CN113335019B - 汽车热管理系统集成换热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车热管理系统集成换热器，包括回热器、气液分离器和电池水冷换热器，所述回热器和所述电池水冷换热器分别设置在气液分离器的两侧，所述回热器包括互相换热的高温通道和低温通道，所述低温通道与气液分离器一侧壁换热，所述电池水冷换热器包括互相换热的制冷剂通道和电池冷却水通道，所述电池冷却水通道与气液分离器另一侧壁换热。本发明将回热器、气液分离器和电池水冷换热器集成在一起，结构十分紧凑，大大减少占用的空间；提高了整个热泵空调系统的热效率以及电池冷却能力。

Description

汽车热管理系统集成换热器

技术领域

本发明涉及汽车热管理技术领域，具体地指一种汽车热管理系统集成换热器。

背景技术

汽车热泵热管理系统由于其制冷剂工质本身特性限制及电池热管理需求，系统中需要同时使用气液分离器，回热器，CHILLER三种零件来提升系统性能，扩展系统功能，现有技术均为三者分离的结构，导致布置空间严重受限，管线布置复杂错乱，影响零件各功能发挥。现有技术中有将回热器与气液分离器集成，但不集成CHILLER。该结构集成度不高，CHILLER仍需要占据较大布置空间，作为两个零部件管理，生产成本增加。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种汽车热管理系统集成换热器，该集成换热器将回热器、气液分离器和电池水冷换热器集成在一起，不仅减小了汽车机舱的占用空间，而且提高了汽车热管理系统的热效率。

为实现上述目的，本发明提供一种汽车热管理系统集成换热器，包括回热器、气液分离器和电池水冷换热器，所述回热器和所述电池水冷换热器分别设置在气液分离器的两侧，所述回热器包括互相换热的高温通道和低温通道，所述低温通道与气液分离器一侧换热，所述电池水冷换热器包括互相换热的制冷剂通道和电池冷却水通道，所述电池冷却水通道与气液分离器另一侧换热。

进一步地，所述电池水冷换热器、气液分离器和回热器从内至外依次排列，所述气液分离器和所述回热器均为环形柱体。

进一步地，所述气液分离器包括储液腔，所述储液腔由回热器的内壁、回热器的顶板、回热器的底板和电池水冷换热器外壁围成。

进一步地，所述高温通道和所述低温通道的流动方向为回热器的轴向，所述高温通道靠近回热器的外壁一侧，所述低温通道靠近回热器的内壁一侧。

进一步地，所述高温通道和所述低温通道的流动方向为回热器的轴向，所述高温通道和所述低温通道沿回热器的周向间隔排列。

进一步地，所述高温通道的上下两端均连通有环形的高温集气室，所述低温通道的下端连通有环形的低温集气室。

进一步地，所述储液腔的底部高于低温通道的底部，并在回热器底板上形成凸台，所述低温集气室设置在凸台内。

进一步地，所述气液分离器的上端设有储液腔进口，所述回热器内壁的上部开设有连通低温通道与储液腔的低温进口。

进一步地，所述电池水冷换热器为插片式换热器，所述制冷剂通道位于插片内，所述电池冷却水通道为电池水冷换热器内壁与插片围成的空腔，所述电池冷却水通道包裹住制冷剂通道。

进一步地，所述制冷剂通道的上下两端均连通有制冷剂集气室。

本发明的有益效果：

1、减少汽车热管理系统占用空间。本发明将回热器、气液分离器和电池水冷换热器集成在一起，且将他们设计成圆柱体或圆环柱体，使得他们的结构十分紧凑，整个集成换热器占用的空间大大减少。

2、提高热管理系统热效率。本发明中电池水冷换热器、气液分离器和回热器从内至外依次排列，其中气液分离器的外壁与回热器的低温通道换热，避免了气液分离器单独设置时与高温的机舱环境接触，从而提高了回热器的换热效率以及整个热泵空调系统的热效率，气液分离器的内壁与电池水换热器的电池冷却水通道换热，可以进一步冷却电池冷却水，提高电池的冷却能力，同时气液分离器中的部分液体制冷剂受热被蒸发，增大了热泵空调系统中的制冷剂流量。

