CN116766868B - 一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，属于电动汽车整车热管理技术领域。包括冷却液回路和冷媒回路；冷却液回路中的冷却液为机油或防冻液，包括十通阀、冷凝器和第二换热器；冷媒回路中的工质为制冷剂，包括舱外蒸发冷凝器、舱内蒸发冷凝器和压缩机。具有六种工作模式：被动冷却模式、主动冷却模式下、快充主动冷却模式、预热模式、余热回收模式和冷启动加热工作模式；本发明实现冷却液回路和冷媒回路的解藕，根据整车冷热需求，自由灵活的在冷却液回路和冷媒回路之间转移分配热量。用余热回收和自增焓系统改善热泵性能取代PTC制热，提高能量利用率。利用十通阀灵活切换工作模式，提高电动汽车工作条件，保障乘客乘车舒适度。

Description

一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统

技术领域

本发明属于电动汽车整车热管理技术领域，可用于电动车整车综合热管理，实现电动车在不同外界环境下，低能耗实现整车各部件，及舱内不同位置乘客温度管理。

背景技术

目前国内外，国外的电动汽车整车热管理系统，座舱温控普遍是像传统燃油汽车空调，通过空调箱中的蒸发器（冷媒低压换热器）进行主动降温，低温采暖时通过独立的内部冷凝器（冷媒高压换热器）或者通过高压PTC（Positive Temperature Coefficient)进行冬季采暖。

近几年随着我国汽车产业发展规划的变化，新能源汽车得到了快速发展。而电动汽车整车热管理系统的能耗大，在低温环境下大幅度降低了其续航里程。充分利用能源，降低电动汽车热管理能耗，是缓解“续航里程焦虑”和助力节能减排上的关键性技术之一，同时电动汽车整车热管理技术，也是电动汽车安全性，驾乘舒适性体验的关键技术之一。

对于座舱具有不同温区需求的高级轿车，内部冷凝器可以通过分区来实现不同温区独立调温。但需求大于两个温区时，会使得内部冷凝器结构过于复杂，同时带来冷媒系统控制的难度，需要在空调箱中增加能够独立控制的多区加热PTC进行独立控制调温。

电池温控和电机冷却普遍是通过一个独立的冷却液回路进行，自然冷却时，电池与电机共同通过外部散热器冷却降温，主动冷却时，电池通过冷水机冷却，电机通过外部散热器降温。

冬季采暖时，电动汽车无法像燃油车一样利用发动机余热为座舱提供热源，电动汽车的热能需求都直接或者间接来自于电池耗能提供。因此，大幅度降低电动汽车冬季采暖功耗，是电动汽车节能，提升冬季续航里程的关键技术之一。传统电动汽车主要通过空调箱PTC，冷却液PTC，电机余热回收，电池余热回收，以及热泵方式满足冬季电池加热，以及座舱采暖需求。

国内外现有的电动汽车整车热管理系统存在不足。座舱不同温区的温度控制，需将不同温区降至相同最低温度，再通过PTC对温度需求相对高的区域加热，使座舱不同温度分区的达到舒适性温度的要求。先冷却降温，再加热的过程，增大了系统的能耗。

通过内部冷凝器分区加热实现热泵功能，可以提高低温加热COP，但内部冷凝器分区需要增加冷媒分支控制，导致系统复杂，成本增加。同时，大于3个温区时，将在空调箱中增加分区控制的PTC来实现，PTC制热的COP低，能耗高。

传统电动车热泵受限于相变冷媒的工作温度，尤其在-20度以下极限温度环境下，电动汽车刚刚启动时，环境温度低于工作温度将无法从外部空气中获得足够的热量，电池与电机的余热回收的热量也不足以保证逆卡诺循环的稳定运行。座舱采暖只能通过在空调箱中增加空气侧高压PTC加热，或者水侧高压PTC加热冷却液，从冷却液中吸收热量到冷媒，再通过内部冷凝器加热座舱。也有电动轿车同时在空调箱以及电池入口处均增加了高压PTC，为座舱采暖和电池加热。高压PTC热转换效率低，控制难度高，成本高，重量大，高压绝缘要求高，设计制造不良都存在漏电的风险影响功能安全，尤其座舱内空调箱中的高压PTC，给乘客带来直接的安全风险。

发明内容

为了实现降低电动汽车夏季温区调温能耗，降低冬季采暖高能耗，其中热泵系统充分利用电池与电机余热使效率（COP）提高到2以上，远远高出PTC加热的效率（COP）（0.96），本发明提供一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统。

一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统包括冷却液回路和冷媒回路；

所述冷却液回路中的冷却液为机油或防冻液，冷却液回路包括十通阀9、冷凝器3和第二换热器5；

所述十通阀9的A端口连通着冷凝器3的冷却水一侧的R口，冷凝器3的冷却水一侧的S口连通着十通阀9的B端口；

所述十通阀9的C端口依次串联散热器1和冷却液储液罐2，十通阀9的D端口分为第一支路和第二支路，第一支路连通着冷却液储液罐2，第二支路通过串联的第一水泵10连通着第一换热器4的U口，第一换热器4的V口连通着口十通阀9的E端口；

