CN115742670A - 一种用于车辆的热管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种用于车辆的热管理系统及车辆，该热管理系统包括：制冷剂循环回路和冷却液循环回路；所述制冷剂循环回路包括通过管路连接的压缩机、第一换热组件、第二换热组件、电池模块以及主换热器，用于对所述电池模块和车辆内的乘员舱进行热管理；所述冷却液循环回路包括通过管路连接的电机组件和水泵，用于对所述电机组件进行热管理；所述冷却液循环回路与所述主换热器之间形成热交换控制通路。该热管理系统利用制冷剂可以直接对电池组件和乘员舱进行加热，热量利用率高，损失小，加热效果好。该系统结构简单，成本低，根据不同场景还可以实现对电池的冷却以及对乘员舱的制冷和除湿等功能。

Description

一种用于车辆的热管理系统及车辆

技术领域

本申请涉及热管理技术领域，尤其涉及一种用于车辆的热管理系统及车辆。

背景技术

随着国家节能减排技术路线提出，在不断加严汽车燃料消耗、污染物排放以及碳排放控制法规的背景下，逐渐形成以纯电驱动的汽车为主线的低碳化发展趋势。随着汽车电动化和智能化的发展，不仅需要保证功率部件维持最佳工作温度，并且对整车能量利用率要求越来越高，同时人们对汽车采暖、制冷的热舒适性要求不断增加，续航里程成为新能源车主要痛点。

纯电动车市场高速发展，续航里程却提升缓慢，驾驶舱即时温控的舒适度、电池及电驱总成等相关热管理保障整车性能和安全、以及合适的热管理方案优化续航里程，电动车由风冷向更复杂液冷电池热管理、PTC加热乘员舱向热泵系统发展，导致新能源热管理系统越来越复杂。

目前，大多数热管理系统使用PTC加热电池或热泵加热电池，但存在如下缺点：乘员舱与电池加热系统多采用PTC电加热，能转化效率低；电池加热过程中，通过换热器或者混水方式进行加热电，导致许多潜在的低品位能量被浪费，进而浪费掉大量的电池电能；热管理系统在电池均温与电驱总成热量热泵回收时，存在冲突，导致电驱热量损失。

发明内容

本申请提供一种用于车辆的热管理系统及车辆，可以利用制冷剂直接对电池组件和乘员舱进行加热，热量利用率高，损失小，加热效果好，结构简单，还可以根据不同场景实现对电池的冷却以及对乘员舱的制冷和除湿等功能。

本申请实施例提供一种用于车辆的热管理系统，包括：制冷剂循环回路和冷却液循环回路；所述制冷剂循环回路包括通过管路连接的压缩机、第一换热组件、第二换热组件、电池模块以及主换热器，用于对所述电池模块和车辆内的乘员舱进行热管理；其中，所述压缩机的出口端分别与所述第一换热组件、第二换热组件以及电池模块相连接，所述压缩机的入口端分别与所述第一换热组件、电池模块以及主换热器相连接，所述主换热器分别与所述第一换热组件、第二换热组件以及电池模块相连接，所述第二换热组件分别与所述第一换热组件和电池模块相连接；所述冷却液循环回路包括通过管路连接的电机组件和水泵，用于对所述电机组件进行热管理；所述冷却液循环回路与所述主换热器之间形成热交换控制通路。

进一步地，所述第一换热组件包括第一换热器和第一蒸发器，所述第二换热组件包括第二换热器和风扇；其中，所述第一换热器和第二换热器均与所述压缩机的出口端相连接，与来自所述压缩机的制冷剂进行热交换；所述第一蒸发器设置在所述第二换热器和所述压缩机之间，与来自所述第二换热组件的制冷剂进行热交换。

进一步地，所述第一换热组件还包括PTC加热器和鼓风机；所述PTC加热器用于对所述乘员舱进行制热；所述鼓风机用于向所述第一换热器、所述第一蒸发器以及所述PTC加热器送风，对所述乘员舱进行制冷或制热。

进一步地，在所述制冷剂循环回路与所述主换热器的出口端相连接的管路上设置有三通阀，所述三通阀的输入端与所述主换热器出口端相连接，所述三通阀的两个输出端通过管路分别与所述压缩机的入口端相连。

进一步地，所述制冷剂循环回路还包括设置在连接管路上的多个截止阀和多个单向阀，用于控制制冷剂在所述制冷剂循环回路中的流动方向和路径；其中，所述压缩机的出口端分别与所述电池模块、所述第一换热器以及所述第二换热器之间的连接管路上、所述第一换热器分别与所述主换热器和所述第二换热器之间的连接管路上、所述压缩机的入口端分别与所述主换热器和所述电池模块之间的连接管路上、以及所述第二换热器与所述电池模块之间的连接管路上均设置有截止阀；所述压缩机的入口端分别与所述主换热器和所述第一蒸发器之间的连接管路上、以及所述主换热器分别与所述第二换热器和所述电池模块之间的连接管路上均设置有单向阀。

