CN113386527B - 一种纯电动汽车的热管理系统、控制方法及纯电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明在于提供了一种纯电动汽车的热管理系统、控制方法及纯电动汽车，可以灵活使用当前的各种采暖节能技术，如热泵技术、电驱余热利用、热量利用、乘员舱余热回收。该系统包括：第一制冷剂循环回路，第二制冷剂循环回路；第一冷却液循环回路；第二冷却液循环回路；所述第一冷却液循环回路和所述第二冷却液循环回路通过第一三通阀、第二三通阀、第一四通阀和第二四通阀连通，通过对所述第一三通阀、第二三通阀、第一四通阀和第二四通阀的控制，使第二冷却液循环回路中的冷却液流入第一冷却液循环回路中后再流回第二冷却液循环回路，或者，使第一冷却液循环回路中的冷却液和第二冷却液循环回路的冷却液独立流动。

Description

一种纯电动汽车的热管理系统、控制方法及纯电动汽车

技术领域

本发明涉及一种汽车采暖系统，特别是涉及一种纯电动汽车的热管理系统、控制方法及纯电动汽车。

背景技术

一方面响应节能减排的要求，新能源汽车技术不断推陈出新，如纯电动汽车、混合动力汽车、增程汽车、氢燃料电池汽车。整车热管理作为车辆的一个重要组成单元，也需要根据不同的新能源技术不断优化变更。然而另一方面，整车在低温环境采暖能效比低、采暖耗电多，导致低温环境下用户抱怨整车续航里程下降大。

为了在有限车身空间、有限能量的前提下提升采暖能效比、统筹利用能量，整车热管理也研究出很多的新技术，如热泵技术、电驱余热利用、热量利用、乘客舱余热回收等。但每种技术都需要兼顾多方的热量需求，提升系统能效比，降低热管理耗电，导致系统复杂。

而汽车生产厂家在花费巨资打造一个汽车平台后，为了满足不同消费市场需求，会在该平台上开发不同能源的汽车，如纯电动汽车、混合动力汽车、增程汽车、燃料电池车等。这样势必造成热管理架构的频繁变更。

发明内容

本发明在于提供了一种纯电动汽车的热管理系统、控制方法及纯电动汽车，可以灵活使用当前的各种采暖节能技术，如热泵技术、电驱余热利用、热量利用、乘客舱余热回收。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种纯电动汽车的热管理系统，包括：

第一制冷剂循环回路，其是使制冷剂循环的路径，且形成热泵循环；

第二制冷剂循环回路，其是使制冷剂循环的路径，且形成制冷循环，所述第二制冷剂循环回路与所述第一制冷剂循环回路共用一部分的路径，所述第一制冷剂循环回路和所述第二制冷剂循环回路不共存；

以第一蓄水瓶中的冷却液形成冷却液循环路径的第一冷却液循环回路；

以第二蓄水瓶中的冷却液形成冷却液循环路径的第二冷却液循环回路；所述第一冷却液循环回路和所述第二冷却液循环回路通过第一三通阀、第二三通阀、第一四通阀和第二四通阀连通，通过对所述第一三通阀、第二三通阀、第一四通阀和第二四通阀的控制，使第二冷却液循环回路中的冷却液流入第一冷却液循环回路中后再流回第二冷却液循环回路，或者，使第一冷却液循环回路中的冷却液和第二冷却液循环回路的冷却液独立流动；其中，

从属于第一制冷剂循环回路的第一水制冷剂换热器，实现低温低压制冷剂与第一冷却液循环回路中的冷却液进行热交换，使乘客舱和/或电池包被冷却；

从属于第二制冷剂循环回路的第二水制冷剂换热器，实现高温高压制冷剂与第一冷却液循环回路中的冷却液进行热交换，使乘客舱和/或电池包被加热；

从属于第一冷却液循环回路的水暖电加热PTC，对第一冷却液循环回路中的冷却液进行加热，使乘客舱和/或电池包被加热；

从属于第二冷却液循环回路的电驱动，在第一冷却液循环回路中和第二冷却液循环回路中连通时，对第二冷却液循环回路中的冷却液进行加热，第二冷却液循环回路中的冷却液通过流入第一冷却液循环回路中，使乘客舱和/或电池包被加热。

优选地，从属于第二冷却液循环回路的低温散热器，在冷却风扇的加强作用下，将第二冷却液循环回路中的冷却液热量散发到环境空气中，使电驱动被冷却。

优选地，所述第一冷却液循环回路还包括：

电池包，其冷却液入口连通所述第一三通阀的冷却液出口和所述第一四通阀的冷却液出口，其冷却液出口连通所述第二三通阀的冷却液入口；

换热芯体，其被构造成向乘客舱提供制热或冷却，其冷却液入口连通所述第一三通阀的冷却液出口，其冷却液出口连通第二四通阀的冷却液入口；

采暖水泵，其冷却液入口连通所述第一水制冷剂换热器的冷却液出口、所述第二水制冷剂换热器的冷却液出口、所述第一蓄水瓶的冷却液出口和所述第一四通阀的冷却液出口，其冷却液出口连通所述第一三通阀的冷却液出口；

