CN114801659B - 一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，属于低温汽车空调技术领域。包括空气调节系统和水循环系统；空气调节系统包括压缩机、制冷剂储液罐、冷凝器换热器的冷凝侧、蒸发器换热器的蒸发侧；水循环系统室外换热器、循环水储液罐、四个水泵、电机换热器、电池换热器、蒸发器换热器的水循环侧、第一舱内换热器、第二舱内换热器、冷凝器换热器的水循环侧和九通阀。本发明实现九种工作模式，其中自增焓式制热模式，突破了纯电动汽车在严寒地区的制热困难的难题，解决纯电动汽车采用PTC制热耗电高和电池电机余热浪费等问题；运用九通阀灵活切换九种工作模式，提高整车能源利用率，合理规划整车热量的分配。
Description
技术领域
本发明属于低温汽车空调技术领域，具体涉及一种自增焓的制热模式以及整车热管理系统优化系统。
背景技术
我国汽车产业正面临着从燃油汽车向新能源转型的机遇和挑战。新能源汽车通常利用电能作为整车能源，如何提高车辆的电能储备量和能量利用效率是决定新能源汽车能否快速取代传统燃油汽车的关键问题之一。
现阶段新能源汽车的电能储备量获得了大幅提升，但整车能量利用效率却未见明显改进，其主要原因有两方面。一方面，整车能量利用的架构设计理念缺失，电能未能获得充分利用。例如：电池热控分系统和座舱空调分系统缺乏能量调配，电池产生的热量不仅未能用于实现座舱空调功能，反而需要使用风机或水泵等耗能器件实现散热，造成了能源浪费。另一方面，纯电动汽车在各温度区间的热能需求复杂，比如，电机在超过65℃时效能下降，需要对其降温保护；电池的适宜工作温度期间是25～35℃；舱内适宜温度是15～25℃。
由于当前运用的汽车空调热泵不能在低于-15℃情况下良好运行，新能源汽车在冬季所需的电池低温启动和座舱供暖两项功能均依赖能量效率低下的电加热手段，导致车辆的冬季能耗急剧增加。
上述两个问题，说明我国新能源汽车的热管理系统在整车和关键部件级别均亟需技术提升。
发明内容
为了解决纯电动新能源汽车热需求复杂、冬季制热效率低等问题，优化纯电动新能源汽车的热管理系统，本发明提供一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统。
本发明采用自增焓的方式实现热泵在低温情况下的运用，同时利用电池废热驱动热泵，探索一种简便、节能、环保的新能源汽车热管理系统设计方法。本发明的应用，有助于提高新能源汽车在全气象条件下的能量利用效率，取代传统电加热手段提升车辆续航，为新能源汽车的应用和市场推广提供技术基础。
一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统包括空气调节系统和水循环系统；
所述空气调节系统包括压缩机19、制冷剂储液罐17、电子膨胀阀11、冷凝器换热器20的冷凝流道、蒸发器换热器13的蒸发流道；所述压缩机19的出口通过串联着的冷凝器换热器20的冷凝流道连通着制冷剂储液罐17，且出口端位于制冷剂液面下方；压缩机19的进口通过串联着的同轴管第一支路14、蒸发器换热器13的蒸发流道、电子膨胀阀11、同轴管第二支路16连通着制冷剂储液罐17，且进口端位于制冷剂液面上方；
所述同轴管第一支路14与同轴管第二支路16构成同轴管中间换热器。
所述冷凝器换热器20为双流体流道结构，由各自独立的冷凝流道和水循环流道组成；
所述蒸发器换热器13为三流体流道结构，由各自独立的蒸发流道、蒸发第一水循环流道36、蒸发第二水循环流道37；其中蒸发第一水循环流道36和蒸发第二水循环流道37构成蒸发器换热器13的水循环侧；
所述空气调节系统的工质为制冷剂；
所述水循环系统包括室外换热器1、循环水储液罐2、第一水泵3、第二水泵7、第三水泵8、电机换热器9、电池换热器10、第四水泵12、蒸发器换热器13的水循环侧、第一舱内换热器15、第二舱内换热器18、冷凝器换热器20的水循环侧和九通阀22；
