CN117162735A - 汽车热管理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种汽车热管理系统及其控制方法，属于汽车控制技术领域。该汽车热管理系统包括电池包循环回路、电机循环回路、电堆循环回路、制热循环回路和制冷循环回路。其中，电池包循环回路通过第一换热器与制热循环回路和制冷循环回路连接；电池包循环回路通过四通阀与电机循环回路连接；电堆循环回路通过第一电子三通阀与制热循环回路连接；电机循环回路通过第二换热器与制冷循环回路连接。及通过系统中各个循环回路的连接布置，可实现各个循环回路之间进行能量传输，从而能够提高能量利用率。

Description

汽车热管理系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种汽车热管理系统及其控制方法。

背景技术

目前，燃料电池汽车作为未来清洁能源先进技术，国内外各大主机厂重视并积极推荐其产业化发展。与传统动力的整车热管理相对比，燃料电池整车集成多个热管理子系统。其中燃料电池堆通过电化学反应实现高品质能量的转化，目前燃料电池包的效率达到45％以上，其余能量以低品质热能的形式散失。动力电池作为整车辅助能量源，工作温度区间需要满足。整车空调系统既要满足乘员舱舒适度要求又要提高自身效率和寿命。

然而，相关技术中的燃料电池整车热管理系统中各子系统彼此独立，存在整车级热管理系统的能量利用率低的问题。

发明内容

本申请实施例的主要目的在于提出一种汽车热管理系统及其控制方法。旨在将汽车热管理系统中的各子系统进行连接，以实现各个子系统之间的能量传输，从而可提高能量利用率。

为实现上述目的，本申请实施例的第一方面提出了一种汽车热管理系统，所述系统包括：电池包循环回路、电机循环回路、电堆循环回路、制热循环回路和制冷循环回路；

所述电池包循环回路通过第一换热器与所述制热循环回路和所述制冷循环回路连接；

所述电池包循环回路通过四通阀与所述电机循环回路连接；

所述电堆循环回路通过第一电子三通阀与所述制热循环回路连接；

所述电机循环回路通过第二换热器与所述制冷循环回路连接；

所述制热循环回路设置有暖风组件，所述制冷循环回路设置有内冷凝器和蒸发器，所述制热循环回路通过所述暖风组件向乘员舱释放热量，所述制冷循环回路通过所述内冷凝器向所述乘员舱释放热量，所述制冷循环回路通过所述蒸发器对所述乘员舱进行降温冷却处理。

本申请实施例中，汽车热管理系统包括电池包循环回路、电机循环回路、电堆循环回路、制热循环回路和制冷循环回路。其中，电池包循环回路通过第一换热器与制热循环回路和制冷循环回路连接，从而通过第一换热器可实现电池包循环回路与制热循环回路之间的能量传输，和实现电池包循环回路与制冷循环回路之间的能量传输。电池包循环回路通过四通阀与电机循环回路连接，从而可通过四通阀实现电池包循环回路与电机循环回路之间的能量传输。电堆循环回路通过第一电子三通阀与制热循环回路连接，从而通过第一电子三通阀可实现电堆循环回路与制热循环回路之间的能量传输。电机循环回路通过第二换热器与制冷循环回路连接，从而通过第二换热器可实现电机循环回路与制冷循环回路之间的能量传输。通过各个循环回路(对应为各个子系统)之间的能量传输，能够提高能量利用率。其中，制热循环回路设置有暖风组件，制冷循环回路设置有内冷凝器和蒸发器，制热循环回路通过暖风组件向乘员舱释放热量，制冷循环回路通过内冷凝器向乘员舱释放热量，制冷循环回路通过蒸发器对乘员舱进行降温冷却处理。即通过各个循环系统的能量交互，使得通过暖风组件和内冷凝器可对乘员舱进行加热，并使得通过蒸发器可对乘员舱进行冷却，从而能够在提高能量利用率的同时，保证乘员舱的舒适性。

在本申请的一个实施例中，所述电池包循环回路包括依次连接成回路的电池包、所述四通阀、第一水泵和所述第一换热器；

本申请实施例中，通过电池包循环回路的设计，能够使得电池包维持在一定的温度范围区间，有利于延长电池包的使用寿命。同时电池包循环回路通过四通阀与电机循环回路连接，可在电池包需要冷却时，通过四通阀将热量传输至电机循环回路，以让电机循环回路协助散热。在电池包需要加热时，通过四通阀接收电机循环回路产生的余热，可提高能量利用率。电池包循环回路与制热循环回路和制冷循环回路共用第一换热器，可实现能量交互的同时，还可节省布置空间，提高系统集成度。

在本申请的一个实施例中，所述电机循环回路包括电机产热支路和电机散热支路；

所述电机产热支路包括依次连接成回路的电机、所述四通阀、所述第二换热器、第二水泵、第二电子三通阀和电控组件；

所述电机散热支路包括依次连接成回路的所述电机、所述四通阀、所述第二换热器、所述第二水泵、所述第二电子三通阀、第一散热器和所述电控组件。

本申请实施例中，电机循环回路包括电机产热支路和电机散热支路。其中，通过电机产热支路通过四通阀与电池包循环回路连接，可在电池包需要加热时，通过四通阀将余热传输至电池包循环回路。电机散热支路也通过四通阀与电池包循环回路连接，可在电池包需要冷却时，通过四通阀接收电池包循环回路的热量并进行散热。

