CN116811514A - 热管理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种热管理系统，在第一制冷模式和第二制冷模式下，压缩机、第一换热部、第二换热器、第一阀装置、第三换热器连通，第一阀装置处于节流状态；在第一制冷模式下，第一泵、第四换热器及电机换热装置连通；在第二制冷模式下，第一泵、第二换热部、第四换热器及电机换热装置连通，第一换热部内的制冷剂加热第二换热部内的冷却液。运行第一制冷模式时，第一换热器中不发生热交换，能够改善第一换热器中冷却液加热制冷剂的问题，能够提升能效；运行第二制冷模式时，第一换热部内的制冷剂加热第二换热部内的冷却液，降低第一阀装置节流前的制冷剂温度，提升制冷效果，能够提升能效。本申请还提供一种热管理系统的控制方法。

Description

热管理系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及热管理技术领域，尤其涉及一种热管理系统及其控制方法。

背景技术

车辆(例如电动汽车)的热管理统可以对乘客舱内环境温度进行调节和对电池进行热管理。

相关技术中，制冷模式下，压缩机流出的制冷剂流经水冷冷凝器和室外换热器后流入节流阀，通过水冷冷凝器传递一部分热量至用于电机散热的冷却液回路的冷却液，能够降低节流前的制冷剂的温度，使得节流后的制冷剂温度较低，制冷效果较好。但是当制冷需求较低，电机负载较大时，水冷冷凝器的制冷剂流道中的制冷剂温度较低，水冷冷凝器的冷却液流道中的冷却液温度较高，制冷剂反而会被冷却液加热，会使得系统的能效降低。发明人认为具有改进的需求。

发明内容

鉴于相关技术存在的上述问题，本申请提供了一种较为节能的热管理系统及其控制方法。

为了达到上述目的，本申请采用以下技术方案：一种热管理系统，其包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热部和第二换热部；所述热管理系统包括制冷剂系统和冷却液系统，所述制冷剂系统包括压缩机、第二换热器、第三换热器、第一阀装置及所述第一换热部，所述冷却液系统包括第四换热器、电机换热装置、第一泵及所述第二换热部；所述热管理系统具有第一制冷模式和第二制冷模式，在所述第一制冷模式和所述第二制冷模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第二换热器、所述第一阀装置、所述第三换热器连通且流通制冷剂，所述第一阀装置处于节流状态，沿制冷剂的流动方向，所述第一换热部和所述第二换热器串接于所述第一阀装置的入口前，所述第三换热器串接于所述第一阀装置的出口后；其中，在所述第一制冷模式下，所述第一泵、所述第四换热器及所述电机换热装置连通；在所述第二制冷模式下，所述第一泵、所述第二换热部、所述第四换热器及所述电机换热装置连通，所述第一换热部内的制冷剂加热所述第二换热部内的冷却液。

本申请的热管理系统运行第一制冷模式时，第一泵、第四换热器及电机换热装置连通，第一换热器中不发生热交换，能够改善第一换热器中冷却液加热制冷剂的问题，能够提升能效；运行第二制冷模式时，第一换热部内的制冷剂加热第二换热部内的冷却液，降低第一阀装置节流前的制冷剂温度，提升制冷效果，能够提升能效。

为了达到上述目的，本申请还采用以下技术方案：所述热管理系统包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热部和第二换热部；所述热管理系统包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统，所述制冷剂系统包括压缩机、第二换热器、第三换热器、第一阀装置及所述第一换热部，所述冷却液系统包括第四换热器、电机换热装置、第一泵及所述第二换热部，所述控制系统包括控制器，所述控制器用于执行所述热管理系统的控制方法；

所述热管理系统的控制方法包括：在有制冷需求时，所述控制器控制所述热管理系统进入第一制冷模式或第二制冷模式，所述压缩机、所述第一换热部、所述第二换热器、所述第一阀装置、所述第三换热器连通且流通制冷剂，所述第一阀装置处于节流状态，沿制冷剂的流动方向，所述第一换热部和所述第二换热器串接于所述第一阀装置的入口前，所述第三换热器串接于所述第一阀装置的出口后；其中，在制冷需求相对较低时，所述控制器控制所述热管理系统进入第一制冷模式，所述第一泵、所述第四换热器及所述电机换热装置连通；在制冷需求相对较高时，所述控制器控制所述热管理系统进入第二制冷模式，所述第一泵、所述第二换热部、所述第四换热器及所述电机换热装置连通，所述第一换热部内的制冷剂加热所述第二换热部内的冷却液。

本申请中，控制器控制热管理系统，在制冷需求相对低时运行第一制冷模式，第一泵、第四换热器及电机换热装置连通，第一换热器中不发生热交换，能够改善第一换热器中冷却液加热制冷剂的问题，能够提升能效；在制冷需求相对较高时运行第二制冷模式，第一换热部内的制冷剂加热第二换热部内的冷却液，降低第一阀装置节流前的制冷剂温度，提升制冷效果，能够提升能效。

附图说明

图1是本申请的热管理系统一实施例的示意图；

图2是本申请的热管理系统一实施例的第一制冷模式的示意图；

图3是本申请的热管理系统一实施例的第二制冷模式的示意图；

图4是本申请的热管理系统一实施例的第一制热模式的示意图；

图5是本申请的热管理系统一实施例的第二制热模式的示意图；

图6是本申请的热管理系统一实施例的第三制热模式的示意图；

图7是本申请的热管理系统一实施例的第四制热模式的示意图；

图8是本申请的热管理系统一实施例的第五制热模式的示意图；

图9是本申请的热管理系统一实施例的第一制热除湿模式的示意图；

图10是本申请的热管理系统一实施例的第二制热除湿模式的示意图；

图11是本申请的热管理系统一实施例的第一化霜模式的示意图；

图12是本申请的热管理系统一实施例的电池加热模式的示意图；

图13是本申请的热管理系统一实施例的散热模式的示意图；

图14是本申请的热管理系统另一实施例的第六制热模式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

根据本申请的热管理系统一个具体实施例，如图1所示，热管理系统包括第一换热器3和第五换热器4，两个换热器均为液冷换热器，液冷换热器的结构和工作原理为本领域技术人员所熟知，本申请不再赘述。第一换热器3包括第一换热部31和第二换热部32，第五换热器4包括第三换热部41和第四换热部42，第一换热器3和第五换热器4分别用于制冷剂与冷却液进行热交换。第一换热器3和第五换热器4可以相同，也可以不同。