进一步地，所述制冷剂循环回路还包括设置在连接管路上的多个膨胀阀，用于控制制冷剂在所述制冷剂循环回路中的流动速度；其中，第一膨胀阀设置在所述第二换热器的出口端与所述第一蒸发器的入口端的管路上；第二膨胀阀设置在所述电池模块的第二端与所述主换热器的入口端之间的管路上；第三膨胀阀设置在所述主换热器入口端处的管路上。

进一步地，还包括：第一传感器，用于检测所述电机组件的第一温度；第二传感器，用于检测所述冷却液循环回路中的冷却液的第二温度；第三传感器，用于检测所述电池模块的第三温度；第四传感器，用于检测所述第一换热器表面的第四温度；第五传感器，用于检测所述乘员舱内的第五温度。

进一步地，还包括控制模块，所述控制模块基于所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述第四传感器以及所述第五传感器获取到的温度信息，控制所述压缩机、所述第一换热组件、所述第二换热组件、所述三通阀、所述多个截止阀、所述多个膨胀阀以及所述多个单向阀的运作，以使所述制冷剂循环回路对所述电池模块和所述乘员舱进行热管理，并使所述冷却液循环回路对所述电机组件进行热管理，还使所述制冷剂循环回路与所述冷却液循环回路进行热交换。

进一步地，在所述制冷剂循环回路中还设置气液分离器，所述气液分离器设置在连接所述压缩机入口端的管路上。

进一步地，在所述冷却液循环回路中还设置有膨胀壶，所述膨胀壶设置在所述主换热器与所述水泵之间的管路上。

本申请实施例还提供一种车辆，包括如上所述的用于车辆的热管理系统。

本申请的用于车辆的热管理系统及车辆具有以下效果：

通过制冷剂循环回路和冷却液循环回路提供了一种直冷直热的热管理系统。利用制冷剂可以直接对电池组件和乘员舱进行加热，热量利用率高，损失小，加热效果好。该系统结构简单，成本低，根据不同场景还可以实现对电池的冷却以及对乘员舱的制冷和除湿等功能。该系统还能够完全回收、利用电机组件所生成的热量，提高了低品位热能的利用率。该系统中的电机组件根据需要可以主动启动，用以产生热量，快速提升冷却液循环回路中冷却液的温度，在低温的条件下通过与制冷剂循环回路的热交换为制冷剂提供热量，从而对电池组件和乘员舱进行加热，节省热量损失。该系统根据需要可以通过电池膜加热电池组件来为制冷剂循环回路中的制冷剂提供热量，从而可以实现制冷剂循环回路在-20℃以下进行工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种实施例中的用于车辆的热管理系统的框架结构示意图；

图2为图1所示的用于车辆的热管理系统在模式一时制冷剂循环路径的示意图；

图3为图1所示的用于车辆的热管理系统在模式二时制冷剂循环路径的示意图；

图4为图1所示的用于车辆的热管理系统在模式三时制冷剂循环路径的示意图。

附图标记说明：100-制冷剂循环回路；110-压缩机；120-第一换热组件；121-第一换热器；122-第一蒸发器；123-PTC加热器；124-鼓风机；130-第二换热组件；131-第二换热器；132-风扇；140-电池模块；150-主换热器；160-三通阀；170-气液分离器；200-冷却液循环回路；210-电机组件；220-水泵；230-膨胀壶；301-第一截止阀；302-第二截止阀；303-第三截止阀；304-第四截止阀；305-第五截止阀；306-第六截止阀；307-第七截止阀；308-第八截止阀；401-第一单向阀；402-第二单向阀；403-第三单向阀；404-第四单向阀；501-第一膨胀阀；502-第二膨胀阀；503-第三膨胀阀。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本申请实施例提供一种用于车辆的热管理系统，用于对车辆的电池、乘员舱以及电机组件进行热管理。该热管理系统包括：制冷剂循环回路100和冷却液循环回路200。具体地，制冷剂循环回路100包括通过管路连接的压缩机110、第一换热组件120、第二换热组件130、电池模块140以及主换热器150，利用制冷剂在制冷剂循环回路100中的循环(图1至4中的实线表示制冷剂的流动路径)对电池模块140和车辆内的乘员舱进行热管理；冷却液循环回路200包括通过管路连接的电机组件210和水泵220，利用冷却液在冷却液循环回路200中的循环(图1至4中的虚线表示冷却液的流动路径)用于对电机组件210进行热管理。

