CN115732791A - 热管理机组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种热管理机组及其控制方法，热管理机组包含冷凝器、换热器、散热水箱、第一循环管路、第二循环管路以及并联管路；第一循环管路一侧连接于产热器件的液冷板，另一侧以并联形式分别连接于散热水箱和并联管路，并设置有水泵，第一循环管路被配置为通过控制阀件选择性地连通散热水箱或者并联管路；第二循环管路循环连接于冷凝器的进气口和出液口之间，并设置有压缩机；第一循环管路和第二循环管路分别穿设于换热器，用以供第一循环管路内的第一介质与第二循环管路内的第二介质换热，使得液态的第二介质吸收第一介质的热量而蒸发。

Description

热管理机组及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种热管理机组及其控制方法。

背景技术

现有的电池热管理机组通常包含冷凝器和换热器。具体的，该现有机组利用一管路循环制冷剂，并利用另一管路循环电池液冷板的防冻液。其中，液态的制冷剂与高温的防冻液在换热器中进行热交换，制冷剂吸收防冻液的热量被蒸发为气态，降温后的防冻液流回与液冷板，气态的制冷剂被冷凝器冷凝为液态并流至换热器再次参与换热。据此，现有的热管理机组能够实现对电池包内的电芯降温的目的。

然而，受到上述设计和换热原理限制，即使在环境温度低于电池温度时，利用现有的热管理机组给电池降温，仍然需要启动制冷剂循环管路中的压缩机，压缩机的能耗占据机组能耗的较大比重，使得现有的电池热管理机组的能耗较大，不利于节能环保。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能耗较低的热管理机组。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种热管理机组的控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种热管理机组，其中：所述热管理机组包含冷凝器、换热器、散热水箱、第一循环管路、第二循环管路以及并联管路；所述第一循环管路一侧连接于所述产热器件的所述液冷板，另一侧以并联形式分别连接于所述散热水箱和所述并联管路，并设置有水泵，所述第一循环管路被配置为通过控制阀件选择性地连通所述散热水箱或者所述并联管路；所述第二循环管路循环连接于所述冷凝器的进气口和出液口之间，并设置有压缩机；所述第一循环管路和所述第二循环管路分别穿设于所述换热器，用以供所述第一循环管路内的第一介质与第二循环管路内的第二介质换热，使得液态的第二介质吸收第一介质的热量而蒸发。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一循环管路连接有膨胀水箱，所述膨胀水箱连接于所述第一循环管路的临近所述液冷板出口的位置。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一循环管路上设置有第一温度传感器和第二温度传感器；所述第一温度传感器位于所述液冷板的出口与所述散热水箱和所述并联管路之间，用以采集所述液冷板输送至所述第一循环管路的第一介质的温度；所述第二温度传感器位于所述换热板与所述液冷板的进口之间，用以采集换热后的第一介质的温度。

根据本发明的其中一个实施方式，所述第一循环管路上设置有加热器，所述加热器位于所述换热器与所述液冷板的进口之间，用以加热第一介质。

根据本发明的其中一个实施方式，所述并联管路的两端分别通过三通连接于所述第一循环管路，所述第一循环管路上设置有第一控制阀，所述第一控制阀位于任一所述三通与所述散热水箱之间，所述并联管路上设置有第二控制阀。

根据本发明的其中一个实施方式，所述并联管路一端通过三通连接于所述第一循环管路，另一端通过换向阀连通于所述第一循环管路，所述换向阀用以将所述第一循环管路选择性地导通于所述散热水箱和所述并联管路。

根据本发明的其中一个实施方式，所述热管理机组还包含外壳；所述冷凝器、所述换热器、所述第二循环管路分别设置于所述外壳内部；其中，所述散热水箱设置于所述外壳内部或者外部，所述并联管路设置于所述外壳内部或者外部。

根据本发明的其中一个实施方式，所述冷凝器和所述散热水箱相邻布置，所述热管理机组还包含第一风机，所述第一风机朝向所述冷凝器和所述散热水箱设置，用以对所述冷凝器和所述散热水箱散热。

根据本发明的其中一个实施方式，所述热管理机组还包含第二风机和第三风机，所述第二风机朝向所述冷凝器设置，用以对所述冷凝器散热，所述第三风机朝向所述散热水箱设置，用以对所述散热水箱散热。

