CN115817103A - 车辆热管理系统、方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请适用于热管理技术领域,提供了车辆热管理系统、方法及车辆,系统包括:制冷剂回路、第一控制阀、第二控制阀、冷端换热器以及热端换热器;第一控制阀和第二控制阀间设置有第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路;第一管路用于与第一指定部件热交换;第二管路用于与第二指定部件热交换;冷端换热器用于实现第三管路和制冷剂回路间的热交换;热端换热器用于实现第四管路与制冷剂回路间的热交换;第一控制阀、第二控制阀能够连通第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路这四者中的任意两者;本申请在车辆各部件温度相仿的情况下通过一些部件加热另一些部件,实现了更为可靠的低温冷启动环境下的热管理。

Description

车辆热管理系统、方法及车辆
技术领域
本申请属于热管理技术领域,尤其涉及车辆热管理系统、方法及车辆。
背景技术
传统汽车的热管理系统主要涉及发动机、变速器的散热系统和汽车空调,低温环境下,现有的汽车热管理系统往往基于发动机产生的余热对其它需要换热的部件进行加热。
然而,在一些特定的情况下,例如整车低温环境冷启动时,包括发动机(本申请中,发动机这一术语应当理解为广义的汽车动力源,例如新能源汽车中的电动机,燃油汽车中的内燃机等)在内的车辆部件均处于低温状态,此时,传统的热管理系统由于失去了最重要的热源,即发动机余热,往往处于低效运行的状态。
同时,发动机的温度往往对整车的运行效率产生直接的影响,整车冷启动时,发动机这一部件的温度提升需求是本领域技术人员容易忽略的。
类似地,当汽车电池(例如,燃油车辆的蓄电池,新能源车辆的动力电池等)处于低电量状态时,低温环境将进一步加剧其电量不足的问题,故这种情况下汽车电池的温度提升需求同样是本领域技术人员容易忽略的问题。
进一步地,对于低温环境的汽车部件温度提升需求而言,现有技术提供了一些通过引入PTC等热源为车辆部件进行加热以使其工作在合适的温度的方案,但利用PTC等热源进行制热时电池能量的损耗明显,故这些方案虽然有机会使得被加热的汽车部件工作在合适的温度区间,但仍然存在着包括电池电量过度损耗在内的风险。
因此,如何提供一种能够有效解决低温条件下更为可靠的车辆热管理系统、方法及车辆成为了业内亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了车辆热管理系统、方法及车辆,可以解决低温条件下热管理系统可靠性不足的问题。
第一方面,本申请实施例提供了一种车辆热管理系统,包括制冷剂回路、第一控制阀、第二控制阀、冷端换热器以及热端换热器;所述第一控制阀和所述第二控制阀间设置有第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路;
所述第一管路用于与第一指定部件热交换;所述第二管路用于与第二指定部件热交换;
所述冷端换热器用于实现所述第三管路和所述制冷剂回路间的热交换;所述热端换热器用于实现所述第四管路与所述制冷剂回路间的热交换;
所述第一控制阀能够连通所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路这四者中的任意两者;所述第二控制阀能够连通所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路这四者中的任意两者;
所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路内容纳有第一换热介质;所述制冷剂回路内容纳有第二换热介质。
上述装置通过引入第一控制阀和第二控制阀,使得第一管路、第二管路能够根据控制指令与第三管路、第四管路自由连通,从而使得第一指定部件既能够作为热源为第二指定部件提供热量,又能够作为冷源吸收第二指定部件产生的热量,实现了第一指定部件和第二指定部件间的余热交换;低温条件下,第一指定部件产生的余热通过第一管路与第三管路间基于冷端换热器的换热传递至制冷剂回路,并通过第四管路和第二管路间基于热端换热器的换热实现第二指定部件的升温,即通过制冷剂回路吸收车辆中一些部件的热量,并将其传递至另一些部件中实现温升,虽然低温冷启动时,车辆各部件的温度相仿,但制冷剂回路的引入使得热管理系统能够吸收低温部件中的热量,在车辆各部件温度相仿的情况下通过一些部件加热另一些部件,实现了更为可靠的低温冷启动环境下的热管理。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第一指定部件包括电机;所述第二指定部件包括电池组。
上述装置通过引入第一控制阀和第二控制阀,使得第一管路、第二管路能够根据控制指令与第三管路、第四管路自由连通,从而使得电机既能够作为热源为电池组提供热量,又能够作为冷源吸收电池组产生的热量,实现了电机和电池组间的余热交换;低温条件下,电池组驱动电机以运行车辆,电机产生的余热通过第一管路与第三管路间基于冷端换热器的换热传递至制冷剂回路,并通过第四管路和第二管路间基于热端换热器的换热实现电池组的升温,故电池组能够在除驱动电机的必要能量消耗外,低能量消耗地实现温升,以克服低温条件下电池组容量衰减导致的车辆续航能力下降的问题。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第一控制阀和所述第二控制阀间还设置有第五管路、第六管路以及第七管路中的任一者或任多者组合;所述第五管路用于与加热机构热交换;所述第六管路用于与低温散热器热交换;所述第七管路用于与暖风芯体热交换;
所述第一控制阀能够连通所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路、所述第五管路、所述第六管路以及所述第七管路这七者中的任意两者;所述第二控制阀能够连通所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路、所述第五管路、所述第六管路以及所述第七管路这七者中的任意两者。
上述装置通过引入第五管路、第六管路以及第七管路,实现了加热机构、低温散热器、暖风芯体与电机和电池组的耦合热管理,配合第一控制阀和第二控制阀能够更为灵活地实现多种不同的换热通路,以适应不同的热管理需求。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述热管理系统还包括第三控制阀和第四控制阀,所述第三控制阀通过第八管路将所述第四管路和/或所述第七管路连通至所述第一控制阀;所述第四控制阀通过第九管路将所述第四管路和/或所述第七管路连通至所述第二控制阀。
上述装置通过引入第三控制阀和第四控制阀额外构建了第七管路和第四管路间的循环通路,使得暖风芯体与热端换热器的热交换路径更短,能够更为灵活地实现基于暖风芯体的换热需求。进一步地,暖风芯体与乘员舱存在热交换,即上述装置还能够提升车内升温的灵活性和效率。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述热管理系统还包括蒸发器;所述蒸发器用于实现所述制冷剂回路和乘员舱间的热交换;
所述制冷剂回路包括第一节点和第二节点,且所述制冷剂回路上设置有节流元件;
所述第一节点和所述第二节点间设置有用于与冷端换热器热交换的第一制冷剂支路、用于与热端换热器热交换的第二制冷剂支路以及用于与所述蒸发器热交换的第三制冷剂支路;
所述节流元件用于驱动制冷剂在所述第一制冷剂支路和所述第二制冷剂支路形成的回路中循环,或者用于驱动制冷剂在所述第二制冷剂支路和所述第三制冷剂支路形成的回路中循环。
上述装置通过引入蒸发器、第一制冷剂支路、第二制冷剂支路以及第三制冷剂支路,使得制冷剂回路存在可以切换的两个冷端,从而分别或同时地通过蒸发器实现乘员舱的降温,通过冷端换热器吸收第一管路、第二管路、第五管路、第六管路以及第七管路中的至少一者的热量,进一步地提升了热管理的灵活性,适应更多的热管理需求。
在第一方面的一种可能的实现方式中,所述第三控制阀和所述第四控制阀这两者中,一者为三通比例电磁阀,另一者为三通管件。
上述装置通过三通比例电磁阀控制流量比例和方向,配合三通管件实现了单端控制的效果,节省了热管理系统的换热资源。
第二方面,本申请实施例提供了第一种车辆热管理方法,包括:
确定电池组的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且所述电池组的温度低于预设的第一低温阈值,则提取电机的余热,并利用所述电机的余热加热所述电池组;
确定所述电池组的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且所述电机的温度低于预设的第二低温阈值,则提取电池组的余热,并利用所述电池组的余热加热所述电机。
上述方法中,电机既能够作为热源为电池组提供热量,又能够作为冷源吸收电池组产生的热量,实现了电机和电池组间的余热交换;低温条件且电池组能量不足(低SOC时)时,电池组驱动电机以运行车辆,电机产生的余热被换热传递实现电池组的升温,故电池组能够在除驱动电机的必要能量消耗外,低能量消耗地实现温升,以克服低温条件下电池组容量衰减导致的车辆续航能力下降的问题;
类似地,低温条件且电池组能量充足(高SOC)时,通过吸收电池组的热量实现电机的快速温升,使得车辆能够更快地达到较好的驱动效率,克服了低温启动时车辆运行效率较低的问题。
第三方面,本申请实施例提供了第二种车辆热管理方法,用于控制上述的车辆热管理系统,包括:
确定所述电池组的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且所述电池组的温度低于预设的第一低温阈值,则控制所述第一控制阀和所述第二控制阀:
连通所述第一管路和所述第三管路形成电机热量回收回路;和,
连通所述第二管路和所述第四管路形成电池组加热回路。
确定所述电池组的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且所述电池组的温度低于预设的第一低温阈值,则控制所述第一控制阀和所述第二控制阀:
连通所述第二管路和所述第三管路形成电池组热量回收回路;和,
连通所述第一管路和所述第四管路形成电机加热回路。
上述方法在电池组处于低荷电状态(低SOC),且温度较低时,通过冷端换热器收电机、冷却液管路(即第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路)中的高品质热量,并通过制冷剂回路传递热量后基于热端换热器将电机余热和冷却液余热存储到电池组,提升电池组的温度,以使得电池组工作在较佳的状态,释放出更多的电量。
在电池组处于高荷电状态(高SOC),且温度较低时,通过冷端换热器收电池组、冷却液管路(即第一管路、第二管路、第三管路以及第四管路)中的高品质热量,并通过制冷剂回路传递热量后基于热端换热器将电池组余热和冷却液余热存储到电池组,提升电机机油的温度,以使得电机工作在较佳的状态,获得更高的驱动效率。
第四方面,本申请实施例提供了第三种车辆热管理方法,用于控制上述的车辆热管理系统,包括:
确定所述电池组的温度低于预设的第三低温阈值,则控制所述第一控制阀和所述第二控制阀以形成电池组加热循环;
所述电池组加热循环包括所述第二管路,且所述电池组加热循环还包括所述第五管路和/或所述第六管路;或者,所述电池组加热循环包括所述第二管路和所述第一管路,且所述电池组加热循环还包括所述第五管路和/或所述第六管路;
确定所述电机的温度低于预设的第四低温阈值,则控制所述第一控制阀和所述第二控制阀以形成电机加热循环;
所述电机加热循环包括所述第一管路,且所述电机加热循环还包括所述第五管路和/或所述第六管路;或者,所述电池组加热循环包括所述第二管路和所述第一管路,且所述电池组加热循环还包括所述第五管路和/或所述第六管路;
确定乘员舱的温度低于预设的第五低温阈值或者获取到乘员舱升温指令,则控制所述第一控制阀和所述第二控制阀以形成暖风芯体加热循环;所述暖风芯体加热循环包括所述第七管路,且所述暖风芯体加热循环还包括所述第一管路、所述第二管路、所述第五管路以及所述六管路中的至少一个;
确定所述电机的温度低于预设的第六低温阈值,且所述电池组的温度低于预设的第七低温阈值,则控制所述第一控制阀和所述第二控制阀以形成二元加热循环;
所述二元加热循环包括所述第一管路和所述第二管路,且所述二元加热循环还包括所述第五管路和/或所述第六管路。
上述方法分别针对电机、电池组、乘员舱低温状态给出了用于升温的多种可选管路连接方式,还针对电机和电池组均(即二元)处于低温状态时给出了用于同时升温的多种可选管路连接方式,能够针对低温时的不同热管理需求选用适合的管路连接方式,以更为高效地实现车辆的耦合热管理。
第五方面,本申请实施例提供了第四种车辆热管理方法,用于控制上述的车辆热管理系统,包括:
确定所述电池组的温度低于预设的第八低温阈值,则:
控制所述第一控制阀和所述第二控制阀连通所述第二管路和第四管路形成第五加热回路;和,
控制所述节流元件驱动所述制冷剂在所述第二制冷剂支路和所述第三制冷剂支路形成的回路中循环;
确定所述电机的温度低于预设的第九低温阈值,则:
控制所述第一控制阀和所述第二控制阀连通所述第一管路和第四管路形成第六加热回路;和,
控制所述节流元件驱动所述制冷剂在所述第二制冷剂支路和所述第三制冷剂支路形成的回路中循环。
上述方法通过蒸发器获取乘员舱中的余热,并通过第二制冷剂支路和第三制冷剂支路形成的回路将乘员舱中的余热通过热端换热器传递至电机和/或电池组以提升温度,从而更为充分地利用了乘员舱的余热提升车辆性能。
第六方面,本申请实施例提供了一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第二方面至第四方面中任一项所述的车辆热管理方法。
第七方面,本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面至第四方面中任一项所述的车辆热管理方法。
第八方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,当计算机程序产品在终端设备上运行时,使得终端设备执行上述第二方面至第四方面中任一项所述的车辆热管理方法。
第九方面,本申请实施例提供了一种车辆,包括上述的车辆热管理系统。
可以理解的是,上述第六方面至第九方面的有益效果可以参见上述第一方面至第五方面中的相关描述,在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,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是本申请实施例提供的应用场景示意图。
图2是本申请实施例1提供的车辆热管理系统的结构示意图。
图3是本申请实施例2提供的车辆热管理系统的结构示意图。