所述十通阀9的F端口连通着第二换热器5的冷却液Z口，所述第二换热器5的冷却液Y口分为第三支路和第四支路，第三支路连通着十通阀9的G端口，第四支路通过串联第二水泵6和电池散热器7连通着十通阀9的H端口；

所述十通阀9的I端口和J端口之间串联着电机散热器8；

所述冷媒回路中的工质为制冷剂，冷媒回路包括舱外过冷式冷凝器11、舱内蒸发冷凝器15、压缩机13；

所述舱外过冷式冷凝器11的一侧端口分为第五支路和第六支路，第五支路通过串联第三截止阀12；第六路通过串联第一截止阀28通着四通管的第一端口；舱外过冷式冷凝器11的另一侧端口串联着第二膨胀阀29，第二膨胀阀29上并联着第一单向阀30；

所述四通管的第二端口连通着冷却液回路中的冷凝器3的冷媒一侧的P口，冷却液回路中的冷凝器3的冷媒一侧的Q口串联着压缩机13和气液分离器14；四通管的第三端口通过串联的第二截止阀22连通着舱内蒸发冷凝器15的V口；四通管的第四端口通过串联的第五截止阀27、储液罐25、第三单向阀26和第一膨胀阀18连通着冷却液回路中的第二换热器5的冷媒W口，第二换热器5的冷媒W口和冷凝器3的冷媒一侧的Q口之间串联着第三膨胀阀17；

所述储液罐25和第三单向阀26的支路上并联着方向相同的两只单向阀，所述两只单向阀的方向与第三单向阀26的方向相反，两只单向阀为第五单向阀23和第四单向阀24；

所述第五单向阀23和第四单向阀24之间通过串联的热力膨胀阀21连通着舱内蒸发冷凝器15的U口；

舱内蒸发冷凝器15的V口串联着第四截止阀16；

第二换热器5的冷媒X口分别连通着第三截止阀12、气液分离器14和第四截止阀16；

所述热力膨胀阀21上并联着第二单向阀20，第二单向阀20的方向与第四单向阀24的方向相反；

所述舱内蒸发冷凝器15外侧设有第二风扇19；

所述综合热管理系统具有六种工作模式：

汽车被动冷却模式下，实现电动汽车电池、电机的被动冷却或所述电池的低负荷充电被动冷却条件下的座舱内的通风、调温或座舱内的主动降温、调温；

主动冷却模式下，实现电动汽车电池、电机的主动冷却条件下的座舱内的主动降温、调温；

快充主动冷却模式下，实现电动汽车电池快速充电和电池、电机的主动冷却条件下的座舱内的通风、调温或座舱内的主动降温、调温；

预热模式下，实现电动汽车电池、电机的预热或电动汽车电池、电机的被动冷却或所述电池的低负荷充电被动冷却条件下的座舱内的预热或座舱被动余热回收采暖、调温；

余热回收模式下，实现电动汽车电池的主动余热回收或电动汽车电池的低温快充、主动余热回收条件下的座舱内的最大采暖、除霜、除雾，或座舱主动余热回收采暖、调温，或除湿，采暖、调温，或主动余热回收热泵最大采暖、除霜、除雾，或主动余热回收热泵采暖、调温，或主动余热回收补气增焓最大采暖、除霜、除雾，或主动余热回收补气增焓采暖、调温；

冷启动加热工作模式下，实现电动汽车电机的冷启动加热条件下的座舱内的最大采暖、除霜、除雾，或热泵采暖、调温，或补气增焓最大采暖、除霜、除雾，或补气增焓采暖、温区调温。

进一步限定的技术方案如下：

所述冷凝器3为水冷式冷凝器。

所述第二换热器5为冷水式换热器。

所述第一换热器4、舱外过冷式冷凝器11和舱内蒸发冷凝器15均为翅片换热器。

所述散热器1带有风扇。

所述压缩机13为制冷压缩机。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1．电动车整车冷热管理通过热岛（冷凝器3）和冷岛（第二换热器5）实现了冷媒与冷却液回路的解藕，可根据整车冷热需求，自由灵活的在冷媒回路与冷却液回路之间转移分配热量。同时冷却液回路便于进行模块化，标准化设计。相同的冷却液控制模块，可兼容不同冷媒类型，而不用受限制于冷媒回路。

2.本发明采用热泵模式取代传统电动汽车冷却液回路PTC或者空气侧PTC为电池加热和乘员舱加热的方式，热泵模式低温环境下更节能，超低温环境下补气增焓替代昂贵的PTC，降低了系统成本。