根据本发明的另一个方面，提供一种热管理机组的控制方法，用以控制本发明提出的并在上述实施方式中所述的热管理机组，其中，包含：采集环境温度和进液温度，所述进液温度为所述液冷板输送至所述第一循环管路的第一介质的温度；比对所述环境温度与所述进液温度；所述环境温度高于所述进液温度时，将所述第一循环管路与所述并联管路导通，并将其与所述散热水箱断开，以使第一介质在所述换热器中与液态的第二介质换热；所述环境温度低于或者等于所述进液温度时，将所述第一循环管路与所述散热水箱导通，并将其与所述并联管路断开，以使第一介质在所述散热水箱中散热降温。

根据本发明的其中一个实施方式，所述热管理机组的运行模式包括自循环模式、强制风冷模式、节能制冷模式以及强制对流模式，所述热管理机组的控制方法包括：采集出液温度和预设目标出液温度，所述出液温度为所述第一循环管路输送至所述液冷板的第一介质的温度，预设目标出液温度与进液温度之间的两个差值为第一设定温差值和第二设定温差值，预设监控所述进液温度时间的一个设定时间为第一设定时间；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续下降，并且所述目标出液温度减去所述进液温度大于等于第一设定温差值时，自循环模式下所述水泵和所述压缩机均不启动，所述强制风冷模式和所述节能制冷模式下所述水泵启动、所述压缩机不启动；所述环境温度低于或等于所述进液温度，并且所述进液温度持续不变时，维持当前运行模式；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度小于第二设定温差值时，维持当前运行模式；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过第一设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度大于等于第二设定温差值时，关机或待机模式下所述水泵启动、所述压缩机不启动，自循环模式下水泵启动、所述压缩机不启动，强制对流模式下所述水泵和所述压缩机均启动。

根据本发明的其中一个实施方式，预设监控所述进液温度时间的另一个设定时间为第二设定时间；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过第二设定时间，并且所述水泵、所述压缩机均开启状态下，所述热管理机组与所述产热器件的制冷负荷需求不匹配，需要对所述热管理机组重新选型。

根据本发明的其中一个实施方式，所述热管理机组还包含第一风机，所述第一风机朝向所述冷凝器和所述散热水箱设置，用以对所述冷凝器和所述散热水箱散热；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续下降，并且所述目标出液温度减去所述进液温度大于等于第一设定温差值时，自循环模式下所述水泵、所述第一风机和所述压缩机均不启动，所述强制风冷模式下所述水泵启动、所述第一风机和所述压缩机不启动，所述节能制冷模式下所述水泵和所述第一风机启动、所述压缩机不启动；所述环境温度低于或等于所述进液温度，并且所述进液温度持续不变时，维持当前运行模式；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度小于第二设定温差值时，维持当前运行模式；所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过第一设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度大于等于第二设定温差值时，关机或待机模式下所述水泵启动、所述第一风机和所述压缩机不启动，自循环模式下所述水泵和所述第一风机启动、所述压缩机不启动，强制对流模式下所述水泵、所述第一风机和所述压缩机均启动。

由上述技术方案可知，本发明提出的热管理机组及其控制方法的优点和积极效果在于：

本发明提出的热管理机组，在一侧连通于液冷板的第一循环管路的另一侧，以并联的方式布置散热水箱和并联管路，使得由液冷板流出的高温的第一介质，能够选择性地流至散热水箱，从而实现节能模式的换热，该模式下无需开启压缩机。并且，本发明还能够使高温的第一介质选择性地流至并联管路，并利用第一循环管路上的冷凝器和换热器进行换热。通过上述设计，本发明能够针对多种换热需要提供多种换热模式，兼顾节能与效率。其中，在节能模式下，本发明能够降低压缩机的使用率，大幅降低能耗，并延长压缩机的使用寿命，极大地降低使用、维护成本。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种热管理机组的系统示意图；