图4是本申请实施例3提供的车辆热管理系统的结构示意图。
图5是本申请实施例4提供的车辆热管理系统的结构示意图。
图6是本申请方法实施例采用的系统结构示意图。
图7是本申请实施例5提供的车辆热管理方法的换热回路示意图。
图8是本申请实施例6提供的车辆热管理方法的换热回路示意图。
图9是本申请实施方式8.1提供的换热回路示意图。
图10是本申请实施方式8.2提供的换热回路示意图。
图11是本申请实施方式8.3提供的换热回路示意图。
图12是本申请实施方式8.4提供的换热回路示意图。
图13是本申请实施方式8.5提供的换热回路示意图。
图14是本申请实施方式8.6提供的换热回路示意图。
图15是本申请实施方式8.7提供的换热回路示意图。
图16是本申请实施方式8.8提供的换热回路示意图。
图17是本申请实施方式8.9提供的换热回路示意图。
图18是本申请实施方式8.10提供的换热回路示意图。
图19是本申请实施方式8.11提供的换热回路示意图。
图20是本申请实施方式9.1提供的换热回路示意图。
图21是本申请实施方式9.2提供的换热回路示意图。
图22是本申请实施方式9.3提供的换热回路示意图。
图23是本申请实施方式9.4提供的换热回路示意图。
图24是本申请实施方式9.5提供的换热回路示意图。
图25是本申请实施方式9.6提供的换热回路示意图。
图26是本申请实施方式10.1提供的换热回路示意图。
图27是本申请实施方式10.2提供的换热回路示意图。
图28是本申请实施方式10.3提供的换热回路示意图。
图29是本申请实施方式10.4提供的换热回路示意图。
图30是本申请实施方式10.5提供的换热回路示意图。
图31是本申请实施方式10.6提供的换热回路示意图。
图32是本申请实施方式10.7提供的换热回路示意图。
图33是本申请实施方式10.8提供的换热回路示意图。
图34是本申请实施方式10.9提供的换热回路示意图。
图35是本申请实施方式10.10提供的换热回路示意图。
图36是本申请实施方式10.11提供的换热回路示意图。
图37是本申请实施方式10.12提供的换热回路示意图。
图38是本申请实施方式11.1提供的换热回路示意图。
图39是本申请实施方式11.2提供的换热回路示意图。
图40是本申请实施方式12.1提供的换热回路示意图。
图41是本申请实施方式12.2提供的换热回路示意图。
图42是本申请实施方式12.3提供的换热回路示意图。
图43是本申请实施例提供的计算机设备的结构示意图。
附图标记:
第一管路110;第二管路120;第三管路130;第四管路140;制冷剂回路200;第五管路150;第六管路160;第七管路170;第一节点201;第二节点202;节流元件203;第一制冷剂支路210;第二制冷剂支路220;第三制冷剂支路230;低温散热器1;加热机构2;第一控制阀3;电机4;电机控制器5;第一水泵6;第二控制阀7;电池组8;第二水泵9;冷端换热器10;第一电子膨胀阀11;电动压缩机12;热端换热器13;储液罐14;第三水泵15;第二电子膨胀阀16;第三控制阀17;第四控制阀18;暖风芯体19;蒸发器20;低电低温模块4301;第一电池组加热模块4401;第一电机加热模块4402;乘员舱加热模块4403;二元加热模块4404;第二电池组加热模块4501;第二电机加热模块4502;热管理控制器430;处理器4301;存储器4302;计算机程序4303。
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本申请实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解,当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外,在本申请说明书和所附权利要求书的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
如背景技术部分介绍的,现有技术中存在着热管理系统在一些特定环境,例如整车低温冷启动时,热管理效率低、可靠性不足的问题。
类似的问题在新能源汽车(包括纯电动汽车和混合动力汽车)上尤为突出,故下面将以新能源汽车作为典型示例,对本申请进行细致说明,后续基于新能源汽车的说明并不意味着本申请无法应用至传统汽车,而是将新能源汽车作为较难处理的情况示例,以更好地体现本申请方案。
从2014年开始,车辆(例如,纯电动汽车)行业开始逐渐火热起来。其中,车辆的整车热管理是一个需要重点关注的方向。因为电动车续航里程不仅取决于电池的能量密度,与整车的热管理系统技术也息息相关。电池热管理系统也经历了从无到有,从忽视到重视的过程。
汽车行业进入新能源时代后,热管理的范围、实现方式及零部件都发生了很大的改变。
新能源汽车与传统汽车的主要区别不仅在于新增的核心部件“三电”,还体现在重要性大幅度提升的热管理系统。传统汽车的热管理系统主要为发动机、变速器的散热系统和汽车空调,而新能源车的热管理系统涵盖了新能源汽车几乎所有的组成部分,主要范围包括动力电池、驱动电机等等,复杂程度更高,因此成为相关企业开发的重点。
相比于传统汽车,新能源汽车的热管理存在着低温条件下(尤其-20℃以下环境)电池组容量衰减严重的问题,而现有技术针对这一问题给出的解决方案效果不尽如人意。
例如,一些现有技术中通过引入PTC等热源为电池组加热以使得电池工作在合适的温度,而利用PTC制热时电池能量的损耗明显,故这些方案虽然使得电池工作在合适的温度区间,但仍然无法改善车辆的续航能力。
传统燃油汽车的热管理架构主要包括了空调热管理系统以及动力总成的热管理子系统。而电动汽车的热管理架构则在燃油汽车热管理架构的基础之上,又增加了电机4的电控热管理系统以及电池热管理系统,与燃油车不同的是,电动车对温度的变化更为敏感,温度是决定其安全、性能及寿命的关键因素,热管理是维持适宜的温度区间及均匀性的必要手段。因此,电池热管理系统就显得尤为关键,电池的热管理(散热/导热/隔热)直接关系到了电池的安全以及长期使用后的电量一致性问题。
相对于燃油车的发动机热管理,电动车的动力系统热管理要求更严苛。
电池最佳工作的温度范围很小,一般在要求电池温度在15至40℃之间。但是车辆常使用的环境温度在-30至40℃,加上实际用户驾驶的工况复杂,热管理控制需要有效识别判定车辆行驶工况和电池的状态而进行最优的温度控制,力求让能耗、车辆性能、电池性能、舒适性等达到平衡。
一些可行的电动汽车(即新能源汽车)的热管理策略为回收电机4、电池组8余热加热乘客舱,但受限于现有的热管理系统架构,电机4与电池组8热量难以彻底解耦进行独立控制,进行余热回收的功能不够完善。
发明人在针对电动汽车的热管理进行研发时发现,新能源汽车中低温条件下(尤其-20℃以下环境)电池组8容量衰减严重的问题无法被现有技术很好的解决,例如,一些现有技术中通过引入PTC等热源为电池组8加热以使得电池工作在合适的温度,而利用PTC制热时电池能量的损耗明显,故这些方案虽然使得电池工作在合适的温度区间,但仍然无法改善车辆的续航能力。
一个可能存在的盲点是,现有技术通常关注加热元件,如PTC热泵的加热效率,希望通过更高的加热效率缓解新能源汽车的温度问题,但不论加热元件的效率有多高,其仍然需要电池组8提供能源以实现加热,相比于传统燃油车利用发动机余热对其它部件进行的加热过程(即燃油发动机的热管理是独立于其它部件的),现有技术往往将电机4和电池组8视为一个整体执行加温/降温的热管理。
虽然低温环境下电动汽车中的电机4和电池组8均需要提升温度以达到更好的工况,但对于某些特定的情况,电机4和电池组8的加热优先程度显著不同,例如,电池组8处于低SOC的状态时,电机4的升温优先级应当低于电池组8的升温优先级,即使是采用基于加热机构的升温方案,也应当优先对电池组8进行加热,而非针对电机4和电池组8进行同样的加热;再如,电池组8处于高SOC的状态时,电池组8的升温优先级应当低于电机4的升温优先级,以使得机油温度能够快速升高,从而获得更好的驱动效率。
因此,当发现了上述盲点后,发明人将电机4和电池组8的热管理回路分别独立出来,以实现更好的热管理针对性。
进一步地,基于加热机构的方案仍然需要消耗电池组8的电量,在上述思路的启发下,发明人又进一步发现,可以参考传统燃油车辆的热管理思路,在低SOC状态下,将电机4的余热回收并传递至电池组8,以更好的保证电池组8的工况,从而形成了本申请方案。
图1示出了本申请方案的一个可选应用场景,通过第一控制阀3和第二控制阀7间设置与电机4进行热交换的第一回路、与电池组8进行热交换的第二回路、与冷端换热器10进行热交换的第三回路以及与热端换热器13进行热交换的第四回路,配合分别与冷端换热器10和热端换热器13热交换的制冷剂回路200,实现电动汽车内的热管理。
值得说明的是,图1仅示出了本申请的一个可选实施例的应用场景示例,存在着一些图中未示出的热管理结构,例如用于控制阀门实现特定回路的热管理控制器。
具体地,本申请实施例1提供了一种车辆热管理系统,如图2所示,包括制冷剂回路200、第一控制阀3、第二控制阀7、冷端换热器10以及热端换热器13;第一控制阀3和第二控制阀7间设置有第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140;
第一管路110用于与第一指定部件热交换;第二管路120用于与第二指定部件热交换;
冷端换热器10用于实现第三管路130和制冷剂回路200间的热交换;热端换热器13用于实现第四管路140与制冷剂回路200间的热交换;
第一控制阀3能够连通第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140这四者中的任意两者;第二控制阀7能够连通第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140这四者中的任意两者;
所述第一管路110、所述第二管路120、所述第三管路130以及所述第四管路140内容纳有第一换热介质;所述制冷剂回路200内容纳有第二换热介质。
本实施例中,第一控制阀3和第二控制阀7是用于控制第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140间的连通状态的N通阀,对于仅存在第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140这四个支路的热管理装置,第一控制阀3和第二控制阀7可以为四通阀;在本实施例的基础上,第一控制阀3和第二控制阀7间包括更多支路的实施方式中,N的取值可以更大,例如为六通阀。
本实施例及基于本实施例的拓展实施方式中,第一控制阀3能够同时连通多个支路对,例如,第一控制阀3能够在连接第一管路110和第三管路130的同时,连接第二管路120和第四管路140,配合同样在连接第一管路110和第三管路130的同时,连接第二管路120和第四管路140的第二控制阀7,能够形成两个回路,即第一管路110和第三管路130组成的放热回路和第二管路120和第四管路140组成的吸热回路。
第一管路110的两端分别与第一控制阀3和第二控制阀7连通,类似地,第二管路120、第三管路130以及第四管路140的两端均分别与第一控制阀3和第二控制阀7连通。此外,第一管路110的主体部分还包括用于与电机4换热的部分,第二管路120的主体部分还包括用于与电池组8换热的部分,第三管路130的主体部分包括与冷端换热器10换热的部分,第四管路140的主体部分包括与热端换热器13换热的部分。
在一些可选的实施方式中,第一控制阀3、第二控制阀7、第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140构成的任意回路中均设置有流动的冷却液,即第一换热介质,可以相对于制冷剂回路200统称为冷却液回路。
冷却液的成分可以为任意能够实现热量交换的成分,本实施例对此不做限制。但在一个优选的实施方式中,冷却液能够在较低温度下工作,例如-30摄氏度;在另一个优选的实施方式中,冷却液能够在与电动汽车允许工作的温度范围内(例如-30至40摄氏度)工作。
为了驱动冷却液以指定的方向流动,第三管路130和第四管路140上还设置有水泵,值得说明的是,水泵的名称是业内通用的术语,并不构成对冷却液成分的限制。在一些可选的实施方式中,第一管路110和/或第二管路120上也设置有水泵。
类似地,制冷剂回路200中设置有制冷剂,即第二换热介质,制冷剂的成分可以为烷烃、四氟乙烷、氟利昂等,本实施例对此不作限制。在一些可选的实施方式中,制冷剂回路200上还设置有节流元件,在节流元件的控制下,制冷剂能够沿指定的方向流动,或者停止流动,停止流动时,制冷剂回路200不工作,仅产生少量的自然热交换,此时第三管路130和第四管路140可以理解为不产生额外热交换的冷却液回路的支路,可以在适当的情况下实现更为复杂的冷却液回路(例如第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140构成的单回路冷却液回路,用于平衡电池组8和电机4的热量)。
本实施例的有益效果在于:
通过引入第一控制阀和第二控制阀,使得第一管路、第二管路能够根据控制指令与第三管路、第四管路自由连通,从而使得第一指定部件既能够作为热源为第二指定部件提供热量,又能够作为冷源吸收第二指定部件产生的热量,实现了第一指定部件和第二指定部件间的余热交换;低温条件下,第一指定部件产生的余热通过第一管路与第三管路间基于冷端换热器的换热传递至制冷剂回路,并通过第四管路和第二管路间基于热端换热器的换热实现第二指定部件的升温,即通过制冷剂回路吸收车辆中一些部件的热量,并将其传递至另一些部件中实现温升,虽然低温冷启动时,车辆各部件的温度相仿,但制冷剂回路的引入使得热管理系统能够吸收低温部件中的热量,在车辆各部件温度相仿的情况下通过一些部件加热另一些部件,实现了更为可靠的低温冷启动环境下的热管理。
进一步地,在实施例1的一个可选实施方式中,所述第一指定部件包括电机4;所述第二指定部件包括电池组8。
这一实施方式的有益效果在于:
通过引入第一控制阀3和第二控制阀7,使得第一管路110、第二管路120能够根据控制指令与第三管路130、第四管路140自由连通,从而使得电机4既能够作为热源为电池组8提供热量,又能够作为冷源吸收电池组8产生的热量,实现了电机4和电池组8间的余热交换;低温条件下(尤其是电池组8的荷电状态SOC较低时),电池组8驱动电机4以运行车辆,电机4产生的余热通过第一管路110与第三管路130间基于冷端换热器10的换热传递至制冷剂回路200,并通过第四管路140和第二管路120间基于热端换热器13的换热实现电池组8的升温,故电池组8能够在除驱动电机4的必要能量消耗外,低能量消耗地实现温升,以克服低温条件下电池组8容量衰减导致的车辆续航能力下降的问题。
根据上述实施例,在实施例2中:
第一控制阀3和第二控制阀7间还设置有第五管路150、第六管路160以及第七管路170中的任一者或任多者组合;第五管路150用于与加热机构热交换;第六管路160用于与低温散热器1热交换;第七管路170用于与暖风芯体19热交换;