所述水暖电加热PTC布置在所述第二四通阀的出口和所述第二水制冷介质换热器的冷却液入口之间；

所述第一三通阀的冷却液入口还连通所述第一四通阀的冷却液出口；

所述第二三通阀的冷却液出口还连通所述第二冷却液循环回路的冷却液入口；

所述第二四通阀的冷却液出口还连通所述第一水制冷剂换热器的冷却液入口和所述第二冷却液循环回路的冷却液入口。

优选地，所述第二冷却液循环回路还包括：

低温散热器，其冷却液入口连通所述第一四通阀的冷却液出口；

冷却水泵，其冷却液入口连通所述第二蓄水瓶的冷却液出口、低温散热器的冷却液出口、所述第二三通阀的冷却液出口和所述第二四通阀的冷却液出口，其冷却液出口连通所述电驱动的冷却液入口；

所述电驱动的冷却液出口连通所述第二蓄水瓶的冷却液出口和所述第一四通阀的冷却液入口。

优选地，所述第一冷却液循环回路还包括：

风暖电加热PTC，其同所述换热芯体并行布置，通过对进入换热芯体中的冷却液进行加热，实现对对乘客舱制热。

优选地，所述第一制冷剂循环回路包括：

依次布置的压缩机、所述第二水制冷剂换热器、截止阀、冷凝器、电子膨胀阀、所述第一水制冷剂换热器和气液分离器，所述气液分离器的制冷剂出口连通所述压缩机的制冷剂入口；

所述第二制冷剂循环回路包括：

依次布置的压缩机、所述第二水制冷剂换热器、外换电子膨胀阀、冷凝器、截止阀和气液分离器，所述气液分离器的制冷剂出口连通所述压缩机的制冷剂入口；

第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路共用所述气液分离器、压缩机、所述第二水制冷剂换热器、外换电子膨胀阀、冷凝器之间的这一段路径；

通过对所述压缩机、所述外换电子膨胀阀、所述截止阀和所述电子膨胀阀的状态控制，形成所述第一制冷剂循环回路或第二制冷剂循环回路。

优选地，所述热管理系统还包括：

布置在采暖水泵和第一三通阀之间的采暖进水温度传感器；

布置在电驱动和冷却水泵之间的电驱进水温度传感器。

本发明还提供了一种热管理系统控制方法，应用于上述的热管理系统控制方法，所述方法包括：

判断车辆当前是否具有制冷或制热需求；

在检测到用户具有乘客舱制热需求时，判断车辆当前所处环境的环境温度T1是否小于第一预设温度t1;

若所述环境温度T1小于第一预设温度t1，则控制水暖电加热PTC、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体，控制第二四通阀导通换热芯体和水暖电加热PTC；

若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1且采暖进水温度T2小于第二预设温度t2，则控制采暖水泵、风暖电加热PTC启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体；

若所述环境温度T1大于或等于第四预设温度t4，则判断电驱进水温度传感器采集到的电驱动进水温度T3是否大于或等于第三预设温度t3；

若电驱动进水温度T3大于或等于第三预设温度t3，则判断电驱动能否单独作为采暖源；

若电驱动能单独作为采暖源，控制冷却水泵、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体，控制第二四通阀导通换热芯体和冷却水泵；若电驱动不能单独作为采暖源，控制冷却水泵、风暖电加热PTC、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体，控制第二四通阀导通换热芯体和冷却水泵;

若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4，则控制压缩机、外换电子膨胀阀、截止阀、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体，控制第二四通阀导通换热芯体和第二水制冷剂换热器的冷却液入口。

优选地，在检测到用户具有乘客舱制热需求的同时若检测到电池包具有制热需求，则

在以水暖电加热PTC作为采暖源时，或，在环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4时，还控制第一三通阀导通采暖水泵和电池包，并控制第二三通阀导通电池包和第二四通阀； 或者

在确定电驱动能或不能单独作为采暖源时，还控制第一三通阀导通采暖水泵和电池包，并控制第二三通阀导通电池包和第二四通阀、和/或、导通电池包和冷却水泵。

优选地，所述方法还包括：

在检测到仅电池包具有制热需求时，判断车辆当前所处环境的环境温度T1是否小于第一预设温度t1;

若所述环境温度T1小于第一预设温度t1，则控制水暖电加热PTC、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和电池包，控制第二四通阀导通电池包和水暖电加热PTC；

若所述环境温度T1大于或等于第四预设温度t4，则判断电驱进水温度传感器采集到的电驱动进水温度T3是否大于或等于第三预设温度t3；

若电驱动进水温度T3大于或等于第三预设温度t3，则判断电驱动能否单独作为采暖源；

若电驱动能单独作为采暖源，控制冷却水泵、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和电池包，控制第二四通阀导通电池包和冷却水泵；若电驱动不能单独作为采暖源，控制冷却水泵、水暖电加热PTC、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和电池包，控制第二三通阀和第二四通阀共同导通电池包和冷却水泵，并控制第二二三通阀和第二四通阀共同导通电池包和水暖电加热PTC;

若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4，则控制压缩机、外换电子膨胀阀、截止阀、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和电池包，控制第二三通阀和第二四通阀共同导通电池包和第二水制冷剂换热器的冷却液入口。

