CN115503420B - 用于车辆的制冷制热器、车辆热管理系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的制冷制热器、车辆热管理系统和车辆，其中，制冷制热器包括：壳体，壳体上设置有制冷剂进口和制冷剂出口；换热件，换热件设置在壳体内，换热件限定有内槽和制冷剂通道，制冷剂通道与制冷剂出口和制冷剂出口连通；制冷制热组件，制冷制热组件设置在内槽中，用于产热或吸热，以对流经制冷剂通道的制冷剂进行加热或冷却。本发明的用于车辆的制冷制热器中无运动部件，工作时无噪声、无磨损、寿命长、可靠性高且响应时间短，作用速度快。

Description

用于车辆的制冷制热器、车辆热管理系统和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于车辆的制冷制热器、车辆热管理系统和车辆。

背景技术

常见的空调制冷方式可以是由压缩机、冷凝器、蒸发器、压力传感器、电子膨胀阀等零部件组成的制冷剂回路，压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的气体，并送至冷凝器进行冷却，经冷却后变为中温高压的液态制冷剂，中温液态制冷剂经膨胀阀节流降压，变为低温低压的液体，经蒸发器吸收空气中热量而汽化，变为气体，然后再进入压缩机，往复循环，并配合鼓风机实现空调制冷。或者空调制冷方式还可以由压缩机、冷凝器、板式换热器、电子膨胀阀、水泵、电池包液冷系统等零部件组成的制冷剂回路实现电池制冷，过板式换热器给冷却液降温，实现液冷电池制热功能。

在相关技术中，采用上面两种方法进行制冷或制热过程中，由于零部件比较多，并且装置中存在运动部件，会产生较大的工作噪声，多个零部件配合工作且分散设置，容易造成磨损，影响使用寿命，可靠性较低，系统上电后，多个零部件全部响应后才可执行调节温度动作，响应时间较长，作用速度慢。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提出一种用于车辆的制冷制热器，该制冷制热器中无运动部件，工作时无噪声、无磨损、寿命长、可靠性高且响应时间短，作用速度快。

本发明的目的之二在于提出一种车辆热管理系统。

本发明的目的之三在于提出一种车辆。

为了达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的用于车辆的制冷制热器，包括：壳体，所述壳体上设置有制冷剂进口和制冷剂出口；换热件，所述换热件设置在所述壳体内，所述换热件限定有内槽和制冷剂通道，所述制冷剂通道与所述制冷剂出口和所述制冷剂出口连通；制冷制热组件，所述制冷制热组件设置在所述内槽中，用于产热或吸热，以对流经所述制冷剂通道的制冷剂进行加热或冷却。

根据本发明实施例的用于车辆的制冷制热器，能实现车辆的制冷或制热。通过设置制冷制热组件，并将制冷制热组件设置在换热件的内槽中，当系统上电后，制冷制热组件开始工作，并且能充分与流经制冷剂通道的制冷剂进行热量交换，以实现有效加热或者冷却制冷剂的目的，响应时间较短且作用速度快。且制冷制热器既能制冷又能制热，工作可靠，能代替传统的PTC(Positive Temperature Coefficient，热敏电阻)水加热器、压缩机、增发器和冷凝器等多个零部件，结构简单，能实现整车减重，并且降低生产成本，将壳体、换热件和制冷制热组紧密扣合形成制冷制热器后，制冷制热器内部无运动部件，且工作时无噪声，可直接调节工作电流大小来调节制冷能力，壳体具有防尘和保护作用，防止内部器件磨损，制冷制热器的寿命长且可靠性高。

在本发明的一些实施例中，所述制冷制热组件包括：绝缘套；半导体单元阵列，所述半导体单元阵列套设在所述绝缘套内，所述半导体单元阵列包括半导体单元、第一电极和第二电极，所述半导体单元包括一对P型半导体子单元和N型半导体子单元，所述半导体单元阵列用于产热或吸热。

在本发明的一些实施例中，所述半导体单元阵列包括：平行设置的第一电极带和第二电极带，所述第一电极带的第一端作为所述半导体单元阵列的第一电极，所述第二电极带的第一端作为所述半导体单元阵列的第二电极；N个半导体单元行，N个所述半导体单元行沿所述第一电极带或所述第二电极带的长度方向依次排列，每个所述半导体单元行的第一端均与所述第一电极带连接，每个所述半导体单元行的第二端均与所述第二电极带连接；每个所述半导体单元行均包括M个并联连接的所述半导体单元；其中，N和M均为正整数。

在本发明的一些实施例中，每个所述半导体单元行中一端的所述半导体单元中P型半导体子单元与所述第一电极带连接，每个所述半导体单元行中另一端的所述半导体单元中N型半导体子单元与所述第二电极带连接；所述制冷制热组件还包括：供电电源；电源切换开关，用于将所述第一电极与所述供电电源的负极端连接，并将所述第二电极与所述供电电源的正极端连接，以使得所述半导体单元阵列吸热，或者，用于将第一电极与所述供电电源的正极端连接，并将所述第二电极与所述供电电源的负极端连接，以使得所述半导体单元阵列放热。

在本发明的一些实施例中，所述电源切换开关包括：第一静触点和第二静触点，所述第一静触点与所述供电电源的负极端连接，所述第二静触点与所述供电电源的正极端连接；第三静触点和第四静触点，所述第三静触点与所述供电电源的正极端连接，所述第四静触点与所述供电电源的负极端连接；第一开关，所述第一开关的第一端与所述第一电极连接，所述第一开关的第二端可在所述第一静触点和所述第三静触点之间切换或者悬空；第二开关，所述第二开关的第一端与所述第二电极连接，所述第二开关的第二端可在所述第二静触点和所述第四静触点之间切换或者悬空。

