CN117124791A - 换热装置、换热模组、热管理系统及汽车 - Google Patents

换热装置、换热模组、热管理系统及汽车 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种换热装置、换热模组、热管理系统及汽车，其中，换热装置包括：压力发生器及冷凝器，换热装置应用于换热系统，换热系统包括：通过管路依次连通的气液分离装置、节流装置以及蒸发器，冷凝器通过管路连接在蒸发器与气液分离装置之间，工质按蒸发器指向冷凝器的方向定向流动在环路中，压力发生器通过管路连接在气液分离装置与冷凝器的工质流入侧之间，压力发生器用于将气液分离装置中的气态工质或气液混合工质传输至冷凝器中。本申请实施例提供的换热装置、换热模组、热管理系统及汽车可解决相关技术中换热模组换热能力不足，从而导致整个热管理系统性能差的问题。

Description

换热装置、换热模组、热管理系统及汽车
技术领域
本申请实施例涉及热管理技术领域，特别涉及一种换热装置、换热模组、热管理系统及汽车。
背景技术
热管理是根据具体对象的要求，利用加热或冷却手段对其温度或温差进行调节和控制的过程。日常生活中随处可见热管理，例如手机、电脑、汽车以及各种工业应用中。
以新能源汽车行业为例，热管理系统包括电池模组和换热模组，换热模组可对电池模组进行热量交换，以降低电池系统的温度。由于新能源汽车的快速发展，短期内没有技术能显著提升锂电池的能量密度，单次充电续航里程少有车型能够达到1000km以上。为了缓解用户的里程焦虑，同时缩小充电时间与燃油车加油时间的差距，提升出行体验，大功率快充技术越来越受到主机厂和运营商的关注。
然而，大功率快充会导致新能源汽车电池模组的快速发热，若整车的热管理系统中换热模组不能及时带走电池系统的热量，不但会加速电池的老化，影响电池的寿命，还有可能因电池模组内部热失控引起火灾。因此，随着新能源汽车充电速度越来越快，亟需一种换热模组来提升换热能力，以适应新能源汽车行业的快速发展。
发明内容
本申请实施例提供一种换热装置、换热模组、热管理系统及汽车，其中，换热装置可提升换热模组的换热能力，解决相关技术中换热模组换热能力不足，从而导致整个热管理系统性能差的问题。
本申请实施例提供一种换热装置，换热装置包括：压力发生器及冷凝器，换热装置应用于换热系统，换热系统包括：通过管路依次连通的气液分离装置、节流装置以及蒸发器，冷凝器通过管路连接在蒸发器与气液分离装置之间，冷凝器、气液分离装置、节流装置以及蒸发器形成环路，工质按蒸发器指向冷凝器的方向定向流动在环路中，压力发生器通过管路连接在气液分离装置与冷凝器的工质流入侧之间，压力发生器用于将气液分离装置中的气态工质或气液混合工质传输至冷凝器中。本申请提供的换热装置，通过换热装置中的压力发生器可将气液分离装置中未完全冷凝的气态工质或者气液混合工质重新输回冷凝器。一方面，压力发生器抽取的气态工质或者气液混合工质进入主环路后，会加速冷凝器工质流入侧的工质流速，使冷凝器的换热性能得到显著提高，单位时间内能够释放更多的热量。另一方面，气液分离装置在被压力发生器抽取工质时，可使气液分离装置内的工质得到进一步降温降压，增大节流装置前的过冷度，从而使蒸发器内工质蒸发温度更低，从进水管进入蒸发器的冷却水中吸收更多的热量，使出水管所流出的冷却水温度更低，可提升蒸发器的制冷量以及整个系统的能效比。再一方面，无需对设备进行改造，并且整体结构简单，设备成本以及安装成本低。
在一种可能的实施方式中，压力发生器通过管路连接在气液分离装置与蒸发器和冷凝器间的管路之间。相比压力发生器通过管路连接在气液分离装置和冷凝器的工质进口处，压力发生器通过管路连接在气液分离装置与蒸发器和冷凝器间的管路之间可避免在冷凝器上开设辅助进口，无需对冷凝器进行改造，节省成本。
在一种可能的实施方式中，压力发生器具有按冷凝器的工质流入侧指向气液分离装置方向上的止回功能。通过压力发生器的止回功能，可防止当压力发生器不工作时工质从压力发生器所在的分支回路绕过冷凝器，维持主环路的正常工作。并且无需安装止回阀，节省安装步骤以及安装成本。
