CN114523819B - 热管理系统、控制方法及装置、计算机程序产品和车辆 - Google Patents

热管理系统、控制方法及装置、计算机程序产品和车辆 Download PDF

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Abstract

一种热管理系统、控制方法及控制装置、计算机程序产品和车辆。热管理系统包括:热泵空调系统,包括通过冷媒管路相连的压缩机、车外换热器、第一节流件、第二节流件、电池换热器、乘员舱冷凝器和乘员舱蒸发器、以及设于冷媒管路的换向阀组件;换向阀组件设置为通过换向使热泵空调系统能够形成乘员舱制热回路、乘员舱制冷回路、电池制热回路、电池制冷回路、余热回收除霜回路;和余热回收换热回路,包括动力部件和换热流路,动力部件设置为驱动换热流路内的换热介质循环流动,换热流路设置为吸收电池的热量并与电池换热器进行热交换。本方案可以利用余热对车外换热器除霜,从而能够降低对乘客舱舒适性的影响。

Description

热管理系统、控制方法及装置、计算机程序产品和车辆
技术领域
本发明涉及但不限于车辆热管理领域,具体是指一种热管理系统、热管理控制方法、热管理控制装置、计算机程序产品和车辆。
背景技术
目前,热泵热管理系统已逐渐成为电动汽车整车热管理的主流系统,但是热泵热管理系统在特定环境温度和湿度下,车外换热器会结霜,从而严重影响车外换热器的换热效率,系统能效会大大降低。
为了除霜,热泵空调系统只能运行乘员舱制冷循环来对车外换热器除霜,这相当于吸收乘员舱内的热量来对车外换热器除霜,会导致乘员舱内吹冷风,进而影响到乘员舱的舒适性。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题是提供一种热管理系统、控制方法及装置、计算机程序产品和车辆,可以利用余热回收换热回路中的热量对车外换热器进行除霜,从而减少甚至避免从乘员舱内部吸收热量,既能够提高余热利用率,也能够降低对乘客舱舒适性的影响。
本申请实施例提供了一种热管理系统,包括:热泵空调系统,包括通过冷媒管路相连的压缩机、车外换热器、第一节流件、第二节流件、电池换热器、乘员舱冷凝器和乘员舱蒸发器、以及设于所述冷媒管路的换向阀组件;所述换向阀组件设置为通过换向使所述热泵空调系统能够形成乘员舱制热回路、乘员舱制冷回路、电池制热回路、电池制冷回路、余热回收除霜回路;和余热回收换热回路,包括动力部件和换热流路,所述动力部件设置为驱动所述换热流路内的换热介质循环流动,所述换热流路设置为吸收电池的热量并与所述电池换热器进行热交换其中,所述冷媒管路包括:第一连接管路,其第一端与所述压缩机的出口及入口连通,所述车外换热器串联接入所述第一连接管路;第一支路,其第一端与所述第一连接管路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的出口连通,所述乘员舱冷凝器串联接入所述第一支路;第二支路,其第一端与所述第一连接管路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的入口连通,所述乘员舱蒸发器串联接入所述第二支路;第三支路,其第一端与所述第一连接管路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的出口及入口连通,所述电池换热器串联接入所述第三支路;其中,所述第一节流件串联接入所述第一连接管路中并位于所述车外换热器与所述第一连接管路的第二端之间,所述第二节流件串联接入所述第一支路中并位于所述第一支路的第一端与所述乘员舱冷凝器之间;所述换向阀组件包括多个控制阀,多个所述控制阀设置为:控制所述第一连接管路与所述压缩机的入口之间的通断、所述第一连接管路与所述压缩机的出口之间的通断、所述第一支路与所述压缩机的出口之间的通断、所述第二支路与所述压缩机的入口之间的通断、所述第三支路与所述压缩机的出口之间的通断、所述第三支路与所述压缩机的入口之间的通断。
本申请实施例提供的热管理系统,包括热泵空调系统和余热回收换热回路。热泵空调系统包括压缩机、车外换热器、节流装置(包括第一节流件和第二节流件)、车内换热器组件(包括乘员舱冷凝器、乘员舱蒸发器、电池换热器)、换向阀组件等结构。通过控制换向阀组件可以切换冷媒管路中的冷媒流向,使得热泵空调系统可以形成多种冷媒回路并能够在多种冷媒回路之间切换,这样热泵空调系统可以具有多种功能模式。并且,热泵空调系统的电池换热器可以与余热回收换热回路的换热流路进行热交换,进而回收换热流路的热量,实现余热回收。
其中,当热泵空调系统运行乘员舱制热回路时,可以对乘员舱进行加热。当热泵空调系统运行乘员舱制冷回路时,可以对乘员舱进行降温。当热泵空调系统运行电池制热回路时,可以对电池进行加热。当热泵空调系统运行电池制冷回路时,可以对电池进行冷却。当热泵空调系统运行余热回收除霜回路时,可以利用换热流路的余热对车外换热器进行除霜。
这样,整个热管理系统功能完善,可以实现乘员舱制冷制热、电池制冷制热,也可以实现余热回收,且可以利用余热回收换热回路中的热量对车外换热器进行除霜,从而减少甚至避免车外换热器除霜时从乘员舱内部吸收热量,既能够提高余热利用率,也能够降低对乘客舱舒适性的影响。
本申请实施例还提供了一种热管理控制方法,应用于如上述实施例所述的热管理系统,所述热管理控制方法包括:确定热管理系统的目标工作模式;控制所述热管理系统的受控部件处于与所述目标工作模式对应的状态,使所述热管理系统工作于所述目标工作模式;其中,所述受控部件包括:所述压缩机、所述换向阀组件、所述动力部件;所述目标工作模式至少包括:乘员舱制热模式、乘员舱制冷模式、电池制热模式、电池制冷模式、余热回收除霜模式。
本申请实施例还提供了一种热管理控制装置,包括处理器以及存储有计算机程序的存储器,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例所述的热管理控制方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的热管理控制方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种车辆,其特征在于,包括如上述实施例所述的热管理系统和热管理控制装置。
附图说明
图1为本申请实施例提供的热管理系统的原理示意图;
图2为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行乘员舱制冷回路的示意图;
图3为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行电池制冷回路的示意图;
图4为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行乘员舱制热回路的示意图;
图5为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行电池制热回路的示意图;
图6为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行余热回收除霜回路的示意图;
图7为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行余热回收制热回路的示意图;
图8为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行乘员舱除湿回路的示意图;
图9为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行三角循环除霜回路的示意图;
图10为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行乘员舱制热回路以及乘员舱除湿回路的示意图;
图11为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行乘员舱制冷回路以及乘员舱除湿回路的示意图;
图12为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行余热回收除霜回路以及余热回收制热回路的示意图;