3.发明的十通阀9及其模式，实现了整车不同热管理需求的自由切换。

4.本发明的舱内蒸发器同时加热模式下也作为舱内冷凝器，减少了零部件，简化了系统的复杂度，和空调箱的复杂度。蒸发器在作为冷凝器使用时加热，可以对蒸发器起到高温杀菌的作用，避免了传统燃油车或电动车蒸发器，由于长期处于冷凝水潮湿环境下细菌滋生导致的异味问题，改善了座舱的空气质量。

5.本发明的冷凝器3与舱外蒸发冷凝器11或舱内蒸发冷凝器15串联的设计，避免了单一依靠舱外蒸发冷凝器11或者单一依靠散热器1散热。能够将舱外蒸发冷凝器11和散热器1的散热能力发挥到最大。相同散热能力下，能最大程度上缩小舱外蒸发冷凝器11和散热器1的散热面积和尺寸，为造型提供更大的自由度。

6.本发明使用第一换热器4进行多区调温替代舱内冷凝器或PTC分区调温，避免了舱内蒸发冷凝器15复杂的设计结构，以及舱内蒸发冷凝器15温度变化导致的冷媒系统稳定控制问题；同时也避免了昂贵的高压PTC组件，降低了舱内高压部件带来的安全风险。夏季分区调温时，第一换热器4调温是利用了发散到空气中的余热，避免了内冷或者高压PTC加热，降低了能耗。

附图说明

图1为本发明综合热管理系统示意图。

图2为冷却液回路示意图。

图3为冷媒回路示意图。

图4为被动冷却模式Ⅰ图。

图5为被动冷却模式Ⅱ图。

图6为主动冷却模式Ⅰ图。

图7为快充主动冷却模式Ⅰ图。

图8为快充主动冷却模式Ⅱ图。

图9为预热模式Ⅰ图。

图10为预热模式Ⅱ图。

图11为预热模式Ⅲ图。

图12为余热回收模式Ⅰ图。

图13为余热回收模式Ⅱ图。

图14为余热回收模式Ⅲ图。

图15为余热回收模式Ⅳ图。

图16为余热回收模式Ⅴ图。

图17为余热回收模式Ⅵ图。

图18为余热回收模式Ⅶ图。

图19为冷启动加热工作模式Ⅰ图。

图20为冷启动加热工作模式Ⅱ图。

图21为冷启动加热工作模式Ⅲ图。

图22为冷启动加热工作模式Ⅳ图。

上图中序号：散热器1、冷却液储液罐2、冷凝器3、第一换热器4、第二换热器5、第二水泵6、电池散热器7、电机散热器8、十通阀9、第一水泵10、舱外蒸发冷凝器11、第三截止阀12、压缩机13、气液分离器14、舱内蒸发冷凝器15、第四截止阀16、第三膨胀阀17、第一膨胀阀18、风扇19、第二单向阀20、热力膨胀阀21、第二截止阀22、第五单向阀23、第四单向阀24、储液罐25、第三单向阀26、第五截止阀27、第一截止阀28、第二膨胀阀29、第一单向阀30、A口、B口、C口、D口、E口、F口、G口、H口、I口、J口、冷媒W口、冷却液X口、冷媒Y口、冷却液Z口。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

参见图1，一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统包括冷却液回路和冷媒回路。

参见图2，冷却液回路包括十通阀9、冷凝器3和第二换热器5；冷凝器3为水冷式冷凝器，第二换热器5为冷水式换热器，冷却液回路中的冷却液为防冻液。

十通阀9的A端口连通着冷凝器3的冷却水一侧的R口，冷凝器3的冷却水一侧的S口连通着十通阀9的B端口。

十通阀9的C端口依次串联散热器1和冷却液储液罐2，十通阀9的D端口分为第一支路和第二支路，第一支路连通着冷却液储液罐2，第二支路通过串联的第一水泵10连通着第一换热器4的U口，第一换热器4的V口连通着口十通阀9的E端口；第一换热器4为翅片换热器。

十通阀9的F端口连通着第二换热器5的冷却液Z口，所述第二换热器5的冷却液Y口分为第三支路和第四支路，第三支路连通着十通阀9的G端口，第四支路通过串联第二水泵6和电池散热器7连通着十通阀9的H端口。

十通阀9的I端口和J端口之间串联着电机散热器8。

参见图3，冷媒回路包括舱外蒸发冷凝器11、舱内蒸发冷凝器15和压缩机13。冷媒回路中的工质为制冷剂。舱外过冷式冷凝器11和舱内蒸发冷凝器15均为翅片换热器，压缩机13为制冷压缩机，冷媒回路中的工质为制冷剂。

舱外过冷式冷凝器11的一侧端口分为第五支路和第六支路，第五支路串联着第三截止阀12；第六路通过串联第一截止阀28通着四通管的第一端口；舱外过冷式冷凝器11的另一侧端口串联着第二膨胀阀29，第二膨胀阀29上并联着第一单向阀30；

