CN115891578A - 热管理系统和具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管理系统和具有其的车辆，热管理系统包括：热泵模块、电池水路、第二换热水路、第一换热水路、散热器水路、第一换热器、第二换热器、控制阀组和电动总成水路，所述热泵模块包括半导体换热模组，所述半导体换热模组具有热端和冷端。根据本发明的热管理系统，根据本发明实施例的热管理系统，半导体换热模组可以替代压缩机，可以实现热管理系统的小型化和轻量化、高集成度设计。同时，可以防止冷媒泄露的情况出现，降低噪声。另外，通过控制控制阀组的第一、第二、第三状态，可以合理利用电池水路、第一换热水路、第二换热水路、散热器水路以及电机总成水路，以满足不同工况下的加热与冷却需求。

Description

热管理系统和具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种热管理系统和具有其的车辆。

背景技术

相关技术中，车辆的热管理系统可以包括热泵模块，热泵模块包括压缩机，压缩机工作时噪声大，且压缩机内的冷媒流动时，容易出现泄漏的风险。同时，如何兼顾车辆的制冷和制热需求、提高热管理系统的集成度成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热管理系统，所述热管理系统可以实现小型化和轻量化设计、噪声小、可以实现更经济、环保的需求。

本发明还进一步提出了一种车辆，所述车辆包括上述热管理系统。

根据本发明实施例的热泵模块、电池水路、第二换热水路、第一换热水路、散热器水路和电动总成水路，所述热泵模块包括半导体换热模组，所述半导体换热模组具有热端和冷端；第一换热器，所述第一换热器具有第一流路和第二流路，所述第一流路与所述第一换热水路串联，所述第二流路与所述热泵模块串联，所述热泵模块与所述第一换热水路之间通过所述第一换热器换热；第二换热器，所述第二换热器具有第三流路和第四流路，所述第三流路与所述第二换热水路串联，所述第四流路与所述热泵模块串联，所述热泵模块与所述第二换热水路之间通过所述第二换热器换热；

控制阀组，所述控制阀组在第一状态、第二状态和第三状态之间可切换且分别与所述电池水路、所述第二换热水路、所述第一换热水路、所述散热器水路和所述电动总成水路连通；其中，所述控制阀组处于所述第一状态时，所述电动总成水路和所述第一换热水路中的至少一个可切换地与所述散热器水路串联连通，和/或所述电池水路与所述第二换热水路串联；

所述控制阀组处于所述第二状态时，所述电动总成水路和所述第一换热水路中的至少一个与所述电池水路串联连通，和/或所述第二换热水路与所述散热器水路串联；所述控制阀组处于所述第三状态时，所述电动总成水路和所述第一换热水路中的至少一个、所述电池水路、所述第二换热水路与所述散热器水路串联。

根据本发明实施例的热管理系统，通过设置半导体换热模组来进行热交换，半导体换热模组可以替代压缩机，半导体换热模组结构简单，可以实现热管理系统的小型化和轻量化设计。同时，半导体换热模组内可以适于液体流动，可以防止冷媒泄露的情况出现，解决车辆的NHV问题，降低噪声。另外，通过控制控制阀组的第一、第二、第三状态，可以合理利用电池水路、第二换热水路、第一换热水路、散热器水路以及电机总成水路，以满足不同工况下的加热与冷却需求，以实现更经济、环保的需求。

在一些实施例中，所述热泵模块包括：第一制冷支路，所述第二流路通过所述第一制冷支路与所述热端可选择性地串联连通或断开连通；第二制冷支路，所述第二制冷支路与所述冷端可选择性地串联连通或断开连通，所述第二制冷支路设有用于向乘客舱内换热的冷却芯体；第一制热支路，所述第一制热支路与所述热端可选择性地串联连通或断开连通，所述第一制热支路设有用于向乘客舱内换热的暖风芯体；第二制热支路，所述第四流路通过所述第二制热支路与所述冷端可选择性地串联连通或断开连通。

在一些实施例中，所述电动总成水路的一端和所述第一换热水路的一端之间连接有第一三通阀。

在一些实施例中，所述控制阀组包括：

第一四通阀，所述第一四通阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，所述第一阀口与所述散热器水路的一端相连，所述第二阀口与所述电动总成水路和所述第一换热水路的一端相连，所述第三阀口与所述电池水路的一端相连，所述第四阀口与所述第二换热水路的一端相连；

第二四通阀，所述第二四通阀具有第五阀口、第六阀口、第七阀口和第八阀口，所述第五阀口与所述散热器水路的另一端相连，所述第六阀口与所述电动总成水路和所述第一换热水路的另一端相连，所述第七阀口与所述电池水路的另一端相连，所述第八阀口与所述第二换热水路的另一端相连；

其中，所述控制阀组处于所述第一状态时，所述第一阀口与所述第二阀口连通、所述第三阀口与所述第四阀口连通、所述第五阀口与所述第六阀口连通、所述第七阀口与所述第八阀口连通；所述控制阀组处于所述第二状态时，所述第一阀口与所述第四阀口连通、所述第二阀口与所述第三阀口连通、所述第五阀口与所述第八阀口连通、所述第六阀口与所述第七阀口连通；所述控制阀组处于所述第三状态时，所述第一阀口与所述第四阀口连通、所述第二阀口与所述第三阀口连通、所述第五阀口与所述第六阀口连通、所述第七阀口与所述第八阀口连通。

