CN114407611A - 一种基于热泵的整车热管理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于热泵的整车热管理系统及其控制方法，该系统包括由压缩机、水冷凝器、室外热交换器、冷水机、蒸发器、气液分离器、电子膨胀阀和四通阀组成的热泵制冷剂循环，由水泵、加热器和加热器芯组成的座舱加热冷却液循环，由水泵、四通阀、散热器和副水箱组成的电驱冷却液循环，由水泵和三通阀组成的电池冷却液循环；通过控制制冷剂流量、冷却液流量、空气流量、加热器的加热功率以及电子膨胀阀、四通阀和三通阀的开闭，进而控制流体的连通、关闭或指定的流动状态，实现整车热管理系统根据环境和热管理需求提供多个工作模式，以低能耗实现座舱温度、湿度控制以及零部件温度控制。

Description

一种基于热泵的整车热管理系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车热管理技术领域，具体涉及一种基于热泵的整车热管理系统及其控制方法。

背景技术

在新能源汽车中，为了解决低温下加热座舱高能耗的问题，整车热管理系统可以通过采用热泵制冷剂循环从环境或者其他介质中移动热量到汽车加热器芯中，从而实现高效率加热性能。另一方面，新能源汽车存在多种热源，包括电池、电机、逆变器和充电装置等。这些系统和零部件往往可以产生相当可观的废热，如果不加以利用，则会通过冷却耗散到环境中。现有的新能源汽车整车热管理系统在低温下仅仅包含了从环境或者单一热源吸收热量的工作模式，无法充分发挥废热回收的潜力。

其次，在电池快速充电模式下，电池组会释放大量的热，如果不能及时通过冷却系统将热量转移，将引起电池温度迅速升高，导致充电功率受到限制甚至引发电池的安全问题。特别地，当高温环境中电池快速充电冷却和座舱制冷两种需求同时存在时，现有的新能源汽车整车热管理系统往往在热管理性能上大打折扣。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于热泵的整车热管理系统及其控制方法，实现在低温下进行多热源废热回收，在高温下同时充分冷却电池和座舱，并且在全天候状况下以低能耗满足多种热管理需求。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于热泵的整车热管理系统，包括：

热泵制冷剂循环，包括压缩机、水冷凝器、室外热交换器、冷水机、蒸发器、气液分离器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，所述气液分离器、压缩机、水冷凝器、第一电子膨胀阀和室外热交换器依次连通，并形成支路一；所述第三电子膨胀阀与蒸发器连接，并形成支路二；所述第二电子膨胀阀与冷水机连接，并形成支路三；所述室外热交换器与气液分离器连接，并形成支路四；所述支路一、支路二、支路三和支路四通过阀门连通，通过阀门控制各支路的开闭；所述气液分离器还分别与蒸发器和冷水机连通；

座舱加热循环，包括第一水泵、加热器和加热器芯，所述第一水泵、水冷凝器、加热器和加热器芯依次连通；

电驱冷却液循环，包括依次连通的电驱冷却单元、第二四通阀、散热器和副水箱；

电池冷却液循环，包括第二水泵和第一三通阀，所述第二水泵、第一三通阀和冷水机依次连通；

所述第二四通阀还分别与加热器和副水箱连通；所述冷水机还通过第一三通阀与电驱冷却单元连通。

上述技术方案，还包括：

风扇，为室外换热器制冷剂与空气热交换提供所需要的空气流量、以及散热器冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量；

鼓风机，为蒸发器制冷剂与空气热交换提供所需要的空气流量、以及加热器芯冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量。

一种基于热泵的整车热管理系统的控制方法，具体为：

所述压缩机、第一电子膨胀阀、第一四通阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第一水泵、加热器、电驱冷却单元、第二四通阀、第二水泵、第一三通阀、风扇和鼓风机均与控制模块进行通讯连接；

所述控制模块通过控制压缩机控制制冷剂流量，通过控制第一水泵、电驱冷却单元和第二水泵控制冷却液流量，通过控制风扇和鼓风机控制空气流量，控制加热器的加热功率，通过控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、第一四通阀、第二四通阀和第一三通阀，进而控制流体的连通、关闭或指定的流动状态。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第三端口均连通、第一四通阀的第二端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第一端口、第三端口和第二端口均关闭，第一电子膨胀阀部分打开、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀均关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、风扇和鼓风机的转速以及加热器的电流；实现热泵加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第四端口均连通、第二端口和第三端口均关闭，第二四通阀的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第一端口和第三端口均连通、第二端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第二电子膨胀阀部分打开、第三电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、电驱冷却单元水泵、风扇和鼓风机的转速以及加热器的电流；实现热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第四端口均连通、第一四通阀的第二端口和第三端口均关闭，第二四通阀的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第一端口关闭、第一三通阀的第二端口和第三端口均连通，第一电子膨胀阀完全打开、第二电子膨胀阀部分打开、第三电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、第二水泵、风扇和鼓风机的转速以及加热器的电流；实现热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第四端口均连通、第一四通阀的第二端口和第三端口均关闭，第二四通阀的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀的第一端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第二电子膨胀阀部分打开、第三电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、电驱冷却单元水泵、第二水泵、风扇和鼓风机的转速；实现热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和电驱废热加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀的第一端口、第二端口和第三端口均关闭，第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀均关闭；所述控制模块控制第一水泵、电驱冷却单元水泵和鼓风机的转速；实现电驱废热加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀的第一端口和第二端口均连通、第一三通阀的第三端口关闭，第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀均关闭；所述控制模块控制第一水泵、第二水泵和鼓风机的转速；实现电池废热加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第一端口、第二端口和第三端口均关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第三电子膨胀阀部分打开、第二电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、风扇和鼓风机的转速以及加热器的电流；实现挡风玻璃除霜或除雾的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第二端口和第二四通阀的第四端口均连通、第二四通阀的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀的第一端口、第二端口和第三端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第三电子膨胀阀部分打开、第二电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、电驱冷却单元水泵、风扇和鼓风机的转速；实现挡风玻璃除霜或除雾和电驱废热加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀的第一端口和第二端口均连通、第一三通阀的第三端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第三电子膨胀阀部分打开、第二电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、第二水泵、风扇和鼓风机的转速；实现挡风玻璃除霜或除雾和电池废热加热座舱的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第一端口和第三端口均连通、第二四通阀的第二端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第一端口和第二端口均连通、第一三通阀的第三端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第三电子膨胀阀部分打开、第二电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、电驱冷却单元水泵、第二水泵、风扇和鼓风机的转速；实现座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口、第二端口和第三端口均连通，第一四通阀的第四端口关闭，第二四通阀的第一端口和第三端口均连通、第二四通阀的第二端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀的第一端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第二电子膨胀阀部分打开、第三电子膨胀阀部分打开；所述控制模块控制压缩机、电驱冷却单元水泵、第二水泵、风扇和鼓风机的转速；实现座舱空调制冷、电池冷水机制冷和电驱散热器冷却的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口和第三端口均连通、第一四通阀的第二端口和第四端口均关闭，第二四通阀的第一端口和第二端口均连通、第二四通阀的第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀的第一端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第二电子膨胀阀部分打开、第三电子膨胀阀关闭；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、电驱冷却单元水泵、第二水泵和风扇的转速；实现电池加强冷却的工作模式。