在本发明的一些实施例中，所述换热件包括：换热板，所述换热板的下部限定有所述内槽和与所述内槽连通的第一通孔和第二通孔，在所述内槽的上方设置有开槽，在所述开槽中设置有多个平行排列的间隔件以形成S型沟槽；换热板盖体，所述换热板盖体盖设在所述换热板上并紧密覆盖所述S型沟槽，以构建出所述制冷剂通道；其中，所述半导体单元阵列设置在所述内槽中，所述第一电极穿出所述第一通孔，以及所述第二电极穿出所述第二通孔。

在本发明的一些实施例中，所述壳体上设置敞口，所述换热件穿过所述敞口与所述壳体扣合，其中，所述换热板盖体远离所述敞口。

在本发明的一些实施例中，所述制冷制热器还包括保温件，所述保温件设置在所述换热件与所述壳体之间。

为了达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的车辆热管理系统，包括：储液箱，用于存储制冷剂，所述储液箱上设置有第一进液口和第一出液口；泵体，所述泵体上设置有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连接；上面任一项实施例所述的用于车辆的制冷制热器，所述制冷制热器的制冷剂进口与所述第二出液口连接；冷暖交换单元，所述冷暖交换单元与所述制冷制热器的制冷剂出口和所述第一进液口连接；开关单元，所述开关单元设置在所述冷暖交换单元与所述制冷制热器的制冷剂出口之间连接的管路上；温度传感单元，用于检测车辆目标环境的温度；控制器，与所述温度传感单元、所述开关单元、所述泵体和所述制冷制热器分别连接，用于根据所述目标环境的温度控制所述开关单元的开关状态、所述泵体的运行状态以及所述制冷制热器的运行模式。

根据本发明实施例的车辆热管理系统，温度传感单元检测车辆目标环境的温度，控制器基于车辆目标环境的温度控制开关单元的开关状态，以控制制冷剂的循环路径和流量，控制器控制泵体的运行状态，进而控制制冷剂的循环状态，控制器还控制制冷制热器的工作状态，以实现有效加热或冷却制冷剂的目的，从而对目标环境的温度进行调节。本发明的车辆热管理系统基于储液箱、泵体、制冷制热器、冷暖交换单元和开关单元的架构，即能实现制冷或者制热功能，仅通过设置一个制冷制热器就能代替传统的PTC水加热器、压缩机、增发器和冷凝器等多个零部件，结构简单，能实现整车减重，并且降低生产成本。

在本发明的一些实施例中，所述冷暖交换单元包括冷暖风芯体单元，所述冷暖风芯体单元包括第三进液口和第三出液口，所述第三进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口连接，所述第三出液口与所述第一进液口连接；所述温度传感单元包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于采集车辆乘员舱的温度；所述开关单元包括第一开关，所述第一开关设置在所述第三进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口之间的连接管路上；所述控制器，用于在所述车辆乘员舱的温度低于乘员舱设定温度范围时，控制所述第一开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器产热，或者，在所述车辆乘员舱的温度高于乘员舱设定温度范围时，控制所述第一开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器吸热。

在本发明的一些实施例中，所述冷暖交换单元包括液冷电池包单元，所述液冷电池包单元包括第四进液口和第四出液口，所述第四进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口连接，所述第四出液口与所述第一进液口连接；所述温度传感单元包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于采集电池包温度；所述开关单元包括第二开关，所述第二开关设置在所述第四进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口之间的连接管路上；所述控制器，用于在所述电池包温度低于电池包设定温度范围时，控制所述第二开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器产热，或者，在所述电池包温度高于乘员舱设定温度范围时，控制所述第二开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器吸热。

为了达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的车辆，其特征在于，包括上面第二方面实施例所述的车辆热管理系统。

根据本发明实施例的车辆，通过设置上面第二方便面实施例的车辆热管理系统，控制器基于检测到的车辆目标环境的温度控制开关单元的开关状态、泵体运行状态以及制冷制热器的工作状态，以实现有效加热或冷却制冷剂的目的，从而对目标环境的温度进行调节。将车辆热管理系统设置在车辆上，即能实现制冷或者制热功能，仅通过设置一个制冷制热器就能代替传统的PTC水加热器、压缩机、增发器和冷凝器等多个零部件，结构简单，能实现整车减重，并且降低生产成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的用于车辆的制冷制热器的示意图；

图2是本发明一个实施例的制冷制热组件的示意图；

图3是本发明另一个实施例的制冷制热组件的示意图；

图4是本发明一个实施例的换热件的示意图；

图5是本发明一个实施例的换热件压制前的示意图；

图6是本发明一个实施例的换热件压制后的示意图；

图7是本发明另一个实施例的用于车辆的制冷制热器的示意图；

图8是本发明又一个实施例的用于车辆的制冷制热器的示意图；

图9是本发明一个实施例的车辆热管理系统的框图；

图10是本发明一个实施例的车辆热管理系统的示意图；

图11是本发明一些实施例的车辆的框图。

附图标记：

车辆1000；

车辆热管理系统100；

制冷制热器10、储液箱20、泵体30、冷暖交换单元40、开关单元50、温度传感单元60、控制器70；

壳体1、换热件2、制冷制热组件3、保温件4；

制冷剂进口11、制冷剂出口12、内槽21、制冷剂通道22、换热板23、换热板盖体24、绝缘套31、半导体单元阵列32、供电电源33、电源切换开关34、冷暖风芯体单元41、液冷电池包单元42；

第一进液口201、第一出液口202、第二进液口301、第二出液口302、第三进液口411、第三出液口412、第四进液口421、第四出液口422、第一开关51、第二开关52、第一温度传感器61、第二温度传感器62；

