CN115782529A - 空调系统及其内部换热器、整车热管理系统、车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆的热管理技术领域,具体提供了一种空调系统及其内部换热器、整车热管理系统、车辆,所述空调系统包括冷凝器、蒸发器和管路,其中,所述管路包括与所述冷凝器下游侧的高压制冷剂对应的高压部分以及与所述蒸发器下游侧的低压制冷剂对应的低压部分,所述内部换热器包括与所述高压部分连通的第一制冷剂通路和以及与所述低压部分连通的第二制冷剂通路,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够换热,其中,所述内部换热器包括板状基体,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路中的至少一部分形成于所述板状基体上。通过这样的构成,给出了内部换热器的一种可能的结构形式。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的热管理技术领域,具体提供一种空调系统及其内部换热器、整车热管理系统、车辆。
背景技术
汽车的空调系统主要用于为驾乘舱的舱内空间提供冷量与热量,空调系统主要包括由压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器构成的冷媒(制冷剂)循环回路。为驾乘舱的舱内空间提供冷量与热量的方式包括两种:一种是冷量与热量的获得均通过运行冷媒循环回路的方式获得,另一种是仅冷量的获得是通过运行冷媒循环回路的方式获得,热量是通过在与舱内空间连通的空调箱内配置PTC,通过PTC加热的方式向舱内空间发放热量。
随着电动汽车的发展,为了提升其续航里程,存在如对电机等发热部件冷却需求以及为了使得动力电池保持在一定的温度区间而对其加热或者冷却的需求。出于冷量和热量可以在整车范围内互换的考虑,便将与热量/冷量相关的功能整合为整车热管理系统,如整车热管理系统通常包括冷媒循环回路、冷却液循环回路以及允许二者之间发生换热的热交换器。目前的热管理系统存在不同程度的单件设计、分散布置等现象,这样的现象通常会导致如空调管路、冷却管路、整车线束等增多,这必然会导致电动汽车的(前舱)空间利用率降低。因此,如何提高整车热管理系统的集成度,是亟待解决的问题。抑或说,如何进一步地提高的整车热管理系统的集成度,尚存一定的提升空间。
相应地,本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
为了至少一定程度地解决上述技术问题,提出本发明。
在第一方面,本发明提供了.一种空调系统的内部换热器,所述空调系统包括冷凝器、蒸发器和管路,其中,所述管路包括与所述冷凝器下游侧的高压制冷剂对应的高压部分以及与所述蒸发器下游侧的低压制冷剂对应的低压部分,所述内部换热器包括与所述高压部分连通的第一制冷剂通路和以及与所述低压部分连通的第二制冷剂通路,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够换热,其中,所述内部换热器包括板状基体,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路中的至少一部分形成于所述板状基体上。
通过这样的构成,给出了内部换热器的一种可能的结构形式。
与传统的同轴管相比,在板状基体内形成通路的方式能够使得具有换热关系的通路之间能够更灵活地布置。如通路的流线、截面形状/尺寸、长度及其在板状基体内的设置位置等。
对于上述内部换热器,在一种可能的实施方式中,所述第一制冷剂通路和/或所述第二制冷剂通路至少一段,在所述第一制冷剂通路或者所述第二制冷剂通路包括多段的情形下,所述多段之间的至少一部分相同或者不同。
通过这样的构成,给出了第一制冷剂通路和第二制冷剂通路的具体构成方式。
如段与段之间的不同可以表现为前述的流线、截面形状/尺寸、长度及其在板状基体内的设置位置等。
对于上述内部换热器,在一种可能的实施方式中,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路具有共用的壁,以便:流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够经所述壁换热。
通过这样的构成,给出了流经两个制冷剂通路的制冷剂之间换热所借助的具体的结构。
可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求确定壁的结构形式以及如厚度、材质等参数,以便使得流经两个制冷剂通路的制冷剂之间能够充分地换热。
对于上述内部换热器,在一种可能的实施方式中,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路以趋势大致相同的流线形成于所述板状基体。
通过这样的构成,给出了第一制冷剂通路和第二制冷剂通路在板状基体上的一种具体的分布形式。
对于上述内部换热器,在一种可能的实施方式中,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂的至少一部分的流向相反。
通过这样的构成,给出了第一制冷剂通路和第二制冷剂通路构成内部换热器的一种具体的结构形式。
在第二方面,本发明提供了一种空调系统,该空调系统包括前述任一项所述的空调系统的内部换热器。
可以理解的是,该空调系统具有前述任一项所述的空调系统的内部换热器的所有技术效果,在此不再赘述。
在第三方面,本发明提供了一种整车热管理系统,包括控制器、流通介质为制冷剂的第一热管理部以及流通介质为冷却液的第二热管理部,其中,所述第一热管理部包括多个第一热管理部件并包括制冷剂流道板,所述制冷剂流道板中形成多条制冷剂流通回路,具有连接关系的第一热管理部件之间通过相应的制冷剂流通回路彼此连接;其中,所述第二热管理部包括多个第二热管理部件并包括冷却液流道板,所述冷却液流道板中形成多条冷却液流通回路,具有连接关系的第二热管理部件之间通过相应的冷却液流通回路彼此连接;其中,所述第一热管理部件中包括电子膨胀阀和/或电子冷媒阀,至少一部分所述电子膨胀阀和/或所述电子冷媒阀的线圈设置于靠近所述控制器的位置,所述制冷剂流道板为前述任一项所述的空调系统的内部换热器中的所述板状基体。
通过这样的构成,能够谋求对热管理系统进行集成。
可以理解的是,该整车热管理系统具有前述任一项所述的空调系统的内部换热器的所有技术效果,在此不再赘述。
可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求确定第一/第二热管理部的具体构成方式及其满足相应的热管理需求的具体原理等。相应地,本领域技术人员可以根据实际需求确定制冷剂/冷却液流道板中的制冷剂/冷却液流通回路的具体布置形式以及相关的第一/第二热管理部件与制冷剂/冷却液流通回路的具体衔接方式等。
通过将电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈设置于靠近控制器的位置,通过将控制器与电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈就近集成,不仅最大程度地节省了连接线束,同时保证了电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的控制精度以及稳定性能够与阀的性能保持在同等水平。
可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求确定靠近的程度以及靠近的方式。示例性地,如可以使电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈与控制器的已有结构连接,或者增设一个中间结构,通过中间结构与控制器与电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈分别连接从而实现就近集成等。
