CN117432835A - 多路阀、热管理系统以及电动汽车 - Google Patents

多路阀、热管理系统以及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多路阀、热管理系统以及电动汽车。所述多路阀包括壳体、齿轮系、入液通道和出液通道。所述壳体的中空部分被分隔为多个腔室，每个腔室容纳有端面阀以及出液通道，并且每个腔室与对应的入液通道相连通，所述入液通道与对应的腔室中的出液通道相连通。所述端面阀包括控制开口和非开口部，所述端面阀能够围绕自身轴线旋转并且完全覆盖所述出液通道的出液口以控制所述出液通道的打开或关闭。所述齿轮系包括一个主动轮和多个从动轮，所述从动轮一一对应地与端面阀连接以控制端面阀旋转。本发明的多路阀设置有齿轮系，使得可以仅通过一个执行器控制多个端面阀，进而简化了电子控制单元的设计，降低成本，并且节省空间。

Description

多路阀、热管理系统以及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域。具体地，本发明涉及一种多路阀、热管理系统以及电动汽车。
背景技术
当前，大多数电动汽车的热管理系统都使用集成冷却液瓶组件。该冷却液瓶组件包括冷却剂瓶和制冷剂岛，或仅包括冷却剂瓶，或仅包括制冷剂岛。冷却液瓶包括水泵、多路阀、传感器等。其中多路阀、传感器等部件都集成在制冷剂岛上。
多路阀为集成阀，多个子阀集成在多路阀的各腔室中，能够控制多个回路。所述热管理系统需要在特定工作模式下对所述多个回路的流量进行精确的比例控制。在当前的应用中，多个子阀分别需要对应的执行器进行驱动以控制多个回路，这使得电子控制单元(ECU)以及车载通信装置(VCU)的设计较为复杂，可靠性较差，提高了生产成本，并且占用较大空间。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种多路阀、热管理系统以及电动汽车。
本发明的实施例提供的多路阀包括：包括壳体、齿轮系、多个入液通道和多个出液通道。所述壳体的中空部分被分隔为多个腔室，每个腔室容纳有端面阀以及至少一个出液通道，并且每个腔室与对应的入液通道相连通，所述入液通道与对应的腔室中的出液通道相连通。所述端面阀包括控制开口和非开口部，所述端面阀能够围绕自身轴线旋转并且能够完全覆盖所述出液通道的出液口以控制所述出液通道的打开或关闭。所述齿轮系包括一个主动轮和分别与所述主动轮齿接的多个从动轮，所述从动轮一一对应地与端面阀连接以控制端面阀旋转。
根据本发明的一些实施例，至少一个腔室设置有多个出液通道，同一腔室中的多个出液通道设置为关于所述端面阀的轴线等距。
根据本发明的一些实施例，在同一腔室中，所述控制开口能够同时经过多个出液通道，并且在所述控制开口同时经过多个出液通道期间，所述端面阀通过自身的旋转控制多个出液通道之间的开口面积比例。
根据本发明的一些实施例，所述控制开口设置为通过自身旋转控制各个腔室中所有出液通道之间的开口面积比例。
根据本发明的一些实施例，每个腔室设置有两个出液通道，所述控制开口设置为通过自身旋转控制同一腔室中的两个出液通道的开口面积比例。
根据本发明的一些实施例，所述端面阀设置有扇形的控制开口，其中，所述扇形的扇心与所述端面阀的轴线重合，扇形的控制开口至少能够同时经过所在腔室中的两个出液通道的出液口的至少一部分。
根据本发明的一些实施例，所述端面阀还设置有其他控制开口，以实现多路阀的各个控制开口的开口面积比例要求。
根据本发明的一些实施例，所述出液通道的出液口的外缘设置有密封圈，以在出液通道的出液口外缘与所述端面阀的非开口部之间形成密封。
本发明的实施例还提供一种热管理系统，包括如上所述的多路阀、执行器、水壶、流道板以及水泵。其中，所述执行器与齿轮系的主动轮连接，以驱动齿轮系控制多路阀。所述多路阀、水壶以及水泵设置在所述流道板上，所述入液通道的一端与所述水壶连通，冷却液管路一端与所述端面阀连通，另一端与水壶连通，形成循环回路，所述水泵与入液通道相连通，以提供循环动力。
本发明的实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的热管理系统。
本发明的多路阀设置有齿轮系，使得可以仅通过一个执行器控制多个端面阀，进而简化了电子控制单元的设计，降低成本，并且节省空间。此外，本发明采用端面阀，并且端面阀设置有控制开口和非开口部，通过端面阀的旋转来控制各个出液通道的出液口的打开或关闭，还能够控制各出液口的开口大小，进而可以更精确的进行开口面积比例。并且，采用端面阀相比于其他种类的阀，如碟阀等，漏液更少，密封性更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的实施例的多路阀的立体示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的多路阀的主视图；以及