在一些实施例中，还包括发动机水路；所述控制阀组还包括：第三四通阀，所述第三四通阀具有第九阀口、第十阀口、第十一阀口和第十二阀口，所述第九阀口与所述第六阀口相连，所述第十阀口与所述发动机水路的一端相连，所述第十一阀口与所述电动总成水路和所述第一换热水路的所述另一端相连，所述第十二阀口与所述发动机水路的另一端相连；当所述第九阀口和所述第十二阀口中的其中一个与所述第十阀口和所述第十一阀口中的其中一个连通时所述第九阀口和所述第十二阀口中的另一个与所述第十阀口和所述第十一阀口中的另一个连通。

在一些实施例中，所述发动机水路还包括：发动机，所述发动机的一端与所述第十阀口相连；暖风系统，所述暖风系统的一端与所述发动机的另一端相连，所述暖风系统的另一端与所述第十二阀口相连。

在一些实施例中，电控组件；中冷器，所述中冷器与所述电控组件并联；电机，所述电机与所述电控组件串联且所述电机位于所述电控组件的下游，或所述电机与所述中冷器个串联且所述电机位于所述中冷器的下游。

在一些实施例中，所述散热器水路包括：散热器；第二三通阀，所述第二三通阀与所述散热器相连，用于控制所述散热器水路内的液体是否流经所述散热器。

在一些实施例中，所述电池水路包括：电池；第三三通阀，所述第三三通阀与所述电池相连，用于控制所述电池水路内的液体是否流经所述电池。

在一些实施例中，还包括：加热器，所述加热器与所述电动总成水路和所述第一换热水路中的一个相连。

在一些实施例中，所述加热器为PTC或发动机尾气收集管。

根据本发明实施例的车辆，包括如上所述的热管理系统，通过设置半导体换热模组来进行热交换，半导体换热模组可以替代压缩机，半导体换热模组结构简单，可以实现热管理系统的小型化和轻量化设计。同时，半导体换热模组内可以适于液体流动，可以防止冷媒泄露的情况出现，解决车辆的NHV问题，降低噪声。另外，通过控制控制阀组的第一、第二、第三状态，可以合理利用电池水路、第二换热水路、散热器水路以及电机总成水路，以满足不同工况下的加热与冷却需求，以实现更经济、环保的需求。

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

附图说明

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

图1是根据本发明实施例的热管理系统的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的热泵模块对电池以及乘客舱制冷的示意图。

图3是根据本发明实施例的热泵模块对电动总成水路散热的示意图。

图4是根据本发明实施例的散热器对电池散热的示意图。

图5是根据本发明实施例的热泵模块对电池散热的示意图。

图6是根据本发明实施例的热泵模块对乘客舱制热、的示意图。

图7是根据本发明实施例的电池余热对冷端换热、发动机单独采暖的示意图。

图8是根据本发明实施例的空调采暖且热泵模块对电池、电动总成水路加热的示意图。

图9是根据本发明实施例的热泵模块对电池加热的示意图。

图10是根据本发明实施例的电机和电控组件的余热对电池加热的示意图。

图11是根据本发明的实施例的发动机余热对电池加热的示意图。

图12是根据本发明的实施例的加热器对电池加热的示意图。

图13是根据本发明实施例的热泵模块对电动总成水路加热的示意图。

图14是根据本发明实施例的加热器同时对电池和电动总成水路加热的示意图。

图15是根据本发明实施例的发动机的余热对电动总成水路加热的示意图。

附图标记：

热管理系统1；

热泵模块100；半导体换热模组110；热端111；冷端112；

第二换热器120；第三流路121；第四流路122；

暖风芯体130；冷却芯体140；

第一制冷前支路151；第一制冷后支路152；第二制冷支路153；第一制热支路154；第二制热前支路155；第二制热后支路156；

第五三通阀160；第四三通阀170；电池水路200；电池210；第三三通阀220；

散热器水路300；散热器310；第二三通阀320；

电动总成水路400；电控组件410；中冷器420；电机430；

第二换热水路500；

控制阀组600；第一四通阀610；第一阀口611；第二阀口612；第三阀口613；

第四阀口614；

第二四通阀620；第五阀口621；第六阀口622；第七阀口623；第八阀口624；

第三四通阀630；第九阀口631；第十阀口632；第十一阀口633；第十二阀口634；

发动机水路700；发动机710；暖风系统720；

第一换热水路800；第一换热器810；第一流路811；第二流路812；

第一三通阀910；加热器920。

具体实施方式

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

下面参考图1-图15描述根据本发明实施例的热管理系统1，热管理系统1包括热泵模块100、电池水路200、第二换热水路500、第一换热水路800、散热器水路300、电动总成水路400、第一换热器810、第二换热器120以及控制阀组600，下面以热管理系统1应用于车辆为例进行说明，但不代表对此的限制。

具体而言，如图1所示，热泵模块100包括半导体换热模组110，半导体换热模组110具有热端111和冷端112。需要说明的是，半导体换热模组110可以实现珀尔帖效应，半导体换热模组110可以包括两个导体，当电流流经两个导体形成的接点时，接点处会产生吸热和放热的现象，其中一端可以对外界制冷以构造出冷端112，其中另一端可以对外界制热以构造出热端111。其中，吸热和放热大小可以由电流的大小决定。控制阀组600在第一状态、第二状态和第三状态之间可切换且分别与电池水路200、第一换热水路800、第二换热水路500、散热器水路300和电动总成水路400连通。其中，在本发明的实施例中，“连通”指的是各个水路中的介质管路相连通。

