CN115071363A - 一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，通四位四通阀与两位四通阀组合切换实现了热泵空调对电驱废热和/或者电池热量的回收；通在电驱系统温度不高时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了动力电池的保温；通过在中温环境下且电池需要冷却时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了利用前端散热器对动力电池的冷却；同时通过采暖侧电动比例三通阀的使用，使得动力电池加热与乘员舱采暖共用水加热器，实现了热量在乘员舱空调、电池温控、电驱温控三个系统间相互转移，降低了系统成本及整车能量损失，提高了整车运行效率，提升了纯电动汽车的低温续驶里程。

Description

一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统
技术领域
本发明涉及纯电动汽车整车热管理技术领域，尤其涉及一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统。
背景技术
随着新能源汽车的日益普及，人们对新能源汽车续航里程的要求也在不断提高。纯电车型的低温续航缩水作为影响续航里程的关键因素之一，也是整个汽车行业继续解决的问题。现有技术中为提高汽车的续航能力，通常在散热器进口新增一个电动三通阀，用于旁通散热器，且在电池温控回路配置独立的水加热器。但是，其无法实现不同系统间能量的转移，且所需增加的零部件数量较多，成本居高不下。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于热泵技术的纯电动汽车整车热管理系统，能够实现乘员舱、电池与电驱温控回路三者统合，根据需求使热量在三者间转移，降低整车能量损失，提高整车经济性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，适用于搭载液冷电池系统的纯电动汽车，包括：
电池温控系统，用于对动力电池进行温度调控；
电驱温控系统，用于对电驱系统进行温度调控；
成员舱空调系统，用于对乘员舱进行温度调控；
阀控系统包括第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述第一阀门用于根据控制信号控制成员舱空调系统与电池温控系统间的通断；所述第二阀门与第三阀门连接，用于根据控制信号控制电池温控系统、电驱温控系统与成员舱空调系统间的通断；
整车控制器，用于根据热管理信息控制阀控系统中第一阀门、第二阀门及第三阀门的导通状态，使热量在所述电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统间相互转移或在各系统中进行自循环。
进一步地，所述第一阀门为电动比例三通阀，所述第二阀门为二位四通阀，所述第三阀门为四位四通阀。
进一步地，热量在电池温控系统及成员舱空调系统间相互转移的模式包括电池加热模式和电池快冷模式。
进一步地，所述电池加热模式为成员舱空调系统对电池温控系统加热；
所述成员舱空调系统包括依次连接形成暖风回路的第一电动水泵、水冷式水凝器、水加热器及暖风芯体；其中，所述电动比例三通阀设于水加热器与暖风芯体之间；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述暖风回路作为热源通过水热交换器将热量传递至所述温控回路，以对所述动力电池进行加热。
进一步地，所述电池快冷模式为成员舱空调系统对电池温控系统制冷；
所述成员舱空调系统包括依次连接形成冷却回路的水冷式水凝器、制热电子膨胀阀、室外换热器、单向截止阀、冷却电子膨胀阀、冷却器、储液器及电动压缩机；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述冷却器作为蒸发器吸热，降低冷却液的温度，并将低温冷却液循环至所述温控回路，以对所述动力电池进行快冷。
进一步地，热量在电池温控系统及电驱温控系统间相互转移的模式包括电池保温模式和电池慢冷模式。
进一步地，所述电池保温模式为电驱控制系统对电池温控系统保温；
所述电驱控制系统包括依次连接形成第一电驱回路的第三电动水泵及电驱系统；其中，所述四位四通阀与电驱系统连接；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述第一电驱回路与所述电池温控回路串联，所述第一电驱回路工作时产生的热量通过冷却器传递至所述电池温控回路，以对所述动力电池进行保温。