第一控制阀3能够连通第一管路110、第二管路120、第三管路130、第四管路140、第五管路150、第六管路160以及第七管路170这七者中的任意两者;第二控制阀7能够连通第一管路110、第二管路120、第三管路130、第四管路140、第五管路150、第六管路160以及第七管路170这七者中的任意两者。
图3示出了第一控制阀3和第二控制阀7间还设置有第五管路150、第六管路160以及第七管路170的结构示意。
类似于实施例1,本实施例中第五管路150、第六管路160以及第七管路170与第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140的地位相同,区别在于产生热交换的对象不同(从而能够作为热源或冷源参与热管理)。故实施例1中关于第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140的说明同样适用于第五管路150、第六管路160以及第七管路170。
在一些可选的实施方式中,与第五管路150热交换的加热机构为PTC热泵,与第七管路170热交换的暖风芯体19设置在乘员舱空调系统中,即暖风芯体19的热量能够通过空调传导至乘员舱。
本实施例的有益效果在于:
通过引入第五管路150、第六管路160以及第七管路170,实现了加热机构、低温散热器1、暖风芯体19与电机4和电池组8的耦合热管理,配合第一控制阀3和第二控制阀7能够更为灵活地实现多种不同的换热通路,以适应不同的热管理需求。
根据上述任一实施例,在实施例3中:
所述热管理系统还包括第三控制阀17和第四控制阀18,所述第三控制阀17通过第八管路将所述第四管路140和/或所述第七管路170连通至所述第一控制阀3;所述第四控制阀18通过第九管路将所述第四管路140和/或所述第七管路170连通至所述第二控制阀7。
作为示例而非限定,第三控制阀17和第四控制阀18均可以为三通阀,如图4所示。第三控制阀17和第四控制阀18的引入能够使得暖风芯体19相关的管路设置更为灵活。
在一种优选的实施方式中,第三控制阀17和第四控制阀18可以采用不同的结构,例如第三控制阀17选用三通比例电磁阀、第四控制阀18采用三通连接管的方案,即通过三通比例电磁阀(第三控制阀17)实现针对第三控制阀17和第四控制阀18两个节点的流向控制。因此可以理解,第三控制阀17和第四控制阀18的名称并不构成对控制主体的限制,既可以通过可调节的第三控制阀17控制第三控制阀17和第四控制阀18这两个管路节点的流向控制,也可以通过可调节的第三控制阀17和可调节的第四控制阀18分别控制这两个管路节点的流向,或者采用其它类似的组合方式。
本实施例的有益效果在于:
通过引入第三控制阀17和第四控制阀18额外构建了第七管路170和第四管路140间的循环通路,使得暖风芯体19与热端换热器13的热交换路径更短,能够更为灵活地实现基于暖风芯体19的换热需求。进一步地,暖风芯体19与乘员舱存在热交换,即上述装置还能够提升车内升温的灵活性和效率。
根据上述任一实施例,在实施例4中:
热管理系统还包括蒸发器20;蒸发器20用于实现制冷剂回路200和乘员舱间的热交换;
制冷剂回路200包括第一节点201和第二节点202,且制冷剂回路200上设置有节流元件;
第一节点201和第二节点202间设置有用于与冷端换热器10热交换的第一制冷剂支路210、用于与热端换热器13热交换的第二制冷剂支路220以及用于与蒸发器20热交换的第三制冷剂支路230;
节流元件用于驱动制冷剂在第一制冷剂支路210和第二制冷剂支路220形成的回路中循环,或者用于驱动制冷剂在第二制冷剂支路220和第三制冷剂支路230形成的回路中循环。
本实施例中,蒸发器20能够作为与冷端换热器10地位相同的冷端热交换机构,二者的区别在于冷端换热器10能够通过第三管路130吸收电机4、电池组8、加热机构以及低温散热器1中的任一者或任多者组合的热量,而蒸发器20能够吸收乘员舱中的热量。
由于蒸发器20的引入,制冷剂回路200形成了一个“日”字形结构,如图5所示,为了控制制冷剂的流动方向和路径,以流经蒸发器20或者冷端换热器10实现换热,制冷剂回路200上还设置有节流元件,在一个可选的实施方式中,节流元件分别设置在第一制冷剂支路210和第二制冷剂支路220上。
作为示例而非限定,节流元件可以为电子膨胀阀。
本实施例中,第一节点201和第二节点202均为制冷剂回路200中的某一标记点,并不能够理解为对制冷剂回路200的实体结构的限制。
本实施例的有益效果在于:
通过引入蒸发器20、第一制冷剂支路210、第二制冷剂支路220以及第三制冷剂支路230,使得制冷剂回路200存在可以切换的两个冷端(即蒸发器20和冷端换热器10),从而分别或同时地通过蒸发器20实现乘员舱的降温,通过冷端换热器10吸收第一管路110、第二管路120、第五管路150、第六管路160以及第七管路170中的至少一者的热量,进一步地提升了热管理的灵活性,适应更多的热管理需求。
根据上述实施例,下面将对车辆热管理系统的控制方法进行说明,在后续的方法实施例中,将以图6示出的车辆热管理系统为基础进行说明,值得说明的是,图6仅作为示例性的说明基础,并不能理解为对本申请各方法实施例应用对象的限制。
图6中示出了:
低温散热器1,简称LTR(Low temperature Radiator);加热机构2为正温度系数电加热器,简称PTC(Positive Temperature Coefficient);第一控制阀3为第一六通水阀,简称6W-1;电机4;电机控制器5,简称MCU(Motor Control Unit);第一水泵6,简称WP-1(WaterPump);第二控制阀7为第二六通水阀,简称6W-2;电池组8(Battery);第二水泵9,简称WP-2(Water Pump);冷端换热器10;第一电子膨胀阀11,简称EXV-1(Expansion valve);电动压缩机12,简称EAC(Electrical Accompressor);热端换热器13,简称WCC(Watered CooledCondenser);储液罐14,简称RD(Reservoir Displacement);第三水泵15,简称WP-3(WaterPump);第二电子膨胀阀16,简称EXV-2(Expansion valve);第三控制阀17为三通比例电磁阀,简称3W-1;第四控制阀18为三通连接管,简称3W-2;暖风芯体19(Heat Core);蒸发器20(Evaporator)。
具体地,低温散热器1(LTR),通过其所在的冷却液回路分别与第一六通水阀(6W-1)及第二六通水阀(6W-2)相连,组成LTR冷却液管路(第六管路);
正温度系数电加热器(PTC),通过其所在的冷却液回路分别与第一六通水阀(6W-1)及第二六通水阀(6W-2)相连,组成PTC冷却液管路(第五管路);
第一六通水阀(6W-1),通过冷却液管路与电机4(Motor),电机控制器5(MCU),第一水泵6(WP-1),第二六通水阀(6W-2)相连,组成电机冷却液管路(第一管路);
第一六通水阀(6W-1),通过冷却液管路与电池组8(Battery),第二六通水阀(6W-2)相连,组成电池组冷却液管路(第二管路);
第一六通水阀(6W-1),通过冷却液管路与第二水泵9(WP-2),冷端换热器10,第二六通水阀(6W-2)相连,组成chiller冷却液管路(第三管路);
热端换热器13(WCC),通过冷却液管路与第三水泵15(WP-3),三通比例电磁阀(3W-1),三通连接管(3W-2)相连,组成WCC冷却液管路(第四管路);
暖风芯体19,通过冷却液管路与三通比例电磁阀(3W-1),三通连接管(3W-2)相连,组成暖风芯体19冷却液管路(第七管路);
第一六通水阀(6W-1),通过冷却液管路与三通连接管(3W-2)相连,组成6W-1冷却液管路;6W-1冷却液管路通过第一六通水阀切换在不同状态位置时,可以实现分别与LTR冷却液管路,PTC冷却液管路,电机冷却液管路,电池组冷却液管路,chiller冷却液管路相连。
第二六通水阀(6W-2),通过冷却液管路与三通比例电磁阀(3W-1),组成6W-2冷却液管路;6W-2冷却液管路通过第二六通水阀(6W-2)切换在不同状态位置时,可以实现分别与LTR冷却液管路,PTC冷却液管路,电机冷却液管路,电池组冷却液管路,chiller冷却液管路相连。
三通比例电磁阀(3W-1),将暖风芯体19冷却液管路,WCC冷却液管路与6W-2冷却液管路连接在一起;三通连接管(3W-2),将暖风芯体19冷却液管路,WCC冷却液管路与6W-1冷却液管路连接在一起;
电动压缩机12,通过制冷剂管路与热端换热器13(WCC),储液罐14,第一电子膨胀阀11,冷端换热器10相连接,组成chiller制冷剂回路200;chiller制冷剂回路200与chiller冷却液回路,通过冷端换热器10进行热量交换;
电动压缩机12,通过制冷剂管路与热端换热器13(WCC),储液罐14,第二电子膨胀阀16,蒸发器20相连接,组成蒸发器20制冷剂回路200;
WCC冷却液管路通过热端换热器13(WCC),实现与chiller制冷剂回路200或蒸发器20制冷剂回路200热量交换;
暖风芯体19,蒸发器20位于空调箱中,通过空调箱实现与乘客舱的热量交换。
其中,第一水泵6可以驱动冷却液自第二控制阀7流向第一控制阀3;第二水泵9可以驱动冷却液自第一控制阀3流向第二控制阀7;第三水泵15能够驱动冷却液自第一控制阀3流向第二控制阀7。
值得说明的是,虽然图6给出了一些特定的换热结构,但本申请各实施例并不一定依赖于与上述类似或不同的换热结构,在本申请的一些可选的实施例中,提供了一种总体性的车辆热管理方法(即第一种车辆热管理方法),包括:
确定电池组8的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且所述电池组8的温度低于预设的第一低温阈值,则提取电机4的余热,并利用所述电机4的余热加热所述电池组8;
确定所述电池组8的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且所述电机4的温度低于预设的第二低温阈值,则提取电池组8的余热,并利用所述电池组8的余热加热所述电机4。
上述可选的实施例中,电机4和电池组8可以被替换为任意指定部件,例如第一指定部件和第二指定部件,以实现换热,对应地,吸收第一指定部件的热量加热第二指定部件的方案中,对应有不同的触发条件,这些触发条件中,应当包括第二指定部件的温度低于一个预设的阈值,同时,还可以包括第一指定部件的温度未低于警戒温度,和/或,第一指定部件的温度提升优先级低于第二指定部件。
上述可选的实施例的有益效果在于:
电机4既能够作为热源为电池组8提供热量,又能够作为冷源吸收电池组8产生的热量,实现了电机4和电池组8间的余热交换;低温条件且电池组8能量不足(低SOC时)时,电池组8驱动电机4以运行车辆,电机4产生的余热被换热传递实现电池组8的升温,故电池组8能够在除驱动电机4的必要能量消耗外,低能量消耗地实现温升,以克服低温条件下电池组8容量衰减导致的车辆续航能力下降的问题;
类似地,低温条件且电池组8能量充足(高SOC)时,通过吸收电池组8的热量实现电机4的快速温升,使得车辆能够更快地达到较好的驱动效率,克服了低温启动时车辆运行效率较低的问题。
实施例5提供了第二种车辆热管理方法,用于控制上述的车辆热管理系统,如图7所示,包括:
确定电池组8的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且电池组8的温度低于预设的第一低温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7:
连通第一管路110和第三管路130形成电机4热量回收回路;和,
连通第二管路120和第四管路140形成电池组加热回路。
图7示出了本实施例方法执行后的回路结构,图中虚线部分为未连通的和/或者制冷剂(冷却液)未流动的管路(后续图片与图7类似)。
本实施例执行条件(即电池组8的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且电池组8的温度低于预设的第一低温阈值)的获取方式包括:
获取环境温度低于预设的第一低温阈值,且电池组8的荷电状态低于预设的低荷电阈值时的汽车启动信号,则确定电池组8的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且电池组8的温度低于预设的第一低温阈值。
即电动汽车的冷启动信号可以为本实施例的一种可选执行条件。
本实施例中,回收电机4余热,加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;电机冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将电机冷却液管路的热量转移到电池组冷却液管路,实现回收电机4余热加热电池组8的目的。
本实施例的有益效果在于:
在电池组8处于低荷电状态(低SOC),且温度较低时,通过冷端换热器10收电机4、冷却液管路(即第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140)中的高品质热量,并通过制冷剂回路200传递热量后基于热端换热器13将电机4余热和冷却液余热存储到电池组8,提升电池组8的温度,以使得电池组8工作在较佳的状态,释放出更多的电量。
也就是说,在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,利用热泵系统,通过chiller回收电机冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热存储到电池组8回路,提升电池组8的温度,让电池组8放出更多的电量。在行车结束停车时,通过回收电机4水路系统高品质热量,存储到电池组8中,利用电池组8热容大、保温好的特点,使得用户再次用车时电池组8处于较高的温度,节省超低温场景下车辆启动的等待时间。
根据上述任一实施例,在实施例6中还包括:
确定电池组8的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且电池组8的温度低于预设的第一低温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7:
连通第二管路120和第三管路130形成电池组热量回收回路;和,
连通第一管路110和第四管路140形成电机加热回路。
图8示出了本实施例方法执行后的回路结构,图中虚线部分为未连通的管路。
本实施例的执行条件(即电池组8的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且电池组8的温度低于预设的第一低温阈值)的获取方式包括:
获取环境温度低于预设的第一低温阈值,且电池组8的荷电状态不低于预设的低荷电阈值时的汽车启动信号,则确定电池组8的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且电池组8的温度低于预设的第一低温阈值。
本实施例中,回收电池组8余热,加热电机4。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;电池组冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将电池组冷却液管路的热量转移到电机冷却液管路,实现回收电池组8余热加热电机4的目的。
本实施例的有益效果在于:
在电池组8处于高荷电状态(高SOC),且温度较低时,通过冷端换热器10收电池组8、冷却液管路(即第一管路110、第二管路120、第三管路130以及第四管路140)中的高品质热量,并通过制冷剂回路200传递热量后基于热端换热器13将电池组8余热和冷却液余热存储到电池组8,提升电机4机油的温度,以使得电机4工作在较佳的状态,获得更高的驱动效率。
也就是说,在低温环境(尤其<-20℃环境),高SOC启动时,利用热泵系统,通过chiller回收电池组冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热到电机4回路,快速提升电机4机油温度,获得更高的电驱动效率。
根据上述任一实施例,本申请实施例7提供了第三种车辆热管理方法,用于控制上述的车辆热管理系统,包括:
确定电池组8的温度低于预设的第三低温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电池组加热循环;
电池组加热循环包括第二管路120,且电池组加热循环还包括第五管路150和/或第六管路160;或者,电池组加热循环包括第二管路120和第一管路110,且电池组加热循环还包括第五管路150和/或第六管路160;
确定电机4的温度低于预设的第四低温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电机加热循环;
电机加热循环包括第一管路110,且电机加热循环还包括第五管路150和/或第六管路160;或者,电池组加热循环包括第二管路120和第一管路110,且电池组加热循环还包括第五管路150和/或第六管路160;
确定乘员舱的温度低于预设的第五低温阈值或者获取到乘员舱升温指令,则控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成暖风芯体加热循环;暖风芯体加热循环包括第七管路170,且暖风芯体加热循环还包括第一管路110、第二管路120、第五管路150以及六管路中的至少一个;
其中,乘员舱的温度低于预设的第五低温阈值的条件可以通过设置在乘员舱内的温度传感器返回数据判断,乘员舱升温指令可以是基于驾驶员或其它车辆操作人员触发升温按钮(例如,在中控屏幕上点击开启空调制热按钮)生成。
确定电机4的温度低于预设的第六低温阈值,且电池组8的温度低于预设的第七低温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成二元加热循环;
二元加热循环包括第一管路110和第二管路120,且二元加热循环还包括第五管路150和/或第六管路160。
值得说明的是,本实施例中第一至第六低温阈值为根据热管理需求确定的,这五个阈值可以相同也可以不同。同时,低温阈值是执行后续步骤的必要条件而非充分条件,在一些实施方式中,对应于不同的管路连接和热传递方式的步骤,其执行条件除低温阈值外,还可能存在其它额外的限定,具体请见后续实施例的相关说明。
此外,虽然本实施例给出的是基于电机4低温、电池组8低温、乘员舱低温以及二元(电机4和电池组8)低温的热管理步骤,但这并不意味着本实施例方法仅能针对这四种情况予以响应,在一些可选的实施方式中,各热管理步骤可以在管路不冲突的情况下结合执行。
本实施例的有益效果在于:
分别针对电机4、电池组8、乘员舱低温状态给出了用于升温的多种可选管路连接方式,还针对电机4和电池组8均(即二元)处于低温状态时给出了用于同时升温的多种可选管路连接方式,能够针对低温时的不同热管理需求选用适合的管路连接方式,以更为高效地实现车辆的耦合热管理。
根据上述任一实施例,在实施例8中,各部件的加温均是通过制冷剂回路200实现的,相比于后续说明的直接通过冷却液回路的加温方案,本实施例能够将温度相对更低的部件作为热源吸收低品热量,并通过制冷剂回路200传递热量至加温部件,也就是说通过制冷剂回路200的方案能够部分地吸收冷却液的热量,以达到更为快速升温的目的。
实施例8具体包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电池组加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7:连通第一加热管路集合形成第一加热回路;和,连通第一热量回收管路集合形成第一热量回收回路;
第一加热回路、第一热量回收回路以及制冷剂回路200形成电池组加热循环;第一加热管路集合包括第二管路120和第四管路140;
第一热量回收管路集合包括第三管路130,且第一热量回收管路集合还包括第五管路150和/或第六管路160;或者,
第一热量回收管路集合包括第三管路130和第一管路110,且第一热量回收管路集合还包括第五管路150和/或第六管路160。
具体地,本实施例通过构建第一热量回收管路,自第一管路110、第五管路150以及第六管路160中的至少一个吸收热量,并通过第三管路130将吸收的热量通过冷端换热器10传递至制冷剂回路200,随着制冷剂的流动,热量又通过热端换热器13传递至第四管路140,并通过第一加热回路传递至需要加热的电池组8。
正如上述,第一热量回收管路具有多个可选热源,因此形成了具有不同特性的电池组加热循环,在此基础上,不同电池组加热循环的触发条件能够适应不同的热管理需求。
下面将针对电池组8的加热需求做细致讨论。
首先,电池组8的加热的必要条件之一为电池组8的温度低于预设的第三低温阈值;此外,可选的热源包括电机4、PTC(即加热机构)以及低温散热器1中的组合。
这些热源中,PTC是相对耗能的快速加热热源,其提供的热量品位较高;低温散热器1是相对不耗能的持续加热热源,其提供的热量品位较低,且低温散热器1在外界环境温度极低(例如低于-20摄氏度,定义该温度为低温散热器1运行温度下限)时无法工作;电机4的主要功能在于驱动车辆运行,这一过程中自然地会产生一定的热量,然而对于低温启动的情况而言,电机4及其机油的温度也尚未达到最佳工况,需要升温,故采用低温的电机4作为热源的情况相对局限。
对于电池组8加热的情况,应当考虑电池组8的荷电状态,即电池组8的SOC,当电池组8的SOC较低时,电池组8工况不佳、性能衰减,将导致本就较低的SOC无法充分释放,故此时电池组8的加热需求优先级更高,其它部件包括电机4均可以为电池组8的升温做出贡献。
电池组8处于低SOC状态时,一个例外的情况是乘员舱中的驾驶员或其它人员存在着乘员舱的加热需求,例如调整了汽车的制热温度,或者检测到了乘员舱中的温度低于一定的警戒线。
因此,可以定义依次增大的T1、T2、T3分别为电池组8的警戒温度、低效温度、最佳温度,由于本实施例提供的是基于制冷剂回路200的快速升温方案,故相比于后续的冷却液回路方案,更匹配于温度不足T2时的电池组8加热,并根据热源的组合分别匹配温度不足T2时的各具体情况。
当电池组8的温度低于T1,且电池组8的SOC低于预设的低荷电阈值,且环境温度高于低温散热器1运行温度下限时(在一些可选的实施方式中,还应当确定未接收到乘员舱的升温指令和/或乘员舱的温度不低于警戒温度),电池组8温度亟需提升,则第一热量回收回路由第一管路110、第五管路150、第六管路160以及第三管路130构成,以实现全部可行的热源均为电池组8进行加热的情况,这一方案构成本实施例的实施方式8.1,即:
确定电池组8温度低于警戒温度,电池组8的SOC低于预设的低荷电阈值,且环境温度高于低温散热器1运行温度下限,则控制第一控制阀3和第二控制阀7:
连通第二管路120和第四管路140形成电池组加热回路;和,
连通第一管路110、第三管路130、第五管路150以及第六管路160形成三元热量回收回路;
电池组加热回路、三元热量回收回路以及制冷剂回路200形成电池组加热循环。
图9示出了本实施方式的换热回路,同时回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路余热,加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路的热量转移到电池组冷却液管路,实现回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路余热加热电池组8的目的。需要说明的是,冷却液流经电机冷却液管路,PTC冷却液管路,和LTR冷却液管路的先后顺序可以根据实际需要进行调整,不构成对本申请的限制。在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,利用热泵系统,通过chiller回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热存储到电池组8回路,提升电池组8的温度,让电池组8放出更多的电量。在行车结束停车时,通过回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路高品质热量,存储到电池组8中,利用电池组8热容大、保温好的特点,使得用户再次用车时电池组8处于较高的温度,节省超低温场景下车辆启动的等待时间。
当电池组8的温度处于T1至T2,且电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,且环境温度不高于低温散热器1运行温度下限时,电池组8温度虽然未低于T1,升温的需求并不“亟需”,但仍然具有较高的升温优先级需要快速进行升温,故第一热量回收回路由第六管路160和第三管路130构成,以实现PTC作为热源为电池组8进行加热的情况,这一方案构成本实施例的实施方式8.2,即:
确定电池组8的温度处于T1至T2,且电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,且环境温度不高于低温散热器1运行温度下限,则:
控制第一控制阀3和第二控制阀7:
连通第二管路120和第四管路140形成电池组加热回路;和,
连通第三管路130和第六管路160形成加热机构热量回收回路;
电池组加热回路、加热机构回收回路以及制冷剂回路200形成电池组加热循环。
图10示出了本实施方式的换热回路,回收PTC冷却液管路余热,加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;PTC冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将PTC冷却液管路的热量转移到电池组冷却液管路,实现回收PTC冷却液管路余热加热电池组8的目的。在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,利用热泵系统,通过chiller回收PTC冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热存储到电池组8回路,提升电池组8的温度,让电池组8放出更多的电量。在行车结束停车时,通过回收PTC冷却液管路高品质热量,存储到电池组8中,利用电池组8热容大、保温好的特点,使得用户再次用车时电池组8处于较高的温度,节省超低温场景下车辆启动的等待时间。
当电池组8的温度处于T1至T2,且电池组8的SOC低于预设的低荷电阈值,且环境温度高于低温散热器1运行温度下限时,第一热量回收回路由第五管路150和第三管路130构成,以实现低耗能的LTR作为热源为电池组8进行加热的情况,这一方案构成本实施例的实施方式8.3,即:
确定电池组8的温度处于T1至T2,且电池组8的SOC低于预设的低荷电阈值,且环境温度高于低温散热器1运行温度下限,则:
控制第一控制阀3和第二控制阀7:
连通第二管路120和第四管路140形成电池组加热回路;和,
连通第三管路130和第五管路150形成低温散热器1热量回收回路;
电池组加热回路、低温散热器1热量回收回路以及制冷剂回路200形成电池组加热循环。
图11示出了本实施方式的换热回路,回收LTR冷却液管路余热,加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;LTR冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将LTR冷却液管路的热量转移到电池组冷却液管路,实现回收LTR冷却液管路余热加热电池组8的目的。在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,利用热泵系统,通过chiller回收LTR冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热存储到电池组8回路,提升电池组8的温度,让电池组8放出更多的电量。在行车结束停车时,通过回收LTR冷却液管路高品质热量,存储到电池组8中,利用电池组8热容大、保温好的特点,使得用户再次用车时电池组8处于较高的温度,节省超低温场景下车辆启动的等待时间。
此外,针对电机4进行加热的情况中:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电机加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7:连通第二加热管路集合形成第二加热回路;和,连通第二热量回收管路集合形成第二热量回收回路;
第二加热回路、第二热量回收回路以及制冷剂回路200形成电池组加热循环;第二加热管路集合包括第一管路110和第四管路140;
第二热量回收管路集合包括第三管路130,且第二热量回收管路集合还包括第五管路150和/或第六管路160;或者,
第二热量回收管路集合包括第三管路130和第二管路120,且第二热量回收管路集合还包括第五管路150和/或第六管路160。
具体地,本实施例通过构建第二热量回收管路,自第二管路120、第五管路150以及第六管路160中的至少一个吸收热量,并通过第三管路130将吸收的热量通过冷端换热器10传递至制冷剂回路200,随着制冷剂的流动,热量又通过热端换热器13传递至第四管路140,并通过第二加热回路传递至需要加热的电机4。
正如上述,第二热量回收管路具有多个可选热源,因此形成了具有不同特性的电机加热循环,在此基础上,不同电机加热循环的触发条件能够适应不同的热管理需求。
下面将针对电机4的加热需求做细致讨论。
