CN117360169A - 混合动力汽车热管理系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种混合动力汽车热管理系统及汽车，混合动力汽车热管理系统包括驾驶室制冷回路、动力电池散热回路和电机系统冷却回路；驾驶室制冷回路上设置有压缩机和与压缩机连接的冷凝器；动力电池散热回路与驾驶室制冷回路并联，从冷凝器流出的制冷剂能够选择性地从驾驶室制冷回路和/或动力电池散热回路流至压缩机；电机系统冷却回路与冷凝器连接后形成闭合回路，电机系统冷却回路上设置有第一水泵，从第一水泵流出的冷却液能够从电机系统冷却回路流至冷凝器。本申请将电机系统冷却回路与驾驶室制冷回路、动力电池散热回路一起进行集中布置，这样可使热管理系统整体结构更加紧凑，有效地节省了于汽车的安装空间。

Description

混合动力汽车热管理系统及汽车

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别是涉及混合动力汽车热管理系统及汽车。

背景技术

混合动力汽车(Hybrid Vehicle)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。混合动力汽车的发展势头有目共睹，其油耗及驾驶感受相比于传统车来说有较大的优势。

混合动力汽车的部件较传统车更多，因此，需要进行热管理的部件也增多，尤其是高压部件(动力电池、电机控制器等)，在工作时，由于存在内阻、铁损、及铜损等原因，高压部件在工作过程中会释放出大量的热量。而高压部件对工作温度有十分严格的要求，若温度过低，高压部件的性能及使用寿命会受影响，温度过高，则会存在热失控的风险。因此，需要对高压部件进行热管理，保证其工作在最合适的温度范围内。

传统技术中，与高压部件对应的散热、冷却结构分别布置于车的各个位置，结构之间没有进行高效集成，造成该热管理系统占据了极大的安装空间。

发明内容

基于此，有必要针对与高压部件对应的散热、冷却结构分别布置于车的各个位置，结构之间没有进行高效集成，造成该热管理系统占据了极大的安装空间的问题，提供一种混合动力汽车热管理系统及汽车。

本申请第一方面提供一种混合动力汽车热管理系统，其用于对驾驶室、动力电池和电机系统进行热管理，混合动力汽车热管理系统包括驾驶室制冷回路、动力电池制冷回路和电机系统冷却回路；驾驶室制冷回路上设置有压缩机和与压缩机连接的冷凝器；动力电池散热回路与驾驶室制冷回路并联，从冷凝器流出的制冷剂能够选择性地从驾驶室制冷回路和/或动力电池散热回路流至压缩机，以对驾驶室和/或动力电池进行制冷；电机系统冷却回路与冷凝器连接后形成闭合回路，电机系统冷却回路上设置有第一水泵，从第一水泵流出的冷却液能够从电机系统冷却回路流至冷凝器，以对电机系统进行冷却。

在其中一个实施例中，驾驶室制冷回路上还设置有电磁阀、第一膨胀阀、蒸发器和风机，电磁阀连接于冷凝器和第一膨胀阀之间，蒸发器连接于第一膨胀阀和压缩机之间，风机与蒸发器对应设置。

在其中一个实施例中，动力电池散热回路上设置有第二膨胀阀、热交换器、动力电池和第二水泵，第二膨胀阀连接于冷凝器和热交换器之间，热交换器与压缩机连接，动力电池连接于热交换器和第二水泵之间，第二水泵与热交换器连接。

在其中一个实施例中，热交换器包括第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口，第一进水口与第二膨胀阀连接，第一出水口与压缩机连接，第二进水口与动力电池连接，第二出水口与第二水泵连接。

在其中一个实施例中，动力电池散热回路还包括第一膨胀水箱，第一膨胀水箱设置于动力电池和第二水泵之间。

在其中一个实施例中，热管理系统还包括加热单元，加热单元设置于动力电池的外围。

在其中一个实施例中，电机系统冷却回路上还设置有控制单元和驱动单元，控制单元连接于第一水泵和驱动单元之间，冷凝器连接于第一水泵和驱动单元之间。

在其中一个实施例中，电机系统冷却回路还包括第二膨胀水箱，第二膨胀水箱设置于第一水泵和冷凝器之间。

在其中一个实施例中，冷凝器包括互相独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室用于流通制冷制，第二腔室用于流通冷却液，混合动力汽车热管理系统还包括散热件，散热件与冷凝器对应设置。

本申请第二方面提供一种汽车，其包括上述任一实施例中的混合动力汽车热管理系统。

上述混合动力汽车热管理系统中，将驾驶室制冷回路、动力电池散热回路集成到一起，二者共用一个压缩机和一个冷凝器后，形成两个闭合回路分别对驾驶室和动力电池进行散热冷却；热管理系统中还将电机系统冷却回路与驾驶室制冷回路、动力电池散热回路一起通过冷凝器进行集中布置，这样可使热管理系统整体结构更加紧凑，有效地节省了于汽车的安装空间。将热管理系统作为一个整体进行一次安装即可，相比于分别对各单元单独进行安装的方式来说，前者的安装步骤相对更简化。

