CN115139736A - 一种集成水壶 - Google Patents

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郭庆威
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Abstract

本发明公开了一种集成水壶，包括水壶本体，水壶本体上集成安装设有电池水泵、电机水泵和五通阀总成，水壶本体内设有分隔的一号腔室和二号腔室，一号腔室和二号腔室之间设有对应五通阀总成的安装腔，一号腔室上设有第一水壶出口和第一水壶入口，安装腔上设有第二水壶入口，二号腔室上设有第三水壶入口、第二水壶出口和第三水壶出口，五通阀总成包括第一阀口、第二阀口、第三阀口、第四阀口和第五阀口，安装腔内设有对应第一阀口的第一对接口和对应第四阀口的第二对接口，一号腔室内设有连通第一对接口和第一水壶出口的第一管道腔，二号腔室内设有连通第二对接口和第三水壶出口的第二管道腔，第二水壶出口设置在第二管道腔内。

Description

一种集成水壶
技术领域
本申请涉及车体水壶技术领域，尤其涉及一种集成水壶。
背景技术
目前新能源汽车发展迅猛，但在新能源汽车的设计上空间布置仍是一大难题，尤其是机舱空间。为了更好的提升能量利用，设计人员不得不将整车可利用的能源进行收集，开发余热利用和热泵系统等一系列能够节能的方案，由此也会引入更复杂的设计回路，引入更多的零件，对本就局促的机舱空间造成更大的压力，因此零件集成化设计越来越被看重，应用也越来越多。
现有技术中的车体包括三套冷却剂循环回路：电池冷却回路、电机电控冷却回路和功能回路，需要备置2到3个膨胀水壶，例如，中国专利文献中，专利号为CN202010241902X于2020年8月14日公开的一种混合动力汽车集成化热管理系统，包括:电机回路、电池回路和四通阀，电机回路和电池回路通过四通阀并联；电机回路包括：依次通过冷却液管路串联的第一膨胀水壶、第一水泵、充电器和电机，电机的出口端与四通阀的第一进口端连接，四通阀的第一出口端连接第一膨胀水壶的进口端；电池回路包括：依次通过冷却液管路串联的第二膨胀水壶、第二一水泵和电池组，电池组的出口端连接四通阀的第二进口端，四通阀的第二出口端连接第二膨胀水壶的进水端。
为了提高水壶集成，本领域技术人员对其进行了研究改进。
例如，中国专利文献中专利号为CN2020104795569于2021年12月3日公开的一种集成式水壶组件及热管理系统，该集成式水壶组件包括水壶基体和集成块，集成块固定设置于水壶基体，集成块的一部分构造成电子水阀的阀体，水壶基体上设置有用于储存冷却介质的储液腔，储液腔包括相互独立的第一腔室和第二腔室，水壶基体上设置有与第二腔室连通的出水接口，阀体上设置有与该阀体的内部流道相连通的补液接口，补液接口与出水接口相连且直接连通。其不足之处在于，该申请仅是完成了第一腔室和第二腔室的集成，连接的管道和阀门仍然需要外设，结构不够集成，空间占用较大。
发明内容
基于现有技术中上述不足，本发明提供了一种集成水壶，能够将两个膨胀水壶集成为一个，并且能够集成相应管路，使得电池水泵和电机水泵能够直连装配在集成水壶上，实现空间的集成，降低了系统阻力和整车重量，同时避免了管路壁面的传热，提高能量的利用效率。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。
一种集成水壶，包括水壶本体，水壶本体上集成安装设有电池水泵、电机水泵和五通阀总成，水壶本体内设有分隔的一号腔室和二号腔室，一号腔室和二号腔室之间设有对应五通阀总成的安装腔，一号腔室上设有第一水壶出口和第一水壶入口，安装腔上设有第二水壶入口，二号腔室上设有第三水壶入口、第二水壶出口和第三水壶出口，五通阀总成包括第一阀口、第二阀口、第三阀口、第四阀口和第五阀口，安装腔内设有对应第一阀口的第一对接口和对应第四阀口的第二对接口，一号腔室内设有连通第一对接口和第一水壶出口的第一管道腔，二号腔室内设有连通第二对接口和第三水壶出口的第二管道腔，第二水壶出口设置在第二管道腔内；第一对应口和第一阀口对应连接，第一水壶入口和第三阀口对应连接，第二水壶入口和第二阀口对应连接， 第四阀口与第二对接口对应连接，第三水壶入口和第五阀口对应连接；电池水泵对应第三水壶出口设置，电机水泵对应第一水壶出口设置。
本申请缩小了零件的整体占用空间，本集成水壶集成了电池水壶、电机水壶、三通阀和四通阀、电池水泵、电机水泵，同时将各个零件的管路连接一并节省，电池水壶和电机水壶做成了一个整体的水壶，三通阀和四通阀做成了一个五通阀，管路节省若干；提升了能量利用效率，因为管路的节省，降低了系统阻力和整车重量，同时避免了管路壁面的传热，提高了能量的利用效率；将各零件进行集成，减少了多个零件的使用，降低了整车重量，为整车续航做出贡献。
