CN114654959A - 一种热管理系统及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种热管理系统及汽车，涉及汽车技术领域。该热管理系统包括：驱动电机系统，串接在第一管路上；乘员舱换热器，串接在第二管路上；动力电池包，串接在第三管路上；第一四通阀，第一四通阀的第一接口与第一管路的第一端连接，第一四通阀的第二接口与第二管路的第一端连接，第一四通阀的第三接口与第三管路的第一端分别连接；第一管路的第二端、第二管路的第二端和第三管路的第二端相互连接；控制器，用于根据乘员舱的加热需求和动力电池包的加热需求，控制第一四通阀的导通状态。通过控制第一四通阀的导通状态，从而实现了利用驱动电机系统的余热为整车有加热需求的部件进行加热的目的，有效降低了低温用车时整车能耗。

Description

一种热管理系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种热管理系统及汽车。
背景技术
为了使电动汽车能够平稳而又高效的运行，需要有汽车热管理系统来对汽车中的动力电池和乘员舱等组件的温度进行控制，使动力电池和乘员舱在电动汽车运行时，均处于合适的稳固。在行车过程中，驱动电机和制动系统会产生多余热量，目前各车型的整车热管理系统，动力系统附件、动力电池和乘员舱的热量的都是独立进行处理，系统回路较多，能量浪费严重。
因此，为了降低整车能耗，提升整车加热性能，亟需提供一种能够节省整车能耗的热管理系统。
发明内容
本发明实施例提供一种热管理系统及汽车，用以解决如何降低整车能耗的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种热管理系统，包括：
驱动电机系统，所述驱动电机系统串接在第一管路上；
乘员舱换热器，所述乘员舱换热器串接在第二管路上；
动力电池包，所述动力电池包串接在第三管路上；
第一四通阀，所述第一四通阀的第一接口与所述第一管路的第一端连接，所述第一四通阀的第二接口与所述第二管路的第一端连接，所述第一四通阀的第三接口与所述第三管路的第一端分别连接；所述第一管路的第二端、所述第二管路的第二端和所述第三管路的第二端相互连接。
控制器，用于根据乘员舱的加热需求和动力电池包的加热需求，控制所述第一四通阀的导通状态。
进一步地，所述第一四通阀的导通状态包括：第一状态、第二状态和第三状态；
其中，在所述第一四通阀处于第一状态时，所述第一四通阀中仅第一接口和第二接口连通，所述第一管路和所述第二管路形成的第一加热回路导通；
在所述第一四通阀处于第二状态时，所述第一四通阀中仅第一接口和第三接口连通，所述第一管路和所述第三管路形成的第二加热回路导通；
在所述第一四通阀处于第三状态时，所述第一四通阀中第一接口、第二接口和第三接口均连通，所述第一加热回路和所述第二加热回路均导通。
进一步地，所述热管理系统还包括：
PTC加热器，所述PTC加热器串接在第四管路上；
第一三通阀，所述第一三通阀的第一接口和第二接口串接于所述第二管路；
所述第四管路的第一端与所述第一四通阀的第四接口连接，所述第四管路的第二端与所述第一三通阀的第三接口连接。
进一步地，所述热管理系统还包括：
温度传感器，所述温度传感器串接在所述第一管路上；
前机舱散热器，所述前机舱散热器串接在第五管路上；
第二三通阀，所述第二三通阀的第二接口和第三接口串接于所述第一管路；
第二四通阀，所述第二四通阀的第二端和第四端串接于所述第一管路；
所述第五管路的第一端与所述第二三通阀的第一端口连接，所述第五管路的第二端与所述第二四通阀的第一端口连接。
进一步地，所述热管理系统还包括：
冷凝器、压缩机、电机水路换热器、乘员舱蒸发器、电池水路换热器、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀；
其中，所述第一电磁阀的第一端、所述第二电磁阀的第一端和所述第三电磁阀的第一端均与所述冷凝器的第一端连接；
所述第一电磁阀的第二端与所述电机水路换热器的第一端连接，所述第二电磁阀的第二端与所述乘员舱蒸发器的第一端连接，所述第三电磁阀的第二端与所述电池水路换热器的第一端连接；
所述冷凝器的第二端与所述压缩机的第一端连接，所述压缩机的第二端分别与所述电机水路换热器的第二端、所述乘员舱蒸发器的第二端和所述电池水路换热器的第二端连接。
进一步地，在所述第一电磁阀闭合时，所述冷凝器、压缩机和电机水路换热器形成第一冷却回路；
在所述第二电磁阀闭合时，所述冷凝器、压缩机和乘员舱蒸发器形成第二冷却回路；
在所述第三电磁阀闭合时，所述冷凝器、压缩机和电池水路换热器形成第三冷却回路。
进一步地，所述第一管路上串接有第一水泵；
