CN213920595U - 车辆热管理系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆热管理系统及电动汽车。车辆热管理系统包括第一热管理系统以及用于高压系统的第二热管理系统，第二热管理系统包括热交换器、第一换热器和余热利用支路，余热利用支路的出口可选择地经由第三通流支路直接与第一换热器的冷却液进口连通或经由热交换器与第一换热器的冷却液进口连通，余热利用支路的入口与第一换热器的冷却液出口连通。第一热管理系统包括压缩机和电池包，电池包包括电池模块、直冷装置和加热装置，加热装置用于增加电池模块的发热量。压缩机的出口与第一换热器的制冷剂进口连通，第一换热器的制冷剂出口与电池包的直冷装置的进口连通，电池包的直冷装置的出口与压缩机的进口连通。简化对电池包冷却的管路布置。

Description

车辆热管理系统及电动汽车

技术领域

本公开涉及电动汽车的空调领域，具体地，涉及一种车辆热管理系统及电动汽车。

背景技术

车辆、尤其是电动车辆和混合动力车辆中为了确保电动车辆和混合动力车辆的续驶里程、寿命和可调用的功率，需要对车辆的动力电池进行温度管理，使得动力电池始终在合适的温度下工作。在相关技术中，设置有用于对电池包加热的电池换热回路，用于促进冷却液的循环的水泵以及设置电池包处用于与电池包热交换的换热器。通过电池包处换热器中的冷却液与空调系统中的制冷剂热交换来冷却电池。这种通过额外设计的电池换热回路来对电池包进行冷却，管路布置复杂，零部件较多，成本较高。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种车辆热管理系统，能够简化对电池包冷却的管路布置，降低成本。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供了一种车辆热管理系统，其包括第一热管理系统以及用于高压系统的第二热管理系统，所述第二热管理系统包括热交换器、第一换热器和余热利用支路，所述余热利用支路上设置有相互连通的水泵和流经高压系统的高压系统冷却支路，所述余热利用支路的出口可选择地经由第三通流支路直接与所述第一换热器的冷却液进口连通或经由所述热交换器与所述第一换热器的冷却液进口连通，所述余热利用支路的入口与所述第一换热器的冷却液出口连通；

所述第一热管理系统包括压缩机和电池包，所述电池包包括电池模块、直冷装置和加热装置，所述直冷装置包括多个用于引导制冷剂的冷却管路，多个所述冷却管路铺设于所述电池模块的表面，所述加热装置用于增加所述电池模块的发热量；

所述压缩机的出口与所述第一换热器的制冷剂进口连通，所述第一换热器的制冷剂出口与所述电池包的直冷装置的进口连通，所述电池包的直冷装置的出口与所述压缩机的进口连通。

可选地，所述第一热管理系统还包括室内冷凝器，所述压缩机的出口依次经由第一支路、第一节流支路与所述第一换热器的制冷剂进口连通，所述室内冷凝器设置在所述第一支路上。

可选地，所述第一热管理系统还包括第一膨胀开关阀，所述第一膨胀开关阀的进口与所述室内冷凝器的出口连通，所述第一膨胀开关阀的出口与所述第一换热器的制冷剂进口连通，当所述第一膨胀开关阀作为开关阀使用时，其内部的通流流道导通，当所述第一膨胀开关阀作为膨胀阀使用时，其内部的节流流道导通，所述第一节流支路包括所述第一膨胀开关阀的节流流道。

可选地，所述第一热管理系统还包括室内蒸发器，所述第一换热器的制冷剂出口经由第三节流支路和所述室内蒸发器的进口连通，所述室内蒸发器的出口经由单向阀与所述压缩机的进口连通。

可选地，所述第三节流支路上设置有第三电子膨胀阀，或，所述第三节流支路上设置有第一开关阀和热力膨胀阀。

可选地，所述第一换热器的制冷剂出口经由第二通流支路与所述压缩机的进口连通，所述第二通流支路上设置有第二开关阀。

可选地，所述加热装置包括控制器、第一电机电控电路，所述第一电机电控电路与所述电池包电连接，所述控制器与所述第一电机电控电路电连接，所述控制器被配置为运行于第一控制模式时，控制所述第一电机电控电路使所述电池包进行多次充电和放电，以实现对所述电池包的加热。

可选地，所述加热装置包括电热膜，所述电热膜覆盖于所述电池模块上，以用于为所述电池模块提供热量。

可选地，所述第一热管理系统还包括第二换热器，所述第一换热器的制冷剂出口还经由第四通流支路与所述第二换热器的进口连通，所述第二换热器的出口与所述压缩机的进口连通，所述第四通流支路上设置有第四开关阀。

可选地，所述第一热管理系统还包括第二换热器、第一膨胀开关阀和第二膨胀开关阀，所述压缩机的出口经由所述第一膨胀开关阀与所述第一换热器的制冷剂进口连通，所述第二膨胀开关阀和所述第二换热器与所述第一膨胀开关阀和所述第一换热器并联。