作为优选，一号腔室和二号腔室分别对应在水壶本体的两侧，一号腔室和二号腔室之间设有隔热空腔。实现一号腔室和二号腔室之间的隔热，减少两个腔室之间的热交换。
作为优选，第一管道腔的形状为“L”形，第一水壶出口的高度小于第一管道腔侧壁的高度，第一管道腔在第一水壶出口位置连通一号腔室，第一管道腔在对应第一水壶出口的上侧壁面上设有第一排气孔。
作为优选，第二管道腔在对应第三水壶出口上侧的壁面上设有第二排气孔，第二排气孔连通第二管道腔和二号腔室。通过第一排气孔和第二排气孔，节约了2根外部的排气管，同时排气口和补液口共用，外部的2根补液管也节省了；零件集成化设计，减少了管路接口，同时将阀进行合体设计，水壶也进行合体设计，同时该水壶设计并未集成过多的零件，固定安装比较通用，可在机舱进行多个位置布置，同时该水壶的设计还能满足不同平台的性能要求。
作为优选，水壶本体上侧设有水壶盖，水壶本体内设有液位传感器。通过水壶盖来保证内外压力的控制，当内部压力大于设定值时，向外排气，当外部压力小于设定值时，向壶内补气；液位传感器用于检测水壶内部液位，将电信号传输给控制器，以便进行液位提醒。
作为优选，水壶本体的下侧设有下减震垫。用于衰减水泵垂直方向的振动，提高整车舒适性。
作为优选，水壶本体的两侧面均设有侧减震垫和侧安装护套。侧减震垫用于衰减水泵侧向的振动，提高整车舒适性；侧安装护套用于增大侧面受力面积，使水壶支架受力均匀，保证耐久性。
作为优选，五通阀总成上设有集成插件接头，水壶本体上设有对应集成插件接头的卡接扣。一体式接插件设计，减少线体安装时间，通过一个接插件实现4个电信号的传输，通过卡接扣安装集成插件接头，完成集成插件接头的安装限位。
作为优选，五通阀总成包括阀体、阀壳和位于阀壳两侧的阀管，两根阀管在水壶本体的壁面上固定设置，阀壳固定安装在安装腔内，阀体相对阀壳转动设置，阀体连接有驱动电机，阀体内设有呈矩形阵列布置的四个阀孔，四个阀孔通过两组“V”形通道连接形成两组，阀壳在“V”形通道外侧形成环形的外流通道，外流通道分为两截，两截外流通道对应阀管设置，第一阀口、第二阀口和第四阀口设置在阀壳上，第三阀口和第五阀口分别设置在两根阀管上。
驱动电机能够驱动阀体转动，通过阀体转动实现阀壳上第一阀口和第二阀口的连通或第二阀口和第四阀口的连通，并且同时通过外流通道实现第四阀口和第五阀口的连通或第一阀口和第三阀口的连通或第一阀口和第五阀口的连通，阀体调节时每次转动90度，可在270度范围内转动，实现三种情况的调节改变，加上原有的一种状态，因此通过五通阀总成实现五通四位的控制，无需如传统技术中三通阀和四通阀的组合应用，实现了阀体集成，进一步提高装置集成性。
本发明具有如下有益效果：通过多个零件的集成化设计，减低重量约2kg，续航里程贡献约2公里；提高系统密封性和可靠性；大大降低了空间占用；提高了能量利用率；可以进行平台化通用。
附图说明
图1是本发明的爆炸图。
图2是本发明后侧的结构示意图。
图3是本发明的侧视图。
图4是本发明中水壶本体内部的结构示意图。
图5是本发明中五通阀总成中阀体、阀壳和阀管组装后的结构示意图。
图6是本发明中阀体的结构示意图。
图7是本发明正常模式时水壶水路的示意图。
图8是本发明在电机保温模式时水壶水路的示意图。
图9是本发明在低温散热模式时水壶水路的示意图。
图10是本发明在预热利用模式时水壶水路的示意图。
图中：第一水壶出口1 第二水壶入口2 第一水壶入口3 第二水壶出口4 第三水壶出口4.2 第三水壶入口5 第一阀口V1 第二阀口V2 第三阀口V3 第四阀口V4第五阀口V5 水壶本体10 一号腔室101 二号腔室102 安装腔103 隔热空腔104 第一对接口105 第一管道腔106 第一排气孔107 第二对接口108 第二管道腔109 第二排气孔110 水壶盖112 液位传感器113 下减震垫114 侧减震垫115 侧安装护套116集成插件接头117 卡接扣118 电池水泵119 电机水泵120 五通阀总成20 阀体201阀壳202 阀管203 驱动电机204 “V”形通道205 外流通道206。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例1，