在本申请的一个实施例中，所述电堆循环回路包括电堆产热支路和电堆散热支路；

所述电堆产热支路包括依次连接成回路的燃料电池堆、第三水泵、节流阀和第三电子三通阀；其中，所述节流阀的两端连接有电子交换器，所述燃料电池堆的两端连接有中冷器；

所述电堆散热支路包括依次连接成回路的所述燃料电池堆、所述第三水泵、第二散热器和所述第三电子三通阀。

本申请实施例中，电堆循环回路包括电堆产热支路和电堆散热支路，通过电堆循环回路的设计，能够使得燃料电池堆维持一个高效、安全的温度范围内工作，使电堆内化学反应高效进行，电堆性能最佳。

在本申请的一个实施例中，所述制热循环回路包括第一制热支路和第二制热支路；

所述第一制热支路包括依次连接成回路的汽车加热器、第四电子三通阀、所述暖风组件、所述第一电子三通阀和第四水泵；

所述第二制热支路包括依次连接成回路的所述汽车加热器、所述第四电子三通阀、所述第一换热器、所述第一电子三通阀和所述第四水泵；其中，所述第一制热支路和所述第一制热支路均通过所述第一电子三通阀与所述电堆循环回路连接。

本申请实施例中，制热循环回路包括第一制热支路和第二制热支路。其中，第一制热支路可同各国暖风组件向乘员舱释放热量。同时，第一制热支路可通过第一电子三通阀向电堆循环回路传输热量，从而可在电堆冷启动时，协助电堆快速冷启动。第二制热支路通过第一换热器与电池包循环回路连接，可通过第一换热器向电池包循环回路传输热量，有利于电池包的加热。第二制热支路通过第一电子三通阀与电堆循环回路连接，同样可通过第一电子三通阀向电堆循环回路传输热量，从而可在电堆冷启动时，协助电堆快速冷启动。

在本申请的一个实施例中，所述制冷循环回路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；

所述第一支路包括依次连接成回路的冷凝器、第一电子膨胀阀、第一单向阀、所述内冷凝器、第一截止阀、压缩机、气液分离器和第二截止阀；

所述第二支路包括依次连接成回路的所述冷凝器、第三截至阀、第二电子膨胀阀、所述蒸发器、第二单向阀、所述气液分离器、所述压缩机、第三单向阀和所述第二截止阀；

所述第三支路包括依次连接成回路的所述冷凝器、所述第三截至阀、第三电子膨胀阀、所述第一换热器、所述第二单向阀、所述气液分离器、所述压缩机、所述第三单向阀和所述第二截止阀；

所述第四支路包括所述气液分离器、所述压缩机、所述第一截止阀、所述内冷凝器、第四电子膨胀阀和所述第二换热器。

本申请实施例中，制冷循环回路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路。其中，在乘员舱需要升温时，第一支路可通过内冷凝器加热乘员舱。在乘员舱需要降温时，第二支路可通过蒸发器对乘员舱进行降温冷却。第三支路通过第一换热器与电池包循环回路连接，可在电池需要冷却时，通过第一换热器接收电池包循环回路的热量。第四支路通过第二换热器与电机循环回路连接，从而可通过第二换热器接收电机循环回路的热量。

为实现上述目的，本申请实施例的第二方面提出一种汽车热管理系统的控制方法，所述控制方法包括：

当环境温度小于第一预设温度，且燃料电池堆冷启动时，控制所述制热循环回路开启制热循环，使得所述制热循环回路通过所述第一换热器向所述电池包循环回路释放热量，和通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量，和通过所述第一电子三通阀将热量传输至所述电堆循环回路。

本申请实施例中，基于第一方面所述的汽车热管理系统，当环境温度小于第一预设温度，且燃料电池堆冷启动时，通过控制制热循环回路开启制热循环，能够满足乘员舱快速升温、电堆快速冷启动及电池加热需求。

在本申请的一个实施例中，所述方法还包括：

当所述环境温度小于所述第一预设温度，且处于行车工况时，控制所述制冷循环回路以水源热泵模式运行，以通过所述内冷凝器向所述乘员舱释放热量；

控制所述电堆循环回路运行，使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一电子三通阀传输至所述制热循环回路，以使得所述制热循环回路通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量，和使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一换热器传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热；

控制所述电机循环电路运行，使得所述电机循环电路运行产生的热量通过所述四通阀传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热；

当所述环境温度大于等于所述第一预设温度小于第二预设温度，且处于行车工况时，控制所述制冷循环回路以空气源热泵模式运行，以通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量；

控制所述电堆循环回路运行，使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一电子三通阀传输至所述制热循环回路，以使得所述制热循环回路通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量，和使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一换热器传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热；

控制所述电机循环电路运行，使得所述电机循环电路运行产生的热量通过所述四通阀传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热。

