CN117183652A - 热管理系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种热管理系统,在第一制热模式下,第一泵、加热装置及第一换热器连通,第一泵、第二泵及电池换热装置连通,第二泵、反馈支路及电池换热装置连通,第一泵的出口分别与第一换热器的入口和电池换热装置的入口连通,电池换热装置的出口分别与反馈支路的入口和第一泵的入口连通,第一泵的出口和反馈支路的出口分别与电池换热装置的入口连通。第一泵流出的流体的温度相对较高,通过反馈支路将电池换热装置流出的温度较低的一部分流体与第一泵流出的温度较高的一部分流体混合,混合后的温度适中的流体流入电池换热装置,使较为合适的温度的流体流经电池换热装置,降低能量浪费,较为节能。本申请还提供一种较为节能的热管理系统。
Description
技术领域
本申请涉及热交换技术领域,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。
相关热管理系统中,冬天温度较低,无法从大气环境获取热量时,热管理系统需开启设于电池回路的加热器供热,加热器加热冷却液,制冷剂系统中的制冷剂通过余热回收器从冷却液获取热量,从而满足乘客舱的采暖需求,电池回路的冷却液循环流动满足电池的采暖需求。为了满足乘客舱采暖需求,冷却液温度较高,然而此时电池所需热量相对较低,较高温的冷却液流经电池使得电池温度过高,会造成热量的浪费。
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:一种热管理系统包括:第一泵、第二泵、第一换热器、加热装置、电池换热装置和反馈支路;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,所述第一泵、所述加热装置及所述第一换热器连通,所述第一泵、所述第二泵及所述电池换热装置连通,所述第二泵、所述反馈支路及所述电池换热装置连通,所述第一泵的出口分别与所述第一换热器的入口和所述电池换热装置的入口连通,所述电池换热装置的出口分别与所述反馈支路的入口和所述第一泵的入口连通,所述第一泵的出口和所述反馈支路的出口分别与所述电池换热装置的入口连通。
本申请中,第一制热模式下,第一泵、加热装置及第一换热器连通,第一泵流出的流体的温度相对较高,通过反馈支路将电池换热装置流出的温度较低的一部分流体与第一泵流出的温度较高的一部分流体混合,混合后的温度适中的流体流入电池换热装置,使较为合适的温度的流体流经电池换热装置,降低能量浪费,较为节能。
一种热管理系统的控制方法,所述热管理系统包括:第一泵、第二泵、第一换热器、加热装置、电池换热装置、反馈支路和控制器;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:所述控制器控制所述热管理系统进入第一制热模式,所述控制器与所述第一泵、所述第二泵及所述加热装置电连接,所述加热装置处于工作状态,所述第一泵的出口分别与所述第一换热器的入口和所述电池换热装置的入口连通,所述第一换热器的出口和所述电池换热装置的出口分别与所述第一泵的入口连通,所述电池换热装置的出口分别与所述反馈支路的入口和所述第一泵的入口连通,所述第一泵的出口和所述反馈支路的出口分别与所述电池换热装置的入口连通。
本申请中,控制器控制热管理系统运行第一制热模式,加热装置处于工作状态,第一泵流出的流体的温度相对较高,通过反馈支路将电池换热装置流出的温度较低的一部分流体与第一泵流出的温度较高的一部分流体混合,混合后的温度适中的流体流入电池换热装置,使较为合适的温度的流体流经电池换热装置,降低能量浪费,较为节能。
附图说明
图1是本申请的热管理系统一实施例的连接示意图;
图2是本申请的热管理系统一实施例的制冷模式示意图;
图3是本申请的热管理系统一实施例的第一电池散热模式示意图;
图4是本申请的热管理系统一实施例的第二电池散热模式示意图;
图5是本申请的热管理系统一实施例的第一制热模式示意图;
图6是本申请的热管理系统一实施例的第二制热模式示意图;
图7是本申请的热管理系统一实施例的第三制热模式示意图;
图8是本申请的热管理系统一实施例的第四制热模式示意图;
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示意图;
图10是本申请的热管理系统一实施例的第三制热除湿模式示意图;
图11是本申请的热管理系统一实施例的第一化霜模式示意图;
图12是本申请的热管理系统一实施例的第二化霜模式示意图;
图13是本申请的热管理系统另一实施例的连接示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解,本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个;“多个”表示两个及两个以上的数量。除非另行指出,“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明,而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。
