CN203727131U - 一种新能源汽车热管理系统 - Google Patents

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陈文单
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洪兢
张�雄
何国新
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    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00907Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser

Abstract

本实用新型提供一种新能源汽车热管理系统,包括:电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统;第一液液热交换器和第二液液热交换器;第一液液热交换器连接于电机冷却系统和热泵空调系统之间,第二液液热交换器连接于热泵空调系统和电池冷却系统之间;热泵空调系统包括冷凝器、压缩机、蒸发器、四通阀;四通阀处于制热档位时,第一液液热交换器、冷凝器连接至压缩机的制热入口,其制热出口连接至蒸发器和第二液液热交换器;四通阀处于制冷档位时,第二液液热交换器、蒸发器连接至压缩机的制冷入口,其制冷出口连接至冷凝器和第一液液热交换器。本实用新型可解决汽车空调冬季无法制暖无法融霜的技术问题,且将电机冷却系统的电机发热有效利用起来。

Description

一种新能源汽车热管理系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及汽车技术领域,尤其涉及一种新能源汽车热管理系统。
背景技术
[0002] 电动汽车由于没有传统汽车发动机余热用于制暖,目前制暖是电动汽车面临的一个重要问题,一般采用PTC电加热,但电加热会耗费动力电池电量,严重降低续航里程。采用热泵空调是目前的研究方向,夏季利用空调制冷,冬季利用其制暖,但冬季制暖时容易造成冷凝器结霜,需要不断的进行融霜。
[0003] 现有的制暖技术存在如下缺陷:
[0004] 1、冬季无法连续制暖,当气温较低时,制暖效率低,甚至无法融霜。
[0005] 2、需要不断的切换制暖模式和融霜模式,造成乘员舱得不到持续的暖气供应,影响舒适性。
[0006] 3、整车经济性较差,无法将电机及电机控制器产生的发热量进行有效利用。实用新型内容
[0007] 本实用新型提供一种新能源汽车热管理系统,可解决汽车空调冬季无法制暖无法融霜的技术问题。
[0008] 本实用新型提供的一种新能源汽车热管理系统,包括:电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统;第一液液热交换器和第二液液热交换器;
[0009] 所述第一液液热交换器连接于所述电机冷却系统和所述热泵空调系统之间,所述第二液液热交换器连接于所述热泵空调系统和所述电池冷却系统之间;
[0010] 所述热泵空调系统包括冷凝器、压缩机、蒸发器、四通阀;所述四通阀处于制热档位时,所述压缩机制热通道导通,所述第一液液热交换器、冷凝器连接至所述压缩机的制热入口,所述压缩机的制热出口连接至所述蒸发器和所述第二液液热交换器;所述四通阀处于制冷档位时,所述压缩机制冷通道导通,所述第二液液热交换器、蒸发器连接至所述压缩机的制冷入口,所述压缩机的制冷出口连接至所述冷凝器和所述第一液液热交换器。
[0011] 其中,所述电机冷却系统包括第一三通阀,该第一三通阀的第一阀门经第一电动水泵连接电机及控制器的一端,第一三通阀的第二阀门连接电机散热器的一端,第一三通阀的第三阀门连接所述第一液液热交换器的一端;所述电机散热器、电机及控制器、第一液液热交换器的另一端相互连接。
[0012] 其中,所述热泵空调系统还包括第二三通阀、第三三通阀、第一膨胀阀、第二膨胀阀;