优选地，所述方法还包括：

在检测到仅用户具有乘客舱冷却需求时，则控制采暖水泵启动，控制压缩机、外换电子膨胀阀、电子膨胀阀、采暖水泵启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体，控制第二四通阀导通换热芯体和第一水制冷剂换热器的冷却液入口；

在检测到仅电池包具有冷却需求时，则控制采暖水泵启动，控制压缩机、外换电子膨胀阀、电子膨胀阀启动，控制第一和第二四通阀共同导通电池包和第一水制冷剂换热器的冷却液入口；

在检测到用户具有乘客舱冷却需求且电池包具有冷却需求时，则控制采暖水泵启动，控制压缩机、外换电子膨胀阀、电子膨胀阀启动，控制第一三通阀导通采暖水泵和换热芯体，控制第二四通阀导通换热芯体和第一水制冷剂换热器的冷却液入口，控制第一三通阀导通电池包和采暖水泵，控制第二三通阀和第二四通阀共同导通电池包和第一水制冷剂换热器的冷却液入口。

优选地，所述方法还包括：

在检测到电驱动具有冷却需求时，控制冷却水泵启动，控制第一四通阀导通低温散热器和电驱动。

本发明还提供了一种汽车，其特征在于，包括上述的纯电动汽车的热管理系统。

本发明的有益效果为：

该热管理系统的热源兼容水暖电加热PTC、热泵、电驱动热量、风暖电加热PTC，不仅实现了采暖的节能，还大大减少了工程师方案变更及验证的工作量。 通过冷凝器、水冷冷凝器、电池冷却器、换热芯体热量传递的方式，避免空调回路中的制冷工质直接输入到乘客舱，极大降低了新型冷媒工质（R410A、CO2等）燃烧或爆炸带来的安全风险。

附图说明

图1为本发明实施例中的热管理系统的总架构示意图；

图2为本发明实施例中利用水暖电加热PTC为乘客舱制热的原理示意图；

图3为本发明实施例中利用风暖电加热PTC为乘客舱制热的原理示意图；

图4为本发明实施例中利用电驱动为乘客舱制热的原理示意图；

图5为本发明实施例中利用电驱动和风暖电加热PTC为乘客舱制热的原理示意图；

图6为本发明实施例中利用热泵为乘客舱制热的原理示意图；

图7为本发明实施例中利用水暖电加热PTC为乘客舱和电池包制热的原理示意图；

图8为本发明实施例中利用电驱动和风暖电加热PTC为乘客舱以及利用电驱动为电池包制热的原理示意图；

图9为本发明实施例中利用水暖电加热PTC为电池包制热的原理示意图；

图10为本发明实施例中利用电驱动为电池包制热的原理示意图；

图11为本发明实施例中电驱动和水暖电加热PTC为电池包制热的原理示意图；

图12为本发明实施例中利用热泵为电池包制热的原理示意图；

图13为本发明实施例中利用热泵为乘客舱制冷的原理示意图；

图14为本发明实施例中利用热泵为电池包制冷的原理示意图；

图15为本发明实施例中利用热泵为乘客舱和电池包制冷的原理示意图；

图16为本发明实施例中利用低温散热器为电驱动制冷的原理示意图；

图17为本发明实施例中的部分方法流程图；

图18为本发明实施例中的部分方法流程图；

图19为本发明实施例中的部分方法流程图；

附图标记说明：11-压缩机；12-水冷冷凝器；13-外换电子膨胀阀；14-冷凝器；15-截止阀；16-电子膨胀阀；17-电池冷却器；18-气液分离器；19-采暖水泵；20-第一三通阀；21-电池包；22-换热芯体；23-风暖电加热PTC；24-第二三通阀；25-第二四通阀；26-水暖电加热PTC；27-低温散热器；28-第一蓄水瓶；29-第一四通阀；30-电驱动；31-冷却水泵；32-第二蓄水瓶。

具体实施方式

以下将结合附图所示的系统原理图对本发明进行详细描述。本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的阀件结构变更（三通阀变为四通阀或五通阀等）、零件增减、热源组合（如热泵采暖与水暖电加热PTC26同时采暖、与水暖电加热PTC26同时采暖）等，均包含在本发明的保护范围内。

参照图1，本发明提供了一种纯电动汽车的热管理系统，其包括空调回路和冷却回路。其中，空调回路包括：压缩机11、水冷冷凝器12、电子膨胀阀16、冷凝器14（本发明实施例中的第二水制冷剂换热器）、截止阀15、外换电子膨胀阀13、电池冷却器17（本发明实施例中的第一水制冷剂换热器）、气液分离器18；冷却回路包括：采暖水泵19、第一三通阀20、电池包21、换热芯体22、风暖电加热PTC23、第二三通阀24、第二四通阀25、水暖电加热PTC26、第一蓄水瓶28、第一四通阀29、电驱动30电驱动30、冷却水泵31、第二蓄水瓶32、低温散热器27。

具体来说，针对上述的空调回路，其通过对阀的开闭控制，使该空调回路形成不共存的第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路。第一制冷剂循环回路是使制冷剂循环的路径，能够形成热泵循环；第二制冷剂循环回路是使制冷剂循环的路径，能够形成制冷循环。所述第二制冷剂循环回路与所述第一制冷剂循环回路共用一部分的路径。