在一种可能的实施方式中，换热装置还包括：止回阀，止回阀设置在压力发生器的连接管路上，止回阀具有按冷凝器的工质流入侧指向气液分离装置方向上的止回功能。通过止回阀的止回功能，可防止当压力发生器不工作时工质从压力发生器所在的分支回路绕过冷凝器，维持主环路的正常工作。并且无需对压力发生器进行止回功能选择，降低压力发生器的选型要求。
在一种可能的实施方式中，气液分离装置的与压力发生器连通的连接口位于气液分离装置的顶部。由于气液分离装置中工质液面上下起伏不定，通过将气液分离装置的与压力发生器连通的连接口设置在气液分离装置的顶部，可保证压力发生器可抽取气态工质或者气液混合工质，避免纯液态工质进入压力发生器所在的分支回路。
在一种可能的实施方式中，上述换热系统还包括：压缩机，压缩机设置在蒸发器与冷凝器之间的连接管路上，以提高冷凝器、气液分离装置、节流装置以及蒸发器形成的环路中的驱动力。
在一种可能的实施方式中，换热装置还包括：第一温度传感器、第二温度传感器以及控制器，第一温度传感器设置在蒸发器的出水口，第二温度传感器设置在冷凝器的出水口，控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器、压力发生器以及压缩机电连接，控制器可根据第一温度传感器的检测温度或第二温度传感器的检测温度调节压缩机和压力发生器的功率。如此，可使压缩机和压力发生器得到充分利用，既不会功能不足也不会能量过剩。
在一种可能的实施方式中，控制器可用于获取蒸发器出水口的第一温度和冷凝器出水口的第二温度，根据第一温度和第二温度判断换热模组是否处于制冷不足场景或制热不足场景，若换热模组处于制冷不足场景或制热不足场景，判断压缩机的功率是否为最大值，若压缩机的功率不为最大值，加大压缩机的功率，若压缩机的功率为最大值，启动压力发生器，若换热模组不处于制冷不足场景或制热不足场景，关闭压力发生器。
在一种可能的实施方式中，根据第一温度和第二温度判断换热模组是否处于制冷不足场景或制热不足场景，具体包括：预先设置第一温度阈值，根据第一温度和第一温度阈值判断换热模组是否处于制冷不足场景，若第一温度大于或者等于第一温度阈值，则换热模组处于制冷不足场景，否则不处于制冷不足场景；预先设置第二温度阈值，根据第二温度和第二温度阈值判断换热模组是否处于制热不足场景，若第二温度小于第二温度阈值，则换热模组处于制热不足场景，否则不处于制热不足场景。
在一种可能的实施方式中，若压缩机的功率为最大值，启动压力发生器，具体包括：若换热模组处于制冷不足场景且压缩机的功率为最大值时，启动压力发生器，并根据第一温度与第一温度阈值之间的差值调节压力发生器的功率；若换热模组处于制热不足场景且压缩机的功率为最大值时，启动压力发生器，并根据第二温度阈值与第二温度之间的差值调节压力发生器的功率。
本申请实施例提供一种换热模组，包括：气液分离装置、节流装置、蒸发器以及如上所示的换热装置。通过换热装置中的压力发生器可将气液分离装置中未完全冷凝的气态工质或者气液混合工质重新输回冷凝器。一方面，压力发生器抽取的气态工质或者气液混合工质进入主环路后，会加速冷凝器工质流入侧的工质流速，使冷凝器的换热性能得到显著提高，单位时间内能够释放更多的热量。另一方面，气液分离装置在被压力发生器抽取工质时，可使气液分离装置内的工质得到进一步降温降压，增大节流装置前的过冷度，从而使蒸发器内工质蒸发温度更低，从进水管进入蒸发器的冷却水中吸收更多的热量，使出水管所流出的冷却水温度更低，可提升蒸发器的制冷量以及整个系统的能效比。再一方面，无需对设备进行改造，并且整体结构简单，设备成本以及安装成本低。
在一种可能的实施方式中，换热模组还包括：压缩机，压缩机设置在蒸发器与换热装置的冷凝器的连接管路上，以提高整个换热模组中工质流动的驱动力。
本申请实施例提供一种热管理系统，包括：电池模组、电驱模组以及如上所示的换热模组，电池模组与换热模组中的蒸发器和冷凝器中其中一个连接，电驱模组与换热模组中的蒸发器和冷凝器中的另一个连接。可分别实现制冷模式以及热泵模式，同时，通过换热模组中的压力发生器可将气液分离装置中未完全冷凝的气态工质或者气液混合工质重新输回冷凝器。一方面，压力发生器抽取的气态工质或者气液混合工质进入主环路后，会加速冷凝器工质流入侧的工质流速，使冷凝器的换热性能得到显著提高，单位时间内能够释放更多的热量。另一方面，气液分离装置在被压力发生器抽取工质时，可使气液分离装置内的工质得到进一步降温降压，增大节流装置前的过冷度，从而使蒸发器内工质蒸发温度更低，从进水管进入蒸发器的冷却水中吸收更多的热量，使出水管所流出的冷却水温度更低，可提升蒸发器的制冷量以及整个系统的能效比。再一方面，无需对设备进行改造，并且整体结构简单，设备成本以及安装成本低。