进一步地，第一换热组件120(如图1中点划线框所包围的部件)包括第一换热器121、第一蒸发器122以及PTC加热器123和鼓风机124。第一换热组件120与乘员舱环境接触，对乘员舱进行热管理。在一些实施例中，第一换热组件120中的第一换热器121、第一蒸发器122、PTC加热器123以及鼓风机124可环绕设置于乘员舱内。而第二换热组件130包括第二换热器131和风扇132。第二换热组件130与外部环境接触；在一些实施例中，第二换热组件130中第二换热器131和风扇132可设置于车辆的前端。第一换热器121和第二换热器131均与压缩机110的出口端(图1中压缩机110的右端)相连接，与来自压缩机110的制冷剂进行热交换；第一蒸发器122设置在第二换热组件130和压缩机110之间，与来自第二换热组件130的制冷剂进行热交换。此外，PTC加热器123用于在需要时对乘员舱进行制热；而鼓风机124用于向第一蒸发器122送风，提高制冷剂在第一蒸发器122中热交换的效果。此外，在制冷剂循环回路100中还设置气液分离器170，气液分离器170设置在连接压缩机110入口端(图1中压缩机110的左端)的管路上，用于在制冷剂返回压缩机110之前，过滤掉制冷剂中的杂质。

需要说明的是，在第一换热器121、第二换热器131、电池模块140以及主换热器150中都设置有供制冷剂传输的制冷剂通道。本文中的第一换热器121、第二换热器131和主换热器150的入口端和出口端，以及电池模块140的第一端和第二端都是指设置在第一换热器121、第二换热器131和主换热器140中的制冷剂通道的入口端和出口端，以及设置在电池模块140中的制冷剂通道的两端端口。

进一步地，冷却液循环回路200中的电机组件210包括电驱总成和驱动控制总成。其中，电驱总成包括：驱动电机、驱动电机控制器、变速器；其主要功能是为电动汽车提供动力。而驱动控制总成包括：DC/DC变换器(DC/DC Converter)，车载充电机(OBC)，高压配电盒(PDU)；其主要功能为提供电力转换及电池的充放电功能。在电机组件210上设置有传输冷却液(例如水)的冷却液通道，使得冷却液流经电机组件210时，与电机组件210中的发热部件进行热交换，吸收电机组件210中的发热部件运行时所产生的热量，使得冷却液升温，从而对电机组件210进行冷却。冷却液循环回路200中的管路将水泵220与电机组件210中的冷却液通道连接起来，形成冷却液循环回路200。冷却液在水泵220的驱动下在冷却液循环回路200中循环流动，并与电机组件210进行热交换。

然后，冷却液循环回路200与主换热器150相连接，使得冷却液循环回路200与主换热器150之间形成热交换控制通路，使得制冷剂循环回路100通过主换热器150与冷却液循环回路200进行热交换。具体地，处于制冷剂循环回路100中的主换热器150内设置有供制冷剂传输的制冷剂通道；并且主换热器150还与冷却液循环回路200相连接，使得冷却液循环回路200中的冷却液能够流经主换热器150，从而使冷却液在主换热器150中与制冷剂通道内流动的制冷剂进行热交换，使得制冷剂吸收冷却液的热量，对冷却液降温。经过冷却的冷却液离开主换热器150后，进入到下一个循环，流入电机组件210与进行热交换，吸收电机组件210中发热部件产生的热量。

再进一步地，在主换热器150和水泵220之间的连接管路上还设置有膨胀壶230，使得冷却液循环回路200中的冷却液在循环过程中中途会流经膨胀壶230。如果冷却液循环回路200中的压力过高，或者冷却液过量，多余的气体及冷却液将从膨胀壶230的旁通水道流出，避免冷却系统压力过高，造成暴管的恶劣后果。

为了控制制冷剂在制冷剂循环回路100中的流动方向和路径以及流动速度，在制冷剂循环回路100中的管路上设置有一个三通阀160、多个截止阀、多个单向阀以及多个膨胀阀。本实施例中，在制冷剂循环回路100中设置有八个截止阀、四个单向阀和三个膨胀阀。下面对制冷剂循环回路100的具体结构以及各个阀的位置进行详细的介绍。

如图1所示，在制冷剂循环回路100中：

压缩机110的出口端(图1中压缩机110的右端)通过管路分别与第一换热器121的入口端(图1中第一换热器121的上端)，第二换热器131的入口端(图1中第二换热器131的上端)以及电池模块140的第一端(图1中电池模块140的上端)相连通；其中，

第一截止阀301设置在压缩机110的出口端与第一换热器121的入口端之间的管路上，用于控制制冷剂在压缩机110的出口端与第一换热器121的入口端之间的传输和截止；

第二截止阀302设置在压缩机110的出口端与第二换热器131的入口端之间的管路上，用于控制制冷剂在压缩机110的出口端与第二换热器131的入口端之间的传输和截止；

第三截止阀303设置在压缩机110的出口端与电池模块140的第一端之间的管路上，用于控制制冷剂在压缩机110的出口端与电池模块140的第一端之间的传输和截止。

第一换热器121的出口端(图1中第一换热器121的下端)通过管路分别与主换热器150的入口端(图1中主换热器150的左上端)以及第二换热器131的入口端相连通；其中，

第四截止阀304设置在第一换热器121的出口端与主换热器150的入口端之间的管路上，用于控制制冷剂在第一换热器121的出口端与主换热器150的入口端之间的传输和截止；

第五截止阀305设置在第一换热器121的出口端与第二换热器131的入口端之间的管路上，用于控制制冷剂在第一换热器121的出口端与第二换热器131的入口端之间的传输和截止。