本申请实施例中，基于第一方面所述的汽车热管理系统，当环境温度小于第一预设温度，且处于行车工况时，通过控制制冷循环回路以水源热泵模式运行，以通过内冷凝器向乘员舱释放热量，能够满足乘员舱升温需求。当环境温度大于等于第一预设温度小于第二预设温度，且处于行车工况时，通过控制制冷循环回路以空气源热泵模式运行，以通过暖风组件向乘员舱释放热量，也能够满足乘员舱升温需求。同时，在行车工况下，电机，此时，持续工作产生热量电堆循环回路运行产生的余热可通过第一电子三通阀传输至制热循环回路，从而使得制热循环回路通过暖风组件可向乘员舱释放热量。电堆循环回路运行产生的余热还可通过第一换热器传输至电池包循环回路，从而对电池包进行加热。可对电堆循环回路运行产生的余热进行充分利用，提高能量利用率。

在本申请的一个实施例中，所述方法还包括：

当所述环境温度大于等于第二预设温度小于等于第三预设温度，且电池包有冷却需求时，控制所述电机循环回路开启散热循环，以通过所述四通阀吸收所述电池包循环电路的热量并进行散热。

本申请实施例中，基于第一方面所述的汽车热管理系统，当环境温度大于等于第二预设温度小于等于第三预设温度，且电池包有冷却需求时，通过控制电机循环回路开启散热循环，能够通过四通阀吸收电池包循环电路的热量并进行散热，从而可协助电池冷却。

在本申请的一个实施例中，所述方法还包括：

当所述环境温度大于第三预设温度，且所述乘员舱和所述电池包均有冷却需求时，根据所述乘员舱和所述电池包的冷却优先级进行冷量分配；

控制所述制冷循环回路开启制冷循环，以通过所述蒸发器对所述乘员舱进行降温冷却处理；

控制所述电机循环回路开启散热循环，以通过所述四通阀吸收所述电池包循环电路的热量并进行散热；

控制所述电堆循环回路开启散热循环，以通过所述第一电子三通阀吸收所述制热循环回路的热量并进行散热。

本申请实施例中，基于第一方面所述的汽车热管理系统，当环境温度大于第三预设温度，且乘员舱和电池包均有冷却需求时，根据所述乘员舱和所述电池包的冷却优先级进行冷量分配，通过控制制冷循环回路开启制冷循环，能够通过蒸发器对乘员舱进行降温冷却处理，以满足冷却需求。同时，控制电机循环回路开启散热循环，能够通过四通阀吸收电池包循环电路的热量并进行散热，通过控制电堆循环回路开启散热循环，能够通过第一电子三通阀吸收制热循环回路的热量并进行散热，能够协助电池冷却。

附图说明

图1是本申请实施例中提供的汽车驾驶控制方法的流程图；

图2是本申请实施例提供的根据当前道路特征信息和当前交通参与者特征信息，确定当前驾驶场景的步骤流程图；

图3是本申请实施例提供的确定目标对象在当前驾驶场景下的最优控制行为的步骤流程图；

图4是本申请实施例提供的根据目标驾驶风格和多个不同操控行为对应的权重，确定目标对象在当前驾驶场景下的最优操控行为的步骤流程图；

图5是本申请实施例提供的在确定目标对象在当前驾驶场景下的最优操控行为之后执行的步骤流程图；

图6是本申请实施例提供的在按照操控指令控制汽车运行的过程中执行的步骤流程图；

图7是本申请实施例提供的汽车驾驶控制系统的部署示意图；

图8是本申请实施例提供的汽车驾驶控制装置的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

主要元件符合说明如下：

电池包-110；四通阀-111；第一水泵-112；和第一换热器-113；电机-210；四通阀-111；第二换热器-211；第二水泵-212；第二电子三通阀-213；电控组件-214；第一散热器-215；燃料电池堆-310；第三水泵-311；节流阀-312；第三电子三通阀-313；电子交换器-314；中冷器-315；第二散热器-316；汽车加热-410；第四电子三通阀-411；暖风组件-412；第一电子三通阀-413；第四水泵-414；冷凝器-510；第一电子膨胀阀-511；第一单向阀-512；内冷凝器-513；第一截止阀-514；压缩机-515；气液分离器-516；第二截止阀-517；第三截至阀-518；第二电子膨胀阀-519；蒸发器-520；第二单向阀-521；第三单向阀-522；第三电子膨胀阀-523；第四电子膨胀阀-524。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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。

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本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

目前，燃料电池汽车作为未来清洁能源先进技术，国内外各大主机厂重视并积极推荐其产业化发展。与传统动力的整车热管理相对比，燃料电池整车集成多个热管理子系统。其中燃料电池堆通过电化学反应实现高品质能量的转化，目前燃料电池包的效率达到45％以上，其余能量以低品质热能的形式散失。动力电池作为整车辅助能量源，工作温度区间需要满足。整车空调系统既要满足乘员舱舒适度要求又要提高自身效率和寿命。