第一换热器810具有第一流路811和第二流路812，第一流路811与第一换热水路800串联，第二流路812与热泵模块100串联，热泵模块100与第一换热水路800之间通过第一换热器810换热。第二换热器120具有第三流路121和第四流路122，第三流路121与第二换热水路500串联，第四流路122与热泵模块100串联，热泵模块100与第二换热水路500之间通过第二换热器120换热。例如，第一换热器为水冷换热器，通过水冷换热器与散热器水路300中的低温散热器的结合代替风冷换热器，节省了风冷换热器在车辆发动机舱的空间，更有利于发动机舱的空间优化，减轻前端的模块重量，同时可以利于降低热损失。

热泵模块100内适于介质流动，介质可以为水与乙二醇的混合液。当需要热泵模块100为例如电池水路200、乘客舱、电动总成水路400等热源制冷时，流经冷端112的介质与外部相连通以实现热交换，同时，热端111同时进行散热循环，以保证制冷效率。例如，夏天天气炎热，热泵模块100可以对乘客舱制冷以保证乘员乘坐车辆时的舒适度，或者，电池水路200或者电动总成水路400设有工作时会发热的热源，热泵模块100可以对热源进行降温。当需要热泵模块100为例如电池水路200、乘客舱、电动总成水路400等需加热源制热时，流经热端111的介质与外部相连通实现热交换，同时，冷端112同时进行换热循环，以保证制热效率。例如，冬天天气寒冷，热泵模块100可以对乘客舱进行制热以保证乘员乘坐车辆时的舒适度，或者，电池水路200或者电动总成水路400所处温度较低，会影响电池水路200或者电动总成水路400中的部件正常工作，因此，热泵模块100可以对其进行加热，以保证部件正常工作。

通过设置第一换热水路800，水冷换热器水路中的介质可以参与冷却循环，可以利于实现热管理系统1的高集成化设计的同时，提高热交换的效率。结合发动机水路700的余热、电动总成水路400的余热、电池水路200的余热等多热源的控制，实现了一种对乘客舱以及电池210热管理的集成控制系统，达到循环系统更经济、更节能的目的。

其中，控制阀组600处于第一状态时，电动总成水路400和第一换热水路800中的至少一个可切换地与散热器水路300串联连通，和/或电池水路200与第二换热水路500串联连通，控制阀组600处于第二状态时，电动总成水路400和第一换热水路800中的至少一个与电池水路200串联，且第二换热水路500与散热器水路300串联连通；例如，电动总成水路400和/或第一换热水路800并联相连且均与电池水路200串联，控制阀组600处于第三状态时，电动总成水路400和第一换热水路800中的至少一个、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联。例如，电动总成水路400和第一换热水路800、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联。例如，电动总成水路400和第一换热水路800并联相连且均与散热器水路300串联。

由此，可以实现热泵模块100的换热的双循环设计，进一步提高热泵模块100的制冷和制热效果。具体地，当热泵模块100制冷时，冷端可以对乘客舱制冷，热端可以与第一换热器连通换热以进行散热循环，同时，热端可以与散热器水路相连通以进行散热循环，两个散热循环可以同时进行，以保证制冷效果和制冷效率。当热泵模块100制热时，热端可以对乘客舱制热，冷端可以与第二换热器连通以进行换热，同时，冷端可以与散热器水路相连通以进行换热循环。

根据本发明实施例的热管理系统1，通过设置半导体换热模组110来进行热交换，半导体换热模组110可以替代压缩机，半导体换热模组110结构简单，可以实现热管理系统1的小型化和轻量化设计。同时，半导体换热模组110内可以适于液体流动，可以防止冷媒泄露的情况出现，解决车辆的NHV(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)问题，降低噪声。另外，通过控制控制阀组600的第一、第二、第三状态，可以合理利用电池水路200、第二换热水路500、第一换热水路800、散热器水路300以及电动总成水路400，以满足不同工况下的加热与冷却需求，以实现更经济、环保的需求。

在一些实施例中，如图1所示，热泵模块100可以包括第一制冷支路、第二制冷支路153、第一制热支路154、第二制热支路，第二流路812通过第一制冷支路与热端111的一端可选择性地串联或断开连通。第二制冷支路153与冷端112可选择性地串联连通或断开连通。第二制冷支路153设有用于向乘客舱内换热的冷却芯体140,第一制热支路154与热端111可选择性地串联连通或断开连通，第一制热支路154设有用于向乘客舱内换热的暖风芯体130,第四流路122通过第二制热支路与冷端112可选择性地串联连通或断开连通。

例如，第一制冷支路包括第一制冷前支路和第一制冷后支路，第二流路812的一端通过第一制冷前支路151与热端111的一端可选择性地连接或断开连接。第二流路812的另一端通过第一制冷后支路152与热端111的另一端连接。例如，第二制热支路包括第二制热前支路和第二制热后支路，第四流路122的一端通过第二制热前支路155与冷端112的一端连接；第四流路122的另一端通过所述第二制热后支路156与冷端112的一端可选择性地连接或断开连接。

当热管理系统1需要对乘客舱制冷时，冷却芯体140可以向乘客舱内换热以降低乘客舱的温度，当热管理系统1需要对乘客舱制热时，暖风芯体130可以向乘客舱内换热以将热端111产生的热量释放到乘客舱。通过设置暖风芯体130和冷却芯体，可以利于降低能耗，防止噪声。

