CN116745169A - 用于电动车辆的热管理系统及电动车辆 - Google Patents

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赵宇
周正柱
姜利文
吴凯
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Abstract

一种用于电动车辆的热管理系统(100)，该电动车辆(1)包括电池(10)，电池(10)用于对电动车辆(1)提供电能，热管理系统(100)包括：第一换热装置(110)，用于对车辆内部进行温度调节；和第二换热装置(120)，用于对电池(10)进行温度调节；其中，第一换热装置(110)与第二换热装置(120)串联或者并联，用于对车辆内部和电池(10)同时进行温度调节。该用于电动车辆的热管理系统(100)通过第一换热装置(110)与第二换热装置(120)同时对电池(10)与车辆内部进行温度调节，将车辆内部热管理系统和电池热管理系统进行了适当的集成设计，有利于使电池(10)处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率及电动车辆的续航里程。还公开了一种电动车辆。

Description

用于电动车辆的热管理系统及电动车辆 技术领域
本申请涉及热管理领域，尤其涉及一种用于电动车辆的热管理系统及电动车辆。
背景技术
随着新能源技术的快速发展，动力电池在整车上的应用也越来越广泛。目前，电动车辆上通常具有车辆内部热管理系统、电池热管理系统以及电机热管理系统三大热管理系统。
相关技术中，三大热管理系统一般为独立设计，且均需要电池对各系统供电，各系统之间集成率较低，能量利用率较低，进而造成电量损耗较大，不利于提高电动车辆的续航里程。
发明内容
本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种用于电动车辆的热管理系统及电动车辆，从而有利于避免低温时电动车辆续航里程的衰减。具体技术方案如下：
本申请第一个方面提出了一种用于电动车辆的热管理系统，电动车辆包括电池，电池用于对电动车辆提供电能，其特征在于，热管理系统包括：第一换热装置，用于对车辆内部进行温度调节；和第二换热装置，用于对电池进行温度调节；其中，第一换热装置与第二换热装置串联或者并联，用于对车辆内部和电池同时进行温度调节。
通常，电池若处于低温状态时，其可用能量和功率衰减比较严重，且长期处于低温状态使用会加速电池的老化，缩短使用寿命。本申请实施例的用于电动车辆的热管理系统，其通过第一换热装置与第二换热装置，同时对电池与车辆内部进行温度调节，也即，将车辆内部热管理系统和电池热管理系统进行了适当的集成设计，有利于使电池处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆的续航里程。
当第一换热装置与第二换热装置并联时，电池与车辆内部分别通过第一换热装置与第二换热装置进行升温或降温。例如，当环境温度较高时，可通过第一换热装置对车辆内部降温，同时通过第二换热装置对电池进行降温。当第一换热装置与第二换热装置串联时，第一换热装置与第二换热装置之间可进行热量交换，从而同时实现车辆内部以及电池的温度调控。例如，当车辆刚启动时，电池温度较低，此时，通过第一换热装置与第二换热装置的串联，可将低温的电池与车辆内部进行热量交换，进而可对电池进行快速升温，对车辆内部进行降温，直至电池处于正常的工作温度范围；或者，电池在长时间工作后温度较高，通过第一换热装置与第二换热装置的串联，可将高温电池的热量与车辆内部进行热量 交换，进而对电池热量进行回收用于对车辆内部加热，提高能量利用率。因此，通过本申请实施例的热管理系统，有利于使电池处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆的续航里程。
根据本申请实施例的用于电动车辆的热管理系统，还可具有如下附加的技术特征：
在本申请的一些实施例中，热管理系统包括电池第一回路，电池第一回路包括电池和第二换热装置，电池分别通过第一四通阀和第二四通阀与第二换热装置串联或者不相连。
电池第一回路是用来对电池进行温度调控的回路，其通过第一四通阀和第二四通阀与第二换热装置连接。两个四通阀具有多个工作状态，从而可实现电池与第二换热装置的串联或者或不相连。通过设置两个四通阀，从而可以实现电池温度调控的多种模式，有利于降低热管理系统的复杂性。
进一步地，热管理系统还包括电机，用于驱动电动车辆，在热管理系统中，电机通过第一四通阀和第二四通阀与电池串联或者互不相连。当电机与电池串联时，电池还可通过电机工作时产生的温度来进行温度调节，从而实现热量回收；当电机与电池不相连时，电池可通过第一换热装置或第二换热装置进行温度调控。也就是说，本申请的热管理系统还将电机进行了适当的集成设计，有利于进一步地改善电池损耗。
进一步地，热管理系统还包括第三换热装置，第三换热装置与第一换热装置串联，第三换热装置用于冷媒与室外空气进行换热，第一换热装置用于通过冷媒循环对车辆内部进行温度调节，第二换热装置用于通过冷媒循环对电池进行温度调节。通过设置第三换热装置，从而可将车辆内部以及电池的热量释放至室外空气，或者将室外空气的热量传递至车辆内部以及电池，进而对车辆内部以及电池进行温度调节。
在本申请的一些实施例中，热管理系统具有第一工作模式；热管理系统处于第一工作模式的情况下，第三换热装置从室外空气中吸收热量，第一换热装置向车辆内部释放热量，第二换热装置释放热量，电池第一回路导通，以通过第二换热装置对电池进行加热。
第一工作模式下，第三换热装置将空气中的热量传递至车辆内部和电池，从而可实现同时对电池与车辆内部的加热。
进一步地，热管理系统处于第一工作模式的情况下，电机与电池不相连。此时，第二换热装置只对电池进行加热，有利于加快电池的加热效率。同时，也有利于避免电机过热。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置包括室内冷凝器；热管理系统还包括压缩机和第一节流装置；热管理系统处于第一工作模式的情况下，压缩机、室内冷凝器、第一节 流装置和第三换热装置依次连接形成第一冷媒制热循环回路；压缩机、第二换热装置、第一节流装置和第三换热装置依次连接形成第二冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第一工作模式的工作方式，其可在低温环境下，通过第一冷媒制热循环回路以及第二冷媒制热循环回路吸收环境热量，然后同时对电池和车辆内部进行加热。具体地，第一换热装置包括室内冷凝器，压缩机压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒分别被送至室内冷凝器以及第二换热装置，冷媒分别对低温的车辆内部和第二换热装置放热，而第二换热装置还通过第一四通阀和第二四通阀与电池连通，从而可对车辆内部以及电池同时加热，冷媒则变成高压低温的液态。接着，从室内冷凝器和第二换热装置出来的冷媒经过第一节流装置成为低压低温的液态后，再流经第三换热装置，第三换热装置可以是室外换热器，冷媒通过第三换热装置吸收环境热量后汽化为气体进入压缩机继续开始下一个循环。
进一步地，热管理系统还包括第一液体泵，第一液体泵设置在电池第一回路中。第一液体泵可提供动力驱动电池第一回路中的液体流动，从而有利于使电池与第二换热装置之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统具有第二工作模式；热管理系统处于第二工作模式的情况下，第一换热装置从车辆内部吸收热量，第二换热装置释放热量，第一电池回路导通，以通过第二换热装置对电池进行加热。
本申请实施例的第二工作模式，通过将第一换热装置与第二换热装置串联，且第二换热装置与电池连通，从而使第一换热装置与第二换热装置进行热量交换，以对电池进行加热。
进一步地，热管理系统处于第二工作模式的情况下，电机与电池不相连。此时，第二换热装置只对电池进行加热，有利于加快电池的加热效率。同时，也有利于避免电机过热。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置包括蒸发器；热管理系统还包括压缩机和第二节流装置；热管理系统处于第二工作模式的情况下，压缩机、第二换热装置、第二节流装置和蒸发器依次连接形成第三冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第二工作模式的工作方式，其可在低温环境中，通过第三冷媒制热循环回路吸收车辆内部的热量，然后对电池进行加热。具体地，第一换热装置包括蒸发器，压缩机压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至第二换热装置并对第二换热装置放热，而第二换热装置还通过第一四通阀和第二四通阀与电 池连通，从而使第二换热装置对电池加热，冷媒释放热量后则变成高压低温的液态。接着，从第二换热装置出来的冷媒经过第二节流装置成为低压低温的液态后，再流经车辆内部的蒸发器，冷媒通过蒸发器吸收车辆内部的热量后汽化为气体进入压缩机继续开始下一个循环。本申请实施例通过车辆内部的热量对电池进行加热，使电池处于良好的工作温度之中，有利于避免电池的能量和功率衰减，提高电池使用寿命，进而利于保证电动车辆正常的电量供应。