如图1到图6所示，一种集成水壶，包括水壶本体10，水壶本体10上侧设有水壶盖112，水壶本体10上侧内部设有液位传感器113。水壶本体10的下侧设有下减震垫114。水壶本体10的两侧面均设有侧减震垫115和侧安装护套116。五通阀总成20上设有集成插件接头117，水壶本体10上设有对应集成插件接头117的卡接扣118。水壶本体10上集成安装设有电池水泵119、电机水泵120和五通阀总成20，水壶本体10内设有分隔的一号腔室101和二号腔室102，一号腔室101和二号腔室102之间设有对应五通阀总成20的安装腔103，一号腔室101和二号腔室102分别对应在水壶本体10的两侧，一号腔室101和二号腔室102之间设有隔热空腔104，隔热空腔104对应在安装腔103后侧，隔热空腔104经过安装腔103的中垂线。一号腔室101上设有第一水壶出口11和第一水壶入口33，安装腔103上设有第二水壶入口22，二号腔室102上设有第三水壶入口55、第二水壶出口44和第三水壶出口4.24.2，五通阀总成20包括第一阀口V1、第二阀口V2、第三阀口V3、第四阀口V4和第五阀口V5，安装腔103内设有对应第一阀口V1的第一对接口105和对应第四阀口V4的第二对接口108，一号腔室101内设有连通第一对接口105和第一水壶出口1的第一管道腔106，第一管道腔106的形状为“L”形，第一水壶出口1的高度小于第一管道腔106侧壁的高度，第一管道腔106在第一水壶出口1位置连通一号腔室101，第一管道腔106在对应第一水壶出口1的上侧壁面上设有第一排气孔107。二号腔室102内设有连通第二对接口108和第三水壶出口4.2的第二管道腔109，第二水壶出口4设置在第二管道腔109内；第二管道腔109在对应第三水壶出口4.2上侧的壁面上设有第二排气孔110，更准确的说，第二排气孔110对应在第二水壶出口4的上侧。第二水壶出口4和第三水壶出口4.2之间的第二管道腔109呈竖直设置。第二排气孔110连通第二管道腔109和二号腔室102。第一对应口和第一阀口V1对应连接，第一水壶入口3和第三阀口V3对应连接，第二水壶入口2和第二阀口V2对应连接，第四阀口V4与第二对接口108对应连接，第三水壶入口5和第五阀口V5对应连接；电池水泵119对应第三水壶出口4.2设置，电机水泵120对应第一水壶出口1设置。
五通阀总成20包括阀体201、阀壳202和位于阀壳202两侧的阀管203，两根阀管203在水壶本体10的壁面上固定设置，阀壳202固定安装在安装腔103内，阀壳202和安装腔103之间设有密封圈密封。阀体201相对阀壳202转动设置，阀体201连接有驱动电机204，阀体201内设有呈矩形阵列布置的四个阀孔，四个阀孔通过两组“V”形通道205连接形成两组，阀壳202在“V”形通道205外侧形成环形的外流通道206，外流通道206分为两截，两截外流通道206对应阀管203设置，第一阀口V1、第二阀口V2和第四阀口V4设置在阀壳202上，第三阀口V3和第五阀口V5分别设置在两根阀管203上。
如图7所示，此时五通阀总成20中，第一阀口V1和第二阀口V2连通，第三阀口V3和第四阀口V4连通，此时整车热系统处在电池和电机独立冷却即正常工作模式，水壶各接口流向如下：散热器-第一水壶入口3-第三阀口V3-第四阀口V4-电机水泵120入口-第二水壶出口4或第三水壶出口4.2-电机总成-散热器；
电池包-第二水壶入口2-第二阀口V2-第一阀口V1-电池水泵119入口-第一水壶出口1-换热器-电池包。
如图8所示，整车热系统处在保温模式，此时，第一阀口V1和第二阀口V2连通，第四阀口V4和第五阀口V5连通，水壶各接口流向如下：第三水壶入口5-第五阀口V5-第四阀口V4-电机水泵120入口-第二水壶出口4或第三水壶出口4.2-电机总成-第三水壶入口5；
电池包-第二水壶入口2-第二阀口V2-第一阀口V1-电池水泵119入口-第一水壶出口1-换热器-电池包。
如图9所示，整车热系统处在低温散热模式，此时，第一阀口V1和第三阀口V3连通，第四阀口V4和第二阀口V2连通，水壶各接口流向如下：散热器-第一水壶入口3-第三阀口V3-第一阀口V1-电池水泵119入口-第一水壶出口1-换热器-电池包-第二水壶入口2-第二阀口V2-第四阀口V4-电机水泵120入口-第二水壶出口4或第三水壶出口4.2-电机总成-散热器。
如图10所示，整车热系统处在余热利用模式，此时，第一阀口V1和第五阀口V5连通，第二阀口V2和第四阀口V4连通，水壶各接口流向如下：电机总成-第三水壶入口5-第五阀口V5-第一阀口V1-电池水泵119入口-第一水壶出口1-换热器-电池包-第二水壶入口2—第二阀口V2-第四阀口V4-电机水泵120入口-第二水壶出口4或第三水壶出口4.2-电机总成。
本发明可以实现多个零件的集成化设计，减少了若干管路，降低整车重量，降低能量消耗，同时减少管路接口，提升系统密封性和可靠性，通过五通阀的控制实现余热利用和电机保温模式，节约能源，让电池处于更适合的放电状态，提升放电能力，提高续航里程。通过多个零件的集成化设计，减低重量约2kg，续航里程贡献约2公里；通过零件集成化设计，减少了管路接口，泄漏点也减少了，提高了系统的密封性和可靠性；减少了管路接口，同时将阀进行合体设计，水壶也进行合体设计，整体空间大大降低，约降低2L空间，并且使系统在循环时减少阻力，减少避免热损失，提高了能量利用率；该水壶设计并未集成过多的零件，固定安装比较通用，可在机舱进行多个位置布置，同时该水壶的设计还能满足不同平台的性能要求。