本申请实施例提供一种汽车，包括：如上所示的热管理系统，热管理系统对汽车进行热管理，可分别实现制冷模式以及热泵模式，同时，通过热管理系统中换热模组的压力发生器可将气液分离装置中未完全冷凝的气态工质或者气液混合工质重新输回冷凝器。一方面，压力发生器抽取的气态工质或者气液混合工质进入主环路后，会加速冷凝器工质流入侧的工质流速，使冷凝器的换热性能得到显著提高，单位时间内能够释放更多的热量。另一方面，气液分离装置在被压力发生器抽取工质时，可使气液分离装置内的工质得到进一步降温降压，增大节流装置前的过冷度，从而使蒸发器内工质蒸发温度更低，从进水管进入蒸发器的冷却水中吸收更多的热量，使出水管所流出的冷却水温度更低，可提升蒸发器的制冷量以及整个系统的能效比。再一方面，无需对设备进行改造，并且整体结构简单，设备成本以及安装成本低。
附图说明
图1为相关技术中新能源汽车的一热管理系统的示意图；
图2为相关技术中一冷媒回路的示意图；
图3为相关技术中一冷媒回路的示意图；
图4为本申请一实施例提供的换热装置应用在换热系统中的示意图；
图5为本申请一实施例提供的换热模组的示意图；
图6为本申请一实施例提供的换热模组的示意图；
图7为本申请一实施例提供的换热模组的控制器的作用流程图；
图8为本申请一实施例提供的换热模组的控制器的作用流程图；
图9为本申请一实施例提供的换热模组的控制器的作用流程图；
图10为本申请一实施例提供的换热模组在制冷模式下的控制流程图；
图11为本申请一实施例提供的换热模组在制热模式下的控制流程图。
附图标记说明：
1-热管理系统； 2-电池回路； 3-冷媒回路；
31-储液罐； 32-膨胀阀； 33-蒸发器；
34-压缩机； 35-冷凝器； 36-经济器；
37-电磁阀； 38-膨胀阀；
4-电驱回路； 5-电池包； 6-前端冷却模组；
100-换热装置； 110-压力发生器； 120-冷凝器；
130-控制器；
210-气液分离装置； 220-节流装置； 230-蒸发器；
300-换热模组； 310-压缩机。
具体实施方式
本申请实施例提供的换热装置及换热模组，可适用于任何符合逆卡诺循环制冷的工程领域，例如：家用空调、中央空调、冰箱、冷库或者车载热管理系统中。逆卡诺循环制冷的基本原理为，低温高压的液态制冷剂经膨胀机构节流处理后变为低温低压的液态制冷剂，进入第一热交换器中蒸发吸热，蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂(此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分，一部分为蒸发吸热所吸收的热量Q1，一部分为输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q2)，被压缩后的高温高压制冷剂进入第二热交换器，将其所含热量(Q1+Q2)释放给进入第二热交换器中的冷水，冷水被加热后传出至外部，放热后的制冷剂以低温高压的液态形式重新进入膨胀机构，再节流降压，如此不间断进行循环。
为了方便描述本申请方案，本申请实施例提供的换热装置及换热模组以应用在新能源汽车的热管理系统中为例进行说明。
目前，新能源汽车中业界主流的热管理系统均是采用间接冷却的方式给电池包散热。图1为相关技术中新能源汽车的一热管理系统的结构示意图，参考图1所示，该热管理系统1包括三个独立的循环回路：电池回路(又称电池模组)2、冷媒回路(又称换热模组)3和电驱回路(又称电驱模组)4。当电池包5充电、放电时，通过驱动装置可将电池包5的热量传递到电池回路2，再到冷媒回路3，最后到达电驱回路4，通过电驱回路4中的前端冷却模组6将热量散发到空气中。其中，电池回路2和电驱回路4中的载热流体一般采用50％水，50％乙二醇的混合液，具有低温防冻特性，可避免在低温环境下水结冰堵住管路。而冷媒回路中的工质一般采用R134a、R1234yf或R744等制冷剂。