现有的燃料电池车整车技术方案中的空调系统、燃料电池系统、动力电池热管理系统以及电机系统冷却系统局限于各子系统的热量管理，对于整车层面上未实现全局整合，没有形成高效综合的整车热管理系统，各子系统未利用分级管理策略优化热管理方案。

燃料电池车辆在低温环境行驶中，动力电池和驾驶室有加热的需求，目前只通过启动PTC(汽车加热器)加热，没有充分利用功率电子系统余热和燃料电池系统的余热，增加电耗，没有达到热管理资源的最大利用率。

也就是说，相关技术中的燃料电池整车热管理系统存在各子系统彼此独立，存在整车级热管理系统能量利用率低的问题。

基于此，本申请实施例提出一种汽车热管理系统。旨在将汽车热管理系统中的各子系统进行连接，以实现各个子系统之间的能量传输，从而可提高能量利用率。

参照图1，图1是本申请实施例提供的汽车热管理系统的结构示意图，由图1所示，汽车热管理系统包括电池包循环回路(图中黑色线所示)、电机循环回路(图中绿色线所示)、电堆循环回路(图中红色线所示)、制热循环回路(图中黄色线所示)和制冷循环回路(图中蓝色线所示)。其中，电池包循环回路通过第一换热器113与制热循环回路和制冷循环回路连接。电池包循环回路通过四通阀111与电机循环回路连接。电堆循环回路通过第一电子三通阀413与制热循环回路连接。电机循环回路通过第二换热器211与制冷循环回路连接。

制热循环回路设置有暖风组件412，制冷循环回路设置有内冷凝器513和蒸发器520，制热循环回路通过暖风组件412向乘员舱释放热量，制冷循环回路通过内冷凝器513向乘员舱释放热量，制冷循环回路通过蒸发器520对乘员舱进行降温冷却处理。

本申请实施例中，汽车热管理系统主要应用于热泵式燃料电池混动汽车。电池包循环回路通过第一换热器与制热循环回路和制冷循环回路连接，从而通过第一换热器可实现电池包循环回路与制热循环回路之间的能量传输，和实现电池包循环回路与制冷循环回路之间的能量传输。电池包循环回路通过四通阀与电机循环回路连接，从而可通过四通阀实现电池包循环回路与电机循环回路之间的能量传输。电堆循环回路通过第一电子三通阀与制热循环回路连接，从而通过第一电子三通阀可实现电堆循环回路与制热循环回路之间的能量传输。电机循环回路通过第二换热器与制冷循环回路连接，从而通过第二换热器可实现电机循环回路与制冷循环回路之间的能量传输。通过各个循环回路(对应为各个子系统)之间的能量传输，能够提高能量利用率。其中，制热循环回路设置有暖风组件，从而通过各个循环系统的能量交互，使得制热循环回路可通过暖风组件对乘员舱进行加热。制冷循环回路设置有内冷凝器和蒸发器，通过各个循环系统的能量交互，可使得制冷循环回路通过内冷凝器对乘员舱进行加热，并通过蒸发器对乘员舱进行冷却，从而能够在提高能量利用率的同时，保证乘员舱的舒适性。

参照图1，在本申请的一个实施例中，电池包循环回路包括依次连接成回路的电池包110、四通阀111、第一水泵112和第一换热器113。

本申请实施例中，在电池包循环回路中设置第一水泵112，通过液体加热和冷却的方式来控制电池包维持在一定的温度范围区间，来解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题。

本申请实施例中，第一换热器113可选用三进三出换热器。通过第一换热器113，电池包循环回路可与制热循环回路和制冷循环回路建立连接，从而可通过第一换热器113与制热循环回路和制冷循环回路进行能量交互。示例性地，当电池包需要加热时，制热循环回路产生的热量可通过第一换热器113传输至电池包循环回路，从而充分利用制热循环回路产生的热量的同时，协助电池包快速加热。当电池包需要冷却时，电池包循环回路的热量可通过第一换热器113传输至制冷循环回路进行散热，从而可协助电池包快速冷却。

本申请实施例中，四通阀111可选用电磁四通阀。通过四通阀111，电池包循环回路可与电机循环回路建立连接，从而可通过四通阀111与电机循环回路进行能量交互。示例性地，当电池包需要加热时，电机循环回路产生的余热可通过四通阀111传输至电池包循环回路，从而充分利用制热循环回路产生的余热的同时，协助电池包快速加热。当电池包需要冷却时，电池包循环回路的热量可通过四通阀111传输至电机循环回路进行散热，从而可协助电池包快速冷却。

参照图1，在本申请的一个实施例中，电机循环回路包括电机产热支路和电机散热支路。其中，电机产热支路包括依次连接成回路的电机210、四通阀111、第二换热器211、第二水泵212、第二电子三通阀213和电控组件214。电机散热支路包括依次连接成回路的电机210、四通阀111、第二换热器211、第二水泵212、第二电子三通阀213、第一散热器215和电控组件214。

本申请实施例中，汽车在运行过程中，电机持续工作从而会持续产生热量。而过高的温度对电机性能和效率均有影响。本申请实施例中，电机循环回路中的电机产热支路通过与电池包循环回路共用四通阀111，从而在电池包需要加热时，可通过四通阀111将产生的余热传输至电池包循环回路以协助电池包快速加热。电机散热支路也与电池包循环回路共用四通阀111，从而当电池包需要冷却时，通过四通阀111带走电池包循环回路中的热量，并通过第一散热器215进行散热。