下面结合附图,对本申请示例型实施例的热管理系统进行详细说明。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,热管理系统包括第二换热器2和第四换热器3,两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。第二换热器2包括第一换热部21和第二换热部22,第四换热器3包括第三换热部31和第四换热部32,第二换热器2和第四换热器3分别用于制冷剂与冷却液进行热交换。第二换热器2和第四换热器3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21的流道和第三换热部31的流道连接于制冷剂系统,第二换热部22的流道和第四换热部32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21的流道连接于制冷剂系统”指,制冷剂系统包括第一换热部21,制冷剂系统中的制冷剂能够流入以及流出第一换热部21的流道,第一换热部21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31的流道连接于制冷剂系统,第二换热部22的流道和第四换热部32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21、第三换热部31、第三换热器103、第六换热器102、第一阀装置4、第二阀装置5、第三阀装置6和截止阀7,上述部件与部件之间可以通过管路或阀件间接连接,也可以集成后为一体结构。
第一阀装置4具有节流状态和全通状态,第二阀装置5和第三阀装置6均具有截止状态、全通状态和节流状态。当处于节流状态时,根据换热需求,阀装置的开度可调节,从而调节阀装置的节流效果;当阀装置处于全通状态,阀装置两侧的管路完全导通;当处于截止状态,阀装置两侧的管路基本不连通。可选的,第一阀装置4、第二阀装置5及第三阀装置6为全通电子膨胀阀。
截止阀7具有全通状态和截止状态,当截止阀7处于全通状态时,截止阀7的两侧管路连通;当截止阀7处于截止状态时,截止阀7的两侧管路不连通。在一些其他实施例中,第一阀装置4、第二阀装置5、第三阀装置6和截止阀7可以为其他类型的阀件,或者分别为至少两个阀件的组合,只要具有上述工作状态即可,本申请不予限制。
压缩机1的出口与第一换热部21的一端口连接,第一换热部21的另一端口与第一阀装置4的一端口连接,第一阀装置4的另一端口与第三换热器103的一端口连接,第三换热器103的另一端口、截止阀7的一端口、第二阀装置5的一端口及第三阀装置6的一端口连接。第二阀装置5的另一端口与第三换热部31的一端口连接,第三阀装置6的另一端口与第六换热器102的一端口连接。第三换热部31的另一端口、第六换热器102的另一端口、截止阀7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13,气液分离器13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。
本实施例中,冷却液系统包括第一泵10、第二泵11、第二换热部22、第四换热部32、第一换热器101、第五换热器104、电池换热装置105、电机换热装置106、加热装置107、第一多通装置8、第二多通装置9及通断装置12,上述部件与部件之间可以通过管路或阀件间接连接,也可以集成后为一体结构。
第一泵10和第二泵11用于为冷却液系统中的冷却液的流动提供动力。可选的,第一泵10和第二泵11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。
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、第一多通装置8及第二多通装置9,第一支路A包括第一泵10和第二换热部22,第二支路B包括第一换热器101和加热装置107,第四支路D包括电池换热装置105,第五支路E包括第二泵11和第四换热部32。第三支路C包括电机支路C1、汇流支路C2、散热支路C3、流入支路C4、反馈支路C5、流出支路C6,其中,电机支路C1包括电机换热装置106,散热支路C3包括第五换热器104,反馈支路C5包括通断装置12,汇流支路C2、流入支路C4及流出支路C6均为内部中空的管件,可用于流通冷却液。
通断装置12具有全通状态和截止状态,当处于全通状态,有冷却液流经反馈支路C5;当处于截止状态,有没有冷却液流经反馈支路C5。可选的,通断装置12为单向阀,单向阀具有单向导通,反向截止的功能。
第一多通装置8包括第一连接口81、第二连接口82和第三连接口83,第一多通装置8处于工作状态时,三个连接口中至少两个连通。可选的,第一多通装置8为三通阀或三通比例阀。