具体来说，针对该第一制冷剂循环回路，其由上述的压缩机11、水冷冷凝器12、外接式电子膨胀阀13、截止阀15、冷凝器14、气液分离器18组成。压缩机11，用于将低压低温气态制冷工质压缩为高温高压气态制冷工质，通过水冷冷凝器12将空调回路的热量传递到冷却回路中，从而导致冷媒工质从高压气态到高压液态的相变，再经过外接式电子膨胀阀13截流后，冷媒工质从高压液态变为低压两相态，再经过冷凝器14吸收环境空气的热量，最后通过截止阀15流到气液分离器18，进而回到压缩机11。

具体来说，针对该第二制冷剂循环回路，其由上述的压缩机11、水冷冷凝器12、外接式电子膨胀阀13、电子膨胀阀16、冷凝器14、电池冷却器17、气液分离器18组成。在该第二制冷剂循环回路中，该水冷冷凝器12只是起使制冷剂能够通过的路径作用。压缩机11，用于将低压低温气态制冷工质压缩为高温高压气态制冷工质，通过冷凝器14将空调回路的冷媒热量向环境空气中散发，从而导致冷媒工质从高温高压气态到低温高压液态的相变，再经过电子膨胀阀16截流后，冷媒工质从高压液态变为低压两相态，再经过电池冷却器17吸收冷却回路中的水热量，最后通过气液分离器18回到压缩机11。

第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路共用所述气液分离器18、压缩机11、所述第二水制冷剂换热器和冷凝器14之间的这一段路径；通过对所述压缩机11、所述外换电子膨胀阀13、所述截止阀15和所述电子膨胀阀16的状态控制，形成所述第一制冷剂循环回路或第二制冷剂循环回路。

上述的冷却回路，通过对内部的第一三通阀20、第二三通阀24、第一四通阀29和第二四通阀25的控制，形成以第一蓄水瓶28中的冷却液形成冷却液循环路径的第一冷却液循环回路和以第二蓄水瓶32中的冷却液形成冷却液循环路径的第二冷却液循环回路。具体来说，通过对第一三通阀20、第二三通阀24、第一四通阀29和第二四通阀25的控制，使第二冷却液循环回路中的冷却液流入第一冷却液循环回路中后再流回第二冷却液循环回路，或者，使第一冷却液循环回路中的冷却液和第二冷却液循环回路的冷却液独立流动。

本实施例中，通过从属于第一制冷剂循环回路的第一水制冷剂换热器，实现低温低压制冷剂与第一冷却液循环回路中的冷却液进行热交换，使乘客舱和/或电池包21被冷却；

从属于第二制冷剂循环回路的第二水制冷剂换热器，实现高温高压制冷剂与第一冷却液循环回路中的冷却液进行热交换，使乘客舱和/或电池包21被加热；

从属于第一冷却液循环回路的水暖电加热PTC26，对第一冷却液循环回路中的冷却液进行加热，使乘客舱和/或电池包21被加热；

从属于第二冷却液循环回路的电驱动30，在第一冷却液循环回路中和第二冷却液循环回路中连通时，对第二冷却液循环回路中的冷却液进行加热，第二冷却液循环回路中的冷却液通过流入第一冷却液循环回路中，使乘客舱和/或电池包21被加热；

从属于第二冷却液循环回路的低温散热器27，在冷却风扇的加强作用下，将第二冷却液循环回路中的冷却液热量散发到环境空气中，使电驱动30被冷却。

参照图1，本实施例中，所述第一冷却液循环回路具体包括：

电池包21，其冷却液入口连通所述第一三通阀20的冷却液出口和所述第一四通阀29的冷却液出口，其冷却液出口连通所述第二三通阀24的冷却液入口；

换热芯体22，其被构造成向乘客舱提供制热或冷却，其冷却液入口连通所述第一三通阀20的冷却液出口，其冷却液出口连通第二四通阀25的冷却液入口；

采暖水泵19，其冷却液入口连通所述第一水制冷剂换热器的冷却液出口、所述第二水制冷剂换热器的冷却液出口、所述第一蓄水瓶28的冷却液出口和所述第一四通阀29的冷却液出口，其冷却液出口连通所述第一三通阀20的冷却液出口；

所述水暖电加热PTC26布置在所述第二四通阀25的出口和所述第二水制冷介质换热器的冷却液入口之间；

所述第一三通阀20的冷却液入口还连通所述第一四通阀29的冷却液出口；

所述第二三通阀24的冷却液出口还连通所述第二冷却液循环回路的冷却液入口；

所述第二四通阀25的冷却液出口还连通所述第一水制冷剂换热器的冷却液入口和所述第二冷却液循环回路的冷却液入口；

风暖电加热PTC23，其同所述换热芯体22并行布置，通过对进入换热芯体22中的冷却液进行加热，实现对对乘客舱制热。

参照图1，所述第二冷却液循环回路还包括：

低温散热器27，其冷却液入口连通所述第一四通阀29的冷却液出口；

冷却水泵31，其冷却液入口连通所述第二蓄水瓶32的冷却液出口、低温散热器27的冷却液出口、所述第二三通阀24的冷却液出口和所述第二四通阀25的冷却液出口，其冷却液出口连通所述电驱动30的冷却液入口；