进一步地，第一四通阀的第一端口、第二端口和第三端口均连通，第一四通阀的第四端口关闭，第二四通阀的第一端口和第二端口均连通、第二四通阀的第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀的第一端口关闭，第一电子膨胀阀完全打开、第二电子膨胀阀部分打开、第三电子膨胀阀部分打开；所述控制模块控制压缩机、第一水泵、电驱冷却单元水泵、第二水泵、风扇和鼓风机的转速；实现座舱制冷和电池加强冷却的工作模式。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的整车热管理系统包括热泵制冷剂循环、座舱加热循环、电驱冷却液循环和电池冷却液循环，热泵制冷剂循环由压缩机、水冷凝器、室外热交换器、冷水机、蒸发器、气液分离器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀和第一四通阀组成，座舱加热循环由第一水泵、加热器和加热器芯组成，电驱冷却液循环由电驱冷却单元、第二四通阀、散热器和副水箱组成，电池冷却液循环由第二水泵和三通阀组成；本发明的整车热管理系统的控制逻辑简单明确，易于实施；且整车热管理系统通过简明的拓扑结构提供多个工作模式的可能，从而满足不同的热管理需求；

(2)本发明整车热管理系统的控制方法，通过控制制冷剂流量、冷却液流量、空气流量、加热器的加热功率以及电子膨胀阀、四通阀和三通阀的开闭，进而控制流体的连通、关闭或指定的流动状态，实现整车热管理系统热泵加热座舱的工作模式、热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式、热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式、热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和电驱废热加热座舱的工作模式、电驱废热加热座舱的工作模式、电池废热加热座舱的工作模式、挡风玻璃除霜或除雾的工作模式、挡风玻璃除霜或除雾和电驱废热加热座舱的工作模式、挡风玻璃除霜或除雾和电池废热加热座舱的工作模式、座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却的工作模式和座舱空调制冷、电池冷水机制冷和电驱散热器冷却的工作模式、电池加强冷却的工作模式以及座舱制冷和电池加强冷却的工作模式；热泵加热座舱的工作模式利用了热泵制冷剂循环低能耗提供加热功能的特性，从而降低了座舱加热的能耗；热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式，利用电驱废热降低了室外热交换器除霜和座舱加热的能耗；热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式，利用电池废热降低了室外热交换器除霜和座舱加热的能耗；热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和电驱废热加热座舱的工作模式，利用电驱和电池废热降低了室外热交换器除霜和座舱加热的能耗；电驱废热加热座舱的工作模式，利用电驱废热降低了座舱加热的能耗；电池废热加热座舱的工作模式，利用电池废热降低了座舱加热的能耗；挡风玻璃除霜或除雾的工作模式，保证了挡风玻璃结霜或结雾状况下及时除霜或除雾的驾驶安全性；挡风玻璃除霜或除雾和电驱废热加热座舱的工作模式，保证了挡风玻璃结霜或结雾状况下及时除霜或除雾的驾驶安全性，并利用电驱废热降低了座舱加热的能耗；挡风玻璃除霜或除雾和电池废热加热座舱的工作模式，保证了挡风玻璃结霜或结雾状况下及时除霜或除雾的驾驶安全性，并利用电池废热降低了座舱加热的能耗；座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却的工作模式，保证了中高温下座舱的热舒适性以及电驱和电池热管理安全性，电池散热器冷却避免了电池冷水机冷却带来的额外的压缩机负载和能耗；座舱空调制冷、电池冷水机制冷和电驱散热器冷却的工作模式，保证了高温下座舱的热舒适性以及电驱和电池热管理安全性，电池冷水机冷却解决了电池散热器冷却在高温下散热不足的问题；电池加强冷却的工作模式中，水冷凝器为制冷剂循环提供了额外的制冷剂散热，增强了冷水机的冷却能力；座舱制冷和电池加强冷却的工作模式中，水冷凝器为制冷剂循环提供了额外的制冷剂散热，增强了冷水机和蒸发器的冷却能力；上述工作模式涵盖了全天候状况下多种热管理需求，并通过合理的废热利用降低了能耗。

附图说明

图1为本发明所述整车热管理系统结构示意图；

图2(a)为本发明所述整车热管理系统中电驱冷却单元一种内部结构图；

图2(b)为本发明所述整车热管理系统中电驱冷却单元另一种内部结构图；

图3为本发明所述控制模块与整车热管理系统各执行器的通讯连接示意图；

图4为本发明所述控制模块示意性的内部结构图；

图5为本发明所述整车热管理系统在热泵加热座舱模式下的系统图；

图6为本发明所述整车热管理系统在热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱模式下的系统图；

图7为本发明所述整车热管理系统在热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱模式下的系统图；

图8为本发明所述整车热管理系统在热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和利用电驱废热加热座舱模式下的系统图；