进一步地，热管理系统还包括电加热装置，电加热装置用于以电加热的方式对车辆内部进行供热。通过设置电加热装置，可对车辆内部进行辅助升温，避免车辆内部热量损失过大。
进一步地，热管理系统还包括第一液体泵，第一液体泵设置在电池第一回路中。第一液体泵可提供动力驱动电池第一回路中的液体流动，从而有利于使电池与第二换热装置之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统具有第三工作模式；热管理系统处于第三工作模式的情况下，第三换热装置从室外空气中吸收热量，第一换热装置向车辆内部释放热量，第二换热装置吸收热量，电池与第二换热装置不相连。
第三工作模式下，电池与第二换热装置不相连，第三换热装置和第二换热装置将外部热量传递至车辆内部，从而可实现低温时对车辆内部的加热。
进一步地，热管理系统还包括换热水箱，换热水箱通过第一四通阀和第二四通阀与第二换热装置串联或者不相连；热管理系统处于第三工作模式的情况下，换热水箱与第二换热装置串联。
在第三工作模式下，第二换热装置还与换热水箱串联，此时，第二换热装置可与换热水箱进行热量交换。也就是说，第二换热装置可吸收换热水箱的热量对车辆内部加热。
在本申请的一些实施例中，热管理系统处于第三工作模式的情况下，电机与电池串联。
在第三工作模式中，电池通过第一四通阀和第二四通阀连通电机，这样，电机工作时产生的热量可对电池进行加热，从而对电机的热量进行回收，有利于提高能量利用率。
具体地，第一换热装置包括室内冷凝器；热管理系统还包括压缩机、第一节流装置和第三节流装置；热管理系统处于第三工作模式的情况下，压缩机、室内冷凝器、第一节流装置和第三换热装置依次连接形成第一冷媒制热循环回路；压缩机、室内冷凝器、第三节流装置和第二换热装置依次连接形成第四冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第三工作模式的工作方式，其可在低温环境中，通过第一冷媒制热循环回路以及第四冷媒制热循环回路吸收外部热量，然后对车辆内部进行加热。具体地，第一换热装置包括室内冷凝器，室内冷凝器和第二换热装置并联。压缩机压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至室内冷凝器并对车辆内部放热，此时，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。接着，从室内冷凝器出来的冷媒流经两路。第一路为：冷媒经过第一节流装置成为低压低温的液态后，再流经第三换热装置，通过第三换热装置吸收外部环境热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环；第二路为：冷媒经过第三节流装置成为低压低温的液态后，再流经第二换热装置，通过第二换热装置吸收外部环境热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环。也就是说，冷媒同时在两个分支回路上吸收室外的热量对车辆内部加热，有利于提高车辆内部的加热效率。
在本申请的一些实施例中，热管理系统还包括第一液体泵，第一液体泵设置在第二换热装置和第一四通阀之间或者第二换热装置和第二四通阀之间；
热管理系统处于第三工作模式的情况下，第一液体泵用于为换热水箱和第二换热装置之间的水循环提供动力。
通过设置第一液体泵，有利于使第二换热装置与换热水箱之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统还包括第二液体泵，第二液体泵设置在电机和第一四通阀之间或者电机和第二四通阀之间；热管理系统处于第三工作模式的情况下，第二液体泵用于为电机和电池之间的水循环提供动力。
通过设置第二液体泵，有利于使电池与电机之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统具有第四工作模式；热管理系统处于第四工作模式的情况下，第三换热装置向室外空气释放热量，第一换热装置从车辆内部吸收热量，第二换热装置吸收热量，电池第一回路导通，以通过第二换热装置对电池进行冷却。
在第四工作模式中，第一换热装置和第二换热装置分别将车辆内部以及电池的热量传递至外部空气中，从而可实现高温时同时对电池与车辆内部的降温。
进一步地，热管理系统还包括换热水箱，换热水箱通过第一四通阀和第二四通阀与第二换热装置串联或者不相连；热管理系统处于第四工作模式的情况下，电机与电池不相连，换热水箱与第二换热装置不相连，换热水箱与电机串联。
本申请实施例通过设置换热水箱，从而实现对电机的散热需求。在第四工作模式中， 由于电机与换热水箱串联，电机产生的高热量通过水循环流通至换热水箱，换热水箱再将热量传递至空气中，从而对电机进行散热，使电机处于正常的工作温度范围内。这样，有利于提高电机的寿命。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置包括蒸发器；热管理系统还包括压缩机、第二节流装置和第三节流装置；热管理系统处于第四工作模式的情况下，压缩机、第三换热装置、第二节流装置和蒸发器依次连接形成第五冷媒制热循环回路；压缩机、第三换热装置、第三节流装置和第二换热装置依次连接形成第六冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第四工作模式的工作方式，其可在高温环境中，通过第五冷媒制热循环回路以及第六冷媒制热循环回路吸收车辆内部以及电池的热量，使电池与车辆内部温度降低。具体地，第一换热装置包括蒸发器，蒸发器和第二换热装置并联。压缩机压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至第三换热装置并对外部空气放热，此时，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。接着，从第三换热装置出来的冷媒流经两路。第一路为：冷媒经过第二节流装置成为低压低温的液态后，再流经蒸发器，通过蒸发器吸收车辆内部的热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环，此时，车辆内部温度降低。第二路为：冷媒经过第三节流装置成为低压低温的液态后，再流经第二换热装置，而第二换热装置通过第一四通阀和第二四通阀连通电池，也即，电池第一回路导通，因此，冷媒通过第二换热装置吸收电池热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环，此时，电池的温度降低。
在本申请的一些实施例中，热管理系统还包括第一液体泵和第二液体泵，第一液体泵设置在第二换热装置和第一四通阀之间或者第二换热装置和第二四通阀之间，第二液体泵设置在电机和第一四通阀之间或者电机和第二四通阀之间；热管理系统处于第四工作模式的情况下，第一液体泵用于为电池和第二换热装置之间的水循环提供动力，第二液体泵用于为电机和换热水箱之间的水循环提供动力。
通过设置第一液体泵，有利于使第二换热装置与电池之间进行充分的热量交换；通过设置第二液体泵，有利于使电机与换热水箱之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统具有第五工作模式；热管理系统处于第五工作模式的情况下，第一换热装置从车辆内部吸收热量的同时向车辆内部释放热量，以对车辆内部进行除湿，第三换热装置从室外空气中吸收热量，第二换热装置吸收热量，电池与第二换热装置串联，以通过第二换热装置回收电池的热量。
在第五工作模式中，第二换热装置与电池串联，第一换热装置分别与第三换热装置和第二换热装置进行热量交换，从而将室外空气的热量以及电池的热量传递至车辆内部对车辆内部加热，也实现了电池热量的回收，有利于提高能量利用率。同时，第一换热装置还可对车辆内部进行除湿。
进一步地，热管理系统处于第五工作模式的情况下，电机与电池、第二换热装置串联。