半导体单元321、第一电极322、第二电极323、半导体单元行324；

连接片C、第一电极带Q1、第二电极带Q2、第一静触点a1、第二静触点a2、第三静触点a3、第四静触点a4、第一开关K1、第二开关K2、第一通孔b1、第二通孔b2。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面根据图1-图8详细描述本发明实施例的用于车辆的制冷制热器。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，为根据本发明一个实施例的用于车辆的制冷制热器的示意图，其中，制冷制热器10用于车辆，能实现车辆的制冷或制热，提高车内舒适性。制冷制热器10包括壳体1、换热件2和制冷制热组件3。

在实施例中，壳体1上设置有制冷剂进口11和制冷剂出口12，制冷剂由制冷剂进口11流入制冷制热器10，并由制冷剂出口12流出，换热件2设置在壳体1内，换热件2用于进行热量交换，换热件2限定有内槽21和制冷剂通道22，制冷剂通道22与制冷剂出口11和制冷剂出口12连通，制冷剂由制冷剂出口11处流入制冷剂通道22，并由制冷剂出口12流出。制冷制热组件3设置在内槽21中，用于产热或吸热，以对流经制冷剂通道22的制冷剂进行加热或冷却。

制冷制热组件3为一个可以进行加热或者冷却的装置，制冷制热组件3设置在换热件2的内槽21中，且与制冷剂通道22接触紧密，在对目标环境进行温度调节过程中，流经换热件2的制冷剂能充分与制冷制热组件3进行热量交换。具体地，当制冷制热器10通电后，制冷制热器10开始工作，制冷剂不断由制冷剂进口11和流入，由制冷剂出口12流出。当制冷制热组件3制热时，系统上电后，制冷制热组件3温度很快上升，流经换热件2的制冷剂温度较低，制冷制热组件3释放的热量被制冷剂吸收，制冷剂吸收热量后温度很快升高，当温度较高的制冷剂循环至温度较低的目标环境后，制冷剂将热量释放到低温环境中，从而升高目标环境温度，实现制热功能。或者，当制冷制热组件3制冷时，流经换热件2的制冷剂温度较高，制冷制热组件3从制冷剂中吸收热量，制冷剂中的热量被吸收后温度降低，当被降温后的制冷剂循环至温度较高的目标环境后，制冷剂再从目标环境中吸收热量，从而使目标环境温度下降，实现制冷功能。

根据本发明实施例的用于车辆的制冷制热器10，能实现车辆的制冷或制热。通过设置制冷制热组件3，并将制冷制热组件3设置在换热件2的内槽21中，当系统上电后，制冷制热组件3开始工作，并且能充分与流经制冷剂通道22的制冷剂进行热量交换，以实现有效加热或者冷却制冷剂的目的，作用速度快。且制冷制热器10既能制冷又能制热，工作可靠，能代替传统的PTC水加热器、压缩机、增发器和冷凝器等多个零部件，结构简单，能实现整车减重，并且降低生产成本，将壳体1、换热件2和制冷制热组件3紧密扣合形成制冷制热器10后，制冷制热器10内部无运动部件，且工作时无噪声，可直接调节工作电流大小来调节制冷能力，壳体1具有防尘和保护作用，防止内部器件磨损，制冷制热器10的寿命长且可靠性高。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，为根据本发明一个实施例的制冷制热组件的示意图，其中，制冷制热组件3包括绝缘套31和半导体单元阵列32。半导体单元阵列32套设在绝缘套31内。

具体地，绝缘套31可以为PI膜(PolyimideFilm，聚酰亚胺薄膜)，可先将半导体单元阵列32预先套设在绝缘套31内组成完整的制冷制热组件3，再将制冷制热组件3与换热件2依次层叠设置在壳体1内，压制成型后进行使用。其中，绝缘套31紧密包裹在半导体单元阵列32表面，绝缘套31主要用于起绝缘作用且不会与半导体单元阵列32轻易脱离，可防止磨损内部结构，增强制冷制热组件3的耐用性。

半导体单元阵列32包括半导体单元321、第一电极322和第二电极323，半导体单元321包括一对P型半导体子单元和N型半导体子单元，半导体单元阵列32用于产热或吸热。

其中，在实施例中，可在P型半导体子单元和N型半导体子单元间设置连接片C，用于连接P型半导体子单元和N型半导体子单元，连接片C为导电材料，用于P型半导体子单元和N型半导体子单元间的导电功能。例如，连接片C可选择铜片、铝片等材料，导电性能和导热性能较好，导电的同时便于吸收和为产生吸热和/或放热作用。P型半导体子单元和N型半导体子单元的制作材料为热电材料，例如，其材质可选择碲化铋及其合金、碲化铅及其合金、硅锗合金等材料，P型半导体子单元和N型半导体子单元组合作为电臂，例如，P型半导体子单元为高能级电臂，N型半导体子单元为低能级电臂，在半导体子单元与连接片C接触处产生吸热和/或放热现象。

P型半导体子单元和N型半导体子单元间均设置连接片C，第一电极322和第二电极323所在也可以充当连接片用于连接设置在每一行两端的半导体子单元。

例如，以靠近第一电极带Q1的一端的P型半导体子单元和N型半导体子单元均为例，将一组连接片C设置在P型半导体子单元和N型半导体子单元一面上用于连接P型半导体子单元和N型半导体子单元形成一组，在N型半导体子单元另一侧设置有下一组P型半导体子单元，在N型半导体子单元另一面上设置有另一组连接片C，用于连接N型半导体子单元与下一组P型半导体子单元，以此类推，P型半导体子单元和N型半导体子单元交替设置，且每组半导体单元并联连接，位于两端的两组半导体单元分别与第一电极322和第二电极323连接。例如，在一端的一组半导体单元中的P型半导体子单元与第一电极322连接，在另一端的一组半导体单元中的N型半导体子单元与第二电极323连接。