热管理系统的各个组件通过管路连接形成两大系统，分别是制冷剂系统和冷却液系统，制冷剂系统和冷却液系统相互隔离不连通。制冷剂系统中流通制冷剂，冷却液系统流通冷却液，制冷剂可以是R134A或二氧化碳或其它换热介质，冷却液可以是乙醇和水的混合溶液或其他冷却介质。其中，第一换热部31的流道和第三换热部41的流道连接于制冷剂系统，第二换热部32的流道和第四换热部42的流道连接于冷却液系统。

需要解释的是，这里的“第一换热部31的流道连接于制冷剂系统”指，制冷剂系统包括第一换热部31，制冷剂系统中的制冷剂能够流入以及流出第一换热部31的流道，第一换热部31的进出口能通过管路与制冷剂系统中的其他部件连接，在热管理系统工作时通过管路连通后形成回路。第三换热部41的流道连接于制冷剂系统，第二换热部32的流道和第四换热部42的流道连接于冷却液系统，参考上述解释。

本实施例中，制冷剂系统包括压缩机1、第一换热部31、第三换热部41、第二换热器103、第三换热器102、第一阀装置23、第二阀装置24、第三阀装置22、第四阀装置21、第一截止阀25和第二截止阀26，上述部件与部件之间可以通过管路或阀装置间接连接，也可以集成后为一体结构。

第三阀装置22具有截止状态、节流状态、全通状态及流量调节状态。当第三阀装置22的开度为0时，第三阀装置22处于截止状态，第三阀装置22两侧的管路基本不连通。当第三阀装置22的开度大于0但小于或等于第一设定值时，第三阀装置22处于节流状态，流经第三阀装置22的制冷剂降温降压。第三阀装置22处于节流状态时，根据换热需求，使第三阀装置22的开度在0至第一设定值之间调节，从而调节第三阀装置22的节流效果。当第三阀装置22的开度大于第一设定值但小于第二设定值时，第三阀装置22处于流量调节状态，第三阀装置22两侧的管路导通但不具有节流功能。第三阀装置22处于流量调节状态时，根据换热需求，使第三阀装置22的开度在第一设定值至第二设定值之间调节，从而调节流经第三阀装置22的制冷剂的流量。当第三阀装置22的开度大于或者等于第二设定值时，第三阀装置22处于全通状态，第三阀装置22两侧的管路完全导通。可选的，第三阀装置22为全通双向节流阀。需要理解的是，第一设定值和第二设定值是根据产品需求设定的两个定值，第一设定值和第二设定值介于0至100之间，第二设定值大于第一设定值。本实施例的第二阀装置24、第一阀装置23及第四阀装置21均具有截止状态、节流状态、全通状态及流量调节状态，其工作原理与第三阀装置22的工作原理相同，可参考上述描述。本申请中，第三阀装置22和第四阀装置21可以不具有截止状态。

第一截止阀25具有全通状态和截止状态，当第一截止阀25处于全通状态时，第一截止阀25的两侧管路连通；当第一截止阀25处于截止状态时，第一截止阀25的两侧管路不连通。第二截止阀26具有全通状态和截止状态，第二截止阀26的工作原理与第一截止阀25的工作原理相同，可参考上述描述。

在一些其他实施例中，第三阀装置22、第四阀装置21、第一阀装置23、第二阀装置24、第一截止阀25及第二截止阀26可以为其他类型的阀装置，或者分别为至少两个阀装置的组合，只要具有上述工作状态即可，本申请不予限制。

压缩机1的出口与第四阀装置21的一端口连接，第四阀装置21的另一端口与第一换热部31的一端口连接，第一换热部31的另一端口与第三阀装置22的一端口连接，第三阀装置22的另一端口、第一截止阀25的一端口及第二换热器103的一端口连接。第二换热器103的另一端口、第二截止阀26的一端口、第二阀装置24的一端口及第一阀装置23的一端口连接。第二阀装置24的另一端口与第三换热部41的一端口连接，第一阀装置23的另一端口与第三换热器102的一端口连接。第三换热部41的另一端口、第三换热器102的另一端口、第一截止阀25的另一端口、第二截止阀26的另一端口及压缩机1的进口连接。

在一些其他实施例中，制冷剂系统还设有气液分离器6，气液分离器6设置于压缩机1的入口前，对进入压缩机1前的制冷剂进行气液分离，减少压缩机1被液击的可能性。气液分离器6的出口与压缩机1的入口连接，第三换热部41的另一端口、第三换热器102的另一端口、第一截止阀25的另一端口、第二截止阀26的另一端口及气液分离器6的入口连接。