例如，热管理系统1可以包括第四三通阀170以及第五三通阀160通过设置第五三通阀160可以控制介质是否流过冷却芯体140，当介质流经冷却芯体140时，以便于对乘客舱进行热交换。第四三通阀170可以控制介质是否流过暖风芯体130，当介质流过暖风芯体130时，以便于对乘客舱进行热交换。

在一些实施例中，电动总成水路400的一端和第一换热水路800的一端之间连接有第一三通阀910。在控制阀组600处于第一状态时，第一三通阀910可以控制散热器水路300的介质流经电动总成水路400或者第一换热水路800再或者同时流经电动总成水路400和第一换热水路800。在控制阀组600处于第二状态时，第一三通阀910可以控制第二换热水路500的介质流经电动总成水路400或者第一换热水路800再或者同时流经电动总成水路400和第一换热水路800。在控制阀组600处于第三状态时，第一三通阀910可以控制散热器水路300的介质(即电池水路200的介质和第二换热水路500的介质)流经电动总成水路400或者第一换热水路800再或者同时流经电动总成水路400和第一换热水路800。由此，可以利于实现热管理系统1的多种工况的换热。

在一些实施例中，控制阀组600包括第一四通阀610以及第二四通阀620，第一四通阀610具有第一阀口611、第二阀口612、第三阀口613和第四阀口614，第一阀口611与散热器水路300的一端相连，第二阀口612与电动总成水路400和第一换热水路800的一端相连，第三阀口613与电池水路200的一端相连，第四阀口614与第二换热水路500的一端相连；

第二四通阀620具有第五阀口621、第六阀口622、第七阀口623和第八阀口624，第五阀口621与散热器水路300的另一端相连，第六阀口622与电动总成水路400和第一换热水路800的另一端相连，第七阀口623与电池水路200的另一端相连，第八阀口624与第二换热水路500的另一端相连；

其中，控制阀组600处于第一状态时，第一阀口611与第二阀口612连通、第三阀口613与第四阀口614连通、第五阀口621与第六阀口622连通、第七阀口623与第八阀口624连通；控制阀组600处于第二状态时，第一阀口611与第四阀口614连通、第二阀口612与第三阀口613连通、第五阀口621与第八阀口624连通、第六阀口622与第七阀口623连通；控制阀组600处于第三状态时，第一阀口611与第四阀口614连通、第二阀口612与第三阀口613连通、第五阀口621与第六阀口622连通、第七阀口623与第八阀口624连通。

在一些实施例中，如图1所示，热管理系统1还可以包括发动机水路700；控制阀组600还包括第三四通阀630，第三四通阀630具有第九阀口631、第十阀口632、第十一阀口633和第十二阀口634，第九阀口631与第六阀口622相连，第十阀口632与发动机水路700的一端相连，第十一阀口633与电动总成水路400和第一换热水路800的另一端相连，第十二阀口634与发动机水路700的另一端相连；当第九阀口631和第十二阀口634中的其中一个与第十阀口632和第十一阀口633中的其中一个连通时第九阀口631和第十二阀口634中的另一个与第十阀口632和第十一阀口633中的另一个连通。

此时，若第十阀口632和第十二阀口634连接时，发动机水路700单独循环，而不与其他水路进行热交换。

若第九阀口631和第十阀口632连接，且第十一阀口633和第十二阀口634连接，则控制阀组600处于第一状态时，发动机水路700可以与电动总成水路400串联，以单独为电动总成加热；控制阀组600处于第二状态时，发动机水路700可以与电动总成水路400串联，在为电动总成加热的同时，也可以与热泵模块100换热，以降低热泵模块100的制热难度，或者发动机水路700可以与第一换热水路800串联，即发动机水路700仅与热泵模块100换热，以降低热泵模块100的制热难度；控制阀组600处于第三状态时，发动机水路700可以与电动总成水路400串联，以为电动总成和电池210加热，或者发动即水路与第一换热水路800串联，即发动机水路700仅为电池210加热。

进一步地，如图1所示，发动机水路700还包括发动机710以及暖风系统720，发动机710的一端与第十阀口632相连，暖风系统720的一端与发动机710的另一端相连，暖风系统720的另一端与第十二阀口634相连。即发动机710可以与暖风系统720串联。

当第十阀口632和第十二阀口634连接时，发动机710以及暖风系统720形成循环水路，暖风系统720可以为乘客舱提供暖气，以提高乘客舱的温度，且暖风系统720的部分热量能够对发动机710加热，以保证发动机710的工作效率。

车辆在低温环境启动时，控制阀组600可以处于第三状态，第九阀口631和第十阀口632可以连接，且第十一阀口633和第十二阀口634可以连接，此时发动机水路700、电动总成水路400和第一换热水路800中的至少一个、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联，此时若发动机水路700、第一换热水路800、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联，则发动机水路700的热量(即发动机710的热量和暖风系统720的热量)可以仅对电池210加热；若发动机水路700、电动总成水路400、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联，则发动机水路700的热量(即发动机710的热量和暖风系统720的热量)可以对电池210和电动总成加热。这样无需起到热泵模块100即可以利用发动机710的余热对电机430和电动总成加热，有利于车辆的纯电动模式启动。

车辆在极低环境启动时，控制阀组600可以处于第一状态，第九阀口631和第十阀口632可以连接，且第十一阀口633和第十二阀口634可以连接，此时发动机水路700、电动总成水路400和散热器水路300串联，此时发动机710的余热仅为电动从成加热，有利于车辆在极低温环境中的启动。