图2是根据另一示例性实施方式示出的一种热管理机组的系统示意图；

图3是根据另一示例性实施方式示出的一种热管理机组的系统示意图；

图4是根据另一示例性实施方式示出的一种热管理机组的系统示意图；

图5是根据另一示例性实施方式示出的一种热管理机组的系统示意图；

图6是根据一示例性实施方式示出的一种热管理机组的控制方法的流程示意图。

附图标记说明如下：

110.液冷板； 422.三通；

120.散热水箱； 423.第一控制阀；

130.水泵； 424.第二控制阀；

140.膨胀水箱； 500.外壳；

150.第一温度传感器； 610.第一风机；

160.第二温度传感器； 620.第二风机；

170.加热器； 630.第三风机；

210.冷凝器； P1.第一循环管路；

220.压缩机； P2.第二循环管路；

230.膨胀阀； P3.并联管路；

300.换热器； V1.出口；

411.三通； V2.进口；

412.换向阀； V3.进气口；

421.三通； V4.出液口；

S1～S4.步骤。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

热管理机组实施方式一

参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的热管理机组的系统示意图。在该示例性实施方式中，本发明提出的热管理机组是以应用于电动汽车的电池包为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的产热器，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的热管理机组的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的热管理机组包含冷凝器210、换热器300、散热水箱120、第一循环管路P1、第二循环管路P2以及并联管路P3。以下将结合上述附图，对本发明提出的热管理机组的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1所示，在本实施方式中，该第一循环管路P1一侧连接于电池包的液冷板110，第一循环管路P1的另一侧以并联形式分别连接于散热水箱120和并联管路P3，换言之，散热水箱120和并联管路P3是以并联的形式，分别通过第一循环管路P1连接于液冷板110。第一循环管路P1上设置有水泵130，水泵130能够为液冷板110的第一介质(例如防冻液)在第一循环管路P1中的流动提供动力。其中，利用设置在第一循环管路P1或者并联管路P3上的控制阀件，第一循环管路P1能够选择性地连通散热水箱120或者并联管路P3。该第二循环管路P2循环连接于该冷凝器210的进气口V3和出液口V4之间。第一循环管路P1和第二循环管路P2分别穿设于该换热器300，用以供第一循环管路P1内的第一介质(例如冷却液)与第二循环管路P2内的第二介质换热，使得液态的第二介质吸收第一介质的热量而蒸发为气态。第二循环管路P2上设置有压缩机220，该压缩机220能够对气态的第一介质增压，并为第一介质在第二循环管路P2中的流动提供动力。通过上述设计，本发明提出的热管理机组，能够使由液冷板110流出的高温的第一介质选择性地流至散热水箱120，从而实现节能模式的换热，该模式下无需开启压缩机220。并且，本发明还能够使高温的第一介质选择性地流至并联管路P3，并利用第一循环管路P1上的冷凝器210和换热器300进行换热。据此，本发明能够针对多种换热需要提供多种换热模式，兼顾节能与效率。其中，在节能模式下，本发明能够降低压缩机220的使用率，大幅降低能耗，并延长压缩机220的使用寿命，极大地降低使用、维护成本。

可选地，如图1所示，在本实施方式中，第一循环管路P1可以连接有膨胀水箱140。具体而言，该膨胀水箱140连接于第一循环管路P1的临近液冷板110的出口V1的位置。通过上述设计，本发明能够利用膨胀水箱140消除第一介质在热胀冷缩时对第一循环管路P1产生的影响，同时便于第二介质的循环系统中的空气的排除。

可选地，如图1所示，在本实施方式中，第一循环管路P1上可以设置有第一温度传感器150和第二温度传感器160。具体而言，该第一温度传感器150位于液冷板110的出口V1与散热水箱120和并联管路P3之间，第一温度传感器150能够采集液冷板110输送至第一循环管路P1的第一介质的温度，即液冷板110对于第一循环管路P1的进液温度。该第二温度传感器160位于换热板与液冷板110的进口V2之间，用以采集换热后的第一介质的温度，即第一循环管路P1对于液冷板110的出液温度。其中，第一介质具体的换热过程可以包含在换热板中与第二介质换热和在散热水箱120中换热的至少其中之一。

可选地，如图1所示，在本实施方式中，并联管路P3的临近换热板的一端可以通过三通411连接于第一循环管路P1，且并联管路P3的另一端，即临近液冷板110的一端可以通过换向阀412连通于第一循环管路P1。具体而言，该换向阀412可以为三通阀组，具体包含一个进液阀口和两个出液阀口，该进液阀口通过部分第一循环管路P1连接于液冷板110的出口V1，一个出液阀口通过部分第一循环管路P1连接于散热水箱120的进水口，另一个出液阀口通过并联管路P3及三通411连接于第一循环管路P1。换向阀412能够将进液阀口与两个出液阀口选择性导通，从而将第一循环管路P1选择性地导通于散热水箱120和并联管路P3。在其他区实施方式中，上述三通411与换向阀412在并联管路P3上的位置亦可互换，则此时换向阀可以包含两个进液阀口和一个出液阀口，两个进液阀口分别连接散热水箱120的出水口和并联管路P3，出液阀口连接于换热板。