可选地，所述第一热管理系统还包括第二换热器、第一膨胀开关阀和第三膨胀开关阀，所述压缩机的出口通过所述第三膨胀开关阀、所述第二换热器、所述第一膨胀开关阀和所述第一换热器的制冷剂进口连通，所述第二换热器和所述第三膨胀开关阀上还并联有第五通流支路，所述第五通流支路的进口与所述压缩机的出口连通，所述第五通流支路的出口经由所述第一膨胀开关阀与所述第一换热器的制冷剂进口连通，所述第五通流支路上设置有第五开关阀。

可选地，所述第一热管理系统还包括加热器，所述加热器被配置为对经过所述室内冷凝器的用于向车内供暖的空气进行加热。

可选地，所述第二热管理系统还包括风扇，所述风扇与所述热交换器相对设置，以加快所述热交换器的散热。

根据本公开的另一方面，还提供了一种电动汽车，其包括上述的任意一项所述的车辆热管理系统。

上述技术方案，至少能够达到以下技术效果：

由于在电池包上设置有直冷装置和加热装置，通过直冷装置完成制冷剂与电池包之间的热交换对电池包进行冷却，通过加热装置直接加热电池包，从而不必在电池包上布置额外的换热器以及与额外的换热器连通的用于对电池包冷却的管路，简化了对电池包加热和冷却的管路布置，降低了成本。由于直冷装置集成在电池包体内部，空调系统的制冷剂直接在直冷装置中蒸发吸热，热量传递环节少，热损失少，同时由于直冷装置与电池模块之间有良好的热接触，换热效率高，不受外环境影响，不管是在高温或是低温环境下，都能使电池包工作在合适的温度范围内，提高电池包的充放电效率，提高续航能力，延长电池包寿命，确保电池包的安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中，其中用点划线的箭头示出了液体的流向：

图1是本公开一种实施方式的车辆热管理系统的循环回路的示意图，其中用虚线箭头示出余热利用支路；

图2a是本公开一种实施方式的第二热管理系统处于高压系统余热利用模式下的循环回路的示意图，其中用虚线箭头示出余热利用支路；

图2b是本公开一种实施方式的第二热管理系统处于高压系统余热+外界环境能量模式下的循环回路的示意图，其中用虚线箭头示出余热利用支路；

图3是本公开另一种实施方式的第二热管理系统的循环回路的示意图；

图4是本公开另一种实施方式的车辆热管理系统的循环回路的示意图，其中第二换热器与电池包并联；

图5是本公开另一种实施方式的车辆热管理系统的循环回路的示意图，其中第二换热器与第一换热器并联；

图6是本公开另一种实施方式的车辆热管理系统的循环回路的示意图，其中第二换热器与第一换热器串联，且第二换热器位于第一换热器的上游；

图7是本公开一种实施方式的处于乘员舱采暖模式下的车辆热管理系统的循环回路的示意图；

图8是本公开一种实施方式的处于电池包冷却模式下的车辆热管理系统的循环回路的示意图；

图9是本公开一种实施方式的处于乘员舱冷却模式下的车辆热管理系统的循环回路的示意图；

图10是本公开一种实施方式的处于电池包冷却、乘员舱冷却模式下的车辆热管理系统的循环回路的示意图；

图11是本公开一种实施方式的车辆热管理系统的膨胀开关阀的剖视示意图；

图12是本公开一种实施方式的车辆热管理系统的电池包的加热装置的控制原理图。

附图标记说明

100-车辆热管理系统；10-第一热管理系统；11-压缩机；12-电池包；13- 车内冷凝器；14-第二换热器；15-加热器；17-车内蒸发器；20-第二热管理系统；21-第一换热器；22-高压系统冷却支路；23-水泵；24-换向阀；25-热交换器；26-风扇；62-第二电子膨胀阀；63-第三电子膨胀阀；64-第四电子膨胀阀；65-第一膨胀开关阀；66-单向阀；67-热力膨胀阀；68-第二膨胀开关阀；69-第三膨胀开关阀；71-第一开关阀；72-第二开关阀；74-第四开关阀；75-第五开关阀；82-第二通流支路；83-第三通流支路；84-第四通流支路；85-第五通流支路；91-第一节流支路；92-第二节流支路；93-第三节流支路；500-阀体；501-进口；502-出口；503-第一阀芯；504-第二阀芯；511- 第一阀壳；512-第二阀壳；521-第一电磁驱动部；522-第二电磁驱动部；101- 第一电机电控电路；102-第二电机电控电路。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上游、下游”是相对于制冷剂的流动方向而言的，具体地，朝向制冷剂的流动方向为下游，背离制冷剂的流动方向为上游，“内、外”是指相应部件轮廓的内与外。

在本公开中，电动汽车可以包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。图1是根据本公开的一种实施方式的车辆热管理系统100的结构示意图。如图1所示，该系统可以包括：HVAC(采暖通风及空调，Heating Ventilation and Air Conditioning)总成和风门机构(未示出)，其中，风门机构包括可以用于导通通向车内蒸发器17和车内冷凝器13的风道。