图13为图1所示热管理系统的热泵空调系统运行余热回收除霜回路。余热回收制热回路以及乘员舱除湿回路的示意图;
图14为本申请一个实施例提供的热管理控制方法的流程示意图;
图15为本申请实施例提供的热管理控制装置的结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1压缩机;2车外换热器;31第一节流件,32第二节流件;4电池换热器;51乘员舱冷凝器,52乘员舱蒸发器;
61第一控制阀,62第二控制阀,63第三控制阀,64第四控制阀;
71第一支路,72第二支路,721第三连接管路,722第三输入管路,73第三支路,74第一连接管路,75第一输出管路,76第一输入管路,77第二输出管路,771第二连接管路,772输出主干路,78第二输入管路,79输入旁路;
81第一风机,82第二风机;
91换热流路,92散热模块;
10气液分离器;
100热管理控制装置,110处理器,120存储器。
具体实施方式
目前,随着环保要求的提升以及碳中和战略的提出,新能源汽车产业的发展速度越来越快。特别是纯电动汽车,已经成为现代汽车产业发展的重要方向,电动汽车的整车热管理技术也越来越重要。由于对续航里程的焦虑,如何通过高效节能的热管理技术来提高电动车的续航里程也逐渐成为了大家重点研究的方向。目前电动汽车的采暖主要采用的是电加热或者常规热泵的方案。电加热效率较低,会导致电动汽车的续航里程大幅缩减。目前常规热泵的工作效率不高,电机电池的余热无法得到充分利用,热管理集成度、工作模式有限。如何更加经济有效地满足整车热管理需求,节约电池耗电量,提高整车续航里程,是目前电动汽车热管理的重点发展方向。
在此背景下,热泵热管理系统已逐渐成为整车热管理的主流系统,但是热泵热管理系统在特定环境温度和湿度下,车外换热器会发生结霜的风险,结霜之后整个系统的效率会降低,无法满足整车的热管理需求,同时在化霜的过程中也会对乘客舱的舒适性造成影响。
本申请针对该问题,提出了一种新能源车热管理系统,可以较好地解决上述问题。
以下结合附图对本申请的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
如图1所示,本申请的一个实施例提供了一种热管理系统,包括:热泵空调系统和余热回收换热回路。
热泵空调系统包括通过冷媒管路相连的压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、第二节流件32、电池换热器4、乘员舱冷凝器51和乘员舱蒸发器52、以及设于冷媒管路的换向阀组件。换向阀组件设置为通过换向使热泵空调系统能够形成乘员舱制热回路、乘员舱制冷回路、电池制热回路、电池制冷回路、余热回收除霜回路。
余热回收换热回路包括动力部件(图中未示出)和换热流路91。动力部件设置为驱动换热流路91内的换热介质循环流动。换热流路91设置为吸收电池的热量并与电池换热器4进行热交换。其中,动力部件可以为但不限于水泵。换热流路91除了包括与电池相关散热模块92连通的流路外,还可以包括与其他散热模块92连通的流路,如电机相关散热模块92。
本申请实施例提供的热管理系统,包括热泵空调系统和余热回收换热回路。热泵空调系统包括压缩机1、车外换热器2、节流装置(包括第一节流件31和第二节流件32)、车内换热器组件(包括乘员舱冷凝器51、乘员舱蒸发器52、电池换热器4)、换向阀组件等结构。通过控制换向阀组件可以切换冷媒管路中的冷媒流向,使得热泵空调系统可以形成多种冷媒回路并能够在多种冷媒回路之间切换,这样热泵空调系统可以具有多种功能模式。并且,热泵空调系统的电池换热器4可以与余热回收换热回路的换热流路91进行热交换,进而回收换热流路91的热量,实现余热回收。
其中,当热泵空调系统运行乘员舱制热回路时,可以对乘员舱进行加热。当热泵空调系统运行乘员舱制冷回路时,可以对乘员舱进行降温。当热泵空调系统运行电池制热回路时,可以对电池进行加热。当热泵空调系统运行电池制冷回路时,可以对电池进行冷却。当热泵空调系统运行余热回收除霜回路时,可以利用换热流路91的余热对车外换热器2进行除霜。
这样,整个热管理系统功能完善,可以实现乘员舱制冷制热、电池制冷制热,也可以实现余热回收,且可以利用余热回收换热回路中的热量对车外换热器2进行除霜,从而减少甚至避免车外换热器2除霜时从乘员舱内部吸收热量,既能够提高余热利用率,也能够降低对乘客舱舒适性的影响。
而在余热回收的过程中以及对电池制冷制热的过程中,可以控制动力部件工作,驱动换热流路91内的换热介质循环流动,这样可以提高换热流路91的换热效率,进而提高余热回收效率以及对电池的制冷制热效率。
在一种示例性的实施例中,换向阀组件还设置为通过换向使热泵空调系统还能够形成以下至少一种回路:余热回收制热回路、乘员舱除湿回路、三角循环除霜回路。
当热泵空调系统运行余热回收制热回路时,可以利用换热流路91的余热对乘员舱进行加热,同时可对电池、电机等发热部件进行冷却,也有利于进一步提高余热回收利用率,进而有利于提高热管理系统的工作效率,提高整车续航里程。
当热泵空调系统运行乘员舱除湿回路时,可以对乘员舱进行除湿。这进一步丰富了热管理系统的功能模式,有利于提高用户的使用体验。
当热泵空调系统运行三角循环除霜回路时,通过三角循环除霜模式对车外换热器2进行除霜。这进一步丰富了热管理系统的除霜模式,便于在不同工况下采用不同的除霜模式,有利于进一步提高系统效率,进一步提高乘客舒适性。
在一种示例性的实施例中,换向阀组件设置为:
如图2所示,当热泵空调系统运行乘员舱制冷回路:压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、乘员舱蒸发器52依次连通形成回路;
如图3所示,当热泵空调系统运行电池制冷回路:压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、电池换热器4依次连通形成回路;
如图4所示,当热泵空调系统运行乘员舱制热回路:压缩机1、乘员舱冷凝器51、第二节流件32、第一节流件31、车外换热器2依次连通形成回路;
如图5所示,当热泵空调系统运行电池制热回路:压缩机1、电池换热器4、第一节流件31、车外换热器2依次连通形成回路;
如图6所示,当热泵空调系统运行余热回收除霜回路:压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、电池换热器4依次连通形成回路;
如图7所示,当热泵空调系统运行余热回收制热回路:压缩机1、乘员舱冷凝器51、第二节流件32、电池换热器4依次连通形成回路;
如图8所示,当热泵空调系统运行乘员舱除湿回路:压缩机1、乘员舱冷凝器51、第二节流件32、乘员舱蒸发器52依次连通形成回路;
如图9所示,当热泵空调系统运行三角循环除霜回路:压缩机1、车外换热器2、第一节流件31依次连通形成回路。
在该实施例中,如图2所示,当乘员舱具有降温需求时,热泵空调系统可以运行乘员舱制冷回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,进入乘员舱蒸发器52,在乘员舱蒸发器52内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,乘员舱蒸发器52蒸发吸收乘员舱的热量,对乘员舱起到降温作用。
如图3所示,当电池具有降温需求时,热泵空调系统可以运行电池制冷回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,电池换热器4吸收换热流路91中的热量,对电池起到降温作用。
如图4所示,当乘员舱具有加热需求时,热泵空调系统可以运行乘员舱制热回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32及第一节流件31,经节流后进入车外换热器2,在车外换热器2内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,乘员舱冷凝器51向乘员舱释放热量,对乘员舱起到加热作用。第一节流件31与第二节流件32可以只有一个处于节流状态,比如第二节流件32处于全开状态,第一节流件31处于节流状态。