[0013] 所述第二三通阀的第一阀门连所述第一液液热交换器的一端,第二三通阀的第二阀门连接所述冷凝器的一端,第二三通阀的第三阀门连接所述四通阀;所述四通阀连接所述压缩机和所述第三三通阀的第一阀门;所述第三三通阀的第二阀门连接所述蒸发器的一端;所述第三三通阀的第三阀门连接所述第二液液热交换器的一端;所述蒸发器的另一端连接所述第一膨胀阀的一端;所述第一膨胀阀的另一端连接所述冷凝器的另一端以及第二膨胀阀的一端。
[0014] 其中,所述电池冷却系统包括电池箱体、电池散热器、第二电动水泵、第四三通阀;
[0015] 所述第四三通阀的第一阀门通过所述第二电动水泵与所述电池箱体的一端连接;第四三通阀的第二阀门与所述第二液液热交换器的一端连接;第四三通阀的第三阀门连接所述电池散热器的一端;所述电池散热器的另一端、所述电池箱体的另一端、所述第二液液热交换器的另一端相互连接;所述第二液液热交换器的另一端还与所述第二膨胀阀的另一端连接。
[0016] 实施本实用新型,具有如下有益效果:
[0017] 本实用新型的新能源汽车热管理系统在现有的电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统之间增加了第一液液热交换器和第二液液热交换器,将电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统连接起来,解决了空调冬季无法制暖的问题,并且将电机冷却系统的电机发热有效利用起来,提高了整车经济性,可达到更高的续航里程,同时满足电池的快速冷却和加热需求。
附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例,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。
[0019]图1为本实用新型提供的一种新能源汽车热管理系统的结构示意图。
[0020] 图2为本实用新型提供的一种新能源汽车热管理系统的膨胀阀的结构示意图。
具体实施方式
[0021] 本实用新型提供一种新能源汽车热管理系统,可解决汽车空调冬季无法制暖无法融霜的技术问题。
[0022] 参见图1,本实用新型提供的一种新能源汽车热管理系统,包括:电机冷却系统1、热泵空调系统2、电池冷却系统3 ;第一液液热交换器4和第二液液热交换器5 ;
[0023] 所述第一液液热交换器4连接于所述电机冷却系统I和所述热泵空调系统2之间,所述第二液液热交换器5连接于所述热泵空调系统2和所述电池冷却系统3之间;
[0024] 所述热泵空调系统2包括冷凝器21、压缩机22、蒸发器23、四通阀24 ;所述四通阀24处于制热档位时,所述压缩机22制热通道导通(图中四通阀24的虚线部分),所述第一液液热交换器4、冷凝器21连接至所述压缩机22的制热入口 A,所述压缩机22的制热出口B连接至所述蒸发器23和所述第二液液热交换器5 ;所述四通阀24处于制冷档位时,所述压缩机22制冷通道导通(图中四通阀24的实线部分),所述第二液液热交换器5、蒸发器23连接至所述压缩机22的制冷入口 B (该状态下,之前的制热出口 B变为制冷入口 B),所述压缩机22的制冷出口 A (该状态下,之前的制热入口 A变为制冷出口 A)连接至所述冷凝器21和所述第一液液热交换器4。由于此连接关系构成的循环回路,使得四通阀24处于制热档位时,所述热泵空调系统2通过所述第一液液热交换器4从所述电机冷却系统I或所述冷凝器21吸热;所述四通阀24处于制冷档位时,所述热泵空调系统2向汽车乘员舱供冷或通过第二液液热交换器5向所述电池冷却系统3供冷。
[0025] 具体的,热泵空调系统2制热时,可以通过第一液液热交换器4从电机冷却系统I吸热,或者通过冷凝器21从环境中吸收热量,控制策略是电机冷却系统2的水温达到一定要求,比如30°C,且电机冷却系统I处于工作状态(意味着电机持续发热),或者冷凝器21结霜时,此时制热回路为通过第一热热交换器4吸热;当上述条件不满足时,利用冷凝器21从环境中吸收热量,当冷凝器21结霜时,可切换至第一液液热交换器4吸热。制热回路产生的热量可根据需求给乘员舱供热或者通过第二液液热交换器5给电池系统供热。同理,四通阀24处于制冷档位时,热泵空调系统2产生的冷量可根据需求给乘员舱供冷或者通过第二液液热交换器5提供给电池冷却系统3,且所述给两者的供热或供冷可独立或者同时进行。
