CN114370514B - 多通阀及其热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阀门技术领域，特别是涉及多通阀及其热管理系统。一种多通阀，包括阀体组件、第一阀芯和第二阀芯及换向组件，第阀体组件上开设有多个流道，第一阀芯及第二阀芯能够旋转，以使多个流道之间连通或隔断，以及调节流道的流量；换向组件包括转动单元、驱动轴及换向结构，转动单元连接于第一阀芯，驱动轴连接于第一阀芯，换向结构连接于第二阀芯，换向结构上开设有换向槽；第一阀芯能够带动转动单元旋转，当多通阀处于第一状态时，驱动轴脱离换向槽，当多通阀处于第二状态时，驱动轴伸入换向槽内，以带动第二阀芯旋转。本发明的优点在于：简化结构，减小多通阀的体积，并且集换向功能和流量调节功能于一体，能够简化管路。

Description

多通阀及其热管理系统
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，特别是涉及多通阀及其热管理系统。
背景技术
汽车热管理系统的管路中设有换向阀和流量调节阀，以实现介质的换向及流量调节。
由于换向阀及流量调节阀个数较多，现有的汽车热管理系统存在管路布局复杂的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种多通阀，技术方案如下：
一种多通阀，包括阀体组件、第一阀芯和第二阀芯及换向组件，所述第一阀芯、所述第二阀芯及所述换向组件均设于所述阀体组件内，所述阀体组件内开设有多个流道，所述第一阀芯及所述第二阀芯能够旋转，以使多个所述流道之间连通或隔断，以及调节所述流道的流量；所述换向组件包括转动单元、驱动轴及换向结构，所述转动单元连接于所述第一阀芯，所述驱动轴连接于所述第一阀芯，所述换向结构连接于所述第二阀芯，所述换向结构上开设有驱动槽，所述第一阀芯能够带动所述转动单元旋转；当所述多通阀处于第一状态时，所述驱动轴脱离所述驱动槽，当所述多通阀处于第二状态时，所述驱动轴伸入所述驱动槽内，以带动所述第二阀芯旋转。
如此设置，不仅能够将换向阀和流量调节阀集成在一起，而且只需要一个驱动组件就能够驱动两个阀芯旋转，简化结构，减少多通阀的体积，并且，通过第一阀芯和第二阀芯之间通过换向组件配合，在需要时，能够旋转第一阀芯而不对第二阀芯产生影响，或者，通过第一阀芯的旋转驱动第二阀芯旋转，实现多个通道之间的换向及流量调节。
在其中一个实施方式中，所述转动单元包括主动轮及与所述主动轮啮合的过渡轮，所述第一阀芯连接于所述主动轮，所述过渡轮上设有凸轮，所述驱动轴连接于所述凸轮，所述换向结构上还开设有保持槽，当所述多通阀处于第一状态时，所述保持槽的槽口朝向所述凸轮且所述保持槽的槽壁与所述凸轮的外侧壁间隔设置，以使所述凸轮能够相对所述换向结构旋转。
如此设置，实现第一阀芯旋转而不对第二阀芯产生影响。
在其中一个实施方式中，述保持槽与所述驱动槽均为多个，沿着所述换向结构的周向，所述保持槽与所述驱动槽交替设置，且多个所述保持槽及多个所述驱动槽分别均匀分布。
如此设置，能够使得第一阀芯在朝着一个方向旋转时，能够反复地通过换向结构驱动第二阀芯运动。
在其中一个实施方式中，所述多通阀还包括驱动组件，所述驱动组件设于所述阀体组件内，所述驱动组件连接于所述第一阀芯，能够带动所述第一阀芯旋转。
在其中一个实施方式中，所述驱动组件包括驱动单元、内花键和外花键，所述驱动单元设于所述阀体组件上，所述内花键连接于驱动单元，所述外花键设于所述第一阀芯的一端并伸出所述阀体组件外，所述内花键与所述外花键配合；或，所述外花键连接于驱动单元，所述内花键设于所述第一阀芯的一端并伸出所述阀体组件外，所述外花键与所述内花键配合。