为了简化对电池包12进行冷却和加热的管路，在本公开的一种实施方式中，如图1所示，提供了一种车辆热管理系统100，一种车辆热管理系统 100，包括第一热管理系统10以及用于高压系统的第二热管理系统20，第二热管理系统20包括热交换器25、第一换热器21和余热利用支路27，余热利用支路27上设置有相互连通的水泵23和流经高压系统的高压系统冷却支路22，余热利用支路27的出口可选择地直接与第一换热器21的冷却液进口连通或经由热交换器25与第一换热器21的冷却液进口连通，余热利用支路 27的入口与第一换热器21的冷却液出口连通；其中，第二热管理系统20 还包括换向阀24，通过余热利用支路2727的出口通过该换向阀实现可选择地直接与换热器21的冷却液进口连通或经由散热器25与换热器21的冷却液进口连通。

第一热管理系统10包括压缩机11和电池包12，电池包12包括电池模块、直冷装置和加热装置，直冷装置包括多个用于引导制冷剂的冷却管路，多个冷却管路铺设于电池模块的表面，加热装置用于增加电池模块的发热量；

压缩机11的出口与第一换热器21的制冷剂进口连通，第一换热器21 的制冷剂出口与电池包12的直冷装置的进口连通，电池包12的直冷装置的出口与压缩机11的进口连通。第一换热器21的制冷剂出口通过第二节流支路92与电池包12的直冷装置的进口连通。

在本公开中对余热利用支路27上布置的水泵23、第一换热器21和高压系统冷却支路22的上下游顺序不作限制，例如如图3中所示的，沿冷却液的流动方向，高压系统冷却支路22、第一换热器21和水泵23依次布置，或，如图1中所示的，沿冷却液的流动方向，第一换热器21、水泵23和高压系统冷却支路22依次布置，或，沿冷却液的流动方向，水泵23、第一换热器 21和高压系统冷却支路22依次布置，或，沿冷却液的流动方向，冷却支路 22、水泵23和第一换热器21依次布置等等。在本公开中，为了便于解释说明，以图1中所示的布置方式为例进行说明。

在上述的技术方案中，高压系统包括电机、电机控制器和充配电三合一等在高电压下工作的器件。这些器件由于在高电压下工作，在工作时会产生大量的热量。第一换热器21共有四个进出口，分别是用于供制冷剂流通的制冷剂进口和制冷剂出口，用于供冷却液流通的冷却液进口和冷却液出口。

在本公开中的“热交换器25”起到的是热交换的功能，能够与外界环境交换热量。当车辆热管理系统100需要供暖时，该热交换器25能够吸收外界环境的热量，当车辆热管理系统100需要制冷时，该热交换器25能够向外界环境散发热量。

为了防止损坏压缩机11，本公开中的车辆热管理系统100还包括气液分离器，气液分离器的出口与压缩机11的入口连通，所有需要与压缩机11进口连通的支路都需要先经过气液分离器后进入压缩机11。这样，制冷剂可以首先经过气液分离器进行气液分离，分离出的气体再回流到压缩机11中，从而防止液态制冷剂进入到压缩机11而损坏压缩机11，从而可以延长压缩机11的使用寿命，并提高整个热泵空调系统的效率。

上述的第二热管理系统20包括第一种模式——高压系统余热+外界环境能量模式。其中，在外界环境能量模式中，当需要从外界环境中吸收热量时，属于吸收外界环境能量模式；当需要向外界环境中释放热量时，属于向外界环境释放能量模式。

当第二热管理系统20处于高压系统余热+外界环境能量模式(吸收外界环境能量模式、向外界环境释放能量)时，其中的冷却液流动路径为：参考图2b，水泵23——高压系统冷却支路22——热交换器25——第一换热器21 的冷却液进口——第一换热器21的冷却液出口——水泵23。

在吸收外界环境能量模式下，从水泵23流出的冷却液在流经热交换器 25时吸收环境中的热量，然后，流经高压系统时会继续吸收高压系统中设备的热量，然后回到第一换热器21中与流经第一换热器21的制冷剂进行热交换，使制冷剂的温度升高。通过增加了第二管理系统中的热源，将外界环境中吸收的热量和从高压系统中吸收的热量进行叠加，而吸收的热量更多，使得制冷剂能够从冷却液中吸收的热量更多，增加整车能量利用率。

在向外界环境释放热量的模式下，从水泵23流出的冷却液在流经散热器时向外界环境释放热量，然后，流经高压系统时会继续与高压系统交换热量，然后回到换热器中与流经换热器的制冷剂进行热交换，使制冷剂的温度降低。

电池包12包括电池模块和直冷装置，直冷装置包括多个用于引导制冷剂的冷却管路，多个冷却管路铺设于电池模块的表面。直冷装置构造成用于在冷却电池时将热量从电池模块传递到制冷剂上。

这里需要说明的是，在本公开中，电池包12可以包括电池包12箱体和设置在该电池包12箱体内的多个电池模块，直冷装置设置在电池包12箱体内并与多个电池模块紧密贴合。这样，制冷剂流经直冷装置，而直冷装置与多个电池模块紧密贴合，使得制冷剂能够与电池模块直接换热，提高换热效率。