第二换热器131的出口端(图1中第二换热器131的下端)通过管路分别与第一蒸发器122的入口端(图1中第一蒸发器122的下端)、主换热器150的入口端以及电池模块140的第二端(图1中电池模块140的下端)相连通；其中，

第六截止阀306设置在第二换热器131的出口端与电池模块140的第二端之间的管路上，用于控制制冷剂在第二换热器131的出口端与电池模块140的第二端之间的传输和截止；

第一单向阀401设置在第二换热器131的出口端与主换热器150的入口端之间的管路上，用于防止从其他管路要传输至主换热器150的制冷剂通过管路传输至第二换热器131的出口端。

压缩机110的入口端(图1中压缩机110的左端)通过管路分别与主换热器150的出口端(图1中主换热器150的左下端)、电池模块140的第一端以及第一蒸发器122的出口端(图1中第一蒸发器122的上端)相连通；并且在主换热器150的出口端设置有三通阀160，三通阀160的第一端口(图1中三通阀160的b端口)与主换热器150的出口端通过管路相连接，其中，

第七截止阀307设置在压缩机110的入口端与主换热器150的出口端之间的一条管路上，该条管路与三通阀160的第二端口(图1中三通阀160的a端口)相连接，用于控制制冷剂在主换热器150的出口端与压缩机110的入口端之间的传输和截止；

第二单向阀402设置在压缩机110的入口端与主换热器150的出口端之间的另一条管路上，该条管路与三通阀160的第三端口(图1中三通阀160的c端口)相连接，使得该条管路中的制冷剂只能从主换热器150的出口端流向压缩机110的入口端；

第八截止阀308设置在压缩机110的入口端与电池模块140的第一端之间的管路上，用于控制制冷剂在电池模块140的第一端与压缩机110的入口端之间的传输和截止；

第三单向阀403设置在压缩机110的入口端与第一蒸发器122的出口端之间的管路上，使得该条管路中的制冷剂只能从第一蒸发器122的出口端流向压缩机110的入口端。

电池模块140的第二端通过管路与主换热器150的入口端相连通，且第四单向阀404设置在电池模块140的第二端与主换热器150的入口端之间的管路上，使得该条管路中的制冷剂只能从电池模块140的第二端流向主换热器150的入口端。

进一步地，如图1所示，第一膨胀阀501设置在第二换热器131的出口端与第一蒸发器122的入口端的管路上；第二膨胀阀502设置在电池模块140的第二端与主换热器150的入口端之间的管路上；第三膨胀阀503设置在主换热器150入口端处的管路上。

此外，为了实时了解车辆内相关位置和区域的温度，该热管理系统还包括下列的传感器(图中未示出)：

第一传感器，用于检测电机组件210的第一温度；

第二传感器，用于检测冷却液循环回路200中的冷却液的第二温度；

第三传感器，用于检测电池模块140的第三温度；

第四传感器，用于检测第一换热器121表面的第四温度；

第五传感器，用于检测乘员舱内的第五温度。

而且，该热管理系统还包括控制模块(图中未示出)，该控制模块基于第一传感器、第二传感器、第三传感器、第四传感器以及第五传感器获取到的温度信息，控制压缩机110、第一换热组件120、第二换热组件130、三通阀160、多个截止阀、多个膨胀阀以及多个单向阀的运作，以使制冷剂循环回路100对电池模块140和乘员舱进行热管理，并使冷却液循环回路200对电机组件210进行热管理，还使制冷剂循环回路100与冷却液循环回路200进行热交换。

下面详细说明该热管理系统对车辆进行热管理的几种模式，以及在各种模式中，制冷剂的循环路径。

在制冷剂循环回路100中，压缩机110为制冷剂在制冷剂循环回路100中循环的起点和终点。制冷剂经过压缩机110的压缩后从压缩机110的出口端通过管路进入到制冷剂循环回路100中，并根据需要经过不同的循环路径，从而实现相应的热管理模式。

模式一：加热电池+乘员舱制热

如图2所示，第三传感器获取电池模块140的第三温度，并将获取的电池模块140的第三温度发送至控制模块。控制模块将第三温度与预设的电池模块温度值进行比较，当第三温度低于预设的电池模块温度值时，控制模块判定需要对电池模块140进行加热。此外，第五传感器获取乘员舱内的第五温度，并将获取的乘员舱内的第五温度发送至控制模块。控制模块将第五温度与设定的乘员舱温度值进行比较，当第五温度低于预设的乘员舱温度值时，控制模块判定需要对乘员舱进行制热。通过控制模块的控制可以同时对电池模块140进行加热，并对乘员舱进行制热。

具体地，通过控制模块发送的指令，使得第一截止阀301、第三截止阀303、第四截止阀304以及第七截止阀307处于导通状态，三通阀160的第一端口(b)和第二端口(a)导通；并使第二截止阀302、第五截止阀305、第六截止阀306和第八截止阀308处于关闭状态。通过这样的设置，使得制冷剂经过压缩机110压缩后在制冷剂循环回路100中通过下列两条路径进行传输，并最终返回压缩机110，以实现对电池模块140的加热以及对乘员舱的制热；其中，