这样设置，还可将电机的热量通过第二换热装置进行回收，有利于进一步提高能量利用率。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置包括室内冷凝器和蒸发器；热管理系统还包括压缩机、第一节流装置、第二节流装置和第三节流装置；热管理系统处于第五工作模式的情况下，压缩机、室内冷凝器、第一节流装置和第三换热装置依次连接形成第一冷媒制热循环回路；压缩机、室内冷凝器、第二节流装置和蒸发器依次连接形成第七冷媒制热循环回路；压缩机、室内冷凝器、第三节流装置和第二换热装置依次连接形成第八冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第五工作模式的工作方式。第一冷媒制热循环回路可吸收外部空气的热量，从而对车辆内部进行加热；第七冷媒制热循环回路可吸收车辆内部的水分，从而对车辆内部除湿；第八冷媒制热循环回路可吸收电池、电机的热量，从而对车辆内部进行加热，也即，第八冷媒制热循环回路对电池和电机的热量进行回收。具体地，第一换热装置包括室内冷凝器和蒸发器，第三换热装置、蒸发器和第二换热装置并联。压缩机压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至室内冷凝器并对车辆内部放热，此时，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。接着，从室内冷凝器出来的冷媒流经三路。第一路为：冷媒经过第一节流装置成为低压低温的液态后，再流经第三换热装置，通过第三换热装置吸收外部环境热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环；第二路为：冷媒经过第二节流装置成为低压低温的液态后，再流经蒸发器，此时由于冷媒为低温状态，车辆内部的水蒸气经过蒸发器后受冷液化，从而可对车辆内部进行除湿，冷媒通过蒸发器吸收车辆内部的热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环；第三路为：冷媒经过第三节流装置成为低压低温的液态后，再流经第二换热装置，而第二换热装置与电机和电池为串联连接，因此，冷媒通过第二换热装置吸收电池和电机的热量后汽化为气体，进入压缩机继续开始下一个循环，这样，可将电池与电机的热量用来对车辆内部加热，也即，可实现对电池与电机的热量回收，从而有利于提高能量利用率。
在本申请的一些实施例中，热管理系统还包括第一液体泵和第二液体泵，第一液体泵设置在第二换热装置和第一四通阀之间或者第二换热装置和第二四通阀之间，第二液体泵设置在电机和第一四通阀之间或者电机和第二四通阀之间；热管理系统处于第四工作模式的情况下，第一液体泵和第二液体泵均用于为电池、电机和第二换热装置之间的水循环提供动力。
通过设置第一液体泵和第二液体泵，有利于使第二换热装置与电池、电机之间进行充分的热量交换。
本申请第二方面提出了一种电动车辆，包括上述第一方面所述的热管理系统。
本申请实施例的电动车辆所用的热管理系统，通过第一换热装置与第二换热装置，同时对电池与车辆内部进行温度调节。也即，将车辆内部热管理系统和电池热管理系统进行了适当的集成设计，有利于使电池处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆的续航里程。
附图说明
图1为本申请实施例的一种电动车辆的结构示意图；
图2为本申请实施例的其中一种热管理系统的结构示意图；
图3位本申请实施例的热管理系统的第一工作模式的结构示意图；
图4位本申请实施例的热管理系统的第二工作模式的结构示意图；
图5位本申请实施例的热管理系统的第三工作模式的结构示意图；
图6位本申请实施例的热管理系统的第四工作模式的结构示意图；
图7位本申请实施例的热管理系统的第五工作模式的结构示意图。
附图标记：
1-电动车辆；10-电池；20-车辆内部；30-控制器；40-电机；100-热管理系统；110-第一换热装置；120-第二换热装置；130-电池第一回路；140-第一四通阀；150-第二四通阀；160-第三换热装置；A-第一工作模式；111-室内冷凝器；112-蒸发器；170-压缩机；180-第一节流装置；181-第二节流装置；182-第三节流装置；230-电加热装置；300-第一液体泵；301-第二液体泵；B-第二工作模式；C-第三工作模式；400-换热水箱；D-第四工作模式；E-第五工作模式；500-气液分离器；601-第一开关；602第二开关；603第三开关；604-第四开关；605-第五开关；606-第六开关；700-三通水阀；801-第一单向阀；802-第二单向阀；803-第三单向阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
随着新能源技术的快速发展，动力电池在整车上的应用也越来越广泛。目前，电动车辆1上通常具备车辆内部热管理系统、电池热管理系统以及电机热管理系统三大热管理系统。车辆内部热管理系统用于对车辆内部的温度进行调控，车辆内部可以是乘员舱，也就是说，车辆内部热管理系统可以是对乘员舱进行降温或加热的空调或暖风系统。电池热管理系统用于对电池进行散热或加热，以使电池处于正常的工作温度范围。电机热管理系统用于对电机进行散热，使电机处于正常的工作温度范围。
相关技术中，三大热管理系统一般为独立设计，且均需要电池对各系统供电。例如，在低温环境中，使用车辆内部热管理系统对车辆内部加热时，电池提供电能，而电池自身却无法通过车辆内部热管理系统进行加热，只能使用电池热管理系统进行升温，而电池热管理系统又会额外耗费电能，且当电池长时间工作而温度升至较高时，电池多余的热量只能通过电池热管理系统散发至外部空气中，无法进行热量回收。同时，电机在运转过程中产生的热量也只能通过电机热管理系统散发至外部空气中，无法进行热量回收。也就是说，相关技术中的车辆内部各热管理系统之间集成率较低，导致能量利用率较低，进而造成电量损耗较大，不利于提高电动车辆1的续航里程。
基于上述问题，本发明人研究了一种用于电动车辆1的热管理系统，将车辆内部热管理系统和电池热管理系统进行了适当的集成设计，进而有利于使电池处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
本申请实施例的热管理系统，可以用在各种类型的电动车辆1上，例如，电动工程车辆(挖掘机、起重机等)、电动乘用车、电动商用车(载货车、重型卡车等)等等。应用本申请实施例的热管理系统的电动车辆1，有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
如图1所示，为使用本申请实施例的热管理系统100的电动车辆1的结构示意图，电动车辆1的内部可以设置电机40、控制器30以及电池10，控制器30用来控制电池10为电机40供电，同时，控制器30还可控制热管理系统处于不同的工作模式，从而实现多种热管理功能。
本申请的实施例所提到的电池10是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。多个电池单体可经由极柱而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。例如在电动车辆1的大功率应用场合，电池的应用包括三个层次：电池单体、电池模组和电池包。电池模组是为了从外部冲击、热、振动等中保护电池单体，将一定数 目的电池单体电连接在一起并放入一个框架中而形成的。电池包则是装入电动车辆1的电池系统的最终状态。电池包一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。箱体一般由盖体和箱壳组成。目前的大部分电池包是在一个或多个电池模组上装配电池管理系统(BMS)、热管理部件等各种控制和保护系统而制成的。随着技术的发展，电池模组这个层次可以被省略，也即，直接由电池单体形成电池包。这一改进使得电池系统的重量能量密度、体积能量密度得到提升的同时零部件数量显著下降。本申请中所提到的电池10可以是电池包。
如图2所示，本申请第一个方面提出了一种用于电动车辆1的热管理系统100，电动车辆1包括电池10，电池10用于对电动车辆1提供电能，热管理系统100包括第一换热装置110和第二换热装置120。第一换热装置110用于对车辆内部20进行温度调节，第二换热装置120用于对电池10进行温度调节。其中，第一换热装置110与第二换热装置120串联或者并联，用于对车辆内部20和电池10同时进行温度调节。
热管理系统100是指对电动车辆1进行温度管理的系统，例如，其可以包括前述所述的电池热管理系统、电机热管理系统以及车辆内部热管理系统等。通过热管理系统100，可以实时控制电动车辆1各部位的温度。