本申请实施例中，第一散热器215可选用低温散热器，电机循环回路自身产生的余热也可通过第一散热器215进行散热。

本申请实施例中，第二换热器211可选用板式换热器，电机循环回路还通过第二换热器211与制冷循环回路连接，从而还可将电机循环回路产生的余热传输至制冷循环回路，由制冷循环回路利用或者协助散热。

参照图1，在本申请的一个实施例中，电堆循环回路包括电堆产热支路和电堆散热支路。其中，电堆产热支路包括依次连接成回路的燃料电池堆310、第三水泵311、节流阀312和第三电子三通阀313；其中，节流阀312的两端连接有电子交换器314，燃料电池堆310的两端连接有中冷器315。电堆散热支路包括依次连接成回路的燃料电池堆310、第三水泵311、第二散热器316和第三电子三通阀313。

本申请实施例中，为了保证燃料电池堆310的燃料利用率，需要控制燃料电池堆维持在一个高效、安全的温度范围内工作。燃料电池堆310进行化学反应后产生大量的热量，通过第三水泵311、第二散热器316和中冷器315的设置，可控制燃料电池堆维持在高效、安全的温度范围内。同时，电堆循环回路通过第一电子三通阀413与制热循环回路连接，可通过第一电子三通阀将多余的热量传输至制热循环回路，由制冷循环回路利用或者协助散热。

参照图1，在本申请的一个实施例中，制热循环回路包括第一制热支路和第二制热支路。其中，第一制热支路包括依次连接成回路的汽车加热器(PTC)410、第四电子三通阀411、暖风组件412、第一电子三通阀413和第四水泵414。第二制热支路包括依次连接成回路的汽车加热器410、第四电子三通阀411、第一换热器113、第一电子三通阀413和第四水泵414。其中，第一制热支路和第一制热支路均通过第一电子三通阀413与电堆循环回路连接。

本申请实施例中，通过汽车加热器410可实现温度控制。暖风组件412可选用暖风芯体，制热循环回路通过暖风组件412可像乘员舱释放热能，可满足乘员舱的采暖需求。制热循环回路通过第一电子三通阀413与电堆循环回路连接，从而可在电堆低温冷启动时，制热循环回路通过第一电子三通阀413将热量传输至电堆循环回路，以协助电堆循环回路快速冷启动。同时，制热循环回路的第二制热支路通过第一换热器113与电池包循环回路连接，从而在电池包需要加热时，可通过第一换热器113将热量传输至电池包循环回路，以协助电池包快速加热。

本申请实施例中，制热循环回路通过第一电子三通阀413与电堆循环回路连接，但制热循环回路和电堆循环回路并不共用第一电子三通阀413。而是将第一电子三通阀413设置在制热循环回路中，并在电堆循环回路中设置三通管，让第一电子三通阀413连接到电堆循环回路中设置的三通管，从而实现制热循环回路和电堆循环回路之间的连通。

需要说明的是，除了图1所示制热循环回路和电堆循环回路之间的连通方法，还可采用制热循环回路和电堆循环回路共用一个四通阀的方式来实现制热循环回路和电堆循环回路之间的连通。即将第一电子三通阀413和多个三通管替换成四通阀。

参照图1，在本申请的一个实施例中，制冷循环回路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支。其中，第一支路包括依次连接成回路的冷凝器510、第一电子膨胀阀511、第一单向阀512、内冷凝器513、第一截止阀514、压缩机515、气液分离器516和第二截止阀517。第二支路包括依次连接成回路的冷凝器510、第三截至阀518、第二电子膨胀阀519、蒸发器520、第二单向阀521、气液分离器516、压缩机515、第三单向阀522和第二截止阀517。第三支路包括依次连接成回路的冷凝器510、第三截至阀518、第三电子膨胀阀523、第一换热器113、第二单向阀521、气液分离器516、压缩机515、第三单向阀522和第二截止阀517。第四支路包括气液分离器516、压缩机515、第一截止阀514、内冷凝器513、第四电子膨胀阀524和第二换热器211。

本申请实施例中，制冷循环回路包括等多个支路，在不同工况下，对应制冷循环回路的其中一个或多个支路循环运行，从而可满足相应的需求。比如，在乘员舱需要采暖时，可控制第四支路循环运行，从而第四支路可通过内冷凝器513向乘员舱释放热量。同时，通过第二换热器211，还可接收电机循环回路中产生的热量并进行利用向乘员舱释放。或者，控制第一支路循环运行，从而第一支路可通过内冷凝器513向乘员舱释放热量。在乘员舱和电池包需要冷却时，通过控制第二支路和第三支路循环运行，从而使得第二支路可通过蒸发器520对乘员舱进行降温冷却。第三支路可通过第一换热器113接收电池包循环回路的热量，以协助电池包快速冷却。