可选地，如图1所示，在本实施方式中，在第二循环管路P2利用压缩机220将气态的第二介质升压的基础上，第二循环管路P2上还可以设置有膨胀阀230。具体而言，该膨胀阀230位于冷凝器210的出液口V4与换热器300之间，用以对液态的第二介质节流降压。

可选地，在本实施方式中，换热器300可以采用板式换热器。在其他实施方式中，换热器300亦可选用其他类型的换热设备。

可选地，如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的热管理机组还可以包含外壳500。冷凝器210、换热器300、第二循环管路P2、散热水箱120和膨胀阀230可以分别设置于外壳500内部。通过上述设计，本发明能够进一步提升热管理机组的器件集成度和结构整体性。在其他实施方式中，散热水箱120亦可设置于外壳500外部。

另外，如图1所示，基于热管理机组包含外壳500的设计，在本实施方式中，并联管路P3可以设置于外壳500内部。在一些实施方式中，例如图3和图4所示，并联管路P3亦可设置于外壳500外部。

可选地，如图1所示，在本实施方式中，冷凝器210和散热水箱120可以采用相邻的布置形式。在此基础上，本发明提出的热管理机组还可以包含第一风机610。具体而言，该第一风机610朝向冷凝器210和散热水箱120设置，用以对冷凝器210和散热水箱120散热。另外，该第一风机610可以但不限于设置在外壳500内部。

另外，在其他实施方式中，压缩机220可以采用变频压缩机，且第一风机610亦可采用变频风机。据此，热管理机组在切换模式前，可以先通过压缩机220和第一风机610的变频方式调整热管理机组的制冷量，当变频方式无法达到调整制冷量目的时，再进行上述的模式切换。

需说明的是，在本实施方式中，本发明提出的热管理机组还可以包含其他采集单元和控制单元，例如可以包含附图未示出的控制器、预充模块、环境温度传感器、压力传感器和相关控制电路等。对此，根据热管理机组的具体布置形式和系统构成，同时根据其具体实现的功能，可以对上述构件进行灵活选择和布置，在此不予赘述。

基于上述对本发明提出的热管理机组的示例性说明，以热管理机组的该第一实施方式为例，其主要工作原理如下：

热管理机组通过监测和对比环境温度、进水温度、出水温度及预设的目标出水温度，据此选择性地控制第一循环管路P1连通于散热水箱120或者并联管路P3，并根据不同的模式和温差，控制水泵130、第一风机610以及压缩机220的启停，达到节能高效的目的。

具体而言，本发明提出的热管理机组至少可以依据以下控制逻辑进行控制和模式选择。另外，为例便于理解和说明，在以下内容中分别将环境温度、进水温度、出水温度和预设温度分别定义为T0、T1、T2和T3。

当电池高温需要冷却时，控制系统对T0和T1进行对比，若T1-T0＜0，即环境温度高于进水温度时，第一循环管路P1切断与散热水箱120的流路，并开通与并联管路P3的流路，此时的热管理机组即采用上述的基于卡诺循环的的工作原理。若T1-T0≥0，即环境温度小于或者等于进水温度时，第一循环管路P1切断与并联管路P3的流路，并开通与散热水箱120的流路，此时热管理机组是以节能模式运行。

进一步地，在该节能模式下，至少进一步包含以下几种具体节能模式：

自循环节能模式：当制冷负荷较小时(例如制冷负荷在第一区间)，仅需要启动水泵130。此时第一风机610、压缩机220不启动，水泵130将液冷板110内高温的防冻液输送到散热水箱120中，防冻液与散热水箱120的外部环境进行热交换，防冻液降低温度后流经换热器300(此时由于压缩机220不启动，换热器300仅作为流道使用，并无换热降温效果)，最后回到液冷板110，达到给电池降温的目的。

强制风冷节能模式：当制冷负荷较大时(例如制冷负荷在大于第一区间的第二区间)，在上述自循环节能模式的基础上，开启风机。此时压缩机220不启动，水泵130将液冷板110内高温的防冻液输送到散热水箱120中，散热水箱120中的防冻液在第一风机610对散热水箱120强制对流的情况下，与散热水箱120的外部环境进行热交换，防冻液降低温度后流经换热器300(仍仅作为流道使用)，最后回到液冷板110，达到给电池降温的目的。