所述九通阀22的第一端口为第一管路阀24、第二端口为第二管路阀25、第三端口为第三管路阀26、第四端口为第四管路阀27、第五端口为第五管路阀28、第六端口为第六管路阀29、第七端口为第七管路阀30、第八端口为第八管路阀31、第九端口为第九管路阀32；
所述水循环系统的工质为防冻液；
所述室外换热器1的一端连接着九通阀22的第一管路阀24的端口，另一端位于循环水储液罐2内的水面以下；室外换热器1的外部设有室外风机23；
连接管33的一端位于循环水储液罐2内的水面以上，连接管33的另一端通过三通管分别连通着第一支管34和第二支管35；
所述冷凝器换热器20的水循环流道的一端连通着九通阀22的第二管路阀25的端口，另一端连通着第一水泵3的出水口，第一水泵3的进水口连通着第一支管34；
所述第二舱内换热器18的一端连通着九通阀22的第三管路阀26的端口，另一端连通着第一支管34；第二舱内换热器18的外部设有舱内鼓风机21；
所述第一舱内换热器15的一端连通着九通阀22的第四管路阀27的端口，另一端连通着第一支管34；
所述蒸发器换热器13的蒸发第一水循环流道36的一端连通着第四水泵12的出口，第四水泵12的进口连通着九通阀22的第五管路阀28的端口，蒸发器换热器13的蒸发第一水循环流道的另一端分别连通着第一支管34和第二支管35；
所述蒸发器换热器13的蒸发第二水循环流道37的一端连通着九通阀22的第六管路阀28的端口，另一端连通着九通阀22的第七管路阀29的端口和第二支管35；
所述电池换热器10的一端连通着九通阀22的第八管路阀31的端口，另一端连通着所述第二水泵7的进口，第二水泵7的出口连通着第七管路阀29的端口；
所述电机换热器9的一端连通着九通阀22的第九管路阀32的端口，另一端连通着所述第三水泵8的进口，第三水泵8的出口连通着第二支管35；
所述热管理系统实现九种工作模式：自增焓式低温热泵模式、自增焓余热回式收热泵模式、普通热泵模式、余热回收热泵模式、第一制冷模式、第二制冷模式、第三制冷模式、普通热泵除湿、余热回收热泵除湿。
进一步的技术方案如下：
所述第二舱内换热器18的另一端和第一支管34之间设有第一流量阀4。
所述第一舱内换热器15的另一端和第一支管34之间设有第二流量阀5。
所述蒸发器换热器13的蒸发第一水循环管路36的另一端和第一支管34之间设有第三流量阀6。
所述室外换热器1、电机换热器9、电池换热器10、第一舱内换热器15和第二舱内换热器18均为管翅式换热器。
所述冷凝器换热器20为板式换热器。
所述蒸发器换热器13为三路板式换热器。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.纯电动汽车，由于缺少内燃机为蒸发器提供吸热量，环境温度在-15℃以下时，热泵循环不能提供足够的制热量，所以目前运用PTC电加热为纯电动汽车提供供暖，目前广泛应用的PTC电加热效率在0.9左右。本发明中自增焓式制热模式突破纯电动汽车在严寒地区的制热困难的难题，将冷凝器的热量按优先级分配给车舱内和蒸发器，来提高蒸发器工作环境温度，使制热量可以爬升到所需供应的热量值。以制冷剂为1234yf为例，在-20℃环境下电热转化效率可以达到0.85，随着补热值升高，蒸发器工作温度上升，所能提供的制热量上升，可以基本满足需求；当电池、电机留有余热时，余热供给到蒸发器，进一步提高了效率，在环境温度为-10～-20℃时，空气调节循环效率大约在1.2～1.5在低环境温度下，余热回收优势更为明显；环境温度为-5～10℃时，切换到普通热泵模式时，热泵代替PTC电加热的优势尤为突出，此时效率可达2.4～3.2，远远优于PTC电加热，解决纯电动汽车采用PTC制热耗电高和电池电机余热浪费等问题，提高整车能源利用率，电池、电机的废热得以回收运用，合理规划整车热量的分配。
