CN114905959A - 一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，包括电池控温系统和电机控温系统，所述集成水壶系统还包括电池旁路管道、电机旁路管道和多通阀；所述多通阀分别通过其中两组阀口连接于电池控温系统和电机控温系统的管路上；所述电池旁路管道连接于电池控温系统和多通阀的一个阀口之间，且电池旁路管道、多通阀和电池控温系统中的电池换热板单独形成闭合回路；所述电机旁路管道连接于电机控温系统和多通阀的另一个阀口之间，且电机旁路管道、多通阀和电机控温系统的电机换热板单独形成闭合回路。本发明的多通阀集成水壶搭配余热回收型热泵使用，能够有效提高整车采暖性能及电池能源利用率，进一步提高整车续航里程。

Description

一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统
技术领域
本发明属于汽车空调系统领域，具体涉及一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统。
背景技术
传统的电动汽车空调系统一般采用空调制冷+辅助PTC方法来实现乘员舱的制冷与采暖，这种系统结构采暖方式能效较低，对整车续航里程影响较大，如图11所示。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，包括电池控温系统和电机控温系统；
所述集成水壶系统还包括电池旁路管道、电机旁路管道和多通阀；
所述多通阀分别通过其中两组阀口连接于电池控温系统和电机控温系统的管路上；
所述电池旁路管道连接于电池控温系统和多通阀的一个阀口之间，且电池旁路管道、多通阀和电池控温系统中的电池换热板单独形成闭合回路；
所述电机旁路管道连接于电机控温系统和多通阀的另一个阀口之间，且电机旁路管道、多通阀和电机控温系统的电机换热板单独形成闭合回路。
作为本发明的进一步优化方案，所述电池控温系统包括通过管道依次连接的电池冷却器、电池换热器和一号泵体，其中电池旁路管道一端连接于电池冷却器和电池换热器之间的管道上。
作为本发明的进一步优化方案，所述电机控温系统包括通过管道依次连接的电机换热器、RAD换热器和二号泵体，其中电机旁路管道一端连接于电机换热器和RAD换热器之间的管道上。
作为本发明的进一步优化方案，所述电机旁路管道上还连接有膨胀水壶，所述膨胀水壶的供水端与所述另一个阀口连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述集成水壶系统还包括空调系统和空调旁路管道，所述空调系统包括通过管道依次连接的中间换热器、一号节流阀、冷凝器、气液分离器和压缩机，所述空调旁路管道上设置有二号节流阀，且其一端连接中间换热器输出端，另一端通过电池冷却器再与气液分离器输入端连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述电池冷却器为两进两出型冷却器，该两进两出型冷却器内部的双通道分别连接电池控温系统的管路和空调旁路管道。
本发明的有益效果在于：
1)本发明的多通阀集成水壶搭配余热回收型热泵使用，能够有效提高整车采暖性能及电池能源利用率，进一步提高整车续航里程；
2)本发明通过多通阀的调节，使得集成水壶包含多种工作模式，可结合当前的车辆状态，切换不同的模式使用，即够适用于不同的应用场景，使得能量得到合理利用；
3)本发明可以有效避免传统式换热器直接吸收空气中热量导致换热器表面结冰问题；
4)可以充分利用电机电控的余热，提升整车热管理效率，空调系统的工作温度可以进一步下降，空调系统相比传统热泵空调出风口温度会进一步提升，同时该系统具备传统空调系统热管理所有功能；
5)本发明整个系统结构简单，成本低廉,集成度高。
附图说明
图1是本发明实施例1中的工作模式流程图。
图2是本发明实施例2中的工作模式流程图。
图3是本发明实施例3中的工作模式流程图。
图4是本发明实施例4中的工作模式流程图。
图5是本发明实施例5中的工作模式流程图。
图6是本发明实施例6中的工作模式流程图。
图7是本发明实施例7中的工作模式流程图。
图8是本发明实施例8中的工作模式流程图。
图9是本发明实施例9中的工作模式流程图。