如图5所示,当电池具有加热需求时,热泵空调系统可以运行电池制热回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入电池换热器4,在电池换热器4内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后进入车外换热器2,在车外换热器2内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,电池换热器4向换热流路91释放热量,对电池起到加热作用。
如图6所示,当车外换热器2具有除霜需求且换热流路91温度较高时,热泵空调系统可以运行余热回收除霜回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,车外换热器2释放热量,将表面的霜熔化,起到除霜作用。而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,对电池、电机等发热部件起到降温作用,同时回收了换热流路91中的余热。
如图7所示,当乘员舱具有加热需求且换热流路91温度较高时,热泵空调系统可以运行余热回收制热回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32,经第二节流件32节流后,进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,乘员舱冷凝器51向乘员舱释放热量,对乘员舱起到加热作用。而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,对电池、电机等发热部件起到降温作用,同时回收了换热流路91中的余热。
如图8所示,当乘员舱具有除湿需求时,热泵空调系统可以运行乘员舱除湿回路。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32,经第二节流件32节流后,进入乘员舱蒸发器52,在乘员舱蒸发器52内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,高湿气流会流经乘员舱蒸发器52和乘员舱冷凝器51。高湿气流流经乘员舱蒸发器52时湿气会因遇冷而冷凝滴落;流经乘员舱冷凝器51时会被加热。如此,高湿气流经历了冷凝滴落和加热之后,再进入乘员舱的即为较为干燥的气体,因而能够对乘员舱起到较好的除湿作用。
并且,如图10所示,当乘员舱既有加热需求,也有除湿需求时,热泵空调系统可以同时运行乘员舱除湿回路以及乘员舱制热回路,此时经乘员舱冷凝器51流出的冷媒会分为两路,一路进入乘员舱蒸发器52,另一路进入车外换热器2。因此,乘员舱蒸发器52释放的冷量会少于乘员舱冷凝器51释放的热量,从而对乘员舱起到制热除湿的效果。
如图11所示,当乘员舱既有降温需求,也有除湿需求时,热泵空调系统可以同时运行乘员舱除湿回路以及乘员舱制冷回路。此时,压缩机1流出的冷媒会分为两路,一路进入乘员舱冷凝器51然后经第二节流件32节流,另一路进入车外换热器2然后经第一节流件31节流,经第一节流件31和第二节流件32节流后的两路冷媒合为一路进入乘员舱蒸发器52。因此,乘员舱蒸发器52释放的冷量会多于乘员舱冷凝器51释放的热量,从而对乘员舱起到制冷除湿的效果。
如图12所示,当乘员舱具有制热需求、车外换热器2也有除霜需求且换热流路91温度较高时,热泵空调系统可以同时运行余热回收制热回路和余热回收除霜回路。此时,压缩机1流出的冷媒会分为两路,一路进入乘员舱冷凝器51然后经第二节流件32节流,另一路进入车外换热器2然后经第一节流件31节流,经第一节流件31和第二节流件32节流后的两路冷媒合为一路进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后流回压缩机1。该过程中,车外换热器2释放的热量可以熔化表面的结霜,满足车外换热器2的除霜需求;乘员舱冷凝器51释放的热量可以对乘员舱加热,满足乘员舱的制热需求;而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,实现余热回收,并对电池、电机等发热部件起到降温作用。这样可以实现不停机除霜工作,即在对乘员舱加热的同时进行车外换热器2的除霜工作,可以较好地保证乘员舱内的舒适性。
如图13所示,当乘员舱具有制热需求和除湿需求、车外换热器2具有除霜需求且换热流路91温度较高时,热泵空调系统可以同时运行余热回收制热回路、余热回收除霜回路和乘员舱除湿回路。此时,压缩机1流出的冷媒会分为两路,第一路进入车外换热器2然后经第一节流件31节流;第二路进入乘员舱冷凝器51然后经第二节流件32节流,经第二节流件32节流后的冷媒又分为两路,一路进入乘员舱蒸发器52然后流回压缩机1,另一路与经第一节流件31节流后的冷媒合为一路后进入电池换热器4,然后流回压缩机1。该过程中,车外换热器2释放的热量可以熔化表面的结霜,满足车外换热器2的除霜需求;乘员舱冷凝器51和乘员舱蒸发器52配合实现对乘员舱的加热除湿需求;而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,实现余热回收,并对电池、电机等发热部件起到降温作用。
如图9所示,当车外换热器2具有除霜需求且换热流路91温度较低时,热泵空调系统可以运行三角循环除霜回路。此时,压缩机1流出的冷媒会进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后,流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该冷媒循环的压焓图是三角形,而不是常规制冷循环的梯形,因此该回路叫三角循环除霜回路。冷媒经压缩机1压缩后,压力和焓都增加,在压焓图上表现为曲线向右倾斜上升;然后冷媒进入车外换热器2对车外换热器2除霜,压力保持不变,焓减小,在压焓图上表现为曲线水平向左延伸;之后冷媒经第一节流件31节流后流回压缩机1,焓保持不变,而压力降低,在压焓图上表现为曲线竖直向下延伸,由此形成闭合三角形。
本方案中,电池制冷回路与余热回收除霜回路是一致的,这有利于简化系统结构,降低产品成本,也有利于简化热管理系统对安装空间的需求。
可以理解的是,虽然电池制冷回路与余热回收除霜回路的冷媒流向一致,但适用的工况却是不一样的。余热回收除霜回路适用于车外环境温度较低的季节或地区,而电池制冷回路则适用于车外环境温度较高的季节或地区,因而二者并不矛盾。
在一种示例性的实施例中,热管理系统包括余热温度检测装置(图中未示出),余热温度检测装置设置为检测换热流路91的温度。
这样可以根据余热温度检测装置的检测结果来确定热管理系统能否工作于与余热回收相关的工作模式,如余热回收除霜模式、余热回收制热模式、余热回收除霜带制热模式、余热回收除霜带制热除湿模式,有利于提高热管理系统的自动化程度和余热回收利用率。
比如:当换热流路91的温度大于设定温度时,判定热管理系统可以工作于与余热回收相关的工作模式。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,冷媒管路包括:第一连接管路74、第一支路71、第二支路72和第三支路73。
其中,第一连接管路74的第一端与压缩机1的出口及入口连通,车外换热器2串联接入第一连接管路74。
第一支路71的第一端与第一连接管路74的第二端连通,第一支路71的第二端与压缩机1的出口连通,乘员舱冷凝器51串联接入第一支路71。
第二支路72的第一端与第一连接管路74的第二端连通,第二支路72的第二端与压缩机1的入口连通,乘员舱蒸发器52串联接入第二支路72;
第三支路73的第一端与第一连接管路74的第二端连通,第三支路73的第二端与压缩机1的出口及入口连通,电池换热器4串联接入第三支路73。
第一节流件31串联接入第一连接管路74中,并位于车外换热器2与第一连接管路74的第二端之间。第二节流件32串联接入第一支路71中,并位于第一支路71的第一端与乘员舱冷凝器51之间。
换向阀组件包括多个控制阀。多个控制阀设置为:控制第一连接管路74与压缩机1的入口之间的通断、第一连接管路74与压缩机1的出口之间的通断、第一支路71与压缩机1的出口之间的通断、第二支路72与压缩机1的入口之间的通断、第三支路73与压缩机1的出口之间的通断、第三支路73与压缩机1的入口之间的通断。