第二多通装置9包括第一接口91、第二接口92、第三接口93、第四接口94、第五接口95、第六接口96、第七接口97、第八接口98及第九接口99。可选的,第二多通装置9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,第一接口91与第九接口99连通,可以在第二多通装置9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,第二多通装置9具有四种工作状态:参照图2,在第一工作状态下,第一接口91与第二接口92连通,第三接口93和第九接口99连通,第四接口94和第八接口98连通,第六接口96或第七接口97与第五接口95连通;参照图5,在第二工作状态下,第一接口91与第四接口94连通,第二接口92与第三接口93连通,第五接口95与第九接口99连通,第六接口96或第七接口97与第八接口98与连通;参照图7,在第三工作状态下,第一接口91与第六接口96或第七接口97连通,第二接口92与第五接口95连通,第三接口93与第四接口94连通,第八接口98与第九接口99连通;在第四工作状态下,参照图1,第一接口91与第九接口99连通,第二接口92与第八接口98连通,第三接口93与第六接口96或第七接口97连通,第四接口94与第五接口95连通。
第一支路A中,第一泵10的入口与第一连接口81连接,第一泵10的出口与第二换热部22的一端口连接,第二换热部22的另一端口、加热装置107的一端口、第五换热器104的一端口及流入支路C4的一端口连接。第二支路B中,加热装置107的另一端口与第一换热器101的一端口连接,第一换热器101的另一端口与第三连接口83连接。第三支路C中,流入支路C4的另一端口、汇流支路C2的一端口及反馈支路C5的一端口连接,反馈支路C5的另一端口、电机换热装置106的一端口及流出支路C6的一端口连接,电机换热装置106的另一端口与第五接口95连接,汇流支路C2的另一端口与第六接口96连接,第五换热器104的另一端口与第七接口97连接,流出支路C6的另一端口与第二连接口82连接。第四支路D中,第四接口94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93连接。第五支路E中,第四换热部32的一端口与第八接口98连接,第四换热部32的另一端口与第二泵11的入口连接,第二泵11的出口与第二接口92连接。通过第一多通装置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。通过第二多通装置9,可实现第三支路C、第四支路D以及第五支路E中的任意两个的连通,或三个支路连通。可以理解的是,当第一多通装置8处于第四工作状态时,第三支路C与第四支路D连通,第五支路E自身构成小回路。
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,第一换热器101和第六换热器102设置于空调箱100内,第一换热器101和第六换热器102用于与空调箱100中的空气热交换,调节乘客舱的温度。第一换热器101相对第六换热器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一换热器101以及调节流经第一换热器101的风量。第三换热器103和第五换热器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。第三换热器103和第五换热器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13设置于驾驶室的前方机腔内。第一换热器101、第三换热器103、第五换热器104及第六换热器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,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。当乘客舱和电池均有冷却需求时,热管理系统运行第一制冷模式,压缩机1开启,第一阀装置4处于全通状态,第二阀装置5和第三阀装置6处于节流状态,截止阀7处于截止状态。第一泵10和第二泵11开启,加热装置107关闭用作管路,第二多通装置9处于第一工作状态,第五接口95与第七接口97连通,第一连接口81与第二连接口82连通。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、第二阀装置5、第三换热部31、压缩机1的入口顺次连通。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、第三阀装置6、第六换热器102、压缩机1的入口顺次连通。第一泵10的出口、第二换热部22、第五换热器104、电机换热装置106、第一泵10的入口顺次连通。