图3示出了根据本发明的实施例的热管理系统的结构示意图。
应理解，上述附图仅为示意性的，所述附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在汽车领域中，特别是电动汽车领域中，需要设置热管理系统，以对汽车的各区域以及部件进行温度控制。例如，所述热管理系统需要对乘员舱、电池和电机等进行温度控制，因此可以设置有三套冷却液循环回路。如果三套冷却液循环回路分别单独设置，会使得热管理系统占用大量的车体空间，而且会使管路错乱复杂，造成管路布置困难，装配难度大；此外，还会影响系统性能，也给装配和维护带来困难。
另外，根据各区域以及部件所需要的冷却液的流量大小的不同，需要对各冷却液循环回路的流量比例进行精确控制；进一步地，对于同一区域部件所包括的不同部分所需要的冷却液的流量大小的也不同，因此对应于同一区域部件的冷却液循环回路还需要进一步设计支流回路，并且需要控制各支流回路中的冷却液的流量比例。因此需要设计一种多路阀，能够对各个冷却液循环回路的流量比例进行精确控制，并且能够简化电子控制单元(ECU)的设计。
根据本发明的实施例，提供了一种多路阀1，所述多路阀1可以例如用于热管理系统中。
图1示出了根据本发明的实施例的多路阀1的立体示意图。所述多路阀包括壳体11、齿轮系12、多个入液通道13和多个出液通道14。其中，所述壳体11可以为柱形结构，如图1所示为圆柱形结构。所述壳体11包括中空部分，所述中空部分可以通过隔板111被分隔为多个腔室15，例如，在图1所示的实施例中，被分隔为三个腔室15，每个腔室15用于对应控制一个冷却液循环回路，因此也可以根据需要控制温度的区域部件的数量分隔为其他数量的腔室。每个腔室15容纳有端面阀16以及至少一个出液通道14。每个腔室15与对应的入液通道13相连通。每个腔室15中对应的入液通道13与对应的出液通道14相连通。如图1所示，在一些实施例中，每个腔室15对应与一个入液通道13相连通，每个腔室15中容纳有两个出液通道14。入液通道13穿过壳体11进入所对应的腔室15中，分别与两个出液通道14连通。
所述端面阀16可以为圆形片或圆柱形状。端面阀16包括控制开口161和控制开口之外的非开口部162。所述端面阀16能够完全覆盖所述出液通道14的出液口141。所述端面阀16设置为通过围绕自身轴线旋转将控制开口161或非开口部162经过所述出液通道14的出液口141，以控制所述出液通道14的打开或关闭。
进一步地，所述齿轮系12包括一个主动轮121和分别与所述主动轮121齿接的多个从动轮122。所述从动轮122一一对应地与端面阀16连接以控制端面阀16旋转。在一些实施例中，如图1中所示，壳体11的中空部分被分隔为三个腔室15，每个腔室15别分容纳有端面阀16，因此，所述齿轮系12被设计为具有三个从动轮122，分别对应于三个腔室15与三个端面阀16连接。三个从动轮122与位于三者之间的主动轮121齿接。这样，仅需一个执行器与主动轮121连接，就可以驱动三个从动轮122，进而控制三个腔室15中的三个端面阀16。
在一些实施例中，至少一个腔室15设置有多个出液通道14。同一腔室15中的多个出液通道14设置为关于所述端面阀16的轴线等距。可以理解，各腔室15中所包括的出液通道14的数量可以相同，也可以不同。具体地，如图1所示，每个腔室15可以均设置有两个出液通道14。同一腔室15中的两个出液通道14相对于端面阀16的轴线等距。这样，当所述控制开口161经过出液通道14时，避免由于偏心导致出液口141的开口面积以及各出液通道14之间的开口面积比例难以控制。
在一些实施例中，在同一腔室15中，所述控制开口161能够同时经过多个出液通道14，并且在所述控制开口161同时经过多个出液通道14期间，所述端面阀16通过自身的旋转控制多个出液通道14之间的开口面积比例。
图2示出了根据本发明的实施例的多路阀的主视图。如图2所示，所述出液口141的形状可以为圆形，所述控制开口161的形状可以为圆形或扇形。其中，所述扇形的控制开口161的扇心与对应的端面阀16的轴线重合。扇形的控制开口161至少能够同时经过所在腔室15中的两个出液通道14的出液口141的至少一部分。
具体地，在图2中，同一腔室15中的两个出液通道14的中心与端面阀16的轴线的连线之间的夹角为大于90度且小于180的钝角。所对应的端面阀16上的控制开口161可以为扇形，所述扇形的周角为两个出液通道14的中心与端面阀16的轴线的连线之间的夹角。