在实施例中，制冷制热组件3利用热电材料的帕尔帖效应，即电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷在不同载体的材料中处于不同的能级，例如，电荷在P型半导体子单元中为高能级，电荷在N型半导体子单元中为低能级时，当电流从高能级向低能级运动时，可以释放出多余的能量，以实现产热。反之，电流从低能级向高能级运动时，需要从外界吸收热量以实现吸热，当能量在两能级材料即P型半导体子单元和N型半导体子单元的交界面处以热的形式吸收或者放出，从而实现产热或吸热。

在本发明的一些实施例中，半导体单元阵列32包括平行设置的第一电极带Q1和第二电极带Q2，例如，如图2所示，将半导体单元阵列32中左侧的电极带标记为第一电极带Q1，将半导体单元阵列32中右侧的电极带标记为第二电极带Q2。第一电极带Q1的第一端作为半导体单元阵列32的第一电极322，第二电极带Q2的第一端作为半导体单元阵列32的第二电极323，第一电极带Q1和第二电极带Q2均长于沿两个电极带长度方向设置的半导体单元321的长度，且将半导体单元阵列32套设在绝缘套31内形成完整的制冷制热组件3后，第一电极带Q1的第一端和第二电极带Q2的第一端均延伸出绝缘套31，即第一电极322和第二电极323的两个电极端均暴露于制冷制热组件3外部，便于连接电源。

在实施例中，半导体单元阵列32还包括N个半导体单元行324，N个半导体单元行324沿第一电极带Q1或第二电极带Q2的长度方向依次排列，每个半导体单元行324的第一端均与第一电极带Q1连接，每个半导体单元行324的第二端均与第二电极带Q2连接，每个半导体单元行324均包括M个并联连接的半导体单元321。其中，N和M均为正整数。

其中，N和M的值可根据需要或在实验室进行设定，例如，可将N设置为8，将M设置为11，但不仅限于此。具体地，以任一个半导体单元行324为例，第一电极带Q1和第二电极带Q2设置在该半导体单元行324两端，并分别与该半导体单元行324两端连接，如半导体单元行324的第一端与第一电极带Q1连接，第二端与第二电极带Q2连接。该半导体单元行324中M个P型半导体和M个N型半导体交替排列，且一个P型半导体和一个N型半导体组成一对，即M个P型半导体和M个N型半导体组成M对，M对半导体并联连接，例如，可将一侧的一对半导体中的设置在最边缘位置的半导体作为所在半导体单元行324的第一端，并与第一电极带Q1连接，将另一侧一对半导体中的设置在最边缘位置的半导体作为所在半导体单元行324的第二端，并与第二电极带Q2连接，通电后，电流可经第一电极带Q1流入，流经该半导体单元行324时进行产热或吸热，再经第二电极带Q2流出，或者，电流可经第二电极带Q2流入，流经该半导体单元行324时进行产热或吸热，再经第一电极带Q1流出。

根据本发明实施例的制冷制热组件3，制冷制热组件3两侧设置分别第一电极带Q1和第二电极带Q2，半导体单元阵列32中的N个半导体单元行324的第一端和第二端均分别与第一电极带Q1和第二电极带Q2连接，以在通电后，半导体单元阵列32中的每个半导体单元均能进行产热和吸热。并且制冷制热组件3中无运动部件，P型半导体子单元、N型半导体子单元和第一电极带Q1以及第二电极带Q2工作时无噪声，具有无磨损、寿命长、可靠性高等优点。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，为根据本发明另一个实施例的制冷制热组件的示意图，其中，每个半导体单元行324中一端的半导体单元中P型半导体子单元与第一电极带Q1连接，每个半导体单元行324中另一端的半导体单元中N型半导体子单元与第二电极带Q2连接。N型半导体子单元包括若干个N型半导体，N型半导体中自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体，P型半导体子单元包括若干个P型半导体，P型半导体是以带正电的空穴导电为主的半导体。

制冷制热组件3还包括供电电源33和电源切换开关34。供电电源33可用于提供直流电，电源切换开关34用于将第一电极带Q1与供电电源33的负极端连接，并将第二电极带Q2与供电电源33的正极端连接，以使得半导体单元阵列32吸热，或者，用于将第一电极带Q1与供电电源33的正极端连接，并将第二电极带Q2与供电电源33的负极端连接，以使得半导体单元阵列32放热。

具体地，供电电源33开始供电后，可通过调整电源切换开关34使供电电源33的正极端与第一电极带Q1或第二电极带Q2连接，当第一电极带Q1与供电电源33的负极端连接，第二电极带Q2与供电电源33的正极端连接时，电流从供电电源33正极端流出经第二电极带Q2流入半导体单元阵列32，再经第一电极带Q1流出，半导体单元阵列32吸热，从而实现制冷功能，当第一电极带Q1与供电电源33的正极端连接，第二电极带Q2与供电电源33的负极端连接，电流从供电电源33正极端流出经第一电极带Q1流入半导体单元阵列32，再经第二电极带Q2流出，半导体单元阵列32放热，从而实现制热功能。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，电源切换开关34包括第一静触点a1、第二静触点a2、第三静触点a3、第四静触点a4和第一开关K1以及第二开关K2。

其中，第一静触点a1与供电电源33的负极端连接，第二静触点a2与供电电源33的正极端连接，第三静触点a3与供电电源33的正极端连接，第四静触点a4与供电电源33的负极端连接，第一开关K1的第一端与第一电极带Q1连接，第一开关K1的第二端可在第一静触点a1和第三静触点a3之间切换或者悬空，第二开关K2的第一端与第二电极带Q2连接，第二开关K2的第二端可在第二静触点a2和第四静触点a4之间切换或者悬空。