本方案中,如图2所示,当乘员舱需要降温时,换向阀组件控制第一连接管路74与压缩机1的出口连通,控制第一连接管路74与压缩机1的入口断开,控制第一支路71与压缩机1的出口断开,控制第二支路72与压缩机1的入口连通,控制第三支路73与压缩机1的出口及入口断开。这样,压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、乘员舱蒸发器52依次连通,形成乘员舱制冷回路。
如图3所示,当电池需要降温时,换向阀组件控制第一连接管路74与压缩机1的出口连通,控制第一连接管路74与压缩机1的入口断开,控制第一支路71与压缩机1的出口断开,控制第二支路72与压缩机1的入口断开,控制第三支路73与压缩机1的出口断开,控制第三支路73与压缩机1的入口连通。这样,压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、电池换热器4依次连通,形成电池制冷回路。
如图4所示,当乘员舱需要加热时,换向阀组件控制第一连接管路74与压缩机1的出口断开,控制第一连接管路74与压缩机1的入口连通,控制第一支路71与压缩机1的出口连通,控制第二支路72与压缩机1的入口断开,控制第三支路73与压缩机1的出口及入口断开。这样,压缩机1、乘员舱冷凝器51、第二节流件32、第一节流件31、车外换热器2依次连通,形成乘员舱制热回路。
如图5所示,当电池需要加热时,换向阀组件控制第一连接管路74与压缩机1的出口断开,控制第一连接管路74与压缩机1的入口连通,控制第一支路71与压缩机1的出口断开,控制第二支路72与压缩机1的入口断开,控制第三支路73与压缩机1的出口连通,控制第三支路73与压缩机1的入口断开。这样,压缩机1、电池换热器4、第一节流件31、车外换热器2依次连通,形成电池制热回路。
如图6所示,当车外换热器2需要除霜且换热流路91温度较高时,换向阀组件控制第一连接管路74与压缩机1的出口连通,控制第一连接管路74与压缩机1的入口断开,控制第一支路71与压缩机1的出口断开,控制第二支路72与压缩机1的入口断开,控制第三支路73与压缩机1的出口断开,控制第三支路73与压缩机1的入口连通。这样,压缩机1、车外换热器2、第一节流件31、电池换热器4依次连通,形成余热回收除霜回路。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,冷媒管路还包括:第一输出管路75、第一输入管路76、第二输出管路77和第二输入管路78。
其中,第一输出管路75的第一端与压缩机1的出口连通,第一输出管路75的第二端与第一连接管路74的第一端连通。
第一输入管路76的第一端与第一连接管路74的第一端连通,第一输入管路76的第二端与压缩机1的入口连通。
第二输出管路77的第一端与第三支路73的第二端连通,第二输出管路77的第二端与压缩机1的出口连通。
第二输入管路78的第一端与第三支路73的第二端连通,第二输入管路78的第二端与压缩机1的入口连通。
多个控制阀还设置为:控制第一输出管路75的通断,控制第一输入管路76的通断,控制第二输出管路77的通断,控制第二输入管路78的通断。
本方案中,冷媒管路还包括第一输出管路75、第一输入管路76、第二输出管路77和第二输入管路78。第一连接管路74通过第一输出管路75与压缩机1的出口连通,第一连接管路74通过第一输入管路76与压缩机1的入口连通,第三支路73通过第二输出管路77与压缩机1的出口连通,第三支路73通过第二输入管路78与压缩机1的入口连通。
这样,通过控制第一输出管路75的通断就可以控制第一连接管路74与压缩机1的出口之间的通断,通过控制第一输入管路76的通断就可以控制第一连接管路74与压缩机1的入口之间的通断,通过控制第二输出管路77的通断就可以控制第三支路73与压缩机1的出口之间的通断,通过控制第二输入管路78的通断就可以控制第三支路73与压缩机1的入口之间的通断。如此,既便于根据需要合理布置压缩机1、车外换热器2、电池换热器4、乘员舱冷凝器51、乘员舱蒸发器52等各部件的位置,也便于合理选择控制阀的数量和形式,以优化系统的布局。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,换向阀组件包括第一控制阀61、第二控制阀62和第三控制阀63。
第一控制阀61为三通阀。第一控制阀61的三个端口分别与压缩机1的出口、第一输出管路75的第一端、第二输出管路77的第二端连通。
第二控制阀62为三通阀。第二控制阀62的三个端口分别与第二输出管路77的第一端、第三支路73的第二端、第二输入管路78的第一端连通。
第三控制阀63为二通阀,二通阀设于第一输入管路76。
在该实施例中,相较于在第一输出管路75、第一输入管路76、第二输出管路77、第二输入管路78上分别设二通阀的方案,本方案采用两个三通阀和一个二通阀实现了上述四个管路的通断,因而减少了控制阀的数量,也有利于缩短冷媒管路的总长度,简化了系统结构。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,第二输出管路77包括:第二连接管路771和输出主干路772。
其中,第二连接管路771的第一端形成第二输出管路77的第一端,则第二连接管路771的第一端与第三支路73的第二端连通。
输出主干路772的第一端与第二连接管路771的第二端以及第一支路71的第二端连通。输出主干路772的第二端形成第二输出管路77的第二端,则输出主干路772的第二端与压缩机1的出口连通。
这样,第三支路73的第二端可通过第二连接管路771与输出主干路772连通,并进一步通过输出主干路772与压缩机1的出口连通。而第一支路71的第二端可通过输出主干路772与压缩机1的出口连通。
本方案中,第二输出管路77包括输出主干路772和第二连接管路771。输出主干路772与第一支路71的第二端连通,且输出主干路772通过第二连接管路771与第三支路73的第二端连通。因此,通过第一控制阀61控制输出主干路772的通断即可控制第一支路71与压缩机1的出口之间的通断,通过第一控制阀61和第二控制阀62控制输出主干路772及第二连接管路771的通断即可控制第三支路73与压缩机1的出口之间的通断。这样可以省去单独用于控制第一支路71与压缩机1的出口之间的通断的控制阀,因而可以进一步减少控制阀的数量,也有利于进一步缩短冷媒管路的总长度,从而进一步简化系统结构。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,冷媒管路还包括输入旁路79。输入旁路79与乘员舱蒸发器52并联连接,换向阀组件还设置为控制输入旁路79与压缩机1的入口之间的通断。
如图9所示,当车外换热器2需要除霜且换热流路91温度较低时,换向阀组件控制第一连接管路74与压缩机1的出口连通,控制第一连接管路74与压缩机1的入口断开,控制第一支路71与压缩机1的出口断开,控制第二支路72与压缩机1的入口断开,控制第三支路73与压缩机1的入口及出口断开,控制输入旁路79与压缩机1的入口连通。这样,压缩机1、车外换热器2、第一节流件31依次连通,形成三角循环除霜回路。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,输入旁路79的第一端与第一连接管路74的第二端连通。第二支路72包括:第三连接管路721和第三输入管路722。
第三连接管路721的第一端形成第二支路72的第一端,乘员舱蒸发器52串联接入第三连接管路721,则第三连接管路721的第一端与第一连接管路74的第二端连通。
第三输入管路722的第一端与第三连接管路721的第二端以及输入旁路79的第二端连通。第三输入管路722的第二端形成第二支路72的第二端,则第三输入管路722的第二端与压缩机1的入口连通。
换向阀组件还设置为:控制第三连接管路721的通断、输入旁路79的通断、第三输入管路722的通断。