第二泵11的出口、电池换热装置105、第四换热部32、第二泵11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入第一换热部21,在第一换热器101中,第一换热部21内的制冷剂向第二换热部22内的冷却液释放热量,第一泵10驱动冷却液循环流动,在第五换热器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五换热器104处,从而实现电机的冷却。然后,制冷剂流入第三换热器103,制冷剂在第三换热器103中与大气环境换热。从第三换热器103流出的制冷剂分成两路:一路流经处于节流状态的第三阀装置6,降温降压后的制冷剂流入第六换热器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5,降温降压后的制冷剂流入第三换热部31,在第四换热器3中,第三换热部31内的制冷剂从第四换热部32内的冷却液中吸收热量,第二泵11驱动冷却液循环流动从而实现电池的冷却。从第六换热器102和第三换热部31流出的制冷剂流入压缩机1再次被压缩,如此循环。
当仅电池有冷却需求时,热管理系统运行第二制冷模式,参照图2,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:第三阀装置6处于截止状态。
当仅乘客舱有冷却需求时,热管理系统运行第三制冷模式,参照图2,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:第二阀装置5处于截止状态,第二泵11关闭。
当电池温度过高,且车内没人时,例如车内无人快充状态,热管理系统可以运行第一电池散热模式,参照图3,热管理系统连接状态与第二制冷模式的连接状态基本相同,区别在于:第一连接口81与第二连接口82和第三连接口83连通,空调箱100的风门打开,第一换热器101释放热量至车内。经过第二换热器2和第三换热器103两次降低制冷剂的温度,从而使得第四换热器3处能更好的降低冷却液的温度,从而实现较好的电池散热效果。该模式还适用于冬天,电池超充需要散热,车内有人需要采暖的情况。
若车内有人,热管理系统可以运行第二电池散热模式,参照图4,热管理系统连接状态与第一制冷模式的连接状态基本相同,区别在于:第一连接口81与第二连接口82和第三连接口83连通,空调箱100的风门打开,第一换热器101释放热量,第六换热器102吸收热量,确保乘客舱的舒适性。
如图5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。
热管理系统具有第一制热模式,适用于大气环境温度较低,不适合使用压缩机1的情况。参照图5,压缩机1关闭,第一泵10和第二泵11开启,加热装置107加热冷却液,第二多通装置9处于第二工作状态,第六接口96与第八接口98连通,第一连接口81与第二连接口82和第三连接口83连通。第一泵10的出口、第二换热部22、加热装置107、第一换热器101、第一泵10的入口顺次连通。第一泵10的出口、第二换热部22、第四换热部32、第二泵11、电池换热装置105、电机换热装置106、第一泵10的入口顺次连通。第二泵11的出口、电池换热装置105、电机换热装置106、第四换热部32、第二泵11的入口顺次连通。
从第二换热部22流出的温度较高的冷却液分为两路,一路流向第二支路,另一路流向流入支路C4。流入第二支路的冷却液流经加热装置107被加热,加热后的冷却液流经第一换热器101,实现乘客舱的制热,然后冷却液流入第一支路。温度较高的流入支路C4的冷却液与温度较低的反馈支路C5的冷却液进入汇流支路C2,混合成中温的冷却液后流向电池换热装置105,实现电池的制热,中温的冷却液流经电池换热装置105后成为温度较低的冷却液。温度较低的冷却液流经电机换热装置106后分为两路,一路流经反馈支路C5然后与流入支路C4的冷却液一起流入汇流支路C2,另一路流经流出支路C6与第一换热器101流出的冷却液一起流入第一支路。本申请中,使用流入支路C4旁通第五换热器104,避免温度较高的冷却液经过第五换热器104散热,浪费能源。另一方面,通过第一多通装置8调节比例,使得温度较低的反馈支路C5的较大流量冷却液,与温度较高的流入支路C4的较小流量的冷却液混合,控制流入第四支路的冷却液为中温,改善冷却液温度过高,能源浪费的现象,还可以保护电池。
热管理系统具有第二制热模式,可利用大气环境的热量,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:压缩机1开启,第一阀装置4处于节流状态,第二阀装置5和第三阀装置6处于截止状态,截止阀7处于全通状态。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、截止阀7、及压缩机1的入口顺次连通。第二换热器2中,第一换热部21内的制冷剂加热第二换热部22内的冷却液,加热后的冷却液循环流动实现乘客舱和电池的加热,通过第三换热器103从大气环境获取热量。同样的,第二制热模式下,使用流入支路C4旁通第五换热器104,使用中温水实现电池加热,节约能源且保护电池。