具体地，当第一开关K1切换至第一静触点a1，第二开关K2切换至第二静触点a2，第三静触点a3和第四静触点a4悬空，即第三静触点a3和第四静触点a4断开，此时，P型半导体子单元经第一电极带Q1与供电电源33的正极端连接，N型半导体子单元经第二电极带Q2与供电电源33的负极端连接，电流从供电电源33正极端流出经第一电极带Q1流入半导体单元阵列32，再经第二电极带Q2流出，P型半导体子单元为高能级电臂，N型半导体子单元为低能级电臂，当电流从高能级电臂向低能级电臂运动时，释放热量，即在P型半导体子单元和N型半导体子单元间的连接片C处产生放热现象，半导体单元阵列32放热，从而实现制热功能。

当第一开关K1切换至第三静触点a3，第二开关K2切换至第四静触点a4，第一静触点a1和第二静触点a2悬空，即第一静触点a1和第二静触点a2断开，此时，P型半导体子单元经第一电极带Q1与供电电源33的负极端连接，N型半导体子单元经第二电极带Q2与供电电源33的正极端连接，电流从供电电源33正极端流出经第二电极带Q2流入半导体单元阵列32，再经第一电极带Q1流出，P型半导体子单元为高能级电臂，N型半导体子单元为低能级电臂，当电流从低能级电臂向高能级电臂运动时，吸收热量，即在P型半导体子单元和N型半导体子单元间的连接片C处产生吸热现象，半导体单元阵列32吸热，从而实现制冷功能。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，为根据本发明一个实施例的换热件的示意图，换热件2包括换热板23和换热板盖体24，其中，换热板2的下部限定有内槽21和与内槽21连通的第一通孔b1和第二通孔b2，在内槽21的上方设置有开槽，在开槽中设置有多个平行排列的间隔件以形成S型沟槽，换热板23主要作用为换热及构建制冷剂通道的作用，换热板盖体24盖设在换热板23上并紧密覆盖S型沟槽，以构建出制冷剂通道。其中，半导体单元阵列32设置在内槽21中，第一电极322穿出第一通孔b1，以及第二电极323穿出第二通孔b2，第一电极322与第二电极323便于与供电电源33所在电路进行连接。

基于S型沟槽构建的构建出制冷剂通道，能在换热板23有限的面积和容积下，尽可能地使制冷剂通道更长，热转化效率更高。或者在满足制冷剂通道的长度要求下，尽可能地减小换热板23和换热板盖体24以及半导体单元阵列32的面积，节省材料，成本低，且S型的制冷剂通道排列更加紧密，制冷剂与半导体单元阵列32的热交换更加充分，且结构简单和制造工艺简单。

在实施例中，如图5所示，为根据本发明一个实施例的换热件压制前的示意图，其中，在组装换热件2的过程中，将换热板盖体24和换热板23紧密盖合后，以及将半导体单元阵列32设置在内槽21中后，内槽21与半导体单元阵列32间可能存在较大空隙，或者结合不紧密，在后续的使用过程中，半导体单元阵列32可能存移位、甚至从内槽21中脱落等现象。如图6所示，为根据本发明一个实施例的换热件压制后的示意图，可将换热件2和制冷制热组件3通过工艺压制成型，进行固定，且制冷剂通道中的制冷剂能与制冷制热组件3更好地进行热交换，当制冷制热器10进行制冷或者制热时，制冷剂在换热件2中的制冷剂通道22流过时制冷制热组件3通电吸热或者放热，与制冷剂通道22中的制冷进行热交换，以对制冷剂进行加热或者冷却，加热或者冷却后的制冷剂循环至目标环境，并与目标环境进行热量交换以实现制冷或者制热功能。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，壳体1上设置敞口，换热件2穿过敞口与壳体1扣合，其中，换热板盖体24远离敞口。可通过调整壳体1尺寸或者采用其他适用方式，将壳体1与换热件2牢固扣合，并且壳体1可设置为可拆卸组件，以方便后期进行清洁或维修。

在本发明的一些实施例中，如图7所示，为根据本发明另一个实施例的用于车辆的制冷制热器的示意图，其中，制冷制热器10还包括保温件4，保温件4设置在换热件2与壳体1之间。其中，保温件4主要作用为保温作用，可以减少热辐射，提高制热和/或制冷效率。

在本发明的一些实施例中，其中，图8为根据本发明又一个实施例的用于车辆的制冷制热器的示意图，将制冷制热组件3设置到换热件2的内槽21中，并将换热件2中的换热板盖体24盖合到换热板23上，整体压制成型后，在换热板盖体24上方设置一层保温件4，最后再将壳体1盖合，从而获得如图8所示的一个装配完整的制冷制热器10。

下面参考图9和图10描述本发明实施例的车辆热管理系统。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，为根据本发明一个实施例的车辆热管理系统的框图，其中车辆热管理系统100包括储液箱20、泵体30、上面任一项实施例的用于车辆的制冷制热器10、冷暖交换单元40、开关单元50、温度传感单元60和控制器70。

其中，储液箱20用于存储制冷剂，储液箱20上设置有第一进液口201和第一出液口202。制冷剂由第一进液口201流入储液箱20，由第一出液口202流出储液箱20。泵体30上设置有第二进液口301和第二出液口302，第二进液口301与第一出液口202连接，泵体30通电运行时用于为整个系统100内的循环制冷剂提供循环动力。