所述第三管路上串接有第二水泵。
进一步地，所述第四管路上串接有第三水泵。
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的热管理系统。
本发明的有益效果是：
上述方案，通过所述第一四通阀将所述驱动电机系统、乘员舱换热器和动力电池包所在管路进行连通，并根据乘员舱的加热需求和动力电池包的加热需求，控制第一四通阀的导通状态，从而实现了利用驱动电机系统的余热为整车有加热需求的部件进行加热的目的，有效降低了低温用车时整车能耗。
附图说明
图1表示本发明实施例的热管理系统的结构示意图之一；
图2表示本发明实施例的热管理系统的结构示意图之二；
图3表示本发明实施例的热管理系统的结构示意图之三；
图4表示本发明实施例的热管理系统的结构示意图之四；
图5表示本发明实施例的热管理系统的结构示意图之五。
附图标记说明：
11-第一四通阀；12-第二四通阀；21-第一三通阀；22-第二三通阀；31-第一电磁阀；32-第二电磁阀；33-第三电磁阀；41-第一水泵；42-第二水泵；43-第三水泵。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明针对如何降低整车能耗的问题，提供一种热管理系统及汽车。
如图1至图2所示，本发明实施例提供一种热管理系统，包括：
驱动电机系统，所述驱动电机系统串接在第一管路上；所述第一管路上串接有第一水泵41；
乘员舱换热器，所述乘员舱换热器串接在第二管路上；
动力电池包，所述动力电池包串接在第三管路上；所述第三管路上串接有第二水泵42。
第一四通阀11，所述第一四通阀11的第一接口与所述第一管路的第一端连接，所述第一四通阀11的第二接口与所述第二管路的第一端连接，所述第一四通阀11的第三接口与所述第三管路的第一端分别连接；所述第一管路的第二端、所述第二管路的第二端和所述第三管路的第二端相互连接。
控制器，用于根据乘员舱的加热需求和动力电池包的加热需求，控制所述第一四通阀11的导通状态。
需要说明的是，本发明实施例通过所述第一四通阀将所述驱动电机系统、乘员舱换热器和动力电池包所在管路进行连通，并根据乘员舱的加热需求和动力电池包的加热需求，控制第一四通阀的导通状态，从而实现了利用驱动电机系统的余热为整车有加热需求的部件进行加热的目的，有效降低了低温用车时整车能耗。
具体地，所述第一四通阀11的导通状态包括：第一状态、第二状态和第三状态；其中，在所述第一四通阀11处于第一状态时，所述第一四通阀11中仅第一接口和第二接口连通，所述第一管路和所述第二管路形成的第一加热回路导通；在所述第一四通阀11处于第二状态时，所述第一四通阀11中仅第一接口和第三接口连通，所述第一管路和所述第三管路形成的第二加热回路导通；在所述第一四通阀11处于第三状态时，所述第一四通阀11中第一接口、第二接口和第三接口均连通，所述第一加热回路和所述第二加热回路均导通。
需要说明的是，在所述第一四通阀11处于第一状态时，驱动电机系统与乘员舱换热器之间导通，将电机热量传递到乘员舱换热器，进行乘员舱的辅助加热；在所述第一四通阀11处于第二状态时，驱动电机系统与动力电池包之间导通，将电机热量传递到动力电池包，进行动力电池包的辅助加热；在所述第一四通阀11处于第三状态时，驱动电机系统与乘员舱换热器之间导通，同时驱动电机系统与动力电池包之间导通，将电机热量传递到乘员舱换热器和动力电池包，进行乘员舱和动力电池包的辅助加热。
本发明实施例的热管理系统，还包括：
PTC加热器，所述PTC加热器串接在第四管路上；所述第四管路上串接有第三水泵43；
第一三通阀21，所述第一三通阀21的第一接口和第二接口串接于所述第二管路；
所述第四管路的第一端与所述第一四通阀11的第四接口连接，所述第四管路的第二端与所述第一三通阀21的第三接口连接；
第二三通阀22，所述第二三通阀22的第二接口和第三接口串接于所述第一管路；
第二四通阀12，所述第二四通阀12的第二端和第四端串接于所述第一管路。
需要说明的是，下面针对动力电池是否有加热需求和乘员舱是否有加热需求的各种情况，结合图3进行说明：
一、动力电池包有加热需求且乘员舱无加热需求
第一四通阀11仅接通第三接口和第四接口，第一三通阀21仅接通第二接口和第三接口，PTC加热器为动力电池包进行加热。此时第二三通阀22仅接通第二接口和第三接口，第二四通阀12仅接通第三接口和第四接口，电机系统水路小循环运转。待电机系统出水口温度满足要求后第二四通阀12改为仅接通第二接口和第四接口，此时驱动电机系统和PTC加热器共同为动力电池包进行加热。