可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求确定与控制器就近集成的电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的个数及其在第一热管理部中的具体作用等。换言之,本领域技术人员可以根据实际需求将全部或者部分电子膨胀阀和/或电子冷媒阀与控制器就近集成。如可以是:基于第一种原理图的整车热管理系统中,第一热管理部包含M个电子膨胀阀和/或电子冷媒阀,将M个阀的线圈均与控制器就近集成;基于第二种原理图的整车热管理系统中,第一热管理部包含N个电子膨胀阀和/或电子冷媒阀,将N个阀的其中一部分的线圈与控制器就近集成;等。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,制冷剂流道板与所述冷却液流道板彼此连接,所述控制器固接至所述制冷剂流道板和/或所述冷却液流道板。
通过这样的构成,给出了整车热管理系统在集成之后的一种具体的连接方式。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,制冷剂流道板与所述冷却液流道板之间沿靠近彼此的厚度方向通过多点连接的方式彼此连接。
通过这样的构成,给出了制冷剂流道板与所述冷却液流道板之间的一种具体的连接方式。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述制冷剂流道板包括制冷剂主体部分和制冷剂盖板部分,所述制冷剂主体部分和所述制冷剂盖板部分之间形成所述制冷剂流通回路;和/或所述冷却液流道板包括冷却液主体部分和冷却液盖板部分,所述冷却液主体部分和所述冷却液盖板部分形成所述冷却液流通回路。
通过这样的构成,给出了制冷剂/冷却液流道板的具体的结构方式。
可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际情形确定流通回路的具体构造方式。示例性地,在主体部分和盖板部分上分别设置有一部分的槽(半槽),两个半槽扣合之后便可形成相应的通道。
可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求确定制冷剂/冷却液(主体、盖板)部分的材质、结构形式、个数以及二者之间的连接关系等。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述制冷剂主体部分形成有与所述制冷剂流通回路对应的制冷剂流道,所述制冷剂盖板部分将所述制冷剂流道盖合;和/或所述冷却液主体部分形成有与所述冷却液流通回路对应的冷却液流道,所述冷却液盖板部分将所述冷却液流道盖合。
通过这样的构成,给出了制冷剂/冷却液流道的一种具体的构造方式。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述制冷剂流道板在需要与第一热管理部件对接的位置设置有制冷剂流道口,以便:具有连接关系的第一热管理部件经制冷剂流道口与制冷剂流道板对接之后,经相应的制冷剂流通回路彼此连通;和/或所述冷却液流道板在需要与第二热管理部件对接的位置设置有冷却液流道口,以便:具有连接关系的第二热管理部件经冷却液流道口与冷却液流道板对接之后,经相应的冷却液流通回路彼此连通。
通过这样的构成,给出了第一/第二热管理部件与制冷剂/冷却液流道板之间一种具体的衔接方式。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述第一热管理部件在对应于所述制冷剂流道口的位置与所述制冷剂流道板密封连接;和/或所述第二热管理部件在对应于所述冷却液流道口的位置与所述冷却液流道板密封连接。
通过这样的构成,给出了第一/第二热管理部件在制冷剂/冷却液流道口出与制冷剂/冷却液流道板之间一种具体的连接方式。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述第一热管理部件包括内部换热器,所述内部换热器内包括与冷凝器下游侧的高压部分对应的第一制冷剂通路和与蒸发器下游侧的低压制冷剂对应的第二制冷剂通路,其中,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路均形成于所述制冷剂流道板内且二者具有能够传热的壁。
通过这样的构成,通过将第一热管理部件本身进行改造的方式实现了整车热管理系统的深度集成。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述控制器为热管理域控制器,所述热管理域控制器包括PCBA板,所述电子膨胀阀和/或所述电子冷媒阀的线圈以靠近所述PCBA板的方式与所述控制器进行集成。
通过这样的构成,给出了电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈靠近控制的一种具体的实现方式。可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求确定实现二者的靠近所依赖的具体结构以及具体的靠近程度等。示例地,配置一个邻近PCBA板设置的中间结构,将电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈设置于中间结构上。
对于上述整车热管理系统,在一种可能的实施方式中,所述控制器包括壳体,所述电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈以及所述PCBA板均设置于所述壳体内。
通过这样的构成,给出了热管理域控制器参与集成的一种具体的结构形式。
在第四方面,本发明提供了一种车辆,该车辆包括前述任一项所述的整车热管理系统。
可以理解的是,该车辆具有前述任一项所述的空调系统的内部换热器以及整车热管理系统的所有技术效果,在此不再赘述。
提案1.一种空调系统的内部换热器,其特征在于,所述空调系统包括冷凝器、蒸发器和管路,其中,所述管路包括与所述冷凝器下游侧的高压制冷剂对应的高压部分以及与所述蒸发器下游侧的低压制冷剂对应的低压部分,
所述内部换热器包括与所述高压部分连通的第一制冷剂通路和以及与所述低压部分连通的第二制冷剂通路,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够换热,
其中,所述内部换热器包括板状基体,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路中的至少一部分形成于所述板状基体上。
提案2.根据提案1所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,所述第一制冷剂通路和/或所述第二制冷剂通路包括至少一段,
在所述第一制冷剂通路或者所述第二制冷剂通路包括多段的情形下,所述多段之间的至少一部分相同或者不同。
提案3.根据提案2所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路具有共用的壁,以便:
流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够经所述壁换热。
提案4.根据提案1所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路以趋势大致相同的流线形成于所述板状基体。
提案5.根据提案1所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂的至少一部分的流向相反。
提案6.一种空调系统,其特征在于,所述空调系统包括提案1至5中任一项所述的空调系统的内部换热器。
提案7.一种整车热管理系统,其特征在于,所述整车热管理系统包括控制器、流通介质为制冷剂的第一热管理部以及流通介质为冷却液的第二热管理部,
其中,所述第一热管理部包括多个第一热管理部件并包括制冷剂流道板,所述制冷剂流道板中形成多条制冷剂流通回路,具有连接关系的第一热管理部件之间通过相应的制冷剂流通回路彼此连接;
