CN118810342A - 一种基于r290补气增焓的电动汽车热管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统及方法，涉及电动汽车技术领域，包括动力电池、压缩机、换热器、水冷冷凝器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一水泵、第二水泵、第三水泵、十通阀、低温散热器、空调总成、第一三通比例阀、第二三通比例阀、电机以及电控器。本发明利用R290作为制冷剂，可以降低系统对环境的影响，减少对全球变暖和臭氧层破坏的负面影响，同时，采用的补气增焓技术可以帮助系统在不同工况下保持稳定的运行状态，提高系统的稳定性和可靠性，确保热管理系统在各种情况下都能够正常工作。

Description

一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统及方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统及方法。

背景技术

目前电动汽车的发展十分迅速，市场占有率迅速提升。然而，电动汽车中的动力电池对温度要求十分苛刻，特别是锂电动汽车，当在环境温度低于0℃时，动力电动汽车内阻变大，此时存在放电功率较低且无法正常充电的问题，当在环境温度过高时，动力电池内部化学反应加剧，此时存在工作异常，甚至起火爆炸的危险。当电动汽车快速行驶时，动力电池需要对驱动电机提供较大的输出功率，常常会产生热量以致动力电池温度升高，因此，动力汽车上配备电动汽车热管理控制装置，当动力电动汽车温度过高时，对其进行降温；当动力电动汽车温度过低时，对其进行加热以能较均衡的控制动力电动汽车的温度范围。

目前电动汽车的热管理方式通常采用单一的散热或加热的热管理模式，需要散热时，散热采用的降温介质多为空气，导致降温效率低，需要加热时，加热通常采用独立的热管理，如采用PTC加热，其PTC加热效率低于1，增大电耗的同时增加了成本，还存在热失控的风险，导致电动汽车热管理效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统及方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，包括动力电池、压缩机、换热器、水冷冷凝器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一水泵、第二水泵、第三水泵、十通阀、低温散热器、空调总成、第一三通比例阀、第二三通比例阀、电机以及电控器；

所述压缩机的出口端与所述第一电子膨胀阀的进口端连接，所述第一电子膨胀阀的出口端与所述压缩机的进口端连接；所述压缩机的出口端还与所述水冷冷凝器内第一介质管路的进口端连通，所述水冷冷凝器内第一介质管路的出口端通过所述第二电子膨胀阀与所述换热器内第一介质管路的入口端连接，所述换热器内第一介质管路的出口端与所述压缩机的进口端连接；

所述水冷冷凝器内第二介质管路的进口端与所述第一水泵的出口端连接，所述水冷冷凝器内第二介质管路的出口端与所述第一三通比例阀的第一接口连接，所述第一三通比例阀的第二接口与所述空调总成中暖风芯体的一端连接，所述空调总成中暖风芯体的另一端与所述第一水泵的进口端连接，所述第一三通比例阀的第三接口与所述十通阀的第三接口连接，所述十通阀的第二接口与所述低温散热器的一端连接，所述低温散热器的另一端依次通过所述电机和所述电控器与所述十通阀的第七接口连接，所述十通阀的第六接口与所述第一水泵的进口端连接；

所述换热器内第二介质管路的进口端与所述第二水泵的出口端连接，所述换热器内第二介质管路的出口端与所述十通阀的第四接口连接，所述十通阀的第五接口与所述第二三通比例阀的第一接口连接，所述第二三通比例阀的第二接口与所述第三水泵的进口端连接，所述第三水泵的出口端与所述动力电池内冷却液流道的进口端连接，所述动力电池内冷却液流道的出口端与所述十通阀的第九接口连接，所述第二三通比例阀的第三接口与所述空调总成中冷风芯体的一端连接，所述空调总成中冷风芯体的另一端与所述第二水泵的进口端以及所述十通阀的第八接口连接，所述十通阀的第一接口连接至所述低温散热器与所述电机之间，所述十通阀的第十接口连接至所述第二三通比例阀的第二接口与所述第三水泵的进口端之间。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的一种优选方案，其中：还包括用于向所述低温散热器送风的冷凝风扇。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的一种优选方案，其中：还包括气液分离器，所述气液分离器连接在所述换热器内第一介质管路的出口端与所述压缩机的进口端之间。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的一种优选方案，其中：所述气液分离器与所述压缩机之间的管路上设置有第一温度压力传感器，所述压缩机与所述水冷冷凝器内第一介质管路的进口端之间的管路上设置有第二温度压力传感器，所述水冷冷凝器内第一介质管路的出口端与所述换热器内第一介质管路的入口端之间的管路上设置有第三温度压力传感器。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的一种优选方案，其中：所述低温散热器与所述电机之间的管路上设置有第一温度传感器，所述水冷冷凝器内第二介质管路的出口端与所述第一三通比例阀的第一接口之间的管路上设置有第二温度传感器，所述换热器内第二介质管路的出口端与所述十通阀的第四接口之间的管路上设置有第三温度传感器，所述第一三通比例阀的第二接口与所述空调总成中暖风芯体一端之间的管路上设置有第四温度传感器，所述第三水泵的出口端与所述动力电池内的冷却液流道之间的管路上设置有第五温度传感器，所述动力电池内的冷却液流道与所述十通阀的第九接口之间的管路上设置有第六温度传感器。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的一种优选方案，其中：所述制冷剂为R290。