进一步地，所述电池慢冷模式为电驱控制系统对电池温控系统慢冷；
所述电驱控制系统包括依次连接形成第二电驱回路的第三电动水泵、电驱系统散热器；其中，所述四位四通阀设于电驱系统与散热器之间；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述第二电驱回路与所述电池温控回路串联，冷却液流经散热器时，热量释放至外界环境中，冷却液的温度下降，低温冷却液循环至所述温控回路，以对所述动力电池进行慢冷。
进一步地，热量在电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统间转移的模式包括废热回收模式；
所述电驱控制系统包括依次连接形成第一电驱回路的第三电动水泵及电驱系统；其中所述四位四通阀与电驱系统连接；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述成员舱空调系统依次连接形成热泵回路的水冷式水凝器、第一电磁开关阀、冷却电子膨胀阀、冷却器、储液器及电动压缩机，以及依次连接形成暖风回路的第一电动水泵、水冷式水凝器、水加热器及暖风芯体；其中，所述电动比例三通阀设于水加热器与暖风芯体之间；
当热泵回路的制热不足时，第一电驱回路和/或电池温控回路的冷却液流经所述冷却器，所述冷却器将吸收的冷却液侧的热量通过水冷式冷凝器释放至所述暖风回路。
进一步地，热量分别在电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统内进行自循环的模式包括电池均温模式、电驱冷却模式、电驱暖机模式、空调制冷模式及空调采暖模式。
进一步地，所述电池均温模式的电池温控系统包括依次连接形成回路的第二电动水泵、水热交换器及动力电池；其中，所述两位四通阀设于动力电池与第二电动水泵之间；冷却液在第二电动水泵推动下进行热循环，以提升所述动力电池的均温性。
进一步地，所述电驱冷却模式的电驱温控系统包括依次连接形成回路的第三电动水泵、电驱系统及散热器；其中，所述四位四通阀设于电驱系统与散热器之间；冷却液在流经散热器时，释放热量至外界环境中，冷却液温度下降，低温冷却液流经电驱系统，以对所述电驱系统进行冷却。
进一步地，所述电驱暖机模式的电驱温控系统包括依次连接形成回路的第三电动水泵及电驱系统；其中，所述四位四通阀与电驱系统连接；冷却液在第三电动水泵推动下进行热循环，以实现电驱系统的储热。
进一步地，所述空调制冷模式的成员舱空调系统包括依次连接形成回路的水冷式冷凝器、制热电子膨胀阀、室外换热器、单向截止阀、乘员舱制冷用电子膨胀阀、乘员舱蒸发器、储液器及电动压缩机，冷媒流经压缩机压缩成高温高压的气体，通过室外换热器冷凝成中温高压的液体，经乘员舱制冷用制热电子膨胀阀节流降压，进而在乘员舱蒸发器内蒸发吸热，以对成员舱进行制冷。
进一步地，所述空调采暖模式包括PTC采暖模式及热泵采暖模式；
所述PTC采暖模式下的成员舱空调系统包括依次连接形成回路的第一电动水泵、水冷式冷凝器、水加热器及暖风芯体；其中，所述电动比例三通阀设于水加热器与暖风芯体之间；水加热器作为热源对冷却液加热，高温冷却液循环流经暖风芯体，以对成员舱进行采暖；
所述热泵采暖模式下的成员舱空调系统包括依次连接形成回路的水冷式冷凝器、制热电子膨胀阀、室外换热器、第二电磁开关阀、储液器及电动压缩机，以及依次连接形成回路的第一电动水泵、水冷式冷凝器、水加热器及暖风芯体，成员舱空调系统制冷逆循环，室外换热器从环境中吸收的热量及压缩机提供的热量通过水冷式冷凝器释放至冷却液，高温冷却液循环流经暖风芯体，以对成员舱进行采暖。
进一步地，所述动力电池的两端分别设有用于获取流经该动力电池冷却液温度的温度传感器；所述电驱系统与四位四通阀之间设有水温传感器；所述水冷式水凝器处设有高压压力传感器，所述冷却器处设有低压压力传感器。
与现有技术相比，本发明实施例提供了一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，通四位四通阀与两位四通阀组合切换实现了热泵空调对电驱废热和/或者电池热量的回收；通在电驱系统温度不高时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了动力电池的保温；通过在中温环境下且电池需要冷却时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了利用前端散热器对动力电池的冷却；同时通过采暖侧电动比例三通阀的使用，使得动力电池加热与乘员舱采暖共用水加热器，实现了热量在乘员舱空调、电池温控、电驱温控三个系统间相互转移，降低了系统成本及整车能量损失，提高了整车运行效率，提升了纯电动汽车的低温续驶里程。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统的系统构型图；