其中,所述第二热管理部包括多个第二热管理部件并包括冷却液流道板,所述冷却液流道板中形成多条冷却液流通回路,具有连接关系的第二热管理部件之间通过相应的冷却液流通回路彼此连接;
其中,所述第一热管理部件中包括电子膨胀阀和/或电子冷媒阀,至少一部分所述电子膨胀阀和/或所述电子冷媒阀的线圈设置于靠近所述控制器的位置;
其中,所述第一热管理部为提案6所述的空调系统,所述板状基体为所述制冷剂流道板。
提案8.根据提案7所述的整车热管理系统,其特征在于,制冷剂流道板与所述冷却液流道板彼此连接,所述控制器固接至所述制冷剂流道板和/或所述冷却液流道板。
提案9.根据提案8所述的整车热管理系统,其特征在于,制冷剂流道板与所述冷却液流道板之间沿靠近彼此的厚度方向通过多点连接的方式彼此连接。
提案10.根据提案7所述的整车热管理系统,其特征在于,所述制冷剂流道板包括制冷剂主体部分和制冷剂盖板部分,所述制冷剂主体部分和所述制冷剂盖板部分之间形成所述制冷剂流通回路;和/或
所述冷却液流道板包括冷却液主体部分和冷却液盖板部分,所述冷却液主体部分和所述冷却液盖板部分形成所述冷却液流通回路。
提案11.根据提案10所述的整车热管理系统,其特征在于,所述制冷剂主体部分形成有与所述制冷剂流通回路对应的制冷剂流道,所述制冷剂盖板部分将所述制冷剂流道盖合;和/或
所述冷却液主体部分形成有与所述冷却液流通回路对应的冷却液流道,所述冷却液盖板部分将所述冷却液流道盖合。
提案12.根据提案7所述的整车热管理系统,其特征在于,所述制冷剂流道板在需要与第一热管理部件对接的位置设置有制冷剂流道口,以便:具有连接关系的第一热管理部件经制冷剂流道口与制冷剂流道板对接之后,经相应的制冷剂流通回路彼此连通;和/或
所述冷却液流道板在需要与第二热管理部件对接的位置设置有冷却液流道口,以便:具有连接关系的第二热管理部件经冷却液流道口与冷却液流道板对接之后,经相应的冷却液流通回路彼此连通。
提案13.根据提案12所述的整车热管理系统,其特征在于,所述第一热管理部件在对应于所述制冷剂流道口的位置与所述制冷剂流道板密封连接;和/或
所述第二热管理部件在对应于所述冷却液流道口的位置与所述冷却液流道板密封连接。
提案14.根据提案7所述的整车热管理系统,其特征在于,所述控制器为热管理域控制器,所述热管理域控制器包括PCBA板,所述电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈以靠近所述PCBA板的方式与所述控制器进行集成。
提案15.根据提案14所述的整车热管理系统,其特征在于,所述控制器包括壳体,所述电子膨胀阀和/或电子冷媒阀的线圈以及所述PCBA板均设置于所述壳体内。
提案16.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括提案1至5中任一项所述的空调系统的内部换热器;或者
所述车辆包括提案6所述的空调系统;或者
所述车辆包括提案7至15中任一项所述的空调系统的内部换热器。
附图说明
下面一种具体的整车热管理系统的原理图(图3)并参照附图来描述本发明的优选实施方式,附图中:
图1示出本发明一种实施例的整车热管理系统中的热管理集成模块(下文简称热管理集成模块)从其一侧(制冷剂流道板侧)观察的结构示意图;
图2示出本发明一种实施例的热管理集成模块从其另一侧(冷却液流道板侧)观察的结构示意图;
图3示出本发明一种实施例的热管理集成模块所基于的整车热管理系统的原理示意图;
图4示出现有例的、同轴管形式的内部换热器(简称同轴管)的结构示意图;
图5示出本发明一种实施例的热管理集成模块中内部换热器的结构示意图;
图6示出本发明一种实施例的热管理集成模块的制冷剂流道板从其一侧观察的结构示意图;
图7示出本发明一种实施例的热管理集成模块的制冷剂流道板从其另一侧观察的结构示意图;
图8示出本发明一种实施例的热管理集成模块的冷却液流道板从其一侧观察的结构示意图;
图9示出本发明一种实施例的热管理集成模块的冷却液流道板从其另一侧观察的结构示意图;
图10示出本发明一种实施例的热管理集成模块的热管理域控制器及线束从其一侧观察的结构示意图;
图11示出本发明一种实施例的热管理集成模块的热管理域控制器及线束从其另一侧观察的结构示意图;
图12示出本发明一种实施例的热管理集成模块的热管理域控制器的结构示意图;
图13示出本发明一种实施例的热管理集成模块的隔振系统的结构示意图;
图14示出本发明一种实施例的热管理集成模块在乘客舱制冷模式下的制冷剂流向示意图;
图15示出本发明一种实施例的热管理集成模块在动力电池冷却模式下的制冷剂流向示意图;
图16示出本发明一种实施例的热管理集成模块在空气源热泵制热模式下的制冷剂流向示意图;
图17示出本发明一种实施例的热管理集成模块在余热回收热泵制热模式下的制冷剂流向示意图;
图18示出本发明一种实施例的热管理集成模块在模式一下的冷却液流向示意图;
图19示出本发明一种实施例的热管理集成模块在模式二下的冷却液流向示意图;
图20示出本发明一种实施例的热管理集成模块在模式三下的冷却液流向示意图;
图21示出本发明一种实施例的热管理集成模块在模式四下的冷却液流向示意图;
图22示出本发明一种实施例的热管理集成模块在模式五下的冷却液流向示意图;
图23示出本发明一种实施例的热管理集成模块在模式六下的冷却液流向示意图;
图24示出本发明一种实施例的热管理集成模块相比非集成方案在降低空调管路长度方面的对比示意图;
图25示出本发明一种实施例的热管理集成模块相比非集成方案在降低冷却管路长度方面的对比示意图;以及
图26示出本发明一种实施例的热管理集成模块相比非集成方案减少线束及接插件方面的对比示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非旨在限制本发明的保护范围。例如,虽然本实施方式中是结合具体造型的管路以及在明确的位置设置与热管理系统的原理图相适配的如压缩机以及换热器等部件来进行介绍的,但是这并非旨在于限制本发明的保护范围,在不偏离本发明原理的条件下,本领域技术人员可其进行合理的变更,如可以根据任意可实现整车热管理的原理图对相关的管线以及部件进行集成,以及可以根据实际需求将相应的管线从折线变更为斜线、对管线的径向尺寸/长度(直线长度或者的总长度)进行适当的调整等。
需要说明的是,在本发明的描述中,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外,还需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,为了更好地说明本发明,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节,本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本发明同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的车辆的热管理的原理等未作详细描述,以便于凸显本发明的主旨。
整车热管理系统主要用于通常对冷量和热量进行统筹,以便满足整车范围内的冷量和热量的需求,如舱内空间的制冷/制热需求、电机的冷却需求、动力电池的加热/冷却需求等。其中,一部分冷量/热量是通过如运行冷媒循环回路、启动PTC、冷却液自身携带冷量等方式供给的,一部分热量是通过如回收其他部分的冷量/热量的方式获得的。其中,将整车热管理系统中的一部分部件进行集成,便可成热管理集成模块。
如在本示例中,图3中的阴影区域涵盖的部分为参与构成了热管理集成模块的热管理部件及管理。可以理解的是,本领域技术人员可以根据实际需求对参与/不参与构成热管理集成模块的部件/管路及其位置进行调整。
下文将参照图1至图26中的全部或者部分来阐述本发明。
主要参照图1至图3,在一种可能的实施方式中,热管理集成模块100主要包括制冷剂流道板200、冷却液流道板300以及构成整车热管理系统的多个热管理部件。