在其中一个实施方式中，所述阀体组件内具有定流量腔和调节流量腔，所述定流量腔与所述调节流量腔相互隔断设置，至少两个所述流道分别与所述定流量腔连通，至少两个流道分别与所述调节流量腔连通。
如此设置，能够同时实现换向功能和流量调节功能。
在其中一个实施方式中，所述阀体组件包括第一阀体及第二阀体，所述第一阀体及所述第二阀体一体式设置，所述第一阀芯位于所述第一阀体内，所述第二阀芯位于所述第二阀体内；所述第一阀体内具有四个所述流道，所述第二阀体内具有三个所述流道，所述第一阀芯上开设有与所述调节流量腔连通的流通孔，所述阀体组件内具有公共通道，所述第二阀芯将所述第二阀体内部分隔成第一腔及第二腔，随着所述第二阀芯的转动，所述第一腔和所述第二腔能够选择性地与所述第二阀体内的所述流道连通，所述调节流量腔通过所述公共通道与所述第一腔或所述第二腔连通。
如此设置，能够四通阀的功能，并且通过两个流道控制流通量，实现多种功能，能够扩大应用范围，满足不同的需求。
在其中一个实施方式中，所述第一阀芯上开设有调节流量槽和定流量槽，所述调节流量槽与所述第一阀体的内壁形成所述调节流量腔，所述定流量槽与所述第一阀体的内壁形成所述定流量腔；四个所述流道沿着所述第一阀体的周向均匀分布，所述调节流量槽的槽口的宽度b于所述定流量槽的槽口的宽度a。
如此设置，使得在第一阀芯在两个流道之间小幅度旋转以改变流通量的同时，其转动不会影响到其他流道之间的流通量。
在其中一个实施方式中，所述第一阀芯和所述第二阀芯之间设有阻隔部，所述阻隔部自所述阀体组件的一端延展至另一端，所述阻隔部朝向所述第一阀芯的侧面设有密封件，及/或，所述阻隔部朝向所述第二阀芯的侧面设有密封件。
本发明还提供如下技术方案：
一种热管理系统，包括上述的多通阀。
与现有技术相比，本发明提供的多通阀，第一阀芯和第二阀芯通过换向组件配合，从而使得多通阀只需要设置一个驱动组件即可驱动第一阀芯，能够简化结构，减少多通阀的体积，而且，将换向功能和流量调节功能集成，能够代替热管理系统中的换向阀和流量调节阀，从而简化热管理系统的管路。
附图说明
图1为本发明提供的换向组件的驱动轴伸入驱动槽内的结构示意图；
图2为换向组件的驱动轴脱离驱动槽的结构示意图；
图3为多通阀的剖视图；
图4为第一阀芯的剖视图；
图5为多通阀的主视图；
图6为多通阀的俯视图；
图7为多通阀的仰视图；
图8为在冷却液模式一时第一阀芯转动而第二阀芯未转动的示意图一；
图9为在冷却液模式一时第一阀芯转动而第二阀芯未转动的示意图二；
图10为在冷却液模式二时第一阀芯转动而第二阀芯未转动的示意图一；
图11为在冷却液模式二时第一阀芯转动而第二阀芯未转动的示意图二；
图12为在冷却液模式三时第一阀芯转动带动第二阀芯转动的示意图一；
图13为在冷却液模式三时第一阀芯转动带动第二阀芯未转动的示意图二；
图14为在冷却液模式四时第一阀芯转动带动第二阀芯未转动的示意图一；
图15为在冷却液模式四时第一阀芯转动带动第二阀芯未转动的示意图二。
图中各符号表示含义如下：
100、多通阀；10、阀体组件；11、阀腔；12、第一阀体；121、定流量腔；122、调节流量腔；13、第二阀体；131、第一腔；132、第二腔；14、阻隔部；15、流道；151、第一流道；152、第二流道；153、第三流道；154、第四流道；155、第五流道；156、第六流道；157、第七流道；16、公共通道；20、第一阀芯；21、定流量槽；22、调节流量槽；23、流通孔；30、第二阀芯；40、驱动组件；41、驱动单元；411、电机；412、齿轮减速器；42、内花键；43、外花键；44、壳体；60、换向组件；61、转动单元；611、主动轮；612、过渡轮；613、凸轮；62、驱动轴；63、换向结构；631、驱动槽；632、保持槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图3、图5、图6及图7，本发明提供一种多通阀100，安装于新能源汽车上，例如应用于纯电动汽车或者混合动力汽车中作为热管理系统的部件，实现介质的换向或流量调节的功能。在本实施例中，介质为冷却液，当然，在其他实施例中，根据多通阀100的应用场合，介质还可为水。