本方案中,第二支路72包括第三连接管路721和第三输入管路722。输入旁路79通过第三输入管路722与压缩机1的入口连通。这样,相较于输入旁路79直接与第二支路72并联的方案,本方案可以显著缩短输入旁路79的长度。并且,本方案也可以通过控制第三输入管路722的通断来控制输入旁路79与压缩机1的入口之间的通断,而无需单独设置控制输入旁路79与压缩机1的入口之间的通断的控制阀,因而有利于进一步减少控制阀的数量,也有利于进一步缩短冷媒管路的总长度,从而进一步简化系统结构。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,换向阀组件包括第四控制阀64,第四控制阀64为三通阀,第四控制阀64的三个端口分别与第三连接管路721的第二端、输入旁路79的第二端、第三输入管路722的第一端连通。
本方案利用一个三通阀实现了上述第三连接管路721、输入旁路79和第三输入管路722三个管路的通断。相较于三个管路分别设置控制阀,本方案减少了控制阀的数量,也有利于进一步缩短冷媒管路的总长度,从而进一步简化系统结构。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,热管理系统还包括:第一风机81和第二风机82。
其中,第一风机81设置为驱动气流流向车外换热器2。
第二风机82设置为驱动气流流向乘员舱冷凝器51及乘员舱蒸发器52,且沿着第二风机82的风向,乘员舱蒸发器52位于乘员舱冷凝器51的上游侧。
第一风机81的设置,可以提高车外换热器2与车外环境的换热效率,有利于提高系统能效。第二风机82的设置,可以提高乘员舱冷凝器51和乘员舱蒸发器52与乘员舱的换热效率,有利于乘员舱快速达到适宜的温度,有利于提高系统能效。
在一种示例性的实施例中,车外换热器2可以为但不限于板式换热器,第一风机81可以为但不限于电子风扇,第二风机82可以为但不限于鼓风机,动力部件可以为但不限于泵。第一节流件31可以为但不限于电子膨胀阀。第二节流件32可以为但不限于电子膨胀阀。第一控制阀61可以为但不限于电磁阀。第二控制阀62可以为但不限于电磁阀。第三控制阀63可以为但不限于电磁阀。第四控制阀64可以为但不限于电磁阀。
在一种示例性的实施例中,换热流路91包括第一流路和第二流路。第一流路设置为吸收电池的热量并与电池换热器4进行热交换。第二流路设置为吸收电机的热量并与电池换热器4进行热交换。
这样,热管理系统回收的热量不局限于电池,还可以回收电机的热量,因而有利于进一步提高余热回收利用率。
并且,第一流路和第二流路可以相互独立,互不影响。这样,当需要运行余热回收相关的模式时,可以根据第一流路、第二流路的温度选择性的吸收第一流路和/或第二流路的热量,可以避免因余热回收而影响温度正常的发热部件的运行。
在一种示例性的实施例中,如图1所示,压缩机1的入口还串联有气液分离器10,可以防止压缩机1发生液击现象。
如图14所示,本申请实施例还提供了一种热管理控制方法,应用于上述实施例中任一项的热管理系统,热管理控制方法包括:
步骤S102:确定热管理系统的目标工作模式;
步骤S104:控制热管理系统的受控部件处于与目标工作模式对应的状态,使热管理系统工作于目标工作模式。
其中,受控部件包括:压缩机1、换向阀组件、余热回收换热回路的动力部件。目标工作模式至少包括:乘员舱制热模式、乘员舱制冷模式、电池制热模式、电池制冷模式、余热回收除霜模式。
本申请实施例提供的热管理控制方法,在确定热管理系统的目标工作模式后,可以控制热管理系统的受控部件处于与目标工作模式对应的状态,使得热管理系统工作于目标工作模式。由于该热管理系统的热泵空调系统可以形成多种冷媒回路并能够在多种冷媒回路之间切换,这样热泵空调系统可以具有多种功能模式。并且,热泵空调系统的电池换热器4可以与余热回收换热回路的换热流路91进行热交换,进而回收换热流路91的热量,实现余热回收。
这样,整个热管理系统功能完善,可以实现乘员舱制冷制热、电池制冷制热,也可以实现余热回收,且可以利用余热回收换热回路中的热量对车外换热器2进行除霜,从而减少甚至避免车外换热器2除霜时从乘员舱内部吸收热量,既能够提高余热利用率,也能够降低对乘客舱舒适性的影响。
在一种示例性的实施例中,目标工作模式还包括以下任意一种或任意多种工作模式:余热回收制热模式、余热回收除霜带制热模式、制热除湿模式、制冷除湿模式、余热回收除霜带制热除湿模式、三角循环除霜模式。
这进一步丰富了热管理系统的功能模式,有利于提高用户的使用体验,也有利于进一步提高余热回收利用率,进而有利于提高热管理系统的工作效率,提高整车续航里程;且进一步丰富了热管理系统的除霜模式,便于在不同工况下采用不同的除霜模式,有利于进一步提高系统效率,进一步提高乘客舒适性。
在一种示例性的实施例中,如图2所示,受控部件与乘员舱制冷模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行乘员舱制冷回路,动力部件不工作。
如图3所示,受控部件与电池制冷模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行电池制冷回路,动力部件工作。
如图4所示,受控部件与乘员舱制热模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行乘员舱制热回路,动力部件不工作。
如图5所示,受控部件与电池制热模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行电池制热回路,动力部件工作。
如图6所示,受控部件与余热回收除霜模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行余热回收除霜回路,动力部件工作。
如图7所示,受控部件与余热回收制热模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行余热回收制热回路,动力部件工作。
如图10所示,受控部件与制热除湿模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行乘员舱制热回路以及乘员舱除湿回路,动力部件不工作。
如图11所示,受控部件与制冷除湿模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行乘员舱制冷回路以及乘员舱除湿回路,动力部件不工作。
如图12所示,受控部件与余热回收除霜带制热模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行余热回收制热回路以及余热回收除霜回路,动力部件工作。
如图13所示,受控部件与余热回收除霜带制热除湿模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行余热回收除霜回路、乘员舱制热回路以及乘员舱除湿回路,动力部件工作。
如图9所示,受控部件与三角循环除霜模式对应的状态为:压缩机1工作,换向阀组件通过换向使热泵空调系统运行三角循环除霜回路,动力部件不工作。
进一步,受控部件还包括第一节流件31和第二节流件32。
第一节流件31和第二节流件32与乘员舱制热模式对应的状态为:第二节流件32处于全开状态,第一节流件31处于节流状态。
第一节流件31和第二节流件32与制热除湿模式对应的状态为:第一节流件31处于全开状态,第二节流件32处于节流状态。
第一节流件31和第二节流件32与制冷除湿模式对应的状态为:第一节流件31和第二节流件32均处于节流状态。
本实施例列举了热管理系统的十一种工作模式,基本可以满足乘员舱、和电池在不同工况下的换热需求,且能够满足车外换热器2在不同工况下的除霜需求,以及乘员舱在不同工况下的除湿需求。当然,热管理系统的工作模式不局限于此,根据需要也可以对热泵空调系统的冷媒回路进行其他组合或单独运行,得到其他工作模式。
在该实施例中,如图2所示,当乘员舱具有降温需求时,热管理系统可以采用乘员舱制冷模式,利用热泵空调系统为乘员舱降温。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,进入乘员舱蒸发器52,在乘员舱蒸发器52内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,乘员舱蒸发器52蒸发吸收乘员舱的热量,对乘员舱起到降温作用。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第一风机81可以工作,第二风机82也可以工作。
