→第四三通阀20(1和3连通)→第二换热器16→第一换热器9→第二水泵10。第二换热器16耦合第四管路17与制冷剂回路，以使得制冷剂回路内的制冷剂与电池回路内的水进行热交换，从而对动力电池11进行冷却。

参见图1所示，在制冷剂回路上还设有第七三通管31和第八三通管32，空调系统的空调箱通过第七三通管31和第八三通管32并联在冷凝器15和压缩机14上，第七三通管31位于压缩机14和第二换热器16之间，第八三通管32位于冷凝器15和第二电子膨胀阀30之间，且在空调箱与第八三通管32之间设置有第一电子膨胀阀33，冷凝器15还配置有冷却风扇35，空调箱中还设有蒸发器34。

在较低温度下，乘员舱对制冷需求不高时，可以打开冷暖风门12和鼓风机，利用第一散热器28进行制冷。

在高温条件下，乘员舱对制冷需求较高时，可以打开冷暖风门12和鼓风机，利用制冷剂回路进行制冷。

本申请实施例还提供了一种汽车，其包括车本体，以及组设于车本体上的上述整车热管理系统。

本申请的原理如下：

本申请提供的整车热管理系统，空调系统的暖风芯子和水PTC串联在电机回路中，这样使得电机回路和空调系统的制热模块就完全耦合在一起了，此时仅仅只需要一个循环水泵即可，大大简化了整车热管理系统的复杂程度，进而降低了制造成本。

本申请提供的整车热管理系统，由于水PTC串联在电机回路上，在电机的余热不满足要求的情况下，水PTC可以提供能量加热乘员舱和动力电池，从而使得加热范围更大。

本申请提供的整车热管理系统，在电机回路中设置有第一散热器和第二散热器。若电机和动力电池的冷却需求不高，则可以仅通过第一散热器对电机进行冷却，仅通过第二散热器对动力电池进行冷却。而若电机和动力电池的冷却需求较高，则可以通过控制第一三通阀和第二三通阀，使第一散热器和第二散热器串联以共同对电机进行冷却，同时利用制冷剂回路，通过第二换热器，实现制冷剂回路与电池回路的热交换，从而对动力电池进行冷却。这样，第一散热器和第二散热器的尺寸都相对较小，优化了前端模块的布置空间，提升了换热器的性能。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。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，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种整车热管理系统，其特征在于，其包括：

电池回路，所述电池回路包括互相连接的第二水泵（10）和动力电池（11）；

电机回路，所述电机回路包括第二管路（8），以及通过第一管路（1）依次相连的第一水泵（2）、电机及其控制器（3）、空调系统的水PTC（4）、空调系统的暖风芯子（5）、第三三通阀（6）和第一三通管（7），所述第二管路（8）两端分别连接所述第三三通阀（6）和所述第一三通管（7），且所述第二管路（8）上设有用于耦合所述电机回路和电池回路，以加热所述动力电池（11）的第一换热器（9）；

所述整车热管理系统还包括：制冷剂回路，所述制冷剂回路包括通过第三管路（13）依次连通的压缩机（14）、冷凝器（15），以及用于耦合所述制冷剂回路和所述电池回路，以冷却所述动力电池（11）的第二换热器（16）；

所述电池回路还包括第四管路（17），所述第四管路（17）依次连通第二三通管（19）、第二水泵（10）、动力电池（11）和第四三通阀（20）；

所述电机回路还包括第五管路（18），所述第五管路（18）两端分别连通所述第四三通阀（20）和所述第二三通管（19），且所述第五管路（18）上依次连接有第三三通管（21）、第二散热器（22）和第四三通管（23）；

所述第一管路（1）上、且于电机及其控制器（3）与水PTC（4）之间依次设有第一三通阀（24）、第五三通管（25）和第六三通管（26）；

所述第四三通管（23）与所述第六三通管（26）连通；

所述第五三通管（25）与所述第三三通管（21）通过第二三通阀（27）连接，所述第二三通阀（27）与所述第一三通阀（24）之间设有第一散热器（28）。

2.如权利要求1所述的整车热管理系统，其特征在于：

当处于乘员舱和电池共同加热模式时，所述第二管路（8）和所述第一管路（1）通过所述第三三通阀（6）连通，且空调系统的鼓风机和冷暖风门（12）开启。

3.如权利要求1所述的整车热管理系统，其特征在于：

当处于乘员舱加热模式时，所述第二管路（8）和所述第一管路（1）通过所述第三三通阀（6）断开。

4.如权利要求1所述的整车热管理系统，其特征在于：

当处于电池加热模式时，所述第二管路（8）和所述第一管路（1）通过所述第三三通阀（6）连通，且空调系统的鼓风机和冷暖风门（12）关闭。

5.如权利要求1所述的整车热管理系统，其特征在于：

当处于第一制冷模式时，所述第一三通阀（24）、第二三通阀（27）、第三三通阀（6）和第四三通阀（20）共同被配置为：使所述第一散热器（28）对电机进行冷却，使所述第二散热器（22）对所述动力电池（11）进行冷却。

6.如权利要求1所述的整车热管理系统，其特征在于：

当处于第二制冷模式时，所述第二换热器（16）耦合所述制冷剂回路和所述电池回路，以冷却所述动力电池（11），且所述第一三通阀（24）、第二三通阀（27）、第三三通阀（6）和第四三通阀（20）共同被配置为：使所述第一散热器（28）和第二散热器（22）共同对电机进行冷却。

7.如权利要求1所述的整车热管理系统，其特征在于：

所述空调系统的空调箱内布置有风PTC（29）。

8.一种汽车，其特征在于：其包括车本体，以及组设于所述车本体上的如权利要求1至7任一所述的整车热管理系统。

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