图9为本发明所述整车热管理系统在电驱废热加热座舱模式下的系统图；

图10为本发明所述整车热管理系统在电池废热加热座舱模式下的系统图；

图11为本发明所述整车热管理系统在挡风玻璃除霜或除雾模式下的系统图；

图12为本发明所述整车热管理系统在挡风玻璃除霜或除雾和电驱废热加热座舱模式下的系统图；

图13为本发明所述整车热管理系统在挡风玻璃除霜或除雾和电池废热加热座舱模式下的系统图；

图14为本发明所述整车热管理系统在座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却模式下的系统图；

图15为本发明所述整车热管理系统在座舱空调制冷和电池冷水机制冷以及电驱散热器冷却模式下的系统图；

图16为本发明所述整车热管理系统在电池加强冷却模式下的系统图；

图17为本发明所述整车热管理系统在座舱制冷和电池加强冷却模式下的系统图；

图18为本发明另一个实施例的整车热管理系统图；

图中：100-整车热管理系统，101-压缩机，102-水冷凝器，103-第一电子膨胀阀，104-室外热交换器，105-第一四通阀，106-第二电子膨胀阀，107-冷水机，108-第三电子膨胀阀，109-蒸发器，110-气液分离器，201-第一水泵，202-加热器，203-加热器芯，301-电驱冷却单元，302-第二四通阀，303-散热器，304-副水箱，401-第二水泵，402-电池组冷却通道，403-第一三通阀，501-风扇，502-鼓风机，1011-压缩机吸气口，1021-压缩机排气口，1021-水冷凝器制冷剂通道入口，1022-水冷凝器制冷剂通道出口，1023-水冷凝器冷却液通道入口，1024-水冷凝器冷却液通道出口，1041-室外换热器入口，1042-室外换热器出口，1051-第一四通阀第一端口，1052-第一四通阀第二端口，1053-第一四通阀第三端口，1054-第一四通阀第四端口，1071-冷水机制冷剂通道出口，1072-冷水机制冷剂通道入口，1073-冷水机冷却液入口，1074-冷水机冷却液出口，1091-蒸发器入口，1092-蒸发器出口，1101-气液分离器入口，1102-气液分离器出口，2011-第一水泵出水口，2012-第一水泵进水口，2021-加热器入口，2022-加热器出口，2031-加热器芯入口，2032-加热器芯出口，3011-电驱冷却单元入口，3012-电驱冷却单元出口，3021-第二四通阀第一端口，3022-第二四通阀第二端口，3023-第二四通阀第三端口，3024-第二四通阀第四端口，3031-散热器入口，3032-散热器出口，3041-副水箱入口，3042-副水箱出口，4011-第二水泵出水口，4012-第二水泵进水口，4021-电池组冷却液通道出口，4022-电池组冷却液通道入口，4031-第一三通阀第一端口，4032-第一三通阀第二端口，4033-第一三通阀第三端口，3101-电驱冷却通道A，3102-充电装置冷却通道A，3103-水泵A，3104-电驱冷却通道B，3105-充电装置冷却通道B，3106-水泵B，3107-电驱冷却通道C，3108-水泵C，31011-电驱冷却通道A出口，31012-电驱冷却通道A入口，31021-充电装置冷却通道A出口，31022-充电装置冷却通道A入口，31031-水泵A出口，31032-水泵A入口，31041-电驱冷却通道B出口，31042-电驱冷却通道B入口，31051-充电装置冷却通道B出口，31052-充电装置冷却通道B入口，31061-水泵B出口，31062-水泵B入口，31071-电驱冷却通道C出口，31072-电驱冷却通道C入口，31081-水泵C出口，31082-水泵C入口，6000-控制模块，6001-总线，6002-输入接口，6003-存储器，6004-处理器，6005-输出接口，6101-信号一，6102-信号二，6103-信号三，6104-信号四，6105-信号五，6106-信号六，6107-信号七，6108-信号八，6109-信号九，6110-信号十，6111-信号十一，6112-信号十二，6113-信号十三，6200-信号，701-第一单通阀，702-第二单通阀，703-第二单通阀，704-第二三通阀，705-第一单向阀，706-第二单向阀，7041-第二三通阀第一端口，7042-第二三通阀第二端口，7043-第二三通阀第三端口，7051-第一单向阀入口，7052-第一单向阀出口，7061-第二单向阀入口，7062-第二单向阀出口。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。例如，三通阀或四通阀可以通过单通阀或其他合理的阀门种类进行替换。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，本申请中所使用的诸如“第一”和“第二”等序数词仅仅用于区分和标识，而不具有任何其它含义，如未特别指明则不表示特定的顺序，也不具有特定的关联性。例如，术语“第一四通阀”本身并不暗示“第二四通阀”的存在，术语“第二四通阀”本身也不暗示“第一四通阀”的存在。

图1是本申请的一个实施例的整车热管理系统100的系统图，以示出整车热管理系统100中各部件及其连接关系。如图1所示，整车热管理系统100包括压缩机101、水冷凝器102、室外热交换器104、冷水机107、蒸发器109、气液分离器110、第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106、第三电子膨胀阀108、第一四通阀105、第一水泵201、加热器202、加热器芯203、电驱冷却单元301、第二四通阀302、散热器303、副水箱304、第二水泵401、电池组冷却通道402、第一三通阀403、风扇501和鼓风机502，以及用连线表示的各个部件之间的连接管路。压缩机101、水冷凝器102、室外热交换器104、冷水机107、蒸发器109、气液分离器110、第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106、第三电子膨胀阀108和第一四通阀105构成热泵制冷剂循环，第一水泵201、加热器202和加热器芯203构成座舱加热循环，电驱冷却单元301、第二四通阀302、散热器303和副水箱304构成电驱冷却液循环，第二水泵401和第一三通阀403构成电池冷却液循环。第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108部分打开时阀孔打开程度分别与室外热交换器104、冷水机107和蒸发器109的过冷或过热控制有关。

整车热管理系统100各个部件的选型和作用描述如下。其中，压缩机101可以是涡旋式电动压缩机或者其他类型的电动压缩机，将制冷剂蒸汽压缩成过热蒸汽，并推动其在制冷剂循环系统中流动。其中，第一水泵201和第二水泵401以及电驱冷却单元301中使用的水泵类型为电动水泵，推动冷却液在冷却液循环系统中流动。其中，水冷凝器102和冷水机107为水侧换热器，提供冷却液与制冷剂之间的热交换，具体地，水冷凝器102对冷却液进行加热，冷水机107对冷却液进行冷却。其中，室外热交换器104为空气侧换热器，提供空气与制冷剂之间的热交换，具体地，在空调制冷模式下作为冷凝器，在热泵制热模式下作为蒸发器。其中，蒸发器109、加热器芯203和散热器303可以是不同类型的空气侧换热器，提供空气与制冷剂之间的热交换；具体地，蒸发器109用于冷却座舱空气，加热器芯203用于冷却座舱空气，散热器303对冷却液进行冷却。其中，加热器202可以是正温度系数加热器或者其他类型的加热器，可以在冷却液循环中通过加热冷却液为座舱提供热量。其中，第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108可以是电磁式膨胀阀或者电动式膨胀阀，在阀孔部分打开状态下通过控制阀孔开度大小达到过热度或者过冷度的温度精度。其中，风扇501可以是不同类型的电动风扇，为室外换热器104制冷剂与空气热交换、散热器303冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量。其中，鼓风机502可以是不同类型的电动鼓风机，为蒸发器109制冷剂与空气热交换、加热器芯203冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量。其中，气液分离器110使得制冷剂循环系统中的润滑油、液态制冷剂和气态制冷剂分离。其中，副水箱304用于平衡冷却液系统压力。其中，第一四通阀105、第二四通阀302和第一三通阀403可以是电磁阀，也可以设置为其它类型的阀，只要符合特定的连通方式就可以进行合理的替换。第一四通阀105需要能够仅仅连通第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052、仅仅连通第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第三端口1053、仅仅连通第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第四端口1054、以及同时连通第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053。第二四通阀302需要能够仅仅连通第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第二端口3022、仅仅连通第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023、仅仅连通第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024。第一三通阀403需要能够仅仅连通第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第二端口4032、仅仅连通第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第三端口4033以及仅仅连通第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033。第一四通阀105、第二四通阀302和第一三通阀403的目的是为了通过控制其阀门端口相邻的部件连通和断开，达到在不同的工作模式下运行的目的。