如图3所示,当电池具有降温需求时,热管理系统可以采用电池制冷模式,利用热泵空调系统及余热回收换热流路91为电池降温。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,电池换热器4吸收换热流路91中的热量,对电池起到降温作用。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第一风机81可工作,第二风机82不工作。
如图4所示,当乘员舱具有加热需求时,热管理系统可以采用乘员舱制热模式,利用热泵空调系统为乘员舱加热。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32及第一节流件31,经节流后进入车外换热器2,在车外换热器2内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,乘员舱冷凝器51向乘员舱释放热量,对乘员舱起到加热作用。第一节流件31与第二节流件32可以只有一个处于节流状态,比如第二节流件32处于全开状态,第一节流件31处于节流状态。第一风机81工作,第二风机82不工作。
如图5所示,当电池具有加热需求时,热管理系统可以采用电池制热模式,利用热泵空调系统及余热回收换热流路91为电池加热。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入电池换热器4,在电池换热器4内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后进入车外换热器2,在车外换热器2内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,电池换热器4向换热流路91释放热量,对电池起到加热作用。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第一风机81可工作,第二风机82不工作。
如图6所示,当车外换热器2具有除霜需求且换热流路91温度较高时,热管理系统可以采用余热回收除霜模式,利用热泵空调系统及余热回收换热回路对车外换热器2除霜。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,车外换热器2释放热量,将表面的霜熔化,起到除霜作用。而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,对电池、电机等发热部件起到降温作用,同时回收了换热流路91中的余热。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第一风机81可不工作,第二风机82不工作。
如图7所示,当乘员舱具有加热需求且换热流路91温度较高时,热管理系统可以采用余热回收制热模式,利用热泵空调系统和余热回收换热回路为乘员舱加热。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32,经第二节流件32节流后,进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,乘员舱冷凝器51向乘员舱释放热量,对乘员舱起到加热作用。而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,对电池、电机等发热部件起到降温作用,同时回收了换热流路91中的余热。在该模式下,第二节流件32处于节流状态,第一风机81不工作,第二风机82工作。
如图8所示,当乘员舱具有除湿需求时,热管理系统可以运行乘员舱除湿模式,利用热泵管理系统为乘员舱除湿。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32,经第二节流件32节流后,进入乘员舱蒸发器52,在乘员舱蒸发器52内蒸发吸热后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,高湿气流会流经乘员舱蒸发器52和乘员舱冷凝器51。高湿气流流经乘员舱蒸发器52时湿气会因遇冷而冷凝滴落;流经乘员舱冷凝器51时会被加热。如此,高湿气流经历了冷凝滴落和加热之后,再进入乘员舱的即为较为干燥的气体,因而能够对乘员舱起到较好的除湿作用。在该模式下,第二节流件32处于节流状态,第一风机81不工作,第二风机82工作。
如图10所示,当乘员舱既有加热需求,也有除湿需求时,热管理系统可以采用制热除湿模式,利用热管理系统对乘员舱加热且除湿。此时,压缩机1输出的高温高压气态冷媒先进入乘员舱冷凝器51,在乘员舱冷凝器51内冷凝放热后流向第二节流件32,经第二节流件32节流后,冷媒会分为两路,一路进入乘员舱蒸发器52,另一路进入车外换热器2。因此,乘员舱蒸发器52释放的冷量会少于乘员舱冷凝器51释放的热量,从而对乘员舱起到制热除湿的效果。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第二节流件32处于节流状态,第一风机81工作,第二风机82工作。
如图11所示,当乘员舱既有降温需求,也有除湿需求时,热管理系统可以采用制冷除湿模式,利用热泵空调系统对乘员舱实现制冷除湿。此时,压缩机1流出的冷媒会分为两路,一路进入乘员舱冷凝器51然后经第二节流件32节流,另一路进入车外换热器2然后经第一节流件31节流,经第一节流件31和第二节流件32节流后的两路冷媒合为一路进入乘员舱蒸发器52。因此,乘员舱蒸发器52释放的冷量会多于乘员舱冷凝器51释放的热量,从而对乘员舱起到制冷除湿的效果。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第二节流件32处于节流状态,第一风机81工作,第二风机82工作。
如图12所示,当乘员舱具有制热需求、车外换热器2也有除霜需求且换热流路91温度较高时,热管理系统可以同时运行余热回收除霜带制热模式,利用热泵空调系统及余热回收换热回路对乘员舱制热、对车外换热器2除霜。此时,压缩机1流出的冷媒会分为两路,一路进入乘员舱冷凝器51然后经第二节流件32节流,另一路进入车外换热器2然后经第一节流件31节流,经第一节流件31和第二节流件32节流后的两路冷媒合为一路进入电池换热器4,在电池换热器4内蒸发吸热后流回压缩机1。该过程中,车外换热器2释放的热量可以熔化表面的结霜,满足车外换热器2的除霜需求;乘员舱冷凝器51释放的热量可以对乘员舱加热,满足乘员舱的制热需求;而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,实现余热回收,并对电池、电机等发热部件起到降温作用。这样可以实现不停机除霜工作,即在对乘员舱加热的同时进行车外换热器2的除霜工作,可以较好地保证乘员舱内的舒适性。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第二节流件32处于节流状态,第一风机81可不工作,第二风机82工作。
如图13所示,当乘员舱具有制热需求和除湿需求、车外换热器2具有除霜需求且换热流路91温度较高时,热管理系统可以采用余热回收除霜带制热除湿模式,利用热泵空调系统及余热回收换热回路对乘员舱制热除湿、对车外换热器2除霜。此时,压缩机1流出的冷媒会分为两路,第一路进入车外换热器2然后经第一节流件31节流;第二路进入乘员舱冷凝器51然后经第二节流件32节流,经第二节流件32节流后的冷媒又分为两路,一路进入乘员舱蒸发器52然后流回压缩机1,另一路与经第一节流件31节流后的冷媒合为一路后进入电池换热器4,然后流回压缩机1。该过程中,车外换热器2释放的热量可以熔化表面的结霜,满足车外换热器2的除霜需求;乘员舱冷凝器51和乘员舱蒸发器52配合实现对乘员舱的加热除湿需求;而电池换热器4吸收换热流路91中的热量,实现余热回收,并对电池、电机等发热部件起到降温作用。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第二节流件32处于节流状态,第一风机81可不工作,第二风机82工作。