第一换热装置110是指对车辆内部20进行温度调节的设备，其可以包括冷凝器、蒸发器、电加热装置230等的一种或多种。冷凝器属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，并将热量快速传到附近的空气中，冷凝器工作过程是个放热的过程，通过冷凝器可以对车辆内部加热。蒸发器也属于换热器的一种，低温的冷凝液体通过蒸发器与外界的空气进行热交换，从而使液体气化吸热，以达到对空间制冷的效果；电加热装置230是指利用热敏电阻恒温发热特性设计的加热器件，其可通过耗费电能对车辆内部进行加热。
车辆内部20可以为车辆上用于容纳人员的乘员舱。
第二换热装置120是指对电池10进行温度调节的设备，例如，其可以是电池换热器。电池换热器一般包括冷媒通道和电池冷却液通道，通过冷媒与电池冷却液的热量交换，从而对电池进行温度控制。
通常，电池10若处于低温状态时，其可用能量和功率衰减比较严重，且长期处于低温状态使用会加速电池10的老化，缩短使用寿命。本申请实施例的用于电动车辆1的热管理系统100，其通过第一换热装置110与第二换热装置120，同时对电池10与车辆内部20进行温度调节，也即，将车辆内部热管理系统100和电池热管理系统100进行了适当的集成设计， 进而有利于使电池10处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
具体地，当第一换热装置110与第二换热装置120并联时，电池10与车辆内部20分别通过第一换热装置110与第二换热装置120同时进行升温或降温。例如，当环境温度较高时，可通过第一换热装置110对车辆内部20降温，同时通过第二换热装置120对电池10进行降温。当第一换热装置110与第二换热装置120串联时，第一换热装置110与第二换热装置120之间可进行热量交换，从而也可同时实现车辆内部20以及电池10的温度调控。例如，当车辆刚启动时，电池10温度较低，此时，通过第一换热装置110与第二换热装置120的串联，可将低温的电池10与车辆内部20进行热量交换，进而既可对车辆内部20进行降温，还可对电池10进行快速升温，直至电池10处于正常的工作温度范围；或者，电池10在长时间工作时温度较高，通过第一换热装置110与第二换热装置120的串联，可将高温电池10的热量与车辆内部20进行热量交换，进而对电池10热量进行回收，并用于对车辆内部20加热，继而提高能量利用率。因此，通过本申请实施例的热管理系统100，有利于使电池10处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100包括电池第一回路130，电池第一回路130包括电池10和第二换热装置120，电池10分别通过第一四通阀140和第二四通阀150与第二换热装置120串联或者不相连。
电池10和第二换热装置120共同组成了电池第一回路130，且其通过第一四通阀140和第二四通阀150连接第二换热装置120。
第一四通阀140和第二四通阀150是指具有四个出口并且可切换连通回路的阀门开关。两个四通阀具有多个工作状态，从而可实现电池10与第二换热装置120的串联或者或不相连。例如，当电池10与第二换热装置120的串联时，也即，两个四通阀分别接通电池10和第二换热装置120，此时，第二换热装置120可对电池10进行升温或降温；当电池10与第二换热装置120不相连时，也就是说，两个四通阀切换连通位置后，致使电池10不与第二换热装置120连通时，电池10不通过第二换热装置120进行温度调控。
通过设置两个四通阀，从而可以实现电动车辆温度调控的多种模式，有利于降低热管理系统的复杂性。
进一步地，热管理系统100还包括电机40，用于驱动电动车辆1，在热管理系统100中，电机40通过第一四通阀140和第二四通阀150与电池10串联或者互不相连。
电机40是指将电能转化为机械能，并作为用电器或各种机械的动力源的装置。在本申请实施例中，电机40作为电动车辆1的驱动装置，驱动车辆行驶。当然，在一些实施例中，电机40除了将电能转化为机械能，驱动车辆行驶外，还可在电动车辆1进行制动时回收机械能，并将机械能转化为电能输送至电池。电机40可以为直流电机、交流异步电机或永磁同步电机等，本申请不作限制。
当电机40与电池10串联时，电池10还可通过电机40工作时产生的温度来进行温度调节，从而实现热量回收；当电机40与电池10不相连时，电池10可通过第一换热装置110或第二换热装置120进行温度调控。也就是说，本申请的热管理系统100还将电机40进行了适当的集成设计，有利于进一步提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
进一步地，热管理系统100还包括第三换热装置160，第三换热装置160与第一换热装置110串联，第三换热装置160用于冷媒与室外空气进行换热，第一换热装置110用于通过冷媒循环对车辆内部20进行温度调节，第二换热装置120用于通过冷媒循环对电池10进行温度调节。
第三换热装置160是指与室外空气进行热量交换的设备，其可以是室外冷凝器或蒸发器。冷凝器用于向外部空气释放热量，蒸发器用于向外部空气吸收热量。
通过设置第三换热装置160，从而可将车辆内部20以及电池10的热量释放至室外空气，或者将室外空气的热量传递至车辆内部20以及电池10，进而对车辆内部20以及电池10进行温度调节。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100具有第一工作模式A。请参考图2和图3，热管理系统100处于第一工作模式A的情况下，第三换热装置160从室外空气中吸收热量，第一换热装置110向车辆内部20释放热量，第二换热装置120释放热量，电池第一回路130导通，以通过第二换热装置120对电池10进行加热。
在第一工作模式A下，第三换热装置160将室外空气中的热量传递至车辆内部20和电池10，从而可实现同时对电池10与车辆内部20的加热。第一工作模式A适用于车辆处于低温环境的情况。当车辆处于低温环境时，热管理系统100通过第一工作模式A，给车辆内部20和电池10同时加热，一方面实现了给乘员舱供热，另一方面可以避免电池10因温度过低而导致放电能力减弱。
进一步地，热管理系统100处于第一工作模式A的情况下，电机40与电池10不相连。
电机40与电池10不相连是指电机40与电池10不相关。此时，第二换热装置120只对电 池10进行加热，有利于加快电池10的加热效率。同时，也有利于避免电机40过热。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置110包括室内冷凝器111；热管理系统100还包括压缩机170和第一节流装置180；热管理系统100处于第一工作模式A的情况下，压缩机170、室内冷凝器111、第一节流装置180和第三换热装置160依次连接形成第一冷媒制热循环回路；压缩机170、第二换热装置120、第一节流装置180和第三换热装置160依次连接形成第二冷媒制热循环回路。
压缩机170是指将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械。它从吸气口吸入低温低压的冷媒，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气口排出高温高压的冷媒，为制冷或制热循环提供动力。
节流装置是指通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的装置，其本质上是一种流量控制装置。节流装置通过节流作用使高压液体降压。常见的节流装置包括毛细管、节流阀等。通常，节流装置还可以根据负荷调节液体的流量，进而控制制冷或制热效果。
冷媒也称为制冷剂，是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。通过冷媒的气液状态的转换，从而可以实现不同空间下的热量交换。例如，冷媒在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。目前，冷媒的种类较多，常用的有氨、氟利昂类、水和少数碳氢化合物等。
