CN116677795A - 一种多通阀及汽车热管理系统 - Google Patents

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蔡张齐
傅华盛
陈立清
赖建博
刘瑞庭
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Abstract

本发明公开了一种多通阀及汽车热管理系统，属于汽车配件的技术领域，多通阀包括阀壳及阀芯，阀芯装配在阀壳内，阀芯相对阀壳转动，阀芯连接执行器，阀壳具有周向分布的六个通口，其中X1通口、X3通口、X4通口及X5通口设置在阀壳的上层，X2通口设置在阀壳的下层，X6通口贯通上下层，阀芯具有A通口、B通口及C通口三个上层通道及D通口、E通口及F通口三个上下层混合通道，通过阀芯的通道与阀壳的通口连通与否，切换需要的热管理模式，可以用更少的通口实现更多的工作模式，这样多通阀的整体体积更小，可以节省更多空间，减少了控制多通阀切换所需要的阀门执行器，可以节约成本，减少阀门执行器能耗，系统中泄露风险点也会减少。

Description

一种多通阀及汽车热管理系统
【技术领域】
本发明涉及汽车配件的技术领域，特别涉及汽车热管理系统中冷却液流通回路的切换控制多通阀及汽车热管理系统。
【背景技术】
多通阀以各种形式广泛用于各种技术领域，在多种应用中用于控制复杂的流体流动。通过多通阀有可能取代多个单向阀的组合。例如，多通阀被用于控制车辆中带有流体回路的复杂流体系统。特别是在新能源车辆，如混合动力车或电动车，流体系统与流体回路更趋复杂，例如，流体回路可以是冷却回路和/或加热回路，据此，同一个流体回路可以同时被设计成冷却回路和加热回路。根据操作模式的不同，可能需要关闭或打开、连接或分离这种流体系统的流体回路。当使用传统的多通阀时，需要多个多通阀，例如3/2-或4/2-路阀。
已知的多通阀包括一个具有多个壳体开口的壳体，每个壳体开口用于与流体的外部流道导流连接，以及一个布置在壳体中的阀体，以便可围绕旋转轴旋转，用于壳体的至少两个壳体开口的导流连接，其中在壳体和阀体之间布置有与壳体开口相对应的密封开口，用于相对于自由环境密封导流连接，并且其中阀体有至少一个连接通道。
如图1所示为一种电动车型的热管理系统原理框图，其中管口H、I、J、K、L、M、N、O通过管路连接到其他热管理部件，对车辆上需要被冷却和(或)被加热的部件进行热管理。为实现热管理各个模式需求需引入三个多通阀，即两个三通阀A1、A2和一个四通阀A3。其通过阀口的开度调节可实现特定的管路连通需要，形成不同的热管理模式。如图2所示为各个不同热管理模式下，三个多通阀开口的开度定义图。通过控制三个多通阀不同阀口的开合，可实现11个模式下的热管理需求。
现有电动车型的热管理系统需要使用多个多通阀及多个用以控制多通阀切换的阀门执行器，导致体积大、成本高，并且多个多通阀需要的管路及管路接口较多，系统泄露风险大，还需要较大的安装空间，使用多个阀门执行器也会产生较大的能耗。
有鉴于此，本设计人针对多通阀结构设计上未臻完善所导致的诸多缺失及不便而深入构思，且积极研究改良试做而开发出本发明。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积较小，可节约成本，减少阀门执行器，并且可实现多种模式切换的多通阀。
为了解决上述目的，本发明的解决方案是：
一种多通阀，包括：阀壳及阀芯，阀芯装配在阀壳内，阀芯相对阀壳转动，阀芯连接执行器，阀壳具有周向分布的六个通口，分别为沿阀壳外周依次设置的X1通口、X2通口、X3通口、X4通口、X5通口、X6通口，其中X1通口、X3通口、X4通口及X5通口设置在阀壳的上层，X2通口设置在阀壳的下层，X6通口贯通上下层，阀芯具有上层通道及上下层混合通道，上层通道具有A通口、B通口及C通口，A通口、B通口及C通口彼此相互连通，上下层混合通道包括两个贯通上下层的D通口、E通过及一个下层的F通口，上下层混合通道的D通口、E通过及F通口彼此相互连通。
进一步，所述阀壳上层的四个通口中，X1通口与X3通口、X4通口及X5相对设置，X2通口与X6通口相对设置。