整车热管理系统100各个部件之间的连接管路描述如下。其中，压缩机排气口1012与水冷凝器制冷剂通道入口1021连通，压缩机吸气口1011与气液分离器出口1102连通，第一电子膨胀阀103分别与水冷凝器制冷剂通道出口1022和室外换热器入口1041连通，第一四通阀第一端口1051与室外换热器出口1042连通，第二电子膨胀阀106分别与第一四通阀第三端口1053和冷水机制冷剂通道入口1072连通，第三电子膨胀阀108分别与第一四通阀第二端口1052和蒸发器入口1091连通，管道节点A分别与第一四通阀第四端口1054、冷水机制冷剂通道出口1071、蒸发器出口1092和气液分离器入口1101连通；第一水泵出水口2011与水冷凝器冷却液通道入口1023连通，第一水泵进水口2012与加热器芯出口2032连通，水冷凝器冷却液通道出口1024与加热器入口2021连通，管道节点B与加热器出口2022、第二四通阀第二端口3022和管道节点C连通，管道节点C与管道节点D连通，加热器芯入口2031与管道节点C连通；管道节点H与电驱冷却单元出口3012、管道节点D和第一三通阀第一端口4031连通，第二四通阀第三端口3023与管道节点D连通，第二四通阀第四端口3024与管道节点E连通，第二四通阀第一端口3021与散热器入口3031连通，散热器出口3032与管道节点E连通，副水箱入口3041与管道节点E连通，副水箱出口3042与管道节点F连通，电驱冷却单元入口3011与管道节点F连通，第二水泵出水口4011与电池组冷却液通道入口4022连通，第二水泵进水口4012与管道节点G连通，电池组冷却液通道出口4021与第一三通阀第二端口4032连通，第一三通阀第三端口4033与冷水机冷却液入口1073连通，冷水机冷却液出口1074与管道节点G连通，管道节点G与管道节点F连通。

图2(a)、(b)为所述电驱冷却单元301两种内部结构图，这两种结构分别应用于单电驱和双电驱的新能源汽车。如图2(a)所示，应用于单电驱的电驱冷却单元由电驱冷却通道3101A、充电装置冷却通道A3102和水泵A3103组成。水泵A入口31032与整车热管理系统100中的管道节点F连通，水泵A出口31031与充电装置冷却通道A入口31022连通，充电装置冷却通道A出口31021与电驱冷却通道A入口31012连通，电驱冷却通道A出口31011与整车热管理系统100中的管道节点H连通。当整车热管理系统100中电驱冷却单元301属于图2(a)所示的结构时，水泵A3103控制电驱冷却液循环流量，电驱装置和充电装置通过冷却通道中冷却液的对流作用散热。如图2(b)所示，应用于双电驱的电驱冷却单元由电驱冷却通道B3104、电驱冷却通道C3107、充电装置冷却通道B3105、水泵B3106和水泵C3108组成。管道节点B1与整车热管理系统100中的管道节点F、水泵B入口31062和水泵C入口31082连通，水泵B出口31061与充电装置冷却通道B入口31052连通，充电装置冷却通道B出口31051与电驱冷却通道B入口31042连通，水泵C出口31081与电驱冷却通道C入口31072连通，管道节点B2与整车热管理系统100中的管道节点H、电驱冷却通道B出口31041和电驱冷却通道C出口31071连通。当整车热管理系统100中电驱冷却单元301属于图2(b)所示的结构时，水泵B3106和水泵C3108控制电驱冷却液循环流量，电驱装置和充电装置通过冷却通道中冷却液的对流作用散热。

图3是图1中控制模块与整车热管理系统各个执行器的通讯连接示意图。如图3所示，控制模块6000决定整车热管理系统100各个执行器的工作状态。控制模块6000输出接口6005(图4)的信号一6101、信号二6102、信号三6103、信号四6104、信号五6105、信号六6106、信号七6107、信号八6108、信号九6109、信号十6110、信号十一6111、信号十二6112、信号十三6113分别与压缩机101、第一电子膨胀阀103、第一四通阀105、第二电子膨胀阀106、第三电子膨胀阀108、第一水泵201、加热器202、电驱冷却单元301、第二四通阀302、第二水泵401、第一三通阀403、风扇501和鼓风机502实现通讯连接。控制模块6000通过控制压缩机101控制制冷剂流量，控制模块6000通过控制第一水泵201、电驱冷却单元301和第二水泵401控制冷却液流量，控制模块6000通过控制风扇501和鼓风机502控制空气流量，控制模块6000控制加热器202的加热功率，控制模块6000通过控制第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106、第三电子膨胀阀108、第一四通阀105、第二四通阀302和三通阀302控制流体的连通、关闭或指定的流动状态，其中，第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108在部分打开状况下阀孔的打开程度分别与室外热交换器104、冷水机107和蒸发器109过冷度或过热度的控制有关，在完全打开时的压降可以忽略不计。

图4是图3所示的控制模块示意性的内部结构图。如图4所示，整车热管理系统100的控制模块6000包括总线6001、输入接口6002、存储器6003、处理器6004以及输出接口6005。控制模块6000中各个部件，包括输入接口6002、存储器6003、处理器6004以及输出接口6005与总线6001通讯相连，使得处理器6003能够控制输入接口6002、输出接口6005以及存储器6003的运行。具体地说，存储器6003用于存储程序、指令和数据，而处理器6004从存储器6003读取程序、指令和数据，并且能向存储器6003写入数据。通过执行存储器6003读取程序和指令，处理器6004控制输入接口6002、输出接口6004的运行。如图4所示，控制模块6000输入接口6002通过信号6200接收整车热管理系统100的运行请求与其它运行参数，输出接口6005的信号一6101、信号二6102、信号三6103、信号四6104、信号五6105、信号六6106、信号七6107、信号八6108、信号九6109、信号十6110、信号十一6111、信号十二6112、信号十三6113分别与压缩机101、第一电子膨胀阀103、第一四通阀105、第二电子膨胀阀106、第三电子膨胀阀108、第一水泵201、加热器202、电驱冷却单元301、第二四通阀302、第二水泵401、第一三通阀403、风扇501和鼓风机502实现通讯连接。通过执行存储器6003中的程序和指令，处理器6004控制整车热管理系统100的运行。更具体地说，控制装置6000可以通过输入接口6002接收控制整车热管理系统100的运行请求或者其他部件(包括电池、电驱和座舱等)的信号，并通过输出接口6005向各被控制部件发出控制信号，从而使得整车热管理系统100能够在指定的工作模式下运行并可以在不同模式之间进行切换。

图5-17是整车热管理系统100在不同工作模式下运行时的流体流动状态，其中，中空线箭头表示制冷剂的流向和流动路径，加粗实线箭头表示冷却液的流向和流动路径，其他实线则表示无流体流动。其中，第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108黑色填充表示阀孔完全打开或部分打开，白色填充表示阀孔关闭。下面详述图5-17所示的各个工作模式。