四通管的第二端口连通着冷却液回路中的冷凝器3的冷媒一侧的P口，冷却液回路中的冷凝器3的冷媒一侧的Q口串联着压缩机13和气液分离器14；四通管的第三端口通过串联的第二截止阀22连通着舱内蒸发冷凝器15的V口；四通管的第四端口通过串联的第五截止阀27、储液罐25、第三单向阀26和第一膨胀阀18连通着冷却液回路中的第二换热器5的冷媒W口，第二换热器5的冷媒W口和冷凝器3的冷媒一侧的Q口之间串联着第三膨胀阀17。

储液罐25和第三单向阀26的支路上并联着方向相同的两只单向阀，两只单向阀的方向与第三单向阀26的方向相反，两只单向阀为第五单向阀23和第四单向阀24。

第五单向阀23和第四单向阀24之间通过串联的热力膨胀阀21连通着舱内蒸发冷凝器15的U口；舱内蒸发冷凝器15的V口串联着第四截止阀16。舱内蒸发冷凝器15外侧安装有第二风扇19。

第二换热器5的冷媒X口分别连通着第三截止阀12、气液分离器14和第四截止阀16。

热力膨胀阀21上并联着第二单向阀20，第二单向阀20的方向与第四单向阀24的方向相反。

本发明综合热管理系统具有六种工作模式，各工作模式的工作情况具体说明如下：

参见图4和图5，被动冷却模式，电动汽车电池和电机被动冷却，电动汽车电池低负荷充电，并被动冷却模式。

冷却液回路工作情况说明：

整车的热负荷随着季节变化起伏，环境温度相对较低，车机热负荷不高时，通过冷却液回路中的散热器1释放热量，即可满足电池及电机的冷却要求。参见图4，冷却液回路中的十通阀9的阀口连通情况为J口与C口连通、E口与F口连通、H口与G口连通；分别将第二水泵6、电池散热器7、电机散热器8、散热器1、第一水泵10、第一换热器4、第二换热器5串联，第一水泵10与第二水泵6为冷却液回路提供动力。冷却液回路通过散热器1散热，实现电池换热器7、电机散热器8等车机的被动冷却。

座舱内因为乘客习惯不同，有通风或主动降温的要求，冷媒回路工作情况说明：

参见图4，被动冷却模式Ⅰ，通风时，冷媒回路无需作业，座舱只需要通过风扇19进行座舱通风。

参见图5，被动冷却模式Ⅱ，主动降温时，制冷剂经过压缩机13的压缩，流入冷凝器3，第一截止阀28，第四截止阀16打开，第二截止阀22，第三截止阀12，第五截止阀27关闭；制冷剂经过冷凝器3后，流入舱外蒸发冷凝器11，将过剩热量释放到空气中。之后冷媒通过第一单向阀30跨过处于关闭状态的第二膨胀阀29，通过热力膨胀阀21流入到舱内蒸发冷凝器15进行蒸发吸热，对座舱进行主动降温，之后经过气液分离器14，流回至压缩机13。此时第一膨胀阀18关闭，水冷机5停止作业。由于冷却液回路的模式控制，十通阀9将冷凝器3屏蔽冷却液回路之外，冷却液回路无法通过冷凝器3与冷媒回路进行热量传递。

主动冷却模式下，实现电动汽车电池、电机的主动冷却；座舱内的主动降温、调温。

参见图6，主动冷却模式Ⅰ，冷却液回路工作情况说明：

车外是高温环境，通过舱外散热器1被动冷却已经无法满足电池冷却要求，电池需要进行主动冷却。此时将冷却液回路的十通阀9模式切换成主动冷却模式，十通阀9的阀口连通顺序为J口与C口连通、E口与G口连通、H口与F口连通，其中J口与C口连通、E口与G口连通构成的冷却液回路为电机换热器8冷却，由第一水泵10提供冷却液循环动力，H口与F口连通构成的循环回路为电池换热器7进行主动冷却，由第二水泵6提供防冻液的循环动力。

参见图6，主动冷却模式Ⅰ，冷媒回路工作情况说明：

座舱温度也已经超过了乘客体感舒适温度，座舱需要进行主动降温。冷媒回路中的制冷剂经过压缩机13压缩，流入水冷冷凝器3，第一截止阀28，第四截止阀16打开，第二截止阀22，第三截止阀12，第五截止阀27关闭，制冷剂经过冷凝器3后，流入舱外蒸发冷凝器11，将过剩热量释放到空气中。之后制冷剂通过第一单向阀30跨过处于关闭状态的第二膨胀阀29，通过热力膨胀阀21流入到舱内蒸发冷凝器15进行蒸发吸热，对座舱进行主动降温后流向第四截止阀16；同时第一膨胀阀18打开，第三膨胀阀17关闭，制冷剂通过第一膨胀阀18流入第二换热器5进行蒸发吸热，对电池换热器7进行主动冷却降温。之后制冷剂从第二换热器5 的X口流出与第四截止阀16流出的制冷剂一同流经气液分离器14，流回至压缩机13进入下一个循环。由于冷却液回路的模式控制，十通阀9将冷凝器3屏蔽冷却液回路之外，冷却液回路无法通过冷凝器3与冷媒回路进行热量传递。