其中,制冷剂流道板200中形成多个(段)制冷剂流通回路201,具体而言,基于图3所示的整车热管理系统的原理示意图,在需要不同的制冷剂侧部件之间具有连通关系时,便可以通过在制冷剂流道板的相应位置形成的制冷剂流通回路201来实现二者的连通。同理,在冷却液流道板300中形成多个冷却液流通回路301,在需要不同的冷却液侧部件之间具有连通关系时,便可以通过在冷却液流道板的相应位置形成的冷却液流通回路301来实现二者的连通。
同时,制冷剂流道板200和冷却液流道板300作为整个热管理集成模块100的承载件(安装载体),可以用来分担用于安装前述的多个热管理部件的任务。作为本发明的热管理集成模块中的关键构成部件,制冷剂流道板200和冷却液流道板300在能够实现与整车热管理系统的原理图相一致的连接关系的前提条件下,允许将多个热管理部件根据实际需求安装在制冷剂流道板200或者冷却液流道板300上。在此基础上,具有连通关系的热管理部件便可通过制冷剂流通回路201或者冷却液流通回路301实现彼此之间的连接。通过对各个热管理部件在制冷剂流道板200/冷却液流道板300上的安装位置、制冷剂流道板200和冷却液流道板300内的回路设计以及制冷剂流道板200和冷却液流道板300内的回路与如前述的如压缩机、外部换热器以及可调箱内的冷凝/蒸发器等进行连接,便可实现与分散设置的整车热管理系统相同的功能。
可以理解的是,本实施例中的整车热管理系统的原理图只是实际应用的整车热管理原理图中的其中一种可能的形式。换言之,制冷剂流道板200和冷却液流道板300内部的回路、热管理部件的种类/个数及其在制冷剂流道板或者冷却液流道板上的安装位置可以根据实际应用的整车热管理系统任意具体的原理图中制冷剂及冷却液的流动方式进行灵活的调整,以期在保证热管理部件之间的管路连接的基础上,实现针对整车范围的热管理。
在一种可能的实施方式中,制冷剂流道板200可以采用Al材质制成,这样的材质选用在能够避免制冷剂泄露、降低其自重的同时,还可以保证制冷剂流道板200具有足够的强度,从而提高了其作为热管理集成模块100的主要承载件的结构稳定性及耐久性。为了便于制冷剂流道板200的成型,可以采用分体成型的方式。示例性地,如可以将制冷剂流道板200沿其厚度方向分割为制冷剂主体部分以及制冷剂盖板部分,制冷剂主体部分形成具有开口的制冷剂流通回路201,如制冷剂主体部分可以采用如热锻、冷锻或者铸造等工艺成型。而制冷剂盖板部分则可以通过板材冲压等工艺成型。如在主体部分成型之后,通过焊接等方式将制冷剂主体部分和制冷剂盖板部分二者固接即可得到本发明的制冷剂流道板200。如焊接方式可以包括但不限于真空焊接,摩擦焊接、激光焊接等。
在一种可能的实施方式中,冷却液流道板300可以采用PP、PA66等热绝缘材质制成,这样的材质选用在能够保证冷却液流道板的热绝缘性能的同时,还可以保证冷却液流道板300具有足够的强度。类似地,为了便于冷却液流道板300的成型,也可以采用分体成型的方式,示例性地,如同样将冷却液流道板300沿其厚度方向分割为冷却液主体部分以及冷却液盖板部分,冷却液主体部分形成具有开口的冷却液流通回路301。如将冷却液主体部分以及冷却液盖板部分分别采用注塑工艺成型之后,通过如前述的如热焊接,摩擦焊接、激光焊接等焊接方式将二者固接即可得到本发明的冷却液流道板300。
在制得制冷剂流道板200和冷却液流道板300之后,将二者固定连接即可。如主要参照图5,冷却液流道板300通过多点连接的方式与制冷剂流道板200固接。示例性地,多点连接的方式为在多个安装点处通过螺纹连接的方式实现制冷剂流道板200和冷却液流道板300之间的连接。如前所述,由于热管理模块中包含的热管理部件以及多个热管理连接部件之间的连通关系可以根据整车热管理的实际需求(不同的整车热管理系统的原理示意图)选择。在此基础上,在能够满足与原理图对应的连接关系的前提下,各个热管理部件在制冷剂流道板200或者冷却液流道板300上的安装位置可以根据热管理部件在与之对应的整车热管理原理图中的连接关系以及实际选择的热管理部件的轮廓/尺寸等细节灵活确定。在安装位置确定之后,在制冷剂流道板200或者冷却液流道板300的对应的安装位置上留出与热管理部件适配的固定结构即可。
主要参照图3,在一种可能的实施方式中,整车热管理系统中靠上的部分为与制冷剂相关的部分,如蒸发器/PTC与舱内空间相连通从而能够向舱内空间的驾乘人员提供冷量/热量。靠下的部分为与冷却液相关的部分,如温度调整后的冷却液能够对动力电池进行保温处理。两个部件之间可以通过热交换器202实现制冷剂和冷却液之间的热量交换,从而能够针对整车进行热管理。
主要参照图3,在一种可能实施方式中,车辆中需要冷却/加热的保温部件主要包括动力电池6,需要冷却的发热部分主要包括电机。如在本示例中,包括前/后电机、前/后电机控制器、前/后智能功率分配单元中央处理器(下文统称电机7)。整车热管理系统包括与制冷剂相关的第一部分以及与冷却液相关的第二部分。
在一种可能的实施方式中,第一部分主要包括热交换器202、内部换热器203、储液干燥罐204、第一电子膨胀阀205、第二电子膨胀阀206、第一电子冷媒阀207、第二电子冷媒阀208、第三电子冷媒阀209、第一单向阀210、第二单向阀211、第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214。此外,第一部分还包括压缩机2151、空调箱2152(其包括能够直接运行产生热量的PTC、能够向舱内空间发放热量的冷凝器(PTC的下方)以及能够向舱内空间发放冷量的蒸发器(冷凝器的下方)、与车外环境连通的外部换热器2152。
其中,压缩机的排气口分别经第二电子冷媒阀208和第三电子冷媒阀209与外部换热器的第二侧和冷凝器的第二侧相连接,外部换热器的第一侧和冷凝器的第一侧相连接且二者之间依次设置有仅允许制冷剂由外部换热器流出的第一单向阀210以及仅允许制冷剂由蒸发器流出的第二单向阀211。
其中,外部换热器的第一侧依次经第二电子膨胀阀206连接至内部换热器203的高压部分的入口,在内部换热器203的高压部分的出口处,一方面,经空调箱的蒸发器连接至内部换热器203的低压部分的入口,另一方面,依次经第一电子膨胀阀205、热交换器的制冷剂流道连接至内部换热器203的低压部分的入口。内部换热器203的低压部分的出口连接至压缩机的回气口。外部换热器的第二侧经第一电子冷媒阀207连接至压缩机的回气口。
在一种可能的实施方式中,储液干燥罐204的入口设置于第一单向阀210和第二单向阀211之间的管路上,储液干燥罐204的出口连接至内部换热器203的高压部分的入口。
在一种可能的实施方式中,第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214分别设置于压缩机的排气口的下游侧(压缩机的排气口与外部换热器/冷凝器的第二侧之间)、外部换热器的第二侧与压缩机的回气口之间、热交换器的制冷剂流道的第二侧与内部换热器203的低压部分的入口之间。
此外,如在本示例中,在内部换热器203的高压部分的出口与蒸发器的第一侧之间可以增设电子膨胀阀,并在该管路上配置高压加注阀。以及在蒸发器的第二侧与内部换热器203的低压部分的入口之间配置低压加注阀。
车辆中需要冷却的发热部件主要包括电机(前电机、后电机)、电机控制器(前电机、后电机)和动力电池。整车热管理系统包括与制冷剂相关的第一部分以及与冷却液相关的第二部分。
在一种可能的实施方式中,第二部分主要包括多通阀302(本示例中采用五通阀)、第一水泵303、第二水泵304、第一水温传感器305、第二水温传感器306。五通阀的五个流通口分别记作流通口(1、2、3、4、5)此外,第二部分还包括膨胀水壶324和散热器325。
其中,膨胀水壶的出口第一方面经热交换器的冷却液流道连接至多通阀302的流通口1,膨胀水壶的出口第二方面直接连接至多通阀302的流通口4,膨胀水壶的出口第三方面依次经第一水泵303和动力电池7连接至多通阀302的流通口5,膨胀水壶的出口第四方面依次经第二水泵304以及两条并列的支路(第一条支路的路径为前智能功率分配单元、前电机控制器、前电机,第二条支路的路径为后智能功率分配单元/中央处理器、后电机控制器、后电机)连接至多通阀302的流通口2。设置有第一水温传感器305。多通阀302的流通口3经散热器连接至膨胀水壶的入口。