在一些其他实施例中，制冷剂系统设有第七换热器5，第七换热器5包括第五换热部51和第六换热部52，第七换热器5用于制冷剂与制冷剂进行热交换，第七换热器5为中间换热器，中间换热器的结构和工作原理为本领域技术人员所熟知，本申请不再赘述。第六换热部52的一端口与压缩机1的进口连接，第三换热部41的另一端口、第三换热器102的另一端口、第一截止阀25的另一端口、第二截止阀26的另一端口及第六换热部52的另一端口连接。第五换热部51的一端口与第二换热器103的另一端口连接，第五换热部51的另一端口、第二截止阀26的一端口、第二阀装置24的一端口及第一阀装置23的一端口连接。第五换热部51中的制冷剂加热第六换热部52中的制冷剂，从而提升进入压缩机1的制冷剂的温度，可用于提升压缩机1的出口温度，进一步降低压缩机1被液击的可能性，还可用于降低制冷模式下节流前的制冷剂温度，提升制冷效果。

在一些其他实施例中，热管理系统设有上述气液分离器6和上述中间换热器，第六换热部52的一端口与压缩机1的入口连接，第六换热部52的另一端口与气液分离器6的出口连接，气液分离器6的入口、第三换热部41的另一端口、第三换热器102的另一端口、第一截止阀25的另一端口及第二截止阀26的另一端口连接。气液分离器6和第七换热器5分别设置通过管路连接和连通，气液分离器6和第七换热器5也可以集成为一个部件，该部件同时具有气液分离和中间换热的功能。为便于理解和简化描述，下文以未设置气液分离器6和第七换热器5为例进行描述。

本实施例中，冷却液系统包括第二泵10、第一泵9、第四换热部42、第二换热部32、第四换热器104、第六换热器101、电池换热装置105、电机换热装置106、加热装置107、第三多通装置7、第一多通装置12、第二多通装置8、第一旁通管路13及第二旁通管路11，上述部件与部件之间可以通过管路或阀装置间接连接，也可以集成后为一体结构。

第二泵10和第一泵9用于为冷却液系统中的冷却液的流动提供动力。可选的，第二泵10和第一泵9为电子水泵，两个泵的类型和规格可以相同，也可以不同，根据热管理系统的需求进行选择。

电池换热装置105用于对电池进行热管理。可选的，电池换热装置105可以是与电池为一体结构的集成部件，也可以是独立的部件然后与电池装配在一起。电机换热装置106用于对电机进行热管理。可选的，电机换热装置106可以是与电机为一体结构的集成部件，也可以是独立的部件然后与电机装配在一起。加热装置107用于加热冷却液，可选的，加热装置107为PTC加热器。第一旁通管路13和第二旁通管路11均为内部中空的管件，可用于旁通某些部件。

冷却液系统包括第一支路A、第二支路B、第三支路C、第四支路D、第五支路E、第三多通装置7、第一多通装置12及第二多通装置8。第四支路D包括第二泵10和第四换热部42，第五支路E包括加热装置107和电池换热装置105，第二支路B包括电机换热装置106、第二旁通管路11和第四换热器104，第一支路A包括第一泵9和第二换热部32，第三支路C包括第六换热器101。

第三多通装置7包括第一接口71、第二接口72、第三接口73、第四接口74、第五接口75、第六接口76、第七接口77、第八接口78及第九接口79。可选的，第三多通装置7为九通阀，九个接口位于九通阀的壳体且在壳体上相互隔离，通过控制壳体内的阀芯组件去切换各个接口间的连通状态。本申请中，第八接口78与第九接口79连通，可以在第三多通装置7内部设置孔道使两者连通，也可以使用外部管路使两者连通。

本申请中，第三多通装置7具有四种工作状态：在第一工作状态下，第一接口71与第四接口74连通，第二接口72和第三接口73连通，第五接口75和第九接口79连通，第六接口76或第七接口77与第八接口78连通；在第二工作状态下，第一接口71与第六接口76或第七接口77连通，第二接口72与第五接口75连通，第三接口73与第四接口74连通；在第三工作状态下，第一接口71与第九接口79连通，第二接口72与第八接口78连通，第三接口73与第六接口76或第七接口77连通，第四接口74与第五接口75连通；在第四工作状态下，第一接口71与第二接口72连通，第三接口73与第九接口79连通，第四接口74与第八接口78连通，第五接口75与第六接口76或第七接口77连通。

第一多通装置12包括第一连接口121、第二连接口122及第三连接口123，第一多通装置12处于工作状态时，第一连接口121与第二连接口122或第三连接口123连通。可选的，第一多通装置12为三通阀。

第二多通装置8包括第一端口81、第二端口82和第三端口83，第二多通装置8处于工作状态时，三个端口中至少两个连通。可选的，第二多通装置8为三通阀或三通比例阀。

第一支路A中，第一泵9的入口与第一端口81连接，第一泵9的出口与第一连接口121连接，第二连接口122与第二换热部32的一端口连接，第三连接口123与第一旁通管路13的一端口连接，第一旁通管路13的另一端口、第二换热部32的另一端口、第六换热器101的一端口及第四换热器104的一端口连接。第二支路B中，第四换热器104的另一端口与第七接口77连接，第二旁通管路11的一端口与第六接口76连接，电机换热装置106的一端口与第二连接口122连接，第二旁通管路11的另一端口、电机换热装置106的另一端口及第二端口82连接。第三支路C中，第六换热器101的另一端口与第三端口83连接。第四支路D中，第四换热部42的一端口与第一接口71连接，第四换热部42的另一端口与第二泵10的入口连接，第二泵10的出口与第二接口72连接。第五支路E中，加热装置107的一端口与第三连接口123连接，加热装置107的另一端口与电池换热装置105的一端口连接，电池换热装置105的另一端口与第三接口73连接。第一连接口121与第五接口75连接，第四连接口94与第四接口74连接。通过第三多通装置7，可实现第二支路B、第四支路D以及第五支路E中的任意两个的连通，或三个支路互不连通。通过第一多通装置12，可以选择第一泵9的流出的冷却液是否流经第二换热部32。通过第二多通装置8，可以选择第一支路A与第二支路B和第三支路C中的至少一个连通。可以理解的是，当第三多通装置7处于第四工作状态，第二支路B、第四支路D以及第五支路E互不连通，通过第三多通装置7可以各自独立。