进一步，所述X3通口与X4通口的夹角为40°，X4通口与X5通口的夹角为40°，X5通口与X6通口的夹角为50°，X6通口与X1通口的夹角为70°，X1通口与X2通口的夹角为100°，X2通口与X3通口的夹角为50°。
进一步，所述阀壳的六个通口上一体成型有凸出阀壳外周臂的六接头。
本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积较小，可节约成本，方便安装，减少阀门执行器使用的汽车热管理系统。
为了解决上述目的，本发明的解决方案是：
一种使用所述的多通阀的汽车热管理系统，其包括：多通阀、第一电子水泵、第二电子水泵、热交换器、第一水温传感器、第二水温传感器、水冷冷凝器及膨胀水箱，第一电子水泵通过管路连接多通阀的X3通口及热交换器，热交换器通过管路连接第一电子水泵、多通阀的X4通口及第二水温传感器，第二水温传感器通过管路连接热交换器及多通阀的X5通口，第二电子水泵通过管路连接水冷冷凝器及多通阀的X6通口，水冷冷凝器通过管路连接至第二电子水泵、第一水温传感器及多通阀的X2通口，第一水温传感器连接通过管路连接多通阀的X1通口及水冷冷凝器，膨胀水箱通过管路连接多通阀的X6通口及第二电子水泵。
采用上述方案后，本发明将多通阀的阀芯及阀壳设计成上下层结构，通过阀芯的通道与阀壳的通口连通与否，切换需要的热管理模式，将原本需要三个多通阀才能实现的功能，使用本发明一个多通阀即可实现，可以用更少的阀壳通口实现更多的工作模式，这样多通阀的整体体积更小，可以节省更多空间，同时一个多通阀替代三个多通阀也可减少热管理系统中的管路，减少了控制多通阀切换所需要的阀门执行器，可以节约成本，减少阀门执行器能耗，而且由于管路和管路接口的减少，系统中泄露风险点也会减少。
【附图说明】
图1为现有电动车型的热管理系统原理框图。
图2为图1中三个多通阀开口的开度定义图。
图3为本发明多通阀的组合立体图。
图4为本发明阀壳的结构示意图。
图5为本发明阀芯的结构示意图1。
图6为本发明阀芯的结构示意图2。
图7为本发明阀芯的结构示意图3。
图8为本发明阀芯的剖视图。
图9为本发明多通阀的组合侧视图。
图10为本发明汽车热管理系统的原理图。
图11为本发明热管理模式1对应的冷却液流通图。
图12为本发明热管理模式1下，图9的P-P剖视图。
图13为本发明热管理模式1下，图9的R-R剖视图。
图14为本发明热管理模式2对应的冷却液流通图。
图15为本发明热管理模式2下，图9的P-P剖视图。
图16为本发明热管理模式2下，图9的R-R剖视图。
图17为本发明热管理模式3对应的冷却液流通图。
图18为本发明热管理模式3下，图9的P-P剖视图。
图19为本发明热管理模式3下，图9的R-R剖视图。
图20为本发明热管理模式4对应的冷却液流通图。
图21为本发明热管理模式4下，图9的P-P剖视图。
图22为本发明热管理模式4下，图9的R-R剖视图。
图23为本发明热管理模式5对应的冷却液流通图。
图24为本发明热管理模式5下，图9的P-P剖视图。
图25为本发明热管理模式5下，图9的R-R剖视图。
图26为本发明热管理模式6对应的冷却液流通图。
图27为本发明热管理模式6下，图9的P-P剖视图。
图28为本发明热管理模式6下，图9的R-R剖视图。
图29为本发明热管理模式7对应的冷却液流通图。
图30为本发明热管理模式7下，图9的P-P剖视图。
图31为本发明热管理模式7下，图9的R-R剖视图。
图32为本发明热管理模式8对应的冷却液流通图。
图33为本发明热管理模式8下，图9的P-P剖视图。
图34为本发明热管理模式8下，图9的R-R剖视图。
图35为本发明热管理模式9对应的冷却液流通图。
图36为本发明热管理模式9下，图9的P-P剖视图。
图37为本发明热管理模式9下，图9的R-R剖视图。
图38为本发明热管理模式10对应的冷却液流通图。
图39为本发明热管理模式10下，图9的P-P剖视图。
图40为本发明热管理模式10下，图9的R-R剖视图。
图41为本发明热管理模式11对应的冷却液流通图。
图42为本发明热管理模式11下，图9的P-P剖视图。
图43为本发明热管理模式11下，图9的R-R剖视图。