路径一为：压缩机110→第一截止阀301→第一换热器121→第四截止阀304→第三膨胀阀503→主换热器150→三通阀160→第七截止阀307→气液分离器170→压缩机110；

在路径一中，经过压缩机110压缩后的高温高压的制冷剂蒸气通过第一截止阀301传输至第一换热器121，并且在第一换热器121中与空气进行热交换(放热)，被加热的空气通过车辆内的管道输送至乘员舱，对乘员舱进行制热。高温高压的制冷剂蒸气在第一换热器121完成热交换后，转变为高压的液态制冷剂流出第一换热器121，然后流经第四截止阀304后，通过第三膨胀阀503进行节流降压，转变为低温低压的制冷剂，并进入主换热器150中的制冷剂通道。同时，控制模块也控制冷却液循环回路200中的水泵220驱动冷却液在冷却液循环回路200中流动，并在流经电机组件210时，吸收电机组件210所产生的热量，从而在冷却电机组件210的同时，也使冷却液升温。低温低压的制冷剂与冷却液循环回路200中的被加热的冷却液在主换热器150中进行热交换，低温低压的制冷剂吸收冷却液的热量，转变为气态的制冷剂，并通过三通阀160和第七截止阀307到达气液分离器170，气态的制冷剂通过气液分离器170过滤、去除杂质后，返回压缩机110，完成一次循环，并进入下一个循环。

路径二为：压缩机110→第三截止阀303→电池模块140→第二膨胀阀502→第四单向阀404→第三膨胀阀503→主换热器150→三通阀160→第七截止阀307→气液分离器170→压缩机110；

在路径二中，经过压缩机110压缩后的高温高压的制冷剂蒸气通过第三截止阀303传输至电池模块140，通过电池模块140的第一端进入电池模块140中的制冷剂通道，在流过电池模块140时，与电池模块140进行热交换(放热)，从而电池模块140进行加热。高温高压的制冷剂气体在电池模块140完成热交换后，转变为高压的液态制冷剂。流经第二膨胀阀502进行节流降压，再流经第四单向阀404进入第三膨胀阀503再次进行节流降压，转变为低温低压的制冷剂，并进入主换热器150。之后制冷剂的流经路径与路径一中的制冷剂相同，在此不再赘述。

在一些实施例中，可以根据需要只加热电池，不对乘员舱制热；或者，不加热电池，只对乘员舱制热。可以通过控制模块关闭相应截止阀来实现。例如，在上述的两条循环路径中，关闭第一截止阀301，而使第三截止阀303处于导通状态，就能实现只加热电池，不对乘员舱制热的效果；反之，使第一截止阀301处于导通状态，而关闭第三截止阀303，就能实现不加热电池，只对乘员舱制热的效果。

在上述的循环路径中，经压缩机110压缩后的高温高压的制冷剂蒸汽通过分流直接输送至电池模块140和第一换热器121，可以利用高温的制冷剂蒸气直接对电池模块140进行加热，并通过与第一换热器121的热交换对乘员舱进行制热，无需先于其他介质进行热交换，热量损失小，热量利用率高。并且，还可以通过主换热器150吸收了冷却液循环回路200中的电机组件210产生的余热，不仅利用了冷却液循环回路200中的低品位热能，同时还降低了冷却液循环回路200中冷却液的温度，提升了对电机组件210的冷却效果，也减小了水泵220的工作频率。

进一步地，由于制冷剂循环回路100回收冷却液循环回路200中的冷却液的热量受电机组件210温度的影响，现有的热管理系统通常采用在不同应用场景下分别回收的余热加热电池模块140或者制冷剂循环回路100供热，不能完全吸收电机组件210所产生的热量。而本申请实施例的热管理系统可持续吸收电机组件210的余热，根据预设的电机温度值，判断冷剂循环回路100是否吸收电机组件210的热量，而无需根据场景进行分配。

具体地，当第一传感器检测到的电机组件210的实际温度，即第一温度，小于预设的温度值T时，此时控制模块判定电机组件210温度过低，此时水泵220不工作、使电机组件210处于低效区工作，制冷剂循环回路100中的制冷剂与冷却液循环回路200中的冷却液不进行热交互。在这种情况下，控制模块控制PTC加热器123对乘员舱进行加热，并且控制电池模块140中的电加热膜对电池模块140进行加热。

然后，控制模块启动电机组件210，使得电机组件210运转主动产热，并冷却液循环回路200中的冷却液吸热并快速升温。第二传感器检测冷却液循环回路200中冷却液的温度，即第二温度，并将该温度信息发送至控制模块。控制模块将第二温度与预设的冷却液温度值Tmcu相比较，当第二温度高于Tmcu时，控制模块启动制冷剂循环回路100中的压缩机110、第一换热器121等部件；利用压缩机110压缩得到的高温高压的制冷剂蒸汽，通过上述的路径一和路径二直接加热电池模块140，并对乘员舱进行制热，而无需与其他介质先进行热交换，热量利用率高，并减少了热量损失，节省热量。