首先,电机4的加热的必要条件之一为电机4的温度低于预设的第四低温阈值;此外,可选的热源包括电池组8、PTC(即加热机构)以及低温散热器1中的组合。
PTC和低温散热器1作为热源时的性质与前述说明相同,在此不再赘述;电池组8作为电动汽车的能量来源,其重要性毋庸置疑,当电池组8处于低SOC的状态时,将电池组8作为热源为其它部件进行加热将严重损耗电动汽车的续航能力,但电池组8工作时也会自然地产生一定的热量,故仅在电池组8处于高SOC的状态时,才可考虑将其作为热源。电池组8处于低SOC状态时,还存在着PTC的使用限制,即PTC作为高耗能部件,在电池组8处于低SOC时应当谨慎使用。
对于电机4的加热而言,问题主要集中在车辆的冷启动阶段,已经运行了一段时间的电机4由于其本身的特性(驱动车辆运行的过程中自然地会产生一定的热量)通常不存在着升温的需求。
因此,可以定义依次增大的T4、T5、T6分别为电机4的警戒温度、低效温度、最佳温度;由于本实施例提供的是基于制冷剂回路200的快速升温方案,故相比于后续的冷却液回路方案,更匹配于温度不足T5时的电机4加热,并根据热源的组合分别匹配温度不足T5时的各具体情况。
当电机4温度低于T4,且电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,且环境温度高于低温散热器1运行温度下限时,电机4温度亟需提升,且不存在电池组8SOC的节能需求,则第二热量回收回路可以由第五管路150、第六管路160以及第三管路130构成。
当电池组8的温度处于T4至T5,且电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,且环境温度不高于低温散热器1运行温度下限时,电机4温度虽然未低于T4,升温的需求并不“亟需”,但仍然具有较高的升温优先级需要快速进行升温,故第一热量回收回路由第五管路150和第三管路130构成,这一方案构成本实施例的实施方式8.4,如图12所示,即:
回收PTC冷却液管路余热,加热电机4。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;PTC冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将PTC冷却液管路的热量转移到电机冷却液管路,实现回收PTC余热加热电机4的目的。在低温环境(尤其<-20℃环境),高SOC启动时,利用热泵系统,通过chiller回收PTC冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热到电机4回路,快速提升电机4机油温度,获得更高的电驱动效率。
当电池组8的温度处于T4至T5,且电池组8的SOC低于预设的低荷电阈值,且环境温度高于低温散热器1运行温度下限时,第二热量回收回路由第六管路160和第三管路130构成,这一方案构成本实施例的实施方式8.5,如图13所示,即:
回收LTR冷却液管路余热,加热电机4。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与chiller制冷剂回路200进行热量交换;LTR冷却液管路与chiller冷却液管路相连组成冷却液回路,与chiller制冷剂回路200进行热量交换;热量通过chiller制冷剂回路200将LTR冷却液管路的热量转移到电机冷却液管路,实现回收LTR余热加热电机4的目的。在低温环境(尤其<-20℃环境),高SOC启动时,利用热泵系统,通过chiller回收LTR冷却液管路中的高品质热量,通过WCC换热到电机4回路,快速提升电机4机油温度,获得更高的电驱动效率。
此外,通过暖风芯体19经空调针对乘客舱进行加热的情况中:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成暖风芯体加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7:连通第三加热管路集合形成第三加热回路;和,连通第三热量回收管路集合形成第三热量回收回路;
第三加热回路、第三热量回收回路以及制冷剂回路200形成暖风芯体加热循环;第三加热管路集合包括第七管路170和第四管路140;第三热量回收管路集合包括第三管路130,且第三热量回收管路集合还包括第一管路110、第二管路120、第五管路150以及第六管路160中的至少一个;
下面将针对基于制冷剂回路200实现暖风芯体19加热的管路连接方式进行示例性而非限制性说明,由于各管路连接方式对应的触发条件可能不同,故在这些示例中,定义满足其特定触发条件的信号为条件触发信号。
例如,响应于条件触发信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第三管路130和第五管路150形成余热回收回路,并连通第四管路140和第七管路170形成暖风芯体19加热回路;余热回收回路、暖风芯体19加热回路以及制冷剂回路200形成暖风芯体加热循环。
又如,响应于条件触发信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第三管路130和第六管路160形成余热回收回路,并连通第四管路140和第七管路170形成暖风芯体19加热回路;余热回收回路、暖风芯体19加热回路以及制冷剂回路200形成暖风芯体加热循环。
下面将针对乘客舱的加热需求做细致讨论。
不同于电机4和电池组8的热管理,乘客舱的加热需求主要由电动车辆的用户控制,一些情况下,还可以通过对乘客舱的温度进行检测判断是否低于第五低温阈值进行控制,例如,根据用户(即驾驶员或者乘客舱内其它人员)设定的目标温度选择第三加热回路中包括的管路;或者,考虑经制冷剂回路200的快速升温特性,当用户设定的目标温度与乘客舱内当前温度的差值大于预设的快速升温阈值时,采用本实施例的乘客舱升温步骤,否则,则采用后续实施例的基于冷却液回路的乘客舱升温步骤。
下面将就乘客舱作为主要升温对象,同时电机4和电池组8均需要一定程度的降温的情况(例如车辆启动一段时间,电机4和电池组8温度均已高于低效温度,且接收到乘客舱的升温指令的情况)给出实施方式8.6和实施方式8.7如下。
如图14所述,在实施方式8.6中:
回收电机4和电池组8余热,加热乘客舱;先回收电池组8热量,再回收电机4热量;通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,电机冷却液管路,与chiller冷却液管路相连,形成冷却液回路,PTC此时不工作;通过控制三通比例电磁阀的状态位置,暖芯冷却液管路与WCC冷却液管路相连;压缩机12开启工作,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10和热端换热器13(WCC),从chiller冷却液管路中吸收热量,经暖风芯体19,加热乘客舱。
如图15所示,在实施方式8.7中:
回收电机4和电池组8余热,加热乘客舱;先回收电机4热量,再回收电池组8热量;通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,PTC冷却液管路,电机冷却液管路,电池组冷却液管路,与chiller冷却液管路相连,形成冷却液回路,PTC此时不工作;通过控制三通比例电磁阀的状态位置,暖芯冷却液管路与WCC冷却液管路相连;压缩机12开启工作,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10和热端换热器13(WCC),从chiller冷却液管路中吸收热量,经暖风芯体19,加热乘客舱。实施方式8.7相比于实施方式8.6,改变了低温冷却液流进电机冷却液管路和电池组冷却液管路的先后顺序,有利于根据电机4、电池组8的温度状态,低温冷却液优先经过电池组8和电机4回路两者中温度较低的回路,然后再经过电池组8和电机4回路两者中温度较高的回路,实现了热量的阶梯回收利用。
对于电池组8和电机4均需要升温的方案中:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成二元加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7:连通第四加热管路集合形成第四加热回路;和,连通第四热量回收管路集合形成第四热量回收回路;
第四加热回路、第四热量回收回路以及制冷剂回路200形成二元加热循环;第四加热管路集合包括第一管路110、第二管路120以及第四管路140;第四热量回收管路集合包括第三管路130,且第四热量回收管路集合还包括第五管路150和/或第六管路160。
本实施例中,二元是指电池组8和电机4,这两者作为冷源时的热源要求和条件与前述内容类似,在此不再赘述。
下面将就二元加热需求给出两种可选的实施方式。
在实施方式8.8中:
确定电池组8的温度处于T2至T3,且所述电机4的温度处于T4至T5(一些实施方式中,还应当确认电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,如图16示出的回路),则:
控制所述第一控制阀3和所述第二控制阀7:
连通所述第三管路130和所述第六管路160形成第四热量回收回路;
依次连通所述第四管路140、第一管路110、第二管路120(一些实施方式中,第二管路120后还连通有第五管路150,如图16所示)形成第四加热回路;
第四加热回路、第四热量回收回路以及制冷剂回路200形成二元加热循环。
本实施方式利用LTR(即PTC),先加热电机4,后加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,电机冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路相连组成冷却液回路;LTR冷却液管路与chiller冷却液管路相连;压缩机12开启工作,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10和热端换热器13(WCC),将LTR从空气中吸收的热量,传递到电机4冷却液回路和电池组8冷却液回路。
在实施方式8.9中:
确定电池组8的温度处于T1至T2,且所述电机4的温度处于T5至T6(一些实施方式中,还应当确认电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,如图17示出的回路),则:
控制所述第一控制阀3和所述第二控制阀7:
连通所述第三管路130和所述第六管路160形成第四热量回收回路;
依次连通所述第四管路140、第一管路110、第二管路120(一些实施方式中,第二管路120后还连通有第五管路150,如图16所示)形成第四加热回路;
第四加热回路、第四热量回收回路以及制冷剂回路200形成二元加热循环。
本实施方式利用LTR,先加热电池组8,后加热电机4,冷却液从下方进入电池组8,从上方流出电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,电机冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路相连组成冷却液回路;LTR冷却液管路与chiller冷却液管路相连;压缩机12开启工作,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10和热端换热器13(WCC),将LTR从空气中吸收的热量,传递到电机4冷却液回路和电池组8冷却液回路。实施方式8.9相比于实施方式8.8,改变了高温冷却液流进电机冷却液管路和电池组冷却液管路的先后顺序,有利于根据电机4、电池组8的温度及SOC状态,灵活调整优先加热电机4或者电池组8,实现系统效率的最大化。
在上述二元升温的方案的基础上,还存在着乘客舱同时需要升温的情况,下面将基于乘客舱、电池组8以及电机4的三元升温方案给出实施方式。
如图18所示,在实施方式8.10中:
LTR加热乘客舱,同时部分热量先加热电机4,然后加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,电机冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;chiller冷却液管路与LTR冷却液管路相连;压缩机12开启,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10与chiller冷却液管路进行热量交换,chiller制冷剂回路200通过热端换热器13(WCC)与WCC冷却液管路,暖芯管路相连;通过LTR冷却液管路从空气中吸收的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于先加热电机4,然后加热电池组8,实现了热量的按需分配。需要说明的是,当LTR从空气中吸收的热量不足时,PTC可以工作,共同产生热量。
如图19所示,在实施方式8.11中:
LTR加热乘客舱,同时部分热量先加热电池组8,然后加热电机4。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,电机冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;chiller冷却液管路与LTR冷却液管路相连;压缩机12开启,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10与chiller冷却液管路进行热量交换,chiller制冷剂回路200通过热端换热器13(WCC)与WCC冷却液管路,暖芯管路相连;通过LTR冷却液管路从空气中吸收的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于先加热电池组8,然后加热电机4,实现了热量的按需分配。需要说明的是,当LTR从空气中吸收的热量不足时,PTC可以工作,共同产生热量。
本实施例的有益效果在于:
通过制冷剂回路200传递热量,能够以较少的热量损失实现针对电机4、电池组8、乘员舱或者二元低温的加热升温,同时,基于制冷剂回路200的热量传输过程中,作为热源的管路温度无需高于作为冷源的被加热管路,能够更灵活地实现热管理。
根据上述任一实施例,在实施例9中,各部件的加温是通过单回路的冷却液回路实现的,不同于前述的基于制冷剂回路200的实施例,本实施例需要在冷却液回路中引入温度高于被加热部件(冷源)的热源,才能够实现加热,但采用冷却液回路的方案由于热源的持续放热,具有更好的蓄热效果。
具体地,实施例9中关于电池组8加热的方案为:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电池组加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第一加热管路集合,形成单回路的电池组加热循环;第一加热管路集合包括第五管路150和/或第六管路160;