图10是本发明实施例10中的工作模式流程图。
图11是传统的电动汽车空调系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1-10所示，一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，包括空调系统、电池控温系统、电机控温系统、电池旁路管道、电机旁路管道、空调旁路管道和多通阀；
所述电池控温系统包括通过管道依次连接的电池冷却器chiller、电池换热器和一号泵体，其中电池旁路管道一端连接于电池冷却器和电池换热器之间的管道上，所述电池冷却器为两进两出型冷却器，其内的一个通道与电池控温系统的管路连接；
所述电机控温系统包括通过管道依次连接的电机换热器、RAD换热器和二号泵体，实现电机冷却/加热，其中电机旁路管道一端连接于电机换热器和RAD换热器之间的管道上；
所述空调系统包括通过管道依次连接的中间换热器IHX、一号节流阀EXV、冷凝器OHX、气液分离器和压缩机COMP，所述空调旁路管道上设置有二号节流阀EXV，且其一端连接中间换热器输出端，另一端与两进两出型冷却器内部的另外一个通道连接后再与气液分离器输入端连接；该两进两出型冷却器内部的双通道分别连接电池控温系统的管路和空调旁路管道，能够利用空调制热温度中和通过电池冷却器内的防冻液的温度，实现均温；
所述多通阀的阀口分别为A口、B口、C口、D口、E口、F口；
所述多通阀分别通过其中两组阀口连接于电池控温系统和电机控温系统的管路上；
所述电池旁路管道连接于电池控温系统和多通阀的一个阀口之间，且电池旁路管道、多通阀和电池控温系统中的电池换热板单独形成电池闭合回路；
所述电机旁路管道连接于电机控温系统和多通阀的另一个阀口之间，且电机旁路管道、多通阀和电机控温系统的电机换热板单独形成电机闭合回路；
所述电机旁路管道上还连接有膨胀水壶，所述膨胀水壶的供水端与所述另一个阀口连接；
多通阀可以集成在膨胀水壶上，或者两者分开设置，便于根据实际情况安装。
本发明集成水壶包含多种工作模式，包含所列出10种模式但不限于以下10种模式，可结合当前的车辆状态，切换不同的模式使用，即够适用于不同的应用场景，使得能量得到合理利用。
实施例1——模式1——独立模式
如图1所示，调整多通阀，使A口、B口连通，C口、D口连通，形成了电池控温系统和电机控温系统独立模式：
电池单制冷：电池冷却器将防冻液冷却并通过一号泵体输送至电池换热器中，给电池散热；
电机通过RAD冷却：RAD换热器利用大气将防冻液冷却并通过二号泵体输送至电机换热器中，给电机散热。
实施例2——模式2——余热利用模式
如图2所示，调整多通阀，使A口、C口连通，B口、E口连通，此时电池控温系统和电机闭合回路连通起来，且循环经过chiller；
此时携带电机热量的防冻液不经RAD冷却，而是通过电机旁路管道流入电池控温系统中，经过chiller最后进入电池换热器内，利用电机热量给电池升温；
经过chiller的防冻液能够将热量传递给空调系统中的冷凝剂，由此能够提升乘客仓制热量；
在上述过程中，可一号泵体和二号泵体同开，提升性能。
实施例3——模式3——RAD散热模式(经过chiller)
如图3所示，调整多通阀，使A口、C口连通，B口、D口连通，此时电池控温系统和电机控温系统连通起来；
利用RAD将电池控温系统和电机控温系统内的防冻液冷却，共同给电机、电池散热；
一号泵体和二号泵体同开增加流量，提升散热性能。
实施例4——模式4——电机保温模式
如图4所示，调整多通阀，使A口、B口连通，C口、E口连通，此时电池控温系统和电机闭合回路独立；
与电机换热后的防冻液不经过RAD，使得电机快速升温；
chiller可冷却电池，可利用电机热量循环均温。
实施例5——模式5——单电机余热模式
如图5所示，调整多通阀，使C口、F口连通，B口、E口连通，此时除电池闭合回路外的电池控温系统和电机闭合回路连通；
搭配空调系统，利用电机热量给乘客仓提升制热性能：
吸收了电机热量的防冻液进入chiller与空调系统中的冷凝剂换热，从而提升制热性能。
实施例6——模式6——RAD+电机吸热模式
如图6所示，调整多通阀，使C口、F口连通，B口、D口连通，此时除电池闭合回路外的电池控温系统和电机控温系统连通；