图3为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电池加热模式的冷却流向示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电池快冷模式的冷却流向示意图；
图5为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电池保温模式的冷却流向示意图；
图6为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电池慢冷模式的冷却流向示意图；
图7为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中废热回收模式的冷却流向示意图；
图8为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电池均温模式的冷却流向示意图；
图9为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电驱冷却模式的冷却流向示意图；
图10为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中电驱暖机模式的冷却流向示意图；
图11为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中空调制冷模式的冷却流向示意图；
图12为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中PTC采暖模式的冷却流向示意图；
图13为本发明实施例提供的一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统中热泵采暖模的冷却流向示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例提供一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系，适用于搭载液冷电池系统的纯电动汽车，如图1至图2所示，所述基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统包括：
电池温控系统100，用于对动力电池进行温度调控；
电驱温控系统200，用于对电驱系统进行温度调控；
成员舱空调系统300，用于对乘员舱进行温度调控；
阀控系统400包括第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述第一阀门用于根据控制信号控制成员舱空调系统与电池温控系统间的通断；所述第二阀门与第三阀门连接，用于根据控制信号控制电池温控系统、电驱温控系统与成员舱空调系统间的通断；
整车控制器500，用于根据热管理信息控制阀控系统400中第一阀门、第二阀门及第三阀门的导通状态，使热量在所述电池温控系统100、电驱温控系统200及成员舱空调系统300间相互转移或在各系统中进行自循环。
其中，所述第一阀门为电动比例三通阀12，所述第二阀门为二位四通阀23，所述第三阀门为四位四通阀24。
其中，所述电池温控系统100至少包括第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21、冷却器16、冷却电子膨胀阀17、膨胀水箱18、水管及设于动力电池的两端用于获取冷却液温度的第一温度传感器20和第二温度传感器22。其中，所述二位四通阀23设于动力电池21与冷却器16之间。
其中，所述电驱温控系统200至少包括第三电动水泵25、电驱系统26、四位四通阀24、散热器28、水管。其中，所述四位四通阀设于电驱系统26与散热器28之间。所述电驱温控系统200还包括设于电驱系统与四位四通阀之间的水温传感器27。
其中，所述成员舱空调系统300包括空调制冷子系统及空调采暖子系统。所述空调制冷子系统至少包括电动压缩机1、制热电子膨胀阀3、室外换热器4、单向截止阀5、第一电磁开关阀9、第二电磁阀10、乘员舱制冷用电子膨胀阀6、蒸发器7及储液器8。所述空调制热子系统至少包括水冷式冷凝器2、水加热器11、暖风芯体13、电动水泵14、膨胀水箱18及水管。其中，所述成员舱空调系统300还包括设于水冷式水凝器处的高压压力传感器29及设于冷却器处的低压压力传感器30。所述电动比例三通阀12设于水加热器11与暖风芯体13之间。