图5是图1所示的整车热管理系统100在热泵加热座舱模式下的系统图。在低温环境下，整车热管理系统100在收到座舱加热指令(或者控制模块6000自动产生座舱加热指令)后，可以通过热泵制冷剂循环从环境中吸收热量并且转移到座舱。如图5所示，从压缩机排气口1012流出的高温高压制冷剂通过水冷凝器102制冷剂通道，在冷却液的冷却作用下由气态冷凝成液态。高温高压的制冷剂通过部分打开的第一电子膨胀阀103会减压并且体积增大，形成低温低压的液雾状混合物进入室外热交换器104，这时，室外热交换器104起到了蒸发器的作用，会吸收环境空气中大量的热，使制冷剂变为气态，并且经过第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第四端口1054到达管道节点A，再经过气液分离器110将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1011从气液分离器出口1102中吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。另外一方面，第一水泵出口2011泵出的低温冷却液通过水冷凝器102冷却液通道，并且吸收制冷剂释放的热量从而产生高温冷却液，高温冷却液在经过加热器芯203时会向鼓风机502吹出的空气释放热量加热座舱，并在加热器芯出口2032处变回低温冷却液，被第一水泵入口2012吸入，形成座舱加热冷却液循环。值得注意的是，加热器202可以根据需要向流入加热器入口2021的冷却液释放热量，从而提升座舱加热的功率和系统效率。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第三端口1053均连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第一端口3021、第二四通阀第二端口3022、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第一端口4031、第一三通阀第三端口4033和第一三通阀第二端口4032均关闭，第一电子膨胀阀103部分打开、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108均关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、风扇501的转速、鼓风机502的转速以及加热器202的电流；实现热泵加热座舱的工作模式。

图6是图1所示的整车热管理系统100在热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱模式下的系统图。在整车热管理系统100识别到室外热交换器存在结霜现象并且影响热泵的效率时，整车热管理系统将进入除霜模式。此时，如果电驱冷却单元出口3012的冷却液温度如果较高，则可以利用电驱废热对室外热交换器除霜同时加热座舱。如图6所示，从压缩机排气口1012流出的高温高压制冷剂通过水冷凝器102制冷剂通道，在冷却液的冷却作用下部分由气态冷凝成液态，并且通过完全打开的第一电子膨胀阀103以高温高压的状态进入到室外热交换器104向环境中散热，从而对室外热交换器104的翅片和盘管进行除霜。在这种工作模式下，室外热交换器104起到了冷凝器的作用。制冷剂流经第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第三端口1053，并在通过部分打开的第二电子膨胀阀106时减压并且体积增大，形成低温低压的液雾状混合物进入到冷水机107中从冷却液中吸收热量，制冷剂从冷水机出口1071到达管道节点A，再经过气液分离器110将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1011从气液分离器出口1102中吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。另外一方面，电驱冷水单元出口3012流经管道节点H、第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第三端口4033进入冷水机冷却液入口1073，高温冷却液的释放热量被制冷剂吸收，并通过管道节点G和管道节点F回到电驱冷水单元入口3011，形成电驱废热回收的冷却液循环。值得注意的是，加热器202可以根据需要向流入加热器入口2021的冷却液释放热量，从而提升座舱加热的功率和系统效率。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第四端口1054连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053均关闭，第二四通阀第一端口3021、第二四通阀第二端口3022、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第三端口4033均连通、第一三通阀第二端口4032关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第二电子膨胀阀106部分打开、第三电子膨胀阀108关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、电驱冷却单元301的水泵转速、风扇501的转速、鼓风机502的转速以及加热器202的电流；实现热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式。

图7是图1所示的整车热管理系统100在热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱模式下的系统图。如果电池组冷却通道出口4021的冷却液温度比电驱冷却单元出口3012的冷却液温度高，该工作模式可以将电驱废热利用替换为电池废热利用。由于制冷剂循环和座舱加热冷却液循环与图6所示的工作模式完全相同，因此在这里不再赘述。另一方面，第二水泵出口4011泵出的冷却液流经电池组冷却通道402并在电池组冷却液通道出口4021处形成高温冷却液，再经过第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033后进入冷水机冷却液入口1073。高温冷却液的释放热量被制冷剂吸收，并通过管道节点G回到第二水泵入口4012，形成电池废热回收的冷却液循环。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第四端口1054均连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053均关闭，第二四通阀第一端口3021、第二四通阀第二端口3022、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第一端口4031关闭、第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均连通，第一电子膨胀阀103完全打开、第二电子膨胀阀106部分打开、第三电子膨胀阀108关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、第二水泵401的转速、风扇501的转速、鼓风机502的转速以及加热器202的电流；实现热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式。

图8是图1所示的整车热管理系统100在热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和利用电驱废热加热座舱模式下的系统图。与图7所示的工作模式相比，该工作模式增加了电驱废热加热座舱的功能。当电驱冷却单元出口3012的冷却液温度较高时，座舱加热冷却液循环可以从电驱冷却单元301中吸收热量。由于制冷剂循环和电池废热回收的冷却液循环与图7所示的工作模式完全相同，因此在这里不再赘述。另外一方面，第一水泵出口2011泵出的低温冷却液在经过水冷凝器冷却液入口1023和冷凝器冷却液出口1024、加热器202、管道节点B、第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024、管道节点E、副水箱304和管道节点F进入电驱冷却单元301，吸收电驱零部件(例如电机和逆变器)废热，从而形成高温冷却液，通过管道节点H、管道节点D和管道节点C进入加热器芯入口2031。加热器芯203会向鼓风机502吹出的空气释放热量加热座舱，并在加热器芯出口2032处变回低温冷却液，被第一水泵入口2012吸入，形成电驱废热加热座舱的冷却液循环。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第四端口1054均连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053均关闭，第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均连通、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023均关闭，第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均连通、第一三通阀第一端口4031关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第二电子膨胀阀106部分打开、第三电子膨胀阀108关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、电驱冷却单元301水泵的转速、第二水泵401的转速、风扇501的转速和鼓风机502的转速；实现热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和电驱废热加热座舱的工作模式。

图9是图1所示的整车热管理系统100在利用电驱废热加热座舱模式下的系统图。在整车热管理系统100识别到热泵效率较低并且电驱冷却单元出口3012的冷却液温度如果较高时，则可以直接利用电驱废热加热座舱。与图7所示的工作模式相比，制冷剂循环和电池废热回收的冷却液循环并不工作，电驱废热加热座舱的冷却液循环相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052、第一四通阀第三端口1053和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均连通、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3024均关闭，第一三通阀第一端口4031、第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均关闭，第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108均关闭；控制模块6000控制第一水泵201的转速、电驱冷却单元301的水泵转速以及鼓风机502的转速；实现电驱废热加热座舱的工作模式。