如图9所示,当车外换热器2具有除霜需求且换热流路91温度较低时,热管理系统可以运行三角循环除霜模式,利用热泵空调系统对车外换热器2除霜。此时,压缩机1流出的冷媒会进入车外换热器2,在车外换热器2内冷凝放热后,流向第一节流件31,经第一节流件31节流后,流回压缩机1,形成冷媒循环。该过程中,压缩机1做的功主要用于熔化车外换热器2表面结的霜。在该模式下,第一节流件31处于节流状态,第一风机81可不工作,第二风机82不工作。
如图15所示,本申请实施例还提供了一种热管理控制装置100,包括处理器110以及存储有计算机程序的存储器120,处理器110执行计算机程序时实现如上述实施例中的热管理控制方法的步骤,因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
处理器110可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。上述的处理器110可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、网络处理器(Network Processor,简称NP)等;还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,计算机程序被处理器110执行时实现如上述实施例中任一项的热管理控制方法的步骤,因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
本申请实施例还提供了一种车辆,包括上述实施例中任一项的热管理系统和上述实施例中的热管理控制装置100,因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
综上所述,本申请实施例提供的热管理系统、热管理控制方法、热管理控制装置、计算机程序产品和车辆,通过设计与改进,整个系统架构简单、功能完善,仅用了两个节流件,可以实现乘员舱制冷制热、电池制冷制热,还可以实现余热回收;并且,还可以实现并联除湿,在制热除湿时无需电加热器的辅助;而车外换热器除霜时可以从电池、电机侧进行余热回收,实现不停机除霜工作,保证乘员舱内的舒适性;可以在不同工况下采用不同的除霜模式进行车外换热器的除霜工作,同时不影响乘客舱的舒适性,能有效地提高热管理系统的工作效率,节约电池能耗,提高整车续航里程。
在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
在上述任意一个或多个示例性实施例中,所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任一组合来实施。如果以软件实施,那么功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或经由计算机可读介质传输,且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包含对应于例如数据存储介质等有形介质的计算机可读存储介质,或包含促进计算机程序例如根据通信协议从一处传送到另一处的任何介质的通信介质。以此方式,计算机可读介质通常可对应于非暂时性的有形计算机可读存储介质或例如信号或载波等通信介质。数据存储介质可为可由一个或多个计算机或者一个或多个处理器存取以检索用于实施本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可包含计算机可读介质。
举例来说且并非限制,此类计算机可读存储介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、快闪存储器或可用来以指令或数据结构的形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它介质。而且,还可以将任何连接称作计算机可读介质举例来说,如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输指令,则同轴电缆、光纤电缆、双纹线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包含于介质的定义中。然而应了解,计算机可读存储介质和数据存储介质不包含连接、载波、信号或其它瞬时(瞬态)介质,而是针对非瞬时有形存储介质。如本文中所使用,磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘或蓝光光盘等,其中磁盘通常以磁性方式再生数据,而光盘使用激光以光学方式再生数据。上文的组合也应包含在计算机可读介质的范围内。
举例来说,可由例如一个或多个数字信号理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效集成或离散逻辑电路等一个或多个处理器来执行指令。因此,如本文中所使用的术语“处理器”可指上述结构或适合于实施本文中所描述的技术的任一其它结构中的任一者。另外,在一些方面中,本文描述的功能性可提供于经配置以用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内,或并入在组合式编解码器中。并且,可将所述技术完全实施于一个或多个电路或逻辑元件中。
本公开实施例的技术方案可在广泛多种装置或设备中实施,包含无线手机、集成电路(IC)或一组IC(例如,芯片组)。本公开实施例中描各种组件、模块或单元以强调经配置以执行所描述的技术的装置的功能方面,但不一定需要通过不同硬件单元来实现。而是,如上所述,各种单元可在编解码器硬件单元中组合或由互操作硬件单元(包含如上所述的一个或多个处理器)的集合结合合适软件和/或固件来提供。

Claims (15)

1.一种热管理系统,其特征在于,包括:
热泵空调系统,包括通过冷媒管路相连的压缩机、车外换热器、第一节流件、第二节流件、电池换热器、乘员舱冷凝器和乘员舱蒸发器、以及设于所述冷媒管路的换向阀组件;所述换向阀组件设置为通过换向使所述热泵空调系统能够形成乘员舱制热回路、乘员舱制冷回路、电池制热回路、电池制冷回路、余热回收除霜回路,所述乘员舱制热回路、所述乘员舱制冷回路、所述电池制热回路、所述电池制冷回路、所述余热回收除霜回路均为冷媒回路;和
余热回收换热回路,包括动力部件和换热流路,所述动力部件设置为驱动所述换热流路内的换热介质循环流动,所述换热流路设置为吸收电池的热量并与所述电池换热器进行热交换;
其中,所述冷媒管路包括:
第一连接管路,其第一端与所述压缩机的出口及入口连通,所述车外换热器串联接入所述第一连接管路;
第一支路,其第一端与所述第一连接管路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的出口连通,所述乘员舱冷凝器串联接入所述第一支路;
第二支路,其第一端与所述第一连接管路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的入口连通,所述乘员舱蒸发器串联接入所述第二支路;
第三支路,其第一端与所述第一连接管路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的出口及入口连通,所述电池换热器串联接入所述第三支路;
其中,所述第一节流件串联接入所述第一连接管路中并位于所述车外换热器与所述第一连接管路的第二端之间,所述第二节流件串联接入所述第一支路中并位于所述第一支路的第一端与所述乘员舱冷凝器之间;
所述换向阀组件包括多个控制阀,多个所述控制阀设置为:控制所述第一连接管路与所述压缩机的入口之间的通断、所述第一连接管路与所述压缩机的出口之间的通断、所述第一支路与所述压缩机的出口之间的通断、所述第二支路与所述压缩机的入口之间的通断、所述第三支路与所述压缩机的出口之间的通断、所述第三支路与所述压缩机的入口之间的通断。
2.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述换向阀组件还设置为通过换向使所述热泵空调系统还能够形成以下至少一种回路:
余热回收制热回路、乘员舱除湿回路、三角循环除霜回路;
所述余热回收制热回路、所述乘员舱除湿回路、所述三角循环除霜回路均为冷媒回路。
3.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,所述换向阀组件设置为:
当所述热泵空调系统运行所述乘员舱制冷回路:所述压缩机、所述车外换热器、所述第一节流件、所述乘员舱蒸发器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述电池制冷回路:所述压缩机、所述车外换热器、所述第一节流件、所述电池换热器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述乘员舱制热回路:所述压缩机、所述乘员舱冷凝器、所述第二节流件、所述第一节流件、所述车外换热器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述电池制热回路:所述压缩机、所述电池换热器、所述第一节流件、所述车外换热器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述余热回收除霜回路:所述压缩机、所述车外换热器、所述第一节流件、所述电池换热器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述余热回收制热回路:所述压缩机、所述乘员舱冷凝器、所述第二节流件、所述电池换热器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述乘员舱除湿回路:所述压缩机、所述乘员舱冷凝器、所述第二节流件、所述乘员舱蒸发器依次连通形成回路;
当所述热泵空调系统运行所述三角循环除霜回路:所述压缩机、所述车外换热器、所述第一节流件依次连通形成回路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热管理系统,其特征在于,所述冷媒管路还包括:
第一输出管路,其第一端与所述压缩机的出口连通,其第二端与所述第一连接管路的第一端连通;
第一输入管路,其第一端与所述第一连接管路的第一端连通,其第二端与所述压缩机的入口连通;
第二输出管路,其第一端与所述第三支路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的出口连通;和
第二输入管路,其第一端与所述第三支路的第二端连通,其第二端与所述压缩机的入口连通;
其中,多个所述控制阀还设置为:控制所述第一输出管路、所述第一输入管路、所述第二输出管路、所述第二输入管路的通断。
5.根据权利要求4所述的热管理系统,其特征在于,所述换向阀组件包括第一控制阀、第二控制阀和第三控制阀;
所述第一控制阀为三通阀,所述第一控制阀的三个端口分别与所述压缩机的出口、所述第一输出管路的第一端、所述第二输出管路的第二端连通;
所述第二控制阀为三通阀,所述第二控制阀的三个端口分别与所述第二输出管路的第一端、所述第三支路的第二端、所述第二输入管路的第一端连通;
所述第三控制阀为二通阀,所述二通阀设于所述第一输入管路。
6.根据权利要求5所述的热管理系统,其特征在于,所述第二输出管路包括:
第二连接管路,其第一端形成所述第二输出管路的第一端;和
输出主干路,其第一端与所述第二连接管路的第二端以及所述第一支路的第二端连通,其第二端形成所述第二输出管路的第二端。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的热管理系统,其特征在于,
所述冷媒管路还包括输入旁路,所述输入旁路与所述乘员舱蒸发器并联连接,所述换向阀组件还设置为控制所述输入旁路与所述压缩机的入口之间的通断。
8.根据权利要求7所述的热管理系统,其特征在于,所述输入旁路的第一端与所述第一连接管路的第二端连通,所述第二支路包括:
第三连接管路,其第一端形成所述第二支路的第一端,所述乘员舱蒸发器串联接入所述第三连接管路;和
第三输入管路,其第一端与所述第三连接管路的第二端以及所述输入旁路的第二端连通,其第二端形成所述第二支路的第二端;
所述换向阀组件还设置为:控制所述第三连接管路的通断、所述输入旁路的通断、所述第三输入管路的通断。
9.根据权利要求8所述的热管理系统,其特征在于,所述换向阀组件包括第四控制阀,所述第四控制阀为三通阀,所述第四控制阀的三个端口分别与所述第三连接管路的第二端、所述输入旁路的第二端、所述第三输入管路的第一端连通。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的热管理系统,其特征在于,所述换热流路包括第一流路和第二流路;
所述第一流路设置为吸收电池的热量并与所述电池换热器进行热交换;
所述第二流路设置为吸收电机的热量并与所述电池换热器进行热交换。
11.一种热管理控制方法,应用于如上述权利要求1至10中任一项所述的热管理系统,所述热管理控制方法包括:
确定热管理系统的目标工作模式;
控制所述热管理系统的受控部件处于与所述目标工作模式对应的状态,使所述热管理系统工作于所述目标工作模式;
其中,所述受控部件包括:所述压缩机、所述换向阀组件、所述动力部件;所述目标工作模式至少包括:乘员舱制热模式、乘员舱制冷模式、电池制热模式、电池制冷模式、余热回收除霜模式;
所述目标工作模式还包括以下任意一种或任意多种工作模式:余热回收制热模式、余热回收除霜带制热模式、制热除湿模式、制冷除湿模式、余热回收除霜带制热除湿模式、三角循环除霜模式。
12.根据权利要求11所述的热管理控制方法,其特征在于,
所述受控部件与所述乘员舱制冷模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行乘员舱制冷回路,所述动力部件不工作;
所述受控部件与所述电池制冷模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行电池制冷回路,所述动力部件工作;
所述受控部件与所述乘员舱制热模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行乘员舱制热回路,所述动力部件不工作;
所述受控部件与所述电池制热模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行电池制热回路,所述动力部件工作;
所述受控部件与所述余热回收除霜模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行余热回收除霜回路,所述动力部件工作;
所述受控部件与所述余热回收制热模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行余热回收制热回路,所述动力部件工作;
所述受控部件与所述余热回收除霜带制热模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行所述余热回收制热回路以及所述余热回收除霜回路,所述动力部件工作;
所述受控部件与所述制热除湿模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行所述乘员舱制热回路以及乘员舱除湿回路,所述动力部件不工作;
所述受控部件与所述制冷除湿模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行所述乘员舱制冷回路以及所述乘员舱除湿回路,所述动力部件不工作;
所述受控部件与所述余热回收除霜带制热除湿模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行所述余热回收除霜回路、所述乘员舱制热回路以及所述乘员舱除湿回路,所述动力部件工作;
所述受控部件与所述三角循环除霜模式对应的状态为:所述压缩机工作,所述换向阀组件通过换向使所述热泵空调系统运行三角循环除霜回路,所述动力部件不工作。
13.一种热管理控制装置,其特征在于,包括处理器以及存储有计算机程序的存储器,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求11或12所述的热管理控制方法的步骤。
14.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求11或12所述的热管理控制方法的步骤。
15.一种车辆,其特征在于,包括如上述权利要求1至10中任一项所述的热管理系统和如权利要求13所述的热管理控制装置。
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