本申请实施例提供的热管理系统可应用于电动汽车，电动汽车具有与乘客舱内空气换热的空调箱100，第六换热器101和第三换热器102设置于空调箱100内，第六换热器101和第三换热器102用于与空调箱100中的空气热交换，调节乘客舱的温度。第六换热器101相对第三换热器102位于空气流的下游侧，空调箱100内设有风机，用于引导空调箱100内的空气的流动。空调箱100设置有风门，通过调节风门，可以控制是否有风流经第六换热器101以及调节流经第六换热器101的风量。第二换热器103和第四换热器104并列设置于汽车前的进气格栅附近，设有风扇装置用于引导空气的流动。第二换热器103和第四换热器104用于与大气环境热交换，用于向大气环境中释放热量或从大气环境中吸收热量。压缩机1和气液分离器6设置于驾驶室的前方机腔内。第六换热器101、第二换热器103、第四换热器104及第三换热器102均为风冷换热器，均用于与空气进行热交换，风冷换热器的结构为本领域技术人员所熟知，本申请不再赘述。

本实施例的热管理系统不仅适用于车辆，还适用于其他需要热管理的换热系统，为便于描述，本申请的说明书以应用于车辆为例进行说明。

参照图2和3，在环境温度较高的情况下，乘客舱或电池有冷却需求，热管理系统处于制冷模式。当制冷需求较低，电机负载较大，例如爬坡、急加速或急减速状态，此时压缩机1的出口制冷剂温度较低，流经电机换热装置106后的冷却液温度较高，此时，热管理系统运行第一制冷模式。当制冷需求正常，电机负载不高时，压缩机1的出口制冷剂温度较高时，热管理系统运行第二制冷模式。

参照图2，在第一制冷模式下，若乘客舱和电池均有冷却需求，压缩机1开启，第三阀装置22和第四阀装置21处于全通状态，第二阀装置24和第一阀装置23处于节流状态，第一截止阀25和第二截止阀26处于截止状态。第一泵9和第二泵10开启，加热装置107关闭用作管路，第三多通装置7处于第一工作状态，第八接口78与第七接口77连通，第一连接口121与第三连接口123连通，第一端口81与第二端口82连通。压缩机1的出口、第四阀装置21、第一换热部31、第三阀装置22、第二换热器103、第二阀装置24、第三换热部41、压缩机1的入口顺次连通。压缩机1的出口、第四阀装置21、第一换热部31、第三阀装置22、第二换热器103、第一阀装置23、第三换热器102、压缩机1的入口顺次连通。第二泵10的出口、电池换热装置105、加热装置107、第四换热部42、第二泵10的入口顺次连通。第一泵9的出口、第四换热器104、电机换热装置106、第一泵9的入口顺次连通。

具体地，压缩机1排出的高温高压的制冷剂流经第一换热部31后进入第二换热器103，在第一换热器3中不发生换热，制冷剂在第二换热器103中与大气环境换热。从第二换热器103流出的制冷剂分成两路：一路流经处于节流状态的第一阀装置23，降温降压后的制冷剂流入第三换热器102，制冷剂与空调箱100中的空气换热从而实现乘客舱冷却；另一路流经处于节流状态的第二阀装置24，降温降压后的制冷剂流入第三换热部41，在第五换热器4中，第三换热部41内的制冷剂从第四换热部42内的冷却液中吸收热量，第二泵10驱动冷却液循环流动从而实现电池的冷却。从第三换热器102和第三换热部41流出的制冷剂流入压缩机1再次被压缩，如此循环。第一泵9驱动冷却液循环流动，在第四换热器104处将热量释放至大气环境中，冷却液循环流动实现电机的冷却。

若仅电池有冷却需求时，参照图2，热管理系统连接状态与上述乘客舱和电池同时制冷的连接状态基本相似，区别在于：第一阀装置23处于截止状态。

当仅乘客舱有冷却需求时，参照图2，热管理系统连接状态与上述乘客舱和电池同时制冷的连接状态基本相似，区别在于：第二阀装置24处于截止状态，第二泵10关闭。

参照图3，在第二制冷模式下，若乘客舱和电池均有冷却需求，热管理系统连接状态与第一制冷模式的连接状态基本相似，区别在于：第一连接口121与第二连接口122连通，第一泵9的出口、第二换热部32、第四换热器104、电机换热装置106、第一泵9的入口顺次连通。压缩机1排出的高温高压的制冷剂流入第一换热部31，在第一换热器3中，第一换热部31内的制冷剂向第二换热部32内的冷却液释放热量，第一泵9驱动冷却液循环流动，在第四换热器104处将热量释放至大气环境中，冷却液循环流动将电机的热量也带到第四换热器104处，从而实现电机的冷却。调整第一阀装置23和第二阀装置24的状态，实现仅乘客舱制冷和仅电池制冷。

如图4至图8所示，当环境温度较低的情况下，乘客舱有制热需求，热管理系统处于制热模式，根据电池、电机以及大气环境的状态，可选择从压缩机1、大气环境、加热装置107、电机以及电池中的至少一个获取热量。