类似于实施例8中关于电池组8加热条件的说明,由于本实施例提供的是基于冷却液回路的升温蓄热方案,故相比于前述的制冷剂回路200方案,更匹配于温度高于T2不足T3时的电池组8加热,并根据热源的组合分别匹配温度高于T2不足T3时的各具体情况。
实施方式9.1提供了一种可选的基于冷却液回路的电池组8加热方案,如图20所示:
通过串联同时回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路余热,加热电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路相连;通过串联的形式,实现回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路余热加热电池组8的目的。需要说明的是,冷却液流经电机冷却液管路,PTC冷却液管路,和LTR冷却液管路的先后顺序可以根据实际需要进行调整,且可以根据电机冷却液管路,PTC冷却液管路,和LTR冷却液管路实际的水温状态,选择其中的全部三个冷却液管路,或其中的两个冷却管路,或仅是其中的某一个冷却管路,使其与电池组冷却液管路形成串联状态。在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,通过冷却液管路串联回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路中的高品质热量,存储到电池组8回路,提升电池组8的温度,让电池组8放出更多的电量。在行车结束停车时,通过回收电机冷却液管路,PTC冷却液管路和LTR冷却液管路高品质热量,存储到电池组8中,利用电池组8热容大、保温好的特点,使得用户再次用车时电池组8处于较高的温度,节省超低温场景下车辆启动的等待时间。
实施方式9.1的一个可选执行判断条件为:确定电池组8的温度处于T2至T3,且电机4的温度大于T6,则控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120、第一管路110、第五管路150以及第六管路160以形成单回路的电池组加热循环。
进一步地,若电池组8的SOC低于预设的低荷电阈值,则加热机构(PTC)不开启,第五管路150仅用于供冷却液流过;若电池组8的SOC不低于预设的低荷电阈值,则加热机构(PTC)开启。
实施方式9.2也提供了一种可选的基于冷却液回路的电池组8加热方案,如图21所示:
通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,chiller冷却液管路,PTC冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;压缩机12不工作;LTR冷却液管路与电机冷却液管路相连;在第二水泵9的驱动下,电池组冷却液管路的热量通过流动热传导的方式,与暖芯冷却液管路进行热量交换,实现了低功耗利用电池组8余热去加热暖芯冷却液管路的目的。
实施方式9.3也提供了一种可选的基于冷却液回路的电池组8加热方案,如图22所示:
通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,chiller冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;压缩机12不工作;LTR冷却液管路与电机冷却液管路相连;在第二水泵9的驱动下,电池组冷却液管路的热量通过流动热传导的方式,与暖芯冷却液管路进行热量交换,实现了低功耗利用电池组8余热去加热暖芯冷却液管路的目的。
实施方式9.4也提供了一种可选的基于冷却液回路的电池组8加热方案,如图23所示:
通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,WCC冷却液管路以及暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;压缩机12不工作;LTR冷却液管路与电机冷却液管路相连;在第三水泵15的驱动下,电池组冷却液管路的热量通过流动热传导的方式,与暖芯冷却液管路进行热量交换,实现了低功耗利用电池组8余热去加热暖芯冷却液管路的目的。
关于电机4加热的方案为:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电机加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第二加热管路集合,形成单回路的电机加热循环;第二加热管路集合包括第五管路150和/或第六管路160;
同样地,类似于实施例8中关于电机4加热条件的说明,由于本实施例提供的是基于冷却液回路的升温蓄热方案,故相比于前述的制冷剂回路200方案,更匹配于温度高于T5不足T6时的电池组8加热,并根据热源的组合分别匹配温度高于T5不足T6时的各具体情况。
基于冷却液回路的电机4加热实施方式可以参照后续实施例中基于自蓄热循环配合电机4加热的实施方式,此处不再赘述。
关于乘客舱的加热方案为:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成暖风芯体加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170和第三加热管路集合,形成单回路的暖风芯体加热循环;第三加热管路集合包括第一管路110、第二管路120、第五管路150以及第六管路160中的至少一个;
不同于电机4和电池组8的热管理,乘客舱的加热需求主要由电动车辆的用户控制,一些情况下,还可以通过对乘客舱的温度进行检测判断是否低于第五低温阈值进行控制,例如,根据用户(即驾驶员或者乘客舱内其它人员)设定的目标温度选择第三加热回路中包括的管路;或者,考虑经冷却液回路的蓄热特性,当用户设定的目标温度与乘客舱内当前温度的差值不大于预设的快速升温阈值时,采用本实施例的乘客舱升温步骤,否则,则采用前述实施例的基于制冷剂回路200的乘客舱升温步骤。
下面将针对基于单回路的冷却液回路实现暖风芯体19加热,的管路连接方式进行示例性而非限制性说明,由于各管路连接方式对应的触发条件可能不同,故在这些示例中,定义满足其特定触发条件的信号为条件触发信号。
例如,响应于条件触发信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170和第一管路110形成暖风芯体加热循环。
又如,响应于条件触发信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170和第二管路120形成暖风芯体加热循环。
再如,响应于条件触发信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170、第一管路110以及第二管路120形成暖风芯体加热循环。
其它基于冷却液回路的乘客舱加热实施方式可以参照后续实施例中基于自蓄热循环配合电机4加热的实施方式,此处不再赘述。
关于电机4和电池组8均需要加热的方案为:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成二元加热循环的步骤包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110、第二管路120以及第四加热管路集合,形成单回路的暖风芯体加热循环;第四加热管路集合包括第五管路150和/或第六管路160。
如图24所示,在本实施例的实施方式9.5中:
电机4、电池组8和暖芯直接串联,通过水流的热传导进行热量的回收,暖芯出来的冷却液先进入电机冷却液管路,再进入电池组冷却液管路。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,电机冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;压缩机12不工作;在第一水泵6的驱动下,电机冷却液管路和电池组冷却液管路的热量通过流动热传导的方式,与暖芯冷却液管路进行热量交换,实现了低功耗利用电机4和电池组8余热去加热暖芯冷却液管路的目的。
如图25所示,在本实施例的实施方式9.6中:
电机4、电池组8和暖芯直接串联,通过水流的热传导进行热量的回收,暖芯出来的冷却液先进入电池组冷却液管路,再进入电机冷却液管路。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;压缩机12不工作;在第一水泵6的驱动下,电机冷却液管路和电池组冷却液管路的热量通过流动热传导的方式,与暖芯冷却液管路进行热量交换,实现了低功耗利用电机4和电池组8余热去加热暖芯冷却液管路的目的。
本实施例的有益效果在于:
通过构建热源与冷源的单回路循环,能够更为直接快速地实现冷源的升温。
根据上述任一实施例,实施例10提供了在上述利用制冷剂回路200的各部件加热方案的基础上,或者在上述利用冷却液回路的各部件加热方案的基础上,对未在进行加热的部件构建自蓄热循环的方案。
值得说明的是,本实施例中,除自蓄热回路外的其它回路部分,可以理解为上述利用制冷剂回路200的各部件加热方案,或者在上述利用冷却液回路的各部件加热方案的可选实施方式。
关于电池组8加热、电机4蓄热的方案:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电池组加热循环的步骤还包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第一蓄热管路集合,形成电机4自蓄热循环;
第一蓄热管路集合包括第五管路150、第六管路160、第三管路130以及第四管路140中不属于第一加热管路集合的任一者或任多者组合;
值得说明的是,若选用第三管路130和/或第四管路140作为第一蓄热管路集合的元素,则制冷剂回路200中对应的制冷剂支路中的制冷剂应当停止流动,以免影响蓄热的效果。
此外,第五管路150和/或第六管路160作为第一蓄热管路集合的元素时,冷端散热器和加热机构既可以工作以提供热量,也可以停止工作,仅靠冷却液实现蓄热。
下面将针对基于单回路的冷却液回路实现电池组8加热和电机4蓄热的管路连接方式进行示例性而非限制性说明,由于各管路连接方式对应的触发条件可能不同,故在这些示例中,定义满足其特定触发条件的信号为第一信号。
响应于第一信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第五管路150和第二管路120形成电池组加热循环;
同时,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第六管路160形成电机4自蓄热循环;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第三管路130,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动,形成电机4自蓄热循环;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第四管路140,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动,形成电机4自蓄热循环。
如图26所示,实施方式10.1提供了PTC加热电池组8,电机4通过第三管路130蓄热的方案,具体地:
PTC直接全部加热电池组8;电机4通过chiller自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,LTR冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路相连组成冷却液回路;PTC产生的热量,传递到电池组8却液管路,实现PTC加热电池组8的目的。此时电机4冷却液回路与chiller冷却液管路相连。值得说明的是,此时可以根据需求调整冷却液从第二六通水阀出来后的流向,可以调整成冷却液从第二六通水阀出来后,先流经LTR冷却液回路,再流经电池组8冷却液回路,然后到PTC冷却液回路。
如图27所示,实施方式10.2提供了一种PTC加热电池组8,电机4通过第六关路自蓄热的方案,具体地:
PTC直接全部加热电池组8;电机4通过LTR自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,chiller冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路相连组成冷却液回路;PTC产生的热量,传递到电池组8却液管路,实现PTC加热电池组8的目的。此时电机4冷却液回路与LTR冷却液回路相连。
关于电机4加热、电池组8蓄热的方案:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成电机加热循环的步骤还包括:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第二蓄热管路集合,形成电池组8自蓄热循环;
第二蓄热管路集合包括第五管路150、第六管路160、第三管路130以及第四管路140中不属于第二加热管路集合的任一者或任多者组合;
值得说明的是,若选用第三管路130和/或第四管路140作为第二蓄热管路集合的元素,则制冷剂回路200中对应的制冷剂支路中的制冷剂应当停止流动,以免影响蓄热的效果。
此外,第五管路150和/或第六管路160作为第二蓄热管路集合的元素时,冷端散热器和加热机构既可以工作以提供热量,也可以停止工作,仅靠冷却液实现蓄热。
下面将针对基于单回路的冷却液回路实现电机4加热和电池组8蓄热的管路连接方式进行示例性而非限制性说明,由于各管路连接方式对应的触发条件可能不同,故在这些示例中,定义满足其特定触发条件的信号为第二信号。
响应于第二信号,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第五管路150和第一管路110形成电机加热循环。
同时,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第六管路160形成电池组8自蓄热循环;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第三管路130,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动,形成电池组8自蓄热循环;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第四管路140,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动,形成电池组8自蓄热循环。