图2为相关技术中一冷媒回路的示意图，图2在图1中冷媒回路3的基础上增加了一个储液罐31，用于分离和干燥液态工质，参考图2所示，该冷媒回路包括：储液罐31、膨胀阀32、蒸发器33、压缩机34以及冷凝器35。在该冷媒回路中，液态工质经过膨胀阀32之后压力骤降变成低温低压的气液混合态，在蒸发器33内迅速吸热蒸发，在此期间，通过进水管a和出水管b与蒸发器33中工质进行热量交换，工质经过蒸发器33之后变为气态工质，并由压缩机34压缩成高温高压的气态工质，在冷凝器35内冷凝放热，在此期间，通过进水管c和出水管d与冷凝器35中工质进行热量交换，工质经过冷凝器35之后变为液态工质，并在储液罐31中分离干燥，然后再进入膨胀阀32中，以此循环。
但是，图2中所示冷媒回路具有以下缺点：第一，相关技术中冷媒回路一般采用一个压缩机驱动工质循环，如需提升换热能力需要同步提高压缩机功率和冷凝器体积，成本较高，并且在新能源汽车的非快充场景中换热能力需求并没有提高，所以在提高压缩机功率和冷凝器体积的前提下，该冷媒回路均处于性能过剩的状态，系统整体能效比低；第二，冷凝器和蒸发器一般采用铝波纹板式换热器，由于冷凝器处于压缩机之后，在同一工作时间点，冷凝器的换热量更大，冷凝器的体积一般大于蒸发器的1.5倍。若增大压缩机功率，冷凝器需要更多的板片以增大换热面积，这将会造成冷凝器过大，并且成本较高，另外还会使冷凝器和蒸发器外观不协调；第三，冷凝器中工质处于不断冷凝过程，工质流速急剧减小，若增大压缩机功率，则需采用多条流程的方法以增加流速，但是多流程将导致冷凝器工质进口侧流阻增加，能耗增大。
为了增加换热能力，相关技术中提供了一种解决方法，图3为相关技术中一冷媒回路的示意图，图3在图2的基础上增加了一个经济器36、一个电磁阀37和一个膨胀阀38。参考图3所示，经济器36设置在储液罐31和膨胀阀32之间，电磁阀37和膨胀阀38依次设置在储液罐31与经济器36之间的管路和经济器36工质出口侧之间，再引一条管路从经济器36接至压缩机34。在该冷媒回路中，压缩机34排出的高温高压气态工质经冷凝器35将热量传递给外界后变为液态，从冷凝器35出来的高压液态工质经储液罐31后分为两路，主路的液态工质直接进入经济器36内，辅路的液态工质先经过一个电磁阀37，再经过一个膨胀阀38节流降压后，变为气液混合物也进入经济器36，两者在经济器36中产生热量交换，辅路的工质吸热变为气态后被压缩机34的辅助进气口吸入，主路的工质放热后变为过冷液体经膨胀阀32节流降压后进入蒸发器33。在蒸发器33内，主路的工质吸收热量变为低压气体被压缩机34吸入，主路和辅路的工质在压缩机34的工作腔内混合，再进一步压缩后排出，构成封闭的工作循环回路。
另外，还需在辅路上安装一个单向阀(图中未示出)，一方面可防止压缩机34在停机的瞬间发生反转，产生逆流。另一方面可减少压缩机34的余隙容积，在辅路不工作状态下辅路相当于压缩机34的余隙容积，若不安装单向阀，势必会降低压缩机34的容积效率，所以单向阀需要靠近压缩机34的辅助进气口安装以减少这部分的余隙。
但是，这种增加换热效率的方法也存在以下几点不足：第一，该冷媒回路虽然可以提升冷凝器侧的放热量，但是对蒸发器侧的吸热量没有显著提升，所以只适合于提升热管理系统在热泵模式下的性能，对电池快充需要较大制冷量的场景收益不高；第二，该冷媒回路结构复杂，相比图2中增加了一个经济器、一个电磁阀、一个膨胀阀、一个单向阀以及附属管路，并且还需在压缩机上预留一个辅助进气口，安装成本以及零部件成本较高；第三，该冷媒回路控制难度大，需要精密调控辅路的工质流量，才能达到理想的效果，受实际使用场景限制，工作时很难控制在最佳工况。
为了解决上述问题，本申请在图2中所示出的冷媒回路上进行改进，增加一条分支回路，该分支回路可将储液罐中未完全冷凝的气态工质或者气液混合工质重新输回冷凝器。一方面，该分支回路中的气态工质或者气液混合工质进入循环主路后，会加速冷凝器工质流入侧的工质流速，使冷凝器的换热性能得到显著提升，单位时间内能够释放更多的热量。另一方面，储液罐在被该分支回路抽取工质时，可使储液罐内的工质得到进一步降温降压，增大膨胀阀前的过冷度，提升蒸发器的制冷量以及整个系统的能效比。再一方面，在相关技术的基础上只增加了一个压力发生器以及附属管路，并且无需对原有设备进行改造，结构简单，成本低。