所述整车控制器500分别通过阀控系统400与电池温控系统100、电驱温控系统200及成员舱空调系统300电连接，且所述电池温控系统100、电驱温控系统200及成员舱空调系统300之间通过阀控系统400相互连通。所述整车控制器500实时获取各传感器及执行部件的热管理信息，并下发相应的温度调控指令。所述热管理信息包括但不限于环境温度、动力电池温度、电驱系统冷却液温度、动力电池进口冷却液温度、动力电池出口冷却液温度。
具体的，电池温控系统100根据动力电池的温度及热管理信息发起热管理请求，整车控制器500综合整车状态、热管理请求及乘员舱需求控制电子膨胀阀或者电动比例三通阀的开度；同时，在成员舱空调系统采暖时，整车控制器500能够根据环境温度和冷媒低压侧压力进入废热回收模式，如在电池温度高于5℃、电驱回路冷却液温度高于-5℃时控制二位四通阀和四位四通阀的导通方式；此外，在废热回收时，整车控制器500能够根据电池热管理请求、环境温度、电池温度、电驱系统性冷却液温度控制二位四通阀和四位四通阀开度。其中，热管理请求包括但不限于冷却请求、加热请求、均温请求，整车状态主要包括但不限于否上高压电、高压上电不可行驶、高压上电可行驶、交流充电、直流充电、对外放电。
进一步地，所述阀控系统400通过两位四通阀的P3P2阀口、P1P4阀口导通实现电池温控系统与电驱温控系统的串联，即通过散热器对动力电池进行冷却或者通过电驱温控系统对动力电池进行保温。所述阀控系统400通过两位四通阀的P3P4阀口、P1P2阀口导通实现动力电池系统与电驱温控系统并联，即电驱废热回收且不耦合动力电池、或动力电池快冷、或者动力电池均温。
进一步地，所述阀控系统400通过四位四通阀24的AB阀口导通进行电驱散热，即环境温度较高，无废热回收需求、动力电池21无散热器冷却需求或保温需求。所述阀控系统400通过四位四通阀24的CB阀口导通进行电驱废热回收或电池保温，即此时环境温度极低且电驱回路冷却液温度也很低。
所述阀控系统400通过四位四通阀24的CD阀口导通，以采用散热器28对动力电池21进行冷却，即成员舱空调系统300有废热回收需求，且电驱温控系统200水温较高，整车控制器500判定可进行废热回收；或者成员舱空调系统300无废热回收需求，但电驱温控系统200的水温可为动力电池21保温。所述阀控系统400通过四位四通阀24的AD阀口导通，以对动力电池21进行冷却，即动力电池21有冷却需求，且环境温度较低，整车控制器500判定可利用散热器28给动力电池21冷却。
进一步地，所述阀控系统400通过电动比例三通阀12分配不同比列的热量给到采暖回路和电池温控回路。当有动力电池21加热请求且在充电工况，由于动力电池21加热的优先级高于乘员舱采暖。此时，电动比例三通阀12采用100％的开度给动力电池21加热，以快速提升动力电池21温度，进而降低充电时间。在非充电的行驶工况，乘员舱舒适性的优先级高于动力电池21加热，此时通过舒适性的标定，确定电动比例三通阀12位置。
本发明实施例基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，通四位四通阀与两位四通阀组合切换实现了热泵空调对电驱废热和/或者电池热量的回收；通在电驱系统温度不高时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了动力电池的保温；通过在中温环境下且电池需要冷却时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了利用前端散热器对动力电池的冷却；同时通过采暖侧电动比例三通阀的使用，使得动力电池加热与乘员舱采暖共用水加热器，实现了热量在乘员舱空调、电池温控、电驱温控三个系统间相互转移，降低了系统成本及整车能量损失，提高了整车运行效率，提升了纯电动汽车的低温续驶里程。
热量在所述电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统间相互转移的模式，包括以下几种实施方式：
其中，热量在电池温控系统及成员舱空调系统间相互转移的模式包括电池加热模式和电池快冷模式。
请参阅图3，所述电池加热模式为成员舱空调系统300对电池温控系统100加热。所述成员舱空调系统300包括依次连接形成暖风回路的第一电动水泵14、水冷式水凝器2、水加热器11及暖风芯体13。其中，所述电动比例三通12阀设于水加热器11与暖风芯体13之间。所述电池温控系统100包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱18、第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21及冷却器16。其中，所述两位四通阀23设于动力电池21与冷却器16之间。所述暖风回路作为热源通过水热交换器15将热量传递至所述温控回路，以对所述动力电池21进行加热。