2.本发明中自增焓热泵，解决了传统空气调节循环在低温制热时，由于蒸发器不能向环境中吸取足够热量使制冷剂充分蒸发，从而导致制热量不足和效率低等问题。本发明中自增焓热泵利用冷凝器换热器和电池电机余热对蒸发器换热器进行补热，提高了蒸发器换热器工作环境的温度。同时由于直接将热量输给蒸发器换热器，避免了传统低温热泵在冬季制冷时由于蒸发器温度低造成结霜的问题，此特性体现出优于燃油汽车系统中热泵的性能。
3.本发明将纯电动汽车热管理系统模块化，集成电池热管理，电机热管理，车舱内热管理于一体，运用九通阀灵活切换各种工作模式，多种工作模式，在保证原有制冷系统效能不变的前提下，优化管路结构，将热泵代替PTC电加热，使低温热泵得到运用，实现空气调节系统覆盖更广的工作环境；
4.本发明将空调系统模块化并从整个热管理系统解耦开，方便根据需求更换制冷剂及其空调系统，将空调部件集中，方便维修更换，减少了制冷剂充注量，降低成本。
附图说明
图 1本发明的系统流程图。
图 2本发明自增焓式低温热泵情况下九通阀各管路流向。
图3本发明自增焓余热回收式热泵情况下九通阀各管路流向。
图 4本发明普通热泵模式情况下九通阀各管路流向。
图 5本发明余热回收热泵模式情况下九通阀各管路流向。
图6本发明制冷模式1情况下九通阀各管路流向。
图7本发明制冷模式2情况下九通阀各管路流向。
图8本发明制冷模式3情况下九通阀各管路流向。
图9本发明普通热泵除湿情况下九通阀各管路流向。
图10本发明余热回收热泵除湿情况下九通阀各管路流向。
上图中序号：室外换热器1、循环水储液罐2、第一水泵3、第一流量阀4、第二流量阀5、第三流量阀6、第二水泵7、第三水泵8、电机换热器9、电池换热器10、电子膨胀阀1111、第四水泵12、蒸发器换热器13、同轴管第一支路14、第一舱内换热器15、同轴管第二支路16、制冷剂储液罐17、第二舱内换热器18、压缩机19、冷凝器换热器20、舱内鼓风机21、九通阀22、室外风机23、第一管路阀24、第二管路阀25、第三管路阀26、第四管路阀27、第五管路阀28、第六管路阀29、第七管路阀30、第八管路阀31、第九管路阀32、连接管33、第一支管34、第二支管35、蒸发第一水循环流道36、蒸发第二水循环流道37。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1
参见图1，一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统包括空气调节系统和水循环系统。
空气调节系统包括压缩机19、制冷剂储液罐17、电子膨胀阀11、冷凝器换热器20的冷凝流道、蒸发器换热器13的蒸发流道；所述压缩机19的出口通过串联着的冷凝器换热器20的冷凝流道连通着制冷剂储液罐17，且出口端位于制冷剂液面下方；压缩机19的进口通过串联着的同轴管第一支路14、蒸发器换热器13的蒸发流道、电子膨胀阀11、同轴管第二支路16连通着制冷剂储液罐17，且进口端位于制冷剂液面上方。
同轴管第一支路14与同轴管第二支路16构成同轴管中间换热器。
冷凝器换热器20为双流体流道结构的板式换热器，由各自独立的冷凝流道和水循环流道组成。
蒸发器换热器13为三路板式换热器，由各自独立的蒸发流道、蒸发第一水循环流道36、蒸发第二水循环流道37，其中蒸发第一水循环流道36和蒸发第二水循环流道37构成蒸发器换热器13的水循环侧。
空气调节系统的工质为制冷剂。
水循环系统包括室外换热器1、循环水储液罐2、第一水泵3、第二水泵7、第三水泵8、电机换热器9、电池换热器10、第四水泵12、蒸发器换热器13的的水循环侧、第一舱内换热器15、第二舱内换热器18、冷凝器换热器20的水循环流道和九通阀22。