需要说明的是，在第二三通阀22仅接通第二接口和第三接口，第二四通阀12仅接通第三接口和第四接口时，驱动电机系统、电池水路换热器和第一水泵形成循环回路，此时，电池水路换热器在压缩机未启动时，并不对动力电池包起制冷作用，因此仅用于和驱动电机系统形成循环回路，保证水路运转。
二、动力电池包有加热需求且乘员舱也有加热需求
第二四通阀12接通第二接口和第四接口，第二三通阀22仅接通第二接口和第三接口，第一四通阀11的第二接口和第四接口相通，第一四通阀11的第一接口和第三接口相通，第一三通阀21仅接通第一接口和第三接口，此时PTC加热器仅为乘员舱加热，驱动电机系统仅为动力电池进行加热。当PTC加热器功率满足乘员舱需求后，第一三通阀21的所有接口相连通和第一四通阀11的所有接口相连通使PTC加热器为电池进行加热。
三、乘员舱有加热需求且动力电池包无加热需求
第一四通阀11仅接通第二接口和第四接口，第一三通阀21仅接通第一接口和第三接口，PTC加热器为乘员舱进行加热。此时第二三通阀22仅接通第二接口和第三接口，第二四通阀12仅接通第三接口和第四接口，电机系统水路小循环运转。待驱动电机系统出水口温度满足要求后第二四通阀12改为仅接通第二接口和第四接口，第一三通阀21接通所有接口，第一四通阀11接通第一接口、第二接口和第四接口，此时驱动电机系统和PTC加热器共同为乘员舱进行加热。
进一步需要说明的是，在确定驱动电机系统出水口温度何时满足要求时，本发明实施例的热管理系统，还包括：
温度传感器，所述温度传感器串接在所述第一管路上。所述温度传感器设置在所述驱动电机系统的出水口处，用于检测出水口温度，在出水口温度大于预设温度时，则确定驱动电机系统出水口温度满足要求，此时控制第二四通阀12改为仅接通第二接口和第四接口，即可将驱动电机系统产生的热量传递到动力电池包和/或乘员舱换热器中。
进一步地，所述驱动电机系统产生的热量在传递到动力电池包和/或乘员舱换热器后，如驱动电机系统的温度仍高于正常工作要求，则需要对驱动电机系统进行散热。因此所述热管理系统，还包括：
前机舱散热器，所述前机舱散热器串接在第五管路上；
所述第五管路的第一端与所述第二三通阀22的第一端口连接，所述第五管路的第二端与所述第二四通阀12的第一端口连接。
冷凝器、压缩机、电机水路换热器、乘员舱蒸发器、电池水路换热器、第一电磁阀31、第二电磁阀32和第三电磁阀33；
其中，所述第一电磁阀31的第一端、所述第二电磁阀32的第一端和所述第三电磁阀33的第一端均与所述冷凝器的第一端连接；
所述第一电磁阀31的第二端与所述电机水路换热器的第一端连接，所述第二电磁阀32的第二端与所述乘员舱蒸发器的第一端连接，所述第三电磁阀33的第二端与所述电池水路换热器的第一端连接；
所述冷凝器的第二端与所述压缩机的第一端连接，所述压缩机的第二端分别与所述电机水路换热器的第二端、所述乘员舱蒸发器的第二端和所述电池水路换热器的第二端连接。其中，所述电池水路换热器的第一端还与第二三通阀22的第二端连接，所述电池水路换热器的第二端还与所述第二四通阀12的第三接口连接。
具体地，在所述第一电磁阀31闭合时，所述冷凝器、压缩机和电机水路换热器形成第一冷却回路；
在所述第二电磁阀32闭合时，所述冷凝器、压缩机和乘员舱蒸发器形成第二冷却回路；
在所述第三电磁阀33闭合时，所述冷凝器、压缩机和电池水路换热器形成第三冷却回路。
需要说明的是，下面结合图4至图5对电机散热、电池包散热和乘员舱降温进行说明：
一、在驱动电机系统散热需求较小时，第二三通阀22仅接通第一接口和第三接口，第二四通阀12仅接通第一接口和第四接口，此时驱动电机系统与前机舱散热器形成循环回路，通过前机舱散热器对驱动电机系统进行散热。
在驱动电机系统散热需求较大时，第一电磁阀31闭合，压缩机启动，此时，电机水路换热器、压缩机和冷凝器形成循环回路，驱动电机系统通过电机水路换热器进行强制降温，通过压缩机和冷凝器散热。
二、在动力电池散热需求较小时，第二三通阀22仅接通第二接口和第三接口，第一四通阀11仅接通第一接口和第三接口，第二三通阀22的第二接口截止。通过电池水路换热器对动力电池包进行散热。
在动力电池散热需求较大时第三电磁阀33闭合、压缩机启动，电池水路换热器、压缩机和冷凝器形成循环回路，动力电池包通过电池水路换热器进行强制降温，通过压缩机、冷凝器散热。
三、在乘员舱有降温需求时，第二电磁阀32闭合、压缩机启动，乘员舱蒸发器、压缩机和冷凝器形成循环回路，乘员舱通过乘员舱蒸发器进行强制降温，通过压缩机、冷凝器散热。
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的热管理系统。