[0026] 具体的,所述电机冷却系统I包括第一三通阀11,该第一三通阀11的第一阀门经第一电动水泵12连接电机及控制器13的一端,第一三通阀11的第二阀门连接电机散热器14的一端,第一三通阀11的第三阀门连接所述第一液液热交换器4的一端;所述电机散热器14、电机及控制器13、第一液液热交换器4的另一端相互连接。
[0027] 所述热泵空调系统2还包括第二三通阀25、第四三通阀28、第一膨胀阀26、第二膨胀阀27 ;
[0028] 所述第二三通阀25的第一阀门连所述第一液液热交换器4的一端,第二三通阀25的第二阀门连接所述冷凝器21的一端,第二三通阀25的第三阀门连接所述四通阀24 ;所述四通阀24连接所述压缩机22和所述第三三通阀28的第一阀门;所述第三三通阀28的第二阀门连接所述蒸发器23的一端;所述第三三通阀28的第三阀门连接所述第二液液热交换器5的一端;所述蒸发器23的另一端连接所述第一膨胀阀26的一端;所述第一膨胀阀26的另一端连接所述冷凝器21的另一端以及第二膨胀阀27的一端。
[0029] 所述第一膨胀阀26和第二膨胀阀27可以是双向导通膨胀阀,也可以是单向导通膨胀阀。若为单向导通膨胀阀,则如图2所示,第一膨胀阀26则由膨胀阀260和膨胀阀261组成,并且膨胀阀260和膨胀阀261分别由止回阀262和止回阀263控制其导通方向;相应的,第二膨胀阀27则由膨胀阀270和膨胀阀271组成,并且膨胀阀270和膨胀阀271分别由止回阀272和止回阀273控制其导通方向。
[0030] 所述电池冷却系统3包括电池箱体31、电池散热器32、第二电动水泵33、第四三通阀34 ;
[0031] 所述第四三通阀34的第一阀门通过所述第二电动水泵33与所述电池箱体31的一端连接;第四三通阀34的第二阀门与所述第二液液热交换器5的一端连接;第四三通阀34的第三阀门连接所述电池散热器32的一端;所述电池散热器32的另一端、所述电池箱体31的另一端、所述第二液液热交换器5的另一端相互连接;所述第二液液热交换器5的另一端还与所述第二膨胀阀27的另一端连接。
[0032] 基于上述电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统、第一液液热交换器和第二液液热交换器的连接关系以及四通阀的功能设置,本实用新型即可实现冬季空调制热,并且可以满许电池冷却系统的快冷和加热需求,从而达到整车热管理的最优化设计。[0033] 以下将详细描述本实用新型引进了第一液液热交换器和第二液液热交换器以及四通阀之后,电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统的不同工作模式:
[0034] 夏季使用时,热泵空调系统2的制冷循环回路由如图1中的实线所示回路组成,制冷剂经压缩机22后进入冷凝器21,冷凝后的制冷剂根据乘员舱和电池快速冷却需求可经第一膨胀阀26和第二膨胀阀27降压后进入蒸发器23和第二液液热交换器5制冷,然后导入压缩机22进行循环。电机冷却系统I回路为冷却液经第一电动水泵12后由第一三通阀11导入电机散热器14进行散热,之后再进入电机及控制器13的冷却水道对其进行冷却。电池冷却系统3回路为冷却液经第二电动水泵33后由第四三通阀34导入电池散热器32进行散热,由于电池要求的温控目标相对较低,一般将芯体温度控制在35°C以内,当外界环境温度很高时,电池散热器32无法满足冷却需求,所以可利用热泵空调系统对其进行快速冷却。具体回路为制冷剂经压缩机22后进入冷凝器21,冷凝后的制冷剂经第一膨胀阀26和第二膨胀阀27降压后,一部分进入蒸发器23制冷,一部分进入第二液液热交换器5冷却电池冷却液;对应的电池冷却系统回路为冷却液经第二电动水泵33后通过第四三通阀34导入第二液液热交换器5进行冷却。