室外换热器1、电机换热器9、电池换热器10、第一舱内换热器15和第二舱内换热器18均为管翅式换热器。
九通阀22的第一端口为第一管路阀24、第二端口为第二管路阀25、第三端口为第三管路阀26、第四端口为第四管路阀27、第五端口为第五管路阀28、第六端口为第六管路阀29、第七端口为第七管路阀30、第八端口为第八管路阀31、第九端口为第九管路阀32。
水循环系统的工质为防冻液，主要为凝固点在零下60℃以下的工质。
室外换热器1的一端连接着九通阀22的第一管路阀24的端口，另一端位于循环水储液罐2内的水面以下；室外换热器1的外部设有室外风机23。
连接管33的一端位于循环水储液罐2内的水面以上，连接管33的另一端通过三通管分别连通着第一支管34和第二支管35。
冷凝器换热器20的水循环流道的一端连通着九通阀22的第二管路阀25的端口，另一端连通着第一水泵3的出水口，第一水泵3的进水口连通着第一支管34。
第二舱内换热器18的一端连通着九通阀22的第三管路阀26的端口，另一端连通着第一支管34；第二舱内换热器18的外部设有舱内鼓风机21。第二舱内换热器18的另一端和第一支管34之间安装有第一流量阀4。
第一舱内换热器15的一端连通着九通阀22的第四管路阀27的端口，另一端连通着第一支管34。第一舱内换热器15的另一端和第一支管34之间安装有第二流量阀5。
蒸发器换热器13的蒸发第一水循环流道36的一端连通着第四水泵12的出口，第四水泵12的进口连通着九通阀22的第五管路阀28的端口，蒸发器换热器13的蒸发第一水循环流道36的另一端分别连通着第一支管34和第二支管35。蒸发器换热器13的蒸发第一水循环管路36的另一端和第一支管34之间安装有第三流量阀6。
蒸发器换热器13的蒸发第二水循环流道37的一端连通着九通阀22的第六管路阀28的端口，另一端连通着九通阀22的第七管路阀29的端口和第二支管35。
电池换热器10的一端连通着九通阀22的第八管路阀31的端口，另一端连通着所述第二水泵7的进口，第二水泵7的出口连通着第七管路阀29的端口。
电机换热器9的一端连通着九通阀22的第九管路阀32的端口，另一端连通着所述第三水泵8的进口，第三水泵8的出口连通着第二支管35。
本发明热管理系统实现九种工作模式：自增焓式低温热泵模式、自增焓余热回式收热泵模式、普通热泵模式、余热回收热泵模式、第一制冷模式、第二制冷模式、第三制冷模式、普通热泵除湿、余热回收热泵除湿。
本发明热管理系统的工作模式详细说明如下：
系统工作时，制冷剂由低温低压的气体状态进入压缩机19，被压缩为高温高压气体，进入冷凝器换热器20的冷凝流道进行定压冷却成液态，此时制冷剂放出大量的热量，再流经制冷剂储液罐17保证管路内有充足的制冷剂，然后流过同轴管第二支路16进行过冷，同轴管第二支路16出口连接电子膨胀阀11进行绝热节流，制冷剂状态变为低压液态进入蒸发器换热器13的蒸发流道进行蒸发过程，此时需要吸收大量热量使制冷剂蒸发为低温低压的气态，流经同轴管第一支路14进行过热到达压缩机19进入下一次循环。
自增焓式低温热泵模式
参见图2，此时环境温度为-15℃～-25℃，电池有热需求，舱也内需要热量，由于电机在-40～65℃都可以正常工作，在汽车使用的环境条件下，电控不需要冷量。管路流动方向如图2所示。