附图说明

图1为集成换热器的立体图。

图2为集成换热器的俯视图。

图3为集成换热器的仰视图。

图4为集成换热器的全剖视图。

图5为图4中的A-A剖视图。

图6为去除回热器和电池水冷换热器侧壁的立体图。

图7为图6的半剖视图。

图中各部件标号如下：回热器100、高温通道110、高温进口111、高温出口112、高温集气室113、低温通道120、低温进口121、低温出口122、低温集气室123、气液分离器200、储液腔210、储液腔进口211、电池水冷换热器300、制冷剂通道310、制冷剂进口311、制冷剂出口312、电池冷却水通道320、冷却水进口321、冷却水出口322、制冷剂集气室330。

具体实施方式

下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。

如图1～7所示，一种汽车热管理系统集成换热器，包括回热器100、气液分离器200和电池水冷换热器300，回热器100和电池水冷换热器300分别设置在气液分离器200的两侧，回热器100包括互相换热的高温通道110和低温通道120，低温通道120与气液分离器200一侧壁换热，电池水冷换热器300包括互相换热的制冷剂通道310和电池冷却水通道320，电池冷却水通道320与气液分离器200另一侧壁换热。这样，将回热器、气液分离器和电池水冷换热器集成在一起，且气液分离器分别与回热器和电池水冷换热器进行换热，一方面减少了三个部件总体的占用空间，另一方面提高了热泵空调系统的热效率和电池冷能力。

本实施例中，回热器用于将汽车热泵空调系统中流经室外换热器之后的高温高压制冷剂与流经压缩机之前的低温低压制冷剂进行换热，降低流经室内蒸发器的制冷剂的温度，从而提高系统COP；气液分离器是用于在制冷剂进入压缩机之前，将气液混合的制冷剂进行气液分离，只允许气体制冷剂流过压缩机；电池水冷换热器用于将一部分通过膨胀阀降压降温的制冷剂与高温电池冷却水进行换热，来冷却电池冷却水，使得电池具有更好的冷却能力。

本实施例中，电池水冷换热器300、气液分离器200和回热器100从内至外依次排列，电池水冷换热器300为圆柱体，气液分离器200和回热器100均为圆环柱体。其中，气液分离器200包括储液腔210，储液腔210由回热器100的内壁、回热器100的顶板、回热器100的底板和电池水冷换热器300外壁围成。这样，一方面采用圆柱形和圆环形可以使在相同换热面积的设计要求下，整个集成换热器占用的体积更小；另一方面，气液分离器省去了自身的内壁和外壁结构，直接利用回热器的内壁和电池水冷换热器的外壁作为自身的外壁和内壁，使得整个集成换热器的结构更加紧凑，进一步地减少了占用空间。

本实施例中，高温通道110和低温通道120的流动方向为回热器100的轴向，高温通道110靠近回热器100的外壁一侧，低温通道120靠近回热器100的内壁一侧。这样可以使得低温通道直接通过回热器的外壁与气液分离器中的储液腔换热，保证了储液腔处于低温环境中，避免了气液分离器单独设置时与高温的机舱环境接触而升温，从而提高了整个热泵空调系统的COP，而高温通道直接通过回热器的外壁与机舱环境接触，由于高温通道的温度与机舱环境温度相差较小，因此这样布置对回热器的换热效率影响很小。

作为另一种优先实施例如图4-5所示，高温通道110和低温通道120的流动方向为回热器100的轴向，高温通道110和低温通道120沿回热器100的周向间隔排列。这样设置，一方面保证了低温通道对气液分离器的保冷作用，以及提高了高温通道与低温通道的换热面积，从而提高了回热器的换热量，从而提高了整个热泵空调系统的COP。

作为另一种优选实施例，高温通道110和低温通道120的流动方向为回热器100的轴向，高温通道110内套在低温通道120内，低温通道的侧壁通过储液腔进口211与储液腔连通。

本实施例中，高温通道110的上下两端均连通有高温集气室113，上端的高温集气室113上设有高温进口111，下端的高温集气室113上设有高温出口112，低温通道120的下端连通有低温集气室123，低温集气室123上设有低温出口。