[0035] 冬季的使用时,由于存在结霜问题,无法进行制暖,而冬季电机及控制器13仍然会发热,一般仍然需要进行主动冷却,故将二者连接起来,利用新增的第一液液热交换器4充当热泵空调的冷凝器,空调制热模式的具体流路为:制冷剂经压缩机22后根据需求可进入蒸发器23或者第二液液热交换器5散热,然后经第一膨胀阀26和第二膨胀阀27降压后导入第一液液热交换器4吸热,之后循环至压缩机22入口。电机冷却系统I的循环回路为:冷却液从电机及控制器12出口由第一电动水泵12导入第一三通阀11,由第一三通阀11导入第一液液热交换器4进行散热,之后循环至电机及控制器13冷却水道。由于电机冷却液水温比外界环境温度高,且可对其进行标定,比如设定为30°C,则不存在结霜情况,热泵空调系统2可持续进行制暖。当第一液液热交换器4散热量满足不了电机及控制器13的散热需求时,可通过可调流量第一三通阀11,将一部分冷却液通过电机散热器14进行散热。当电池需要加热时,同样可控制四通阀24,利用热泵空调系统2的制热将一部分制冷剂导入到电池冷却系统3侧的第二液液热交换器5,对电池冷却液进行加热。
[0036] 实施本实用新型,具有如下有益效果:
[0037] 本实用新型的新能源汽车热管理系统在现有的电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统之间增加了第一液液热交换器和第二液液热交换器,将电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统连接起来,解决了空调冬季无法制暖的问题,并且将电机冷却系统的电机发热有效利用起来,提高了整车经济性,可达到更高的续航里程,同时满足电池系统的快速冷却和加热需求
[0038] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种新能源汽车热管理系统,其特征在于,包括:电机冷却系统、热泵空调系统、电池冷却系统;第一液液热交换器和第二液液热交换器; 所述第一液液热交换器连接于所述电机冷却系统和所述热泵空调系统之间,所述第二液液热交换器连接于所述热泵空调系统和所述电池冷却系统之间; 所述热泵空调系统包括冷凝器、压缩机、蒸发器、四通阀;所述四通阀处于制热档位时,所述压缩机制热通道导通,所述第一液液热交换器、冷凝器连接至所述压缩机的制热入口,所述压缩机的制热出口连接至所述蒸发器和所述第二液液热交换器;所述四通阀处于制冷档位时,所述压缩机制冷通道导通,所述第二液液热交换器、蒸发器连接至所述压缩机的制冷入口,所述压缩机的制冷出口连接至所述冷凝器和所述第一液液热交换器。
2.如权利要求1所述的新能源汽车热管理系统,其特征在于,所述电机冷却系统包括第一三通阀,该第一三通阀的第一阀门经第一电动水泵连接电机及控制器的一端,第一三通阀的第二阀门连接电机散热器的一端,第一三通阀的第三阀门连接所述第一液液热交换器的一端;所述电机散热器、电机及控制器、第一液液热交换器的另一端相互连接。
3.如权利要求2所述的新能源汽车热管理系统,其特征在于,所述热泵空调系统还包括第二三通阀、第三三通阀、第一膨胀阀、第二膨胀阀; 所述第二三通阀的第一阀门连所述第一液液热交换器的一端,第二三通阀的第二阀门连接所述冷凝器的一端,第二三通阀的第三阀门连接所述四通阀;所述四通阀连接所述压缩机和所述第三三通阀的第一阀门;所述第三三通阀的第二阀门连接所述蒸发器的一端;所述第三三通阀的第三阀门连接所述第二液液热交换器的一端;所述蒸发器的另一端连接所述第一膨胀阀的一端;所述第一膨胀阀的另一端连接所述冷凝器的另一端以及第二膨胀阀的一端。
4.如权利要求3所述的新能源汽车热管理系统,其特征在于,所述电池冷却系统包括电池箱体、电池散热器、第二电动水泵、第四三通阀; 所述第四三通阀的第一阀门通过所述第二电动水泵与所述电池箱体的一端连接;第四三通阀的第二阀门与所述第二液液热交换器的一端连接;第四三通阀的第三阀门连接所述电池散热器的一端;所述电池散热器的另一端、所述电池箱体的另一端、所述第二液液热交换器的另一端相互连接;所述第二液液热交换器的另一端还与所述第二膨胀阀的另一端连接。
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