图10是图1所示的整车热管理系统100在利用电池废热加热座舱模式下的系统图。在整车热管理系统100识别到热泵效率较低并且电池冷却通道出口4021的冷却液温度如果较高时，则可以直接利用电池废热加热座舱。如图10所示，第一水泵出口2011泵出的低温冷却液在经过水冷凝器冷却液通道入口1023和水冷凝器冷却液通道出口1024、加热器202、管道节点B、第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024、管道节点E、副水箱304、管道节点F和管道节点G进入第二水泵入口4012。第二水泵入口4012在第二水泵401工作下形成低压区，因此冷却液也不会流经电驱冷却单元301。第二水泵出口4011流经电池冷却通道402吸收电池组废热，从而形成高温冷却液，通过第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第一端口4031、管道节点H、管道节点D和管道节点C进入加热器芯入口2031。加热器芯203会向鼓风机502吹出的空气释放热量加热座舱，并在加热器芯出口2032处变回低温冷却液，被第一水泵入口2012吸入，形成电池废热加热座舱的冷却液循环。具体地，第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052、第一四通阀第三端口1053和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均连通、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023均关闭，第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第二端口4032均连通、第一三通阀第三端口4033关闭，第一电子膨胀阀103、第二电子膨胀阀106和第三电子膨胀阀108均关闭；控制模块6000控制第一水泵201的转速、第二水泵401的转速以及控制鼓风机502的转速；实现电池废热加热座舱的工作模式。

图11是图1所示的整车热管理系统100在挡风玻璃除霜或除雾模式下的系统图。当整车热管理系统100接收到挡风玻璃除霜或除雾指令时，需要通过蒸发器降温降低空气湿度，并且通过加热器芯提升座舱空气温度。从压缩机排气口1012流出的高温高压制冷剂通过水冷凝器102制冷剂通道，在冷却液的冷却作用下部分由气态冷凝成液态，并且通过完全打开的第一电子膨胀阀103以高温高压的状态进入到室外热交换器104向环境中散热。在这种工作模式下，室外热交换器104起到了冷凝器的作用。制冷剂流经第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052，并在通过部分打开的第三电子膨胀阀108时减压并且体积增大，形成低温低压的液雾状混合物进入到蒸发器109中从鼓风机502吹出的空气吸收热量，并且通过空气制冷降低湿度。制冷剂从蒸发器出口1092到达管道节点A，再经过气液分离器110将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1011从气液分离器出口1102中吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。这种工作模式下的座舱加热冷却液循环与图5所示的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052均连通、第一四通阀第三端口1053和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第一端口3021、第二四通阀第二端口3022、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第一端口4031、第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第三电子膨胀阀108部分打开、第二电子膨胀阀106关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、风扇501的转速、鼓风机502的转速以及加热器202的电流；实现挡风玻璃除霜或除雾的工作模式。

图12是图1所示的整车热管理系统100在挡风玻璃除霜或除雾和利用电驱废热加热座舱模式下的系统图。这种工作模式下的制冷剂循环与图11所示的工作模式相同，这种工作模式下的电驱废热加热座舱加热冷却液循环与图8所示的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052均连通、第一四通阀第三端口1053和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均连通、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023均关闭，第一三通阀第一端口4031、第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第三电子膨胀阀108部分打开、第二电子膨胀阀106关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、电驱冷却单元301的水泵转速、风扇501的转速和鼓风机502的转速；实现挡风玻璃除霜或除雾和电驱废热加热座舱的工作模式。

图13是图1所示的整车热管理系统100在挡风玻璃除霜或除雾和利用电池废热加热座舱模式下的系统图。这种工作模式下的制冷剂循环与图11所示的工作模式相同，这种工作模式下的电池废热加热座舱加热冷却液循环与图10所示的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052均连通、第一四通阀第三端口1053和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均连通、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023均关闭，第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第二端口4032均连通、第一三通阀第三端口4033关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第三电子膨胀阀108部分打开、第二电子膨胀阀106关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、第二水泵401的转速、风扇501的转速和鼓风机502的转速；实现挡风玻璃除霜或除雾和电池废热加热座舱的工作模式。

图14是图1所示的整车热管理系统100在座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却模式下的系统图。整车热管理系统100收到座舱空调制冷指令(或者控制模块6000自动产生座舱制冷指令)制冷剂循环对座舱制冷。当环境温度适合并且电池产热量不大时，电池可以与电驱(例如电机和逆变器)同时利用散热器散热，从而减小压缩机载荷，起到降低压缩机能耗的作用。在该模式下，第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第二端口4032打开，从电驱冷却单元出口3012泵出的高温冷却液和从第二水泵出口4011泵出并且流经电池冷却通道402的高温冷却液汇集在管道节点H，并流经管道节点D、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023，进入散热器303。在风扇501的风速控制下，散热器入口的高温冷却液与空气发生热交换和降温，在散热器出口3032形成低温冷却液，流经管道节点E进入到副水箱304中。电驱冷却单元入口3011从管道节点F吸入冷却液，第二水泵入口4012从与管道节点F连通的管道节点G吸入冷却液，从而形成电驱和电池散热器冷却的冷却液循环。这种工作模式下的制冷剂循环与图11所示的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052均连通、第一四通阀第三端口1053和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023均连通、第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第一端口4031和第一三通阀第二端口4032均连通、第一三通阀第三端口4033关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第三电子膨胀阀108部分打开、第二电子膨胀阀106关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、电驱冷却单元301的转速、第二水泵401的转速、风扇501的转速和鼓风机502的转速；实现座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却的工作模式。

图15是图1所示的整车热管理系统100在座舱空调制冷、电池冷水机制冷和电驱散热器冷却模式下的系统图。当空气温度较高时，电池高温冷却液无法通过散热器与环境空气发生热交换，因此需要通过冷水机冷却。与图14的制冷剂循环相比，第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053连通，制冷剂除了进入部分打开的第三电子膨胀阀108之外也会进入部分打开的第二电子膨胀阀106，从而同时在冷水机107的制冷剂通道和蒸发器109内达到低温低压状态，达到冷却电池组和座舱制冷的效果。制冷剂从蒸发器出口1092和冷水机制冷剂出口1071通过管道节点A返回到气液分离器110中，将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1011从气液分离器出口1102中吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。此外，电驱散热器冷却的冷却液循环与图14所示的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053均连通，第一四通阀第四端口1054关闭，第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023均连通、第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均连通、第一三通阀第一端口4031关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第二电子膨胀阀106部分打开、第三电子膨胀阀108部分打开；控制模块6000控制压缩机101的转速、电驱冷却单元301水泵转速、第二水泵401的转速、风扇501的转速和鼓风机502的转速；实现座舱空调制冷、电池冷水机制冷和电驱散热器冷却的工作模式。