下面参考附图及具体实施例对本申请实施例提供的换热装置、换热模组、热管理系统以及汽车进行详细说明。
图4为本申请一实施例提供的换热装置100应用在换热系统中的示意图，参考图4所示，本申请实施例提供的换热装置100包括：压力发生器110及冷凝器120，该换热装置100应用在换热系统中，换热系统包括：通过管路依次连通的气液分离装置210、节流装置220以及蒸发器230。其中，节流装置220可采用膨胀阀。冷凝器120通过管路连接在蒸发器230与气液分离装置210之间，以使冷凝器120、气液分离装置210、节流装置220以及蒸发器230形成环路，流通在环路中的工质按蒸发器230指向冷凝器120的方向定向流动在环路中，图4中实线箭头即为管路以及工质在管路中流通方向。
在该环路中，工质经节流装置220之后压力骤降变为低温低压的气液混合态，在蒸发器230内迅速吸热蒸发，在此期间，通过进水管a和出水管b与蒸发器230中工质进行热量交换，工质经过蒸发器230之后变为气态工质，进入冷凝器120内冷凝发热，在此期间，通过进水管c和出水管d与冷凝器120中工质进行热量交换，工质经过冷凝器120之后变为液态工质，进入气液分离装置210，然后再进入节流装置220中，以此循环。
换热装置100中的压力发生器110通过管路连接在气液分离装置210与冷凝器120的工质流入侧之间，构成一条分支回路，例如，压力发生器110通过管路连接在气液分离装置210和冷凝器120的工质进口处，又或者如图4所示，压力发生器110通过管路连接在气液分离装置210与蒸发器230和冷凝器120间的管路之间，相比前者，可无需在冷凝器120上预留辅助进口，无需对冷凝器120进行改造，节省成本。其中，压力发生器110为可产生压差的驱动部件，可采用气泵、压缩机、蠕动泵、容积泵等，压力发生器110可将气液分离装置210中的气态工质以及气液混合工质传输至冷凝器120中。
应理解的是，本申请实施例提供的换热装置100，通过压力发生器110可将气液分离装置210中未完全冷凝的气态工质或者气液混合工质重新输回冷凝器120。一方面，压力发生器110抽取的气态工质或者气液混合工质进入主环路后，会加速冷凝器120工质流入侧的工质流速，使冷凝器120的换热性能得到显著提高，单位时间内能够释放更多的热量。另一方面，气液分离装置210在被压力发生器110抽取工质时，可使气液分离装置210内的工质得到进一步降温降压，增大节流装置220前的过冷度，从而使蒸发器230内工质蒸发温度更低，从进水管a进入蒸发器230的冷却水中吸收更多的热量，使出水管b所流出的冷却水温度更低，可提升蒸发器230的制冷量以及整个系统的能效比。再一方面，无需对设备进行改造，并且整体结构简单，设备成本以及安装成本低。
本申请实施例还提供一种换热模组300，可参考图4所示，包括：上文所提到的换热装置100及换热系统，即本申请实施例提供的换热模组300包括：气液分离装置210、节流装置220、蒸发器230、冷凝器120以及压力发生器110，该换热模组300的安装方式与上文相同，在此不再一一赘述。其中，气液分离装置210可采用相关技术中所提供的储液罐，也可以采用具有气液分离功能的三通阀等，本申请附图中以气液分离装置210为储液罐为例进行说明。
继续参考图4所示，由于气液分离装置210(例如储液罐)中工质液面上下起伏不定，在本申请的一些实施例中，可将气液分离装置210的与压力发生器110连通的连接口设置在气液分离装置210的顶部，以保证压力发生器110可抽取气态工质或者气液混合工质，避免纯液态工质进入压力发生器110所在的分支回路。当然，该连接口也可设置在气液分离装置210的其他位置，只要保证压力发生器110能抽取气态工质或者气液混合工质即可。
图5为本申请一实施例提供的换热模组300的示意图，参考图5所示，在本申请实施例提供的换热模组300中，为了提高冷凝器120、气液分离装置210、节流装置220及蒸发器230形成的环路中工质的驱动力，还可以包括：压缩机310，该压缩机310设置在蒸发器230与换热装置100中冷凝器120的连接管路上。经过蒸发器230后的工质可由压缩机310压缩成高温高压的气态工质，继而再进入冷凝器120中放热。