其中，图11、图14、图17、图20、图23、图26、图29、图32、图35、图38及图41中，粗实线表示冷却液可在所示管路中循环流动，细实线表示冷却液不可在所述管路中循环流动，细虚线表示对所示管路中冷却液流动无要求，粗虚线表示膨胀水箱可在必要时对管路进行补液。
【具体实施方式】
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图3至图9所示，本发明揭示了一种多通阀10，其包括阀壳1及阀芯2，阀芯2装配在阀壳1内，阀壳1与阀芯2可相对转动，其中，阀壳1固定设置，阀芯2连接执行器，所述，阀壳1具有周向分布的六个通口分别为X1通口、X2通口、X3通口、X4通口、X5通口、X6通口，其中X1通口、X3通口、X4通口及X5通口设置在阀壳1的上层，X2通口设置在阀壳1的下层，X6通口贯通上下层，阀芯2具有上层通道及上下层混合通道，上层通道具有A通口、B通口及C通口，A通口、B通口及C通口可经过通道彼此相互连通，上下层混合通道包括2个贯通上下层的D通口、E通过及一个下层的F通口，上下层混合通道的D通口、E通过及F通口彼此相互连通。
如图所示，所述阀壳1上层的四个通口中，X1通口与X3通口、X4通口及X5相对设置，X2通口与X6通口相对设置。较佳的，X3通口与X4通口的夹角为40°，X4通口与X5通口的夹角为40°，X5通口与X6通口的夹角为50°，X6通口与X1通口的夹角为70°，X1通口与X2通口的夹角为100°，X2通口与X3通口的夹角为50°。为了方便管路连接，该阀壳1的六个通口上一体成型有凸出阀壳外周臂的六个接头。
如图10至图43本发明还揭示了一种汽车热管理系统，其包括所述多通阀10、第一电子水泵20、第二电子水泵30、热交换器40、第一水温传感器50、第二水温传感器60、水冷冷凝器70及膨胀水箱80，第一电子水泵20通过管路连接多通阀10的X3通口及热交换器40，热交换器40通过管路连接第一电子水泵20、多通阀10的X4通口及第二水温传感器60，第二水温传感器60通过管路连接热交换器40及多通阀10的X5通口，第二电子水泵30通过管路连接水冷冷凝器70及多通阀10的X6通口，水冷冷凝器70通过管路连接至第二电子水泵30、第一水温传感器50及多通阀10的X2通口，第一水温传感器50连接通过管路连接多通阀的X1通口及水冷冷凝器70，膨胀水箱80通过管路连接多通阀10的X6通口及第二电子水泵30。
通过执行器控制多通阀10的阀芯2在阀壳1中旋转，可控制阀芯2的通道与阀壳1的各个通口之间的连通或者闭合关系，从而控制冷却液在11种模式的管路中循环流动。
模式1：要求冷却液在水冷冷凝器70、第一水温传感器50、第二电子水泵30中循环流动。
参阅图11至图13所示，当阀芯2处于初始位置时，即转动0°时，X1通口与X6通口连通，冷却液可从X1通口进入阀芯2内，再从X6通口流出，再依次流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70及第一水温传感器50，满足模式1需求。
模式2：要求冷却液在水冷冷凝器70、第一水温传感器50、第二电子水泵30中循环流动；冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60中循环流动。
参阅图14至图16，阀芯2仍处于初始位置，X1通口与X6通口连通，冷却液可从X1通口进入阀芯2，从X6通口流出，再依次流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70及第一水温传感器50，形成第一循环回路；X3通口与X5通口连通，冷却液可从X5通口进入阀芯2，从X3通口流出，再依次流经第一电子水泵20、热交换器40及第二水温传感器60，形成第二循环回路，满足模式2需求。
模式3：要求冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60、第二电子水泵30、水冷冷凝器70、第一水温传感器50中循环流动。