本申请实施例具体说明了第一工作模式A的工作方式。其可通过第一冷媒制热循环回路以及第二冷媒制热循环回路吸收室外环境热量，然后同时对电池10和车辆内部20进行加热。以下为第一工作模式A的一个循环的工作过程：第一换热装置110包括室内冷凝器111。压缩机170压缩并驱动冷媒，冷媒是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒分别被送至室内冷凝器111以及第二换热装置120，进而分别对车辆内部20和第二换热装置120放热，而第二换热装置120还通过第一四通阀140和第二四通阀150与电池10连通，从而可对车辆内部20以及电池10同时加热，此时，车辆内部20以及电池10的温度升高，冷媒则变成高压低温的液态。在这之后，从室内冷凝器111和第二换热装置120出来的冷媒经过第一节流装置180成为低压低温的液态后，再流经第三换热装置160，第三换热装置160可以是室外蒸发器，冷媒通过第三换热装置160吸收环境热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环。在持续的循环过程下，即可同时对电池10和车辆内部20进行加热。进一步地，热管理系统100还包括第一液体泵300，第一液体泵300设置在电池第一回路130中。第一液体泵300可提供动力驱动电池第一回路 130中的液体流动，从而有利于使电池10通过液体与第二换热装置120之间进行充分的热量交换。液体泵可以是齿轮泵、叶片泵或柱塞泵等；液体可以为电池第一回路130中的冷却液或水等具有良好的热传递性的液体。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100具有第二工作模式B。请参考图2和图4，热管理系统100处于第二工作模式B的情况下，第一换热装置110从车辆内部20吸收热量，第二换热装置120释放热量，第一电池10回路导通，以通过第二换热装置120对电池10进行加热。
本申请实施例的第二工作模式B，通过将第一换热装置110与第二换热装置120串联，且第二换热装置120与电池10连通，从而使第一换热装置110与第二换热装置120进行热量交换，以对电池10进行加热。第二工作模式B适用于车辆处于低温环境的情况。当车辆处于低温环境时，热管理系统100通过第二工作模式B，通过吸收车辆内部20(乘员舱)的温度，给电池10加热。在车辆刚刚启动时，可以采用第二工作模式B，以便于较为快速地给电池10升温，使电池10快速回到良好的工作温度范围内。当车辆启动一段时间之后，可以将热管理系统100切换回第一工作模式A。
进一步地，热管理系统100处于第二工作模式B的情况下，电机40与电池10不相连。此时，第二换热装置120只对电池10进行加热，有利于加快电池10的加热效率。同时，也有利于避免电机40过热。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置110包括蒸发器112；热管理系统100还包括压缩机170和第二节流装置181；热管理系统100处于第二工作模式B的情况下，压缩机170、第二换热装置120、第二节流装置181和蒸发器112依次连接形成第三冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第二工作模式B的工作方式。其通过第三冷媒制热循环回路吸收车辆内部20的热量，然后对电池10进行加热。以下是第二工作模式B的一个循环的工作过程：第一换热装置110包括蒸发器112，压缩机170压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至第二换热装置120并对第二换热装置120放热，而第二换热装置120还通过第一四通阀140和第二四通阀150与电池10连通，从而使第二换热装置120对电池10加热，此时，电池10的温度升高，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。在这之后，从第二换热装置120出来的冷媒经过第二节流装置181成为低压低温的液态后，再流经车辆内部20的蒸发器112，冷媒通过蒸发器112吸收车辆内部20的热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环。本申请实施例利用车辆内部20的热量对电池10进行加热， 使电池10处于良好的工作温度之中，有利于减少电池10的能量和放热功率衰减状况发生的概率，提高电池10使用寿命，进而利于保证电动车辆1正常的电量供应。进一步地，热管理系统100还包括电加热装置230，电加热装置230用于以电加热的方式对车辆内部20进行供热。通过设置电加热装置230，可对车辆内部20进行辅助升温，避免车辆内部20热量损失过大。
进一步地，热管理系统100还包括第一液体泵300，第一液体泵300设置在电池第一回路130中。
第一液体泵300可提供动力驱动电池第一回路130中的液体流动，从而有利于使电池10与第二换热装置120之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100具有第三工作模式C。请参考图2和图5，热管理系统100处于第三工作模式C的情况下，第三换热装置160从室外空气中吸收热量，第一换热装置110向车辆内部20释放热量，第二换热装置120吸收热量，电池10与第二换热装置120不相连。
在第三工作模式C下，电池10与第二换热装置120不相连，第三换热装置160和第二换热装置120均吸收外部空气的热量，并传递至车辆内部20，从而实现对车辆内部20的加热。
进一步地，热管理系统100还包括换热水箱400，换热水箱400通过第一四通阀140和第二四通阀150与第二换热装置120串联或者不相连；热管理系统100处于第三工作模式C的情况下，换热水箱400与第二换热装置120串联。
换热水箱400通过水循环对电机40进行冷却，其是一种保证电机40在正常温度范围内连续工作的换热装置。通常，换热水箱400还配置有风扇，通过风扇的吹风作用，使换热水箱400通过水循环源源不断的将电机40的热量散发至外部空气中。
在第三工作模式C下，第二换热装置120还与换热水箱400串联，此时，第二换热装置120可与换热水箱400进行热量交换。也就是说，第二换热装置120还可吸收换热水箱400的热量对车辆内部20加热。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100处于第三工作模式C的情况下，电机40与电池10串联。
在第三工作模式C中，电池10不与第二换热装置120连通，而是通过第一四通阀140和第二四通阀150连通电机40，这样，电机40工作时产生的热量可对电池10进行加热，从而对电机40的热量进行回收，有利于提高热管理系统的能量利用率。
第三工作模式C适用于车辆处于低温环境的情况。当车辆处于低温环境时，热管理系统100通过第三工作模式C，给车辆内部20加热，从而实现了给乘员舱供热。另外，在第三工作模式C下，电池10通过电机40工作时产生的热量进行加热，由此，在对电机40的热量回收再利用的同时，也可以避免电池10因温度过低而导致放电能力减弱。
具体地，第一换热装置110包括室内冷凝器111；热管理系统100还包括压缩机170、第一节流装置180和第三节流装置181；热管理系统100处于第三工作模式C的情况下，压缩机170、室内冷凝器111、第一节流装置180和第三换热装置160依次连接形成第一冷媒制热循环回路；压缩机170、室内冷凝器111、第三节流装置181和第二换热装置120依次连接形成第四冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了工作模式三的工作方式，其通过第一冷媒制热循环回路以及第四冷媒制热循环回路吸收外部热量，然后对车辆内部20进行加热。以下为第三工作模式C的一个循环的工作过程：第一换热装置110包括室内冷凝器111，室内冷凝器111和第二换热装置120并联。压缩机170压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至室内冷凝器111并对车辆内部20放热，此时，车辆内部20的温度升高，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。在这之后，从室内冷凝器111出来的冷媒流经两路。第一路为：冷媒经过第一节流装置180成为低压低温的液态后，再流经第三换热装置160，通过第三换热装置160吸收外部环境热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环；第二路为：冷媒经过第三节流装置181成为低压低温的液态后，再流经第二换热装置120，通过第二换热装置120吸收外部环境热量例如管路内的液体热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环。也就是说，冷媒同时在两个分支回路上吸收室外的热量对车辆内部20加热，有利于提高车辆内部20的加热效率。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括第一液体泵300，第一液体泵300设置在第二换热装置120和第一四通阀140之间或者第二换热装置120和第二四通阀150之间；热管理系统100处于第三工作模式C的情况下，第一液体泵300用于为换热水箱400和第二换热装置120之间的水循环提供动力。