制冷制热器10的制冷剂进口11与第二出液口302连接，制冷剂流经制冷制热器10时，制冷制热器10与制冷剂进行热交换，以对制冷剂进行升温或者冷却。冷暖交换单元40与制冷制热器10的制冷剂出口12和第一进液口201连接，其中，冷暖交换单元40可以包括用于调节乘员舱温度的冷暖风芯体单元，以及用于调节电池包温度的液冷电池包单元。经升温或者冷却处理后的制冷剂流经冷暖交换单元40时，制冷剂与在冷暖交换单元40中与目标环境发生热交换，以调节目标环境温度。还可在冷暖交换单元40中设置风机，在制热或制冷工况下，风机运转时产生的风有助于制冷剂与目标环境快速发生热交换，从而提升制冷或制热效率。

开关单元50设置在冷暖交换单元40与制冷制热器10的制冷剂出口12之间连接的管路上，开关单元50可控制制冷剂在管理中的流量。例如，开关单元50可包括若干个开关，并且若干个开关可分别设置在制冷制热器10与冷暖交换单元40连接的不同支路上，当支路上的开关打开时，制冷剂可从制冷制热器10经该支路流至冷暖交换单元40，当开关单元50关闭时，则阻止所在支路中的制冷剂流动，从而实现对应支路上的冷暖交换单元40进行制冷或者制热。

在实施例中，储液箱20、泵体30、制冷制热器10、冷暖交换单元40和开关单元50串联成车辆热管理系统100的回路，车辆热管理系统100上电工作后，制冷剂在该回路中循环以实现制冷或者制热功能。

温度传感单元60用于检测车辆目标环境的温度，其中，温度传感单元60可以包括温度传感器，例如，可将温度传感单元60设置在乘员舱，用于采集乘员舱温度，或者，还可以将温度传感单元60设置在电池包中，用于采集电池包温度。

控制器70与温度传感单元60、开关单元50、泵体30和制冷制热器10分别连接，用于根据目标环境的温度控制开关单元50的开关状态、泵体30的运行状态以及制冷制热器10的运行模式。其中，控制器70可以控制开关单元50打开或者关闭，以控制制冷剂的循环路径，例如，还可以控制开关单元50的开度，以对制冷剂的流量进行调整。

具体地，在实施例中，可根据需要或在实验室条件下预设空调工作参数、车辆目标环境的温度的制冷温度阈值和制热温度阈值、制冷目标温度值以及制热目标温度值等。当车辆热管理系统100未上电工作时，控制器70可以获取温度传感单元60检测到的车辆目标环境温度，并确定到达制冷温度阈值或者制热温度阈值后，确定需要进行制冷或者制热操作，控制器70基于空调工作参数以及检测到的温度分析计算，获取对应车辆目标环境需要调整的目标温度值，并控制所在支路的开关打开，并控制开关单元50的开度以及控制泵体30和制冷制热器10开始运行，泵体30动作带动制冷剂在管路中循环，制冷制热器10对制冷剂进行升温或者冷却，制冷剂经开关所在支路管路流至冷暖交换单元40，并在冷暖交换单元40中与目标环境进行热交换，往复循环，从而实现制冷或者制热功能。或者，在车辆热管理系统100工作工程中，控制器70根据温度传感单元60检测到的车辆目标环境温度，确定车辆目标环境温度到达制冷目标温度值或制热目标温度值后，控制所在支路的开关关闭，并控制泵体30和制冷制热器10的停止运行，制冷制热器10停止制冷或者制热，从而完成对目标环境的温度调节过程。

根据本发明实施例的车辆热管理系统100，温度传感单元60检测车辆目标环境的温度，控制器70基于车辆目标环境的温度控制开关单元50的开关状态，以控制制冷剂的循环路径和流量，控制器70控制泵体30运行状态，进而控制制冷剂的循环状态，控制器70还控制制冷制热器10的工作状态，以实现有效加热或冷却制冷剂的目的，从而对目标环境的温度进行调节。本发明的车辆热管理系统100基于储液箱20、泵体30、制冷制热器10、冷暖交换单元40和开关单元50的架构，即能实现制冷或者制热功能，仅通过设置一个制冷制热器10就能代替传统的PTC水加热器、压缩机、增发器和冷凝器等多个零部件，结构简单，能实现整车减重，并且降低生产成本。

在本发明的一些实施例中，如图10所示，为根据本发明一个实施例的车辆热管理系统的示意图，其中，冷暖交换单元40包括冷暖风芯体单元41，冷暖风芯体单元41包括第三进液口411和第三出液口412，第三进液口411与制冷制热器10的制冷剂出口12连接，第三出液口412与第一进液口201连接。其中，冷暖风芯体单元41内部设置有制冷剂的通道以及过风通道，制冷剂经制冷制热器10加热或者制冷后，流经冷暖风芯体单元41中的制冷剂通道后加热或者制冷，过风通道中由风机产生的风，最终实现乘客舱的制冷或制热。

温度传感单元60包括第一温度传感器61，第一温度传感器61用于采集车辆乘员舱的温度。开关单元50包括第一开关51，第一开关51设置在第三进液口411与制冷制热器10的制冷剂出口12之间的连接管路上。控制器70用于在车辆乘员舱的温度低于乘员舱设定温度范围时，控制第一开关51闭合，并控制泵体30运行，以及控制制冷制热器10产热，或者，在车辆乘员舱的温度高于乘员舱设定温度范围时，控制第一开关51闭合，并控制泵体30运行，以及控制制冷制热器10吸热。

具体地，第一温度传感器61可设置在乘客舱中用于检测乘客舱温度，可预设空调工作参数以及设定乘客舱的温度范围，设定的温度范围以温度区间[A，B]为例，其中，A和B的值可根据需要或者在实验室条件下进行设定，控制器70根据第一温度传感器61检测到的乘客舱温度，判断是否需要对乘客舱进行温度控制。例如，当乘客舱温度在温度区间[A，B]范围内时，则确定不需要进行温度控制，若乘客舱温度不在温度区间[A，B]范围内时，确定需要进行温度控制。此时，控制器70控制第一开关51打开，并控制泵体30、制冷制热器10以及冷暖风芯体单元41中的风机开始工作。

