CN213649277U - 电动车热管理系统及车辆 - Google Patents

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宋淦
史建勇
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Abstract

本申请公开了一种电动车热管理系统及车辆,电动车热管理系统包括:热泵空调组件,所述热泵空调组件包括制冷剂管路;电池热管理组件,所述电池热管理组件包括电池模块、电池液冷板和冷却液管路;电池自加热模块,所述电池自加热模块与电池模块连接用于对所述电池模块进行自加热;换热器,所述换热器分为第一部分和第二部分,换热器的第一分部与热泵空调组件的制冷剂管路连通,换热器的第二分部与电池热管理组件的冷却液管路相通;所述电池模块完成自加热后,所述热泵空调通过所述换热器与所述电池热管理组件进行热交换以加热所述热泵空调组件的制冷剂。该电动车热管理系统降低系统成本,有利于降低整车能耗,应用场景更为广泛。

Description

电动车热管理系统及车辆
技术领域
本申请涉及车辆热管理技术领域,更具体地,涉及一种电动车热管理系统以及具有该电动车热管理系统的车辆。
背景技术
目前,相关技术中公开了一种具有电池热管理功能的热泵式汽车空调,包括:主制冷剂循环回路,其被配置成使得制冷剂按压缩机、车外换热器、膨胀阀、车内换热器的顺序流动,或者被配置成使得制冷剂按压缩机、车内换热器、膨胀阀、车外换热器的顺序流动;除霜回路,其被配置成使得制冷剂经压缩机压缩后,依次经过除霜节流阀、车外换热器、气液分离器,再回到压缩机中。
如图1所示,该具有电池热管理功能的热泵式汽车空调,包括压缩机1、四通阀2、辅助加热膜加热器3、车外换热器4、风扇5、单向阀6、单向阀7、单向阀8、单向阀9、储液干燥器10、补气电磁阀11、补气节流阀12、中间换热器13、旁通电磁阀14、膨胀阀15、电磁阀16、PTC加热器17、车内换热器18、第一电池换热器19、电磁阀20、风扇21、水泵22、电池换热模块23、气液分离器24、流量调节阀25、电磁阀26、第二电池换热器28、除霜电磁阀29、节流阀30、三通阀32。
在制热模式下,加热膜进行加热除霜:如图1所示,经由压缩机1压缩的制冷剂从四通阀2的端口d进入,从c口流出,通过流量调节阀25进入车内换热器18(冷凝器),向进入车内的空气散热后冷凝成过冷液体,通过单向阀8进入储液干燥器10,电磁阀16(电磁阀26关闭),膨胀阀15降压成低温低压的制冷剂,经单向阀7流经带有辅助加热膜加热器3的管路,当发生结霜时,加热膜加热器3对管路进行加热,从而使制冷剂温度迅速上升,然后流入车外换热器/冷凝器4,对车外换热器4加热,此时风扇5以最高速运转进行除霜,然后制冷剂经过四通阀2的b端口进入,从a端口流出进入气液分离器24,然后进入压缩机1,实现制热循环。
上述技术方案中,辅助加热器为相对于传统方案的新增部件,该部件只有在除霜模式下工作,利用率不高;且该加热器为电加热膜,通过将电能转换为热能实现加热功能,会增加能耗,主要是因为搭载热泵空调系统的新能源汽车上,电池没有独立加热的部件,完全依赖热泵加热,加热效果不佳,并且从整车热管理方面考虑,可回收合理利用的热能只剩电机电控部分的热量,整车热管理角度的能量规划不合理。
发明内容
本申请的一个目的是提供一种电动车热管理系统的新技术方案。
根据本申请的第一方面,提供了一种电动车热管理系统,
包括:
热泵空调组件,所述热泵空调组件包括制冷剂管路;
电池热管理组件,所述电池热管理组件包括电池模块、电池液冷板和冷却液管路;
电池自加热模块,所述电池自加热模块与电池模块连接用于对所述电池模块进行自加热;