附图说明

图1为本申请一实施例中混合动力汽车热管理系统的结构框图。

图2为本申请一实施例中第一三通元件、第二三通元件的示意图。

图3为本申请一实施例中电机系统冷却回路的示意图。

其中，附图标号为：压缩机11、冷凝器12、第一腔室121、第二腔室122、电磁阀13，第一膨胀阀14、蒸发器15、风机16、第二膨胀阀21、热交换器22、第一进水口221、第二进水口222、第一出水口223、第二出水口224、动力电池23、第二水泵24、第一膨胀水箱25、加热单元26、第一水泵31、多合一控制器32、电机控制器33、双电机34、第二膨胀水箱35、第一三通元件41、第二三通元件42、散热件51。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本申请一实施例提供了一种汽车，汽车包括混合动力汽车热管理系统，混合动力汽车热管理系统用于对驾驶室、动力电池和电机系统进行热管理，以使驾驶室、动力电池和电机系统能够在在最合适的温度范围内工作。

本申请揭示的实施例中，汽车具体为混合动力商用车，当然地，在其他实施例中，也可以为其他类型的混合动力型车。

混合动力汽车热管理系统包括驾驶室制冷回路、动力电池散热回路和电机系统冷却回路。本申请的热管理系统中的驶室制冷回路、动力电池散热回路和电机系统冷却回路通过冷凝器集中布置到一起，这样可使热管理系统整体结构更加紧凑，有效地节省了于汽车的安装空间。将热管理系统作为一个整体进行一次安装即可，相比于分别对各单元单独进行安装的方式来说，前者的安装步骤相对更简化。另外，集成化的设计能够减少每个结构所需的装配零部件和连接零部件，降低了制造成本。

本申请的混合动力汽车热管理系统通过驾驶室制冷回路、动力电池散热回路和电机系统冷却回路的布置可以形成四个循环回路，具体为：驾驶室制冷回路为第一循环回路，第一循环回路中充满冷媒，用于对驾驶室进行冷却；动力电池散热回路分为两部分，第一部分与压缩机11、冷凝器12形成闭合的第二循环回路，第二循环回路中充满冷媒，动力电池的第二部分自身形成闭合的第三循环回路，第三循环回路中充满冷却液，第二循环回路和第三循环回路在热交换器22的作用下能够对动力电池23进行冷却；电机系统冷却回路与冷凝器12连接后形成闭合的第四循环回路，第四循环回路中充满冷却液，用于对电机系统进行冷却。

参考图1所示，驾驶室制冷回路上设置有压缩机11、冷凝器12、电磁阀13，第一膨胀阀14、蒸发器15和风机16。压缩机11、冷凝器12、电磁阀13、第一膨胀阀14、蒸发器15之间通过管路连接。进一步地，第一循环回路上各部件的连接为：压缩机11的输出端与冷凝器12的输入端连接，冷凝器12的输出端与电磁阀13的输出端连接，电磁阀13的输出端与蒸发器15的输入端连接，蒸发器15的输出端与压缩机11的输入端连接。风机16与蒸发器15对应设置，风机16可以为鼓风机16。驾驶室制冷回路作业时，压缩机11驱动冷凝器12排出的制冷剂依次通过电磁阀13、第一膨胀阀14、蒸发器15，最终回到压缩机11中，风机16用于将新风吹向蒸发器15，新风在蒸发器15表面换热，降温后的新风进入到驾驶室中实现驾驶室的制冷。电磁阀13可以根据驾驶室内部环境温度的需求控制第一循环回路的启闭。

压缩机11用于将制冷剂蒸汽从低压提高为高压并推动制冷剂在回路中流动，冷凝器12用于使从压缩机11排出的高温、高压制冷剂蒸汽液化或冷凝后排出高压制冷剂液体。

动力电池散热回路与驾驶室制冷回路并联，动力电池散热回路上设置有第二膨胀阀21、热交换器22、动力电池23和第二水泵24。压缩机11、冷凝器12、第二膨胀阀21、热交换器22之间通过管路连接，热交换器22、动力电池23和第二水泵24之间也通过管路连接。进一步地，第二循环回路上各部件的连接为：压缩机11的输出端与冷凝器12的输入端连接，冷凝器12的输出端与第二膨胀阀21的输入端连接，第二膨胀阀21的输出端与热交换器22的输入端连接，热交换器22的输出端与压缩机11的输入端连接，更进一步地，第三循环回路上各部件的连接为：热交换器22的输出端与第二水泵24的输入端连接，第二水泵24的输出端与动力电池23的输入端连接，动力电池23的输出端与热交换器22的输入端连接。