本发明还提供了一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法，其基于上述任一项所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，包括：

当处于电机散热、乘员舱制冷、动力电池冷却的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池冷却回路以及电机电控冷却回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述空调总成与电池冷却回路为：所述换热器内冷却后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第四接口，并通过所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀内，所述第二三通比例阀根据乘员舱和电池不同的热负荷需求进行流量分配，流向所述空调总成的冷风芯体，冷风芯体经过空调鼓风机将高温空气吹向冷风芯体，高温空气与冷风芯体换热，吹出满足乘员舱内部设定温度的空气，经过换热的冷却液通过管路流入所述第二水泵，由所述第二水泵泵至需要降温冷却的电池包，经过换热后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第二水泵，再由所述第二水泵通过管路泵入到所述换热器内进行降温，形成空调总成与电池冷却回路；

所述电机电控冷却回路为：所述水冷冷凝器将给电机和电控器降温后的冷却液加热通过管路流入所述第一三通比例阀，通过所述第一三通比例阀使所有冷却液流向所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第二接口流入所述低温散热器，所述低温散热器通过冷凝风扇使外接的环温空气与高温的冷却液进行热交换，降温后的冷却液流入所述电机和所述电控器内部，给所述电机和所述电控器进行降温，之后冷却液通过管路流入所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的六接口流入所述第一水泵内，所述第一水泵将中温的冷却液通过管路泵入所述水冷冷凝器内，形成电机电控冷却回路。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法的一种优选方案，其中：还包括：

当处于电机余热回收、乘员舱制热、动力电池加热的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池加热回路以及电机电控冷却回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述空调总成与电池加热回路为：由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液加热通过管路流入所述第一三通比例阀，所述第一三通比例阀通过乘员舱与电池的不同需求进行流量分配，流入所述空调总成的暖风芯体内，暖风芯体由所述空调总成的鼓风机将冷空气吹过暖风芯体表面进行换热，将高温空气吹向乘员舱，经过换热的冷却液通过管路流入所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀，通过所述第二三通比例阀使所有冷却液流向所述动力电池内的冷却液流道，所述第三水泵通过管路将加热的冷却液泵入所述动力电池，给所述动力电池内部进行加热，所述动力电池内的冷却液流道内换热后的冷却液流向所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第六接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第一水泵，由所述第一水泵通过管路泵入水冷冷凝器进行吸热，形成空调总成与电池加热回路；

所述电机电控冷却回路为：从所述电机和所述电控器处吸热后的冷却液通过所述换热器流向所述十通阀的第四接口，并由所述十通阀的第二接口流入所述低温散热器，通过冷凝风扇将外接的空气吹向所述低温散热器，冷却液从所述低温散热器流向所述电机和所述电控器，吸热后流向所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的第八接口经过管路流向所述第二水泵，由所述第二水泵泵回所述换热器形成电机电控冷却回路。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法的一种优选方案，其中：还包括：