需要说明的是，设置有该热管理系统的汽车，动力电池包或乘员舱可利用驱动电机主动加热或自身余热为整车有加热需求的部件进行加热，另外驱动电机也可利用空调系统进行散热。通过驱动电机主动加热、余热利用、制动系统余温利用，可有效降低低温整车能耗，同时空调系统为驱动电机进行散热可进一步提升电机动力性能。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种热管理系统，其特征在于，包括：
驱动电机系统，所述驱动电机系统串接在第一管路上；
乘员舱换热器，所述乘员舱换热器串接在第二管路上；
动力电池包，所述动力电池包串接在第三管路上；
第一四通阀(11)，所述第一四通阀(11)的第一接口与所述第一管路的第一端连接，所述第一四通阀(11)的第二接口与所述第二管路的第一端连接，所述第一四通阀(11)的第三接口与所述第三管路的第一端分别连接；所述第一管路的第二端、所述第二管路的第二端和所述第三管路的第二端相互连接。
控制器，用于根据乘员舱的加热需求和动力电池包的加热需求，控制所述第一四通阀(11)的导通状态。
2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，
所述第一四通阀(11)的导通状态包括：第一状态、第二状态和第三状态；
其中，在所述第一四通阀(11)处于第一状态时，所述第一四通阀(11)中仅第一接口和第二接口连通，所述第一管路和所述第二管路形成的第一加热回路导通；
在所述第一四通阀(11)处于第二状态时，所述第一四通阀(11)中仅第一接口和第三接口连通，所述第一管路和所述第三管路形成的第二加热回路导通；
在所述第一四通阀(11)处于第三状态时，所述第一四通阀(11)中第一接口、第二接口和第三接口均连通，所述第一加热回路和所述第二加热回路均导通。
3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，还包括：
PTC加热器，所述PTC加热器串接在第四管路上；
第一三通阀(21)，所述第一三通阀(21)的第一接口和第二接口串接于所述第二管路；
所述第四管路的第一端与所述第一四通阀(11)的第四接口连接，所述第四管路的第二端与所述第一三通阀(21)的第三接口连接。
4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，所述温度传感器串接在所述第一管路上。
5.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，还包括：
前机舱散热器，所述前机舱散热器串接在第五管路上；
第二三通阀(22)，所述第二三通阀(22)的第二接口和第三接口串接于所述第一管路；
第二四通阀(12)，所述第二四通阀(12)的第二端和第四端串接于所述第一管路；
所述第五管路的第一端与所述第二三通阀(22)的第一端口连接，所述第五管路的第二端与所述第二四通阀(12)的第一端口连接。
6.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，还包括：
冷凝器、压缩机、电机水路换热器、乘员舱蒸发器、电池水路换热器、第一电磁阀(31)、第二电磁阀(32)和第三电磁阀(33)；
其中，所述第一电磁阀(31)的第一端、所述第二电磁阀(32)的第一端和所述第三电磁阀(33)的第一端均与所述冷凝器的第一端连接；
所述第一电磁阀(31)的第二端与所述电机水路换热器的第一端连接，所述第二电磁阀(32)的第二端与所述乘员舱蒸发器的第一端连接，所述第三电磁阀(33)的第二端与所述电池水路换热器的第一端连接；
所述冷凝器的第二端与所述压缩机的第一端连接，所述压缩机的第二端分别与所述电机水路换热器的第二端、所述乘员舱蒸发器的第二端和所述电池水路换热器的第二端连接。
7.根据权利要求6所述的热管理系统，其特征在于，
在所述第一电磁阀(31)闭合时，所述冷凝器、压缩机和电机水路换热器形成第一冷却回路；
在所述第二电磁阀(32)闭合时，所述冷凝器、压缩机和乘员舱蒸发器形成第二冷却回路；
在所述第三电磁阀(33)闭合时，所述冷凝器、压缩机和电池水路换热器形成第三冷却回路。
8.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，
所述第一管路上串接有第一水泵(41)；
所述第三管路上串接有第二水泵(42)。
9.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，
所述第四管路上串接有第三水泵(43)。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的热管理系统。
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