热管理系统具有第三制热模式,适用于大气环境有热量提供,电池没有加热需求,乘客舱有加热需求的情况,参照图7,压缩机1开启,第一阀装置4处于节流状态,第二阀装置5和第三阀装置6处于截止状态,截止阀7处于全通状态。第一泵10和第二泵11开启,第二多通装置9处于第三工作状态,第一接口91与第六接口96连通,第一连接口81与第二连接口82连通。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、截止阀7、压缩机1的入口顺次连通。第一泵10的出口、第二换热部22、加热装置107、第一换热器101、第一泵10的入口顺次连通。第二泵11的出口、电机换热装置106、第四换热部32、第二泵11的入口顺次连通。第二换热器2中,第一换热部21内的制冷剂加热第二换热部22内的冷却液,第一泵10驱动加热后的冷却液循环流动,通过第一换热器101实现乘客舱加热。第二泵11驱动冷却液循环流动,防止电机温度过高。
当电机有余热且乘客舱有加热需求时,热管理系统可以运行第四制热模式,参照图8,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:截止阀7处于截止状态,第二阀装置5处于全通状态。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、第二阀装置5、第三换热部31、压缩机1的入口连通。第四换热器3中,第三换热部31内的制冷剂吸收第四换热部32内的冷却液的热量,实现电机的余热回收利用,同时通过第三换热器103尽可能从大气环境获取热量,提升制热效果。在第二、第三及第四制热模式下,根据热量需求,加热装置107可以开启或关闭。
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。
热管理系统具有第一制热除湿模式,参照图9,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:第一阀装置4处于全通状态,截止阀7处于截止状态,第三阀装置6处于节流状态。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、第三阀装置6、第六换热器102、压缩机1的入口连通。此时,热量富裕,第二换热器2中,第一换热部21内的制冷剂向第二换热部22内的冷却液释放热量,第三换热器103向大气环境释放热量。
热管理系统具有第二制热除湿模式,参照图9,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:截止阀7处于截止状态,第三阀装置6处于全通状态。此时,热量不足,第二换热器2中,第一换热部21内的制冷剂向第二换热部22内的冷却液释放热量,第三换热器103从大气环境获取热量。进一步,还可以开启加热装置107辅热。
热管理系统具有第三制热除湿模式,参照图10,热管理系统连接状态与第一制热除湿模式的连接状态基本相似,区别在于:第二泵11处于关闭状态,第一连接口81与第二连接口82以及第三连接口83连通,第二多通装置9处于第一工作状态,第五接口95与第七接口97连通。第一泵10的出口、第二换热部22、加热装置107、第一换热器101、第一泵10的入口顺次连通。第一泵10的出口、第二换热部22、第五换热器104、电机换热装置106、第一泵10的入口顺次连通。此时,热量富裕,从第二换热部22流出的冷却液一部分流向第一换热器101,另一部分流向第五换热器104,满足乘客舱较低的制热需求。
热管理系统具有第四制热除湿模式,参照图9,热管理系统连接状态与第一制热除湿模式的连接状态基本相似,区别在于:第二阀装置5处于节流状态,第三换热器103处的风机处于停止状态。通过第四换热器3从电机获取热量,满足乘客舱较高的制热需求。进一步,还可以开启加热装置107辅热。
第一制、第二、第三及第四制热除湿模式下,第一换热器101和第六换热器102均与乘客舱内的空气热交换,由于第一换热器101位于第六换热器102的下风侧,潮湿的空气先流经第六换热器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一换热器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,第三换热器103可能会有结霜的现象产生,此时需要运行化霜模式,用于避免或延缓第三换热器103结霜,或用于给第三换热器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。