如图28所示,实施方式10.3给出了一种PTC加热电机4,电池组8通过第三回路自蓄热的方案,具体地:
PTC直接全部加热电机4;电池组8通过chiller自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现PTC冷却液管路与电机冷却液管路相连,电池组冷却液管路与chiller冷却液管路相连;PTC产生的热量,传递到电机4却液管路,实现PTC加热电机4的目的。
关于暖风芯体19加热、电池组8和/或电机4蓄热的方案:
控制第一控制阀3和第二控制阀7以形成暖风芯体加热循环的步骤还包括:
第三加热管路集合不包括第一管路110,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第三蓄热管路集合,形成电机4自蓄热循环;和/或,
第三加热管路集合不包括第二管路120,控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第四蓄热管路集合,形成电池组8自蓄热循环;
第三蓄热管路集合包括第五管路150、第六管路160、第三管路130以及第四管路140中的至少一个,第四蓄热管路包括第五管路150、第六管路160、第三管路130以及第四管路140中的至少一个,且第三蓄热管路集合、第四蓄热管路集合以及第三加热管路集合中的任意两个集合的交集为空集。
值得说明的是,若选用第三管路130和/或第四管路140作为第三蓄热管路集合或者第四蓄热管路的元素,则制冷剂回路200中对应的制冷剂支路中的制冷剂应当停止流动,以免影响蓄热的效果。
此外,第五管路150和/或第六管路160作为第三蓄热管路集合或者第四蓄热管路的元素时,冷端散热器和加热机构既可以工作以提供热量,也可以停止工作,仅靠冷却液实现蓄热。
下面将针对基于单回路的冷却液回路实现暖风芯体19加热,同时电机4蓄热和/或电池组8蓄热的管路连接方式进行示例性而非限制性说明,由于各管路连接方式对应的触发条件可能不同,故在这些示例中,定义满足其特定触发条件的信号为第三信号。
响应于第三信号控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170和第五管路150形成暖风芯体加热循环。
或者,响应于第三信号控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170和第六管路160形成暖风芯体加热循环。
或者,响应于第三信号控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第七管路170、第六管路160以及第五管路150形成暖风芯体加热循环。
在上述三个可选步骤中任一的同时,控制第一控制阀3和第二控制阀7形成电机4自蓄热循环和/或电池组8自蓄热循环;
电机4自蓄热循环是:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第六管路160形成的;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第三管路130,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动形成的;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第四管路140,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动形成的;
电池组8自蓄热循环是:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第六管路160形成的;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第三管路130,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动形成的;或者,
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第四管路140,并停止制冷剂回路200中的制冷剂流动形成的。
如图29所示,实施方式10.4示出了PTC加热乘客舱,电机4通过第六管路160自蓄热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,电机4通过LTR自循环蓄热,电池组8可根据需要选择通过chiller自循环蓄热均温,或者电池组8自热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却管路相连组成冷却液回路;压缩机12此时不工作;PTC产生的热量,经过6W-1冷却液管路,传递到暖芯冷却液管路,实现乘客舱升温的目的。需要说明的是,此时根据第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,电池组8冷却液回路可以选择与chiller冷却液管路相连,进行自循环蓄热均温,或者电池组8冷却液回路可以不与chiller冷却液管路相连,仅进行自我加热。
如图30所示,实施方式10.5示出了PTC加热乘客舱,电机4通过第三管路130自蓄热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,电机4通过chiller自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却管路相连组成冷却液回路;PTC产生的热量,经过6W-1冷却液管路,传递到暖芯冷却液管路,实现乘客舱升温的目的。此时电机4冷却液回路与chiller冷却液回路相连,进行自循环蓄热。
如图31所示,实施方式10.6示出了PTC加热乘客舱和电池组8,电机4通过第六回路自蓄热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,部分加热电池组8;电机4通过LTR自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,chiller冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;LTR冷却液管路与电机冷却液管路相连;PTC产生的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于加热电池组冷却液管路,实现了热量的按需分配。
如图32所示,实施方式10.7示出了PTC加热乘客舱和电池组8,电机4通过第三回路自蓄热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,部分加热电池组8;电机4通过chiller自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,LTR冷却液管路,电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;chiller冷却液管路与电机冷却液管路相连;PTC产生的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于加热电池组冷却液管路,实现了热量的按需分配。本实施方式为实施方式10.6的一种相近形式。
如图33所示,实施方式10.8示出了另一种PTC加热乘客舱和电池组8,电机4通过第三回路自蓄热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,部分加热电池组8;电机4通过chiller自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,LTR冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;chiller冷却液管路与电机冷却液管路相连;PTC产生的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于加热电池组冷却液管路,实现了热量的按需分配。本实施方式为实施方式10.6的另一种相近形式。
如图34所示,实施方式10.9示出了PTC加热乘客舱和电机4,电池组8通过第三回路自蓄热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,部分加热电机4;电池组8通过chiller自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,LTR冷却液管路,电机冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;chiller冷却液管路与电池组冷却液管路,相连;PTC产生的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于加热电机冷却液管路,实现了热量的按需分配。
如图35所示,不同于上述基于冷却液回路的方案,实施方式10.10示出了基于制冷剂回路200的LTR加热乘客舱和电机4,电池组8自蓄热的方案,具体地:
LTR加热乘客舱,同时部分加热电机4;电池组8自加热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;chiller冷却液管路与LTR冷却液管路相连;压缩机12开启,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10与chiller冷却液管路进行热量交换,chiller制冷剂回路200通过热端换热器13(WCC)与WCC冷却液管路,暖芯管路相连;通过LTR冷却液管路从空气中吸收的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于加热电机冷却液管路,实现了热量的按需分配。
如图36所示,实施方式10.11示出了基于制冷剂回路200的LTR加热乘客舱和电池组8,电机4自蓄热的方案,具体地:
LTR加热乘客舱,同时部分加热电池组8;电机4自循环蓄热。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路和暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;电机冷却液管路与PTC冷却液管路相连,PTC不工作,电机4自循环蓄热;chiller冷却液管路与LTR冷却液管路相连;压缩机12开启,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10与chiller冷却液管路进行热量交换,chiller制冷剂回路200通过热端换热器13(WCC)与WCC冷却液管路,暖芯管路相连;通过LTR冷却液管路从空气中吸收的热量,经过三通比例电磁阀进行分配后,一部分用于加热暖芯冷却液管路,一部分用于加热电池组冷却液管路,实现了热量的按需分配。需要说明的是,当LTR从空气中吸收的热量不足时,PTC可以工作,共同产生热量。
如图37所示,实施方式10.12示出了回收电机4热量加热暖风芯体19(简称暖芯),同时电池自蓄热的方案,具体地:
电机4和暖芯直接串联,通过水流的热传导进行热量的回收。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及暖芯冷却液管路相连组成冷却液回路;PTC不工作;压缩机12不工作;chiller冷却液管路与电池组冷却液管路相连;在第一水泵6的驱动下,电机冷却液管路的热量通过流动热传导的方式,与暖芯冷却液管路进行热量交换,实现了低功耗利用电机4余热去加热暖芯冷却液管路的目的。同时,电池通过第三回路实现自蓄热。
本实施例的有益效果在于:
通过对不涉及到热交换的部件构建自蓄热循环,避免了低温环境下各部件由于失温造成的工况不佳的问题。
根据上述任一实施例,实施例11提供了一种用于对电池组8和/或电机4进行降温的方案,在实施例11中还包括:
确定电机4的温度高于预设的第一高温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第三管路130;和,连通第四管路140和第六管路160;
确定电池组8的温度高于预设的第二高温阈值,则控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第三管路130;和,连通第四管路140和第六管路160。
本实施例通过将高温状态下的电池组8和/或电机4的热量通过冷端换热器10传递至制冷剂回路200,并通过热端换热器13传递至低温散热器1散出。
本实施例中,第一高温阈值可以参考前述实施例的T3,或者取大于T3的值;第二高温阈值可以参考前述实施例的T6,或者取大于T6的值。
在一些可选的实施方式中,也可以同时连通第一管路110、第二管路120以及第四管路140,配合连通的第三管路130和第六管路160,实现通过LTR的电机4和电池组8同时散热。
如图38所示,实施方式11.1示出了一种可选的冷却方案,具体地:
电池组8需要制冷,低温冷却液从上方流进电池组8,从下方流出电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与LTR冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路相连组成冷却液回路;PTC此时不工作,PTC冷却液管路,电机冷却液管路,电池组冷却液管路与chiller冷却液管路相连,形成冷却液回路;压缩机12开启工作,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10和热端换热器13(WCC),从电池组8中吸收热量,经LTR散热到空气中。
如图39所示,实施方式11.2示出了一种可选的冷却方案,具体地:
电池组8需要制冷,低温冷却液从下方流进电池组8,从上方流出电池组8。通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与LTR冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却管路相连组成冷却液回路;PTC此时不工作,PTC冷却液管路,电池组冷却液管路,电机冷却液管路,与chiller冷却液管路相连,形成冷却液回路;压缩机12开启工作,chiller制冷剂回路200通过冷端换热器10和热端换热器13(WCC),从电池组8中吸收热量,经LTR散热到空气中。实施方式11.2相比实施方式11.1,实现了电池组8冷却液进出水方向调整的目的,有利于电池组8的均温效果。
本实施例的有益效果在于:
通过将处于高温状态的电池组8和/或电机4与冷端换热器10进行热交换,并通过制冷剂回路200将多余热量通过低温散热器1释放,实现了电池组8和/或电机4的冷却。