当大气环境热量充足时，可以不用从冷却液系统获取热量，热管理系统可以运行第一制热模式。参照图4，压缩机1开启，第三阀装置22处于节流状态，第四阀装置21和第二截止阀26处于全通状态，第一阀装置23、第二阀装置24及第一截止阀25处于截止状态，第二泵10和第一泵9开启，第三多通装置7处于第二工作状态，第一接口71与第六接口76连通，第一连接口121与第二连接口122连通，第一端口81与第三端口83连通。压缩机1的出口、第四阀装置21、第一换热部31、第三阀装置22、第二换热器103、第二截止阀26、压缩机1的入口顺次连通。第二泵10的出口、电机换热装置106、第四换热部42、第二泵10的入口顺次连通。第一泵9的出口、第二换热部32、第六换热器101、第一泵9的入口连通。在第一换热器3中，第一换热部31内的制冷剂加热第二换热部32内的冷却液，第一泵9驱动冷却液循环流动，第六换热器101与空调箱100内的空气换热实现乘客舱制热，通过第二换热器103从大气环境获取热量。由于电机换热装置106需要有冷却液流动防止电机温度过高，因此第二泵10驱动冷却液循环流动。

当制热需求不高时，热管理系统可以运行第二制热模式。参照图5，热管理系统连接状态与第一制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第三多通装置7处于第一工作状态，第七接口77与第八接口78连通，第一端口81与第二端口82和第三端口83连通，第二泵10关闭。第一泵9的出口、第二换热部32、第六换热器101、第一泵9的入口连通。第一泵9的出口、第二换热部32、第四换热器104、电机换热装置106、第一泵9的入口连通。

第一换热器3中，第一换热部31内的制冷剂加热第二换热部32内的冷却液，从第二换热部32流出的冷却液分为两路：一路流向第六换热器101，通过第六换热器101与空调箱100中的空气换热从而实现乘客舱制热；另一路依次流经第四换热器104和电机换热装置106，通过第四换热器104释放热量降低冷却液温度，然后流经电机换热装置106实现电机散热，两路冷却液汇流至第一泵9的入口，再次循环。从第二换热部32流出的冷却液一部分流经第四换热器104释放热量，可以满足乘客舱的较低的制热需求。本申请中，第六换热器101所在回路与电机换热装置106所在回路共用第一泵9，减少泵装置的数量，降低能耗。

当电机有余热时，热管理系统可以运行第三制热模式。参照图6，热管理系统连接状态与第一制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第二截止阀26处于截止状态，第四阀装置21处于全通状态。压缩机1的出口、第四阀装置21、第一换热部31、第三阀装置22、第二换热器103、第二阀装置24、第三换热部41、压缩机1的入口顺次连通。在第五换热器4中，第三换热部41内的制冷剂从第四换热部42内的冷却液获取热量，第二泵10驱动冷却液循环流动，能够回收利用电机的余热。第六换热器101与空调箱100内的空气换热实现乘客舱制热，且通过第二换热器103尽可能从大气环境获取热量，提升制热效果。

当电池有余热或者需要辅热时，热管理系统可以运行第四制热模式。参照图7，热管理系统连接状态与第二制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第二截止阀26处于截止状态，第四阀装置21处于全通状态，第二泵10开启。压缩机1的出口、第四阀装置21、第一换热部31、第三阀装置22、第二换热器103、第二阀装置24、第三换热部41、压缩机1的入口顺次连通。第二泵10的出口、电池换热装置105、加热装置107、第四换热部42、第二泵10的入口顺次连通。通过第五换热器4从电池或加热装置107获取热量，且通过第二换热器103尽可能从大气环境获取热量。

在某些情况下，大气环境温度较低，无法从大气环境获取热量，且冷却液系统也不能提供热量，压缩机1做功加热制冷剂提供热量。热管理系统可以运行第五制热模式，参照图8，热管理系统连接状态与第一制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第四阀装置21和第三阀装置22中的至少一个处于节流状态，第一截止阀25处于全通状态，第二截止阀26处于截止状态。压缩机1的出口、第四阀装置21、第一换热部31、第三阀装置22、第一截止阀25、压缩机1的入口顺次连通。压缩机1做功使得制冷剂的温度升高，制冷剂流入第一换热部31，在第一换热器3中，第一换热部31内的制冷剂加热第二换热部32内的冷却液，冷却液循环流动通过第六换热器101与空调箱100中的空气换热从而实现乘客舱制热。经第三阀装置22或第四阀装置21节流后的制冷剂压力与温度降低，通过调节处于节流状态的阀装置的开度，从而调节压缩机1的进气温度，压缩机1的进气温度可控，使得压缩机1的排气温度可控且较为稳定，使得制热效果较为稳定。

当环境温度较低且湿度较高的情况下，挡风玻璃容易起雾，具有安全隐患，乘客舱有制热和除湿的需求，热管理系统可以运行制热除湿模式。

当制热需求较高时，可运行第一制热除湿模式，参照图9，热管理系统连接状态与第二制冷模式的仅乘客舱制冷的连接状态基本相似，区别在于：第三端口83与第一端口81连通，第三多通装置7处于第二工作状态，第一接口71与第六接口76连通。第一泵9的出口、第二换热部32、第六换热器101、第二泵10的入口顺次连通。第二泵10的出口、电机换热装置106、第四换热部42、第二泵10的入口顺次连通。

在一些其他实施例中，第一制热除湿模式下，还可以将第三多通装置7切换至第二工作状态，通过第五换热器4从电池和加热装置107中的至少一个获取热量。

在一些其他实施例中，第一制热除湿模式下，还可以将第二阀装置24切换至节流状态，从冷却液系统的电机换热装置106获取热量。

当制热需求不高时，可运行第二制热除湿模式，参照图10，热管理系统连接状态与第二制冷模式的仅乘客舱制冷的连接状态基本相似，区别在于：第三端口83与第一端口81和第二端口82连通。从第二换热部32流出的冷却液一部分流向第六换热器101，另一部分流向第四换热器104，满足乘客舱较低的制热需求。