热管理系统具有第一化霜模式,参照图11,热管理系统的连接状态与第二制热模式的连接状态基本相似,区别在于:截止阀7处于截止状态,第一阀装置4处于全通状态,第二阀装置5处于节流状态。压缩机1的出口、第一换热部21、第一阀装置4、第三换热器103、第二阀装置5、第三换热部31、压缩机1的入口顺次连通。压缩机1做功使制冷剂升温,第二换热器2中,制冷剂将热量传递至冷却液,一部分热量用于在第一换热器101处实现制热,另一部分热量传递至第四换热器3的制冷剂中,确保系统的正常运行。第三换热器103处于放热状态,避免或延缓第三换热器103结霜,或用于给第三换热器103化霜。使用流入支路C4旁通第五换热器104,减少能量的浪费。
热管理系统具有第二化霜模式,参照图12,热管理系统的连接状态与第一制热模式的连接状态基本相似,区别在于:第一连接口81与第三连接口83连通。加热装置107加热冷却液,通过第一泵10驱动冷却液的循环流动,实现乘客舱制热。第二泵11驱动另一部分冷却液循环流动,使用电机的热量加热电池。第二化霜模式下,通过自然冷却的方式,实现第三换热器103的化霜,或者说该模式下不额外提供热量用于第三换热器103化霜。
根据本申请的热管理系统另一个具体实施例,参照图13,本实施例与上述实施例基本相同,其区别在于:冷却液系统包括水箱14,反馈支路C5可以设置通断装置12,也可以不设置通断装置12。本实施例的热管理系统在各个工况下的连接状态与上述具体实施例基本相同,下面针对区别之处进行举例说明,相同之处参考上述实施例的相关描述。
具体地,水箱14包括第一进口141、第一出口142和第二出口143。第一进口141与第一出口142和第二出口143中的至少一个连通。水箱14的第一进口141与电机支路C1的一端口连接,水箱14的第一出口142与反馈支路C5的另一端口连接,水箱14的第二出口143与流出支路C6的一端口连接。电机支路C1的冷却液全部流入水箱14,根据热管理系统的需求,通过水箱14可以将冷却液分流至流出支路C6和反馈支路C5,也可以全部流入流出支路C6,也可以全部流入反馈支路C5。
根据本申请的热管理系统又一个具体实施例,参照图13,本实施例与上述实施例基本相同,其区别在于:流入支路C4设有单向装置15,单向装置15具有单向导通反向截止的功能,单向装置15的入口与加热装置107一端口、第二换热部22另一端口及第五换热器104的一端口连接,单向装置15的出口与反馈支路C5的一端口及汇流支路C2的一端口连接。通过单向装置15确保流入支路C4的冷却液流向,避免回流现象。
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。
上述实施例中,加热装置107设于第二支路,第一换热器101的入口前,优先确保乘客舱的制热效果良好。在一些其他实施例中,加热装置107可以设于第一支路,用于同时确保乘客舱和电池的制热效果。
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101、第二换热器2、第三换热器103、第四换热器3、第五换热器104、第六换热器102、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7、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 (11)
1.一种热管理系统,其特征在于,包括:第一泵、第二泵、第一换热器、加热装置、电池换热装置和反馈支路;
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,所述第一泵、所述加热装置及所述第一换热器连通,所述第一泵、所述第二泵及所述电池换热装置连通,所述第二泵、所述反馈支路及所述电池换热装置连通,所述第一泵的出口分别与所述第一换热器的入口和所述电池换热装置的入口连通,所述电池换热装置的出口分别与所述反馈支路的入口和所述第一泵的入口连通,所述第一泵的出口和所述反馈支路的出口分别与所述电池换热装置的入口连通。
2.如权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,在所述第一制热模式下,所述第一泵、所述第二泵、所述加热装置及所述电池换热装置连通。
3.如权利要求1或2所述的热管理系统,其特征在于;所述反馈支路包括通断装置,所述通断装置具有导通状态和截止状态,所述通断装置处于导通状态,流体能够流经所述反馈支路,所述通断装置处于截止状态,流体无法流经所述反馈支路。
4.如权利要求3所述的热管理系统,其特征在于,所述通断装置为单向阀,所述单向阀沿进口端向出口端的方向导通,沿出口端向进口端的方向截止;在所述第一制热模式下,所述单向阀的进口端与所述电池换热装置的出口连通,所述单向阀的出口端与所述电池换热装置的入口连通。
5.如权利要求1或2所述的热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括水箱,所述水箱包括第一进口、第一出口和第二出口,在所述第一制热模式下,所述第一进口与所述电池换热装置的出口连通,所述第一出口与所述反馈支路的入口连通,所述第二出口与所述第一泵的入口连通。