通过上述的技术方案，当环境温度较低，需要对电池包12进行加热时，启动电池包12上设置的加热装置，对电池包12加热。当需要对电池包12 冷却时，参考图2b所示，第二热管理系统20处于高压系统余热+向外界环境释放能量模式。第一热管理系统10处于电池包12冷却模式时，如图8所示，制冷剂的循环回路为：压缩机11——第一换热器21——第二节流支路 92——电池包12的直冷装置的第一口——电池包12的直冷装置的第二口——气液分离器——压缩机11。具体过程为，电动压缩机11开始工作压缩制冷剂，从压缩机11流出的为高温高压的气态制冷剂，高温高压的气态制冷剂流入第一换热器21中，放出大量的热与第二热管理系统20中的冷却液进行热交换，换热后的中温高压的制冷剂通过第二节流支路92节流降压后成为低温低压的液体，而后进入电池包12的直冷装置中，吸收电池包12的热量，吸热后的高温低压的制冷剂经由气液分离器回到压缩机11，进入下一个循环。

需要说明的是，当第一热管理系统10处于电池包12冷却模式、下文的乘员舱制冷模式以及电池包12冷却、乘员舱制冷模式时，第二热管理系统 20均处于高压系统余热+向外界环境释放能量模式。

而且，由于在电池包12上设置有直冷装置和加热装置，通过直冷装置完成制冷剂与电池包12之间的热交换对电池包12进行冷却，通过加热装置直接加热电池包12，从而不必在电池包12上布置额外的换热器以及与额外的换热器连通的用于对电池包12冷却的管路，简化了对电池包12加热和冷却的管路布置，降低了成本。由于直冷装置集成在电池包12体内部，空调系统的制冷剂直接在直冷装置中蒸发吸热，热量传递环节少，热损失少，同时由于直冷装置与电池模块之间有良好的热接触，换热效率高，不受外环境影响，不管是在高温或是低温环境下，都能使电池包12工作在合适的温度范围内，提高电池包12的充放电效率，提高续航能力，延长电池包12寿命，确保电池包12的安全性。

在上述的第二热管理系统20中，可利用换向阀24切换，改变制冷剂的流动路径，使得第二热管理系统20还可包括第二模式：高压系统余热利用模式。当第二热管理系统20处于高压系统余热利用模式时，其中的冷却液流动路径为：参考图2a，水泵23——换向阀24(a和b口连通)——高压系统冷却支路22——换热器的冷却液进口——换热器的冷却液出口——水泵23。在此工作模式下，冷却液在流经高压系统时会吸收高压系统中设备的热量，然后回到换热器中与流经换热器的制冷剂进行热交换，使制冷剂的温度升高。

当第二热管理系统20处于上述的第一工作模式时，高压系统余热+外界环境能量模式时，其中的冷却液流动路径为：参考图2b，水泵23——换向阀24(a和c口连通)——热交换器25——高压系统冷却支路22——换热器的冷却液进口——换热器的冷却液出口——水泵23。

可选地，在本公开的一种实施方式中，第一换热器21为板式换热器，板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。板式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式第一换热器21 高3-5倍，占用面积为管式第一换热器21的三分之一，热回收率可高达90％以上，因此，不会占用过多的车辆上的空间。

为了增加电池包12的加热效果，在本公开的一种实施方式中，电池包 12包括用于增加电池模块的发热量的自加热装置(未示出)。如图12所示，在一种实施方式中，自加热装置包括控制器和用于加热电池包12的第一电机电控电路101，第一电机电控电路101与电池包12电连接，控制器与第一电机电控电路101电连接，控制器被配置为运行于第一控制模式时，控制第一电机电控电路101使电池包12进行多次充电和放电，以实现对电池包12 的加热。

在另一种实施方式中，如图12所示，自加热装置还包括第二电机电控电路102。第一电机电控电路101和第二电机电控电路102分别与电池包12 电连接，控制器分别与第一电机电控电路101和第二电机电控电路102电连接，控制器被配置为控制第二电机电控电路102输出扭矩。

本实施例的自加热装置包括第一电机电控电路101、第二电机电控电路 102、第一储能模块以及控制器，当控制器被配置为运行于第一控制模式时，控制器通过控制第一电机电控电路101中的第一电机逆变器，使电池包12、第一电机逆变器、第一电机绕组形成第一电池包12加热电路，并通过第一电池包12加热电路对电池包12的内阻进行加热，同时控制第二电机电控电路102中的第二电机逆变器，使第二电机电控电路102输出动力，实现了电池包12的加热和电机的驱动协同进行，并且由于采用第一电机电控电路101 进行加热，采用第二电机电控电路102进行驱动，避免了电机驱动电路中电机绕组和电机逆变器的过度损耗，延长了电路中器件的使用寿命。

作为对电池包12加热的另一种实施方式，电池包12可包括用于增加电池模块的发热量的电热膜(未示出)，电热膜覆盖于电池模块上，以用于为电池模块提供热量。电热膜例如可以是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间等制成。工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，使被加热物体获得热量，从而提高温度，由于电热膜为纯电阻电路，故其转换效率高，除一小部分损失，绝大部分被转化成热能，来加热电池包12。