所述电驱动30的冷却液出口连通所述第二蓄水瓶32的冷却液出口和所述第一四通阀29的冷却液入口。

参照图1，本实施例中，该热管理系统还包括：

布置在采暖水泵19和第一三通阀20之间的采暖进水温度传感器；

布置在电驱动30和冷却水泵31之间的电驱进水温度传感器。

参照图17至图19，本实施例中的热管理系统，为了实现上述这些功能，采用如下逻辑来实现。

步骤S101，判断车辆当前是否具有制冷或制热需求。

此时，车辆的制冷需求可以是：乘客舱制冷、电池包21制冷、电驱动30制冷需求中的任意一种或多种。例如，车辆的制冷需求可以是：乘客舱制冷和电池包21制冷需求，乘客舱制冷和电驱动30制冷需求，电驱动30制冷需求和电池包21制冷需求，以及上述的这三者需求。

车辆的制热需求可以是：乘客舱制热和/或电池包21制热需求。

其中，电池包21制热需求或制冷需求是由电池管理器发出的电池制热或制冷需求信号来确定的。电驱动30制冷需求是通过电驱动30温度传感器采集到的温度和车辆所处的环境温度来判断的。乘客舱制冷或制热需求是由用户主动发出的。

步骤S102，在检测到用户具有乘客舱制热需求时，判断车辆当前所处环境的环境温度T1是否小于第一预设温度t1。

步骤S103，若所述环境温度T1小于第一预设温度t1，则控制水暖电加热PTC26、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22，控制第二四通阀25导通换热芯体22和水暖电加热PTC26。

参照图2，在该场景下，冷却液经由水暖电加热PTC26加热后，被加热的冷却液进入换热芯体22115中与车内空气进行热交换，车内空气被加热后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制热。

步骤S104，若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1且采暖进水温度T2小于第二预设温度t2，则控制采暖水泵19、风暖电加热PTC23启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22。

参照图3，该场景下，冷却液进入换热芯体22中后经由风暖电加热PTC23加热后，被加热的冷却液进入换热芯体22中与车内空气进行热交换，车内空气被加热后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制热。

步骤S105, 若所述环境温度T1大于或等于第四预设温度t4，则判断电驱进水温度传感器采集到的电驱动30进水温度T3是否大于或等于第三预设温度t3。

步骤S106，若电驱动30进水温度T3大于或等于第三预设温度t3，则判断电驱动30能否单独作为采暖源。

步骤S107，若电驱动30能单独作为采暖源，控制冷却水泵31、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22，控制第二四通阀25导通换热芯体22和冷却水泵31。

参照图4，此场景下，冷却液被电驱动30加热后，通过第二四通阀25到达采暖水泵19，进而通过第一三通阀20进入换热芯体22中与车内空气进行热交换，车内空气被加热后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制热。

步骤S108，若电驱动30不能单独作为采暖源，控制冷却水泵31、风暖电加热PTC23、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22，控制第二四通阀25导通换热芯体22和冷却水泵31。

参照图5，此场景下，冷却液被电驱动30加热后，通过第二四通阀25到达采暖水泵19，进而通过第一三通阀20进入换热芯体22中，再经过风暖电加热PTC23加热后，在换热芯体22内与车内空气进行热交换，车内空气被加热后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制热。

步骤S109, 若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4，则控制压缩机11、外换电子膨胀阀13、截止阀15、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22，控制第二四通阀25导通换热芯体22和第二水制冷剂换热器的冷却液入口。

参照图6，此场景下，冷却液在第二水制冷剂换热器处和制冷剂进行热交换，被加热的冷却液进入换热芯体22中与车内空气进行热交换，车内空气被加热后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制热。

步骤S110，在检测到用户具有客舱制热需求的同时若检测到电池包21具有制热需求，则

在以水暖电加热PTC26作为采暖源时，或，在环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4时，还控制第一三通阀20导通采暖水泵19和电池包21，并控制第二三通阀24导通电池包21和第二四通阀25； 或者在确定电驱动30能或不能单独作为采暖源时，还控制第一三通阀20导通采暖水泵19和电池包21，并控制第二三通阀24导通电池包21和第二四通阀25、和/或、导通电池包21和冷却水泵31。

参照图7和图8，该步骤中，是在上述步骤S103至步骤S109的基础上进一步的控制手段。依靠第一三通阀20、第二三通阀24和第二四通阀25的相关控制，来实现对电池包21的制热。

步骤S111，在检测到仅电池包21具有制热需求时，判断车辆当前所处环境的环境温度T1是否小于第一预设温度t1。

步骤S112，若所述环境温度T1小于第一预设温度t1，则控制水暖电加热PTC26、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和电池包21，控制第二四通阀25导通电池包21和水暖电加热PTC26。