此时，第三传感器检测电池模块140的温度，即第三温度，并将检测到的第三温度发送至控制模块。当第三温度达到一定温度值时，关闭电加热膜，只利用制冷剂对电池模块140进行加热，直到第三温度的值超过预设的温度值Tbat，则控制模块断开第三截止阀303，停止制冷剂对电池模块140的加热。

与此同时，第四传感器检测第一换热器121表面的温度，即第四温度T1；而第五传感器检测乘员舱内的温度，即第五温度T2。当通过制冷剂循环回路100中的制冷剂对乘员舱制热时，第四温度T1达到一定值时，控制模块降低PTC加热器123的工作档位，减少PTC加热器123的放热量。此时检测T2的波动值，当存在≥-5℃的波动时，适当提高PTC加热器123的工作档位，提高PTC加热器123的放热量。当检测到第五温度T2持续上升时，则关闭PTC加热器123，仅通过制冷剂对乘员舱制热。当第四温度T1达到预设的温度值时，则适当降低压缩机110转速，降低压缩机110的功率。若第三温度达到预设的温度值，则断开第三截止阀303，并进一步降低压缩机110的转速。同时根据第五温度T2和第四温度T1波动，做出相应的调节。例如，当第五温度T2和第四温度T1下降时，则适当提升压缩机110转速，通过制冷剂的循环，维持第五温度T2和T1的值；如果T2下降，且第五温度升高，则维持压缩机110转速，进行维温；如果第五温度T2升高，且第四温度T1也升高，则进一步降低压缩机110的转速，降低整车能耗。

在该热管理模式中，当电机组件210温度较低时，通过启动电机组件210使启动电机组件210主动产热，从而使电机组件210快速升温，由此快速提高冷却液循环回路200中冷却液的温度，从而能够迅速启动制冷剂循环回路100中的压缩机110等相关部件，使得制冷剂能够开始对电池模块140加热，并对乘员舱制热。从而使得制冷剂循环回路100在很低的环境温度下(例如，小于-20℃)也能工作。并且，制冷剂还能持续回收电机组件210产生的热量，无需开启风扇来达到电机组件210的冷却效果，节省风扇能耗。

模式二：冷却电池+乘员舱制冷+冷却电机组件

如图3所示，当环境温度较高或电池模块140在高温条件下快充时，使得第三传感器检测到电池模块140的温度，即第三温度，高于预设的电池模块温度值时，控制模块判定电池模块140需要冷却。同理，当环境温度较高使得第一传感器检测到电机组件210的温度，即第一温度，高于预设的电机组件温度值时，控制模块判定电机组件210需要冷却。当第五传感器检测到乘员舱内的温度，即第五温度，高于预设的乘员舱温度值时，控制模块判定乘员舱需要制冷。通过控制模块的控制可以同时对电池模块140和电机组件210进行冷却，并对乘员舱进行制冷。

具体地，通过控制模块发送的指令，使得第二截止阀302、第六截止阀306和第八截止阀308处于导通状态，三通阀160的第一端口(b)和第三端口(c)导通；并使第一截止阀301、第三截止阀303、第四截止阀304、第五截止阀305以及第二七截止阀307处于关闭状态。通过这样的设置，使得经过压缩机110压缩后的高温高压的制冷剂蒸气通过第二截止阀302后传输至第二换热器131，并且在第二换热器131与空气进行热交换(放热)。此外，通过风扇132向第二换热器131送风，能够提高制冷剂蒸气在第二换热器131中的换热效果。高温高压的制冷剂蒸气经过在第二换热器131的接交换后，变成高压的液态制冷剂流出第二换热器131。然后，高压的液态制冷剂在制冷剂循环回路100中通过下列三条路径进行传输，并最终返回压缩机110，以实现对电池模块140和电机组件210进行冷却，并对乘员舱进行制冷；其中，

路径三为：第二换热器131→第六截止阀306→第二膨胀阀502→电池模块140→第八截止阀308→气液分离器170→压缩机110；

在路径三中，高压的液态制冷剂通过第六截止阀306，再经过第二膨胀阀502的节流降压，进入电池模块140。在流经电池模块140时与电池模块140进行热交换，吸收电池模块140的热量转变为气态的制冷剂，并对电池模块140进行了冷却。气态的制冷剂流经第八截止阀308和气液分离器170，返回至压缩机110。

路径四为：第一换热器121→第一膨胀阀501→第一蒸发器122→第三单向阀403→气液分离器170→压缩机110；

在路径四中，高压的液态制冷剂经过第一膨胀阀501的节流降压，转变为低温低压的制冷剂，进入到第一蒸发器122，低温低压的制冷剂在第一蒸发器122中转变为气态，在转变的过程中会吸热，使得第一蒸发器122周围的空气降温，再通过鼓风机124向第一蒸发器122送风，将冷空气输送至乘员舱，起到对乘员舱制冷的作用。气态的制冷剂经过第三单向阀403和气液分离器170，返回至压缩机110。