通过在电池包12上设置自加热装置或电热膜，通过自加热装置或电热膜叠加上述的流通有制冷剂的换热装置，能够显著增加对电池包12加热的效果，提升了电池升温速率。同时，由于在通过设置的自加热装置对电池包12进行加热时会伴随在高压系统中产生大量热量，通过高压系统的余热利用可以提升能量利用率。

为了实现车辆的乘员舱的采暖，在本公开的一种实施方式中，如图1所示，第一热管理系统10还包括车内冷凝器13，压缩机11的出口依次经由第一支路、第一节流支路91与第一换热器21的制冷剂进口连通，车内冷凝器 13设置在第一支路上。

通过设置车内冷凝器13，车辆热管理系统100还可实现乘员舱采暖模式，此时，第二热管理系统20处于高压系统余热利用模式(图2a)或高压系统余热+吸收外界环境能量模式(图2b)。因此，乘员舱采暖模式包括两种模式，分别为乘员舱采暖——高压系统余热利用模式以及乘员舱采暖——高压系统余热+吸收外界环境能量模式。这两种模式中，第一热管理系统10 中制冷剂的流动路径相同，而第二热管理系统20中冷却液的流动路径不同。此时，如图7所示，制冷剂的循环回路为：压缩机11——车内冷凝器13——第一节流支路91(即下文的第一膨胀开关阀65的节流流道)——第一换热器21——气液分离器——压缩机11。

在对乘员舱采暖时，在一种实施方式中，根据乘员舱具体的加热需求来选择第二热管理系统20的模式，当高压系统的余热足以使对乘员舱加热至指定温度时，第二热管理系统20处于高压系统余热利用模式；当高压系统的余热不足以使对乘员舱加热至指定温度时，第二热管理系统20处于高压系统余热+吸收外界环境能量模式。可以理解的是，在其他实施方式中，也可根据其他需求来设置第二热管理系统20所处的模式。

当乘员舱不需要采暖时，例如上述的电池包12冷却模式或下文的乘员舱制冷模式，此时，通过风门机构控制风不经过车内冷凝器13，由于无风经过，因此，在车内冷凝器13内不会进行热交换，该车内冷凝器13仅作为流道使用。

在本公开的一种实施方式中，如图1所示，第一热管理系统10还包括第一膨胀开关阀65，第一膨胀开关阀65设置在第一节流支路91上，第一膨胀开关阀65的进口与车内冷凝器13的出口连通，第一膨胀开关阀65的出口与第一换热器21的制冷剂进口连通，当第一膨胀开关阀65作为开关阀使用时，其内部的通流流道导通，当第一膨胀开关阀65作为膨胀阀使用时，其内部的节流流道导通。第一节流支路91包括第一膨胀开关阀65的节流流道。

在本公开中，膨胀开关阀(第一膨胀开关阀65、第二膨胀开关阀68或第三膨胀开关阀69)是同时具有膨胀阀功能和开关阀功能的阀门，可以将其视为是开关阀与膨胀阀的集成。在下文中将提供一种膨胀开关阀的示例实施方式。

当通过第一换热器21给乘员舱加热时，该膨胀开关阀作为膨胀阀使用，从车内冷凝器13出来的中温高压的制冷剂经由膨胀开关阀内部的节流流道节流降压后，成为低温低压的制冷剂提供给换热器。当处于电池包12冷却模式时，该膨胀开关阀作为开关阀使用，从车内冷凝器13(不进行热交换) 出来的制冷剂经由膨胀开关阀内部的通流流道提供给第一换热器21。

如图9所示，上文提及的膨胀开关阀65(第一膨胀开关阀、第二膨胀开关阀或第三膨胀开关阀)可以包括阀体500，其中，该阀体上形成有进口、出口以及连通在进口和出口之间的内部流道，内部流道上安装有第一阀芯 503和第二阀芯504，第一阀芯503使得进口501和出口502直接连通或断开连通，第二阀芯504使得进口501和出口502通过节流口505连通或断开连通。

其中，第一阀芯503所实现的“直接连通”是指从阀体500的进口501 进入的冷却剂可以越过第一阀芯503而通过内部流道不受影响地直接流到阀体500的出口502，第一阀芯所实现的“断开连通”是指从阀体500的进口 501进入的冷却剂无法越过第一阀芯而不能通过内部流道流向阀体500的出口502。第二阀芯所实现的“通过节流口连通”是指从阀体500的进口501 进入的冷却剂可以越过第二阀芯而通过节流口的节流后流到阀体500的出口502，而第二阀芯所实现的“断开连通”是指从阀体500的进口501进入的冷却剂无法越过第二阀芯而不能通过节流口505流到阀体500的出口502。

这样，通过对第一阀芯和第二阀芯的控制，本公开的膨胀开关阀65可以使得从进口501进入的冷却剂至少实现三种状态。即，1)截止状态；2) 越过第一阀芯503的直接连通状态；以及3)越过第二阀芯504的节流连通方式。

其中，高温高压的液态制冷剂再经过节流口505节流后，可以成为低温低压的雾状的液压制冷剂，可以为制冷剂的蒸发创造条件，即节流口505的横截面积小于出口504的横截面积，并且通过控制第二阀芯，节流口505的开度大小可以调节，以控制流经节流口505的流量，防止因制冷剂过少产生的制冷不足，以及防止因制冷剂过多而使得压缩机产生液击现象。即，第二阀芯504和阀体500的配合可以使得膨胀开关阀65具有膨胀阀的功能。