换热器,所述换热器分为第一部分和第二部分,换热器的第一分部与热泵空调组件的制冷剂管路连通,换热器的第二分部与电池热管理组件的冷却液管路相通;
所述电池模块完成自加热后,所述热泵空调通过所述换热器与所述电池热管理组件进行热交换以加热所述热泵空调组件的制冷剂。
可选地,所述热泵空调组件还包括压缩机、室外冷凝器、蒸发器和换热器,其中,所述室外冷凝器与所述压缩机连通以对流经的制冷剂进行冷凝;所述蒸发器设于所述室外冷凝器与所述压缩机之间,所述蒸发器与所述室外冷凝器连通以对经过的制冷剂进行蒸发;所述换热器设于所述室外冷凝器与所述压缩机之间。
可选地,所述热泵空调组件还包括压缩机、室外冷凝器、蒸发器和换热器,其中,所述室外冷凝器与所述压缩机连通以对流经的制冷剂进行冷凝;所述蒸发器设于所述室外冷凝器与所述压缩机之间,所述蒸发器与所述室外冷凝器连通以对经过的制冷剂进行蒸发;所述换热器设于所述室外冷凝器与所述压缩机之间。
可选地,电池热管理组件还包括水泵、补液壶,所述电池液冷板与所述水泵、所述补液壶、所述换热器通过冷却液流道连通。
可选地,所述热泵空调组件还包括安装在汽车车身上且与所述室外冷凝器相对设置的电子风扇。
可选地,所述热泵空调组件还包括集液器;所述集液器的入口连接所述换热器的出口以及所述蒸发器的出口;所述集液器的出口连接所述压缩机的入口。
可选地,所述汽车空调系统还包括均用于降低制冷剂压力的第一膨胀阀和第二膨胀阀;所述第一膨胀阀的入口和所述第二膨胀阀的入口均连接所述室外冷凝器的出口;所述第一膨胀阀的出口连接所述蒸发器的入口,所述第二膨胀阀的出口连接所述导热件的入口。
可选地,所述汽车空调系统还包括室内冷凝器、第一电磁阀和第三膨胀阀;所述室内冷凝器的入口和所述第一电磁阀的入口均连接所述压缩机的出口,所述第一电磁阀的出口连接所述室外冷凝器的入口;所述室内冷凝器的出口通过所述第三膨胀阀连接所述室外冷凝器的入口;
所述压缩机、所述室内冷凝器、所述室外冷凝器以及所述导热件构成第一乘员舱制热回路;所述第一乘员舱制热回路在通过所述导热件中的制冷剂吸收所述动力电池的热量并通过所述压缩机将吸收的热量传递至所述室内冷凝器之后,通过设置在乘员舱内的所述室内冷凝器对乘员舱进行制热。
可选地,所述汽车空调系统还包括第二电磁阀;所述第二电磁阀的入口连接所述室外冷凝器的出口,所述第二电磁阀的出口连接所述换热器的入口;所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第三膨胀阀、所述室外冷凝器以及所述第二电磁阀和换热器构成第二乘员舱制热回路,所述第二乘员舱制热回路通过所述室内冷凝器对乘员舱进行制热。
根据本申请的第二方面,提供了一种车辆,包括上述任一实施例所述的电动车热管理系统。
根据本公开的一个实施例,通过将电气组件的至少一部分设置为可以进行自加热的结构,并且将热泵空调组件的至少一部分设置为可以与电气组件进行热交换,使得电动车热管理系统无需增设外部加热源,在低温环境下,热泵空调组件与电气组件进行热交换即可提供高效采暖,该电动车热管理系统不仅可以减少箱体零部件数量,降低系统成本,而且有利于降低整车能耗,应用场景更为广泛。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述,本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例,并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1是现有技术中热泵式汽车空调的结构示意图。
图2是根据本实用新型实施例的电动车热管理系统的结构示意图。
附图标记:
电动车热管理系统100;