路径五为：第一换热器121→第一单向阀401→第三膨胀阀503→主换热器150→三通阀160→第二单向阀402→气液分离器170→压缩机110；

在路径五中，高压的液态制冷剂流过第一单向阀401，通过第三膨胀阀503的节流降压，转变为低温低压的制冷剂，低温低压的制冷剂进入主换热器150与在冷却液循环回路200中循环的冷却液热交换，吸收冷却液的热量，使得低温低压的制冷剂转变为气态。同时，还对冷却液起到降温、冷却的作用，进而对电机组件210起到冷却作用。气态的制冷剂流经三通阀160、第二单向阀402和气液分离器170，返回至压缩机110。

在该热管理模式中，利用制冷剂循环回路100中的第二换热器组件130对电池模块140冷却和对乘员舱制冷的同时，还要承担冷却液循环回路200中电机组件210的冷却，对冷却和制冷的需求更大。因此，可以根据需要布置多个第二换热器131，提升与制冷剂的热交换效率。此外，由于制冷剂在第二换热器组件130经过热交换后，到达主换热器150时温度较低；根据检测制冷剂在主换热器150与冷却液进行热交换后离开主换热器150出口时的温度，能够计算出冷却液循环回路200中电机组件210的换热需求，从而控制主换热器150出口处的过热度，调节制冷剂在主换热器150中与冷却液的换热量，减轻第二换热器组件130的负担，提高换热效率。

在一些具体的实施例中，可以根据不同的使用场景，通过控制模块实现不同的冷却或制冷功能。例如，在上述的模式二中，关闭第六截止阀306和第八截止阀308，使得制冷剂不能流经电池模块140，也就无法对电池模块140进行冷却。

该热管理模式，利用制冷剂循环回路100的第二换热器组件130对电池模块140和电机组件120进行冷却，取消了通常额外设置的低温换热器，降低了风扇132的前端风阻，优化了风扇132的性能。

模式三：冷却电池+乘员舱制热除湿

如图4所示，当环境温度(例如，在5～15℃时)使得电池模块140温度较高时或者电池包电芯温差大时，同时乘员舱湿度较大时，控制模块判定需要对电池模块140进行冷却，同时对乘员舱进行除湿。

具体地，通过控制模块发送的指令，使得第一截止阀301、第五截止阀305、第六截止阀306以及第八截止阀308处于导通状态；并使第二截止阀302、第三截止阀303、第四截止阀304以及第七截止阀307处于关闭状态，并且使三通阀160处于关闭状态。通过这样的设置，使得经过压缩机110压缩后的高温高压的制冷剂蒸气通过第一截止阀301传输至第一换热器121，并且在第一换热器121中与空气进行热交换，对乘员舱进行加热除湿。经过热交换后的制冷剂通过第五截止阀305后，传输至第二换热器131与空气进行热交换(放热)，之后再通过下列两条路径进行传输，并最终返回压缩机110，以实现对电池模块140的冷却以及对乘员舱的制冷。并且，在该模式中，制冷剂循环回路100与冷却液循环回路200不进行热交换；其中，

路径六为：第一换热器121→第六截止阀306→第二膨胀阀502→电池组件140→第八截止阀308→气液分离器170→压缩机110；从而实现利用制冷剂通过路径六对电池组件140进行冷却。

路径七为：第一换热器121→第一膨胀阀501→第一蒸发器122→第三单向阀403→气液分离器170→压缩机110；从而实现利用制冷剂通过路径七对对乘员舱进行制冷。

该热管理模式中，压缩后的高温制冷剂气体经过第一换热器121换热对乘员舱除湿后，又在第二换热器131进行再次换热，冷却性能好，可降低风扇功率，满足电池组件140的降温需求。

本申请的实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述的用于车辆的热管理系统。

本申请的用于车辆的热管理系统及车辆具有以下效果：

通过制冷剂循环回路和冷却液循环回路提供了一种直冷直热的热管理系统。该热管理系统利用制冷剂可以直接对电池组件和乘员舱进行加热，热量利用率高，损失小，加热效果好。该系统结构简单，成本低，根据不同场景还可以实现对电池的冷却以及对乘员舱的制冷和除湿等功能。该系统还能够完全回收、利用电机组件所生成的热量，提高了低品位热能的利用率。该系统中的电机组件根据需要可以主动启动，用以产生热量，快速提升冷却液循环回路中冷却液的温度，在低温的条件下通过与制冷剂循环回路的热交换为制冷剂提供热量，从而对电池组件和乘员舱进行加热，节省热量损失。该系统根据需要可以通过电池膜加热电池组件来为制冷剂循环回路中的制冷剂提供热量，从而可以实现制冷剂循环回路在-20℃以下进行工作。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的条件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于车辆的热管理系统，其特征在于，包括：制冷剂循环回路(100)和冷却液循环回路(200)；