具体的，当动力电池21的温度低于第一预设值时，为提高动力电池21的性能，因此需对其进行加热。此时，采用暖风回路中的水加热器11作为热源，通过水热交换器15将热量传递至电池温控回路，高温冷却液流经动力电池21，以进行动力电池的加热。其中，冷却液的温度及流量可以根据当前动力电池21的温度与标准动力电池温度的温差确定，动力电池温度调控的优先级为冷却、加热及均温。可以理解的，通过动力电池21加热与乘员舱采暖共用水加热器11，实现了热量在乘员舱空调系统300与电池温控系统100间的相互转移，在降低整车能量损失的同时提高了动力电池加热的效率。
请参阅图4，所述电池快冷模式为成员舱空调系统300对电池温控系统100制冷。所述成员舱空调系统300包括依次连接形成冷却回路的水冷式水凝器2、制热电子膨胀阀3、室外换热器4、单向截止阀5、冷却电子膨胀阀17、冷却器16、储液器8及电动压缩机1。所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱18、第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21及冷却器16。其中，所述两位四通阀23设于动力电池21与冷却器16之间。所述冷却器16作为蒸发器吸热，降低冷却液的温度，并将低温冷却液循环至所述温控回路，以对所述动力电池21进行快冷。
具体的，当动力电池21的温度高于第二预设值时，为提高动力电池21的性能，因此需对其进行快冷。此时，采用冷却回路中的冷却器16作为蒸发器吸热，冷却液温度降低，低温冷却液在电池温控回路中循环，进而实现了对动力电池21的快冷。可以理解的，通过动力电池21制冷与乘员舱制冷换热，实现了热量在乘员舱空调系统与电池温控系统间的相互转移，在降低整车能量损失的同时提高了动力电池冷却的效率。
其中，热量在电池温控系统100及电驱温控系统200间相互转移的模式包括电池保温模式和电池慢冷模式。
请参阅图5，所述电池保温模式为电驱控制系统200对电池温控系统100保温。所述电驱控制系统200包括依次连接形成第一电驱回路的第三电动水泵25、电驱系统26。其中，所述四位四通阀24与电驱系统26连接。所述电池温控系统100包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱18、第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21及冷却器16。其中，所述两位四通阀23设于动力电池21与冷却器16之间。所述第一电驱回路与所述电池温控回路串联，所述第一电驱回路工作时产生的热量通过冷却器16传递至所述电池温控回路，以对所述动力电池21进行保温。
具体的，所述阀控系统400中两位四通阀23的P1P4阀口、P2P3阀口导通，阀控系统400中四位四通阀24的CD阀口导通，电驱温控回路与第一电驱回路串联，第一电驱回路工作时产生的热量传递至冷却液中，在流经动力电池21时释至动力电池，弥补了动力电池21散失至空气中的热量，在一定程度上对动电池21进行保温。
请参阅图6，所述电池慢冷模式为电驱控制系统200对电池温控系统100慢冷。所述电驱控制系统200包括依次连接形成第二电驱回路的第三电动水泵25、电驱系统26及散热器28。其中，所述四位四通阀24设于电驱系统26与散热器28之间。所述电池温控系统100包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱18、第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21及冷却器16。其中，所两位四通阀23设于动力电池21与冷却器16之间。
具体的，阀控系统400中两位四通阀23的P1P4阀口、P2P3阀口导通，阀控系统400中四位四通阀24的AD阀口导通，电驱温控回路与第二电驱回路串联，散热器28与电驱系统26、动力电池21串联，冷却液流经散热器28时，热量释放至外界环境中，冷却液的温度下降，低温冷却液循环至所述温控回路，以对所述动力电池21进行慢冷。
请参阅图7，热量在电池温控系统100、电驱温控系统200及成员舱空调系统300间转移的模式包括废热回收模式。