本实施例中，储液腔210的底部高于低温通道120的底部，并在回热器100底板上形成凸台，低温集气室123设置在凸台内。这样合理的利用了回热器100底板的空间，布置更加合理。

本实施例中，气液分离器200的上端设有与储液腔210连通的储液腔进口211，回热器100内壁的上部开设有连通低温通道120与储液腔210的低温进口121，低温进口121与储液腔进口211沿回热器顶板径向上错开，避免气液混合制冷剂从储液腔进口进入后未经完全分离便从低温进口进入低温通道。这样，气液混合制冷剂从储液腔进口进入储液腔中，在重力的作用下，液体制冷器储存在储液腔中，气体制冷剂从低温进口进入低温通道中与高温通道中的高温制冷剂换热，完成气液分离。

本实施例中，电池水冷换热器300为插片式换热器，制冷剂通道310位于插片内，电池冷却水通道320为电池水冷换热器300内壁与插片围成的空腔，电池冷却水通道320包裹住制冷剂通道310，电池冷却水通道320的上端设有冷却水出口322，电池冷却水通道320的下端设有冷却水进口321。电池水冷换热器300的上下端面均伸出回热器100的上下端面，制冷剂通道310的上下两端均连通有制冷剂集气室330，上端的制冷剂集气室330侧壁开设有制冷剂进口311，下端的制冷剂集气室330侧壁开设有制冷剂出口312。这样，电池冷却水通道320同时与制冷剂通道310和储液腔中的液体制冷剂换热，进一步地降低了电池冷却水的温度，提高了电池冷却能力。

Claims (10)

1.一种汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：包括回热器(100)、气液分离器(200)和电池水冷换热器(300)，所述回热器(100)和所述电池水冷换热器(300)分别设置在气液分离器(200)的两侧，所述回热器(100)包括互相换热的高温通道(110)和低温通道(120)，所述低温通道(120)与气液分离器(200)一侧换热，所述电池水冷换热器(300)包括互相换热的制冷剂通道(310)和电池冷却水通道(320)，所述电池冷却水通道(320)与气液分离器(200)另一侧换热。

2.根据权利要求1所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述电池水冷换热器(300)、气液分离器(200)和回热器(100)从内至外依次排列，所述气液分离器(200)和所述回热器(100)均为环形柱体。

3.根据权利要求2所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述气液分离器(200)包括储液腔(210)，所述储液腔(210)由回热器(100)的内壁、回热器(100)的顶板、回热器(100)的底板和电池水冷换热器(300)外壁围成。

4.根据权利要求3所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述高温通道(110)和所述低温通道(120)的流动方向为回热器(100)的轴向，所述高温通道(110)靠近回热器(100)的外壁一侧，所述低温通道(120)靠近回热器(100)的内壁一侧。

5.根据权利要求3所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述高温通道(110)和所述低温通道(120)的流动方向为回热器(100)的轴向，所述高温通道(110)和所述低温通道(120)沿回热器(100)的周向间隔排列。

6.根据权利要求4或5所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述高温通道(110)的上下两端均连通有环形的高温集气室(113)，所述低温通道(120)的下端连通有环形的低温集气室(123)。

7.根据权利要求6所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述储液腔(210)的底部高于低温通道(120)的底部，并在回热器(100)底板上形成凸台，所述低温集气室(123)设置在凸台内。

8.根据权利要求3所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述气液分离器(200)的上端设有储液腔进口(211)，所述回热器(100)内壁的上部开设有连通低温通道(120)与储液腔(210)的低温进口(121)。

9.根据权利要求4所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述电池水冷换热器(300)为插片式换热器，所述制冷剂通道(310)位于插片内，所述电池冷却水通道(320)为电池水冷换热器(300)内壁与插片围成的空腔，所述电池冷却水通道(320)包裹住制冷剂通道(310)。

10.根据权利要求9所述的汽车热管理系统集成换热器，其特征在于：所述制冷剂通道(310)的上下两端均连通有制冷剂集气室(330)。

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