此时九通阀，打开第二管路阀25、第三管路阀26、第四管路阀27、第五管路阀28和第一水泵3、第四水泵12；关闭第一管路阀24、第六管路阀29。冷凝器换热器20的热量分别按设计优先顺序由九通阀的分为三条循环：第一条循环热量由第二管路阀25分配给第五管路阀28到达第四水泵12至蒸发器换热器13的蒸发器第一水循环流道36，由第三流量阀6来控制流量，放出热量被蒸发流道内制冷剂所吸收，然后防冻液从第一支路到达第一水泵3，水泵驱动循环逆时针流动，进入冷凝器水循环管路，在吸收冷凝流道热量后回到第二管路阀25。第二条循环热量由第二管路阀25分配第四管路阀27到达第一舱内换热器15由第二流量阀5控制流量，放热后进入第一支路与第一循环汇合。第三条循环热量由第二管路阀25分配给第三管路阀26到达第二舱内换热器18由第一流量阀4控制流量，放热后进入第一支路与第一循环汇合。第一循环解决蒸发器换热器13在低温下无法从环境吸收足够热量维持循环的难题，提高蒸发器换热器13所工作环境的温度，使空气调节系统尽快达到较高的效率，同时可以对蒸发器换热器13实现除霜；第二循环和第三循环为舱内运输热量。
打开第七管路阀30、第八管路阀31、第九管路阀32和第二水泵7、第四水泵12，电池的热量由电池换热器10传递给防冻液从九通阀第八管路阀，电机在工作后可以迅速产生热量，热量可由电机换热器9传递给防冻液进入九通阀第九管路阀；第八管路阀、第九管路阀内防冻液汇合，从第七管路阀流出分出两路，一路通过第二水泵7回到电池换热器10放热，另一路通过第三水泵回到电机换热器9吸热，利用电机的热量给电池提供适宜的工作条件，从而保证了电机工作环境不会超过65℃。
以制冷剂为1234yf为例，环境温度为-20℃时，冷凝器出口温度可达70℃以上，热泵效率可以达到0.85以上，；电池电机温度可以控制在15~30℃内，随着电池电机的运行，工作温度会逐渐上升，工作模式将转换为自增焓余热回式收热泵模式。
自增焓余热回式收热泵模式
参见图3，与自增焓式低温热泵不同的是，此时电机电池已将具备一定的余热，只有舱内需要热量。管路流动方向如图3所示。在自增焓式低温制热的基础上，打开第六管路阀29，关闭第七管路阀30，电池的热量由电池换热器10传递给防冻液从九通阀第八管路阀，电机的热量可由电机换热器9传递给防冻液进入九通阀第九管路阀，第八管路阀、第九管路阀内防冻液汇合，从第六管路阀流出，进入蒸发器换热器13的蒸发器第二水循环流道37，放热后分为两路，一路通过第二水泵7回到电池换热器10再次吸热，另一路通过第三水泵回到电机换热器9再次吸热。电池、电机余热可以为蒸发器换热器13提供热量，使冷凝器换热器20的热量可以更多的分配到舱内。
适用于当环境温度为-15℃～-25℃时，汽车正常行驶后电机电池产生余热时的低温制热，同时兼备蒸发器除霜效果。由于电池、电机余热回收的补热，减少了冷凝器端分配给蒸发器的热量占比，从而进一步提升效率。以制冷剂为1234yf为例，在环境温度在-10～-20℃时提高了空气调节循环的效率最低可以保证1.2，且在随着环境温度的降低效率会有所提高，可达1.5，明显优于PTC电加热效率。
由于自增焓热泵在启动时，是一个动态升温的过程，蒸发器温度会逐渐升高，从而使制热量逐渐升高，设终态是制热量达到3.5kw。维持压缩机转速为8000，选用威灵EVJ33B-T01压缩机的参数进行计算。余热回收热量设为0.85kw。
| 环境工况 | -20℃ |
| 蒸发器初态温度 | -25℃ |
| 压缩机转速 | 8000rpm |
| 冷凝器终温 | 80.5℃ |
| 效率 | 0.76 |
| 余热回收后冷凝器终温 | 63.4℃ |
| 余热回收后效率 | 1.17 |
虽然自增焓式低温热泵的效率略低，但这个模式仅应用于车辆运行前期，为车辆进入更好工作状态提供条件，所以在低温条件下，车辆稳定运行后，主要工作模式是自增焓余热回式收热泵模式，此时优于PTC电加热的性能才逐渐显现出来。
普通热泵模式
参见图4，此时环境温度-15～15℃，蒸发器换热器13可以从环境中吸取足够的热量，管路流动方向如图4所示。在自增焓式低温制热基础上，打开第一管路阀24，连通第一管路阀24和第五管路阀28，通过第四水泵12驱动防冻液至蒸发器换热器13的蒸发器第一水循环流道36，放热后由第三流量阀6来控制流量从第二支路到达循环水储液罐2，进入是外换热器1进行吸热，然后回到第二管路阀25。