如图2所示，入液通道13包括第一入液通道13a、第二入液通道13b和第三入液通道13c。其中第一入液通道13a对应连通的出液通道14为第一出液通道14a和第二出液通道14b，第二入液通道13b对应连通的出液通道14为第三出液通道14c和第四出液通道14d，以及第一入液通道13c对应连通的出液通道14为第五出液通道14e和第六出液通道14f。第一入液通道13a对应的腔室15中的端面阀16具有第一控制开口161a，第二入液通道13b对应的腔室15中的端面阀16具有第二控制开口161b，第三入液通道13c对应的腔室15中的端面阀16具有第三控制开口161c。其中，第一控制开口161a、第二控制开口161b和第三控制开口161c为扇形。以第二控制开口161b为例，在图2中，第二控制开口161b的右半侧刚刚使第四出液通道14d的出液口完全打开，即，扇形的第二控制开口161b的右边缘与第四出液通道14d的右侧边缘重合，而此时扇形的第二控制开口161b的左半侧恰好与第三出液通道14c的右侧边缘重合，从而使第三出液通道14c的出液口出于关闭状态。当端面阀16逆时针旋转时，第四出液通道14d的出液口的开口面积逐渐减小，第三出液通道14c的出液口的开口面积逐渐增大，因此能够调节同一腔室内的两个出液通道的开口面积比例，进而控制同一冷却液循环回路的两个支流回路的流量比例。
为了实现不同的工作逻辑，还可以设计其他形状或角度的控制开口161，或者另外设置其他的控制开口161。例如图2中所示的第一入液通道13a对应的腔室15中的端面阀16还具有圆形的第四控制开口161d。所述第四控制开口161d具有恰好能够使一个出液通道的出液口完全打开的开口面积。所述第四控制开口161d设置在其中心相对于端面阀16的轴线与第一控制开口161a的中心呈180度的位置。
进一步地，通过齿轮系12的设计，三个腔室15对应的各个端面阀16分别与三个从动轮122同步地或按照一定转速比旋转，并且在主动轮121的驱动下，能够同时驱动三个端面阀16同步旋转，从而能够控制三个腔室15中所有出液通道之间的开口面积比例。
在一些实施例中，所述出液通道14的出液口141的外缘设置有密封圈17，以在出液通道14的出液口141外缘与所述端面阀16的非开口部162之间形成密封，从而可以有效减少冷却液循环回路中的漏液现象。
本发明的实施例还提供一种热管理系统。图3示出了根据本发明的实施例的热管理系统的结构示意图。如图3所示，所述热管理系统包括如上所述的多路阀1、执行器2、水壶3、流道板4以及水泵5。其中，所述执行器2与齿轮系12的主动轮121连接，以驱动齿轮系12控制多路阀1。所述多路阀2、水壶3以及水泵5设置在所述流道板4上，所述入液通道13的一端与所述水壶3连通，冷却液管路6一端与所述端面阀16连通，另一端与水壶3连通，形成循环回路，所述水泵5与入液通道13相连通，以提供循环动力。
所述热管理系统能够应用于电动汽车，例如对乘员舱、电池和电机等进行温度控制。根据各区域以及部件所需要的冷却液的流量大小的不同，需要对各冷却液循环回路的流量比例进行精确控制；并且，对于同一区域部件所包括的不同部分所需要的冷却液的流量大小的也不同，因此还需要对应于同一部件的冷却液循环回路的不同部分的支流回路的流量比例进行精确控制。
根据本发明的实施例的热管理系统，具有以下五种工作模式。参见附图2，对各个工作模式说明如下。
工作模式一：在如图2所示的状态下，第一出液通道14a关闭，第二出液通道14b完全打开，第三出液通道14c关闭，第四出液通道14d完全打开，第五出液通道14e关闭，第六出液通道14f完全打开；
工作模式二：在工作模式一基础上，三个端面阀16沿顺时针方向同步旋转一定角度，第一出液通道14a部分打开，第二出液通道14b部分打开，第三出液通道14c关闭，第四出液通道14d完全打开，第五出液通道14e关闭，第六出液通道14f完全打开；
工作模式三：在工作模式二基础上，三个端面阀16继续沿顺时针方向同步旋转一定角度，第一出液通道14a关闭，第二出液通道14b完全打开，第三出液通道14c关闭，第四出液通道14d完全打开，第五出液通道14e关闭，第六出液通道14f完全打开；
工作模式四：在工作模式一基础上，三个端面阀16沿逆时针方向同步旋转一定角度，第一出液通道14a部分打开，第二出液通道14b部分打开，第三出液通道14c部分打开，第四出液通道14d部分打开，第五出液通道14e部分打开，第六出液通道14f部分打开；
工作模式五：在工作模式四基础上，三个端面阀16继续沿逆时针方向同步旋转一定角度，第一出液通道14a部分打开，第二出液通道14b部分打开，第三出液通道14c部分打开，第四出液通道14d部分打开，第五出液通道14e部分打开，第六出液通道14f部分打开。