当然，本申请不止如此，图6为本申请一实施例提供的换热模组300的示意图，参考图6所示，在本申请一些实施例中，换热模组300中的换热装置100还可以包括：第一温度传感器(图中未示出)、第二温度传感器(图中未示出)以及控制器130。
具体的，第一温度传感器设置在蒸发器230的出水口，第二温度传感器设置在冷凝器120的出水口，控制器130分别与第一温度传感器、第二温度传感器以及压力发生器110电连接。需要提到的是，“第一温度传感器设置在蒸发器230的出水口，第二温度传感器设置在冷凝器120的出水口”，并不是指第一温度传感器和第二温度传感器只可设置在蒸发器230和冷凝器120的本体上，当然也可设置在蒸发器230的出水管b和冷凝器120的出水管d上。
控制器130可根据第一温度传感器的检测温度或第二温度传感器的检测温度调节压力发生的功率。例如，当第一温度传感器的检测温度T1超过一定温度阈值Tmax时，可认为该换热模组300制冷不足，根据T1和Tmax之间的差值来调节压力发生器110的功率，T1和Tmax之间的差值越大，压力发生器110的功率越大；当第二温度传感器的检测温度T2低于一定温度阈值Tmin时，可认为该换热模组300制热不足，根据T2和Tmin之间的差值来调节压力发生器110的功率，T2和Tmin之间的差值越大，压力发生器110的功率越大。可使换热模组300得到充分利用，既不会供能不足也不会能量过剩。
继续参考图6所示，控制器130还可以与压缩机310电连接。由此，控制器130可用于实施以下步骤，如图7所示，包括：
S100、获取蒸发器230出水口的第一温度和冷凝器120出水口的第二温度。
S200、根据第一温度和第二温度判断换热模组300是否处于制冷不足场景或制热不足场景。
S300、若换热模组300处于制冷不足场景或制热不足场景，判断压缩机310的功率是否为最大值，若压缩机310的功率不为最大值，加大压缩机310的功率，若压缩机310的功率为最大值，启动压力发生器110；
若换热模组300不处于制冷不足场景或制热不足场景，关闭压力发生器110。
其中，根据第一温度和第二温度判断换热模组300是否处于制冷不足场景或制热不足场景，具体包括(流程图如图8所示)：
S201、预先设置第一温度阈值，根据第一温度和第一温度阈值判断换热模组300是否处于制冷不足场景，若第一温度大于或者等于第一温度阈值，则换热模组300处于制冷不足场景，否则不处于制冷不足场景；
预先设置第二温度阈值，根据第二温度和第二温度阈值判断换热模组300是否处于制热不足场景，若第二温度小于第二温度阈值，则换热模组300处于制热不足场景，否则不处于制热不足场景。
其中，若压缩机310的功率为最大值，启动压力发生器110，具体包括(流程图如图9所示)：
S301、若换热模组300处于制冷不足场景且压缩机310的功率为最大值时，启动压力发生器110，并根据第一温度与第一温度阈值之间的差值调节压力发生器110的功率；
若换热模组300处于制热不足场景且压缩机310的功率为最大值时，启动压力发生器110，并根据第二温度阈值与第二温度之间的差值调节压力发生器110的功率。
为了防止当压力发生器110不工作时工质从压力发生器110所在的分支回路绕过冷凝器120，维持主环路的正常工作，在本申请的一些实施例中，压力发生器110具有按冷凝器120的工质流入侧指向气液分离装置210方向上的止回功能，无需安装止回阀，节省安装步骤以及安装成本。或者，本申请实施例提供的换热模组300中的换热装置100还可以包括：止回阀(附图中未示出)，止回阀设置在压力发生器110的连接管路上，该止回阀具有按冷凝器120的工质流入侧指向气液分离装置210方向上的止回功能，如此，可无需对压力发生器110进行止回功能选择，降低压力发生器110的选型要求。
图10为本申请一实施例提供的换热模组300在制冷模式下的控制流程图，参考图10所示，在制冷量需求不大的一般场景，本申请提供的换热模组300只需要压缩机310单独工作即可满足要求。在制冷不足场景，可借助蒸发器230出水口温度T1判断，当水温超过一定温度阈值Tmax时，认为系统制冷不足。当系统制冷不足时，首先判断压缩机310转速R1是否已达到最大值，否则继续提升压缩机310转速R1进而提高制冷量。如果压缩机310已经最大转速仍然制冷不足，启动压力发生器110，提升系统制冷能力。压力发生器110的转速R2可以根据实际出水温度T1与温度阈值Tmax差值做对应调整。一般的，T1和Tmax之间的差值越大，压力发生器110的转速R2也越高。