以制冷剂为1234yf为例，在环境温度为-15℃时，热泵效率可以达到2.4，当环境温度为-5℃时，热泵效率可以高达3.2，远远优于纯电加热。
余热回收热泵模式
参见图5，此时环境温度-15～15℃，蒸发器虽然能够从环境中吸热，但不足以使冷凝器换热器20产生足够的热量供给舱内，所以将电机电池的余热用于蒸发器补焓，管路流动方向如图5所示。在普通热泵模式基础上，关闭第七管路阀30，打开第六管路阀29，电池的热量由电池换热器10传递给防冻液从九通阀第八管路阀，电机的热量可由电机换热器9传递给防冻液进入九通阀第九管路阀，第八管路阀、第九管路阀内防冻液汇合，从第六管路阀流出，进入蒸发器换热器13的蒸发器第二水循环流道37，放热后分为两路，一路通过第二水泵7回到电池换热器10再次吸热、另一路通过第三水泵回到电机换热器9再次吸热。电池、电机余热可以为蒸发器换热器13提供热量，从而使空气调节循环内冷凝器换热器20可以输出更大制热量。适用于稳定行驶后，温度在-15～15℃情况下的制热，同时兼备蒸发器除霜效果。
第一制冷模式
参见图6，当室外温度大于30℃时，舱内、电池、电机都需要寻求冷却，此时环境温度超过电池最佳工作温度上线，只能通过空气调节循环来寻求冷量，管路流动方向如图6所示。打开第三管路阀26、第四管路阀27、第五管路阀28和第四水泵12，车舱内热量分别通过第一舱内换热器15将热量从第三管路阀26输入第五管路阀28、第二舱内换热器18将热量从第四管路阀27输入第五管路阀28，汇合后进入第四热泵12然后进入蒸发器第一水循环流道36与蒸发流道进行换热，换热流经第三流量阀6进入第一支路，再分别流经第一流量阀4、第二流量阀5回到第一舱内换热器15、舱内换热器18；
第一管路阀24、第二管路阀25、第九管路阀32和第一水泵3、第三水泵8开启，第七管路阀30关闭，使冷凝器换热器20热量从第二管路阀25进入第一管路阀24到达是外换热器1放热后流经循环水储液罐2进入第一支路，由第一水泵3驱动回到冷凝器换热器水循环流道吸取冷凝流道的热量；电机换热器9的热量从第三管路阀26进入第一管路阀24到达是外换热器1放热后流经循环水储液罐2进入第二支路，由第三水泵8驱动回到电机换热器9继续吸热。
同时由于电池温度过高，需要打开第六管路阀29、第八管路阀31和第二水泵7，使蒸发器换热器13冷量通过蒸发器第二水循环流道37由第二水泵7驱动，进入电池换热器10放热后，进入第八管道阀31，从第六管道阀29回到蒸发器13。
适用于解决夏日舱内制冷和电池过热需要冷却保护，或者造成效率变低的情况。
第二制冷模式
参见图7，当室外温度在20～30℃时，电机、电池可以通过外部换热器1主动冷却，舱内通过蒸发器换热器13主动冷却，管路流动方向如图7所示。此时在第一制冷模式的基础上关闭第六管路阀29，将第八管路阀改至与第一管路阀连通，具体地，电池换热器10的热量从第八管路阀31到第1管路阀,然后传递到室外换热器1放热后，流经循环水储液罐2进入第二支路，由第二水泵7驱动回到电池换热器10再次吸热。
第三制冷模式
参见图8，当夏季车辆刚刚开启时，或者夏季阴雨天气除湿时，电池的温度无需主动冷却可以保持自循环，舱内需要通过蒸发器换热器13主动冷却，管路流动方向如图8所示。在第一制冷模式的基础上关掉第六管路阀29，打开第七管路阀30，使电池换热器10的热量从第八管路阀到第七管路阀由第二热泵7驱动回到电池换热器10，其他保持不变。
在夏季时，第三制冷模式在车辆启动前期时运用的模式，当电池温度随着行驶时间变长而升高，模式将调节为第二制冷模式，通过室外换热器1来降温，但在炎热夏天，是外换热器不能将温度降到最佳工作温度，此时需要调整到制冷模式1，通过蒸发器冷量来给电池降温。
普通热泵除湿模式