在第三工作模式C下，第一液体泵300的位置可根据实际情况自行选择。通过设置第一液体泵300，有利于使第二换热装置120与换热水箱400之间进行充分的热量交换，进而使换热水箱400吸收的热量通过水循环传递至第二换热装置120，再由第二换热装置120内的冷媒传递至车辆内部20，以对车辆内部20进行加热。从而有利于进一步提高能量利用率。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括第二液体泵301，第二液体泵301设置在电机40和第一四通阀140之间或者电机40和第二四通阀150之间；热管理系统100处于第三工作模式C的情况下，第二液体泵301用于为电机40和电池10之间的水循环提供动力。
在第三工作模式C下，第二液体泵301的位置可根据实际情况自行选择。
通过设置第二液体泵301，有利于使电池10与电机40之间进行充分的热量交换，进而使电机工作产生的热量通过水循环传递至电池10，以对电池10进行加热。从而有利于进一步提高能量利用率。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100具有第四工作模式D。请参考图2和图6，热管理系统100处于第四工作模式D的情况下，第三换热装置160向室外空气释放热量，第一换热装置110从车辆内部20吸收热量，第二换热装置120吸收热量，电池第一回路130导通，以通过第二换热装置120对电池10进行冷却。
在第四工作模式D中，第二换热装置120与电池10连通。第一换热装置110和第二换热装置120分别将车辆内部20以及电池10的热量传递至外部空气中，从而可同时对电池10与车辆内部20进行降温。第四工作模式D适用于车辆处于高温环境的情况。当车辆处于高温环境时，热管理系统100通过第四工作模式D，给车辆内部20和电池10同时降温，一方面实现了给乘员舱制冷，另一方给电池10实施冷却，避免电池10过热而引发安全隐患。
进一步地，热管理系统100还包括换热水箱400，换热水箱400通过第一四通阀140和第二四通阀150与第二换热装置120串联或者不相连；热管理系统100处于第四工作模式D的情况下，电机40与电池10不相连，换热水箱400与第二换热装置120不相连，换热水箱400与电机40串联。
在第四工作模式D中，本申请实施例通过设置换热水箱400，从而实现对电机40的散热需求。由于电机40与换热水箱400串联，电机40产生的高热量通过水循环流通至换热水箱400，换热水箱400再将热量传递至空气中，从而对电机40进行散热，使电机40处于正常的工作温度范围内。这样，有利于提高电机40的寿命。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置110包括蒸发器112；热管理系统100还包括压缩机170、第二节流装置181和第三节流装置181；热管理系统100处于第四工作模式D的情况下，压缩机170、第三换热装置160、第二节流装置181和蒸发器112依次连接形成第五冷媒制热循环回路；压缩机170、第三换热装置160、第三节流装置181和第二换热装置120依次连接形成第六冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第四工作模式D的工作方式，其可通过第五冷媒制热循环回路以及第六冷媒制热循环回路吸收车辆内部20以及电池10的热量，使电池10与车辆内部20温度降低。以下为第四工作模式D的一个循环的工作过程：第一换热装置110包括蒸发器112，蒸发器112和第二换热装置120并联。压缩机170压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至第三换热装置160并对外部空气放热，此时，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。在这之后，从第三换热装置160出来的高压低温的液态冷媒流经两路。第一路为：冷媒经过第二节流装置181成为低压低温的液态后，再流经蒸发器112，通过蒸发器112吸收车辆内部20的热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环，此时，车辆内部20温度降低。第二路为：冷媒经过第三节流装置181成为低压低温的液态后，再流经第二换热装置120，而第二换热装置120通过第一四通阀140和第二四通阀150连通电池10，也即，电池第一回路130导通，因此，冷媒通过第二换热装置120吸收电池10的热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环，此时，电池10的温度降低。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括第一液体泵300和第二液体泵301，第一液体泵300设置在第二换热装置120和第一四通阀140之间或者第二换热装置120和第二四通阀150之间，第二液体泵301设置在电机40和第一四通阀140之间或者电机40和第二四通阀150之间；热管理系统100处于第四工作模式D的情况下，第一液体泵300用于为电池10和第二换热装置120之间的水循环提供动力，第二液体泵301用于为电机40和换热水箱400之间的水循环提供动力。
通过设置第一液体泵300，有利于使第二换热装置120与电池10之间进行充分的热量交换，从而使电池10工作产生的热量通过水循环传递至第二换热装置120，再通过第二换热装置120与冷媒的热交换将热量释放至室外空气中，从而有利于保证电池处于正常的工作温度范围。
通过设置第二液体泵301，有利于使电机40与换热水箱400之间进行充分的热量交换，进而使电机40工作产生的热量通过水循环传递至换热水箱400，以对电机40进行散热。从而有利于提高电机40的可靠性。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100具有第五工作模式E。请参考图2和图7，热管理系统100处于第五工作模式E的情况下，第一换热装置110从车辆内部20吸收热量的同时向车辆内部20释放热量，以对车辆内部20进行除湿，第三换热装置160从室外空气中吸收热量，第二换热装置120吸收热量，电池10与第二换热装置120串联，以通过第二换热装 置120回收电池10的热量。
在第五工作模式E中，第二换热装置120与电池10串联，第一换热装置110分别与第三换热装置160和第二换热装置120进行热量交换，从而将室外空气的热量以及电池10的热量传递至车辆内部20对车辆内部20加热，也实现了电池10热量的回收，有利于提高能量利用率。同时，第一换热装置110还可对车辆内部20进行除湿。
第五工作模式E适用于车辆处于中温环境的情况，第五工作模式E也可称之为乘员舱除湿模式。热管理系统100通过第五工作模式E，对乘员舱进行除湿。另一方面，电池10工作时产生的热量，通过第二换热装置120进行回收，可以促进冷媒的状态转换，从而节约热管理系统100的能量消耗。
进一步地，热管理系统100处于第五工作模式E的情况下，电机40与电池10、第二换热装置120串联。
这样设置，还可将电机40工作产生的热量通过第二换热装置120传递至冷媒进行回收，有利于进一步提高能量利用率。
在本申请的一些实施例中，第一换热装置110包括室内冷凝器111和蒸发器112；热管理系统100还包括压缩机170、第一节流装置180、第二节流装置181和第三节流装置181；热管理系统100处于第五工作模式E的情况下，压缩机170、室内冷凝器111、第一节流装置180和第三换热装置160依次连接形成第一冷媒制热循环回路；压缩机170、室内冷凝器111、第二节流装置181和蒸发器112依次连接形成第七冷媒制热循环回路；压缩机170、室内冷凝器111、第三节流装置181和第二换热装置120依次连接形成第八冷媒制热循环回路。