图16是图1所示的整车热管理系统100在电池加强冷却模式下的系统图。在极端高温环境或者电池快速充电产生大量热量的状况下，常规的冷水机冷却无法满足电池的散热需求。本申请整车热管理系统100中的水冷凝器102可以通过冷却液循环散热器散热达到加强制冷剂冷却的效果，其具体实施方式如下。从压缩机排气口1012流出的高温高压制冷剂通过水冷凝器102制冷剂通道，在冷却液的冷却作用下部分由气态冷凝成液态，并且通过完全打开的第一电子膨胀阀103以高温高压的状态进入到室外热交换器104继续向环境中散热。在这种工作模式下，室外热交换器104起到了冷凝器的作用。制冷剂流经第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第三端口1053，并在通过部分打开的第二电子膨胀阀106时减压并且体积增大，形成低温低压的液雾状混合物进入到冷水机107中，从而冷却流经冷水机107冷却液通道的冷却液。制冷剂从冷水机出口1071到达管道节点A，再经过气液分离器110将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1011从气液分离器出口1102中吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。第一水泵出口2011泵出的低温冷却液通过水冷凝器102冷却液通道，并且吸收制冷剂释放的热量从而产生高温冷却液，高温冷却液在经过加热器芯203、管道节点B、第二四通阀第二端口3022和第一四通阀第一端口3021进入散热器303。在风扇501的风速控制下，散热器入口的高温冷却液与空气发生热交换和降温，在散热器出口3032形成低温冷却液。低温冷却液流经管道节点E、副水箱304和管道节点F进入电驱冷却单元301，通过水泵继续提升电驱冷却单元出口3012压力，使冷却液循环保持较高的流速。值得注意的是，电池快速充电时，在停车状态下电驱往往只产生有限的热量(例如充电装置产热)，因此电驱冷却单元出口3012冷却液相比入口3011温度升高有限。较低温度的冷却液流经管道节点D、管道节点C和加热器芯203，被第一水泵入口2012吸入，形成制冷剂加强冷却的冷却液循环。另外一方面，电池的冷却液循环与图15所示的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第三端口1053均连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第四端口1054均关闭，第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第二端口3022均连通、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第四端口3024均关闭，第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均连通、第一三通阀第一端口4031关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第二电子膨胀阀106部分打开、第三电子膨胀阀108关闭；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、电驱冷却单元301的水泵转速、第二水泵401的转速以及控制风扇501的转速；实现电池加强冷却的工作模式。

图17是图1所示的整车热管理系统100在座舱制冷和电池加强冷却模式下的系统图。该模式下的制冷剂循环与图15的工作模式相同，该模式下的冷却液循环与图16的工作模式相同，因此在这里不再赘述。具体地，第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053均连通，第一四通阀第四端口1054关闭，第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第二端口3022均连通、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第第四端口3024均关闭，第一三通阀第二端口4032和第一三通阀第三端口4033均连通、第一三通阀第一端口4031关闭，第一电子膨胀阀103完全打开、第二电子膨胀阀106部分打开、第三电子膨胀阀108部分打开；控制模块6000控制压缩机101的转速、第一水泵201的转速、电驱冷却单元301的水泵转速、第二水泵401的转速、风扇501的转速和鼓风机502的转速；实现座舱制冷和电池加强冷却的工作模式。

上述各工作模式中，压缩机101的转速、第一水泵201的转速、第二水泵401的转速、电驱冷却单元301水泵的转速、风扇501的转速、鼓风机502的转速以及加热器202的电流均根据热管理需求确定，为现有技术。

上述第一四通阀105和第二四通阀302可以通过其它方式实现，具体地，如图18所示，图1中的第一四通阀105被替换成第一单通阀701、第二单通阀702、第三单通阀703和管道节点I的组合，第二四通阀302被替换成第二三通阀704和和管道节点J的组合，但仍旧保持了第一四通阀105和第二四通阀302阀门端口相邻的部件相同的连通和断开功能。对于第一四通阀105来说，第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第二端口1052连通第一四通阀、第三端口1053和第一四通阀第四端口1054关闭的状态，等效于第二三通阀第一端口7041和第二三通阀第二端口7042连通、第二三通阀第三端口7043关闭以及第二电子膨胀阀106关闭；第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第三端口1053连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第四端口1054关闭的状态，等效于第二三通阀第一端口7041、第二三通阀第二端口7042和第二三通阀第三端口7043关闭以及第二电子膨胀阀106打开；第一四通阀第一端口1051和第一四通阀第四端口1054连通、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053关闭的状态，等效于第二三通阀第一端口7041和第二三通阀第三端口7043连通、第二三通阀第二端口7042关闭以及第二电子膨胀阀106关闭；第一四通阀第一端口1051、第一四通阀第二端口1052和第一四通阀第三端口1053连通、第一四通阀第四端口1054关闭的状态，等效于第二三通阀第一端口7041和第二三通阀第二端口7042连通、第二三通阀第三端口7043关闭以及第二电子膨胀阀106打开。对于第二四通阀302来说，第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第二端口3022连通、第二四通阀第三端口3023和第二四通阀第四端口3024关闭的状态，等效于第一单通阀701打开、第二单通阀702关闭和第三单通阀703关闭；第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023连通、第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024关闭的状态，等效于第一单通阀701关闭、第二单通阀702打开和第三单通阀703关闭；第二四通阀第二端口3022和第二四通阀第四端口3024连通、第二四通阀第一端口3021和第二四通阀第三端口3023关闭的状态，等效于第一单通阀701打开、第二单通阀702关闭和第三单通阀703打开。值得注意的是，当第三单通阀703打开时，由于从管道节点I流经第三单通阀703到管道节点E的压降要远远小于从管道节点I流经散热器303到管道节点E的压降，所以冷却液不会经过散热器303，相当于散热器303所在的管道支路处于关闭状态。由于以上阀门等效的连通模式涵盖了本申请整车热管理系统100所有流体连通的拓扑状态，图18所示的整车热管理系统可以实现与图1所示系统完全相同的工作模式，因此这里不再赘述图5-17各个工作模式下第一单通阀701、第二单通阀702、第三单通阀703和第二三通阀704的具体工作方式。此外，图18所示的整车热管理系统添加了第一单向阀705和第二单向阀706，确保制冷剂只能从第一单向阀入口7051流向第一单向阀出口7052、从第二单向阀入口7061流向第二单向阀出口7062，防止制冷剂从管道节点A逆流回冷水机107或蒸发器109，而导致制冷剂中的润滑油无法正常回流到气液分离器110，起到保护压缩机101润滑的作用。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种基于热泵的整车热管理系统，其特征在于，包括：

热泵制冷剂循环，包括压缩机(101)、水冷凝器(102)、室外热交换器(104)、冷水机(107)、蒸发器(109)、气液分离器(110)、第一电子膨胀阀(103)、第二电子膨胀阀(106)和第三电子膨胀阀(108)，所述气液分离器(110)、压缩机(101)、水冷凝器(102)、第一电子膨胀阀(103)和室外热交换器(104)依次连通，并形成支路一；所述第三电子膨胀阀(108)与蒸发器(109)连接，并形成支路二；所述第二电子膨胀阀(106)与冷水机(107)连接，并形成支路三；所述室外热交换器(104)与气液分离器(110)连接，并形成支路四；所述支路一、支路二、支路三和支路四通过阀门连通，通过阀门控制各支路的开闭；所述气液分离器(110)还分别与蒸发器(109)和冷水机(107)连通；