在一种可能的实施方式中,第一水温传感器305和第二水温传感器306分别配置于膨胀水壶的出口和第二水泵的入口之间的管路以及前/后电机与连通口2之间的管路上。
基于上述原理图,在一种可能的实施方式中,需要集成在制冷剂流道板200的热管理部件主要包括热交换器202、内部换热器203、储液干燥罐204、第一电子膨胀阀205、第二电子膨胀阀206、第一电子冷媒阀207、第二电子冷媒阀208、第三电子冷媒阀209、第一单向阀210、第二单向阀211、第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214。需要集成在冷却液流道板300的热管理部件主要包括多通阀302(本示例中采用五通阀)、第一水泵303、第二水泵304、第一水温传感器305、第二水温传感器306。下面主要描述上述热管理部件在制冷剂流道板200或者冷却液流道板30上/内的集成方式以及基于上述热管理部件针对整车实现热管理的原理(即热管理部件之间应当具有的连接关系以及需配置的控制逻辑)。
其中,热管理部件中的热交换器202中设置有两组可换热的管道(分别记作制冷剂流道结构和冷却液流道结构),两组管道分别用于流通制冷剂和冷却液。基于此,如在对动力电池或者电机等进行冷却或者在对动力电池的余热进行回收的模式下,在热换热器的内部便可满足制冷剂流体与冷却液流体之间的换热需求。
由于热交换器属于与制冷剂流道板200及冷却液流道板300均具有之间关联的结构,因此理论上其可以设置于其中的任一个上或者设置于二者之间(不参与集成)然后借助相应的管道和安装载体实现其与二者的分别连接。在一种可能的实施方式中,热交换器202通过与制冷剂流道板200以及冷却液流道板300分别连通并在连通的位置密封连接(下文称作连通密封)。并且,通过制冷剂流道结构与制冷剂流道板200形成制冷剂进出回路,通过冷却液流道结构与冷却液流道板300形成冷却液进出回路。如主要参照图6和图9,在本示例中,将热交换器202内的制冷剂流道结构与制冷剂流道板200的制冷剂流道口(223、224)实现连通密封,以及将热交换器202内的冷却液流道结构与冷却液流道板300的冷却液流道口(322、323)实现连通密封。在此前提下,将热交换器202借助于紧固件(如采用螺纹连接的方式)固接至制冷剂流道板200。显然,热交换器202选型可根据实际的换热性能需求确定。
其中,热管理部件中的内部换热器203主要用于对分别承载有高温液态制冷剂与低温气态制冷剂的两条制冷剂流通回路之间进行换热,从而降低电子膨胀阀的阀前过冷度,进而实现增加空调系统的制冷量以及电池冷却制冷量的目的。
目前空调系统中的内部换热器常用采用同轴管的结构形式,具体而言,通过同轴管的外管与内管之间的壁面来实现不同温度的制冷剂之间的换热。如参照图3,左侧的结构表示的是同轴管的高压部分,右侧的结构则表示的是同轴管的低压部分。如参照图4,同轴管外侧的环状区域为内部换热器的高压部分,中部的柱状区域为内部换热器的低压部分。高压中温液态制冷剂从内部换热器203左端的高压端入口2031进入内部换热器,从内部换热器右端的高压端出口2032流出内部换热器。低压低温气态制冷剂从内部换热器203右端的低压端入口2033进入内部换热器,从内部换热器左端的低压端出口2034流出内部换热器。
而在本发明的热管理集成模块中,将两条制冷剂流通回路的结构由传统的同轴管的结构形式变更为制冷剂流道板200内的其中两条制冷剂流通回路之间的壁面传热(与制冷剂流通回路201一起加工成型)。如主要参照图5,制冷剂流道板200的下方区域设置有大致为W型的、两段并行的制冷剂流通回路,分别记作第一中间换热段203a和第二中间换热段203b),其中,下方的第一中间换热段203a相当于同轴管的高压部分,上方的第二中间换热段203b相当于同轴管的低压部分。二者之间通过制冷剂流道板200内的壁隔开,因此在相应形态的制冷剂流过中间换热段(203a、203b)时,两部分制冷剂之间便可通过壁面换热。在本实施例中,中间换热段(203a、203b)为流向相反的两个换热段。
参照图3可知,与中间换热段(203a、203b)的两个口分别衔接的是另一段管路。因此为了便于表述,在中间换热段(203a、203b)的左右两侧增加两条参考线(与具有换热能力的位置大致适配),基于此,在示例中,对应于左侧的参考线的两个口分别为高压端入口2031和低压端出口2034,对应于右侧的参考线的两个口分别为高压端出口2032和低压端入口2033。
可以理解的是,下方区域、W型流线以及上下并行的相对位置只是一种实施方式,本领域技术人员可以根据实际需求对其进行灵活的调整。如可以是制冷剂流道板200内的任何区域、将W型中部的弯折由一个变更为多个、将上下并行变更为下上变行或者二者的组合(两个交叉的流路,交叉之前是上下并行,交叉之后是下上并行)等。此外,还可以将中间换热段(203a、203b)变更为多段的组合。在有需要的情形下,也可对制冷剂在中间换热段(203a、203b)内的流向进行调整。
以其中的多段的组合为例,如在制冷剂流道板200内的制冷剂流通回路的设计受限的情形下(如连续的一整段中间换热段的设计会在一定程度上影响其他热管理部件的布局),可以将中间换热段(203a、203b)变更为多段的组合,如各个段的流向、分布位置以及长度等均可以根据实际需求灵活地设置。这样一来,能够谋求以更灵活的方式实现关于内部换热器的高度集成。并且,这样的灵活设置能够更好地辅佐其他热管理部件在制冷剂流道板200的配置,因此,有望降低集成的实现难度。
这样一来,便可在制冷剂流道板200的内部实现制冷剂回路之间的换热,而无需采用同轴管的换热方式。与设置同轴管的方式相比,由于在构成整车的热管理系统时无需进行与同轴管相适配的管路绕行,因此可以有效地缩短用于连接车辆的空调系统与制冷剂流道板200的空调管路的长度。显然,内部换热器203的两条制冷剂流通回路的横截面积、具体的流线以及长度等细节可以参考实际的换热性能需求灵活设置。
以下文中提到的在整车热管理系统处于乘客舱制冷/电池冷却模式时为例。一方面,高压中温液态制冷剂从内部换热器203的高压部分(左侧)中的高压端入口2031进入内部换热器203,从高压端出口2032流出内部换热器203,从而进一步降低液态制冷剂的过冷度,进而增加空调系统的制冷量。另一方面,内部换热器203的低压部分(右侧)中的低压低温气态制冷剂从低压端入口2033进入内部换热器203,从低压端出口2034流出内部换热器201,从而进一步提升气态制冷剂的过热度,以保证进入压缩机的回气口的制冷剂为气态。
其中,热管理部件中的储液干燥罐204主要用于对其内的制冷剂实现气液分离,从而保证流出储液干燥罐204的制冷剂为液态制冷剂。此外,储液干燥罐204还可以对制冷剂进行干燥、过滤。在本示例中,储液干燥罐204与制冷剂流道板200连通密封,基于此,通过储液干燥罐204内部的制冷剂流道结构与制冷剂流道板200形成制冷剂进出回路。主要参照图4,在本示例中,储液干燥罐204与制冷剂流道板200的制冷剂流道口(225、226)连通密封后,借助于紧固件(如采用螺纹连接的方式)固接至制冷剂流道板200。其中,储液干燥罐204的选型可根据整车热管理系统的充注平台重合段以及制冷剂的年泄露量等因素确定。
其中,热管理部件的多个制冷剂电控阀件(第一电子膨胀阀205,第二电子膨胀阀206,第一电子冷媒阀207,第二电子冷媒阀208以及第三电子冷媒阀209)中,电子膨胀阀通过控制阀件的运行可以实现制冷剂的膨胀以及全关功能,电子冷媒阀通过控制阀件的运行可以实现制冷剂的全开、膨胀以及全关功能。各个制冷剂电控阀件与制冷剂流道板200连通密封,并通过相应的阀件制冷剂流道结构与制冷剂流道板200形成制冷剂进出回路。主要参照图6,在本示例中,第一电子膨胀阀205、第二电子膨胀阀206、第一电子冷媒阀207、第二电子冷媒阀208、第三电子冷媒阀209分别与制冷剂流道板200的制冷剂流道口(227、228、229、230、231)连通密封后,借助于紧固件(如通过螺纹连接的方式等)固接至制冷剂流道板200。其中,第一电子膨胀阀205、第二电子膨胀阀206、第一电子冷媒阀207、第二电子冷媒阀208、第三电子冷媒阀209的选型(如口径大小)可以根据整车热管理系统的流量需求确定。