本申请实施例还提供一种汽车热管理系统的控制方法，用于控制图1所示的汽车热管理系统。参照图2，图2是本申请实施例提供的当环境温度小于第一预设温度，且燃料电池堆冷启动时对应的汽车热管理系统的工作动态示意图。由图2所示，当环境温度小于第一预设温度，且燃料电池堆冷启动时，控制制热循环回路开启制热循环，使得制热循环回路通过第一换热器113向电池包循环回路释放热量，和通过暖风组件412向乘员舱释放热量，和通过第一电子三通阀413将热量传输至电堆循环回路。即在环境温度小于第一预设温度，且燃料电池堆冷启动时，制热循环回路、电池包循环回路和电堆循环回路运行。具体地，制热循环回路开启制热循环产生大量的热量并通过暖风组件412向乘员舱释放热量，以满足乘员舱的采暖需求。通过第一换热器113将热量传输给电池包循环回路，从而可协助电池包循环回路快速加热。通过第一电子三通阀413将热量传输至电堆循环回路，可协助电堆循环回路快速加热，从而可协助电堆循环回路快速冷启动。

示例性地，当环境温度低于-10℃且电堆冷启动时，为满足乘员舱快速升温、电堆快速冷启动和电池快速加热的需求，此时从空气中吸热效果较差，电机余热水温也未上升，无法从水中吸热。此时采用制热循环回路开启制热循环运行，可满足极低温乘员舱采暖、电堆冷启动及电池加热需求。

在本申请的一个实施例中，参照图3，图3是本申请实施例提供的当环境温度小于第一预设温度，且处于行车工况时的步骤流程图，包括但不限于步骤S310至步骤S330。

步骤S310，控制制冷循环回路以水源热泵模式运行，以通过内冷凝器向乘员舱释放热量；

步骤S320，控制电堆循环回路运行，使得电堆循环回路运行产生的热量通过第一电子三通阀传输至制热循环回路，以使得制热循环回路通过暖风组件向乘员舱释放热量，和使得电堆循环回路运行产生的热量通过第一换热器传输至电池包循环回路，以对电池包进行加热；

步骤S330，控制电机循环电路运行，使得电机循环电路运行产生的热量通过四通阀传输至电池包循环回路，以对电池包进行加热。

本申请实施例中，参照图4，图4是本申请实施例提供的当环境温度小于第一预设温度，且处于行车工况时的工作动态示意图。当环境温度小于第一预设温度，且处于行车工况时，电机持续工作产生热量，水温逐渐升高。此时，控制制冷循环回路以水源热泵模式运行，即控制制冷循环回路中的第四支路运行。从而第四支路可通过内冷凝器513向乘员舱释放热量，以满足乘员舱采暖需求。同时，第四支路通过第二换热器211可接收电机循环回路中产生的热量并进行利用向乘员舱释放。与此同时，电堆循环回路持续运行，其产生的热量可通过第一电子三通阀413传输至制热循环回路，以使得制热循环回路通过暖风组件412向乘员舱释放热量，可加快乘员舱的制热速度。电机循环电路持续运行，从而电机循环电路运行产生的热量可通过四通阀111传输至电池包循环回路，以对电池包进行加热。可使电机循环电路运行产生的余热得到充分利用。

示例性地，当环境温度低于-10℃且处于行车工况时，因行车过程中，电机持续工作产生热量，当水温达到一定值后，制冷循环回路进入水源热泵模式。空调冷媒从压缩机515出口到内冷凝器513将热量释放给乘员舱，再通过第四电子膨胀阀524节流，最后通过第二换热器211蒸发吸收水侧的热量。同时，电堆循环回路运行自身产生的余热可通过第一电子三通阀413传输至制热循环回路，以让制热循环回路通过暖风组件412同步释放给乘员舱，以满足乘员舱的舒适性要求。电机循环电路运行产生的余热可通过四通阀111传输至电池包循环回路，以满足电池加热需求。

在本申请的一个实施例中，参照图5，图5是本申请实施例提供的当环境温度大于等于第一预设温度小于第二预设温度，且处于行车工况时的步骤流程图，包括但不限于步骤S510至步骤S530。

步骤S510，控制制冷循环回路以空气源热泵模式运行，以通过暖风组件向乘员舱释放热量；

步骤S520，控制电堆循环回路运行，使得电堆循环回路运行产生的热量通过第一电子三通阀传输至制热循环回路，以使得制热循环回路通过暖风组件向乘员舱释放热量，和使得电堆循环回路运行产生的热量通过第一换热器传输至电池包循环回路，以对电池包进行加热；

步骤S530，控制电机循环电路运行，使得电机循环电路运行产生的热量通过四通阀传输至电池包循环回路，以对电池包进行加热。

本申请实施例中，参照图6，图6是本申请实施例提供的当环境温度大于等于第一预设温度小于第二预设温度，且处于行车工况时的工作动态示意图。当环境温度大于等于第一预设温度小于第二预设温度，且处于行车工况时，控制制冷循环回路以空气源热泵模式运行，即控制制冷循环回路中的第一支路运行。从而第一支路也可通过内冷凝器513向乘员舱释放热量，以满足乘员舱采暖需求。与此同时，电堆循环回路持续运行，其产生的热量可通过第一电子三通阀413传输至制热循环回路，以使得制热循环回路通过暖风组件412向乘员舱释放热量，可加快乘员舱的制热速度。电机循环电路持续运行，从而电机循环电路运行产生的热量可通过四通阀111传输至电池包循环回路，以对电池包进行加热。可使电机循环电路运行产生的余热得到充分利用。