控制器70还基于第一温度传感器61检测到的乘客舱温度确定制冷制热器10的工作模式，例如，当乘客舱温度高于B时，控制制冷制热器10开启制冷模式。结合上述图3可知，此时，第一开关K1切换至第三静触点a3，第二开关K2切换至第四静触点a4，第一静触点a1和第二静触点a2悬空，半导体单元阵列32吸热，从而实现制冷功能。再例如，当乘客舱温度低于A时，控制制冷制热器10开启制热模式。结合上述图3可知，此时，第一开关K1切换至第一静触点a1，第二开关K2切换至第二静触点a2，第三静触点a3和第四静触点a4悬空，半导体单元阵列32放热，从而实现制热功能。在整个温度调节过程中，第一温度传感器61实时检测乘客舱温度，当控制器70根据检测到的乘客舱温度判断乘客舱温度已达到设定温度，控制器70控制泵体30、制冷制热器10以及冷暖风芯体单元41中的风机停止工作，并控制第一开关51关闭，完成对乘客舱的温度调节过程。

在本发明的一些实施例中，如图10所示，冷暖交换单元40还包括液冷电池包单元42，液冷电池包单元42包括第四进液口421和第四出液口422，第四进液口421与制冷制热器10的制冷剂出口12连接，第四出液口422与第一进液口201连接。其中，液冷电池包单元42内部设置有制冷剂的通道，制冷剂经制冷制热器加热或者制冷后，流经冷暖风芯体单元41中的制冷剂通道后加热或者制冷，制冷剂与电池包间完成热转换，最终实现液冷电池包单元42的制冷或制热。

温度传感单元60包括第二温度传感器62，第二温度传感器62用于采集电池包温度。开关单元50包括第二开关52，第二开关52设置在第四进液口421与制冷制热器10的制冷剂出口12之间的连接管路上。控制器70用于在电池包温度低于电池包设定温度范围时，控制第二开关52闭合，并控制泵体30运行，以及控制制冷制热器10产热，或者，在电池包温度高于电池包设定温度范围时，控制第二开关52闭合，并控制泵体30运行，以及控制制冷制热器10吸热。

具体地，第二温度传感器62可设置在电池包中用于采集电池包温度，可预设电池包工作参数以及设定电池包的温度范围，设定的温度范围以温度区间[C，D]为例，其中，C和D的值可根据需要或者在实验室条件下进行设定，控制器70根据第二温度传感器62检测到的电池包温度，判断是否需要对电池包进行温度控制。例如，当电池包温度在温度区间[C，D]范围内时，则确定不需要进行温度控制，若电池包温度不在温度区间[C，D]范围内时，确定需要进行温度控制。此时，控制器70控制第二开关52打开，并控制泵体30、制冷制热器10开始工作。

控制器70还基于第二温度传感器62检测到的电池包温度确定制冷制热器10的工作模式，例如，当电池包温度高于D时，控制制冷制热器10开启制冷模式。结合上述图3可知，此时，第一开关K1切换至第三静触点a3，第二开关K2切换至第四静触点a4，第一静触点a1和第二静触点a2悬空，半导体单元阵列32吸热，从而实现制冷功能。再例如，当电池包温度低于C时，控制制冷制热器10开启制热模式。结合上述图3可知，此时，第一开关K1切换至第一静触点a1，第二开关K2切换至第二静触点a2，第三静触点a3和第四静触点a4悬空，半导体单元阵列32放热，从而实现制热功能。在整个温度调节过程中，第二温度传感器62实时检测电池包温度，当控制器70根据检测到的电池包温度判断电池包温度已达到设定温度，控制器70控制泵体30、制冷制热器10停止工作，并控制第二开关52关闭，以完成对电池包的温度调节过程。

在本发明的一些实施例中，如图10所示，例如，控制器70还可以基于第一温度传感器61检测到的乘客舱温度和第二温度传感器62检测到的电池包温度确定制冷制热器10的工作模式，例如，当根据电池包温度和乘客舱温度确定需同时对电池包温度和乘客舱温度进行调节时，且电池包和乘客舱都需要进行升温或者降温时，即两者所需的制冷制热器10的运行模式相同，在此种情况下，控制器70可同时控制第一开关51和第二开关52的开关状态，以及控制制冷制热器10的工作状态，制冷剂经第一开关51和第二开关52所在支路管路流经冷暖风芯体单元41和液冷电池包单元42，且控制器70控制第一开关51和第二开关52的互相不影响，即冷暖风芯体单元41和液冷电池包单元42的工作状态不会相互干扰，以实现同时制冷或者制热功能。

在本发明的一些实施例中，如图11所示，为根据本发明一些实施例的车辆的框图，其中，车辆1000包括上面第二方面实施例的车辆热管理系统100。

根据本发明实施例的车辆1000，通过设置上面第二方便面实施例的车辆热管理系统100，控制器70基于检测到的车辆目标环境的温度控制开关单元50的开关状态、泵体30运行状态以及制冷制热器10的工作状态，以实现有效加热或冷却制冷剂的目的，从而对目标环境的温度进行调节。将车辆热管理系统100设置在车辆1000上，即能实现制冷或者制热功能，仅通过设置一个制冷制热器10就能代替传统的PTC水加热器、压缩机、增发器和冷凝器等多个零部件，结构简单，能实现整车减重，并且降低生产成本。

根据本发明实施例的车辆1000的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种用于车辆的制冷制热器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有制冷剂进口和制冷剂出口；