本申请实施例具体说明了第五工作模式E的工作方式。第一冷媒制热循环回路可吸收外部空气的热量，从而对车辆内部20进行加热；第七冷媒制热循环回路可吸收车辆内部20的水蒸气，从而对车辆内部20除湿；第八冷媒制热循环回路可吸收电池10、电机40的热量，从而对车辆内部20进行加热，也即，第八冷媒制热循环回路对电池10和电机40的热量进行回收。以下为第五工作模式E的一个循环的工作过程：第一换热装置110包括室内冷凝器111和蒸发器112，第三换热装置160、蒸发器112和第二换热装置120并联。压缩机170压缩并驱动冷媒，此时，冷媒为高温高压状态的气态。然后冷媒被送至室内冷凝器111并对车辆内部20放热，此时，车辆内部20温度升高，冷媒释放热量后变成高压低温的液态。在这之后，从室内冷凝器111出来的冷媒流经三路。第一路为：冷媒经过第一节流装置180成为低压低温的液态后，再流经第三换热装置160，通过第三换热装置160吸收外部环境热量后汽化为 气体，进入压缩机170继续开始下一个循环；第二路为：冷媒经过第二节流装置181成为低压低温的液态后，再流经蒸发器112，此时由于蒸发器内具有低温冷媒，车辆内部20的水蒸气经过蒸发器112后受冷液化，从而可对车辆内部20进行除湿。冷媒通过蒸发器112吸收车辆内部20的热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环；第三路为：冷媒经过第三节流装置181成为低压低温的液态后，再流经第二换热装置120，而第二换热装置120与电机40和电池10为串联连接，因此，冷媒通过第二换热装置120吸收电池10和电机40的热量后汽化为气体，进入压缩机170继续开始下一个循环，这样，可将电池10与电机40的热量用来对车辆内部20加热，也即，可实现对电池10与电机40的热量回收。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括第一液体泵300和第二液体泵301，第一液体泵300设置在第二换热装置120和第一四通阀140之间或者第二换热装置120和第二四通阀150之间，第二液体泵301设置在电机40和第一四通阀140之间或者电机40和第二四通阀150之间；热管理系统100处于第四工作模式D的情况下，第一液体泵300和第二液体泵301均用于为电池10、电机40和第二换热装置120之间的水循环提供动力。
通过设置第一液体泵300和第二液体泵301，有利于使第二换热装置120与电池10、电机40之间进行充分的热量交换。
在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括气液分离器500。气液分离器用于将液态冷媒和气态冷媒分离，从而使进入压缩机170的为干燥的气体冷媒。
如图2所示，在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括三通水阀700，三通水阀700位于换热水箱400与第二四通阀150之间。通过设置三通水阀700，可以使进行水循环的液体选择是否流经换热水箱，进而有利于降低热管理系统100的复杂性。
如图2所示，在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括设置于压缩机170进口与第三换热装置160之间的第一开关601、设置于室内冷凝器111与压缩机170出口之间的第二开关602、设置于蒸发器112与第二换热装置120之间的第三开关603、设置于压缩机170出口与第二换热装置120之间的第四开关604、设置于第二换热装置120与压缩机170进口之间的第五开关605以及设置于压缩机170出口与第三换热装置160之间的第六开关606。通过设置多个通路开关，有利于方便控制各个部件在各个工作模式的工作状态。
如图2所示，在本申请的一些实施例中，热管理系统100还包括第一单向阀801、第二单向阀802以及第三单向阀803。第一单向阀801用于使第三换热装置160至第一换热装置110的方向导通，且第一单向阀801与第一节流装置180并联；
第二单向阀802用于使第一换热装置110至第三换热装置160的方向导通，且第二单向阀802与第一节流装置180串联；
第三单向阀803用于使第二换热装置120至第三换热装置160的方向导通，且第三单向阀803与第三节流装置182并联。
单向阀是指一种在一个方向导通而在相反方向不导通的阀门。通过设置多个单向阀，有利于方便控制各个部件之间在各个工作模式时特定方向的导通或断开状态。
基于上述热管理系统100的的多种工作模式，本申请实施例提出了一种热管理系统100，具体如图1所示。热管理系统100包括气液分离器500、压缩机170、室内冷凝器111、蒸发器112、电加热装置230、第三换热装置160、第二换热装置120、电池10、电机40、第一四通阀140、第二四通阀150、换热水箱400、三通水阀700、第一液体泵300、第二液体泵301、第一开关601、第二开关602、第三开关603、第四开关604、第五开关605、第六开关606、第一单向阀801、第二单向阀802、第三单向阀803、第一节流装置180、第二节流装置181以及第三节流装置182。本申请实施例的热管理系统至少包括前述的五种工作模式，且可通过切换多个开关、切换三通阀以及切换两个四通阀的状态从而实现各个工作模式的自由切换。
当第一工作模式A工作时，第一开关601、第二开关602和第四开关604接通，第三开关603、第五开关605和第六开关606断开；电池10通过第一四通阀140和第二四通阀150接通第二换热装置120。
当第二工作模式B工作时，第四开关604和第三开关603接通，第一开关601、第二开关602、第五开关605和第六开关606断开；电池10通过第一四通阀140和第二四通阀150接通第二换热装置120。
当第三工作模式C工作时，第一开关601、第二开关602和第五开关605接通，第三开关603、第四开关604和第六开关606断开；第二换热装置120通过第一四通阀140和第二四通阀150以及三通阀700接通换热水箱400。
当第四工作模式D工作时，第三开关603、第五开关605和第六开关606接通，第一开关601、第二开关602和第四开关604断开；电池10通过第一四通阀140和第二四通阀150接通第二换热装置120；电机40通过第一四通阀140和第二四通阀150以及三通阀700接通换热水箱400。
当第五工作模式E工作时，第一开关601、第二开关602、第三开关603和第五开关605 接通，第二开关602和第六开关606断开；电池10、电机40以及第二换热装置120通过第一四通阀140和第二四通阀150串联连接；三通阀700使水循环不经过换热水箱400。
通过本申请实施例的热管理系统100，有利于使电池10处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
本申请第二方面提出了一种电动车辆1，包括上述第一方面所述的热管理系统100。
本申请实施例的电动车辆1使用第一方面所述的热管理系统100。热管理系统100通过第一换热装置110与第二换热装置120，同时对电池10与车辆内部20进行温度调节，也即，将车辆内部热管理系统100和电池热管理系统100进行了适当的集成设计，进而有利于使电池10处于正常的工作温度范围，同时有利于提高能量利用率，进而利于提高电动车辆1的续航里程。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (28)

  1. 一种用于电动车辆的热管理系统，所述电动车辆包括电池，所述电池用于对所述电动车辆提供电能，其特征在于，所述热管理系统包括：
    第一换热装置，用于对车辆内部进行温度调节；和
    第二换热装置，用于对所述电池进行温度调节；
    其中，所述第一换热装置与所述第二换热装置串联或者并联，用于对所述车辆内部和所述电池同时进行温度调节。
  2. 根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括电池第一回路，所述电池第一回路包括所述电池和所述第二换热装置，所述电池分别通过第一四通阀和第二四通阀与所述第二换热装置串联或者不相连。
  3. 根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，还包括电机，用于驱动所述电动车辆，在所述热管理系统中，所述电机通过所述第一四通阀和第二四通阀与所述电池串联或者互不相连。
  4. 根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第三换热装置，所述第三换热装置与所述第一换热装置串联，所述第三换热装置用于冷媒与室外空气进行换热，所述第一换热装置用于通过冷媒循环对所述车辆内部进行温度调节，所述第二换热装置用于通过冷媒循环对所述电池进行温度调节。
  5. 根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统具有第一工作模式；
    所述热管理系统处于所述第一工作模式的情况下，所述第三换热装置从室外空气中吸收热量，所述第一换热装置向所述车辆内部释放热量，所述第二换热装置释放热量，所述电池第一回路导通，以通过所述第二换热装置对所述电池进行加热。
  6. 根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统处于所述第一工作模式的情况下，所述电机与所述电池不相连。
  7. 根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述第一换热装置包括室内冷凝器；
    所述热管理系统还包括压缩机和第一节流装置；