参阅图17至图19，阀芯2相对初始位置顺时针转动60°，使X6通口和X5通口连通，X3通口和X1通口连通，冷却液从多通阀10的X1通口进入阀芯2内，从X3通口流出，依次流经第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60从X5通口进入阀芯2，再从X6通口流出，再流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70、第一水温传感器50后回到多通阀10的X1通口，形成循环回路，满足模式3需求。
模式4：要求冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60、第二电子水泵30、水冷冷凝器70中循环流动。
参阅图20至图22，将阀芯2相对初始位置顺时针转动300°，使X6通口和X5连通，X3通口和X2通口连通，冷却液从多通阀10的X2通口进入阀芯2内，从X3通口流出，依次流经第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60从X5通口进入阀芯2，再从X6通口流出，再流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70后回到多通阀10的X2通口，形成循环回路，满足模式4需求。
模式5：要求冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二电子水泵30、水冷冷凝器70中循环流动。
参阅图23至图25，将阀芯2相对初始位置顺时针转动280°，使X6通口和X4连通，X3通口和X2通口连通，冷却液从多通阀10的X2通口进入阀芯2内，从X3通口流出，依次流经第一电子水泵20、热交换器40，从X4通口进入阀芯2，再从X6通口流出，再流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70后回到多通阀10的X2通口，形成循环回路，满足模式5需求。
模式6：要求冷却液在水冷冷凝器70、第二电子水泵30中循环流动；冷却液在第一电子水泵20、热交换器、第二水温传感器60中循环流动。
参阅图26至图28，将阀芯2相对初始位置顺时针旋转240°，使X6通口和X2通口连通，X3通口和X5通口连通，冷却液可从X2通口进入阀芯2，从X6通口流出，再依次流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70回到X2通口，形成第一循环回路；X3通口与X5通口连通，冷却液可从X5通口进入阀芯2，从X3通口流出，再依次流经第一电子水泵20、热交换器40及第二水温传感器60，形成第二循环回路，满足模式6需求。
模式7：要求冷却液在水冷冷凝器70、第二电子水泵30中循环流动。
参阅图29至图31，将阀芯2相对初始位置顺时针旋转220°，使X2通口和X6通口连通，冷却液可从X2通口进入阀芯2，从X6通口流出，再依次流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70回到X2通口，形成循环回路，满足模式7需求。
模式8：要求冷却液在水冷冷凝器70、第二电子水泵30中循环流动；冷却液在第一电子水泵20及热交换器40中循环流动。
参阅图32至图34，将阀芯相对初始位置顺时针转动220°，使X2通口和X6通口连通，冷却液可从X2通口进入阀芯2，从X6通口流出，再依次流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70回到X2通口，形成第一循环回路；X3通口和X4通口连通，冷却液可从X通口进入阀芯，从X3通口流出，再依次流经第一电子水泵20、热交换器40回到X4通口，形成第二循环回路，满足模式8需求。
模式9：要求冷却液在水冷冷凝器70、第二电子水泵30中循环流动；冷却液在第一电子水泵20及热交换器40中循环流动；冷却液在底一电子水泵20、热交换器40及第二水温传感器60中循环流动。