6.如权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括压缩机、第二换热器、第一阀装置及第三换热器,所述第二换热器包括相互隔离设置的第一换热部和第二换热部;
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、所述第一阀装置及所述第三换热器连通,所述第一阀装置处于节流状态,所述第一换热部的出口与所述第一阀装置的入口连通,所述第一阀装置的出口与所述第三换热器的入口连通,所述第一泵、所述第二换热部及所述第一换热器连通,所述第一泵、所述第二换热部、所述第二泵及所述电池换热装置连通,所述第二泵、所述反馈支路及所述电池换热装置连通,所述第二换热部的出口分别与所述第一换热器的入口和所述电池换热装置的入口连通,所述电池换热装置的出口分别与所述反馈支路的入口和所述第二换热部的入口连通,所述第二换热部的出口和所述反馈支路的出口分别与所述电池换热装置的入口连通。
7.如权利要求6所述的热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括电机换热装置;
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、所述第一阀装置及所述第三换热器连通,所述第一阀装置处于节流状态,所述第一换热部的出口与所述第一阀装置的入口连通,所述第一阀装置的出口与所述第三换热器的入口连通,所述第一泵、所述第二换热部及所述第一换热器连通,所述第二泵、所述反馈支路及所述电机换热装置连通。
8.如权利要求7所述的热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第二阀装置、第四换热器和第五换热器,所述第四换热器包括相互隔离设置第三换热部和第四换热部;
所述热管理系统具有第一电池散热模式,在所述第一电池散热模式下,所述压缩机、所述第一换热部、所述第二阀装置、所述第三换热部连通,所述第二阀装置处于节流状态,所述第一换热部的出口与所述第二阀装置的入口连通,所述第二阀装置的出口与所述第三换热部的入口连通,所述第一泵、所述第二换热部、所述第一换热器连通,所述第一泵、所述第二换热部、所述第五换热器及所述电机换热装置连通,所述第二泵、所述第四换热部及所述电池换热装置连通。
9.如权利要求8所述的热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第一多通装置、第一支路、第二支路及第三支路,所述第一多通装置包括第一连接口、第二连接口和第三连接口,所述第一连接口与第二连接口和第三连接口中的至少一个连通;
所述第一支路包括所述第一泵和所述第二换热部,所述第二支路包括所述第一换热器,所述加热装置设于所述第一支路或所述第二支路,所述第三支路包括流入支路、流出支路、汇流支路、所述反馈支路、所述电机换热装置及所述第五换热器;
所述第一连接口能够与所述第一支路的一端口连通,所述第二连接口能够与所述流出支路的一端口连通,所述第三连接口能够与所述第二支路的一端口连通,所述第一支路的另一端口能够与第二支路的另一端口连通,所述第一支路的另一端口能够与所述第五换热器的一端口或所述流入支路的一端口连通,所述流入支路的另一端口和所述反馈支路的一端口均能够与所述汇流支路的一端口连通,所述电机换热装置的一端口能够与所述流出支路的另一端口和所述反馈支路的另一端口连通,所述第五换热器的另一端口或所述汇流支路的另一端口与所述电机换热装置的另一端口连通。
10.如权利要求9所述的热管理系统,其特征在于,所述热管理系统包括第二多通装置、第四支路和第五支路,所述第四支路包括所述第二泵和所述第四换热部,所述第五支路包括所述电池换热装置,所述第二多通装置使得所述第三支路、第四支路和第五支路中的至少两个连通。
11.一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:第一泵、第二泵、第一换热器、加热装置、电池换热装置、反馈支路和控制器;
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:所述控制器控制所述热管理系统进入第一制热模式,所述控制器与所述第一泵、所述第二泵及所述加热装置电连接,所述加热装置处于工作状态,所述第一泵的出口分别与所述第一换热器的入口和所述电池换热装置的入口连通,所述第一换热器的出口和所述电池换热装置的出口分别与所述第一泵的入口连通,所述电池换热装置的出口分别与所述反馈支路的入口和所述第一泵的入口连通,所述第一泵的出口和所述反馈支路的出口分别与所述电池换热装置的入口连通。
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