    所述热管理系统处于所述第一工作模式的情况下，所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第一节流装置和所述第三换热装置依次连接形成第一冷媒制热循环回路；所述压缩机、 所述第二换热装置、所述第一节流装置和所述第三换热装置依次连接形成第二冷媒制热循环回路。
  8. 根据权利要求5所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第一液体泵，所述第一液体泵设置在所述电池第一回路中。
  9. 根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统具有第二工作模式；
    所述热管理系统处于所述第二工作模式的情况下，所述第一换热装置从所述车辆内部吸收热量，所述第二换热装置释放热量，所述第一电池回路导通，以通过所述第二换热装置对所述电池进行加热。
  10. 根据权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统处于所述第二工作模式的情况下，所述电机与所述电池不相连。
  11. 根据权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，所述第一换热装置包括蒸发器；
    所述热管理系统还包括压缩机和第二节流装置；
    所述热管理系统处于所述第二工作模式的情况下，所述压缩机、所述第二换热装置、所述第二节流装置和所述蒸发器依次连接形成第三冷媒制热循环回路。
  12. 根据权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括电加热装置，所述电加热装置用于以电加热的方式对所述车辆内部进行供热。
  13. 根据权利要求9所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第一液体泵，所述第一液体泵设置在所述电池第一回路中。
  14. 根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统具有第三工作模式；
    所述热管理系统处于所述第三工作模式的情况下，所述第三换热装置从室外空气中吸收热量，所述第一换热装置向所述车辆内部释放热量，所述第二换热装置吸收热量，所述电池与所述第二换热装置不相连。
  15. 根据权利要求14所述的热管理系统，所述热管理系统还包括换热水箱，所述换热水箱通过所述第一四通阀和所述第二四通阀与所述第二换热装置串联或者不相连；
    所述热管理系统处于所述第三工作模式的情况下，所述换热水箱与所述第二换热装置串联。
  16. 根据权利要求14所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统处于所述第三 工作模式的情况下，所述电机与所述电池串联。
  17. 根据权利要求14所述的热管理系统，其特征在于，所述第一换热装置包括室内冷凝器；
    所述热管理系统还包括压缩机、第一节流装置和第三节流装置；
    所述热管理系统处于所述第三工作模式的情况下，所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第一节流装置和所述第三换热装置依次连接形成第一冷媒制热循环回路；所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第三节流装置和所述第二换热装置依次连接形成第四冷媒制热循环回路。
  18. 根据权利要求15所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第一液体泵，所述第一液体泵设置在所述第二换热装置和所述第一四通阀之间或者所述第二换热装置和所述第二四通阀之间；
    所述热管理系统处于所述第三工作模式的情况下，所述第一液体泵用于为所述换热水箱和所述第二换热装置之间的水循环提供动力。
  19. 根据权利要求16所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第二液体泵，所述第二液体泵设置在所述电机和所述第一四通阀之间或者所述电机和所述第二四通阀之间；
    所述热管理系统处于所述第三工作模式的情况下，所述第二液体泵用于为所述电机和所述电池之间的水循环提供动力。
  20. 根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统具有第四工作模式；
    所述热管理系统处于所述第四工作模式的情况下，所述第三换热装置向室外空气释放热量，所述第一换热装置从所述车辆内部吸收热量，所述第二换热装置吸收热量，所述电池第一回路导通，以通过所述第二换热装置对所述电池进行冷却。
  21. 根据权利要求20所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括换热水箱，所述换热水箱通过所述第一四通阀和所述第二四通阀与所述第二换热装置串联或者不相连；
    所述热管理系统处于所述第四工作模式的情况下，所述电机与所述电池不相连，所述换热水箱与所述第二换热装置不相连，所述换热水箱与所述电机串联。
  22. 根据权利要求20所述的热管理系统，其特征在于，所述第一换热装置包括蒸发器；
    所述热管理系统还包括压缩机、第二节流装置和第三节流装置；
    所述热管理系统处于所述第四工作模式的情况下，所述压缩机、所述第三换热装置、所述第二节流装置和所述蒸发器依次连接形成第五冷媒制热循环回路；所述压缩机、所述第三换热装置、所述第三节流装置和所述第二换热装置依次连接形成第六冷媒制热循环回路。
  23. 根据权利要求21所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第一液体泵和第二液体泵，所述第一液体泵设置在所述第二换热装置和所述第一四通阀之间或者所述第二换热装置和所述第二四通阀之间，所述第二液体泵设置在所述电机和所述第一四通阀之间或者所述电机和所述第二四通阀之间；所述热管理系统处于所述第四工作模式的情况下，所述第一液体泵用于为所述电池和所述第二换热装置之间的水循环提供动力，所述第二液体泵用于为所述电机和所述换热水箱之间的水循环提供动力。
  24. 根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统具有第五工作模式；
    所述热管理系统处于所述第五工作模式的情况下，所述第一换热装置从所述车辆内部吸收热量的同时向车辆内部释放热量，以对所述车辆内部进行除湿，所述第三换热装置从室外空气中吸收热量，所述第二换热装置吸收热量，所述电池与所述第二换热装置串联，以通过所述第二换热装置回收所述电池的热量。
  25. 根据权利要求24所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统处于所述第五工作模式的情况下，所述电机与所述电池、所述第二换热装置串联。
  26. 根据权利要求24所述的热管理系统，其特征在于，所述第一换热装置包括室内冷凝器和蒸发器；
    所述热管理系统还包括压缩机、第一节流装置、第二节流装置和第三节流装置；
    所述热管理系统处于第五工作模式的情况下，所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第一节流装置和所述第三换热装置依次连接形成第一冷媒制热循环回路；所压缩机、所述室内冷凝器、所述第二节流装置和所述蒸发器依次连接形成第七冷媒制热循环回路；所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第三节流装置和所述第二换热装置依次连接形成第八冷媒制热循环回路。
  27. 根据权利要求25所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括第一液体泵和第二液体泵，所述第一液体泵设置在所述第二换热装置和所述第一四通阀之间或者 所述第二换热装置和所述第二四通阀之间，所述第二液体泵设置在所述电机和所述第一四通阀之间或者所述电机和所述第二四通阀之间；所述热管理系统处于所述第四工作模式的情况下，所述第一液体泵和所述第二液体泵均用于为所述电池、所述电机和所述第二换热装置之间的水循环提供动力。
  28. 一种电动车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至27中任一项所述的热管理系统。
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