其中,热管理部件中的多个制冷剂机械阀件(第一单向阀210、第二单向阀211)主要用于通过阀前阀后的压力差变化来实现制冷剂的全开/全关功能。各个制冷剂机械阀件与制冷剂流道板200连通密封,并通过相应的阀件制冷剂流道结构与制冷剂流道板200形成制冷剂进出回路。主要参照图6,在本示例中,第一单向阀210、第二单向阀211分别与制冷剂流道板200的制冷剂流道口(232、233)连通密封后,借助于紧固件(如通过螺纹连接的方式等)固接至制冷剂流道板200。其中,第一单向阀210、第二单向阀211的选型(如口径大小)可以根据整车热管理系统的流量需求确定。
其中,热管理部件中的多个压力温度传感器(第一压力温度传感器212,第二压力温度传感器213,第三压力温度传感器214)主要用于其内部的感压感温部件对流过传感器的制冷剂的压力温度进行检测。各个压力温度传感器与制冷剂流道板200连通密封。主要参照图4、图7,第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214与制冷剂流道板200的制冷剂流道口(234、235、236)连通密封后,借助于紧固件(如通过螺纹连接的方式等)固接至制冷剂流道板200。其中,第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214的检测范围可根据整车热管理系统的压力温度需求进行设计选型。
其中,热管理部件中的多通阀302主要用于控制冷却系统的不同模式的通断,如本示例中的多通阀为五通阀,五通阀能够通过其拥有五个流通口与多个热管理部件相连,通过切换流通口的通断状态,便可切换冷却系统中相应模式的通断。多通阀与冷却液流道板300连通密封,并通过相应的多通阀冷却液流道结构与冷却液道板300形成冷却液进出回路。主要参照图8,多通阀302的流通口(1、3、2、5、4)分别与冷却液流道板300的冷却液流道口(313、314、315、316、317)连通密封后,借助于紧固件(如通过螺纹连接的方式等)固接至冷却液流道板300。其中,多通阀302的流道口数量可根据整车热管理系统的模式切换需求进行选型。
其中,热管理部件的泵组件(第一水泵303、第二水泵304)中,其中的第一水泵303为动力电池水泵,其主要用于驱动电池冷却回路内的冷却液流动,第二水泵304为电机水泵,其主要用于驱动电机冷却回路内的冷却液流动。其中,动力电池水泵和电机水泵均与冷却液流道板300连通密封,并通过相应的水泵冷却液流道结构与冷却液道板300形成冷却液进出回路。主要参照图8,第一水泵303、第二水泵304分别与冷却液流道板300的冷却液流道口(318、319)连通密封后,借助于紧固件(如通过螺纹连接的方式等)固接至冷却液流道板300。其中,第一水泵303、第二水泵304的大小可根据整车热管理系统的冷却液流量需求进行选型。
其中,热管理部件中的多个水温传感器(第一水温传感器305、第二水温传感器306)主要用于通过传感器内部的感温部件对流过传感器的温度进行检测。多个水温传感器与冷却液流道板300连通密封。主要参照图8,第一水温传感器305、第二水温传感器306分别与冷却液流道板300的冷却液流道口(320、321)连通密封后,如可以通过快插连接的方式固接至冷却液流道板300。其中,第一水温传感器305,第二水温传感器306的检测范围可根据整车热管理系统的温度需求进行选型。
此外,热管理集成模块还包括热管理域控制器400,如热管理域控制器借助于紧固件(如通过螺纹连接的方式等)固接至制冷剂流道板200。
在本实施例中,本发明的热管理集成模块中,包含多个需要电控的热管理部件,如电子膨胀阀、电子冷媒阀、水阀、水泵、传感器等,在对上述需要电控的热管理部件进行结构集成的同时,对上述需要电控的热管理部件进行电控集成至热管理域控制器。主要参照图10和图11,热管理域控制器400主要用于实现对第一电子膨胀阀205、第二电子膨胀阀206、第一电子冷媒阀207、第二电子冷媒阀208、第三电子冷媒阀209、第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214、多通阀302、第一水泵303、第二水泵304、第一水温传感器305和第二水温传感器306的电控功能。
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400上设置有四个接插件,分别是接插件(401、402、403、404)。其中,接插件(401、402)连接有对应于热管理集成模块100的线束405,接插件(403、404)则用于与整车低压主线束(未示出)连接。具体地,线束405的第一端分别通过接插件(406、407)与热管理域控制器400的接插件(401、402)连接,第二端分别通过接插件(408、409、410、411、412、413、414、415)与第一压力温度传感器212、第二压力温度传感器213、第三压力温度传感器214、通阀302、第一水泵303、第二水泵304、第一水温传感器305以及第二水温传感器306连接。
主要参照图12,在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400包括壳体,壳体包括上壳体4001以及下壳体4002,如上壳体上与下壳体之间通过激光焊接。PCBA板4003设置于上、下壳体之间,前述的5个冷媒阀(两个电子膨胀阀和三个电子冷媒阀)的线圈4004设置于壳体内并位于PCBA板的下方。如下壳体作为安装载体,冷媒阀的线圈安装在下壳体上,每个线圈与PCBA板均通过硬线连接,PCBA板也安装并固定在下壳体200上。散热块4005设置于上壳体,主要用于对PCBA板4上的MCU和功率器件等散热。通过将PCBA板与各个冷媒阀的线圈就近集成,可以最大程度地省去PCBA板与线圈之间的连接线束,并且在此基础上保证了各个冷媒阀的控制精度和稳定性能够与阀的性能处于同等水平。
可以看出,在本实施例中,由于热管理集成模块100中集成了如第一水泵303、第二水泵304等多个包含有旋转运动的热管理部件,因此为了降低这些运动部件与整车之间的振动传递,需要对热管理集成模块进行隔振设计。在一种可能的实施方式中,主要参照图13,可以在热管理集成模块100上配置有包含一个或者多个隔振结构的隔振系统。如在本示例中,隔振结构包括四个,具体地,在热管理集成模块上侧的左右两个端部分别配置有一个隔振结构,如这两个隔振结构为隔振衬套,记作隔振衬套(501、502)。其中,隔振衬套(501、502)作为本实施例中的主要承重及隔振部件,与整车螺连固定。下侧的左右两个端部也分别配置有一个隔振结构,如这两个隔振结构为隔振胶垫,记作隔振橡胶垫(503、504)。其中,隔振橡胶垫(503、504)作为本实施例中的辅助定位及隔振部件,与整车进行限位匹配。
显然,隔振衬套(501、502)以及隔振橡胶垫(503、504)只是组成隔振系统的一种示例性的描述,本领域技术人员可以根据整车的模态需求对隔振系统包含的隔振部结构的个数、设置位置以及具体的结构形式等进行详细的设计。
基于图3所述的整车热管理系统的原理图,通过将上述的多个热管理部件、热管理域控制器400以及相应的管路进行集成,形成了以制冷剂流道板200和冷却液流道板300作为安装载体的、高度集成的热管理集成模块100。基于相应的控制逻辑的加持,便可使得整车热管理系统实现的不同的热管理模式。
在本实施例中,一方面,可以通过对制冷剂阀件进行通断控制,可使整车热管理系统处于“乘客舱制冷模式或者电池冷却模式”以及“空气源热泵制热模式或者余热回收热泵制热模式”。
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使第一电子膨胀阀205开启、第二电子膨胀阀206关闭、第一电子冷媒阀207关闭、第二电子冷媒阀208开启,第三电子冷媒阀209关闭,便可使得整车热管理系统处于乘客舱制冷模式或者电池冷却模式。