快充主动冷却模式下，实现电动汽车电池快速充电和电池、电机的主动冷却；座舱内的通风、调温或座舱内的主动降温、调温。

冷却液回路工作情况说明：

此时车外是高温环境，通过舱外散热器1被动冷却无法满足快充时所需的冷却要求，电池换热器7需要进行主动冷却，电机换热器8此时不工作，没有冷却需求。

参见图7，快充主动冷却模式Ⅰ，将冷却液回路的十通阀9模式切换成快充主动冷却模式，阀口连通顺序为J口与A口连通、B口与C口连通、E口与G口连通、H口与F口连通，其中J口与A口连通、B口与C口连通、E口与G口连通构成的冷却液回路，由第一水泵10提供冷却液循环动力，H口与F口连通构成的循环回路为电池换热器7进行主动冷却，由第二水泵6提供冷却液循环动力。

座舱会因为乘客习惯不同，有通风或主动降温的要求，冷媒回路工作情况说明：

参见图7，快充主动冷却模式Ⅰ通风时，冷媒回路无需作业，座舱只需要通过风扇19进行座舱通风。

参见图8，快充主动冷却模式Ⅱ，主动降温时，冷媒回路中的制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，第一截止阀28，第四截止阀16打开，第二截止阀22，第三截止阀12，第五截止阀27关闭，制冷剂经过冷凝器3，流入舱外蒸发冷凝器11，将过剩热量释放到空气中。之后制冷剂通过第一单向阀30跨过处于关闭状态的第二膨胀阀29，通过热力膨胀阀21流入到舱内蒸发冷凝器15进行蒸发吸热，对座舱进行主动降温后流向第四截止阀16；同时第一膨胀阀18打开，第三膨胀阀17关闭，制冷剂通过第一膨胀阀18流入第二换热器5进行蒸发吸热，对电池换热器7进行主动冷却降温。之后制冷剂从第二换热器5 的X口流出与第四截止阀16流出的制冷剂一同流经气液分离器14，流回至压缩机13进入下一个循环。

冷却液回路的十通阀9通过模式控制，将冷凝器3串联到冷却液回路之中，通过冷凝器3（热岛）与冷媒回路进行热量传递，并通过散热器1将部分热量释放到空气中，降低了舱外蒸发冷凝器11的散热负荷，提高了系统的效率（COP）。

预热模式下，实现电动汽车电池、电机的预热或电动汽车电池、电机的被动冷却或所述电池的低负荷充电被动冷却；座舱内的预热或座舱被动余热回收采暖、调温。

参见图9，预热模式Ⅰ，车外环境温度较低，车机需要进行提前预热，或者车机热负荷不高，通过冷却液回路中的第一换热器4释放热量，即可满足电池换热器7及电机换热器8的冷却要求时。将冷却液回路的十通阀9模式切换成预热、车机被动冷却、低负荷充电被动冷却模式，冷却液回路十通阀9的阀口连通顺序为J口与A口连通、B口与D口连通、E口与F口连通、H口与I口连通，将第二水泵6、电池换热器7、电机换热器8、水冷式冷凝器3、第一水泵10、第一换热器4和第二换热器5串联，第一水泵10与第二水泵6为冷却液回路提供动力。

车机预热可以通过电机换热器8预热，热泵预热，或者适用与超低温环境的补气增焓预热。

电池换热器7与电机换热器8串联，可直接实现电机换热器8给电池换热器7预热。

参见图11，热泵预热冷媒回路如预热模式Ⅲ。制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3向冷却液回路释放热量，为电池换热器7预热。此时，第二截止阀22打开，第一截止阀28、第三截止阀12、第四截止阀16和第五截止阀27关闭，制冷剂经过冷凝器3，流入舱内蒸发冷凝器15向座舱释放热量，加热座舱空气，然后经过第二单向阀20、第五单向阀23、储液罐25和第三单向阀26，流入第二膨胀阀29，流入舱外蒸发冷凝器11进行蒸发吸热，从环境空气中吸收热量，之后制冷剂经过气液分离器14，流回至压缩机13进入下一个循环，此时第一膨胀阀18、第三膨胀阀17关闭。

参见图10，补气增焓预热冷媒回路为预热模式Ⅱ，制冷剂经过压缩机13压缩，流经冷凝器3，向防冻液中释放热量，为电池换热器7预热。此时，第二截止阀22打开，第一截止阀28、第三截止阀12、第四截止阀16和第五截止阀27关闭，制冷剂经过冷凝器3，流入舱内蒸发冷凝器15向座舱释放热量，加热座舱空气，然后经过第二单向阀20、第五单向阀23、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀18，同时在压缩机13到第二换热器5之间设计了，由第三膨胀阀17控制的补气增焓支路。在极低温时，通过第三膨胀阀17直接给流出第一膨胀阀18的制冷剂补气增焓，维持压缩机13做功，增焓后的制冷剂流回至压缩机13。在车机预热的同时，也能实现座舱预热的目的。