第一制热除湿模式和第二制热除湿模式下，第六换热器101和第三换热器102均与乘客舱内的空气热交换，由于第六换热器101位于第三换热器102的下风侧，潮湿的空气先流经第三换热器102，遇冷空气中的水分析出，空气被干燥。干燥后的空气再流经第六换热器101，空气被加热，升温后的干燥空气进入乘客舱实现制热除湿的效果。

车辆以制热模式工作一段时间后，由于外界环境温度较低湿度较大，第二换热器103可能会有结霜的现象产生，此时需要运行化霜模式，用于避免或延缓第二换热器103结霜，或用于给第二换热器103化霜，但是外界环境温度较低，因此要确保乘客舱的制热效果。

当冷却液系统无法提供热量时，热管理系统可以运行第一化霜模式，参照图11，热管理系统连接状态与第三制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第三阀装置22处于节流状态或全通状态，第二阀装置24处于节流状态，第三端口83与第一端口81和第二端口82连通，第一接口71与第七接口77连通。压缩机1做功加热制冷剂，第一换热器3中，制冷剂将热量传递至冷却液，一部分热量用于在第六换热器101处实现制热，另一部分热量传递至第五换热器4的制冷剂中，确保系统的正常运行。

当电机有余热时，热管理系统可以运行第二化霜模式，参照图6，热管理系统连接状态与第三制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第三阀装置22处于节流状态或全通状态，第二阀装置24处于节流状态，通过第五换热器4从电机、获取热量。

当电池有余热或使用加热装置辅热时，热管理系统可运行第三化霜模式，参照图7，热管理系统连接状态与第四制热模式的连接状态基本相似，区别在于：第三阀装置22处于节流状态或全通状态，第二阀装置24处于节流状态，通过第五换热器4从电池和/或加热装置获取热量。

第一、第二及第三化霜模式下，第二换热器103处于放热状态，避免或延缓第二换热器103结霜，或用于给第二换热器103化霜。调整第三阀装置22和第二阀装置24的开度，平衡第六换热器101处的制热效果和第二换热器103处的化霜效果，在确保制热效果的同时，完成化霜过程，提升舒适度。

当乘客舱无热管理需求，电池有制热需求时，热管理系统可运行电池加热模式。参照图12，压缩机1关闭，第二泵10和第一泵9开启，第三多通装置7处于第一工作状态，第一连接口121与第二连接口122连通，第一端口81与第二端口82连通，加热装置107开启用于加热冷却液。第二泵10的出口、电池换热装置105、加热装置107、第二泵10的入口顺次连通，实现电池加热。第一泵9的出口、第二换热部32、第四换热器104、电机换热装置106、第一泵9的入口顺次连通，实现电机的散热。

当乘客舱无热管理需求，电机和电池均有散热需求时，热管理系统可运行散热模式。参照图13，压缩机1和第二泵10关闭，制冷剂系统不运行，第一泵9开启，第三多通装置7处于第三工作状态，第三接口73与第七接口77连通，第一连接口121与第二连接口122连通，第一端口81与第三端口83连通，加热装置107关闭用作管路。第一泵9的出口、第二换热部32、第四换热器104、电池换热装置105、加热装置107、电机换热装置106、第一泵9的入口顺次连通。通过第四换热器104与大气环境换热，冷却液温度降低，冷却液循环流动从而实现电池和电机的散热。

本申请中，在第一支路A设置第一泵9，第四支路D设置第二泵10，第三支路C、第二支路B和第五支路E不设置泵装置，根据第六换热器101、电机及电池的换热需求，切换第三多通装置7、第一多通装置12及第二多通装置8的工作状态，冷却液系统至少形成一个回路，使用第一泵9和第二泵10中的至少一个为冷却液的流动提供动力。相较于相关技术中至少三个泵装置的方案，减少泵装置的数量，更加节能。

环境温度较低，且车内有人时，需要开启制热模式满足乘客的采暖需求，当乘客下车后需要通风换气，车内热量就会被浪费掉，因此可以在换气前开启储热模式，将乘客舱的热量回收到电池中储存起来。当车辆再次行驶时，制热模式下从电池吸收热量，减少加热装置107的使用，节省电量，提升能效。热管理系统可运行储热模式，参照图3和图13，热管理系统连接状态与第二制冷模式的仅乘客舱制冷模式的连接状态基本相似，区别在于：第三多通装置7处于第三工作状态，第三接口73与第七接口77连通，第一端口81与第二端口82连通，第一换热器3中制冷剂加热冷却液，通过冷却液循环流动，使用电池储存热量。

本申请中，当制冷剂流经第二换热器103，冷却液流经第四换热器104，但不想第二换热器103和第四换热器104处发生换热时，可以关闭风扇装置，或者使用管路将其旁通。

在一些其他实施例中，第五支路E还包括自动驾驶模块换热装置108和比例阀27，第三接口73、电池换热装置105的另一端口和比例阀27的另一端口连接，比例阀27的一端口与自动驾驶模块换热装置108的另一端口连接，加热装置107的另一端口、电池换热装置105的一端口及自动驾驶模块换热装置108的一端口连接。比例阀27具有截止状态和比例调节状态，当比例阀27处于比例调节状态时，可调节流经电池换热装置105和自动驾驶模块换热装置108的冷却液的比例。

在制冷模式和散热模式下，当自动驾驶模块需要冷却时；或者，在第四制热模式和第三化霜模式下，当自动驾驶模块有余热时；或者，在电池加热模式下，当自动驾驶模块需要加热时，可以使比例阀27处于比例调节状态，至少有部分冷却液流经自动驾驶模块换热装置108。在一些其他实施例中，比例阀27还可以为截止阀，仅能控制是否有冷却液流经自动驾驶模块换热装置108。