这样，通过在同一阀体500的内部流道上安装第一阀芯503和第二阀芯 504，以实现进口501和出口502的通断控制和/或节流控制功能，结构简单，易于生产和安装，且当本公开提供的膨胀开关阀65应用于热管理系统时，由于膨胀开关阀65集成了开关阀和膨胀阀，因此，与现有技术中至少要布置两条并联的支路的设置(一条通流支路和一条节流支路)，仅需布置一条流经膨胀开关阀65的支路即可，简化管路连接，更利于热管理系统的回油，可以减少整个热管理系统的制冷剂充注量，降低成本。

作为阀体500的一种示例性的内部安装结构，如图11所示，阀体500 包括形成内部流道的阀座和安装在该阀座上的第一阀壳511和第二阀壳 512，第一阀壳511内安装有用于驱动第一阀芯503的第一电磁驱动部521，第二阀壳512内安装有用于驱动第二阀芯504的第二电磁驱动部522，第一阀芯503从第一阀壳511延伸至阀座510内的内部流道，第二阀芯504从第二阀壳512延伸至阀座510内的内部流道。

其中，通过对第一电磁驱动部521，如，电磁线圈，的通断电的控制能够方便地控制第一阀芯503的位置，进而控制进口501和出口502直接连通或断开连通；通过对第二电磁驱动部522，如，电磁线圈，的通断电的控制能够方便地控制第二阀芯504的位置，从而控制进口501和出口502是否与节流口505连通。换言之，阀体500内并联安装有共有进口501和出口502 的电子膨胀阀和电磁阀，因而能够实现膨胀开关阀的通断和/或节流的自动化控制，且简化管路走向。

作为膨胀开关阀的替换的实施方式，可在第一节流支路91上设置膨胀阀，并在该膨胀阀上并联设置开关阀。当不需要对制冷剂进行节流时，则关闭膨胀阀，打开该开关阀，使得制冷剂直接通过该开关阀所在的支路流过；当需要对制冷剂进行节流时，则打开膨胀阀并关闭开关阀，使得制冷剂通过该膨胀阀所在的第一节流支路91流过。

为了实现车辆的乘员舱的制冷，在本公开的一种实施方式中，如图1所示，第一热管理系统10还包括车内蒸发器17，第一换热器21的制冷剂出口经由第三节流支路93和车内蒸发器17的进口连通，车内蒸发器17的出口经由单向阀66与压缩机11的进口连通。

通过设置车内蒸发器17，车辆热管理系统100还可实现乘员舱制冷模式，此时，第二热管理系统20处于高压系统余热+向外界环境释放能量模式，如图9所示，第一开关阀71关闭，通过风门机构控制风不经过车内冷凝器 13，该车内冷凝器13仅作为流道使用。从压缩机11出口流出的高温高压的制冷剂进入车内冷凝器13后不进行换热，直接从车内冷凝器13流出，而后经由膨胀开关阀的通流流道进入第一换热器21换热成为低温高压的制冷剂，该低温高压的制冷剂经由第三节流支路93上的膨胀阀的节流降压成为低温低压的制冷剂，进入车内蒸发器17蒸发吸热，从而降低车辆的乘员舱的温度。在乘员舱制冷模式下，制冷剂的循环回路为：如图9所示，压缩机11 ——车内冷凝器13(不进行热交换)——(膨胀开关阀的通流流道)——第一换热器21——第三节流支路93——车内蒸发器17——单向阀66——气液分离器——压缩机11。

在本公开的一种实施方式中，如图1所示，第二节流支路92上设置有第二电子膨胀阀62，第三节流支路93上设置有第三电子膨胀阀63，或，第三节流支路93上设置有第一开关阀71和热力膨胀阀67。

通过设置第二电子膨胀阀62，当仅需要对电池包12冷却时，则，关闭第三电子膨胀阀63或第一开关阀71，打开第二电子膨胀阀62，使得制冷剂仅流入电池包12直冷装置中，与电池包12热交换。当不需要对电池包12 冷却时，关闭第二电子膨胀阀62，仅对乘员舱冷却，此时第一热管理系统 10处于上文的如图9所示的乘员舱制冷模式中。

当打开第二电子膨胀阀62，并且打开第三电子膨胀阀63及第一开关阀 71，使得从第一换热器21的制冷剂出口流出的制冷剂分别流入电池包12的直冷装置和车内蒸发器17中，同时实现乘员舱制冷和电池包12冷却，此时，第一热管理系统10处于如图10所示的电池包12冷却、乘员舱制冷模式，此时第二热管理系统20处于高压系统余热+向外界环境释放能量模式。

在本公开的一种实施方式中，如图1所示，第一换热器21的制冷剂出口经由第二通流支路82与压缩机11的进口连通，第二通流支路82上设置有第二开关阀72。

如图1所示，第一换热器21的制冷剂出口可选择地与经由第二电子膨胀阀62与电池包12连通，或经由第三节流支路93与车内蒸发器17连通，或经由第二通流支路82与压缩机11连通。