参阅图35至图37，将阀芯2相对初始位置顺时针转动230°，使X2通口与X6通口连通，冷却液可从X2通口进入阀芯2，从X6通口流出，再依次流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70回到X2通口，形成第一循环回路；X3通口X4通口的一半连通，冷却液可从X4通口进入阀芯2，从X3通口流出，再依次流经第一电子水泵20、热交换器40回到X4通口，形成第二循环回路；X3通口与X5通口的一半连通，冷却液可从X5通口进入阀芯，从X3通口流出，再依次流经第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60回到X5通口，形成第三循环回路，满足模式9需求。
模式10：要求冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60、第二电子水泵30、水冷冷凝器70中循环流动；冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二电子水泵30、水冷冷凝器70中循环流动。
如图38至图40，将阀芯2相对初始位置顺时针转动290°，使X2通口和X3通口连通，X5通口和X6通口连通，冷却液从多通阀10的X2通口进入阀芯2内，从X3通口流出，依次流经第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60从X5通口进入阀芯2，再从X6通口流出，再流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70后回到多通阀10的X2通口，形成第一循环回路；X2通口和X3通口连通，X4通口和X6通口连通，冷却液从多通阀10的X2通口进入阀芯2内，从X3通口流出，依次流经第一电子水泵20、热交换器40从X4通口进入阀芯2，再从X6通口流出，再流经第二电子水泵30、水冷冷凝器70后回到多通阀10的X2通口，形成第二循环回路，满足模式10需求。
模式11：要求冷却液在冷却液在第一电子水泵20、热交换器40、第二水温传感器60中循环流动。
参阅图41至图43，阀芯2处于初始位置，X3通口与X5通口连通，冷却液可从X5通口进入阀芯2，从X3通口流出，再依次流经第一电子水泵20、热交换器40及第二水温传感器60回到X5通口，形成循环回路，满足模式11需求。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种多通阀，其特征在于，包括：阀壳及阀芯，阀芯装配在阀壳内，阀芯相对阀壳转动，阀芯连接执行器，阀壳具有周向分布的六个通口，分别为沿阀壳外周依次设置的X1通口、X2通口、X3通口、X4通口、X5通口、X6通口，其中X1通口、X3通口、X4通口及X5通口设置在阀壳的上层，X2通口设置在阀壳的下层，X6通口贯通上下层，阀芯具有上层通道及上下层混合通道，上层通道具有A通口、B通口及C通口，A通口、B通口及C通口彼此相互连通，上下层混合通道包括两个贯通上下层的D通口、E通过及一个下层的F通口，上下层混合通道的D通口、E通过及F通口彼此相互连通。
2.如权利要求1所述的一种多通阀，其特征在于：所述阀壳上层的四个通口中，X1通口与X3通口、X4通口及X5相对设置，X2通口与X6通口相对设置。
3.如权利要求2所述的一种多通阀，其特征在于：X3通口与X4通口的夹角为40°，X4通口与X5通口的夹角为40°，X5通口与X6通口的夹角为50°，X6通口与X1通口的夹角为70°，X1通口与X2通口的夹角为100°，X2通口与X3通口的夹角为50°。
4.如权利要求1所述的一种多通阀，其特征在于：所述阀壳的六个通口上一体成型有凸出阀壳外周臂的六接头。
5.使用如权利要求1所述的多通阀的一种汽车热管理系统，其特征在于，包括：多通阀、第一电子水泵、第二电子水泵、热交换器、第一水温传感器、第二水温传感器、水冷冷凝器及膨胀水箱，第一电子水泵通过管路连接多通阀的X3通口及热交换器，热交换器通过管路连接第一电子水泵、多通阀的X4通口及第二水温传感器，第二水温传感器通过管路连接热交换器及多通阀的X5通口，第二电子水泵通过管路连接水冷冷凝器及多通阀的X6通口，水冷冷凝器通过管路连接至第二电子水泵、第一水温传感器及多通阀的X2通口，第一水温传感器连接通过管路连接多通阀的X1通口及水冷冷凝器，膨胀水箱通过管路连接多通阀的X6通口及第二电子水泵。
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