其中，所述电驱控制系统200包括依次连接形成第一电驱回路的第三电动水泵25、电驱系统26。其中，所述四位四通阀24与电驱系统26连接。所述电池温控系统100包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱18、第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21及冷却器16。其中所述两位四通阀23设于动力电池21与冷却器16之间。所述成员舱空调系统300依次连接形成热泵回路的水冷式水凝器2、第一电磁开关阀9、冷却电子膨胀阀17、冷却器16、储液器8及电动压缩机1，以及依次连接形成暖风回路的第一电动水泵14、水冷式水凝器2、水加热器11及暖风芯体13。其中，所述电动比例三通阀12设于水加热器11与暖风芯体13之间。所述水冷式水凝器2处设有高压压力传感器29，所述冷却器16处设有低压压力传感器30。当热泵回路的制热不足时，第一电驱回路和/或电池温控回路的冷却液流经所述冷却器16，所述冷却器16将吸收的冷却液侧的热量通过水冷式冷凝器2释放至所述暖风回路。
具体的，空调采暖时，成员舱空调系统300根据环境温度、冷媒回路状态，请求进入废热回收模式。一般来说，环境温度或者低压压力传感器30测得的冷媒低压侧的压力低于一定值时，请求进入此模式。需要说明的是，成员舱空调系统300虽然请求了进入此模式，但整车控制器500是否响应进入此模式还需依赖电驱温控系统200冷却液温度。特别的，当电驱温控系统200的冷却液温度较低时，将不响应此模式请求并反馈给成员舱空调系统300。可以理解的，低温环境下，成员舱空调系统300在热泵制热不足时，通过回收电驱废热及电池温控系统热量以提高制热能力及效率。此时，电驱温控系统200系统及电池温控系统100中的冷却液流经冷却器16，冷却器16做蒸发器用，冷媒流经冷却器16时吸收冷却液侧的热量并把其搬运到乘员舱内，并通过水冷式冷凝器2将热量释放到采暖水回路。
热量分别在电池温控系统100、电驱温控系统200及成员舱空调系统300内进行自循环的模式包括电池均温模式、电驱冷却模式、电驱暖机模式、空调制冷模式及空调采暖模式。
请参阅图8，所述电池均温模式的电池温控系统100包括依次连接形成回路的第二电动水泵19、水热交换器15、动力电池21；其中，所述两位四通阀23动力电池21与第二电动水泵之间。可以理解的，冷却液在第二电动水泵19推动下进行热循环，以提升所述动力电池21的均温性。
请参阅图9，所述电驱冷却模式的电驱温控系统200包括依次连接形成回路的第三电动水泵25、电驱系统26、散热器28。其中，所述四位四通阀24设于电驱系统26与散热器28之间。可以理解的，冷却液在流经散热器28时，释放热量至外界环境中，冷却液温度下降，低温冷却液流经电驱系统26，以对所述电驱系统26进行冷却。
请参阅图10，所述电驱暖机模式的电驱温控系统200包括依次连接形成回路的第三电动水泵25及电驱系统26。其中，所述四位四通阀24与电驱系统26连接。可以理解的，冷却液在第三电动水泵25推动下进行热循环，以提升所述动力电池21的均温性。
请参阅图11，所述空调制冷模式的成员舱空调系统300包括依次连接形成回路的水冷式冷凝器2、制热电子膨胀阀3、室外换热器4、单向截止阀5、乘员舱制冷用电子膨胀阀6、乘员舱蒸发器7、储液器8及电动压缩机1。可以理解的，冷媒流经压缩机1压缩成高温高压的气体，通过水冷式冷凝器2冷凝成中温高压的液体，经乘员舱制冷用电子膨胀阀3节流降压，进而在乘员舱蒸发器7内蒸发吸热，以对成员舱进行制冷。
所述空调采暖模式包括PTC采暖模式及热泵采暖模式。
请参阅图12，所述PTC采暖模式下的成员舱空调系统300包括依次连接形成回路的第一电动水泵14、水冷式冷凝器2、水加热器11及暖风芯体13。其中，所述电动比例三通阀12设于水加热器11与暖风芯体13之间。可以理解的，水加热器11作为热源对冷却液加热，高温冷却液循环流经暖风芯体13，以实现电驱系统的储热。
请参阅图13，所述热泵采暖模式下的成员舱空调系统300包括依次连接形成回路的水冷式冷凝器2、制热电子膨胀阀3、室外换热器4、第二电磁开关阀10、储液器8及电动压缩机1，以及依次连接形成回路的第一电动水泵14、水冷式冷凝器2、水加热器11及暖风芯体13。可以理解的，成员舱空调系统制冷逆循环，室外换热器4从环境中吸收的热量及压缩机1提供的热量通过水冷式冷凝器2释放至冷却液，高温冷却液循环流经暖风芯体13，以对成员舱进行采暖。