通过第二开关阀72、第一开关阀71和第二电子膨胀阀62的联合控制，能够控制从第一换热器21流出的制冷剂的流向，使得第一换热器21流出的制冷剂能够与电池包12、车内蒸发器17或压缩机11其中的一者单独连通或与其中的多者同时连通。

为了增加第一热管理系统10的自热或制冷的能力，在本公开中第一热管理系统10还包括第二换热器14。如图4-6所示，第二换热器14有多种布置方式，本公开对此不做限制。此车辆热管理系统100的又增加了第二换热器14从外界环境中吸收(或释放)热量，扩展了该车辆热管理系统100的工作温度范围，提高了整车的能量利用率。该第二换热器14可应用于上述的电池包12冷却或乘员舱制冷、采暖模式中。

其中，在第一实施例中，第二换热器14与电池包12并联，如图4所示，第一热管理系统10还包括第二换热器14，第一换热器21的制冷剂出口还经由第四通流支路84与第二换热器14的进口连通，第二换热器14的出口与压缩机11的进口连通，第四通流支路84上设置有第四开关阀74。

通过控制第四开关阀74的打开和关闭，选择仅通过第一换热器21给乘员舱供暖或同时利用第一换热器21和第二换热器14为乘员舱供暖。当利用第一换热器21和第二换热器14对车辆的乘员舱供暖时，从车内冷凝器13 流出的制冷剂先经过第一换热器21吸收高压系统的热量，而后经过第二换热器14进一步地吸收外界环境中的热量，从而进一步地提高制冷剂的温度，最后回到压缩机11中。因此，扩展了该车辆热管理系统100的供暖能力。

在第二实施例中，第二换热器14与第一换热器21并联，如图5所示，第一热管理系统10还包括第二换热器14、第一膨胀开关阀65和第二膨胀开关阀68，压缩机11的出口经由第一膨胀开关阀65与第一换热器21的制冷剂进口连通，第二膨胀开关阀68和第二换热器14与第一膨胀开关阀65和第一换热器21并联。

通过控制第一膨胀开关阀65和第二膨胀开关阀68的打开和关闭，选择通过第一换热器21和/或第二换热器14给乘员舱供暖、制冷或冷却电池包 12。从压缩机11流出的制冷剂经过车内冷凝器13后可选择地经由第一换热器21和/或第二换热器14，而后流入电池包12或车内蒸发器17或回到压缩机11中。

在该实施例中，当第一热管理系统10处于电池包12冷却模式或乘员舱采暖、制冷模式时制冷剂的流向与上文中仅通过第一换热器21换热时类似，区别在于上文中通过第一换热器21，本实施例中通过并联的第一换热器21 和第二换热器14，因此，具体的制冷剂的流动路径此处不再赘述。

在第三实施例中，第二换热器14与第一换热器21串联，并且，沿制冷剂的流动方向，第二换热器14设置在第一换热器21的上游。如图6所示，第一热管理系统10还包括第二换热器14、第一膨胀开关阀65和第三膨胀开关阀69，压缩机11的出口通过第三膨胀开关阀69、第二换热器14、第一膨胀开关阀65和第一换热器21的制冷剂进口连通，第二换热器14和第三膨胀开关阀69上还并联有第五通流支路85，第五通流支路85的进口与压缩机 11的出口连通，第五通流支路85的出口经由第一膨胀开关阀65与第一换热器21的制冷剂进口连通，第五通流支路85上设置有第五开关阀75。

当第五开关阀75打开并且第三膨胀开关阀69关闭时，制冷剂仅通过第一换热器21换热，当第五开关阀75关闭并且第三膨胀开关阀69打开时，制冷剂通过第一换热器21和第二换热器14换热。通过控制第五开关阀75 和第三膨胀开关阀69的打开和关闭，选择通过第一换热器21，或第一换热器21和第二换热器14给乘员舱供暖、制冷或冷却电池包12。从压缩机11 流出的制冷剂经过车内冷凝器13后可选择地经由第一换热器21，或第一换热器21和第二换热器14，而后流入电池包12或车内蒸发器17或回到压缩机11中。

在该实施例中，当第一热管理系统10处于电池包12冷却模式或乘员舱采暖、制冷模式时制冷剂的流向与上文中仅通过第一换热器21换热时类似，区别在于上文中通过第一换热器21，本实施例中可通过串联的第一换热器 21和第二换热器14，因此，具体的制冷剂的流动路径此处不再赘述。

在第四实施例中，第二换热器14与第一换热器21串联，并且，沿制冷剂的流动方向，第二换热器14设置在第一换热器21的下游(未示出)。

为了进一步提高对乘员舱的供暖能力，如图1所示，第一热管理系统10 还包括加热器15，加热器15被配置为对用于向车内供暖的空气进行加热。该加热器15可为空气加热器15(APTC)，可设置在出风口处。当通过车内冷凝器13对流经的制冷剂冷凝时释放的热量不足以将空气加热至所需温度时，可打开加热器15，通过加热器15加热鼓风机吹出的空气，满足乘员舱的采暖需求。