具体地，多通阀100包括阀体组件10、第一阀芯20及第二阀芯30，阀体组件10内具有阀腔11，第一阀芯20及第二阀芯30设于阀腔11内，阀体组件10内具有多个流道15，第一阀芯20及第二阀芯30能够转动，以使多个流道15之间连通或隔断，以及调节介质的流量。本发明的多通阀100集换向功能和流量调节功能于一体，可代替热管理系统中的换向阀和流量调节阀，能够简化管路。
阀体组件10包括第一阀体12及第二阀体13，第一阀体12和第二阀体13一体式设置，第一阀芯20位于第一阀体12内，第二阀芯30位于第二阀体13内。
第一阀体12与第二阀体13之间设有阻隔部14，阻隔部14从阀体组件10的一端延展至另一端，阻隔部14将第一阀体12及第二阀体13内部进行隔断，以防止介质串流。
阻隔部14朝向第一阀芯20的侧面设有密封件(图未示)，或阻隔部14朝向第二阀芯30的侧面设有密封件，或者，在阻隔部14的两侧同时设置密封件，以加强第一阀体12内部和第二阀体13内部的密封性。密封件可为橡胶密封圈、橡胶密封垫等能够密封的密封件。
具体地，第一阀芯20上开设有调节流量槽22和定流量槽21，调节流量槽22和第一阀体12的内壁配合形成调节流量腔122，定流量槽21和第一阀体12的内壁形成定流量腔121。在第一阀芯20转动的过程中，至少两个流道15分别与定流量腔121连通，至少两个流道15分别与调节流量腔122连通。如此，以实现换向功能以及调节流量的功能。
请参见图4和图8，第二阀芯30将第二阀体13内部分隔成第一腔131和第二腔132，在第二阀芯30转动的过程中，至少两个流道15分别与第一腔131连通，至少两个流道15分别与第二腔132连通；第一阀芯20上开设有流通孔23，流通孔23与调节流量腔122连通，流通孔23能够与第一腔131或第二腔132连通，实现多个流道15之间的换向及流量调节。阀体组件10内具有公共通道16，公共通道16的一端与流通孔23连通，另一端与第一腔131或第二腔132连通。
在本实施例中，第一阀体12上开设有四个流道15，第二阀体13上开设有三个流道15，从而实现多个方向的切换及流量调节。第一阀芯20旋转时，第一阀体12上的两个流道15之间相互连通，另外两个流道15随着第一阀芯20的旋转而被第一阀芯20遮挡流道口，从而改变流通面积，从而实现流量的调节；第二阀芯30旋转时，第二阀体13上的一个流道15与第一阀体12上的调节流量的流道15通过公共通道16连通，其余两个流道15相互连通。可以理解，如此设置，本发明的多通阀100能够实现四通阀的功能，能够代替热管理系统中的多个换向阀，进一步简化热管理系统的管路。
位于第一阀体12内的四个流道15分别沿着第一阀体12的周向均匀地分布，定流量槽21的槽口的宽度a大于调节流量槽22的槽口的宽度b，从而使得第一阀体12内的其中两个流道15连通时，第一阀芯20稍微转动以调节另外两个流道15的流量时，不会遮挡与定流量腔121连通的两个流道15。
请继续参见图3，多通阀100还包括驱动组件40，驱动组件40设于阀体组件10外并与第一阀芯20连接，用于驱动第一阀芯20旋转。