综上所述，本发明实施例所提供的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，通四位四通阀与两位四通阀组合切换实现了热泵空调回收电驱废热和/或者回收电池热量；通在电驱系统温度不高时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了动力电池的保温；通过在中温环境下，且电池需要冷却时，电驱温控系统与电池温控系统串联，实现了利用前端散热器对动力电池冷却；同时通过采暖侧电动比例三通阀的使用，使得动力电池加热与乘员舱采暖共用水加热器，实现了热量在乘员舱空调、电池温控、电驱温控三个系统间相互转移，降低了系统成本，提高了整车运行效率，提升了纯电动汽车的低温续驶里程。
以上所述仅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技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，适用于搭载液冷电池系统的纯电动汽车，其特征在于，包括：
电池温控系统，用于对动力电池进行温度调控；
电驱温控系统，用于对电驱系统进行温度调控；
成员舱空调系统，用于对乘员舱进行温度调控；
阀控系统包括第一阀门、第二阀门及第三阀门，所述第一阀门用于根据控制信号控制成员舱空调系统与电池温控系统间的通断；所述第二阀门与第三阀门连接，用于根据控制信号控制电池温控系统、电驱温控系统与成员舱空调系统间的通断；
整车控制器，用于根据热管理信息控制阀控系统中第一阀门、第二阀门及第三阀门的导通状态，使热量在所述电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统间相互转移或在各系统中进行自循环。
2.如权利要求1所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述第一阀门为电动比例三通阀，所述第二阀门为二位四通阀，所述第三阀门为四位四通阀。
3.如权利要求2所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，热量在电池温控系统及成员舱空调系统间相互转移的模式包括电池加热模式和电池快冷模式。
4.如权利要求3所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电池加热模式为成员舱空调系统对电池温控系统加热；
所述成员舱空调系统包括依次连接形成暖风回路的第一电动水泵、水冷式水凝器、水加热器及暖风芯体；其中，所述电动比例三通阀设于水加热器与暖风芯体之间；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述暖风回路作为热源通过水热交换器将热量传递至所述温控回路，以对所述动力电池进行加热。
5.如权利要求3所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电池快冷模式为成员舱空调系统对电池温控系统制冷；
所述成员舱空调系统包括依次连接形成冷却回路的水冷式水凝器、制热电子膨胀阀、室外换热器、单向截止阀、冷却电子膨胀阀、冷却器、储液器及电动压缩机；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述冷却器作为蒸发器吸热，降低冷却液的温度，并将低温冷却液循环至所述温控回路，以对所述动力电池进行快冷。
6.如权利要求2所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，热量在电池温控系统及电驱温控系统间相互转移的模式包括电池保温模式和电池慢冷模式。
7.如权利要求6所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电池保温模式为电驱控制系统对电池温控系统保温；
所述电驱控制系统包括依次连接形成第一电驱回路的第三电动水泵及电驱系统；其中，所述四位四通阀与电驱系统连接；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述第一电驱回路与所述电池温控回路串联，所述第一电驱回路工作时产生的热量通过冷却器传递至所述电池温控回路，以对所述动力电池进行保温。
8.如权利要求6所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电池慢冷模式为电驱控制系统对电池温控系统慢冷；
所述电驱控制系统包括依次连接形成第二电驱回路的第三电动水泵、电驱系统散热器；其中，所述四位四通阀设于电驱系统与散热器之间；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述第二电驱回路与所述电池温控回路串联，冷却液流经散热器时，热量释放至外界环境中，冷却液的温度下降，低温冷却液循环至所述温控回路，以对所述动力电池进行慢冷。