另外，座舱冷负荷不高时，通过电池换热器7、电机换热器8或者低负荷充电的被动余热回收，通过第一换热器4将热量释放到座舱，满足乘采暖需求，也是冬季节能模式。

参见图9，预热模式Ⅰ，该模式下冷媒回路停止作业。通过十通阀9的模式切换，将散热器1屏蔽，避免热量向舱外释放，起到节能作用。

余热回收模式Ⅰ下，实现电动汽车电池的主动余热回收或电动汽车电池的低温快充、主动余热回收；座舱内的最大采暖、除霜、除雾，或座舱主动余热回收采暖、调温，或除湿，采暖、调温，或主动余热回收热泵最大采暖、除霜、除雾，或主动余热回收热泵采暖、调温，或主动余热回收补气增焓最大采暖、除霜、除雾，或主动余热回收补气增焓采暖、调温。

参见图12-图18，车外环境温度低，但车机温度已经满足了电池换热器7、电机换热器8余热回收温度。将冷却液回路的十通阀9模式切换成主动余热回收、低温快充主动余热回收模式；冷却液回路的十通阀9的阀口连通顺序为B口与D口连通、E口与A口连通、H口与G口连通、J口与F口连通。其中B口与D口连通、E口与A口连通构成的冷凝器3、第一水泵10和第一换热器4的采暖小循环，减少了循环的冷却液总量，使流入第一换热器4内的冷却液能够快速加热升温。电机换热器8、第二换热器5、第二水泵6和电池换热器7构成独立的小循环，进行电池换热器7、电机换热器8的余热回收。

根据座舱冷负荷的不同，有以下几种座舱采暖方式。

参见图12，座舱冷负荷较小，座舱主动余热回收最大采暖、除霜、除雾模式，冷媒回路为余热回收模式Ⅱ。此时，第二截止阀22打开，第一截止阀28、第三截止阀12、第四截止阀16和第五截止阀27关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，经过第二截止阀22，流入舱内蒸发冷凝器15向座舱释放热量，加热座舱空气，实现座舱最大采暖、除霜、除雾功能，然后经过第二单向阀20、第五单向阀23、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀18，进入第二换热器5进行蒸发吸热，从防冻液中主动余热回收，之后经过气液分离器14，流回至压缩机13。

参见图13，座舱冷负荷较小时，座舱主动余热回收采暖、温区调温模式，冷媒回路为余热回收模式。此时，第五截止阀27打开，第一截止阀28、第二截止阀22、第三截止阀12和第四截止阀16关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，加热采暖小循环的冷却液，通过第一换热器4实现座舱采暖、温区调节功能。然后经过第五截止阀27、储液罐25、第三单向阀26和流入第一膨胀阀18，进入第二换热器5进行蒸发吸热，从防冻液中主动余热回收，之后经过气液分离器14，流回至压缩机13。

参见图14，同时具有采暖，除湿需求，座舱除湿，采暖、温区调温模式，冷媒回路为余热回收模式Ⅳ。此时，第四截止阀16和第五截止阀27打开，第一截止阀28、第二截止阀22和第三截止阀12关闭，制冷剂经过压缩机压缩13，流入冷凝器3，加热采暖小循环的冷却液，通过第一换热器4加热降温除湿后的空气，实现座舱采暖、温区调节功能。然后经过第五截止阀27、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀28，进入第二换热器5进行蒸发吸热，从防冻液中主动余热回收，同时，经过第四单向阀24，流入带截止功能的热力膨胀阀21，进入舱内蒸发冷凝器15冷却除湿，之后进入气液分离器14，流回至压缩机13。

参见图15座舱冷负荷较大，但还能从环境中吸收热量时，座舱用主动余热回收、热泵最大采暖、除霜、除雾模式，冷媒回路为余热回收模式Ⅳ。此时，第二截止阀22和第三截止阀12打开，第一截止阀28、第四截止阀16和第五截止阀27关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，经过第二截止阀22，流入舱内冷凝器15向座舱释放热量，加热座舱空气，实现座舱最大采暖、除霜、除雾功能，然后经过第二单向阀20、第五单向阀23、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀18，进入第二换热器5进行蒸发吸热，从防冻液中主动余热回收，同时，经过第二膨胀阀29，进入舱外蒸发冷凝器11蒸发吸热，之后经过气液分离器14，流回至压缩机13。

参见图16，座舱冷负荷较大，但还能从环境中吸收热量时，座舱用主动余热回收、热泵采暖、温区调温模式，冷媒回路为余热回收模式Ⅴ。此时，第三截止阀12和第五截止阀27打开，第一截止阀28、第二截止阀22和第四截止阀16关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，加热采暖小循环的冷却液，通过第一换热器4实现座舱采暖、温区调节功能。然后经过第五截止阀27、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀18，进入第二换热器5进行蒸发吸热，从防冻液中主动余热回收，同时流入第二膨胀阀29，进入舱外蒸发冷凝器11蒸发吸热，之后经过气液分离器14，流回至压缩机13。