节能制冷模式：当制冷负荷大时(例如制冷负荷在大于第二区间的第三区间)，在强制风冷节能模式的基础上，开启压缩机220。此时压缩机220启动，气态的制冷剂通过压缩机220做功的方式，被压入冷凝器210内，压缩放热冷凝成液态，第一风机610用来给冷凝器210散热，液态的制冷剂经过膨胀阀230节流降压后，进入换热器300，在换热器300内吸热蒸发成气态后回到压缩机220，完成制冷剂在第一循环管路P1中的循环。同时，水泵130将液冷板110内高温的防冻液输送到散热水箱120中，散热水箱120中的防冻液在第一风机610对散热水箱120强制风冷的情况下，与散热水箱120的外部环境进行热交换，初步降低温度后的防冻液进入换热器300，在换热器300中通过换热器300另一侧的制冷剂的蒸发吸热，实现防冻液的进一步降温，最后回到液冷板110，达到给电池降温的目的。

再者，基于上述多种运行模式，热管理机组在运行过程中根据进水温度的变化情况，可以具体采取以下的运行模式的自动切换方案：

在环境温度低于或者等于进水温度时，随着热管理机组以上述任一节能模式的运行，使得进水温度持续下降，直至进水温度降至低于预设温度某一温度值时，即T3-T1≥ΔT(ΔT例如3℃，实际温差可以依需求调整)，则可以根据热管理机组的当前运行模式以下运行模式的选择或者切换：当前处于自循环节能模式时，如T3-T1≥ΔT，则关闭水泵130，热管理机组进入待机模式。当前处于强制风冷节能模式时，如T3-T1≥ΔT，则关闭第一风机610，热管理机组转换为自循环节能模式。当前处于节能制冷模式时，如T3-T1≥ΔT，则关闭压缩机220，热管理机组转换为强制风冷节能模式。

在环境温度低于或者等于进水温度时，若进水温度持续不变，或者降低幅度不足上述温度值ΔT时，则保持当前的运行模式。

在环境温度低于或者等于进水温度时，若进水温度持续上升一预设时间(例如5min，实际间隔时间可以依需求调整)时，可以进行以下运行模式的选择或者切换：当前为关机模式或者待机模式时，如持续升温达到预设时间，则启动水泵130，热管理机组进入自循环节能模式。

当前为自循环节能模式时，如持续升温达到预设时间，则启动第一风机610，热管理机组进入强制风冷节能模式。

当前为强制风冷节能模式时，如持续升温达到预设时间，则启动压缩机220，热管理机组进入节能制冷模式。

当前为节能制冷模式时，如持续升温达到大于上述预设时间的一报警时间时(例如30min，实际间隔时间可以依需求调整)时，说明该热管理机组的与电池选型不匹配，则发出警报告知用户需要对热管理机组重新选型。

热管理机组实施方式二

基于上述对热管理机组的第一实施方式的说明，以下将结合图2，对热管理机组的第二实施方式进行说明。如图2所示，其代表性地示出了热管理机组在第二实施方式中的系统示意图，以下将对热管理机组在第二实施方式中区别于第一实施方式的设计进行说明。

如图2所示，区别与第一实施方式中利用第一风机610同时对冷凝器210和散热水箱120散热的设计，在本实施方式中，本发明提出的热管理机组可以包含第二风机620和第三风机630。具体而言，该第二风机620朝向冷凝器210设置，在冷凝器210工作时，第二风机620能依需开启而对冷凝器210进行冷却。该第三风机630朝向散热水箱120设置，在散热水箱120工作时，第三风机630能依需开启而对散热水箱120进行冷却。通过上述设计，本发明分别对应散热水箱120和冷凝器210设置两个风机，可以分别实现对散热水箱120和冷凝器210的吹风冷却。同时能够使得冷凝器210和散热水箱120无需相邻布置。根据制冷负荷和运行模式进行选择启动或关闭第二风机620以及启动或关闭第三风机630。

热管理机组实施方式三

基于上述对热管理机组的第二实施方式的说明，以下将结合图3，对热管理机组的第三实施方式进行说明。如图3所示，其代表性地示出了热管理机组在第三实施方式中的系统示意图，以下将对热管理机组在第三实施方式中区别于第二实施方式的设计进行说明。