9.如权利要求2所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，热量在电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统间转移的模式包括废热回收模式；
所述电驱控制系统包括依次连接形成第一电驱回路的第三电动水泵及电驱系统；其中所述四位四通阀与电驱系统连接；
所述电池温控系统包括依次连接形成电池温控回路的膨胀水箱、第二电动水泵、水热交换器、动力电池及冷却器；其中，所述两位四通阀设于动力电池与冷却器之间；
所述成员舱空调系统依次连接形成热泵回路的水冷式水凝器、第一电磁开关阀、冷却电子膨胀阀、冷却器、储液器及电动压缩机，以及依次连接形成暖风回路的第一电动水泵、水冷式水凝器、水加热器及暖风芯体；其中，所述电动比例三通阀设于水加热器与暖风芯体之间；
当热泵回路的制热不足时，第一电驱回路和/或电池温控回路的冷却液流经所述冷却器，所述冷却器将吸收的冷却液侧的热量通过水冷式冷凝器释放至所述暖风回路。
10.如权利要求2所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，热量分别在电池温控系统、电驱温控系统及成员舱空调系统内进行自循环的模式包括电池均温模式、电驱冷却模式、电驱暖机模式、空调制冷模式及空调采暖模式。
11.如权利要求10所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电池均温模式的电池温控系统包括依次连接形成回路的第二电动水泵、水热交换器及动力电池；其中，所述两位四通阀设于动力电池与第二电动水泵之间；冷却液在第二电动水泵推动下进行热循环，以提升所述动力电池的均温性。
12.如权利要求10所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电驱冷却模式的电驱温控系统包括依次连接形成回路的第三电动水泵、电驱系统及散热器；其中，所述四位四通阀设于电驱系统与散热器之间；冷却液在流经散热器时，释放热量至外界环境中，冷却液温度下降，低温冷却液流经电驱系统，以对所述电驱系统进行冷却。
13.如权利要求10所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述电驱暖机模式的电驱温控系统包括依次连接形成回路的第三电动水泵及电驱系统；其中，所述四位四通阀与电驱系统连接；冷却液在第三电动水泵推动下进行热循环，以实现电驱系统的储热。
14.如权利要求10所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述空调制冷模式的成员舱空调系统包括依次连接形成回路的水冷式冷凝器、制热电子膨胀阀、室外换热器、单向截止阀、乘员舱制冷用电子膨胀阀、乘员舱蒸发器、储液器及电动压缩机，冷媒流经压缩机压缩成高温高压的气体，通过室外换热器冷凝成中温高压的液体，经制热乘员舱制冷用电子膨胀阀节流降压，进而在乘员舱蒸发器内蒸发吸热，以对成员舱进行制冷。
15.如权利要求10所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述空调采暖模式包括PTC采暖模式及热泵采暖模式；
所述PTC采暖模式下的成员舱空调系统包括依次连接形成回路的第一电动水泵、水冷式冷凝器、水加热器及暖风芯体；其中，所述电动比例三通阀设于水加热器与暖风芯体之间；水加热器作为热源对冷却液加热，高温冷却液循环流经暖风芯体，以对成员舱进行采暖；
所述热泵采暖模式下的成员舱空调系统包括依次连接形成回路的水冷式冷凝器、制热电子膨胀阀、室外换热器、第二电磁开关阀、储液器及电动压缩机，以及依次连接形成回路的第一电动水泵、水冷式冷凝器、水加热器及暖风芯体，成员舱空调系统制冷逆循环，室外换热器从环境中吸收的热量及压缩机提供的热量通过水冷式冷凝器释放至冷却液，高温冷却液循环流经暖风芯体，以对成员舱进行采暖。
16.如权利要求4至15任意一项所述的基于热泵的纯电动汽车整车热管理系统，其特征在于，所述动力电池的两端分别设有用于获取流经该动力电池冷却液温度的温度传感器；所述电驱系统与四位四通阀之间设有水温传感器；所述水冷式水凝器处设有高压压力传感器，所述冷却器处设有低压压力传感器。
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