在一些实施例中，如图1所示，电动总成水路400包括电控组件410、中冷器420、电机430，中冷器420与电控组件410并联。电机430与电控组件410串联且电机430位于电控组件410和中冷器420的下游，或中冷器420与电控组件410串联且电机430位于中冷器420的下游。

由于中冷器420和电控组件410都属于控制设备，中冷器420的耐高温性和电控组件410的耐高温性都弱于电机430的耐高温性，因此，将电机430设于电控组件410和中冷器420的下游可以使介质先经过中冷器420和电控组件410，对中冷器420和电控组件410进行冷却降温后，再经过电机430，进而提高了中冷器420和电控组件410的冷却效果，避免中冷器420和电控组件410由于温度过高而损坏，延长中冷器420和电控组件410的使用寿命。

同时，中冷器420与电控组件410并联，电机430与电控组件410和中冷器420中的至少一个串联。中冷器420的耐高温性和电控组件410的耐高温性也存在着一定的差异，以及因为两者的使用情况不同，可能导致中冷器420和电控组件410的工作温度不同，通过并联设置可以分别对中冷器420和电控组件410进行温度控制，使温度控制得更加精准，更有效地保护了中冷器420和电控组件410。

在一些实施例中散热器水路300包括散热器310以及第二三通阀320，第二三通阀320与散热器310相连，用于控制散热器水路300内的液体是否流经散热器310。

举例而言，第二三通阀320可以具有一个进水口和两个出水口，第二三通阀320可以设于散热器310和第一四通阀610的第一阀口611之间，且第二三通阀320的进水口连接于第一阀口611，第二三通阀320的其中一个出水口连接于散热器310的一端，第二三通阀320的另一个出水口直接连接于第二四通阀620的第六阀口622。

当不需要散热器310工作，例如，控制阀组600处于第三状态，单独利用电机430和电控组件410的余热为电池210加热时，此时可以将第二三通阀320的连接于散热器310的出水口关闭，且将第二三通阀320的连接于第六阀口622的出水口打开，从而使散热器水路300内的介质不流经散热器310，电机430和电控组件410的余热不会被散热器310散去，更充分地利用了电机430和电控组件410的余热为电池210加热，进一步提高了能量利用率。

在一些实施例中，如图1所示，电池水路200包括电池210以及第三三通阀220，第三三通阀220与电池210相连，用于控制电池水路200内的液体是否流经电池210。

举例而言，第三三通阀220也可以具有一个进水口和两个出水口，第三三通阀220可以设于电池210和第二四通阀620的第七阀口623之间，且第三三通阀220的进水口连接于第七阀口623，第三三通阀220的其中一个出水口连接于电池210的一端，第三三通阀220的另一个出水口连接于第一四通阀610的第二阀口612。

当电池210不需要加热时，例如，当控制阀组600处于第三状态，只需为电动总成进行加热或者降温时，可以将第三三通阀220的连接于电池210的出水口关闭，且将第三三通阀220的连接于第一四通阀610的第二阀口612的出水口打开，这样只对电动总成进行换热，换热效果更好，加热或者降温速率更快。

在一些实施例中，如图1所示，热管理系统1还包括加热器920，加热器920与电动总成水路400和第一换热水路800中的一个相连。

当电池210需要加热，例如插枪充电时,此时控制阀组600处于第三状态，第一换热水路800、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联，且加热器920与第一换热水路800相连，此时流经加热器920的介质不流经电动总成，因此加热器920无需与电动总成进行换热，即加热器920的热量全部为电池210加热，对电池210的加热效果好，且热泵模块100可以无需启动，能耗低且安全性高。

或者，当电池210和电动总成均需要加热时，此时控制阀组600处于第三状态，电动总成水路400、电池水路200、第二换热水路500与散热器水路300串联，且加热器920与电动总成水路400相连，此时流经加热器920的介质流经电动总成和电池210，即实现了加热器920为电动总成和电池210的同时加热。

当控制阀组600处于第一状态时，热泵模块100制热时，若电池210的余热不足，可以打开加热器920为热泵模块100辅助提供热量。或者，可以开启加热器920来加热电池210。再或者，可以控制第五三通阀160使散热器水路300内的介质不流经散热器310，再开启加热器920来加热电池210和电动总成，且可以控制第三三通阀220使电池水路200内的介质不流经电池210，以使加热器920单独加热电动总成。

进一步地，加热器920可以为PTC(Positive Temperature Coefficient正温度系数热敏电阻)或发动机710尾气收集管。当采用PTC作为加热器920时，可以根据需求的加热量来调节PTC的接入电压，电压越大，加热器920的加热量越大，能够在外界环境较冷时来辅助提高电池210、电动总成的温度，以及为热泵模块100供热，调节方便。例如，PTC可以为低压水加热器920。当采用发动机710尾气换热器作为加热器920，需求加热量大时，可以增大废气回收的流量，需求加热量小时，可以相应地减少废气回收的流量，进而控制加热温度，且能够对发动机710的尾气进行再利用，进一步提高了能量利用率，减小了能耗。

下面参照图2-图15来描述本发明实施例的热管理系统1处于不同工况下的具体流路，其中，图2-图15的虚线位置代表此处为断路的状态。

如图2-图5所示，热管理系统1的制冷循环可以包括多种工况。

车辆的空调制冷循环可以为：冷端112与第二换热器120相连，第二换热器120与第五三通阀160相连，第五三通阀160与冷却芯体140相连，冷却芯体140与冷端112相连。其中，空调制冷循环可以用于对乘客舱制冷。