座舱各温区不同温度的调节，是通过温度风门的控制，使第一换热器4在各个温区热量分配的不同来实现。

参见图17，座舱冷负荷极大，热泵无法从环境中吸收热量时，座舱用主动余热回收、补气增焓最大采暖、除霜、除雾模式，冷媒回路为余热回收模式Ⅵ。此时，第二截止阀22打开，第一截止阀28、第三截止阀12、第四截止阀16和第五截止阀27关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，经过第二截止阀22，流入舱内冷凝器15向座舱释放热量，加热座舱空气，实现座舱最大采暖、除霜、除雾功能，然后经过第二单向阀20、第五单向阀23、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀18，进入第二换热器5，同时在压缩机13出口到第二换热器5入口设计了，由第三膨胀阀17控制的补气增焓支路。通过第三膨胀阀17直接给流出第一膨胀阀18的冷却液补气增焓，维持压缩机13做功，增焓后的制冷剂经过气液分离器14，流回至压缩机13。

参见图18，座舱冷负荷极大，热泵无法从环境中吸收热量时，座舱用主动余热回收、补气增焓采暖、温区调温模式，冷媒回路为余热回收模式Ⅶ。此时，第五截止阀27打开，第一截止阀28、第二截止阀22和第三截止阀12关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，加热采暖小循环的冷却液，通过第一换热器4实现座舱采暖、温区调节功能。然后经过第五截止阀27、储液罐25和第三单向阀26，流入第一膨胀阀18，进入第二换热器5，同时在压缩机13出口到第二换热器5入口设计了，由第三膨胀阀17控制的补气增焓支路。通过第三膨胀阀17直接给流出第一膨胀阀18的冷却液补气增焓，维持压缩机13做功，增焓后的制冷剂经过气液分离器14，流回至压缩机13。

参见图19-图22，冷启动加热工作模式为电动汽车冷启动加热工作模式，座舱内的最大采暖、除霜、除雾，或热泵采暖、调温，或补气增焓最大采暖、除霜、除雾，或补气增焓采暖、温区调温。

参见图19，车外环境温度低，车机温度满足不了电机换热器8、电池换热器7余热回收温度。将冷却液回路的十通阀9模式切换成冷启动加热模式，冷却液回路的十通阀9的阀口连通顺序为B口与D口连通、E口与A口连通、H口与I口连通、J口与G口连通，其中B口与D口连通、E口与A口连通构成的第二换热器5、第一水泵10和第一换热器4的采暖小循环，减少了循环的防冻液总量，使流入第一换热器4内的防冻液能够快速加热升温。电机换热器8、电子水泵2和电池换热器7构成独立的小循环，实现电机换热器8加热电池换热器7。

由于是冷启动，冷启动加热工作模式与余热回收模式相比，冷媒回路除了没有余热回收，其他功能相同，详见余热回收模式。

根据座舱冷负荷的不同，也有以下几种座舱采暖方式：

座舱冷负荷较大，但还能从环境中吸收热量时，座舱用热泵最大采暖、除霜、除雾模式，冷媒回路为冷启动加热工作模式Ⅰ，其原理与图11所示的预热模式Ⅲ中冷媒回路原理相同不予赘述。

参见图20，座舱冷负荷较大，但还能从环境中吸收热量时，座舱用热泵采暖、温区调温模式，冷媒回路为冷启动加热工作模式Ⅱ。此时，第五截止阀27和第三截止阀12打开，第一截止阀28和第二截止阀22关闭，制冷剂经过压缩机13压缩，流入冷凝器3，向防冻液中释放热量。再通过第五截止阀27、储液罐25和第三单向阀26，流入第二膨胀阀29，进入散热器1进行蒸发吸热，从环境空气中吸收热量，之后经过气液分离器14，流回至压缩机13。此时第一膨胀阀18关闭。

参见图21，座舱冷负荷极大，热泵无法从环境中吸收热量时，座舱用补气增焓最大采暖、除霜、除雾模式，冷媒回路为冷启动加热工作模式Ⅲ，其原理与图17所示的余热回收模式中冷媒回路原理相同不予赘述。

参见图22，座舱冷负荷极大，热泵无法从环境中吸收热量时，座舱用补气增焓采暖、温区调温模式，冷媒回路为冷启动加热工作模式，其原理与图18所示的余热回收模式Ⅶ中冷媒回路原理相同不予赘述。

实施例2

本实施例2和实施例1的综合热管理系统的结构相同，工作原理相同。

不同在于：冷却液回路中的冷却液为机油，冷媒回路中的工质为制冷剂。

Claims (6)