当处于电机散热、乘员舱除湿、动力电池冷却的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池冷却回路以及电机电控冷却与除湿回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述空调总成与电池冷却回路包括：所述换热器内冷却后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第四接口，并通过所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀内，所述第二三通比例阀根据乘员舱和电池不同的热负荷需求进行流量分配，流向所述空调总成的冷风芯体，冷风芯体经过空调鼓风机将高温空气吹向冷风芯体，高温空气与冷风芯体换热，吹出满足乘员舱内部设定温度的空气，经过换热的冷却液通过管路流入所述第二水泵，由所述第二水泵泵至需要降温冷却的电池包，经过换热后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第二水泵，再由所述第二水泵通过管路泵入到所述换热器内进行降温，形成空调总成与电池冷却回路；

所述电机电控冷却与除湿回路为：给所述电机和所述电控器降温后的冷却液在所述水冷冷凝器内加热后通过管路流入所述第一三通比例阀，通过所述第一三通比例阀使一部分冷却液经过管路流向所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第二接口经过管路流入所述低温散热器，低温散热器采用冷凝风扇使外界环温的空气与高温的冷却液进行热交换，降温后的冷却液流入所述电机和所述电控器内部，给所述电机和所述电控器进行降温，之后冷却液通过管路流入所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的第六接口与管路相连，并与另一部分冷却液共同通过所述第一三通比例阀流向所述空调总成的暖风芯体，暖风芯体由所述空调总成的鼓风机将低温空气吹向暖风芯体表面进行换热，将高温空气吹向乘员舱，经过换热的冷却液通过管路与中温冷却液通过管路汇合后流入所述第一水泵，所述第一水泵将冷却液通过管路泵入所述水冷水冷凝器进行加热，形成电机电控冷却与除湿回路。

作为本发明所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法的一种优选方案，其中：还包括：

当处于电机无需求、乘员舱制热、动力电池余热回收的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、电池余热回收回路以及电机电控冷却与除湿回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述电池余热回收回路为：通过所述换热器冷却后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第四接口，并由所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀，所述第二三通比例阀将所有流量分配，并由所述第三水泵将冷却液泵入进需要降温冷却的所述动力电池内，经过换热后的冷却液再通过管路流入所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流向所述第二水泵，再由水泵通过管路泵入所述换热器内部进行降温，形成电池余热回收回路；

所述电机电控冷却与除湿回路为：给所述电机和所述电控器降温后的冷却液在所述水冷冷凝器内加热后通过管路流入所述第一三通比例阀，通过所述第一三通比例阀使所有冷却液流向所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第二接口经过管路流入所述低温散热器，所述低温散热器采用冷凝风扇使外接环温的空气与高温的冷却液进行化霜，降温后的冷却液流入所述电机和所述电控器内，给所述电机和所述电控器降温，之后冷却液通过管路流入所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的第六接口流入所述第一水泵，所述第一水泵将冷却液通过管路泵入所述水冷冷凝器进行加热，形成电机电控冷却与除湿回路。

本发明的有益效果是：

（1）本发明将阀件进行高度集成化，减少系统管路，降低流阻，使得系统结构紧凑，能够有效提升热管理性能，有利于提升整车的续航能力，实现整车轻量化。

（2）本发明利用R290作为制冷剂，并通过补气增焓技术有效提高电动汽车热管理系统的能效，从而减少能源消耗，提高系统的整体效率；同时，R290是一种环保的制冷剂，使用它可以降低系统对环境的影响，减少对全球变暖和臭氧层破坏的负面影响，符合环保要求。

（3）本发明中采用的补气增焓技术可以帮助系统在不同工况下保持稳定的运行状态，提高系统的稳定性和可靠性，确保热管理系统在各种情况下都能够正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的示意图；

其中：1、动力电池；2、压缩机；3、换热器；4、水冷冷凝器；5、第一电子膨胀阀；6、第二电子膨胀阀；7、第一水泵；8、第二水泵；9、第三水泵；10、十通阀；11、低温散热器；12、冷风芯体；13、第一三通比例阀；14、第二三通比例阀；15、气液分离器；16、冷凝风扇；17、电机；18、电控器；19、暖风芯体。

具体实施方式

为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。

图1为本申请实施例提供的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统的示意图。该热管理系统包括动力电池、压缩机、换热器、水冷冷凝器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一水泵、第二水泵、第三水泵、十通阀、低温散热器、空调总成、第一三通比例阀、第二三通比例阀、气液分离器、冷凝风扇、电机以及电控器。