压缩机101;室外冷凝器106;蒸发器108;鼓风机109;换热器113;第一电磁阀102;室内冷凝器104;第一膨胀阀103;第二膨胀阀107;第三膨胀阀112;集液器110;
电池模块115;自加热电路模块116;
水泵117;补液壶114
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面首先参照附图具体描述根据本实用新型实施例的电动车热管理系统100。
如图2所示,根据本实用新型实施例的电动车热管理系统100包括热泵空调组件和电池热管理组件。
热泵空调组件,所述热泵空调组件包括制冷剂管路;电池热管理组件,所述电池热管理组件包括电池模块115、电池液冷板和冷却液管路;电池自加热模块116,所述电池自加热模块116与电池模块连接用于对所述电池模块进行自加热;换热器113,所述换热器113分为第一部分和第二部分,换热器的第一分部与热泵空调组件的制冷剂管路连通,换热器的第二分部与电池热管理组件的冷却液管路相通;所述电池模块115完成自加热后,所述热泵空调通过所述换热器113与所述电池热管理组件进行热交换以加热所述热泵空调组件的制冷剂。
所述电池液冷板都设置在电池模块115内部,用于冷却电池模块115。
具体而言,热泵空调组件包括压缩机101、室外冷凝器106、蒸发器108和换热器113,其中,室外冷凝器106与压缩机101连通以对流经的制冷剂进行冷凝;蒸发器108设于室外冷凝器106与压缩机101之间,蒸发器108与室外冷凝器106连通以对经过的制冷剂进行蒸发;换热器113设于室外冷凝器106与压缩机101之间,换热器113与电池热管理组件进行热交换以加热从室外冷凝器106流向压缩机101的制冷剂。
换言之,根据本实用新型实施例的电动车热管理系统100主要由热泵空调组件和电池热管理组件两部分组成,其中,热泵空调组件可以为车辆常用的换热组件,可以用于对车辆的乘员舱进行降温或者加热,以满足乘客对不同温度的需求。
根据本实用新型的一个实施例,电池热管理组件可以包括电池模块115。自加热电路模块116,自加热电路模块116用于对电池模块115进行自加热;自加热电路模块116与对电池模块115之间可以通过导线相连。
根据本实用新型的一个实施例,电池液冷板(未示出)设置在所述电池模块115内部,所述电池液冷板中的冷却液与所述电池模块115之间进行热量传递。
根据本实用新型的一个实施例,电池热管理组件还包括水泵117、补液壶114,所述电池液冷板与所述水泵117、所述补液壶、所述换热器通过冷却液流道连通。
其中需要说明的是,电池模块115可以用于进行自加热,即电池模块115两者均可以产生热量,换热器113可以与电池模块115进行热交换,从而满足热泵空调组件在低温环境下的温度要求。
另外可以理解的是,热泵空调组件除了包括压缩机101、室外冷凝器106、蒸发器108和换热器113之外,还可以包括设在压缩机101与室外冷凝器106之间的第一电磁阀102,与第一电磁阀102并联设置的室内冷凝器104,设在室内冷凝器104与室外冷凝器106之间的第一膨胀阀103,设在室外冷凝器106与蒸发器108之间的第二膨胀阀107,设在室外冷凝器106与换热器113之间的第三膨胀阀112和第二电磁阀111,蒸发器108与压缩机101之间还可以设有集液器110,邻近蒸发器108的位置还可以设有对蒸发器108进行鼓风的鼓风机109,热泵空调组件各部件之间互相连通以对制冷剂或冷媒进行加热或者降温处理。
热泵空调组件在对乘员舱进行采暖时,室内冷凝器104与室外冷凝器106串联,室内冷凝器104与室外冷凝器106之间的第一膨胀阀103为电子膨胀阀,热泵空调组件的换热器113也包含可以进行热量交换的两个分部,换热器113的第一分部与热泵空调组件10的冷媒管路连通,换热器113的第二分部可与电池热管理组件的冷却液流道相通。