如图3所示，区别与第二实施方式中并联管路P3和散热水箱120均设置于外壳500内部的设计，在本实施方式中，并联管路P3和散热水箱120可以均设置于外壳500外部。在此基础上，第三风机630亦可设置在外壳500外部。

热管理机组实施方式四

基于上述对热管理机组的第三实施方式的说明，以下将结合图4，对热管理机组的第四实施方式进行说明。如图4所示，其代表性地示出了热管理机组在第四实施方式中的系统示意图，以下将对热管理机组在第四实施方式中区别于第三实施方式的设计进行说明。

如图4所示，区别与第三实施方式中并联管路P3的两端分别通过三通411和换向阀412连接于第一循环管路P1的设计，在本实施方式中，并联管路P3的两端可以分别通过三通421和三通422连接于第一循环管路P1。在此基础上，连接于散热水箱120的第一循环管路P1上可以设置有第一控制阀423，且并联管路P3上可以设置有第二控制阀424。据此，本发明能够通过第一控制阀423和第二控制阀424选择性地导通散热水箱120和并联管路P3。

热管理机组实施方式五

基于上述对热管理机组的第一实施方式的说明，以下将结合图5，对热管理机组的第五实施方式进行说明。如图5所示，其代表性地示出了热管理机组在第五实施方式中的系统示意图，以下将对热管理机组在第五实施方式中区别于第一实施方式的设计进行说明。

如图5所示，在本实施方式中，第一循环管路P1上可以设置有加热器170。具体而言，该加热器170位于换热器300与液冷板110的进口V2之间，用以加热第一介质。通过上述设计，本发明能够在电池低温需要加热时，将第一循环管路P1导通并联管路P3，启动水泵130和加热器170，利用被加热器170加热的防冻液给电池加热，使得电池在低温环境下能够正常使用，防止电池因低温导致损坏。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的热管理机组仅仅是能够采用本发明原理的许多种热管理机组中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的热管理机组的任何细节或任何部件。

热管理机组的控制方法实施方式

基于上述对本发明提出的热管理机组的几个示例性实施方式的详细说明，以下将对本发明提出的热管理机组的控制方法的一个示例性实施方式进行说明。

参阅图6，其代表性地示出了本发明提出的热管理机组的控制方法的流程示意图。在该示例性实施方式中，本发明提出的热管理机组的控制方法是以应用于电动汽车的电池的热管理机组为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他热管理机组的控制，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的热管理机组控制方法的原理的范围内。

如图6所示，在本实施方式中，本发明提出的热管理机组的控制方法包含：

步骤S1：采集环境温度和进液温度，所述进液温度为所述液冷板输送至所述第一循环管路的第一介质的温度；

步骤S2：比对环境温度与进液温度；

步骤S3：环境温度高于进液温度时，将第一循环管路与并联管路导通，并将其与散热水箱断开，以使第一介质在换热器中与液态的第二介质换热；

步骤S4：环境温度低于或者等于进液温度时，将第一循环管路与散热水箱导通，并将其与并联管路断开，以使第一介质在散热水箱中散热降温。

可选地，在本实施方式中，热管理机组的运行模式包括自循环模式、强制风冷模式、节能制冷模式以及强制对流模式，热管理机组的控制方法包括：

采集出液温度和预设目标出液温度，出液温度为第一循环管路输送至液冷板的第一介质的温度，预设目标出液温度与进液温度之间的两个差值为第一设定温差值和第二设定温差值，预设监控进液温度时间的一个设定时间为第一设定时间；

环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续下降，并且目标出液温度减去进液温度大于等于第一设定温差值时，自循环模式下水泵和压缩机均不启动，强制风冷模式和节能制冷模式下水泵启动、压缩机不启动；

环境温度低于或等于进液温度，并且进液温度持续不变时，维持当前运行模式；

环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续上升超过设定时间，并且进液温度减去目标出液温度小于第二设定温差值时，维持当前运行模式；

环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续上升超过第一设定时间，并且进液温度减去目标出液温度大于等于第二设定温差值时，关机或待机模式下水泵启动、压缩机不启动，自循环模式下水泵启动、压缩机不启动，强制对流模式下水泵和压缩机均启动。

进一步地，在本实施方式中，预设监控进液温度时间的另一个设定时间为第二设定时间；环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续上升超过第二设定时间，并且水泵、压缩机均开启状态下，热管理机组与产热器件的制冷负荷需求不匹配，需要对热管理机组重新选型。