具体的，参见图1，压缩机的出口端与第一电子膨胀阀的进口端连接，第一电子膨胀阀的出口端与压缩机的进口端连接。压缩机的出口端还与水冷冷凝器内第一介质管路的进口端连通，水冷冷凝器内第一介质管路的出口端通过第二电子膨胀阀与换热器内第一介质管路的入口端连接，换热器内第一介质管路的出口端与压缩机的进口端连接。气液分离器连接在换热器内第一介质管路的出口端与压缩机的进口端之间。

水冷冷凝器内第二介质管路的进口端与第一水泵的出口端连接，水冷冷凝器内第二介质管路的出口端与第一三通比例阀的第一接口连接，第一三通比例阀的第二接口与空调总成中暖风芯体的一端连接，空调总成中暖风芯体的另一端与第一水泵的进口端连接。第一三通比例阀的第三接口与十通阀的第三接口连接，十通阀的第二接口与低温散热器的一端连接，低温散热器的另一端依次通过电机和电控器与十通阀的第七接口连接，十通阀的第六接口与第一水泵的进口端连接。冷凝风扇设置在低温散热器的一侧，用于向低温散热器送风。

换热器内第二介质管路的进口端与第二水泵的出口端连接，换热器内第二介质管路的出口端与十通阀的第四接口连接，十通阀的第五接口与第二三通比例阀的第一接口连接，第二三通比例阀的第二接口与第三水泵的进口端连接，第三水泵的出口端与动力电池内冷却液流道的进口端连接，动力电池内冷却液流道的出口端与所述十通阀的第九接口连接，第二三通比例阀的第三接口与所述空调总成中冷风芯体的一端连接，空调总成中冷风芯体的另一端与第二水泵的进口端以及十通阀的第八接口连接。十通阀的第一接口连接至低温散热器与电机之间，十通阀的第十接口连接至第二三通比例阀的第二接口与第三水泵的进口端之间。

较佳的，参见图1，在气液分离器与压缩机之间的管路上设置有第一温度压力传感器。压缩机与水冷冷凝器内第一介质管路的进口端之间的管路上设置有第二温度压力传感器。水冷冷凝器内第一介质管路的出口端与换热器内第一介质管路的入口端之间的管路上设置有第三温度压力传感器。

进一步地，在低温散热器与电机之间的管路上设置有第一温度传感器。水冷冷凝器内第二介质管路的出口端与第一三通比例阀的第一接口之间的管路上设置有第二温度传感器。换热器内第二介质管路的出口端与十通阀的第四接口之间的管路上设置有第三温度传感器。第一三通比例阀的第二接口与空调总成中暖风芯体一端之间的管路上设置有第四温度传感器。第三水泵的出口端与动力电池内的冷却液流道之间的管路上设置有第五温度传感器。动力电池内的冷却液流道与十通阀的第九接口之间的管路上设置有第六温度传感器。

需要说明的是，在本实施例中，制冷剂采用的是R290。R290是一种天然工质，也被称为丙烷，是一种环保且高效的制冷剂。在制冷和空调系统中使用R290可以减少对环境的不良影响，因为它对臭氧层的破坏很小，且对全球变暖的潜在影响也较小。同时，补气增焓热管理系统是一种用于优化R290制冷系统性能的技术。该系统可提高系统的效率，减少能源消耗，并最大程度地利用R290作为制冷剂的优势。补气技术通常用于调节系统中的制冷剂量，以确保系统在各种工况下都能够高效运行。增焓热管理系统考虑了R290的独特性质，包括其燃烧特性和热力学性能。通过精确控制系统中的热量流动和压缩过程，增焓热管理系统可以确保系统在各种工况下都能够保持稳定的工作状态，提高整体性能和效率。

本实施例还提供了一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法，其基于上述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统。该方法包括以下几种模式：

当系统处于电机散热、乘员舱制冷、动力电池冷却的模式时，基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池冷却回路以及电机电控冷却回路，具体回路控制方式如下：

制冷剂回路为：压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至第一电子膨胀阀内，由第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入压缩机内。另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由第一水泵泵入水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至换热器的第一介质管路中，并与换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路。