图11为本申请一实施例提供的换热模组300在制热模式下的控制流程图，参考图11所示，在制热量需求不大的一般场景，本申请提供的换热模组300只需要压缩机310单独工作即可满足要求。在制热不足场景，可借助冷凝器120出水口温度T2判断，当水温低于一定温度阈值Tmin时，认为系统制热不足。当系统制热不足时，首先判断压缩机310转速R1是否已达到最大值，否则继续提升压缩机310转速R1进而提高制热量。如果压缩机310已经最大转速仍然制热不足，启动压力发生器110，提升系统制热能力。压力发生器110的转速R2可以根据实际出水温度T2与温度阈值Tmin差值做对应调整。一般的，Tmin和T2之间的差值越大，压力发生器110的转速R2也越高。
本申请提供的包含换热装置100的换热模组300主要应用于现有的新能源汽车中车载热管理系统，对相关技术中的电驱模组和电池模组完全兼容。由此，本申请还提供一种热管理系统，该热管理系统包括：电池模组、电驱模组以及上文所示的换热模组300，其中，电池模组可与换热模组300中的蒸发器230连接，电驱模组可与换热模组300中的冷凝器120连接，以实现对电池模组的制冷。
此外，新能源汽车中的电池模组还存在低温下放电能力显著衰退的问题，为了维持冬季或其他低温环境下(一般低于10℃以下)的电池性能不明显衰退，必须主动给电池模组加热，而从环境中吸热的热泵模式比纯电加热更加节能，所以未来会有越来越多的新能源汽车的热管理系统自带热泵功能。此时，可将电池模组与换热模组300中的冷凝器120连接，电驱模组与换热模组300中的蒸发器230连接，这样就可源源不断的从空气中吸收能量输送至电池模组。
本申请还提供一种汽车，包括如上文所示的热管理系统。热管理系统对汽车进行热管理调节，可分别实现制冷模式以及热泵模式，该热管理系统的技术特征、对应的技术效果以及解决的技术问题均与上文所示相同，在此不再一一赘述。
新能源汽车车载热管理系统选用的压缩机310常见为45cc排量，最大转速为8000rpm。当只有压缩机310工作时，制冷工况主回路制冷流量约为0.076kg/s。在本申请实施例中，当压力发生器110启动时，冷凝器120和冷凝器120工质流入侧内部的流量可增加到0.265kg/s，相当于主回路流量的三倍多。由于冷凝器120内部工质流速受到压力发生器110所在分支回路的流量叠加而显著增大，冷凝器120工质流入侧换热系数随流速增大而增大，冷凝器120的整体换热性能可以得到显著提升。并且气液分离装置210中的工质被压力发生器110抽取气态工质或者气液混合工质的过程中可以进一步降温降压，增大节流装置220前工质的过冷度，可提升制冷量和整个系统的能效比。根据本申请提供的热管理系统仿真评估结果，在压缩机310全速工作状态下，增加压力发生器110后制冷量最大约可提升20.7％。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易地想到变化或者替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者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。
在本申请实施例或者暗示所指的装置或者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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明，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实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种换热装置，其特征在于，所述换热装置包括：压力发生器及冷凝器，所述换热装置应用于换热系统，所述换热系统包括：通过管路依次连通的气液分离装置、节流装置以及蒸发器；
所述冷凝器通过管路连接在所述蒸发器与所述气液分离装置之间，所述冷凝器、所述气液分离装置、所述节流装置以及所述蒸发器形成环路，工质按所述蒸发器指向所述冷凝器的方向定向流动在所述环路中；