根据上述任一实施例,本申请实施例12提供了第四种车辆热管理方法,用于控制上述的车辆热管理系统,包括:
确定电池组8的温度低于预设的第八低温阈值,则:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第二管路120和第四管路140形成第五加热回路;和,
控制节流元件驱动制冷剂在第二制冷剂支路220和第三制冷剂支路230形成的回路中循环;
确定电机4的温度低于预设的第九低温阈值,则:
控制第一控制阀3和第二控制阀7连通第一管路110和第四管路140形成第六加热回路;和,
控制节流元件驱动制冷剂在第二制冷剂支路220和第三制冷剂支路230形成的回路中循环。
本实施例中,由于蒸发器20的引入,能够吸收乘客舱内的多余热量,对电机4、电池组8等其它部件实现升温,故本实施例的各实施方式中,一个可选的步骤执行条件为乘客舱内的温度大于预设的余热回收阈值,或者用于设定的目标温度小于乘客舱的实际温度。
本实施例的一个较好的应用场景是电动汽车行车结束停车,且较短时间内存在再次用车需求的情况。
如图40所示,实施方式12.1提供了一种回收乘客舱余热,加热电池组8的方案,具体地:
通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电池组冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与蒸发器20制冷剂回路200进行热量交换;热量通过蒸发器20制冷剂回路200将乘员舱的热量转移到电池组冷却液管路,实现回收乘员舱余热加热电池组8的目的。在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,利用热泵系统,通过蒸发器20回收乘员舱中的高品质热量,通过WCC换热存储到电池组8回路,提升电池组8的温度,让电池组8放出更多的电量。在行车结束停车时,通过回收乘员舱高品质热量,存储到电池组8中,利用电池组8热容大、保温好的特点,使得用户再次用车时电池组8处于较高的温度,节省超低温场景下车辆启动的等待时间。
如图41所示,实施方式12.2提供了一种回收乘客舱余热,加热电机4的方案,具体地:
通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,实现6W-1冷却液管路与电机冷却液管路,6W-2冷却液管路相连,以及WCC冷却液管路相连组成冷却液回路,通过热端换热器13与蒸发器20制冷剂回路200进行热量交换;热量通过蒸发器20制冷剂回路200将乘员舱的热量转移到电机冷却液管路,实现回收乘员舱余热加热电池组8的目的。在低温环境(尤其<-20℃环境),低SOC时,利用热泵系统,通过蒸发器20回收乘员舱中的高品质热量,通过WCC换热存储到电机4回路,提升电机4机油温度,获得更高的电驱动效率。
如图42所示,实施方式12.3提供了一种加热乘客舱,同时回收乘客舱余热的方案,具体地:
PTC直接加热乘客舱,压缩机工作,同时乘客舱制冷和加热;电机4可通过LTR或chiller自循环蓄热,或电机4加热电池组8;通过控制第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,以及三通比例电磁阀,实现6W-1冷却液管路与PTC冷却液管路,6W-2冷却液管路,以及WCC冷却液管路,暖芯冷却管路相连组成冷却液回路;通过热端换热器13与蒸发器20制冷剂回路200进行热量交换;压缩机12开启工作,蒸发器20制冷剂回路200吸收乘客舱热量,经过压缩机12增压升温后,传递到WCC冷却液管路和暖芯冷却液管路,PTC产生的热量,经过6W-1冷却液管路,WCC冷却液管路,之后一部分分配到暖芯冷却液管路,一部分分配到6W-2冷却液管路。PTC产生的热量,和压缩机12产生的热量,共同加热乘客舱,实现乘客舱快速升温的目的。需要说明的是,此时根据第一六通水阀和第二六通水阀状态位置,电机4冷却液回路可以选择与LTR冷却液管路相连,或与chiller冷却液管路相连,或电池组冷却液管路相连,或者电机4冷却液回路同时与LTR冷却液管路、电池组冷却液管路、以及chiller冷却液管路相连,又或者电机4冷却液回路可以选择与LTR冷却液管路相连,且此时电池组冷却液管路与chiller冷却液管路相连,形成多种组合形式。
本实施例的有益效果在于:
通过蒸发器20获取乘员舱中的余热,并通过第二制冷剂支路220和第三制冷剂支路230形成的回路将乘员舱中的余热通过热端换热器13传递至电机4和/或电池组8以提升温度,从而更为充分地利用了乘员舱的余热提升车辆性能。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程形成任何限定。
本申请实施例还提供了一种计算机设备,如图43所示,该终端设备430包括:至少一个处理器4301、存储器4302以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序4303,所述处理器执行所述计算机程序4303时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品,当计算机程序产品在移动终端上运行时,使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括:能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的装置/网络设备和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块或单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通讯连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种车辆的热管理系统,其特征在于,包括制冷剂回路(200)、第一控制阀(3)、第二控制阀(7)、冷端换热器(10)以及热端换热器(13);所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)间设置有第一管路(110)、第二管路(120)、第三管路(130)以及第四管路(140);
所述冷端换热器(10)用于实现所述第三管路(130)和所述制冷剂回路(200)间的热交换;所述热端换热器(13)用于实现所述第四管路(140)与所述制冷剂回路(200)间的热交换;
所述第一控制阀(3)能够连通所述第一管路(110)、所述第二管路(120)、所述第三管路(130)以及所述第四管路(140)这四者中的任意两者;所述第二控制阀(7)能够连通所述第一管路(110)、所述第二管路(120)、所述第三管路(130)以及所述第四管路(140)这四者中的任意两者;
所述第一管路(110)、所述第二管路(120)、所述第三管路(130)以及所述第四管路(140)内容纳有第一换热介质;所述制冷剂回路(200)内容纳有第二换热介质;
所述第一管路(110)通过所述第一换热介质与第一指定部件进行热交换;所述第二管路(120)通过所述第二换热介质与第二指定部件进行热交换。
2.如权利要求1所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述第一指定部件包括电机(4);所述第二指定部件包括电池组(8)。
3.如权利要求1或2所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)间还设置有第五管路(150)、第六管路(160)以及第七管路(170)中的任一者或任多者组合;所述第五管路(150)用于与加热机构(2)热交换;所述第六管路(160)用于与低温散热器(1)热交换;所述第七管路(170)用于与暖风芯体(19)热交换;
所述第一控制阀(3)能够连通所述第一管路(110)、所述第二管路(120)、所述第三管路(130)、所述第四管路(140)、所述第五管路(150)、所述第六管路(160)以及所述第七管路(170)这七者中的任意两者;所述第二控制阀(7)能够连通所述第一管路(110)、所述第二管路(120)、所述第三管路(130)、所述第四管路(140)、所述第五管路(150)、所述第六管路(160)以及所述第七管路(170)这七者中的任意两者。
4.如权利要求3所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述热管理系统还包括第三控制阀(17)和第四控制阀(18),所述第三控制阀(17)通过第八管路将所述第四管路(140)和/或所述第七管路(170)连通至所述第一控制阀(3);所述第四控制阀(18)通过第九管路将所述第四管路(140)和/或所述第七管路(170)连通至所述第二控制阀(7)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述热管理系统还包括蒸发器(20);所述蒸发器(20)用于实现所述制冷剂回路(200)和乘员舱间的热交换;
所述制冷剂回路(200)包括第一节点(201)和第二节点(202),且所述制冷剂回路(200)上设置有节流元件(203);
所述第一节点(201)和所述第二节点(202)间设置有用于与冷端换热器(10)热交换的第一制冷剂支路(210)、用于与热端换热器(13)热交换的第二制冷剂支路(220)以及用于与所述蒸发器(20)热交换的第三制冷剂支路(230);
所述节流元件(203)用于驱动制冷剂在所述第一制冷剂支路(210)和所述第二制冷剂支路(220)形成的回路中循环,或者用于驱动制冷剂在所述第二制冷剂支路(220)和所述第三制冷剂支路(230)形成的回路中循环。
6.如权利要求4所述的车辆热管理系统,其特征在于,所述第三控制阀(17)和所述第四控制阀(18)这两者中,一者为三通比例电磁阀,另一者为三通管件。
7.一种车辆热管理方法,其特征在于,包括:
确定电池组(8)的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且所述电池组(8)的温度低于预设的第一低温阈值,则提取电机(4)的余热,并利用所述电机(4)的余热加热所述电池组(8);
确定所述电池组(8)的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且所述电机(4)的温度低于预设的第二低温阈值,则提取电池组(8)的余热,并利用所述电池组(8)的余热加热所述电机(4)。
8.一种车辆热管理方法,其特征在于,用于控制权利要求1至6中任一项所述的车辆热管理系统,包括:
确定所述电池组(8)的荷电状态低于预设的低荷电阈值,且所述电池组(8)的温度低于预设的第一低温阈值,则控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7):
连通所述第一管路(110)和所述第三管路(130)形成电机热量回收回路;和,
连通所述第二管路(120)和所述第四管路(140)形成电池组加热回路;
确定所述电池组(8)的荷电状态不低于预设的低荷电阈值,且所述电机(4)的温度低于预设的第二低温阈值,则控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7):
连通所述第二管路(120)和所述第三管路(130)形成电池组热量回收回路;和,
连通所述第一管路(110)和所述第四管路(140)形成电机加热回路;
所述第一指定部件包括所述电机(4);所述第二指定部件包括所述电池组(8)。
9.一种车辆热管理方法,其特征在于,用于控制权利要求3、4、6中任一项所述的车辆热管理系统,包括:
确定所述电池组(8)的温度低于预设的第三低温阈值,则控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)以形成电池组加热循环;
所述电池组加热循环包括所述第二管路(120),且所述电池组加热循环还包括所述第五管路(150)和/或所述第六管路(160);或者,所述电池组加热循环包括所述第二管路(120)和所述第一管路(110),且所述电池组加热循环还包括所述第五管路(150)和/或所述第六管路(160);
确定所述电机(4)的温度低于预设的第四低温阈值,则控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)以形成电机加热循环;
所述电机加热循环包括所述第一管路(110),且所述电机加热循环还包括所述第五管路(150)和/或所述第六管路(160);或者,所述电池组加热循环包括所述第二管路(120)和所述第一管路(110),且所述电池组加热循环还包括所述第五管路(150)和/或所述第六管路(160);
确定乘员舱的温度低于预设的第五低温阈值或者获取到乘员舱升温指令,则控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)以形成暖风芯体加热循环;所述暖风芯体加热循环包括所述第七管路(170),且所述暖风芯体加热循环还包括所述第一管路(110)、所述第二管路(120)、所述第五管路(150)以及所述六管路中的至少一个;
确定所述电机(4)的温度低于预设的第六低温阈值,且所述电池组(8)的温度低于预设的第七低温阈值,则控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)以形成二元加热循环;
所述二元加热循环包括所述第一管路(110)和所述第二管路(120),且所述二元加热循环还包括所述第五管路(150)和/或所述第六管路(160)。
10.一种车辆热管理方法,其特征在于,用于控制权利要求5所述的车辆热管理系统,包括:
确定所述电池组(8)的温度低于预设的第八低温阈值,则:
控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)连通所述第二管路(120)和第四管路(140)形成第五加热回路;和,
控制所述节流元件(203)驱动所述制冷剂在所述第二制冷剂支路(220)和所述第三制冷剂支路(230)形成的回路中循环;
确定所述电机(4)的温度低于预设的第九低温阈值,则:
控制所述第一控制阀(3)和所述第二控制阀(7)连通所述第一管路(110)和第四管路(140)形成第六加热回路;和,
控制所述节流元件(203)驱动所述制冷剂在所述第二制冷剂支路(220)和所述第三制冷剂支路(230)形成的回路中循环。
11.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7、8、9、10中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7、8、9、10中任一项所述的方法。
13.一种车辆,其特征在于,包括权利要求1至6中任一项所述的车辆热管理系统。
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