在该模式下,制冷剂的流向为:由压缩机产生的高压高温气态制冷剂,从制冷剂接口221进入制冷剂流道板200(期间会流经第一压力温度传感器212),再经过第二电子冷媒阀208,从制冷剂接口217流出制冷剂流道板200。经过冷凝器后,高压高温气态制冷剂转变为高压中温液态制冷剂,高压中温液态制冷剂从制冷剂接口218进入制冷剂流道板200,依次经过第一单向阀210、储液干燥罐204、内部换热器203后,分成两条支路,其中:
第一条支路从流道口219流出制冷剂流道板200进入空调箱内的蒸发器,用于满足对舱内空间的驾乘人员的制冷需求。该模式下,制冷剂在制冷剂流道板200内的流向参照图14。
第二条支路在制冷剂流道板200内部经过第一电子膨胀阀205节流成低压低温气液两相态制冷剂之后,再经过热交换器202热交换成低压低温气态制冷剂(期间会流经第三压力温度传感器214),从而能够用于实现对动力电池的冷却功能。具体而言,冷却液流动板内部的冷却液通过热交换器202吸收来自制冷剂的冷量,从而利用该冷量对动力电池进行冷却。该模式下,制冷剂在制冷剂流道板200内的流向参照图15。
其中,第一条支路中的制冷剂从蒸发器流过之后转变为低压低温气态制冷剂,低压低温气态制冷剂在经过制冷剂流道口220之后可与第二条支路的热交换器202出口处的、经由热交换器202热交换之后转变为低压低温气态制冷剂低压低温气态制冷剂汇合,汇合之后的制冷剂从制冷剂接口216流出制冷剂流道板200进入压缩机,完成制冷剂的循环。
在一种可能的实施方式中,使第一电子膨胀阀205开启、第二电子膨胀阀206开启、第一电子冷媒阀207开启、第二电子冷媒阀208关闭、第三电子冷媒阀209开启,便可使得整车热管理系统处于空气源热泵制热或者余热回收热泵制热模式。
在该模式下,制冷剂的流向为:由压缩机产生的高压高温气态制冷剂从制冷剂接口221进入制冷剂流道板200(期间会流经第一压力温度传感器212),再经过第三电子冷媒阀209从制冷剂接口221流出制冷剂流道板200。经过空调箱内的冷凝器后,高压高温气态制冷剂转变为高压中温液态制冷剂。高压中温液态制冷剂从制冷剂接口222进入制冷剂流道板200,依次经过第二单向阀211、储液干燥罐204之后分成两条支路,其中:
第一条支路在制冷剂流道板200内部经过第二电子膨胀阀206节流成低压低温气液两相态制冷剂,并从制冷剂接口218流出制冷剂流道板200,由于冷凝器与舱内空间连通,因此基于该支路能够实现空气源热泵制热模式。该模式下,制冷剂在制冷剂流道板200内的流向参照图16。
第二条支路在制冷剂流道板200内部经过内部换热器203的高压部分并经过第一电子膨胀阀205节流成低压低温气液两相态制冷剂,之后经过热交换器202热交换后转变成低压低温气态制冷剂(期间会流经第三压力温度传感器214),实现余热回收热泵制热功能。具体而言,由于此时的舱内空间需要的是热量,经热交换器回收的来自冷却液的热量便可伴随着制冷剂的流动转送至舱内空间,这样一来,用于满足舱内空间的制热需求中的一部分热量是回收了来自冷却液中的热量。该模式下,制冷剂在制冷剂流道板200内的流向参照图17。
其中,第一条支路中的低压低温气态制冷剂在依次流经外部换热器、第一电子冷媒阀207(期间会流经第二压力温度传感器213)之后,与第二条支路中依次经由热交换器202、内部换热器的低压部分进行热交换之后转变为低压低温气态制冷剂低压低温气态制冷剂进行汇合,汇合之后的制冷剂从制冷剂接口216流出制冷剂流道板200进入压缩机,完成空调制热循环。
本实施例中,另一方面,热管理集成模块100还可以通过对多通阀进行控制来实现至少六种不同的流通模式。
模式一:
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使多通阀302的流通口2、流通口3、流通口5处于连通状态,即可使热管理集成模块100处于模式一。在该模式下:
一方面,电机冷却回路的冷却液从冷却液接口308流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口2对接至冷却液接口315。
另一方面,动力电池冷却回路(对动力电池进行冷却的回路)的冷却液体从冷却液接口309流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口5对接至冷却液接口316。
冷却液接口315和冷却液接口316的冷却液汇合后,经过多通阀302的流通口3对接至冷却液接口314。从冷却液接口314流入冷却液流道板300内的冷却液从冷却液接口307流出冷却液流道板300之后,进入散热器进行热量交换,经过散热器后的冷却液从冷却液接口312再次流入冷却液流道板300。流入冷却液流道板300后的冷却液分为两条支路,其中:
第一条支路中的冷却液经冷却液接口319流入第二水泵304之后,从冷却液流道口310流入包含电机等结构的电机冷却回路中。
第二条支路中的冷却液从冷却液接口318流入第一水泵303之后,从冷却液流道口311流入动力电池的电池冷却回路。
该模式下,冷却液在冷却液流道板300内的流向参照图18。
模式二:
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使多通阀302的流通口1、流通口2、流通口3、流通口5处于连通状态,即可使热管理集成模块100处于模式二。在该模式下:
电机冷却回路的冷却液从冷却液接口308流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口(2、3)对接至冷却液接口(315、314)流入冷却液流道板300,之后从冷却液接口307流出冷却液流道板300并进入散热器进行热量交换,冷却液经过散热器之后从冷却液接口312流入冷却液流道板300并经过冷却液接口319流入第二水泵304,最后从冷却液流道口310流入电机等部件形成电机冷却回路。
动力电池冷却回路的冷却液从冷却液接口309流入冷却液流道板300,经过多通阀302的连通口(5、1)对接至冷却液接口(316、313)从而经冷却液接口322进入热交换器202内进行热量交换,经过热交换器302换热后从冷却液流道323流入冷却液流道板300,随后经过冷却液接口318流入第一水泵303,最后从冷却液流道口311再次流入动力电池,形成电池冷却回路。
该模式下,冷却液在冷却液流道板300内的流向参照图19。
模式三:
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使多通阀302的流通口1、流通口2、流通口4、流通口5处于连通状态,即可使热管理集成模块100处于模式三。在该模式下:
电机冷却回路的冷却液从冷却液接口308流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口(2、1)对接至冷却液接口315和冷却液接口313并经冷却液接口322进入热交换器202进行热量交换,在热交换器302内换热后的冷却液从冷却液流道323流入冷却液流道板300,经过冷却液接口319流入第二水泵304,最后从冷却液流道口310流入电机等部件形成电机冷却回路。
动力电池冷却回路中的冷却液从冷却液接口309流入冷却液流道板300,经多通阀302的流通口(4、5)对接至冷却液接口316和冷却液接口317。经过冷却液接口318流入第一水泵303,最后从冷却液流道口311流入动力电池,形成动力电池冷却回路。
该模式下,冷却液在冷却液流道板300内的流向参照图20。
模式四:
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使多通阀302的流通口2、流通口3、流通口4、流通口5处于连通状态,即可使热管理集成模块100处于模式四。在该模式下:
电机冷却回路的冷却液从冷却液接口308流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口(2、3)对接至冷却液接口315和冷却液接口314流出,最后从冷却液接口307流出冷却液流道板300进入散热器进行热量交换。经过散热器后的冷却液从冷却液接口312流入冷却液流道板300,经过冷却液接口319流入第二水泵304,最后从冷却液流道口310流入电机形成电机冷却回路。
动力电池冷却回路的冷却液从冷却液接口309流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口(4、5)对接至冷却液接口316和冷却液接口317,经过冷却液接口318流入第一水泵303,最后从冷却液流道口311流入动力电池形成电池冷却回路。
该模式下,冷却液在冷却液流道板300内的流向参照图21。
模式五:
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使多通阀302的流通口2、流通口4、流通口5处于连通状态,即可使热管理集成模块100处于模式五。在该模式下:
电机冷却回路的冷却液从冷却液接口308流入冷却液流道板300,经过多通阀302的流通口2对接至冷却液接口315,与电池冷却回路的冷却液从冷却液接口309流入冷却液流道板300,经过多通阀302的连通口5对接至冷却液接口316的冷却液汇合后,再经过多通阀302的连通口4对接至冷却液接口317的冷却液流入冷却液接口(318、319)之后分为两条支路,其中:
第一条支路中的冷却液从冷却液接口319流入第二水泵304,最后从冷却液流道口310流入电机等形成电机冷却回路。
第二条支路从冷却液接口318流入第一水泵303,最后从冷却液流道口311流入动力电池形成电池冷却回路。
该模式下,冷却液在冷却液流道板300内的流向参照图22。
模式六:
在一种可能的实施方式中,热管理域控制器400使多通阀302的流通口1、流通口2、流通口5处于连通状态,即可使热管理集成模块100处于模式五。在该模式下:
电机冷却回路中的冷却液从冷却液接口308流入冷却液流道板300,经过多通阀302流通口2对接至冷却液接口315,与动力电池冷却回路中的冷却液从冷却液接口309流入冷却液流道板300,与经过多通阀302的流通口5对接至冷却液接口316的冷却液汇合后,经过多通阀302的流通口1对接至冷却液接口313并经冷却液接口322进入热交换器202内进行热量交换。在热交换器302内进行热交换之后,从冷却液流道323流入冷却液流道板300。流入冷却液流道板300后的冷却液分为两条支路,其中:
第一条支路从冷却液接口319流入第二水泵304,最后从冷却液流道口310流入电机等形成电机冷却回路。
第二条支路从冷却液接口318流入第一水泵303,最后从冷却液流道口311流入动力电池形成动力电池冷却回路。
该模式下,冷却液在冷却液流道板300内的流向参照图23。
本发明的热管理集成模块100通过将多个热管理部件集成至制冷剂流道板200上并且将内部换热器203改造为可集成至制冷剂流道板200内部的结构形式,可以使得与热管理集成模块100对接的空调管路的长度明显降低。如参照图24,在一种可能的实施方式中,与非集成方案与整车对接的空调管路相比,本发明的热管理集成模块100与整车对接的空调管路的长度的降幅达40%。
本发明的热管理集成模块100通过将多个热管理部件集成至冷却液流道板300,可以使得与热管理集成模块100对接的冷却管路的长度明显降低。如参照图25,在一种可能的实施方式中,与非集成方案与整车对接的冷却管路相比,本发明的热管理集成模块100与整车对接的冷却管路的长度的降幅达30%。
本发明的热管理集成模块100通过热管理域控制器400集成多个热管理部件的电控单元后与整车域控制器之间采用CAN通讯,且仅保留了2个低压接插件,导致与热管理集成模块100对接的低压线束长度明显降低。如参照图26,在一种可能的实施方式中,与非集成方案与整车对接的低压线束及接插件相比,本发明的热管理集成模块100与整车对接的整车低压线束的长度的降幅达70%,接插件的数量减少了83%。
可以看出,在本发明的车辆的热管理系统实现了空调管路、冷却管路、低压线束长度减少,提高整车前舱的空间布置利用率,热管理集成模块100应用后节省的空间实现前舱增加前行李箱增加空间的设计。
本发明的车辆的热管理系统在应用至整车之后,与非集成方案相比,整车的总装装配工时节省了约35%。并且,由于热管理集成模块100与空调管路、冷却管路等以及整车横梁等结构采用集成分装的形式,因此可以进一步降低整车的总装装配工时、提升整车装配线的生产节拍。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空调系统的内部换热器,其特征在于,所述空调系统包括冷凝器、蒸发器和管路,其中,所述管路包括与所述冷凝器下游侧的高压制冷剂对应的高压部分以及与所述蒸发器下游侧的低压制冷剂对应的低压部分,
所述内部换热器包括与所述高压部分连通的第一制冷剂通路和以及与所述低压部分连通的第二制冷剂通路,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够换热,
其中,所述内部换热器包括板状基体,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路中的至少一部分形成于所述板状基体上。
2.根据权利要求1所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,所述第一制冷剂通路和/或所述第二制冷剂通路包括至少一段,
在所述第一制冷剂通路或者所述第二制冷剂通路包括多段的情形下,所述多段之间的至少一部分相同或者不同。
3.根据权利要求2所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路具有共用的壁,以便:
流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂之间能够经所述壁换热。
4.根据权利要求1所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路以趋势大致相同的流线形成于所述板状基体。
5.根据权利要求1所述的空调系统的内部换热器,其特征在于,流经所述第一制冷剂通路和所述第二制冷剂通路的制冷剂的至少一部分的流向相反。
6.一种空调系统,其特征在于,所述空调系统包括权利要求1至5中任一项所述的空调系统的内部换热器。
7.一种整车热管理系统,其特征在于,所述整车热管理系统包括控制器、流通介质为制冷剂的第一热管理部以及流通介质为冷却液的第二热管理部,
其中,所述第一热管理部包括多个第一热管理部件并包括制冷剂流道板,所述制冷剂流道板中形成多条制冷剂流通回路,具有连接关系的第一热管理部件之间通过相应的制冷剂流通回路彼此连接;
其中,所述第二热管理部包括多个第二热管理部件并包括冷却液流道板,所述冷却液流道板中形成多条冷却液流通回路,具有连接关系的第二热管理部件之间通过相应的冷却液流通回路彼此连接;
其中,所述第一热管理部件中包括电子膨胀阀和/或电子冷媒阀,至少一部分所述电子膨胀阀和/或所述电子冷媒阀的线圈设置于靠近所述控制器的位置;
其中,所述第一热管理部为权利要求6所述的空调系统,所述板状基体为所述制冷剂流道板。
8.根据权利要求7所述的整车热管理系统,其特征在于,制冷剂流道板与所述冷却液流道板彼此连接,所述控制器固接至所述制冷剂流道板和/或所述冷却液流道板。
9.根据权利要求8所述的整车热管理系统,其特征在于,制冷剂流道板与所述冷却液流道板之间沿靠近彼此的厚度方向通过多点连接的方式彼此连接。
10.根据权利要求7所述的整车热管理系统,其特征在于,所述制冷剂流道板包括制冷剂主体部分和制冷剂盖板部分,所述制冷剂主体部分和所述制冷剂盖板部分之间形成所述制冷剂流通回路;和/或
所述冷却液流道板包括冷却液主体部分和冷却液盖板部分,所述冷却液主体部分和所述冷却液盖板部分形成所述冷却液流通回路。
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