相关技术中，当电机负载较大，制冷需求较低时，第一换热器3中制冷剂被冷却液加热，使得热管理系统的高压压力升高，造成压缩机1的进出口压比增大，使得系统能效较低。本申请的热管理系统具有第一制冷模式和第二制冷模式，第一制冷模式下，使用第一旁通管路13旁通掉第二换热部32，使得第一换热器3中不发生换热，能够提升系统能效；第二制冷模式下，使用第一换热器3释放一部分热量至冷却液中，增加冷凝器面积，能够提升系统能效。可以根据电机负荷大小和制冷需求大小选择合适的制冷模式，能够较明显地提升能效。

本申请中两个部件之间的“连接”可以是直接连接，也可以是通过管路连接，两个部件之间可以仅设有管路，也可以两者之间除管路外还设有阀装置或其他部件。同样的，本申请中两个部件之间的“连通”可以是直接连通，也可以是通过管路实现连通，两个部件之间可以仅设有管路连通，也可以两者之间还设有阀装置或其他部件后连通。

需要理解的是，本申请的热管理系统的各个模式之间相互独立，均可以开机直接运行，各个模式的运行没有先后顺序，上述描述中涉及递进关系的描述仅为了便于理解，不应理解为两种模式运行有先后顺序。

本申请还提供一种热管理系统的控制方法，本申请中的控制方法应用于上述实施方式的热管理系统，热管理系统还包括控制系统200，控制系统200可用于对制冷剂系统的工作状态和冷却液系统的工作状态进行控制。

参照图1，控制系统200包括控制器和若干传感器，若干传感器可用于获取第一换热器3、第二换热器103、第三换热器102、第四换热器104、第五换热器4、第六换热器101、第七换热器5、电机以及电池的工作信息，可选的，工作信息包括温度和压力。控制器与压缩机1、空调箱100内的风机、进气格栅处的风扇装置、若干截止阀、若干比例阀、若干阀装置、若干泵装置、若干多通装置以及若干传感器等部件电连接。控制器可用于获取传感器得到的工作信息。控制器可用于对热管理系统的部件的工作状态进行调节，工作状态的调节包括开启部件、关闭部件、转速调节、开度调节以及功率调节中的至少一个。控制器可用于执行热管理系统的控制方法。

热管理系统的控制方法包括：

获取乘客的需求和传感器得到的工作信息；

根据乘客的需求和从传感器得到的工作信息，控制器对热管理系统中的各个部件的工作状态进行调节，使热管理系统执行合适的空调运行模式，从而实现对乘客舱、电机以及电池的热管理。

热管理系统还包括交互装置，控制器与交互装置电连接，控制器通过交互装置可以获得乘客的需求，如乘客需求的目标温度或运行模式等。可选的，交互装置可以为电动汽车的控制面板。空调运行模式上述热管理系统的工作模式，上述工作模式下的热管理系统的连接状态可参照前文描述，此处不再赘述。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种热管理系统，其特征在于，包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热部和第二换热部；所述热管理系统包括制冷剂系统和冷却液系统，所述制冷剂系统包括压缩机、第二换热器、第三换热器、第一阀装置及所述第一换热部，所述冷却液系统包括第四换热器、电机换热装置、第一泵及所述第二换热部；

所述热管理系统具有第一制冷模式和第二制冷模式，在所述第一制冷模式和所述第二制冷模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第二换热器、所述第一阀装置、所述第三换热器连通且流通制冷剂，所述第一阀装置处于节流状态，沿制冷剂的流动方向，所述第一换热部和所述第二换热器串接于所述第一阀装置的入口前，所述第三换热器串接于所述第一阀装置的出口后；其中，在所述第一制冷模式下，所述第一泵、所述第四换热器及所述电机换热装置连通；在所述第二制冷模式下，所述第一泵、所述第二换热部、所述第四换热器及所述电机换热装置连通，所述第一换热部内的制冷剂加热所述第二换热部内的冷却液。

2.如权利要求1所述的一种热管理系统，其特征在于，所述冷却液系统包括第一多通装置和第一旁通管路，所述第一多通装置包括第一连接口、第二连接口及第三连接口，所述第一连接口能够与所述第二连接口或所述第三连接口连通，所述第一泵的出口能够与所述第一连接口连通，所述第二连接口能够与所述第二换热部的一端口连通，所述第三连接口能够与所述第一旁通管路的一端口连通，所述第二换热部的另一端口或所述第一旁通管路的另一端口能够与所述第四换热器的一端口连通；

在所述第一制冷模式下，所述第一连接口与所述第三连接口连通，所述第一旁通管路与所述第四换热器连通；在所述第二制冷模式下，所述第一连接口与所述第二连接口连通，所述第二换热部与所述第四换热器连通。

3.如权利要求2所述的一种热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括第五换热器，所述第五换热器包括第三换热部和第四换热部，所述制冷剂系统包括第二阀装置和所述第三换热部，所述冷却液系统包括第二泵、电池换热装置和所述第四换热部；

在所述第一制冷模式和所述第二制冷模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第二换热器、所述第二阀装置、所述第三换热部连通且流通制冷剂，所述第二阀装置处于节流状态，沿制冷剂的流动方向，所述第一换热部和所述第二换热器串接于所述第二阀装置的入口前，所述第三换热部串接于所述第二阀装置的出口后，所述第二泵、所述第四换热部及所述电池换热装置连通且流通冷却液，所述第三换热部与所述第四换热部进行热交换，所述第一阀装置处于节流状态或处于截止状态。