此时，散热循环可以为：1、热端111与第四三通阀170相连，第四三通阀170与第一换热器810相连，第一换热器810与热端111相连。2、第一四通阀610的第一阀口611和第二阀口612相连，第二四通阀620的第五阀口621和第七阀口623相连。第一换热器810与第一四通阀610相连，第一四通阀610与第二三通阀320相连，第二三通阀320与散热器310相连，散热器310与第二四通阀620相连，第二四通阀620与加热器920相连，此时，加热器920不启动，加热器920与第一三通阀910相连，第一三通阀910与第一换热器810相连。由此，两个散热循环可以同时流通，以提高空调制冷循环的制冷效果。

如图2所示，车辆的空调的制冷模式可以为如上的制冷循环，散热循环可以为如上所示的散热循环。

电池210的制冷循环可以为：第一四通阀610的第三阀口613和第四阀口614相连，第二四通阀620的第七阀口623和第八阀口624相连。第二换热器120连接第一四通阀610，第一四通阀610连接电池210，电池210连接第二四通阀620，第二四通阀620连接第二换热器120，由此，半导体换热模组110可以通过第二换热器120对电池210制冷。

如图3所示，可以通过散热器310对电动总成水路400进行散热，此时，制冷循环可以为：第一四通阀610的第一阀口611和第二阀口612相连，第二四通阀620的第五阀口621和第六阀口622相连，第三四通阀630的第九阀口631和第十一阀口633相连，电动总成水路400可以与第一四通阀610相连，第一四通阀610与第二三通阀320相连，第二三通阀320与散热器310相连，散热器310与第二四通阀620相连，第二四通阀620与第三四通阀630相连，第三四通阀630与加热器920相连，此时，加热器920不启动，加热器920与第一三通阀910相连，第一三通阀910与电动总成水路400相连，如此，可以实现散热器310对电动总成水路400(电机430、中冷器420以及电控组件410)的降温。

如图4所示，在高温环境下时停车充电时，电池210可以通过散热器310进行散热。此时，制冷循环为：第一四通阀610的第一阀口611和第四阀口614相连、第二阀口612和第三阀口613相连；第二四通阀620的第七阀口623和第八阀口624相连、第二四通阀620的第五阀口621和第六阀口622相连；第三四通阀630的第九阀口631和第十一阀口633相连。电池210与第二四通阀620(第七阀口623和第八阀口624)相连，第二四通阀620与第二换热器120相连，第二换热器120与第一四通阀610(第一阀口611和第四阀口614)相连，第一四通阀610与第二三通阀320相连，第二三通阀320与散热器310相连，散热器310与第二四通阀620(第五阀口621和第六阀口622相连)，第二四通阀620与第三四通阀630相连，第三四通阀630与加热器920相连，此时，加热器920不启动，加热器920与第一三通阀910相连，第一三通阀910与第一换热器810相连，第一换热器810与第一四通阀610(第二阀口612和第三阀口613)相连，第一四通阀610与第三三通阀220相连，第三三通阀220与电池210相连，如此，可以实现电池210的单独散热。

如图5所示，可以通过热泵模块100对电池210散热。冷端112的循环为：冷端112连接第二换热器120，第二换热器120连接第五三通阀160，第五三通阀160连接冷端112，同时，热端111进行散热循环。

电池210冷却循环：第二换热器120连接第一四通阀610(第四阀门和第三阀门相连)，第一四通阀610连接第三三通阀220，第三三通阀220连接电池210，电池210连接第二四通阀620(第七阀门和第八阀门相连)，第二四通阀620连接第二换热器120，如此，可以通过第二换热器120实现对电池210的散热。

如图6-图8所示，热管理系统1的制热循环可以包括多种工况。

如图6所示，此时为热端111单采暖工况，空调单采暖循环可以为：热端111与第四三通阀170相连，第四三通阀170可以与暖风芯体130相连，暖风芯体130与热端111相连。其中，空调制热循环可以用于对乘客舱制热。同时，冷端112可以进行换热循环，以保证制热效率。此时，换热循环可以包括两个循环：1、冷端112与第二换热器120相连，第二换热器120与第五三通阀160相连，第五三通阀160与冷端112相连。2、第二换热器120与第一四通阀610(第一阀口611和第四阀口614)和第二三通阀320相连，第二三通阀320与散热器310相连，散热器310与第二四通阀620(第五阀口621和第八阀口624)相连，第二四通阀620和第二换热器120相连。

如图7所示，可以利用电池210的余热通过第二换热器120对冷端112进行有效换热，满足热端111的制热或采暖需求。

冷端112的换热循环可以为：1、冷端112与第二换热器120相连，第二换热器120与第五三通阀160相连，第五三通阀160与冷端112相连。2、第二换热器120与第一四通阀610(第三阀口613和第四阀口614相连)相连，第一四通阀610与第五四通阀相连，第五四通阀与电池210相连，电池210与第二四通阀620(第七阀口623和第八阀口624相连)相连，第二四通阀620与第二换热器120。

如图7所示，发动机710可以单独采暖，此时，发动机710的暖风循环可以为：发动机710与暖风系统720相连，暖风系统720与第三四通阀630(第十阀口632和第十二阀口634相连)相连，第三四通阀630与发明机相连。