进一步地，在本实施方式中，热管理机组还包含第一风机，第一风机朝向冷凝器和散热水箱设置，用以对冷凝器和散热水箱散热；环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续下降，并且目标出液温度减去进液温度大于等于第一设定温差值时，自循环模式下水泵、第一风机和压缩机均不启动，强制风冷模式下水泵启动、第一风机和压缩机不启动，节能制冷模式下水泵和第一风机启动、压缩机不启动；环境温度低于或等于进液温度，并且进液温度持续不变时，维持当前运行模式；环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续上升超过设定时间，并且进液温度减去目标出液温度小于第二设定温差值时，维持当前运行模式；环境温度低于或等于进液温度，进液温度持续上升超过第一设定时间，并且进液温度减去目标出液温度大于等于第二设定温差值时，关机或待机模式下水泵启动、第一风机和压缩机不启动，自循环模式下水泵和第一风机启动、压缩机不启动，强制对流模式下水泵、第一风机和压缩机均启动。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的热管理机组的控制方法仅仅是能够采用本发明原理的许多种控制方法中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的热管理机组的控制方法的任何细节或任何步骤。

综上所述，本发明提出的热管理机组，在一侧连通于液冷板的第一循环管路的另一侧，以并联的方式布置散热水箱和并联管路，使得由液冷板流出的高温的第一介质，能够选择性地流至散热水箱，从而实现节能模式的换热，该模式下无需开启压缩机。并且，本发明还能够使高温的第一介质选择性地流至并联管路，并利用第一循环管路上的冷凝器和换热器进行换热。通过上述设计，本发明能够针对多种换热需要提供多种换热模式，兼顾节能与效率。其中，在节能模式下，本发明能够降低压缩机的使用率，大幅降低能耗，并延长压缩机的使用寿命，极大地降低使用、维护成本。

具体而言，以电池为例，当电池需要降温时，本发明提出的热管理机组只需要在环境温度T0高于进水温度T1时，以及在强制风冷无法满足制冷负荷时，启动压缩机。使得在占全年中大部分时间的气温较低的时间段，只需要启动水泵和风机，运行自循环模式或强制风冷模式，就能降低防冻液温度，从而达到给电池降温的目的。并且，在节能制冷模式下，还能通过散热水箱，初步降低防冻液的温度，达到提高能效比的目的。

举例而言，按制冷量5kw的机组计算，水泵能耗约为120w，风机能耗约为300w，控制电路及其他器件的能耗约为20w，压缩机能耗约1500w。以大致位于全国南北位置中间区域的杭州为例，中国天气网显示，全年月平均气温最高的4个月为6月25度、7月30度、8月29度、9月25度，其余月份月均气温均不高于22度，因此约有四分之三的时间不需要启动压缩机，不算不需要启动风机的冬天，粗略计算本发明提出的热管理机组能够节省能耗：1500*3/((120+300+20+1500)*4)*100％≈58％。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的热管理机组及其控制方法的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的热管理机组及其控制方法进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (13)

1.一种热管理机组，其特征在于：

所述热管理机组包含冷凝器、换热器、散热水箱、第一循环管路、第二循环管路以及并联管路；

所述第一循环管路一侧连接于所述产热器件的液冷板，另一侧以并联形式分别连接于所述散热水箱和所述并联管路，并设置有水泵，所述第一循环管路被配置为通过控制阀件选择性地连通所述散热水箱或者所述并联管路；

所述第二循环管路循环连接于所述冷凝器的进气口和出液口之间，并设置有压缩机；

所述第一循环管路和所述第二循环管路分别穿设于所述换热器，用以供所述第一循环管路内的第一介质与第二循环管路内的第二介质换热，使得液态的第二介质吸收第一介质的热量而蒸发。

2.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述第一循环管路连接有膨胀水箱，所述膨胀水箱连接于所述第一循环管路的临近所述液冷板出口的位置。

3.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述第一循环管路上设置有第一温度传感器和第二温度传感器；所述第一温度传感器位于所述液冷板的出口与所述散热水箱和所述并联管路之间，用以采集所述液冷板输送至所述第一循环管路的第一介质的温度；所述第二温度传感器位于所述换热板与所述液冷板的进口之间，用以采集换热后的第一介质的温度。

4.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述第一循环管路上设置有加热器，所述加热器位于所述换热器与所述液冷板的进口之间，用以加热第一介质。