进一步地，热交换器22的输入端包括第一进水口221和第二进水口222，热交换器22的输出端包括第一出水口223和第二出水口224。第一进水口221与第二膨胀阀21的输出端连接，第一出水口223与压缩机11的输入端连接，第二进水口222与动力电池23的输出端连接，第二出水口224与第二水泵24的输入端连接。动力电池散热回路作业时，压缩机11驱动冷凝器12排出的制冷剂依次通过第二膨胀阀21、热交换器22，最终回到压缩机11中，实现制冷剂的循环，同时，冷却液依次从动力电池23、热交换器22、第二水泵24，最终回到动力电池23中，即对动力电池23进行冷却的冷却液由第二进水口222输入至热交换器22，随后冷却液通过第二水泵24的输出端输回动力电池23以实现冷却液的循环。

第二膨胀阀21可以以动力电池23的热负荷为判断条件，当动力电池23达到预设温度时，第二膨胀阀21和第二水泵24开启对动力电池23进行散热冷却。

动力电池散热回路还包括第一膨胀水箱25，第一膨胀水箱25设置于动力电池23和第二水泵24之间，第一膨胀水箱25用于给动力电池散热回路补水和排气。

热管理系统还包括加热单元26，加热单元26设置于动力电池23的外围。加热单元26可以为电加热膜，电加热膜包裹于电动电池的外部，加热单元26用于对动力电池23进行加热。

参考图2所示，本申请揭示的实施例中，冷凝器12、电磁阀13和第二膨胀阀21之间通过第一三通元件41连接，具体地，第一三通元件41包括第一进口、第一出口和第二出口，第一进口与冷凝器12连接，第一出口和第二出口分别与电磁阀13和第二膨胀阀21连接。本申请揭示的实施例中，蒸发器15、压缩机11、热交换器22之间通过第二三通元件42连接，具体地，第二三通元件42包括第二进口、第三进口和第三出口，第二进口、第三进口分别与蒸发器15、热交换器22连接，第三出口与压缩机11连接。

驾驶室制冷回路、动力电池散热回路集成到一起，二者共用一个压缩机11和一个冷凝器12后，形成两个闭合回路分别对驾驶室和动力电池23进行散热冷却，该设置有效地提高了空间利用率和降低了布置成本。

结合图1和图3所示，电机系统冷却回路与冷凝器12连接后形成闭合回路，电机系统冷却回路上设置有第一水泵31、控制单元和驱动单元，具体地，控制单元包括多合一控制器32、电机控制器33、驱动电机和发电机。冷凝器12、第一水泵31、多合一控制器32、电机控制器33、双电机34之间通过管路连接，具体地，第四循环回路上各部件的连接为：冷凝器12的输出端与第一水泵31的输入端连接，第一水泵31的输出端与多合一控制器32的输入端连接，多合一控制器32的输出端与电机控制器33的输入端连接，电机控制器33的输出端与双电机34的输出端连接，双电机34的输出端与冷凝器12的输入端连接。电机系统冷却回路工作时，冷却液从第一水泵31依次流经多合一控制器32、电机控制器33、双电机34，最后通过冷凝器12实现冷却液的换热。

电机系统冷却回路还包括第二膨胀水箱35，第二膨胀水箱35设置于第一水泵31和冷凝器12之间，第二膨胀水箱35用于给电机系统冷却回路补水和排气。

本申请揭示的实施例中，冷凝器12包括互相独立的第一腔室121和第二腔室122。第一腔室121设置于驾驶室制冷回路上，第一腔室121用于流通制冷制，第二腔室122设置于电机系统冷却回路上，第二腔室122用于流通冷却液，使冷却液能够在第二腔室122中实现换热，以对第四循环回路中的冷却液进行冷却。混合动力汽车热管理系统还包括散热件51，散热件51可以为风扇，散热件51与冷凝器对应设置，散热件51位于冷凝器12一侧，散热件51的出风端至少部分覆盖第一腔室和第二腔室，散热件51用于对冷凝器12与环境空气进行热交换，以起到散热效果。

本申请将用于流通制冷制和用于流通冷却液的第一腔室和第二腔室集成到冷凝器12上，通过冷凝器将两个腔室集成为一体布置于车的前端，这样可使热管理系统整体结构更加紧凑，有效地节省了于汽车的安装空间。