如图8所示，空调可以双开，即空调采暖，且热泵模块100的热端111对电池210、电动总成水路400加热。此时，空调的采暖循环为：热端111与第四三通阀170相连，第四三通阀170连接第一换热器810，第一换热器810连接热端111，同时，冷暖需要换热，以保证换热效率。冷端112的循环与上述流路相同，在此不再赘述。

空调制热，且利用半导体热端111分出一路到第一换热器810，向电机430和电池210加热(加热电机430还是加热电池210都是可选的，例如，当不加热电机430时，把第一三通阀910左端关闭，当不加热电池210时，把第三三通阀220左端关闭且上端打开)

如图9-图12所示，热管理系统1可以采用多种方式对电池210进行加热。

如图9所示，可以利用热端111对电池210进行加热。制热循环可以为：热端111连接第四三通阀170，第四三通阀170连接第一换热器810，第一换热器810连接热端111。

电池210加热循环为：电池210连接第二四通阀620(第六阀口622和第七阀口623相连)，第三四通阀630(第九阀口631和第十一阀口633相连)第三四通阀630与加热器920相连，此时，加热器920不启动，加热器920可以与第一三通阀910相连，第一三通阀910与第一换热器810相连，第一换热器810与第一四通阀610(第二阀口612和第三阀口613相连)，第一四通阀610与第三三通阀220相连，第三三通阀220与电池210相连。

如图10所示，可以单独利用电机430和电控组件410的余热对电池210加热。此时，电动总成水路400与第一四通阀610(第二阀口612和第三阀口613)相连，第一四通阀610和第三三通阀220相连，第三三通阀220和电池210相连，电池210和第三四通阀630相连，第三四通阀630与第二四通阀620相连，第二四通阀620与加热器920相连，此时，加热器920不启动，加热器920和第一三通阀910相连，第一三通阀910与电动总成水路400与相连。

如图11所示，冷车启动时，水温和环境温度都较低，空调不工作，可使用发动机710余热加热电池210，保证纯电动模式启动。此时，加热循环可以为：电池210与第二四通阀620相连，第二四通阀620(第七阀口和第六阀口)与第三四通阀630(第九阀口和第十阀口)相连，第三四通阀630与发动机710相连，发动机710与暖风系统720相连，暖风系统720与第二电磁阀相连，第二电磁阀与加热器920相连，此时，加热器920不启动，加热器920与第一三通阀910相连，第一三通阀910与第一换热器810相连，第一换热器810与第一四通阀610(第二阀口和第三阀口)相连，第一四通阀610与第三三通阀220相连，第三三通阀220与电池210相连。

如图12所示，车辆插枪充电时，电池210需要加热，此时，启动加热器920，可以对电池210加热，此时发动机710可以不启动。电池210的加热循环可以为：电池210与第二四通阀620(第七阀口和第六阀口)相连，第二四通阀620与第三四通阀630(第九阀口和第十一阀口相连)相连，第三四通阀630与加热器920相连，此时，加热器920启动，加热器920与第一三通阀910相连，第一三通阀910与第一换热器810相连，第一换热器810与第一四通阀610(第二阀口和第三阀口)相连，第一四通阀610与第三三通阀220相连，第三三通阀220与电池210相连。

如图13-图15所示，热管理系统1可以采用多种方式对电动总成水路400的电控组件410和电机430进行加热。

如图13所示，可以利用热端111单独对电动总成水路400加热。此时制热循环为：热端111连接第四三通阀170，第四三通阀170连接第一换热器810，第一换热器810连接热端111。此时，电动总成水路400的冷却循环为：第三四通阀630(第九阀口和第十一阀口)连接加热器920，此时，加热器920不启动，加热器920连接第一三通阀910，第一三通阀910连接电动总成水路400以及第一换热器810，后与第一四通阀610(第二阀口和第三阀口)连接，第三三通阀220与第二四通阀(第六阀口和第七阀口)连接。

如图14所示，当车辆冷启动时，加热器920可以同时对电池210和电动总成水路400进行加热。此时，加热循环为：电池210与第二四通阀620(第六阀口和第七阀口相连)相连，第二四通阀620与第三四通阀630(第九阀口和第十一阀口相连)相连，此时加热器920开启，第三四通阀630与加热器920相连，加热器920与第一三通阀910相连，第一三通阀910与电动总成水路400、第一换热器810并联相连，后与第一四通阀610(第二阀口和第三阀口相连)相连，第一四通阀610与第三三通阀220相连，第三三通阀220与电池210相连。

如图15所示，车辆在极度低温时，可以利用发动机710的余热加热电动总成水路400。此时，电动总成水路400加热循环为：第三四通阀630连接发动机710，发动机710连接暖风系统720，暖风系统720连接第三四通阀630(第九阀口和第十阀口相连)，第三四通阀630连接加热器920，此时，加热器920不启动，加热器920连接第一三通阀910，第一三通阀910连接电动总成水路400，再连接第一四通阀610(第二阀口和第三阀口相连)，第一四通阀610连接第三三通阀220，第三三通阀220连接第二四通阀620(第五阀口和第六阀口相连)。

根据本发明实施例的车辆，包括上述任一项实施例中的热管理系统1。

根据本发明实施例的车辆，通过设置半导体换热模组110来进行热交换，半导体换热模组110可以替代压缩机，半导体换热模组110结构简单，可以实现热管理系统1的小型化和轻量化设计。同时，半导体换热模组110内可以适于液体流动，可以防止冷媒泄露的情况出现，解决车辆的NHV(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)问题，降低噪声。另外，通过控制控制阀组600的第一、第二、第三状态，可以合理利用电池水路200、第二换热水路500、散热器水路300以及电动总成水路400，以满足不同工况下的加热与冷却需求，以实现更经济、环保的需求。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