高温环境下,热泵空调组件可以对乘员舱进行降温,同时可以通过换热器113与电池热管理组件为电池模组降温,通过调节蒸发器108、板式换热器113前第二膨胀阀112的开度实现空调系统冷量的分配。
在低温环境中,热泵空调组件为乘员舱供暖,电池热管理组件可以进行自加热升温,当环境温度很低时,可以选择将电池模块115的富余热量通过与换热器113进行换热传递至热泵空调组件辅助乘员舱采暖。当环境温度较低,热泵空调组件能效可能会受到影响,此时可以选择在行车过程中利用电机、电控、DC/DC转换器等用电组件21工作产生的废热辅助热泵空调组件采暖。
下面结合图2具体描述根据本实用新型一个实施例的电动车热管理系统100的工作过程。
首先,当热泵空调组件需要对乘员舱进行采暖时,制冷剂依次流经室内冷凝器104、室外冷凝器106后经过并联的室内蒸发器104和换热器回到压缩机101。当乘员舱或电池需要制冷时,室内冷凝器106支路上的第一膨胀阀103关断,同时第一电磁阀102导通,制冷剂从压缩机101出来后直接经过室外冷凝器106对环境散热,然后经过第二膨胀阀107进入室内蒸发器108或者经过第三膨胀阀112进入换热器113为目标降温。
当乘员舱需要采暖时,如果环境温度较高,热泵空调组件可以工作在较高的效率范围,系统中的制冷剂全部经过室内冷凝器104散热,然后经第一膨胀阀103、室外冷凝器106从环境吸热,此时第二膨胀阀107关闭,第三膨胀阀112完全打开,制冷剂经过换热器113后回到压缩机101,此时,换热器113与电池热管理组件之间不进行热交换,换热器113仅用作制冷剂通道。为了减少制冷剂在板换处的热损失,可选择将电磁阀2的出口设置在换热器113与集液器110之间,此时制冷剂将绕过换热器113直接回到压缩机101,使得能效更高。
当环境温度较低影响热泵空调组件的工作效率时,可以激活电池热管理组件的电池自加热系统进行加热,从而使电池热量通过板式换热器113加热制冷剂,电池模块115可以共同辅助热泵空调组件进行采暖。
由此,根据本实用新型实施例的电动车热管理系统100,将热泵空调组件的至少一部分设置为可以与电池热管理组件进行热交换,使得电动车热管理系统100无需增设外部加热源,在低温环境下,热泵空调组件与电池热管理组件进行热交换即可提供高效采暖,该电动车热管理系统100不仅可以减少箱体零部件数量,降低系统成本,而且有利于降低整车能耗,应用场景更为广泛。
电池热管理组件主要用于对电池进行降温,同时在环境温度极低时将电池的热量传递给热泵空调组件,辅助乘员舱采暖,自加热电路模块116是指一个可以实现电池模组高频交替充放电的电路模块,由多个储能元件和开关元件组成。当电池温度较低需要加热时,电池包需要通过高频率地交替充电和放电来提升自身温度,具体包括电池对电容、电感等储能元件进行放电,放电一段时间后电路极性反转,此时储能元件中储存的电能再对电池进行充电,通过电池自身内阻发热实现电池温度快速上升。电池的充放电时间或者充放电状态的交替由开关元件组的有序导通和关断来实现控制。
当环境温度极低时,例如低于零下10℃,制冷剂从室内冷凝器104经过,然后流经室外冷凝器106、换热器113回到压缩机101,此时电池热管理回路独立运行,冷却液将电池热量带到换热器113并加热热泵空调组件的制冷剂使热泵空调组件能够运行在高效状态。
根据本实用新型实施例的车辆,包括根据上述实施例所述的电动车热管理系统100,由于根据上述实施例的电动车热管理系统具有上述技术效果,因此,根据本实用新型实施例的车辆也具有相应的技术效果,即不仅可以减少箱体零部件数量,降低系统成本,而且有利于降低整车能耗,应用场景更为广泛。
虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上例子仅是为了进行说明,而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本申请的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电动车热管理系统,其特征在于,包括:
热泵空调组件,所述热泵空调组件包括制冷剂管路;
电池热管理组件,所述电池热管理组件包括电池模块、电池液冷板和冷却液管路;
电池自加热模块,所述电池自加热模块与电池模块连接用于对所述电池模块进行自加热;
换热器,所述换热器分为第一部分和第二部分,换热器的第一分部与热泵空调组件的制冷剂管路连通,换热器的第二分部与电池热管理组件的冷却液管路相通;
所述电池模块完成自加热后,所述热泵空调通过所述换热器与所述电池热管理组件进行热交换以加热所述热泵空调组件的制冷剂。
2.根据权利要求1所述的电动车热管理系统,其特征在于,所述热泵空调组件还包括压缩机、室外冷凝器、蒸发器和换热器,其中,所述室外冷凝器与所述压缩机连通以对流经的制冷剂进行冷凝;所述蒸发器设于所述室外冷凝器与所述压缩机之间,所述蒸发器与所述室外冷凝器连通以对经过的制冷剂进行蒸发;所述换热器设于所述室外冷凝器与所述压缩机之间。
3.根据权利要求2所述的电动车热管理系统,其特征在于,所述热泵空调组件还包括室内冷凝器,所述室内冷凝器设置在所述压缩机与所述室外冷凝器之间。
4.根据权利要求1所述的电动车热管理系统,其特征在于,电池热管理组件还包括水泵、补液壶,所述电池液冷板与所述水泵、所述补液壶、所述换热器通过冷却液流道连通。
5.根据权利要求3所述的电动车热管理系统,其特征在于,所述热泵空调组件还包括安装在汽车车身上且与所述室外冷凝器相对设置的电子风扇。
6.根据权利要求5所述的电动车热管理系统,其特征在于,所述热泵空调组件还包括集液器;所述集液器的入口连接所述换热器的出口以及所述蒸发器的出口;所述集液器的出口连接所述压缩机的入口。
7.根据权利要求6所述的电动车热管理系统,所述热泵空调组件还包括均用于降低制冷剂压力的第一膨胀阀和第二膨胀阀;所述第一膨胀阀的入口和所述第二膨胀阀的入口均连接所述室外冷凝器的出口;所述第一膨胀阀的出口连接所述蒸发器的入口,所述第二膨胀阀的出口连接导热件的入口。
8.根据权利要求7所述的电动车热管理系统,所述热泵空调组件还包括室内冷凝器、第一电磁阀和第三膨胀阀;所述室内冷凝器的入口和所述第一电磁阀的入口均连接所述压缩机的出口,所述第一电磁阀的出口连接所述室外冷凝器的入口;所述室内冷凝器的出口通过所述第三膨胀阀连接所述室外冷凝器的入口;
所述压缩机、所述室内冷凝器、所述室外冷凝器以及所述导热件构成第一乘员舱制热回路;所述第一乘员舱制热回路在通过所述导热件中的制冷剂吸收动力电池的热量并通过所述压缩机将吸收的热量传递至所述室内冷凝器之后,通过设置在乘员舱内的所述室内冷凝器对乘员舱进行制热。
9.根据权利要求8所述的电动车热管理系统,其特征在于,所述热泵空调组件还包括第二电磁阀;所述第二电磁阀的入口连接所述室外冷凝器的出口,所述第二电磁阀的出口连接所述换热器的入口;所述压缩机、所述室内冷凝器、所述第三膨胀阀、所述室外冷凝器以及所述第二电磁阀和换热器构成第二乘员舱制热回路,所述第二乘员舱制热回路通过所述室内冷凝器对乘员舱进行制热。
10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求1-9中任一项所述的电动车热管理系统。
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