参见图9，环境温度在5～20℃下，由于阴雨天气，或车内和车外存在温差等原因，车内玻璃会存在水雾，遮挡驾驶员视线，此时就需要除湿，管路流动方向如图9所示，打开第一管路阀24、第四管路阀27、第五管路阀28和第四水泵12，蒸发器换热器13的蒸发器第一水循环流道36吸取蒸发流道的冷量，流经第三流量阀6、第二流量阀5到达第一舱内换热器15，冷量被释放入舱内使室内湿空气凝结后，进入第四管路阀27，然后由第五管路阀28流回蒸发器换热器13，
再打开第二管路阀25、第三管路阀26和第一水泵3，冷凝器换热器20的水循环流道内防冻液从第二管路阀25进入九通阀从第三管路阀26流出，将热量运输给第二舱内换热器18，然后流经第一流量阀4，由第一水泵3驱动流回冷凝器吸取热量；
打开第七管路阀30、第八管路阀31、第九管路阀32和第二水泵7、第三水泵8，电池的热量由电池换热器10传递给防冻液从九通阀第八管路阀，电机在工作后可以迅速产生热量，热量可由电机换热器9传递给防冻液进入九通阀第九管路阀；第八管路阀、第九管路阀内防冻液汇合，从第七管路阀流出分出两路，一路通过第二水泵7回到电池换热器10放热，另一路通过第三水泵回到电机换热器9吸热，利用电机的热量给电池提供适宜的工作条件，从而保证了电机工作环境不会超过65℃。
余热回收热泵除湿模式
参见图10，环境温度在-15～-5℃时，冷凝器换热器20所产生的热量不足使舱内到达较舒适温度环境，此时蒸发器换热器13需要吸收电池电机余热来进行补焓，从而使冷凝器换热器20得到更高的热量，此时舱内除湿模式由管路流动方向如图10所示。
在普通除湿的基础上，关闭第七管路阀30，打开第六管路阀29，电池的热量由电池换热器10传递给防冻液从九通阀第八管路阀，电机的热量可由电机换热器9传递给防冻液进入九通阀第九管路阀，第八管路阀、第九管路阀内防冻液汇合，从第六管路阀流出，进入蒸发器换热器13的蒸发器第二水循环流道37，放热后分为两路，一路通过第二水泵7回到电池换热器10再次吸热，另一路通过第三水泵回到电机换热器9再次吸热。使电池、电机的余热也被运输到蒸发器，提高蒸发器换热器13工作环境温度。
由于除湿模式改变原本向舱内加入单一冷量的除湿方式，向舱内输入冷量凝结水蒸气的同时，可以调节第一流量阀4向舱内输入适量热量，在除湿同时保证车舱内温度舒适性。
以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：包括空气调节系统和水循环系统；
所述空气调节系统包括压缩机（19）、制冷剂储液罐（17）、电子膨胀阀（11）、冷凝器换热器（20）的冷凝流道、蒸发器换热器（13）的蒸发流道；所述压缩机（19）的出口通过串联着的冷凝器换热器（20）的冷凝流道连通着制冷剂储液罐（17），且出口端位于制冷剂液面下方；压缩机（19）的进口通过串联着的同轴管第一支路（14）、蒸发器换热器（13）的蒸发流道、电子膨胀阀（11）、同轴管第二支路（16）连通着制冷剂储液罐（17），且进口端位于制冷剂液面上方；
所述同轴管第一支路（14）和同轴管第二支路（16）构成同轴管中间换热器；
所述冷凝器换热器（20）为双流体流道结构，由各自独立的冷凝流道和水循环流道组成；
所述蒸发器换热器（13）为三流体流道结构，由各自独立的蒸发流道、蒸发第一水循环流道（36）、蒸发第二水循环流道（37）；其中蒸发第一水循环流道（36）和蒸发第二水循环流道（37）构成蒸发器换热器（13）的水循环侧；
所述空气调节系统的工质为制冷剂；
所述水循环系统包括室外换热器（1）、循环水储液罐（2）、第一水泵（3）、第二水泵（7）、第三水泵（8）、电机换热器（9）、电池换热器（10）、第四水泵（12）、蒸发器换热器（13）的水循环侧、第一舱内换热器（15）、第二舱内换热器（18）、冷凝器换热器（20）的水循环侧和九通阀（22）；