参照图9，此场景下，电池包21依靠水暖电加热PTC26加热后的冷却液制热。

步骤S113，若所述环境温度T1大于或等于第四预设温度t4，则判断电驱进水温度传感器采集到的电驱动30进水温度T3是否大于或等于第三预设温度t3。

步骤S114，若电驱动30进水温度T3大于或等于第三预设温度t3，则判断电驱动30能否单独作为采暖源。

步骤S115，若电驱动30能单独作为采暖源，控制冷却水泵31、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和电池包21，控制第二四通阀25导通电池包21和冷却水泵31。

参照图10，此场景下，电池包21依靠电驱动30的余热来进行加热。

步骤S116，若电驱动30不能单独作为采暖源，控制冷却水泵31、水暖电加热PTC26、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和电池包21，控制第二三通阀24和第二四通阀25共同导通电池包21和冷却水泵31，并控制第二二三通阀和第二四通阀25共同导通电池包21和水暖电加热PTC26。

参照图11，此场景下，电池包21利用电驱动30余热和水暖电加热PTC26来进行制热。

步骤S117，若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4，则控制压缩机11、外换电子膨胀阀13、截止阀15、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和电池包21，控制第二三通阀24和第二四通阀25共同导通电池包21和第二水制冷剂换热器的冷却液入口。

参照图12，此场景下，冷却液在第二水制冷剂换热器处和制冷剂进行热交换，被加热的冷却液进入电池包21中，实现电池包21制热。

步骤S118，在检测到仅用户具有乘客舱冷却需求时，则控制采暖水泵19启动，控制压缩机11、外换电子膨胀阀13、电子膨胀阀16、采暖水泵19启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22，控制第二四通阀25导通换热芯体22和第一水制冷剂换热器的冷却液入口。

参照图13，此场景下，冷却液在第一制冷剂换热器处和制冷剂进行热交换，被冷却的冷却液进入换热芯体22中，然后再与车内空气进行热交换，车内空气被冷却后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制冷。

步骤S119，在检测到仅电池包21具有冷却需求时，则控制采暖水泵19启动，控制压缩机11、外换电子膨胀阀13、电子膨胀阀16启动，控制第一和第二四通阀25共同导通电池包21和第一水制冷剂换热器的冷却液入口。

参照图14，此场景下，电池包21的冷却利用制冷剂来实现，制冷剂和冷却液在第一水制冷剂换热器处进行热交换，被冷却的冷却液再通过第一三通阀20流入到电池包21中，再通过第三三通阀和第四三通阀流回至第一水制冷剂换热器处。

步骤S120，在检测到用户具有客舱冷却需求且电池包21具有冷却需求时，则控制采暖水泵19启动，控制压缩机11、外换电子膨胀阀13、电子膨胀阀16启动，控制第一三通阀20导通采暖水泵19和换热芯体22，控制第二四通阀25导通换热芯体22和第一水制冷剂换热器的冷却液入口，控制第一三通阀20导通电池包21和采暖水泵19，控制第二三通阀24和第二四通阀25共同导通电池包21和第一水制冷剂换热器的冷却液入口。

参照图15，此场景下，冷却液在第一水制冷剂换热器处和制冷剂进行热交换，被冷却的冷却液进入换热芯体22中，然后再与车内空气进行热交换，车内空气被冷却后通过出风口进入乘客舱内，实现乘客舱制冷。同时，电池包21的冷却利用制冷剂来实现，制冷剂和冷却液在第一水制冷剂换热器处进行热交换，被冷却的冷却液再通过第一三通阀20流入到电池包21中，再通过第二三通阀24和第二四通阀25流回至第一水制冷剂换热器处。

步骤S121，在检测到电驱动30具有冷却需求时，控制冷却水泵31启动，控制第一四通阀29导通低温散热器27和电驱动30。

参照图16，此场景下，仅电驱动30具有冷却需求，冷却水通过冷却水泵31驱动，吸收电驱动30的热量，再通过低温散热器27将热量散发到环境空气中，实现电驱动30的冷却。

本实施例中的上述系统，空调回路与冷却回路通过水冷冷凝器12、电池冷却器17进行热交换。空调回路通过冷凝器14从环境空气中吸收热量，再通过水冷冷凝器12将空调回路的热量传递到冷却回路，进而通过冷却回路中的换热芯体22将热量传递给乘客舱进行加热；通过冷却回路的换热芯体22吸收乘客舱的热量进行降温，再通过电池冷却器17将冷却回路的热量传递到空调回路，空调回路再通过冷凝器14将热量散发到环境空气中。通过冷凝器14、水冷冷凝器12、电池冷却器17、换热芯体22热量传递的方式，避免空调回路中的制冷工质直接输入到乘客舱，极大降低了新型冷媒工质（R410A、CO2等）燃烧或爆破带来的安全风险。

本发明上述方法，灵活使用当前电动汽车的各种热源，如电机热量、热泵热量等来为乘客舱和/或电池包21制热；还可以实现乘客舱和/或电池包21制冷时，避免冷媒进入乘客舱。

本发明还提供了一种包含上述的热管理系统的纯电动汽车。

Claims (12)