在上述工作模式中，旋转角度与各出液通道14的开口面积比例相关。例如在实际应用中，可以要求在工作模式四下实现：第一出液通道14a与第二出液通道14b的开口面积比例为80:20，第三出液通道14c与第四出液通道14d的开口面积比例为80:20，以及第五出液通道14e与第六出液通道14f的开口面积比例为80:20。当然，还可以设置其他的开口面积比例。
本发明的实施例还提供一种电动汽车，包括如上所述的热管理系统，从而能够更精确地控制各冷却剂循环回路的流量比例。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为例子，这种实施例不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记表
1.多路阀；11.壳体；111.隔板；12.齿轮系；121.主动轮；122.从动轮；13.入液通道；13a.第一入液通道；13b.第二入液通道；13c.第三入液通道；14.出液通道；14a.第一出液通道；14b.第二出液通道；14c.第三出液通道；14d.第四出液通道；14e.第五出液通道；14f.第六出液通道；141.出液口；15.腔室；16.端面阀；161.控制开口；161a.第一控制开口；161b.第二控制开口；161c.第三控制开口；161d.第四控制开口；162.非开口部；17.密封圈；
2.执行器；
3.水壶；
4.流道板；
5.水泵
6.冷却液管路。

Claims (10)

1.一种多路阀，包括壳体(11)、齿轮系(12)、多个入液通道(13)和多个出液通道(14)；其特征在于，
所述壳体(11)的中空部分被分隔为多个腔室(15)，每个腔室(15)容纳有端面阀(16)以及至少一个出液通道(14)，并且每个腔室(15)与对应的入液通道(13)相连通，所述入液通道(13)与对应的腔室(15)中的出液通道(14)相连通；其中，所述端面阀(16)包括控制开口(161)和非开口部(162)，所述端面阀(16)能够围绕自身轴线旋转并且能够完全覆盖所述出液通道(14)的出液口(141)，以控制所述出液通道(14)的打开或关闭；
所述齿轮系(12)包括一个主动轮(121)和分别与所述主动轮(121)齿接的多个从动轮(122)，所述从动轮(122)一一对应地与端面阀(16)连接以控制端面阀(16)旋转。
2.根据权利要求1所述的多路阀，其特征在于，至少一个腔室(15)设置有多个出液通道(14)，同一腔室(15)中的多个出液通道(14)设置为关于所述端面阀(16)的轴线等距。
3.根据权利要求2所述的多路阀，其特征在于，在同一腔室(15)中，所述控制开口(161)能够同时经过多个出液通道(14)，并且在所述控制开口(161)同时经过多个出液通道(14)期间，所述端面阀(16)通过自身的旋转控制多个出液通道(14)之间的开口面积比例。
4.根据权利要求3所述的多路阀，其特征在于，所述控制开口(161)设置为通过自身旋转控制各个腔室(15)中所有出液通道(14)之间的开口面积比例。
5.根据权利要求3所述的多路阀，其特征在于，每个腔室(15)设置有两个出液通道(14)，所述控制开口(161)设置为通过自身旋转控制同一腔室(15)中的两个出液通道(14)的开口面积比例。
6.根据权利要求5所述的多路阀，其特征在于，所述端面阀(16)设置有扇形的控制开口(161)，其中，所述扇形的扇心与所述端面阀(16)的轴线重合，扇形的控制开口(161)至少能够同时经过所在腔室(15)中的两个出液通道(14)的出液口(141)的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的多路阀，其特征在于，所述端面阀(16)还设置有其他控制开口(161)，以控制多路阀(1)的各个出液通道(14)的出液口(141)之间的开口面积比例。
8.根据权利要求1所述的多路阀，其特征在于，所述出液通道(14)的出液口(141)的外缘设置有密封圈(17)，以在出液通道(14)的出液口(141)外缘与所述端面阀(16)的非开口部(162)之间形成密封。
9.一种热管理系统，包括如权利要求1-8所述的多路阀(1)、执行器(2)、水壶(3)、流道板(4)以及水泵(5)；
其中，所述执行器(2)与齿轮系(12)的主动轮(121)连接，以驱动齿轮系(12)控制多路阀(1)；
所述多路阀(2)、水壶(3)以及水泵(5)设置在所述流道板(4)上，所述入液通道(13)的一端与所述水壶(3)连通，冷却液管路(6)一端与所述端面阀(16)连通，另一端与水壶(3)连通，形成循环回路，所述水泵(5)与入液通道(13)相连通，以提供循环动力。
10.一种电动汽车，包括如权利要求9所述的热管理系统。
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