空调总成与电池冷却回路为：换热器内冷却后的冷却液通过管路流入十通阀的第四接口，并通过十通阀的第五接口流入第二三通比例阀内，第二三通比例阀根据乘员舱和电池不同的热负荷需求进行流量分配，流向空调总成的冷风芯体，冷风芯体经过空调鼓风机将高温空气吹向冷风芯体，高温空气与冷风芯体换热，吹出满足乘员舱内部设定温度的空气，经过换热的冷却液通过管路流入第二水泵，由第二水泵泵至需要降温冷却的电池包，经过换热后的冷却液通过管路流入十通阀的第九接口，并由十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第二水泵，再由第二水泵通过管路泵入到换热器内进行降温，形成空调总成与电池冷却回路。

电机电控冷却回路为：水冷冷凝器将给电机和电控器降温后的冷却液加热通过管路流入第一三通比例阀，通过第一三通比例阀使所有冷却液流向十通阀的第三接口，再由十通阀的第二接口流入低温散热器，低温散热器通过冷凝风扇使外接的环温空气与高温的冷却液进行热交换，降温后的冷却液流入电机和电控器内部，给电机和电控器进行降温，之后冷却液通过管路流入十通阀的第七接口，再由十通阀的六接口流入第一水泵内，第一水泵将中温的冷却液通过管路泵入水冷冷凝器内，形成电机电控冷却回路。

当系统处于电机余热回收、乘员舱制热、动力电池加热的模式时，基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池加热回路以及电机电控冷却回路，具体回路控制方式如下：

制冷剂回路为：压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至第一电子膨胀阀内，由第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由第一水泵泵入水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至换热器的第一介质管路中，并与换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路。

空调总成与电池加热回路为：由第一水泵泵入水冷冷凝器内的冷却液加热通过管路流入第一三通比例阀，第一三通比例阀通过乘员舱与电池的不同需求进行流量分配，流入空调总成的暖风芯体内，暖风芯体由空调总成的鼓风机将冷空气吹过暖风芯体表面进行换热，将高温空气吹向乘员舱，经过换热的冷却液通过管路流入十通阀的第三接口，再由十通阀的第五接口流入第二三通比例阀，通过第二三通比例阀使所有冷却液流向动力电池内的冷却液流道，第三水泵通过管路将加热的冷却液泵入动力电池，给动力电池内部进行加热，动力电池内的冷却液流道内换热后的冷却液流向十通阀的第九接口，并由十通阀的第六接口流出，冷却液汇合通过管路流入第一水泵，由第一水泵通过管路泵入水冷冷凝器进行吸热，形成空调总成与电池加热回路。

电机电控冷却回路为：从电机和电控器处吸热后的冷却液通过换热器流向十通阀的第四接口，并由十通阀的第二接口流入低温散热器，通过冷凝风扇将外接的空气吹向低温散热器，冷却液从低温散热器流向电机和电控器，吸热后流向十通阀的第七接口，再由十通阀的第八接口经过管路流向第二水泵，由第二水泵泵回换热器形成电机电控冷却回路。

当系统处于电机散热、乘员舱除湿、动力电池冷却的模式时，基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池冷却回路以及电机电控冷却与除湿回路，具体回路控制方式如下：

制冷剂回路为：压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至第一电子膨胀阀内，由第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入水冷冷凝器内，并与由第一水泵泵入水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至换热器的第一介质管路中，并与换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路。

空调总成与电池冷却回路包括：换热器内冷却后的冷却液通过管路流入十通阀的第四接口，并通过十通阀的第五接口流入第二三通比例阀内，第二三通比例阀根据乘员舱和电池不同的热负荷需求进行流量分配，流向空调总成的冷风芯体，冷风芯体经过空调鼓风机将高温空气吹向冷风芯体，高温空气与冷风芯体换热，吹出满足乘员舱内部设定温度的空气，经过换热的冷却液通过管路流入第二水泵，由第二水泵泵至需要降温冷却的电池包，经过换热后的冷却液通过管路流入十通阀的第九接口，并由十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流入第二水泵，再由第二水泵通过管路泵入到换热器内进行降温，形成空调总成与电池冷却回路。

电机电控冷却与除湿回路为：给电机和电控器降温后的冷却液在水冷冷凝器内加热后通过管路流入第一三通比例阀，通过第一三通比例阀使一部分冷却液经过管路流向十通阀的第三接口，再由十通阀的第二接口经过管路流入低温散热器，低温散热器采用冷凝风扇使外界环温的空气与高温的冷却液进行热交换，降温后的冷却液流入电机和所电控器内部，给电机和电控器进行降温，之后冷却液通过管路流入十通阀的第七接口，再由十通阀的第六接口与管路相连，并与另一部分冷却液共同通过第一三通比例阀流向空调总成的暖风芯体，暖风芯体由空调总成的鼓风机将低温空气吹向暖风芯体表面进行换热，将高温空气吹向乘员舱，经过换热的冷却液通过管路与中温冷却液通过管路汇合后流入第一水泵，第一水泵将冷却液通过管路泵入水冷水冷凝器进行加热，形成电机电控冷却与除湿回路。