1.一种纯电动汽车的热管理系统，其特征在于，包括：

第一制冷剂循环回路，其是使制冷剂循环的路径，且形成热泵循环；

第二制冷剂循环回路，其是使制冷剂循环的路径，且形成制冷循环，所述第二制冷剂循环回路与所述第一制冷剂循环回路共用一部分的路径，所述第一制冷剂循环回路和所述第二制冷剂循环回路不共存；

以第一蓄水瓶（28）中的冷却液形成冷却液循环路径的第一冷却液循环回路；

以第二蓄水瓶（32）中的冷却液形成冷却液循环路径的第二冷却液循环回路；所述第一冷却液循环回路和所述第二冷却液循环回路通过第一三通阀（20）、第二三通阀（24）、第一四通阀（29）和第二四通阀（25）连通，通过对所述第一三通阀（20）、第二三通阀（24）、第一四通阀（29）和第二四通阀（25）的控制，使第二冷却液循环回路中的冷却液流入第一冷却液循环回路中后再流回第二冷却液循环回路，或者，使第一冷却液循环回路中的冷却液和第二冷却液循环回路的冷却液独立流动；其中，

从属于第一制冷剂循环回路的第一水制冷剂换热器，实现低温低压制冷剂与第一冷却液循环回路中的冷却液进行热交换，使乘客舱和/或电池包（21）被冷却；

从属于第二制冷剂循环回路的第二水制冷剂换热器，实现高温高压制冷剂与第一冷却液循环回路中的冷却液进行热交换，使乘客舱和/或电池包（21）被加热；

从属于第一冷却液循环回路的水暖电加热PTC（26），对第一冷却液循环回路中的冷却液进行加热，使乘客舱和/或电池包（21）被加热；

从属于第二冷却液循环回路的电驱动（30），在第一冷却液循环回路中和第二冷却液循环回路中连通时，对第二冷却液循环回路中的冷却液进行加热，第二冷却液循环回路中的冷却液通过流入第一冷却液循环回路中，使乘客舱和/或电池包（21）被加热；

所述第一冷却液循环回路还包括：

电池包（21），其冷却液入口连通所述第一三通阀（20）的冷却液出口和所述第一四通阀（29）的冷却液出口，其冷却液出口连通所述第二三通阀（24）的冷却液入口；

换热芯体（22），其被构造成向乘客舱提供制热或冷却，其冷却液入口连通所述第一三通阀（20）的冷却液出口，其冷却液出口连通第二四通阀（25）的冷却液入口；

采暖水泵（19），其冷却液入口连通所述第一水制冷剂换热器的冷却液出口、所述第二水制冷剂换热器的冷却液出口、所述第一蓄水瓶（28）的冷却液出口和所述第一四通阀（29）的冷却液出口，其冷却液出口连通所述第一三通阀（20）的冷却液出口；

所述水暖电加热PTC（26）布置在所述第二四通阀（25）的出口和所述第二水制冷介质换热器的冷却液入口之间；

所述第一三通阀（20）的冷却液入口还连通所述第一四通阀（29）的冷却液出口；

所述第二三通阀（24）的冷却液出口还连通所述第二冷却液循环回路的冷却液入口；

所述第二四通阀（25）的冷却液出口还连通所述第一水制冷剂换热器的冷却液入口和所述第二冷却液循环回路的冷却液入口。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，从属于第二冷却液循环回路的低温散热器（27），在冷却风扇的加强作用下，将第二冷却液循环回路中的冷却液热量散发到环境空气中，使电驱动（30）被冷却。

3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述第二冷却液循环回路还包括：

低温散热器（27），其冷却液入口连通所述第一四通阀（29）的冷却液出口；

冷却水泵（31），其冷却液入口连通所述第二蓄水瓶（32）的冷却液出口、低温散热器（27）的冷却液出口、所述第二三通阀（24）的冷却液出口和所述第二四通阀（25）的冷却液出口，其冷却液出口连通所述电驱动（30）的冷却液入口；

所述电驱动（30）的冷却液出口连通所述第二蓄水瓶（32）的冷却液出口和所述第一四通阀（29）的冷却液入口。

4.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，所述第一冷却液循环回路还包括：

风暖电加热PTC（23），其同所述换热芯体（22）并行布置，通过对进入换热芯体（22）中的冷却液进行加热，实现对乘客舱制热。

5.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，

所述第一制冷剂循环回路包括：

依次布置的压缩机（11）、所述第二水制冷剂换热器、截止阀（15）、冷凝器（14）、电子膨胀阀（16）、所述第一水制冷剂换热器和气液分离器（18），所述气液分离器（18）的制冷剂出口连通所述压缩机（11）的制冷剂入口；

所述第二制冷剂循环回路包括：

依次布置的压缩机（11）、所述第二水制冷剂换热器、外换电子膨胀阀（13）、冷凝器（14）、截止阀（15）和气液分离器（18），所述气液分离器（18）的制冷剂出口连通所述压缩机（11）的制冷剂入口；

第一制冷剂循环回路和第二制冷剂循环回路共用所述气液分离器（18）、压缩机（11）、所述第二水制冷剂换热器、外换电子膨胀阀（13）、冷凝器（14）之间的这一段路径；