所述九通阀（22）的第一端口为第一管路阀（24）、第二端口为第二管路阀（25）、第三端口为第三管路阀（26）、第四端口为第四管路阀（27）、第五端口为第五管路阀（28）、第六端口为第六管路阀（29）、第七端口为第七管路阀（30）、第八端口为第八管路阀（31）、第九端口为第九管路阀（32）；
所述水循环系统的工质为防冻液；
所述室外换热器（1）的一端连接着九通阀（22）的第一管路阀（24）的端口，另一端位于循环水储液罐（2）内的水面以下；室外换热器（1）的外部设有室外风机（23）；
连接管（33）的一端位于循环水储液罐（2）内的水面以上，连接管（33）的另一端通过三通管分别连通着第一支管（34）和第二支管（35）；
所述冷凝器换热器（20）的水循环流道的一端连通着九通阀（22）的第二管路阀（25）的端口，另一端连通着第一水泵（3）的出水口，第一水泵（3）的进水口连通着第一支管（34）；
所述第二舱内换热器（18）的一端连通着九通阀（22）的第三管路阀（26）的端口，另一端连通着第一支管（34）；第二舱内换热器（18）的外部设有舱内鼓风机（21）；
所述第一舱内换热器（15）的一端连通着九通阀（22）的第四管路阀（27）的端口，另一端连通着第一支管（34）；
所述蒸发器换热器（13）的蒸发第一水循环流道（36）的一端连通着第四水泵（12）的出口，第四水泵（12）的进口连通着九通阀（22）的第五管路阀（28）的端口，蒸发器换热器（13）的蒸发第一水循环流道的另一端分别连通着第一支管（34）和第二支管（35）；
所述蒸发器换热器（13）的蒸发第二水循环流道（37）的一端连通着九通阀（22）的第六管路阀（28）的端口，另一端连通着九通阀（22）的第七管路阀（29）的端口和第二支管（35）；
所述电池换热器（10）的一端连通着九通阀（22）的第八管路阀（31）的端口，另一端连通着所述第二水泵（7）的进口，第二水泵（7）的出口连通着第七管路阀（29）的端口；
所述电机换热器（9）的一端连通着九通阀（22）的第九管路阀（32）的端口，另一端连通着所述第三水泵（8）的进口，第三水泵（8）的出口连通着第二支管（35）；
所述热管理系统实现九种工作模式：自增焓式低温热泵模式、自增焓余热回式收热泵模式、普通热泵模式、余热回收热泵模式、第一制冷模式、第二制冷模式、第三制冷模式、普通热泵除湿、余热回收热泵除湿。
2.根据权利要求1所述一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：所述第二舱内换热器（18）的另一端和第一支管（34）之间设有第一流量阀（4）。
3.根据权利要求1所述一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：所述第一舱内换热器（15）的另一端和第一支管（34）之间设有第二流量阀（5）。
4.根据权利要求1所述一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：所述蒸发器换热器（13）的蒸发第一水循环管路（36）的另一端和第一支管（34）之间设有第三流量阀（6）。
5.根据权利要求1所述一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：所述室外换热器（1）、电机换热器（9）、电池换热器（10）、第一舱内换热器（15）和第二舱内换热器（18）均为管翅式换热器。
6.根据权利要求1所述一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：所述冷凝器换热器（20）为板式换热器。
7.根据权利要求1所述一种自增焓热泵模式和模块化纯电动汽车的热管理系统，其特征在于：所述蒸发器换热器（13）为三路板式换热器。
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