所述压力发生器通过管路连接在所述气液分离装置与所述冷凝器的工质流入侧之间，所述压力发生器用于将所述气液分离装置中的气态工质或气液混合工质传输至所述冷凝器中。
2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，所述压力发生器通过管路连接在所述气液分离装置与所述蒸发器和所述冷凝器间的管路之间。
3.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于，所述压力发生器具有按所述冷凝器的工质流入侧指向所述气液分离装置方向上的止回功能。
4.根据权利要求1或2所述的换热装置，其特征在于，还包括：止回阀；
所述止回阀设置在所述压力发生器的连接管路上，所述止回阀具有按所述冷凝器的工质流入侧指向所述气液分离装置方向上的止回功能。
5.根据权利要求1-4任一项所述的换热装置，其特征在于，所述气液分离装置的与所述压力发生器连通的连接口位于所述气液分离装置的顶部。
6.根据权利要求1-5任一项所述的换热装置，其特征在于，所述换热系统还包括：压缩机，所述压缩机设置在所述蒸发器与所述冷凝器之间的连接管路上。
7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于，还包括：第一温度传感器、第二温度传感器以及控制器；
所述第一温度传感器设置在所述蒸发器的出水口，所述第二温度传感器设置在所述冷凝器的出水口，所述控制器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述压力发生器以及所述压缩机电连接；
所述控制器根据所述第一温度传感器的检测温度或所述第二温度传感器的检测温度调节所述压缩机和所述压力发生器的功率。
8.根据权利要求7所述的换热装置，其特征在于，所述控制器用于：
获取所述蒸发器出水口的第一温度和所述冷凝器出水口的第二温度；
根据所述第一温度和所述第二温度判断所述换热模组是否处于制冷不足场景或制热不足场景；
若所述换热模组处于所述制冷不足场景或所述制热不足场景，判断所述压缩机的功率是否为最大值，若所述压缩机的功率不为最大值，加大所述压缩机的功率，若所述压缩机的功率为最大值，启动压力发生器；
若所述换热模组不处于所述制冷不足场景或所述制热不足场景，关闭所述压力发生器。
9.根据权利要求8所述的换热装置，其特征在于，所述根据所述第一温度和所述第二温度判断所述换热模组是否处于制冷不足场景或制热不足场景，具体包括：
预先设置第一温度阈值，根据所述第一温度和所述第一温度阈值判断所述换热模组是否处于所述制冷不足场景，若所述第一温度大于或者等于所述第一温度阈值，则所述换热模组处于制冷不足场景，否则不处于制冷不足场景；
预先设置第二温度阈值，根据所述第二温度和所述第二温度阈值判断所述换热模组是否处于所述制热不足场景，若所述第二温度小于所述第二温度阈值，则所述换热模组处于制热不足场景，否则不处于制热不足场景。
10.根据权利要求9所述的换热装置，其特征在于，所述若所述压缩机的功率为最大值，启动压力发生器，具体包括：
若所述换热模组处于制冷不足场景且所述压缩机的功率为最大值时，启动压力发生器，并根据所述第一温度与所述第一温度阈值之间的差值调节所述压力发生器的功率；
若所述换热模组处于制热不足场景且所述压缩机的功率为最大值时，启动压力发生器，并根据所述第二温度阈值与所述第二温度之间的差值调节所述压力发生器的功率。
11.一种换热模组，其特征在于，包括：气液分离装置、节流装置、蒸发器以及如权利要求1-10任一项所述的换热装置。
12.根据权利要求11所述的换热模组，其特征在于，还包括：压缩机；
所述压缩机设置在所述蒸发器与所述换热装置的冷凝器的连接管路上。
13.一种热管理系统，其特征在于，包括：电池模组、电驱模组以及如权利要求11或12所述的换热模组；
所述电池模组与所述换热模组中的蒸发器和冷凝器中其中一个连接，所述电驱模组与所述换热模组中的蒸发器和冷凝器中的另一个连接。
14.一种汽车，其特征在于，包括：权利要求13所述的热管理系统。
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