驱动组件40包括壳体44、驱动单元41、内花键42及外花键43，壳体44设于阀体组件10上，驱动单元41、内花键42及外花键43设于壳体44内；在其中一个实施例中，内花键42设于第一阀芯20的一端并伸出阀体组件10外，外花键43连接于驱动单元41并与内花键42配合，驱动单元41驱动外花键43转动，外花键43带动内花键42转动，从而带动第一阀芯20转动；在另外一个实施例中，外花键43设于第一阀芯20的一端并伸出阀体组件10外，内花键42连接于驱动单元41并与外花键43配合，驱动单元41驱动内花键42转动，内花键42带动外花键43转动，从而带动第一阀芯20转动。
转动单元61包括电机411、齿轮减速器412，电机411的输出轴的外侧壁设有螺纹，该螺纹与齿轮减速器412啮合，内花键42或外花键43与齿轮减速器412固定连接，齿轮减速器412用于降速及提高输出扭矩。
请参见图1及图2，多通阀100还包括换向组件60，部分换向组件60连接于第一阀芯20，部分换向组件60连接于第二阀芯30。当多通阀100处于第一状态时，第一阀芯20转动，而不会带动第二阀芯30转动，当多通阀100处于第二状态时，第一阀芯20转动能够第二阀芯30转动，从而实现第二阀体13内的流道15的换向。需要说明的是，第一状态指的是，第二阀体13上的流道15之间不需要切换，第二状态指的是，第二阀体13上的流道15之间需要切换。第一阀芯20通过换向组件60与第二阀芯30配合，多通阀100只需要驱动第一阀芯20运动即可，无需再设置一个驱动组件40以驱动第二阀芯30运动，简化了结构。
具体地，换向组件60包括转动单元61、驱动轴62及换向结构63，转动单元61连接于第一阀芯20，驱动轴62连接于转动单元61，换向结构63与第二阀芯30连接，换向结构63开设有驱动槽631。当第一阀芯20带动转动单元61转动时，转动单元61带动驱动轴62转动，第一阀芯20旋转一定角度时，驱动轴62与驱动槽631脱离，第一阀芯20无法带动第二阀芯30转动，当驱动轴62转入驱动槽631内时，第一阀芯20能够带动第二阀芯30转动。驱动组件40只需要控制第一阀芯20即可，无需再设置额外的驱动组件40驱动第二阀芯30转动，不仅能够节省资源，而且，能够节省空间，减少多通阀100的体积。
转动单元61包括主动轮611及过渡轮612，主动轮611与第一阀芯20固定连接，过渡轮612与主动轮611啮合，过渡轮612上设有凸轮613，驱动轴62连接于凸轮613，换向结构63上还开设有保持槽632。当多通阀100处于第一状态时，保持槽632的槽口朝向凸轮613，保持槽632的槽壁并与凸轮613的外侧壁间隔设置，以使凸轮613相对换向结构63旋转，而不带动换向结构63旋转。
保持槽632的内壁与凸轮613的外侧壁相适配，以防止的转动的过程中，保持槽632的内壁会干涉到凸轮613，从而被凸轮613带动而旋转。
保持槽632与驱动槽631均为多个，多个驱动槽631与多个保持槽632沿着换向的周向相互交替且均匀地分布，能够使得第一阀芯20在朝一个方向旋转时，能够反复地驱动第二阀芯30转动。
在本实施例中，保持槽632及驱动槽631均为4个，保持槽632两两相对换向结构63的中心对称，驱动槽631两两相对换向结构63的中心对称，从而加强每个驱动槽631与驱动轴62配合时的精度，每个保持槽632与凸轮613的外侧壁间隔配合时的精度。
凸轮613相对于过渡轮612凸出设置，使得保持槽632在于凸轮613间隙配合时，不会干涉到过渡轮612。
本发明还提供一种热管理系统，包括上述的多通阀100。
为了更清楚地描述，本发明以七个流道15作为工作过程的说明，四个位于第一阀体12内的流道15分别为第一流道151、第二流道152、第三流道153及第四流道154，三个位于第二阀体13内的流道15分别为第五流道155、第六流道156及第七流道157。第一流道151、第二流道152、第三流道153及第四流道154、第五流道155、第六流道156及第七流道157的一端分别贯穿阀体组件10的壁面与外界连通。