当系统处于电机无需求、乘员舱制热、动力电池余热回收的模式时，基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、电池余热回收回路以及电机电控冷却与除湿回路，具体回路控制方式如下：

制冷剂回路为：压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至第一电子膨胀阀内，由第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入水冷冷凝器内，并与由第一水泵泵入水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至换热器的第一介质管路中，并与换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

电池余热回收回路为：通过换热器冷却后的冷却液通过管路流入十通阀的第四接口，并由十通阀的第五接口流入第二三通比例阀，第二三通比例阀将所有流量分配，并由第三水泵将冷却液泵入进需要降温冷却的动力电池内，经过换热后的冷却液再通过管路流入十通阀的第九接口，并由十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流向第二水泵，再由水泵通过管路泵入换热器内部进行降温，形成电池余热回收回路。

电机电控冷却与除湿回路为：给电机和电控器降温后的冷却液在水冷冷凝器内加热后通过管路流入所述第一三通比例阀，通过第一三通比例阀使所有冷却液流向十通阀的第三接口，再由十通阀的第二接口经过管路流入低温散热器，低温散热器采用冷凝风扇使外接环温的空气与高温的冷却液进行化霜，降温后的冷却液流入电机和电控器内，给电机和电控器降温，之后冷却液通过管路流入十通阀的第七接口，再由十通阀的第六接口流入第一水泵，第一水泵将冷却液通过管路泵入水冷冷凝器进行加热，形成电机电控冷却与除湿回路。

由此，本申请的技术方案提供了一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统及方法，有效提高了系统效率，减少了能源消耗，并最大限度地利用R290这种环保而高效的制冷剂。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：包括动力电池、压缩机、换热器、水冷冷凝器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第一水泵、第二水泵、第三水泵、十通阀、低温散热器、空调总成、第一三通比例阀、第二三通比例阀、电机以及电控器；

所述压缩机的出口端与所述第一电子膨胀阀的进口端连接，所述第一电子膨胀阀的出口端与所述压缩机的进口端连接；所述压缩机的出口端还与所述水冷冷凝器内第一介质管路的进口端连通，所述水冷冷凝器内第一介质管路的出口端通过所述第二电子膨胀阀与所述换热器内第一介质管路的入口端连接，所述换热器内第一介质管路的出口端与所述压缩机的进口端连接；

所述水冷冷凝器内第二介质管路的进口端与所述第一水泵的出口端连接，所述水冷冷凝器内第二介质管路的出口端与所述第一三通比例阀的第一接口连接，所述第一三通比例阀的第二接口与所述空调总成中暖风芯体的一端连接，所述空调总成中暖风芯体的另一端与所述第一水泵的进口端连接，所述第一三通比例阀的第三接口与所述十通阀的第三接口连接，所述十通阀的第二接口与所述低温散热器的一端连接，所述低温散热器的另一端依次通过所述电机和所述电控器与所述十通阀的第七接口连接，所述十通阀的第六接口与所述第一水泵的进口端连接；

所述换热器内第二介质管路的进口端与所述第二水泵的出口端连接，所述换热器内第二介质管路的出口端与所述十通阀的第四接口连接，所述十通阀的第五接口与所述第二三通比例阀的第一接口连接，所述第二三通比例阀的第二接口与所述第三水泵的进口端连接，所述第三水泵的出口端与所述动力电池内冷却液流道的进口端连接，所述动力电池内冷却液流道的出口端与所述十通阀的第九接口连接，所述第二三通比例阀的第三接口与所述空调总成中冷风芯体的一端连接，所述空调总成中冷风芯体的另一端与所述第二水泵的进口端以及所述十通阀的第八接口连接，所述十通阀的第一接口连接至所述低温散热器与所述电机之间，所述十通阀的第十接口连接至所述第二三通比例阀的第二接口与所述第三水泵的进口端之间。