根据本发明实施例的热管理系统和具有其的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

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

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

Claims (12)

1.一种热管理系统，其特征在于，包括：

热泵模块、电池水路、第一换热水路、第二换热水路、散热器水路和电动总成水路，所述热泵模块包括半导体换热模组，所述半导体换热模组具有热端和冷端；

第一换热器，所述第一换热器具有第一流路和第二流路，所述第一流路与所述第一换热水路串联，所述第二流路与所述热泵模块串联，所述热泵模块与所述第一换热水路之间通过所述第一换热器换热；

第二换热器，所述第二换热器具有第三流路和第四流路，所述第三流路与所述第二换热水路串联，所述第四流路与所述热泵模块串联，所述热泵模块与所述第二换热水路之间通过所述第二换热器换热；

控制阀组，所述控制阀组在第一状态、第二状态和第三状态之间可切换且分别与所述电池水路、所述第二换热水路、所述第一换热水路、所述散热器水路和所述电动总成水路连通；

其中，所述控制阀组处于所述第一状态时，所述电动总成水路和所述第一换热水路中的至少一个与所述散热器水路串联连通，和/或所述电池水路与所述第二换热水路串联连通；

所述控制阀组处于所述第二状态时，所述电动总成水路和所述第一换热水路中的至少一个与所述电池水路串联连通，和/或所述第二换热水路与所述散热器水路串联连通；

所述控制阀组处于所述第三状态时，所述电动总成水路和所述第一换热水路中的至少一个、所述电池水路、所述第二换热水路与所述散热器水路串联连通。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热泵模块包括：

第一制冷支路，所述第二流路通过所述第一制冷支路与所述热端可选择性地串联连通或断开连通；

第二制冷支路，所述第二制冷支路与所述冷端可选择性地串联连通或断开连通，所述第二制冷支路设有用于向乘客舱内换热的冷却芯体；

第一制热支路，所述第一制热支路与所述热端可选择性地串联连通或断开连通，所述第一制热支路设有用于向乘客舱内换热的暖风芯体；

第二制热支路，所述第四流路通过所述第二制热支路与所述冷端可选择性地串联连通或断开连通。

3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述电动总成水路的一端和所述第一换热水路的一端之间连接有第一三通阀。

4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述控制阀组包括：

第一四通阀，所述第一四通阀具有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，所述第一阀口与所述散热器水路的一端相连，所述第二阀口与所述电动总成水路和所述第一换热水路的一端相连，所述第三阀口与所述电池水路的一端相连，所述第四阀口与所述第二换热水路的一端相连；

第二四通阀，所述第二四通阀具有第五阀口、第六阀口、第七阀口和第八阀口，所述第五阀口与所述散热器水路的另一端相连，所述第六阀口与所述电动总成水路和所述第一换热水路的另一端相连，所述第七阀口与所述电池水路的另一端相连，所述第八阀口与所述第二换热水路的另一端相连；

其中，所述控制阀组处于所述第一状态时，所述第一阀口与所述第二阀口连通、所述第三阀口与所述第四阀口连通、所述第五阀口与所述第六阀口连通、所述第七阀口与所述第八阀口连通；

所述控制阀组处于所述第二状态时，所述第一阀口与所述第四阀口连通、所述第二阀口与所述第三阀口连通、所述第五阀口与所述第八阀口连通、所述第六阀口与所述第七阀口连通；

所述控制阀组处于所述第三状态时，所述第一阀口与所述第四阀口连通、所述第二阀口与所述第三阀口连通、所述第五阀口与所述第六阀口连通、所述第七阀口与所述第八阀口连通。

5.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，还包括发动机水路；

所述控制阀组还包括：

第三四通阀，所述第三四通阀具有第九阀口、第十阀口、第十一阀口和第十二阀口，所述第九阀口与所述第六阀口相连，所述第十阀口与所述发动机水路的一端相连，所述第十一阀口与所述电动总成水路和所述第一换热水路的所述另一端相连，所述第十二阀口与所述发动机水路的另一端相连；

当所述第九阀口和所述第十二阀口中的其中一个与所述第十阀口和所述第十一阀口中的其中一个连通时，所述第九阀口和所述第十二阀口中的另一个与所述第十阀口和所述第十一阀口中的另一个连通。

6.根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述发动机水路还包括：

发动机，所述发动机的一端与所述第十阀口相连；

暖风系统，所述暖风系统的一端与所述发动机的另一端相连，所述暖风系统的另一端与所述第十二阀口相连。

7.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述电动总成水路包括：

电控组件；

中冷器，所述中冷器与所述电控组件并联；

电机，所述电机与所述电控组件串联且所述电机位于所述电控组件的下游，或所述电机与所述中冷器串联且所述电机位于所述中冷器的下游。

8.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述散热器水路包括：

散热器；

第二三通阀，所述第二三通阀与所述散热器相连，用于控制所述散热器水路内的液体是否流经所述散热器。

9.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述电池水路包括：

电池；

第三三通阀，所述第三三通阀与所述电池相连，用于控制所述电池水路内的液体是否流经所述电池。

10.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，还包括：

加热器，所述加热器与所述电动总成水路和所述第一换热水路中的一个相连。

11.根据权利要求10所述的热管理系统，其特征在于，所述加热器为PTC或发动机尾气收集管。

12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的热管理系统。

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