1.一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，其特征在于：包括冷却液回路和冷媒回路；

所述冷却液回路中的冷却液为机油或防冻液，冷却液回路包括十通阀（9）、冷凝器（3）和第二换热器（5）；

所述十通阀（9）的A端口连通着冷凝器（3）的冷却水一侧的R口，冷凝器（3）的冷却水一侧的S口连通着十通阀（9）的B端口；

所述十通阀（9）的C端口依次串联散热器（1）和冷却液储液罐（2），十通阀（9）的D端口分为第一支路和第二支路，第一支路连通着冷却液储液罐（2），第二支路通过串联的第一水泵（10）连通着第一换热器（4）的U口，第一换热器（4）的V口连通着口十通阀（9）的E端口；

所述十通阀（9）的F端口连通着第二换热器（5）的冷却液Z口，所述第二换热器（5）的冷却液Y口分为第三支路和第四支路，第三支路连通着十通阀（9）的G端口，第四支路通过串联第二水泵（6）和电池散热器（7）连通着十通阀（9）的H端口；

所述十通阀（9）的I端口和J端口之间串联着电机散热器（8）；

所述冷媒回路中的工质为制冷剂，冷媒回路包括舱外过冷式冷凝器（11）、舱内蒸发冷凝器（15）、压缩机（13）；

所述舱外过冷式冷凝器（11）的一侧端口分为第五支路和第六支路，第五支路通过串联第三截止阀（12）；第六路通过串联第一截止阀（28）通着四通管的第一端口；舱外过冷式冷凝器（11）的另一侧端口串联着第二膨胀阀（29），第二膨胀阀（29）上并联着第一单向阀（30）；

所述四通管的第二端口连通着冷却液回路中的冷凝器（3）的冷媒一侧的P口，冷却液回路中的冷凝器（3）的冷媒一侧的Q口串联着压缩机（13）和气液分离器（14）；四通管的第三端口通过串联的第二截止阀（22）连通着舱内蒸发冷凝器（15）的V口；四通管的第四端口通过串联的第五截止阀（27）、储液罐（25）、第三单向阀（26）和第一膨胀阀（18）连通着冷却液回路中的第二换热器（5）的冷媒W口，第二换热器（5）的冷媒W口和冷凝器（3）的冷媒一侧的Q口之间串联着第三膨胀阀（17）；

所述储液罐（25）和第三单向阀（26）的支路上并联着方向相同的两只单向阀，所述两只单向阀的方向与第三单向阀（26）的方向相反，两只单向阀为第五单向阀（23）和第四单向阀（24）；

所述第五单向阀（23）和第四单向阀（24）之间通过串联的热力膨胀阀（21）连通着舱内蒸发冷凝器（15）的U口；舱内蒸发冷凝器（15）的V口串联着第四截止阀（16）；

第二换热器（5）的冷媒X口分别连通着第三截止阀（12）、气液分离器（14）和第四截止阀（16）；

所述热力膨胀阀（21）上并联着第二单向阀（20），第二单向阀（20）的方向与第四单向阀（24）的方向相反；

所述舱内蒸发冷凝器（15）外侧设有第二风扇（19）；

所述综合热管理系统具有六种工作模式：

汽车被动冷却模式下，实现电动汽车电池、电机的被动冷却或所述电池的低负荷充电被动冷却条件下的座舱内的通风、调温或座舱内的主动降温、调温；

主动冷却模式下，实现电动汽车电池、电机的主动冷却条件下的座舱内的主动降温、调温；

快充主动冷却模式下，实现电动汽车电池快速充电和电池、电机的主动冷却条件下的座舱内的通风、调温或座舱内的主动降温、调温；

预热模式下，实现电动汽车电池、电机的预热或电动汽车电池、电机的被动冷却或所述电池的低负荷充电被动冷却条件下的座舱内的预热或座舱被动余热回收采暖、调温；

余热回收模式下，实现电动汽车电池的主动余热回收或电动汽车电池的低温快充、主动余热回收条件下的座舱内的最大采暖、除霜、除雾，或座舱主动余热回收采暖、调温，或除湿，采暖、调温，或主动余热回收热泵最大采暖、除霜、除雾，或主动余热回收热泵采暖、调温，或主动余热回收补气增焓最大采暖、除霜、除雾，或主动余热回收补气增焓采暖、调温；

冷启动加热工作模式下，实现电动汽车电机的冷启动加热条件下的座舱内的最大采暖、除霜、除雾，或热泵采暖、调温，或补气增焓最大采暖、除霜、除雾，或补气增焓采暖、温区调温。

2.根据权利要求1所述的一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，其特征在于：

所述冷凝器（3）为水冷式冷凝器。

3.根据权利要求1所述的一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，其特征在于：

所述第二换热器（5）为水冷式换热器。

4.根据权利要求1所述的一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，其特征在于：

所述第一换热器（4）、舱外过冷式冷凝器（11）和舱内蒸发冷凝器（15）均为翅片换热器。

5.根据权利要求1所述的一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，其特征在于：

所述散热器（1）为带有风扇。

6.根据权利要求1所述的一种通用型大温区电动汽车整车的综合热管理系统，其特征在于：

所述压缩机（13）为制冷压缩机。