座舱加热循环，包括第一水泵(201)、加热器(202)和加热器芯(203)，所述第一水泵(201)、水冷凝器(102)、加热器(202)和加热器芯(203)依次连通；

电驱冷却液循环，包括依次连通的电驱冷却单元(301)、第二四通阀(302)、散热器(303)和副水箱(304)；

电池冷却液循环，包括第二水泵(401)和第一三通阀(403)，所述第二水泵(401)、第一三通阀(403)和冷水机(107)依次连通；

所述第二四通阀(302)还分别与加热器(202)和副水箱(304)连通；所述冷水机(107)还通过第一三通阀(403)与电驱冷却单元(301)连通。

2.根据权利要求1所述的基于热泵的整车热管理系统，其特征在于，还包括：

风扇(501)，为室外换热器(104)制冷剂与空气热交换提供所需要的空气流量、以及散热器(303)冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量；

鼓风机(502)，为蒸发器(109)制冷剂与空气热交换提供所需要的空气流量、以及加热器芯(203)冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量。

3.一种根据权利要求1-2任一项所述的基于热泵的整车热管理系统的控制方法，其特征在于：

所述压缩机(101)、第一电子膨胀阀(103)、第一四通阀(105)、第二电子膨胀阀(106)、第三电子膨胀阀(108)、第一水泵(201)、加热器(202)、电驱冷却单元(301)、第二四通阀(302)、第二水泵(401)、第一三通阀(403)、风扇(501)和鼓风机(502)均与控制模块(6000)进行通讯连接；

所述控制模块(6000)通过控制压缩机(101)控制制冷剂流量，通过控制第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)和第二水泵(401)控制冷却液流量，通过控制风扇(501)和鼓风机(502)控制空气流量，控制加热器(202)的加热功率，通过控制第一电子膨胀阀(103)、第二电子膨胀阀(106)、第三电子膨胀阀(108)、第一四通阀(105)、第二四通阀(302)和第一三通阀(403)，进而控制流体的连通、关闭或指定的流动状态。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第三端口均连通、第一四通阀(105)的第二端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口、第三端口和第二端口均关闭，第一电子膨胀阀(103)部分打开、第二电子膨胀阀(106)和第三电子膨胀阀(108)均关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速以及加热器(202)的电流；实现热泵加热座舱的工作模式。

5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第四端口均连通、第一四通阀(105)的第二端口和第三端口均关闭，第二四通阀(302)的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口和第三端口均连通、第一三通阀(403)的第二端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第二电子膨胀阀(106)部分打开、第三电子膨胀阀(108)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)水泵、风扇(501)和鼓风机(502)的转速以及加热器(202)的电流；实现热泵利用电驱废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式。

6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第四端口均连通、第一四通阀(105)的第二端口和第三端口均关闭，第二四通阀(302)的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口关闭、第一三通阀(403)的第二端口和第三端口均连通，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第二电子膨胀阀(106)部分打开、第三电子膨胀阀(108)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、第二水泵(401)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速以及加热器(202)的电流；实现热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和加热座舱的工作模式。

7.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第四端口均连通、第一四通阀(105)的第二端口和第三端口均关闭，第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀(403)的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀(403)的第一端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第二电子膨胀阀(106)部分打开、第三电子膨胀阀(108)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)制冷剂流量，控制所述第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)水泵、第二水泵(401)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速；实现热泵利用电池废热对室外热交换器除霜和电驱废热加热座舱的工作模式。

8.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口、第二端口和第三端口均关闭，第一电子膨胀阀(103)、第二电子膨胀阀(106)和第三电子膨胀阀(108)均关闭；所述控制模块(6000)控制第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)水泵和鼓风机(502)的转速；实现电驱废热加热座舱的工作模式。

9.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口和第二端口均连通、第一三通阀(403)的第三端口关闭，第一电子膨胀阀(103)、第二电子膨胀阀(106)和第三电子膨胀阀(108)均关闭；所述控制模块(6000)控制第一水泵(201)、第二水泵(401)和鼓风机(502)的转速；实现电池废热加热座舱的工作模式。

10.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀(105)的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口、第二端口和第三端口均关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第三电子膨胀阀(108)部分打开、第二电子膨胀阀(106)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速以及加热器(202)的电流；实现挡风玻璃除霜或除雾的工作模式。

11.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀(105)的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口、第二端口和第三端口均关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第三电子膨胀阀(108)部分打开、第二电子膨胀阀(106)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)水泵、风扇(501)和鼓风机(502)的转速；实现挡风玻璃除霜或除雾和电驱废热加热座舱的工作模式。

12.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀(105)的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均连通、第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口和第二端口均连通、第一三通阀(403)的第三端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第三电子膨胀阀(108)部分打开、第二电子膨胀阀(106)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、第二水泵(401)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速；实现挡风玻璃除霜或除雾和电池废热加热座舱的工作模式。

13.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第二端口均连通、第一四通阀(105)的第三端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均连通、第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第一端口和第二端口均连通、第一三通阀(403)的第三端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第三电子膨胀阀(108)部分打开、第二电子膨胀阀(106)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、电驱冷却单元(301)水泵、第二水泵(401)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速；实现座舱空调制冷和电驱电池散热器冷却的工作模式。

14.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口、第二端口和第三端口均连通，第一四通阀(105)的第四端口关闭，第二四通阀(302)的第一端口和第三端口均连通、第二四通阀(302)的第二端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀(403)的第一端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第二电子膨胀阀(106)部分打开、第三电子膨胀阀(108)部分打开；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、电驱冷却单元(301)水泵、第二水泵(401)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速；实现座舱空调制冷、电池冷水机制冷和电驱散热器冷却的工作模式。

15.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口和第三端口均连通、第一四通阀(105)的第二端口和第四端口均关闭，第二四通阀(302)的第一端口和第二端口均连通、第二四通阀(302)的第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀(403)的第一端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第二电子膨胀阀(106)部分打开、第三电子膨胀阀(108)关闭；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)水泵、第二水泵(401)和控制风扇(501)的转速；实现电池加强冷却的工作模式。

16.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，第一四通阀(105)的第一端口、第二端口和第三端口均连通，第一四通阀(105)的第四端口关闭，第二四通阀(302)的第一端口和第二端口均连通、第二四通阀(302)的第三端口和第四端口均关闭，第一三通阀(403)的第二端口和第三端口均连通、第一三通阀(403)的第一端口关闭，第一电子膨胀阀(103)完全打开、第二电子膨胀阀(106)部分打开、第三电子膨胀阀(108)部分打开；所述控制模块(6000)控制压缩机(101)、第一水泵(201)、电驱冷却单元(301)水泵、第二水泵(401)、风扇(501)和鼓风机(502)的转速；实现座舱制冷和电池加强冷却的工作模式。

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