搭配空调系统，利用电机热量及RAD吸收环境热量给乘客仓提升制热性能：
电机控温系统中的防冻液与电机和RAD吸收的环境热量换热后，进入chiller与空调系统中的冷凝剂换热，从而给乘客仓提升制热性能。
实施例7——模式7——RAD吸热模式
如图7所示，调整多通阀，使E口、F口连通，B口、D口连通，此时除电池闭合回路外的电池控温系统和除电机闭合回路外的电机控温系统连通；搭配空调系统，利用RAD吸收环境热量给乘客仓提升制热性能。
实施例8——模式8——电机余热利用模式
如图8所示，调整多通阀，使A口、C口连通，F口、E口连通，此时电池闭合回路和电机闭合回路连通，循环不经过chiller；
利用电机热量给电池升温：与电机换热后的防冻液直接进入电池闭合回路中，给电池加热。
实施例9——模式9——RAD散热模式(不经过chiller)
如图9所示，调整多通阀，使A口、C口连通，F口、D口连通，此时电池闭合回路和电机控温系统连通，循环不经过chiller，且只开二号泵体；
利用RAD给电机、电池散热。
实施例10——模式10——RAD散热模式(经过chiller)
如图10所示，调整多通阀，使A口、E口连通，B口、D口连通，此时电池控温系统和除电机闭合回路外的电机控温系统连通，循环经过chiller，且只开一号泵体；
利用RAD给电池散热。
本发明利用给电池进行冷却的零部件chiller，在空调系统进行制热时，作为吸热部件通过防冻液吸收电机、电控发出的余热、电池散发的废热或经过低温RAD吸收空气中的热量，来提升空调系统的制热性能，利用电机电控直接给电池升温，让电池处理合适工作温度等等多种模式。
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本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。

Claims (6)

1.一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，包括电池控温系统和电机控温系统，其特征在于，所述集成水壶系统还包括电池旁路管道、电机旁路管道和多通阀；
所述多通阀分别通过其中两组阀口连接于电池控温系统和电机控温系统的管路上；
所述电池旁路管道连接于电池控温系统和多通阀的一个阀口之间，且电池旁路管道、多通阀和电池控温系统中的电池换热板单独形成闭合回路；
所述电机旁路管道连接于电机控温系统和多通阀的另一个阀口之间，且电机旁路管道、多通阀和电机控温系统的电机换热板单独形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，其特征在于：所述电池控温系统包括通过管道依次连接的电池冷却器、电池换热器和一号泵体，其中电池旁路管道一端连接于电池冷却器和电池换热器之间的管道上。
3.根据权利要求1所述的一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，其特征在于：所述电机控温系统包括通过管道依次连接的电机换热器、RAD换热器和二号泵体，其中电机旁路管道一端连接于电机换热器和RAD换热器之间的管道上。
4.根据权利要求1所述的一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，其特征在于：所述电机旁路管道上还连接有膨胀水壶，所述膨胀水壶的供水端与所述另一个阀口连接。
5.根据权利要求2所述的一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，其特征在于：所述集成水壶系统还包括空调系统和空调旁路管道，所述空调系统包括通过管道依次连接的中间换热器、一号节流阀、冷凝器、气液分离器和压缩机，所述空调旁路管道上设置有二号节流阀，且其一端连接中间换热器输出端，另一端通过电池冷却器再与气液分离器输入端连接。
6.根据权利要求5所述的一种余热回收热泵型多通阀集成水壶系统，其特征在于：所述电池冷却器为两进两出型冷却器，该两进两出型冷却器内部的双通道分别连接电池控温系统的管路和空调旁路管道。
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