4.如权利要求3所述的一种热管理系统，其特征在于，所述制冷剂系统包括第三阀装置，所述冷却液系统包括第六换热器；

所述热管理系统具有第一制热模式，在所述第一制热模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第三阀装置、所述第二换热器连通且流通制冷剂，沿所述制冷剂的流动方向，所述第三阀装置串接于所述第一换热部的出口和所述第二换热器的入口之间，所述第三阀装置处于节流状态，所述第一泵、所述第二换热部及所述第六换热器连通且流通冷却液，所述第一换热部与所述第二换热部进行热交换，所述第二泵及所述电机换热装置连通且流通冷却液。

5.如权利要求4所述的一种热管理系统，其特征在于，所述热管理系统具有第二制热模式，在所述第二制热模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第三阀装置、所述第二换热器连通且流通制冷剂，沿所述制冷剂的流动方向，所述第三阀装置串接于所述第一换热部的出口和所述第二换热器的入口之间，所述第三阀装置处于节流状态，所述第一泵、所述第二换热部及所述第六换热器连通且流通冷却液，所述第一泵、所述第二换热部、所述第四换热器及所述电机换热装置连通且流通冷却液，所述第一换热部与所述第二换热部进行热交换。

6.如权利要求5所述的一种热管理系统，其特征在于，所述冷却液系统包括第二多通装置，所述第二多通装置包括第一端口、第二端口及第三端口，所述第一端口与所述第二端口和所述第三端口中的至少一个连通，所述第一端口能够与所述第一泵的入口连通，所述第二端口能够与所述电机换热装置的一端口连通，所述第三端口能够与所述第六换热器的一端口连通，所述第六换热器的另一端口能够与所述第二换热部连通；

在所述第一制冷模式和所述第二制冷模式下，所述第一端口与所述第二端口连通；在所述第一制热模式下，所述第一端口与所述第三端口连通；在所述第二制热模式下，所述第一端口与所述第二端口和所述第三端口连通。

7.如权利要求3所述的一种热管理系统，其特征在于，所述制冷剂系统包括第三阀装置，所述冷却液系统包括第六换热器；

所述热管理系统具有第三制热模式，在所述第三制热模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第三阀装置、所述第三换热部连通且流通制冷剂，沿所述制冷剂的流动方向，所述第三阀装置串接于所述第一换热部的出口和所述第三换热部的入口之间，所述第三阀装置处于节流状态，所述第一泵、所述第二换热部及所述第六换热器连通且流通冷却液，所述第一换热部与所述第二换热部进行热交换，所述第二泵、所述第四换热部及所述电机换热装置连通且流通冷却液，所述第三换热部与所述第四换热部进行热交换。

8.如权利要求3所述的一种热管理系统，其特征在于，所述制冷剂系统包括第三阀装置和第四阀装置，所述冷却液系统包括第六换热器；

所述热管理系统具有第四制热模式和第五制热模式，在所述第四制热模式下，所述压缩机、所述第一换热部、所述第三阀装置、所述第三换热部连通且流通制冷剂，沿所述制冷剂的流动方向，所述第三阀装置串接于所述第一换热部的出口和所述第三换热部的入口之间，所述第三阀装置处于节流状态，所述第一泵、所述第二换热部及所述第六换热器连通且流通冷却液，所述第一泵、所述第二换热部、所述第四换热器及所述电机换热装置连通且流通冷却液，所述第一换热部与所述第二换热部进行热交换，所述第二泵、所述第四换热部及所述电池换热装置连通且流通冷却液，所述第三换热部与所述第四换热部进行热交换；

在所述第五制热模式下，所述压缩机、所述第四阀装置、所述第一换热部、所述第三阀装置连通且流通制冷剂，沿所述制冷剂的流动方向，所述第四阀装置串接于所述压缩机的出口和所述第一换热部的入口之间，所述第三阀装置串接于所述第一换热部的出口和所述第三换热部的入口之间，所述第四阀装置和/或所述第三阀装置处于节流状态，所述第四阀装置的入口与所述压缩机的出口之间未设置换热器，所述第一泵、所述第二换热部及所述第六换热器连通且流通冷却液，所述第一换热部与所述第二换热部进行热交换。

9.如权利要求8所述的一种热管理系统，其特征在于，所述冷却液系统包括加热装置，在所述第四制热模式下，所述第二泵、所述第四换热部及所述电池换热装置连通且流通冷却液，或，所述第二泵、所述第四换热部及所述加热装置连通且流通冷却液，或，所述第二泵、所述第四换热部、所述加热装置及所述电池换热装置连通且流通冷却液。

10.一种热管理系统的控制方法，其特征在于，所述热管理系统包括第一换热器，所述第一换热器包括第一换热部和第二换热部；所述热管理系统包括制冷剂系统、冷却液系统和控制系统，所述制冷剂系统包括压缩机、第二换热器、第三换热器、第一阀装置及所述第一换热部，所述冷却液系统包括第四换热器、电机换热装置、第一泵及所述第二换热部，所述控制系统包括控制器，所述控制器用于执行所述热管理系统的控制方法；

所述热管理系统的控制方法包括：在有制冷需求时，所述控制器控制所述热管理系统进入第一制冷模式或第二制冷模式，所述压缩机、所述第一换热部、所述第二换热器、所述第一阀装置、所述第三换热器连通且流通制冷剂，所述第一阀装置处于节流状态，沿制冷剂的流动方向，所述第一换热部和所述第二换热器串接于所述第一阀装置的入口前，所述第三换热器串接于所述第一阀装置的出口后；其中，在制冷需求相对较低时，所述控制器控制所述热管理系统进入第一制冷模式，所述第一泵、所述第四换热器及所述电机换热装置连通；在制冷需求相对较高时，所述控制器控制所述热管理系统进入第二制冷模式，所述第一泵、所述第二换热部、所述第四换热器及所述电机换热装置连通，所述第一换热部内的制冷剂加热所述第二换热部内的冷却液。