请参见图8及图9，在冷却液模式一中，第一阀芯20转动，此时，驱动轴62脱离于驱动槽631，保持槽632与凸轮613间隔设置，第一阀芯20不会带动第二阀芯30转动，第二阀芯30保持不动，第一流道151与第二流道152通过定流量腔121连通，第一流道151为进口，第二流道152为出口，或者，第二流道152为进口，第一流道151为出口，第三流道153与第四流道154为调节流量的流道15，通过微微转动第一阀芯20，能够改变第三流道153与第四流道154的流通量，第三流道153与第四流道154分别与调节流量腔122连通，调节流量腔122通过公共通道16与第五流道155连通，第六流道156与第七流道157连通。
请参见图10及图11，在冷却液模式二中，第一阀芯20转动，此时，第二流道152与第三流道153分别定流量腔121连通，第一流道151与第四流道154分别与调节流量腔122连通，此时，驱动轴62脱离于驱动槽631，保持槽632与凸轮613间隔设置，第一阀芯20不会带动第二阀芯30转动，第二阀芯30保持不动，通过微微转动第一阀芯20，能够改变第一流道151与第四流道154的流通量，调节流量腔122通过流通孔23及公共通道16与第五流道155连通，第六流道156与第七流道157连通。
请参见图12及图13，在冷却液模式三中，第一阀芯20转动，此时，驱动轴62卡入驱动槽631中，带动第二阀芯30转动，第一流道151与第二流道152通过定流量腔121连通，第三流道153与第四流道154为调节流量的流道15，通过微微转动第一阀芯20，能够改变第三流道153与第四流道154的流通量，第三流道153与第四流道154分别与调节流量腔122连通，调节流量腔122公共通道16与第七流道157连通，第五流道155与第六流道156流道15连通。
请参见图14及图15，在冷却液模式四中，第一阀芯20转动，此时，驱动轴62卡入驱动槽631中，带动第二阀芯30转动，第二流道152与第三流道153流道15通过定流量腔121连通，第一流道151与第四流道154为调节流量的流道15，通过微微转动第一阀芯20，能够改变第一流道151与第四流道154流通量，第一流道151与第四流道154分别与调节流量腔122连通，调节流量腔122通过流通孔23及公共通道16与第七流道157连通，第五流道155与第六流道156连通。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种多通阀，包括阀体组件(10)、第一阀芯(20)和第二阀芯(30)及换向组件(60)，所述第一阀芯(20)、所述第二阀芯(30)及所述换向组件(60)均设于所述阀体组件(10)内，所述阀体组件(10)内开设有多个流道(15)，所述第一阀芯(20)及所述第二阀芯(30)能够旋转，以使多个所述流道(15)之间连通或隔断，以及调节所述流道(15)的流量；
其特征在于，所述换向组件(60)包括转动单元(61)、驱动轴(62)及换向结构(63)，所述转动单元(61)连接于所述第一阀芯(20)，所述驱动轴(62)连接于所述转动单元(61)，所述换向结构(63)连接于所述第二阀芯(30)，所述换向结构(63)上开设有驱动槽(631)，所述第一阀芯(20)能够带动所述转动单元(61)旋转；当所述多通阀处于第一状态时，所述驱动轴(62)脱离所述驱动槽(631)，当所述多通阀处于第二状态时，所述驱动轴(62)伸入所述驱动槽(631)内，以带动所述第二阀芯(30)旋转；