所述制冷剂循环回路(100)包括通过管路连接的压缩机(110)、第一换热组件(120)、第二换热组件(130)、电池模块(140)以及主换热器(150)，用于对所述电池模块(140)和车辆内的乘员舱进行热管理；其中，

所述压缩机(110)的出口端分别与所述第一换热组件(120)、第二换热组件(130)以及电池模块(140)相连接，所述压缩机(110)的入口端分别与所述第一换热组件(120)、电池模块(140)以及主换热器(150)相连接，所述主换热器(150)分别与所述第一换热组件(120)、第二换热组件(130)以及电池模块(140)相连接，所述第二换热组件(130)分别与所述第一换热组件(120)和电池模块(140)相连接；

所述冷却液循环回路(200)包括通过管路连接的电机组件(210)和水泵(220)，用于对所述电机组件(210)进行热管理；

所述冷却液循环回路(200)与所述主换热器(150)之间形成热交换控制通路。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，

所述第一换热组件(120)包括第一换热器(121)和第一蒸发器(122)，所述第二换热组件(130)包括第二换热器(131)和风扇(132)；其中，

所述第一换热器(121)和第二换热器(131)均与所述压缩机(110)的出口端相连接，与来自所述压缩机(110)的制冷剂进行热交换；

所述第一蒸发器(122)设置在所述第二换热器(131)和所述压缩机(110)之间，与来自所述第二换热组件(130)的制冷剂进行热交换。

3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述第一换热组件(120)还包括PTC加热器(123)和鼓风机(124)；

所述PTC加热器(123)用于对所述乘员舱进行制热；

所述鼓风机(124)用于向所述第一换热器(121)、所述第一蒸发器(122)以及所述PTC加热器(123)送风，对所述乘员舱进行制冷或制热。

4.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，在所述制冷剂循环回路(100)与所述主换热器(150)的出口端相连接的管路上设置有三通阀(160)，所述三通阀(160)的输入端与所述主换热器(150)出口端相连接，所述三通阀(160)的两个输出端通过管路分别与所述压缩机(110)的入口端相连。

5.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述制冷剂循环回路(100)还包括设置在连接管路上的多个截止阀和多个单向阀，用于控制制冷剂在所述制冷剂循环回路(100)中的流动方向和路径；其中，

所述压缩机(110)的出口端分别与所述电池模块(140)、所述第一换热器(121)以及所述第二换热器(131)之间的连接管路上、所述第一换热器(121)分别与所述主换热器(150)和所述第二换热器(131)之间的连接管路上、所述压缩机(110)的入口端分别与所述主换热器(150)和所述电池模块(140)之间的连接管路上、以及所述第二换热器与所述电池模块(140)之间的连接管路上均设置有截止阀；

所述压缩机(110)的入口端分别与所述主换热器(150)和所述第一蒸发器(122)之间的连接管路上、以及所述主换热器(150)分别与所述第二换热器(131)和所述电池模块(140)之间的连接管路上均设置有单向阀。

6.根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述制冷剂循环回路(100)还包括设置在连接管路上的多个膨胀阀，用于控制制冷剂在所述制冷剂循环回路(100)中的流动速度；其中，

第一膨胀阀(501)设置在所述第二换热器(131)的出口端与所述第一蒸发器(122)的入口端的管路上；

第二膨胀阀(502)设置在所述电池模块(140)的第二端与所述主换热器(150)的入口端之间的管路上；

第三膨胀阀(503)设置在所述主换热器(150)入口端处的管路上。

7.根据权利要求6所述的热管理系统，其特征在于，还包括：

第一传感器，用于检测所述电机组件(210)的第一温度；

第二传感器，用于检测所述冷却液循环回路(200)中的冷却液的第二温度；

第三传感器，用于检测所述电池模块(140)的第三温度；

第四传感器，用于检测所述第一换热器(121)表面的第四温度；

第五传感器，用于检测所述乘员舱内的第五温度。

8.根据权利要求7所述的热管理系统，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块基于所述第一传感器、所述第二传感器、所述第三传感器、所述第四传感器以及所述第五传感器获取到的温度信息，控制所述压缩机(110)、所述第一换热组件(120)、所述第二换热组件(130)、所述三通阀(160)、所述多个截止阀、所述多个膨胀阀以及所述多个单向阀的运作，以使所述制冷剂循环回路(100)对所述电池模块(140)和所述乘员舱进行热管理，并使所述冷却液循环回路(200)对所述电机组件(210)进行热管理，还使所述制冷剂循环回路(100)与所述冷却液循环回路(200)进行热交换。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的热管理系统，其特征在于，在所述制冷剂循环回路(100)中还设置气液分离器(170)，所述气液分离器(170)设置在连接所述压缩机(110)入口端的管路上。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的热管理系统，其特征在于，在所述冷却液循环回路(200)中还设置有膨胀壶(230)，所述膨胀壶(230)设置在所述主换热器(150)与所述水泵(220)之间的管路上。

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的用于车辆的热管理系统。

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