示例性地，当环境温度升高，处于-10～5℃时，制冷循环回路进入空气源热泵模式，从空气中吸收热量，并通过内冷凝器513释放热量，以加热乘员舱。同时，电堆循环回路运行自身产生的余热可通过第一电子三通阀413传输至制热循环回路，以让制热循环回路通过暖风组件412同步释放给乘员舱，以满足乘员舱的舒适性要求。电机循环电路运行产生的余热可通过四通阀111传输至电池包循环回路，以满足电池加热需求。

在本申请的一个实施例中，当环境温度大于等于第二预设温度小于等于第三预设温度，且电池包有冷却需求时，该控制方法还包括：

控制电机循环回路开启散热循环，以通过四通阀吸收电池包循环电路的热量并进行散热。

本申请实施例中，参照图7，图7是本申请实施例提供的当环境温度大于等于第二预设温度小于等于第三预设温度，且电池包有冷却需求时的工作动态示意图。当环境温度大于等于第二预设温度小于等于第三预设温度，且电池包有冷却需求时，控制电机循环回路开启散热循环，即控制电机循环回路中的电机散热支路运行，从而电机散热支路可通过四通阀111吸收电池包循环电路的热量并通过第一散热器215进行散热。可减少传统压缩机做功带来的能耗增加。

示例性地，当环境温度处于5℃到25℃，且电池包有冷却需求时，电池包循环回路通过四通阀111实现与电机循环回路串联，从而可通过第一散热器215向外界环境散发热量，减少传统压缩机做功带来的能耗增加。在此过程中，若空调系统有除湿需求，则通过运行制冷循环回路的第二支路，使得湿空气可通过蒸发器520进行除湿，而若乘客又需要加热出风温度时，通过运行制热循环回路中的第一制热支路，从而冷空气可通过暖风组件412被加热，从而可满足乘员舱舒适性要求。

在本申请的一个实施例中，参照图8，图8是本申请实施例提供的当环境温度大于第三预设温度，且乘员舱和电池包均有冷却需求时的步骤流程图，包括但不限于步骤S810至步骤S840。

步骤S810，根据乘员舱和电池包的冷却优先级进行冷量分配；

步骤S820，控制制冷循环回路开启制冷循环，以通过蒸发器对乘员舱进行降温冷却处理；

步骤S830，控制电机循环回路开启散热循环，以通过四通阀吸收电池包循环电路的热量并进行散热；

步骤S840，控制电堆循环回路开启散热循环，以通过第一电子三通阀吸收制热循环回路的热量并进行散热。

本申请实施例中，参照图9，图9是本申请实施例提供的当环境温度大于第三预设温度，且乘员舱和电池包均有冷却需求时的工作动态示意图。当环境温度大于第三预设温度，且乘员舱和电池包均有冷却需求时，根据乘员舱和电池包的冷却优先级进行冷量分配。如乘员舱的冷却优先级大于电池包的冷却优先级，可将冷量优先分配至用于冷却乘员舱，直到乘员舱冷却后，再将冷量分配至用于冷却电池包。或者也可分配更多的冷量用于冷却乘员舱，分配更少的冷量用于冷却电池包。而若乘员舱的冷却优先级小于电池包的冷却优先级，可将冷量优先分配至用于冷却电池包，直到电池包冷却后，再将冷量分配至用于冷却乘员舱。或者，也可分配更多的冷量用于冷却电池包，分配更少的冷量用于冷却乘员舱。具体地，通过控制制冷循环回路开启制冷循环，即控制制冷循环回路的第二支路运行，从而可通过蒸发器对乘员舱进行降温冷却处理。通过控制电机循环回路开启散热循环，即控制电机循环回路中的电机散热支路运行，从而电机散热支路可通过四通阀111吸收电池包循环电路的热量并通过第一散热器215进行散热。控制电堆循环回路开启散热循环，即控制电堆循环回路的电堆散热支路运行，从而电堆散热支路可通过第二散热器316进行散热。

示例性地，当环境温度处于25℃以上，当乘员舱及电池均有冷却需求时，汽车热管理系统根据两者的冷却优先级进行冷量分配。制冷循环回路的第二支路运行，从而可通过蒸发器对乘员舱进行降温冷却处理。同时电机循环回路的电机散热支路运行，从而可通过第一散热器215进行散热。电堆循环回路的电堆散热支路运行，从而可通过第二散热器316进行散热。

本申请实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本申请实施例的技术方案，并不构成对于本申请实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本申请实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

本申请的说明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的实施例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。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于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：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。

以上参照附图说明了本申请实施例的优选实施例，并非因此局限本申请实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请实施例的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车热管理系统，其特征在于，所述系统包括：电池包循环回路、电机循环回路、电堆循环回路、制热循环回路和制冷循环回路；