2.根据权利要求1所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：还包括用于向所述低温散热器送风的冷凝风扇。

3.根据权利要求2所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：还包括气液分离器，所述气液分离器连接在所述换热器内第一介质管路的出口端与所述压缩机的进口端之间。

4.根据权利要求3所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：所述气液分离器与所述压缩机之间的管路上设置有第一温度压力传感器，所述压缩机与所述水冷冷凝器内第一介质管路的进口端之间的管路上设置有第二温度压力传感器，所述水冷冷凝器内第一介质管路的出口端与所述换热器内第一介质管路的入口端之间的管路上设置有第三温度压力传感器。

5.根据权利要求1所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：所述低温散热器与所述电机之间的管路上设置有第一温度传感器，所述水冷冷凝器内第二介质管路的出口端与所述第一三通比例阀的第一接口之间的管路上设置有第二温度传感器，所述换热器内第二介质管路的出口端与所述十通阀的第四接口之间的管路上设置有第三温度传感器，所述第一三通比例阀的第二接口与所述空调总成中暖风芯体一端之间的管路上设置有第四温度传感器，所述第三水泵的出口端与所述动力电池内的冷却液流道之间的管路上设置有第五温度传感器，所述动力电池内的冷却液流道与所述十通阀的第九接口之间的管路上设置有第六温度传感器。

6.根据权利要求1所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：所述制冷剂为R290。

7.一种基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法，其基于权利要求3-6任一项所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统，其特征在于：包括：

当处于电机散热、乘员舱制冷、动力电池冷却的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池冷却回路以及电机电控冷却回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述空调总成与电池冷却回路为：所述换热器内冷却后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第四接口，并通过所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀内，所述第二三通比例阀根据乘员舱和电池不同的热负荷需求进行流量分配，流向所述空调总成的冷风芯体，冷风芯体经过空调鼓风机将高温空气吹向冷风芯体，高温空气与冷风芯体换热，吹出满足乘员舱内部设定温度的空气，经过换热的冷却液通过管路流入所述第二水泵，由所述第二水泵泵至需要降温冷却的电池包，经过换热后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第二水泵，再由所述第二水泵通过管路泵入到所述换热器内进行降温，形成空调总成与电池冷却回路；

所述电机电控冷却回路为：所述水冷冷凝器将给电机和电控器降温后的冷却液加热通过管路流入所述第一三通比例阀，通过所述第一三通比例阀使所有冷却液流向所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第二接口流入所述低温散热器，所述低温散热器通过冷凝风扇使外接的环温空气与高温的冷却液进行热交换，降温后的冷却液流入所述电机和所述电控器内部，给所述电机和所述电控器进行降温，之后冷却液通过管路流入所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的六接口流入所述第一水泵内，所述第一水泵将中温的冷却液通过管路泵入所述水冷冷凝器内，形成电机电控冷却回路。

8.根据权利要求7所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法，其特征在于：还包括：

当处于电机余热回收、乘员舱制热、动力电池加热的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池加热回路以及电机电控冷却回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述空调总成与电池加热回路为：由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液加热通过管路流入所述第一三通比例阀，所述第一三通比例阀通过乘员舱与电池的不同需求进行流量分配，流入所述空调总成的暖风芯体内，暖风芯体由所述空调总成的鼓风机将冷空气吹过暖风芯体表面进行换热，将高温空气吹向乘员舱，经过换热的冷却液通过管路流入所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀，通过所述第二三通比例阀使所有冷却液流向所述动力电池内的冷却液流道，所述第三水泵通过管路将加热的冷却液泵入所述动力电池，给所述动力电池内部进行加热，所述动力电池内的冷却液流道内换热后的冷却液流向所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第六接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第一水泵，由所述第一水泵通过管路泵入水冷冷凝器进行吸热，形成空调总成与电池加热回路；

所述电机电控冷却回路为：从所述电机和所述电控器处吸热后的冷却液通过所述换热器流向所述十通阀的第四接口，并由所述十通阀的第二接口流入所述低温散热器，通过冷凝风扇将外接的空气吹向所述低温散热器，冷却液从所述低温散热器流向所述电机和所述电控器，吸热后流向所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的第八接口经过管路流向所述第二水泵，由所述第二水泵泵回所述换热器形成电机电控冷却回路。