所述转动单元(61)包括主动轮(611)及与所述主动轮(611)啮合的过渡轮(612)，所述第一阀芯(20)连接于所述主动轮(611)，所述过渡轮(612)上设有凸轮(613)，所述驱动轴(62)连接于所述凸轮(613)，所述换向结构(63)上还开设有保持槽(632)，当所述多通阀处于第一状态时，所述保持槽(632)的槽口朝向所述凸轮(613)且所述保持槽(632)的槽壁与所述凸轮(613)的外侧壁间隔设置，以使所述凸轮(613)能够相对所述换向结构(63)旋转；
所述保持槽(632)与所述驱动槽(631)均为多个，沿着所述换向结构(63)的周向，所述保持槽(632)与所述驱动槽(631)交替设置，且多个所述保持槽(632)及多个所述驱动槽(631)分别均匀分布；
所述阀体组件(10)内具有定流量腔(121)和调节流量腔(122)，所述定流量腔(121)与所述调节流量腔(122)相互隔断设置，至少两个所述流道(15)分别与所述定流量腔(121)连通，至少两个流道(15)分别与所述调节流量腔(122)连通。
2.根据权利要求1所述的多通阀，其特征在于，所述多通阀还包括驱动组件(40)，所述驱动组件(40)设于所述阀体组件(10)内，所述驱动组件(40)连接于所述第一阀芯(20)，能够带动所述第一阀芯(20)旋转。
3.根据权利要求2所述的多通阀，其特征在于，所述驱动组件(40)包括驱动单元(41)、内花键(42)和外花键(43)，所述驱动单元(41)设于所述阀体组件(10)上，所述内花键(42)连接于驱动单元(41)，所述外花键(43)设于所述第一阀芯(20)的一端并伸出所述阀体组件(10)外，所述内花键(42)与所述外花键(43)配合；
或，所述外花键(43)连接于驱动单元(41)，所述内花键(42)设于所述第一阀芯(20)的一端并伸出所述阀体组件(10)外，所述外花键(43)与所述内花键(42)配合。
4.根据权利要求1所述的多通阀，其特征在于，所述阀体组件(10)包括第一阀体(12)及第二阀体(13)，所述第一阀体(12)及所述第二阀体(13)一体式设置，所述第一阀芯(20)位于所述第一阀体(12)内，所述第二阀芯(30)位于所述第二阀体(13)内；
所述第一阀体(12)内具有四个所述流道(15)，所述第二阀体(13)内具有三个所述流道(15)，所述第一阀芯(20)上开设有与所述调节流量腔(122)连通的流通孔(23)，所述阀体组件(10)内具有公共通道(16)，所述第二阀芯(30)将所述第二阀体(13)内部分隔成第一腔(131)及第二腔(132)，随着所述第二阀芯(30)的转动，所述第一腔(131)和所述第二腔(132)能够选择性地与所述第二阀体(13)内的所述流道(15)连通，所述调节流量腔(122)通过所述公共通道(16)与所述第一腔(131)或所述第二腔(132)连通。
5.根据权利要求4所述的多通阀，其特征在于，所述第一阀芯(20)上开设有调节流量槽(22)和定流量槽(21)，所述调节流量槽(22)与所述第一阀体(12)的内壁形成所述调节流量腔(122)，所述定流量槽(21)与所述第一阀体(12)的内壁形成所述定流量腔(121)；四个所述流道(15)沿着所述第一阀体(12)的周向均匀分布，所述调节流量槽(22)的槽口的宽度b小于所述定流量槽(21)的槽口的宽度a。
6.根据权利要求5所述的多通阀，其特征在于，所述第一阀芯(20)和所述第二阀芯(30)之间设有阻隔部(14)，所述阻隔部(14)自所述阀体组件(10)的一端延展至另一端，所述阻隔部(14)朝向所述第一阀芯(20)的侧面设有密封件，及/或，所述阻隔部(14)朝向所述第二阀芯(30)的侧面设有密封件。
7.一种热管理系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的多通阀。
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