所述电池包循环回路通过第一换热器与所述制热循环回路和所述制冷循环回路连接；

所述电池包循环回路通过四通阀与所述电机循环回路连接；

所述电堆循环回路通过第一电子三通阀与所述制热循环回路连接；

所述电机循环回路通过第二换热器与所述制冷循环回路连接；

所述制热循环回路设置有暖风组件，所述制冷循环回路设置有内冷凝器和蒸发器，所述制热循环回路通过所述暖风组件向乘员舱释放热量，所述制冷循环回路通过所述内冷凝器向所述乘员舱释放热量，所述制冷循环回路通过所述蒸发器对所述乘员舱进行降温冷却处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池包循环回路包括依次连接成回路的电池包、所述四通阀、第一水泵和所述第一换热器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机循环回路包括电机产热支路和电机散热支路；

所述电机产热支路包括依次连接成回路的电机、所述四通阀、所述第二换热器、第二水泵、第二电子三通阀和电控组件；

所述电机散热支路包括依次连接成回路的所述电机、所述四通阀、所述第二换热器、所述第二水泵、所述第二电子三通阀、第一散热器和所述电控组件。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电堆循环回路包括电堆产热支路和电堆散热支路；

所述电堆产热支路包括依次连接成回路的燃料电池堆、第三水泵、节流阀和第三电子三通阀；其中，所述节流阀的两端连接有电子交换器，所述燃料电池堆的两端连接有中冷器；

所述电堆散热支路包括依次连接成回路的所述燃料电池堆、所述第三水泵、第二散热器和所述第三电子三通阀。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制热循环回路包括第一制热支路和第二制热支路；

所述第一制热支路包括依次连接成回路的汽车加热器、第四电子三通阀、所述暖风组件、所述第一电子三通阀和第四水泵；

所述第二制热支路包括依次连接成回路的所述汽车加热器、所述第四电子三通阀、所述第一换热器、所述第一电子三通阀和所述第四水泵；其中，所述第一制热支路和所述第一制热支路均通过所述第一电子三通阀与所述电堆循环回路连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷循环回路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；

所述第一支路包括依次连接成回路的冷凝器、第一电子膨胀阀、第一单向阀、所述内冷凝器、第一截止阀、压缩机、气液分离器和第二截止阀；

所述第二支路包括依次连接成回路的所述冷凝器、第三截至阀、第二电子膨胀阀、所述蒸发器、第二单向阀、所述气液分离器、所述压缩机、第三单向阀和所述第二截止阀；

所述第三支路包括依次连接成回路的所述冷凝器、所述第三截至阀、第三电子膨胀阀、所述第一换热器、所述第二单向阀、所述气液分离器、所述压缩机、所述第三单向阀和所述第二截止阀；

所述第四支路包括所述气液分离器、所述压缩机、所述第一截止阀、所述内冷凝器、第四电子膨胀阀和所述第二换热器。

7.一种权利要求1-6任一项所述的汽车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

当环境温度小于第一预设温度，且燃料电池堆冷启动时，控制所述制热循环回路开启制热循环，使得所述制热循环回路通过所述第一换热器向所述电池包循环回路释放热量，和通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量，和通过所述第一电子三通阀将热量传输至所述电堆循环回路。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述环境温度小于所述第一预设温度，且处于行车工况时，控制所述制冷循环回路以水源热泵模式运行，以通过所述内冷凝器向所述乘员舱释放热量；

控制所述电堆循环回路运行，使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一电子三通阀传输至所述制热循环回路，以使得所述制热循环回路通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量，和使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一换热器传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热；

控制所述电机循环电路运行，使得所述电机循环电路运行产生的热量通过所述四通阀传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热；

当所述环境温度大于等于所述第一预设温度小于第二预设温度，且处于行车工况时，控制所述制冷循环回路以空气源热泵模式运行，以通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量；

控制所述电堆循环回路运行，使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一电子三通阀传输至所述制热循环回路，以使得所述制热循环回路通过所述暖风组件向所述乘员舱释放热量，和使得所述电堆循环回路运行产生的热量通过所述第一换热器传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热；

控制所述电机循环电路运行，使得所述电机循环电路运行产生的热量通过所述四通阀传输至所述电池包循环回路，以对电池包进行加热。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述环境温度大于等于第二预设温度小于等于第三预设温度，且电池包有冷却需求时，控制所述电机循环回路开启散热循环，以通过所述四通阀吸收所述电池包循环电路的热量并进行散热。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述环境温度大于第三预设温度，且所述乘员舱和所述电池包均有冷却需求时，根据所述乘员舱和所述电池包的冷却优先级进行冷量分配；

控制所述制冷循环回路开启制冷循环，以通过所述蒸发器对所述乘员舱进行降温冷却处理；

控制所述电机循环回路开启散热循环，以通过所述四通阀吸收所述电池包循环电路的热量并进行散热；

控制所述电堆循环回路开启散热循环，以通过所述第一电子三通阀吸收所述制热循环回路的热量并进行散热。