通过对所述压缩机（11）、所述外换电子膨胀阀（13）、所述截止阀（15）和所述电子膨胀阀（16）的状态控制，形成所述第一制冷剂循环回路或第二制冷剂循环回路。

6.根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括：

布置在采暖水泵（19）和第一三通阀（20）之间的采暖进水温度传感器；

布置在电驱动（30）和冷却水泵（31）之间的电驱进水温度传感器。

7.一种热管理系统控制方法，应用于权利要求6所述的热管理系统控制方法，其特征在于，所述方法包括：

判断车辆当前是否具有制冷或制热需求；

在检测到用户具有乘客舱制热需求时，判断车辆当前所处环境的环境温度T1是否小于第一预设温度t1;

若所述环境温度T1小于第一预设温度t1，则控制水暖电加热PTC（26）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22），控制第二四通阀（25）导通换热芯体（22）和水暖电加热PTC（26）；

若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1且采暖进水温度T2小于第二预设温度t2，则控制采暖水泵（19）、风暖电加热PTC（23）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22）；

若所述环境温度T1大于或等于第四预设温度t4，则判断电驱进水温度传感器采集到的电驱动（30）进水温度T3是否大于或等于第三预设温度t3；

若电驱动（30）进水温度T3大于或等于第三预设温度t3，则判断电驱动（30）能否单独作为采暖源；

若电驱动（30）能单独作为采暖源，控制冷却水泵（31）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22），控制第二四通阀（25）导通换热芯体（22）和冷却水泵（31）；若电驱动（30）不能单独作为采暖源，控制冷却水泵（31）、风暖电加热PTC（23）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22），控制第二四通阀（25）导通换热芯体（22）和冷却水泵（31）;

若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4，则控制压缩机（11）、外换电子膨胀阀（13）、截止阀（15）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22），控制第二四通阀（25）导通换热芯体（22）和第二水制冷剂换热器的冷却液入口。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在检测到用户具有乘客舱制热需求的同时若检测到电池包（21）具有制热需求，则

在以水暖电加热PTC（26）作为采暖源时，或，在环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4时，还控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和电池包（21），并控制第二三通阀（24）导通电池包（21）和第二四通阀（25）；或者

在确定电驱动（30）能或不能单独作为采暖源时，还控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和电池包（21），并控制第二三通阀（24）导通电池包（21）和第二四通阀（25）、和/或、导通电池包（21）和冷却水泵（31）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到仅电池包（21）具有制热需求时，判断车辆当前所处环境的环境温度T1是否小于第一预设温度t1;

若所述环境温度T1小于第一预设温度t1，则控制水暖电加热PTC（26）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和电池包（21），控制第二四通阀（25）导通电池包（21）和水暖电加热PTC（26）；

若所述环境温度T1大于或等于第四预设温度t4，则判断电驱进水温度传感器采集到的电驱动（30）进水温度T3是否大于或等于第三预设温度t3；

若电驱动（30）进水温度T3大于或等于第三预设温度t3，则判断电驱动（30）能否单独作为采暖源；

若电驱动（30）能单独作为采暖源，控制冷却水泵（31）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和电池包（21），控制第二四通阀（25）导通电池包（21）和冷却水泵（31）；若电驱动（30）不能单独作为采暖源，控制冷却水泵（31）、水暖电加热PTC（26）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和电池包（21），控制第二三通阀（24）和第二四通阀（25）共同导通电池包（21）和冷却水泵（31），并控制第二二三通阀和第二四通阀（25）共同导通电池包（21）和水暖电加热PTC（26）;

若所述环境温度T1大于或等于第一预设温度t1并小于第四预设温度t4，则控制压缩机（11）、外换电子膨胀阀（13）、截止阀（15）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和电池包（21），控制第二三通阀（24）和第二四通阀（25）共同导通电池包（21）和第二水制冷剂换热器的冷却液入口。

10.根据权利要求7至9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到仅用户具有乘客舱冷却需求时，则控制采暖水泵（19）启动，控制压缩机（11）、外换电子膨胀阀（13）、电子膨胀阀（16）、采暖水泵（19）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22），控制第二四通阀（25）导通换热芯体（22）和第一水制冷剂换热器的冷却液入口；

在检测到仅电池包（21）具有冷却需求时，则控制采暖水泵（19）启动，控制压缩机（11）、外换电子膨胀阀（13）、电子膨胀阀（16）启动，控制第一和第二四通阀（25）共同导通电池包（21）和第一水制冷剂换热器的冷却液入口；

在检测到用户具有乘客舱冷却需求且电池包（21）具有冷却需求时，则控制采暖水泵（19）启动，控制压缩机（11）、外换电子膨胀阀（13）、电子膨胀阀（16）启动，控制第一三通阀（20）导通采暖水泵（19）和换热芯体（22），控制第二四通阀（25）导通换热芯体（22）和第一水制冷剂换热器的冷却液入口，控制第一三通阀（20）导通电池包（21）和采暖水泵（19），控制第二三通阀（24）和第二四通阀（25）共同导通电池包（21）和第一水制冷剂换热器的冷却液入口。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到电驱动（30）具有冷却需求时，控制冷却水泵（31）启动，控制第一四通阀（29）导通低温散热器（27）和电驱动（30）。

12.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的纯电动汽车的热管理系统。

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