换热件，所述换热件设置在所述壳体内，所述换热件限定有内槽和制冷剂通道，所述制冷剂通道与所述制冷剂出口和所述制冷剂出口连通；

制冷制热组件，所述制冷制热组件设置在所述内槽中，并与所述换热件压制成型，所述制冷制热组件用于产热或吸热，以对流经所述制冷剂通道的制冷剂进行加热或冷却；

所述制冷制热组件包括半导体单元阵列，所述半导体单元阵列包括第一电极和第二电极；

所述换热件包括：

换热板，所述换热板的下部限定有所述内槽和与所述内槽连通的第一通孔和第二通孔，在所述内槽的上方设置有开槽，在所述开槽中设置有多个平行排列的间隔件以形成S型沟槽；

换热板盖体，所述换热板盖体盖设在所述换热板上并紧密覆盖所述S型沟槽，以构建出所述制冷剂通道；

其中，所述半导体单元阵列设置在所述内槽中，所述第一电极穿出所述第一通孔，以及所述第二电极穿出所述第二通孔。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的制冷制热器，其特征在于，所述制冷制热组件包括：

绝缘套；

所述半导体单元阵列套设在所述绝缘套内，所述半导体单元阵列包括半导体单元、所述第一电极和所述第二电极，所述半导体单元包括一对P型半导体子单元和N型半导体子单元，所述半导体单元阵列用于产热或吸热。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的制冷制热器，其特征在于，所述半导体单元阵列包括：

平行设置的第一电极带和第二电极带，所述第一电极带的第一端作为所述半导体单元阵列的第一电极，所述第二电极带的第一端作为所述半导体单元阵列的第二电极；

N个半导体单元行，N个所述半导体单元行沿所述第一电极带或所述第二电极带的长度方向依次排列，每个所述半导体单元行的第一端均与所述第一电极带连接，每个所述半导体单元行的第二端均与所述第二电极带连接；

每个所述半导体单元行均包括M个并联连接的所述半导体单元；

其中，N和M均为正整数。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的制冷制热器，其特征在于，

每个所述半导体单元行中一端的所述半导体单元中P型半导体子单元与所述第一电极带连接，每个所述半导体单元行中另一端的所述半导体单元中N型半导体子单元与所述第二电极带连接；

所述制冷制热组件还包括：

供电电源；

电源切换开关，用于将所述第一电极与所述供电电源的负极端连接，并将所述第二电极与所述供电电源的正极端连接，以使得所述半导体单元阵列吸热，或者，用于将第一电极与所述供电电源的正极端连接，并将所述第二电极与所述供电电源的负极端连接，以使得所述半导体单元阵列放热。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的制冷制热器，其特征在于，所述电源切换开关包括：

第一静触点和第二静触点，所述第一静触点与所述供电电源的负极端连接，所述第二静触点与所述供电电源的正极端连接；

第三静触点和第四静触点，所述第三静触点与所述供电电源的正极端连接，所述第四静触点与所述供电电源的负极端连接；

第一开关，所述第一开关的第一端与所述第一电极连接，所述第一开关的第二端可在所述第一静触点和所述第三静触点之间切换或者悬空；

第二开关，所述第二开关的第一端与所述第二电极连接，所述第二开关的第二端可在所述第二静触点和所述第四静触点之间切换或者悬空。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的制冷制热器，其特征在于，所述壳体上设置敞口，所述换热件穿过所述敞口与所述壳体扣合，其中，所述换热板盖体远离所述敞口。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的制冷制热器，其特征在于，所述制冷制热器还包括保温件，所述保温件设置在所述换热件与所述壳体之间。

8.一种车辆热管理系统，其特征在于，包括：

储液箱，用于存储制冷剂，所述储液箱上设置有第一进液口和第一出液口；

泵体，所述泵体上设置有第二进液口和第二出液口，所述第二进液口与所述第一出液口连接；

权利要求1-7任一项所述的用于车辆的制冷制热器，所述制冷制热器的制冷剂进口与所述第二出液口连接；

冷暖交换单元，所述冷暖交换单元与所述制冷制热器的制冷剂出口和所述第一进液口连接；

开关单元，所述开关单元设置在所述冷暖交换单元与所述制冷制热器的制冷剂出口之间连接的管路上；

温度传感单元，用于检测车辆目标环境的温度；

控制器，与所述温度传感单元、所述开关单元、所述泵体和所述制冷制热器分别连接，用于根据所述目标环境的温度控制所述开关单元的开关状态、所述泵体的运行状态以及所述制冷制热器的运行模式。

9.根据权利要求8所述的车辆热管理系统，其特征在于，

所述冷暖交换单元包括冷暖风芯体单元，所述冷暖风芯体单元包括第三进液口和第三出液口，所述第三进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口连接，所述第三出液口与所述第一进液口连接；

所述温度传感单元包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于采集车辆乘员舱的温度；

所述开关单元包括第一开关，所述第一开关设置在所述第三进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口之间的连接管路上；

所述控制器，用于在所述车辆乘员舱的温度低于乘员舱设定温度范围时，控制所述第一开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器产热，或者，在所述车辆乘员舱的温度高于乘员舱设定温度范围时，控制所述第一开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器吸热。

10.根据权利要求8或9所述的车辆热管理系统，其特征在于，

所述冷暖交换单元包括液冷电池包单元，所述液冷电池包单元包括第四进液口和第四出液口，所述第四进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口连接，所述第四出液口与所述第一进液口连接；

所述温度传感单元包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于采集电池包温度；

所述开关单元包括第二开关，所述第二开关设置在所述第四进液口与所述制冷制热器的制冷剂出口之间的连接管路上；

所述控制器，用于在所述电池包温度低于电池包设定温度范围时，控制所述第二开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器产热，或者，在所述电池包温度高于乘员舱设定温度范围时，控制所述第二开关闭合，并控制所述泵体运行，以及控制所述制冷制热器吸热。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8-10任一项所述的车辆热管理系统。