热管理系统还包括控制模块，控制模块与电磁阀13、第二膨胀阀21、第一水泵31和第二水泵24电性连接，控制模块用于控制电磁阀13、第二膨胀阀21、第一水泵31和第二水泵24的启闭。以执行不同的控制策略，在控制模块的作用下，电磁阀13能够选择性地导通驾驶室制冷回路，第二膨胀阀21和第二水泵24能够选择性地导通动力电池散热回路，第一水泵31能够选择性地导通电机系统冷却回路。具体地，控制策略包括但不限于：①驾驶室制冷回路、动力电池散热回路和电机系统冷却回路都不运作时，压缩机11、电磁阀13、第二膨胀阀21、第一水泵31和第二水泵24都关闭。②驾驶室制冷回路、动力电池散热回路都需要运作时，压缩机11、电磁阀13、第二膨胀阀21、第二水泵24都开启。③只有驾驶室制冷回路需要运作时，压缩机11、电磁阀13开启。④只有动力电池散热回路需要运作时，压缩机11、第二膨胀阀21和第二水泵24都开启。⑤电机系统冷却回路需要运作时，第一水泵31开启，电磁阀13、第二膨胀阀21、第二水泵24关闭。

在一些实施例中，控制模块还可以控制第一水泵31和第二水泵24的转速。以第一水泵31为例，当电机系统工作时，控制模块控制第一水泵31开启，冷却液在第四循环回路中循环，实现电机系统的冷却；在第一水泵31开启的情况下，当双电机34的温度变化速率降低至预设速率时，控制模块可以控制第一水泵31的转速上升，使得冷却液流过双电机34的速度和流量都增大，以使冷却液带走更多的热量，由此来提高电机系统的冷却效率，满足电机系统散热量增大的需求。双电机34的温度变化速率可以通过在双电机34上设置温度传感器得出。当然地，也可以通过其他方式来判断电机系统散热量的变化。

控制模块还与加热单元26电性连接，当动力电池23所在环境温度达到预设温度时，控制模块控制加热单元26对电池进行加热。示例性地，在冬季时动力电池23所在环境温度太低，此时不利于车辆启动，通过加热单元26对动力电池23进行加热，可使动力电池23的温度在短时间内提升起来，便于启动车辆。

本申请揭示的实施例中，驾驶室制冷回路、动力电池散热回路和电机系统冷却回路其中一个回路运作时，控制系统都控制散热件51开启。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述热管理系统用于对驾驶室、动力电池和电机系统中的至少一个进行热管理，所述热管理系统包括：

驾驶室制冷回路，所述驾驶室制冷回路上设置有压缩机和与所述压缩机连接的冷凝器；

动力电池散热回路，与所述驾驶室制冷回路并联，从所述冷凝器流出的制冷剂能够选择性地从所述驾驶室制冷回路和/或所述动力电池散热回路流至所述压缩机，以对驾驶室和/或动力电池进行制冷；及

电机系统冷却回路，与所述冷凝器连接后形成闭合回路，所述电机系统冷却回路上设置有第一水泵，从所述第一水泵流出的冷却液能够从所述电机系统冷却回路流至所述冷凝器，以对所述电机系统进行冷却。

2.根据权利要求1所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述驾驶室制冷回路上还设置有电磁阀、第一膨胀阀、蒸发器和风机，所述电磁阀连接于所述冷凝器和所述第一膨胀阀之间，所述蒸发器连接于所述第一膨胀阀和所述压缩机之间，所述风机与所述蒸发器对应设置。

3.根据权利要求1所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述动力电池散热回路上设置有第二膨胀阀、热交换器、动力电池和第二水泵，所述第二膨胀阀连接于所述冷凝器和所述热交换器之间，所述热交换器与所述压缩机连接，所述动力电池连接于热交换器和第二水泵之间，所述第二水泵与所述热交换器连接。

4.根据权利要求3所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述热交换器包括第一进水口、第一出水口、第二进水口和第二出水口，所述第一进水口与所述第二膨胀阀连接，所述第一出水口与所述压缩机连接，所述第二进水口与所述动力电池连接，所述第二出水口与所述第二水泵连接。

5.根据权利要求3所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述动力电池散热回路还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱设置于所述动力电池和所述第二水泵之间。

6.根据权利要求3所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括加热单元，所述加热单元设置于所述动力电池的外围。

7.根据权利要求1所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述电机系统冷却回路上还设置有控制单元和驱动单元，所述控制单元连接于所述第一水泵和所述驱动单元之间，所述冷凝器连接于所述第一水泵和所述驱动单元之间。

8.根据权利要求7所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述电机系统冷却回路还包括第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱设置于所述第一水泵和所述冷凝器之间。

9.根据权利要求1-8任一所述的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述冷凝器包括互相独立的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室用于流通制冷制，所述第二腔室用于流通冷却液，所述混合动力汽车热管理系统还包括散热件，所述散热件与所述冷凝器对应设置。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的混合动力汽车热管理系统。