在一种实施方式中，第二热管理系统20还包括风扇26，风扇26与热交换器25相对设置，以加快热交换器25的散热。当第二热管理系统20处于高压系统余热+向外界散发热量模式时，打开风扇26，加快散热速度。

本公开还提供一种电动汽车，包括上述提供的车辆热管理系统100。其中，该电动汽车可以包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (14)

1.一种车辆热管理系统，其特征在于，包括第一热管理系统(10)以及用于高压系统的第二热管理系统(20)，所述第二热管理系统(20)包括热交换器(25)、第一换热器(21)和余热利用支路(27)，所述余热利用支路(27)上设置有相互连通的水泵(23)和流经高压系统的高压系统冷却支路(22)，所述余热利用支路(27)的出口可选择地经由第三通流支路(83)直接与所述第一换热器(21)的冷却液进口连通或经由所述热交换器(25)与所述第一换热器(21)的冷却液进口连通，所述余热利用支路(27)的入口与所述第一换热器(21)的冷却液出口连通；

所述第一热管理系统(10)包括压缩机(11)和电池包(12)，所述电池包(12)包括电池模块、直冷装置和加热装置，所述直冷装置包括多个用于引导制冷剂的冷却管路，多个所述冷却管路铺设于所述电池模块的表面，所述加热装置用于增加所述电池模块的发热量；

所述压缩机(11)的出口与所述第一换热器(21)的制冷剂进口连通，所述第一换热器(21)的制冷剂出口与所述电池包(12)的直冷装置的进口连通，所述电池包(12)的直冷装置的出口与所述压缩机(11)的进口连通。

2.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括室内冷凝器(13)，所述压缩机(11)的出口依次经由第一支路(80)、第一节流支路(91)与所述第一换热器(21)的制冷剂进口连通，所述室内冷凝器(13)设置在所述第一支路(80)上。

3.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括第一膨胀开关阀(65)，所述第一膨胀开关阀(65)的进口与所述室内冷凝器(13)的出口连通，所述第一膨胀开关阀(65)的出口与所述第一换热器(21)的制冷剂进口连通，当所述第一膨胀开关阀(65)作为开关阀使用时，其内部的通流流道导通，当所述第一膨胀开关阀(65)作为膨胀阀使用时，其内部的节流流道导通，所述第一节流支路包括所述第一膨胀开关阀的节流流道。

4.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括室内蒸发器(17)，所述第一换热器(21)的制冷剂出口经由第三节流支路(93)和所述室内蒸发器(17)的进口连通，所述室内蒸发器(17)的出口经由单向阀(66)与所述压缩机(11)的进口连通。

5.根据权利要求4所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第三节流支路(93)上设置有第三电子膨胀阀(63)，或，所述第三节流支路(93)上设置有第一开关阀(71)和热力膨胀阀(67)。

6.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一换热器(21)的制冷剂出口经由第二通流支路(82)与所述压缩机(11)的进口连通，所述第二通流支路(82)上设置有第二开关阀(72)。

7.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述加热装置包括控制器、第一电机电控电路，所述第一电机电控电路与所述电池包(12)电连接，所述控制器与所述第一电机电控电路电连接，所述控制器被配置为运行于第一控制模式时，控制所述第一电机电控电路使所述电池包(12)进行多次充电和放电，以实现对所述电池包(12)的加热。

8.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述加热装置包括电热膜，所述电热膜覆盖于所述电池模块上，以用于为所述电池模块提供热量。

9.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括第二换热器(14)，所述第一换热器(21)的制冷剂出口还经由第四通流支路(84)与所述第二换热器(14)的进口连通，所述第二换热器(14)的出口与所述压缩机(11)的进口连通，所述第四通流支路(84)上设置有第四开关阀(74)。

10.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括第二换热器(14)、第一膨胀开关阀(65)和第二膨胀开关阀(68)，所述压缩机(11)的出口经由所述第一膨胀开关阀(65)与所述第一换热器(21)的制冷剂进口连通，所述第二膨胀开关阀(68)和所述第二换热器(14)与所述第一膨胀开关阀(65)和所述第一换热器(21)并联。

11.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括第二换热器(14)、第一膨胀开关阀(65)和第三膨胀开关阀(69)，所述压缩机(11)的出口通过所述第三膨胀开关阀(69)、所述第二换热器(14)、所述第一膨胀开关阀(65)和所述第一换热器(21)的制冷剂进口连通，所述第二换热器(14)和所述第三膨胀开关阀(69)上还并联有第五通流支路(85)，所述第五通流支路(85)的进口与所述压缩机(11)的出口连通，所述第五通流支路(85)的出口经由所述第一膨胀开关阀(65)与所述第一换热器(21)的制冷剂进口连通，所述第五通流支路(85)上设置有第五开关阀(75)。

12.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第一热管理系统(10)还包括加热器(15)，所述加热器(15)被配置为对经过所述室内冷凝器(13)的用于向车内供暖的空气进行加热。

13.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述第二热管理系统(20)还包括风扇(26)，所述风扇(26)与所述热交换器(25)相对设置，以加快所述热交换器(25)的散热。

14.一种电动汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-13中任意一项所述的车辆热管理系统(100)。

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