5.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述并联管路的两端分别通过三通连接于所述第一循环管路，所述第一循环管路上设置有第一控制阀，所述第一控制阀位于任一所述三通与所述散热水箱之间，所述并联管路上设置有第二控制阀。

6.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述并联管路一端通过三通连接于所述第一循环管路，另一端通过换向阀连通于所述第一循环管路，所述换向阀用以将所述第一循环管路选择性地导通于所述散热水箱和所述并联管路。

7.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述热管理机组还包含：

外壳，所述冷凝器、所述换热器、所述第二循环管路分别设置于所述外壳内部；

其中，所述散热水箱设置于所述外壳内部或者外部，所述并联管路设置于所述外壳内部或者外部。

8.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述冷凝器和所述散热水箱相邻布置，所述热管理机组还包含第一风机，所述第一风机朝向所述冷凝器和所述散热水箱设置，用以对所述冷凝器和所述散热水箱散热。

9.根据权利要求1所述的热管理机组，其特征在于，所述热管理机组还包含第二风机和第三风机，所述第二风机朝向所述冷凝器设置，用以对所述冷凝器散热，所述第三风机朝向所述散热水箱设置，用以对所述散热水箱散热。

10.一种热管理机组的控制方法，用以控制权利要求1～9任一项所述的热管理机组，其特征在于，包含：

采集环境温度和进液温度，所述进液温度为所述液冷板输送至所述第一循环管路的第一介质的温度；

比对所述环境温度与所述进液温度；

所述环境温度高于所述进液温度时，将所述第一循环管路与所述并联管路导通，并将其与所述散热水箱断开，以使第一介质在所述换热器中与液态的第二介质换热；

所述环境温度低于或者等于所述进液温度时，将所述第一循环管路与所述散热水箱导通，并将其与所述并联管路断开，以使第一介质在所述散热水箱中散热降温。

11.根据权利要求10所述的热管理机组的控制方法，其特征在于，所述热管理机组的运行模式包括自循环模式、强制风冷模式、节能制冷模式以及强制对流模式，所述热管理机组的控制方法包括：

采集出液温度和预设目标出液温度，所述出液温度为所述第一循环管路输送至所述液冷板的第一介质的温度，预设目标出液温度与进液温度之间的两个差值为第一设定温差值和第二设定温差值，预设监控所述进液温度时间的一个设定时间为第一设定时间；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续下降，并且所述目标出液温度减去所述进液温度大于等于第一设定温差值时，自循环模式下所述水泵和所述压缩机均不启动，所述强制风冷模式和所述节能制冷模式下所述水泵启动、所述压缩机不启动；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，并且所述进液温度持续不变时，维持当前运行模式；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度小于第二设定温差值时，维持当前运行模式；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过第一设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度大于等于第二设定温差值时，关机或待机模式下所述水泵启动、所述压缩机不启动，自循环模式下水泵启动、所述压缩机不启动，强制对流模式下所述水泵和所述压缩机均启动。

12.根据权利要求11所述的热管理机组的控制方法，其特征在于，预设监控所述进液温度时间的另一个设定时间为第二设定时间；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过第二设定时间，并且所述水泵、所述压缩机均开启状态下，所述热管理机组与所述产热器件的制冷负荷需求不匹配，需要对所述热管理机组重新选型。

13.根据权利要求11所述的热管理机组的控制方法，其特征在于，所述热管理机组还包含第一风机，所述第一风机朝向所述冷凝器和所述散热水箱设置，用以对所述冷凝器和所述散热水箱散热；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续下降，并且所述目标出液温度减去所述进液温度大于等于第一设定温差值时，自循环模式下所述水泵、所述第一风机和所述压缩机均不启动，所述强制风冷模式下所述水泵启动、所述第一风机和所述压缩机不启动，所述节能制冷模式下所述水泵和所述第一风机启动、所述压缩机不启动；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，并且所述进液温度持续不变时，维持当前运行模式；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度小于第二设定温差值时，维持当前运行模式；

所述环境温度低于或等于所述进液温度，所述进液温度持续上升超过第一设定时间，并且所述进液温度减去所述目标出液温度大于等于第二设定温差值时，关机或待机模式下所述水泵启动、所述第一风机和所述压缩机不启动，自循环模式下所述水泵和所述第一风机启动、所述压缩机不启动，强制对流模式下所述水泵、所述第一风机和所述压缩机均启动。

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