9.根据权利要求7所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法，其特征在于：还包括：

当处于电机散热、乘员舱除湿、动力电池冷却的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、空调总成与电池冷却回路以及电机电控冷却与除湿回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述空调总成与电池冷却回路包括：所述换热器内冷却后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第四接口，并通过所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀内，所述第二三通比例阀根据乘员舱和电池不同的热负荷需求进行流量分配，流向所述空调总成的冷风芯体，冷风芯体经过空调鼓风机将高温空气吹向冷风芯体，高温空气与冷风芯体换热，吹出满足乘员舱内部设定温度的空气，经过换热的冷却液通过管路流入所述第二水泵，由所述第二水泵泵至需要降温冷却的电池包，经过换热后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流入所述第二水泵，再由所述第二水泵通过管路泵入到所述换热器内进行降温，形成空调总成与电池冷却回路；

所述电机电控冷却与除湿回路为：给所述电机和所述电控器降温后的冷却液在所述水冷冷凝器内加热后通过管路流入所述第一三通比例阀，通过所述第一三通比例阀使一部分冷却液经过管路流向所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第二接口经过管路流入所述低温散热器，低温散热器采用冷凝风扇使外界环温的空气与高温的冷却液进行热交换，降温后的冷却液流入所述电机和所述电控器内部，给所述电机和所述电控器进行降温，之后冷却液通过管路流入所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的第六接口与管路相连，并与另一部分冷却液共同通过所述第一三通比例阀流向所述空调总成的暖风芯体，暖风芯体由所述空调总成的鼓风机将低温空气吹向暖风芯体表面进行换热，将高温空气吹向乘员舱，经过换热的冷却液通过管路与中温冷却液通过管路汇合后流入所述第一水泵，所述第一水泵将冷却液通过管路泵入所述水冷水冷凝器进行加热，形成电机电控冷却与除湿回路。

10.根据权利要求7所述的基于R290补气增焓的电动汽车热管理方法，其特征在于：还包括：

当处于电机无需求、乘员舱制热、动力电池余热回收的模式时，所述基于R290补气增焓的电动汽车热管理系统包括制冷剂回路、电池余热回收回路以及电机电控冷却与除湿回路；

所述制冷剂回路为：所述压缩机将一部分压缩后的高温高压制冷剂通过管路输送至所述第一电子膨胀阀内，由所述第一电子膨胀阀将高温的制冷剂通过管路输送至所述气液分离器内，高温和低温的气态制冷剂混合形成中温的气态制冷剂后流入所述压缩机内，另一部分制冷剂通过管路进入所述水冷冷凝器内，并与由所述第一水泵泵入所述水冷冷凝器内的冷却液进行热交换，经过散热的制冷剂经过所述第二电子膨胀阀进行节流，节流后的制冷剂输送至所述换热器的第一介质管路中，并与所述换热器内第二介质管路中的冷却液进行热交换，蒸发后的制冷剂流入所述气液分离器内，未完全蒸发的制冷剂通过管路流入压缩机内，形成制冷剂回路；

所述电池余热回收回路为：通过所述换热器冷却后的冷却液通过管路流入所述十通阀的第四接口，并由所述十通阀的第五接口流入所述第二三通比例阀，所述第二三通比例阀将所有流量分配，并由所述第三水泵将冷却液泵入进需要降温冷却的所述动力电池内，经过换热后的冷却液再通过管路流入所述十通阀的第九接口，并由所述十通阀的第八接口流出，冷却液汇合通过管路流向所述第二水泵，再由水泵通过管路泵入所述换热器内部进行降温，形成电池余热回收回路；

所述电机电控冷却与除湿回路为：给所述电机和所述电控器降温后的冷却液在所述水冷冷凝器内加热后通过管路流入所述第一三通比例阀，通过所述第一三通比例阀使所有冷却液流向所述十通阀的第三接口，再由所述十通阀的第二接口经过管路流入所述低温散热器，所述低温散热器采用冷凝风扇使外接环温的空气与高温的冷却液进行化霜，降温后的冷却液流入所述电机和所述电控器内，给所述电机和所述电控器降温，之后冷却液通过管路流入所述十通阀的第七接口，再由所述十通阀的第六接口流入所述第一水泵，所述第一水泵将冷却液通过管路泵入所述水冷冷凝器进行加热，形成电机电控冷却与除湿回路。