Claims (9)

1.一种集成水壶，其特征是，包括水壶本体，水壶本体上集成安装设有电池水泵、电机水泵和五通阀总成，水壶本体内设有分隔的一号腔室和二号腔室，一号腔室和二号腔室之间设有对应五通阀总成的安装腔，一号腔室上设有第一水壶出口和第一水壶入口，安装腔上设有第二水壶入口，二号腔室上设有第三水壶入口、第二水壶出口和第三水壶出口，五通阀总成包括第一阀口、第二阀口、第三阀口、第四阀口和第五阀口，安装腔内设有对应第一阀口的第一对接口和对应第四阀口的第二对接口，一号腔室内设有连通第一对接口和第一水壶出口的第一管道腔，二号腔室内设有连通第二对接口和第三水壶出口的第二管道腔，第二水壶出口设置在第二管道腔内；第一对应口和第一阀口对应连接，第一水壶入口和第三阀口对应连接，第二水壶入口和第二阀口对应连接， 第四阀口与第二对接口对应连接，第三水壶入口和第五阀口对应连接；电池水泵对应第三水壶出口设置，电机水泵对应第一水壶出口设置。
2.根据权利要求1所述的一种集成水壶，其特征是，所述一号腔室和二号腔室分别对应在水壶本体的两侧，一号腔室和二号腔室之间设有隔热空腔。
3.根据权利要求1所述的一种集成水壶，其特征是，所述第一管道腔的形状为“L”形，第一水壶出口的高度小于第一管道腔侧壁的高度，第一管道腔在第一水壶出口位置连通一号腔室，第一管道腔在对应第一水壶出口的上侧壁面上设有第一排气孔。
4.根据权利要求1或3所述的一种集成水壶，其特征是，所述第二管道腔在对应第三水壶出口上侧的壁面上设有第二排气孔，第二排气孔连通第二管道腔和二号腔室。
5.根据权利要求1所述的一种集成水壶，其特征是，所述水壶本体上侧设有水壶盖，水壶本体内设有液位传感器。
6.根据权利要求1或5所述的一种集成水壶，其特征是，所述水壶本体的下侧设有下减震垫。
7.根据权利要求1或5所述的一种集成水壶，其特征是，所述水壶本体的两侧面均设有侧减震垫和侧安装护套。
8.根据权利要求1或5所述的一种集成水壶，其特征是，所述五通阀总成上设有集成插件接头，水壶本体上设有对应集成插件接头的卡接扣。
9.根据权利要求1所述的一种集成水壶，其特征是，所述五通阀总成包括阀体、阀壳和位于阀壳两侧的阀管，两根阀管在水壶本体的壁面上固定设置，阀壳固定安装在安装腔内，阀体相对阀壳转动设置，阀体连接有驱动电机，阀体内设有呈矩形阵列布置的四个阀孔，四个阀孔通过两组“V”形通道连接形成两组，阀壳在“V”形通道外侧形成环形的外流通道，外流通道分为两截，两截外流通道对应阀管设置，第一阀口、第二阀口和第四阀口设置在阀壳上，第三阀口和第五阀口分别设置在两根阀管上。
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FR3144548A1 (fr) * 2023-01-02 2024-07-05 Valeo Systemes Thermiques Système de gestion thermique pour véhicule

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