CN214984719U - 一种新能源汽车热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动车领域内的一种新能源汽车热管理系统，包括空调子系统，空调子系统包括压缩机、第一换热器、蒸发器、气液分离器、截止阀和车内冷凝器；压缩机的进口与气液分离器的出口连通，压缩机的出口通过三通阀分别与第一换热器、车内冷凝器的进口连通，第一换热器的出口通过第一节流阀与蒸发器的进口连通，车内冷凝器的出口依次通过单向阀、第一节流阀与蒸发器的进口连通，蒸发器的出口与气液分离器的进口连通，截止阀的进口连通于三通阀和第一换热器之间的管路，截止阀的出口与气液分离器的进口连通。本实用新型取消了室外换热器，更利于集成化设计，同时在空调模式下旁通室内冷凝器的设计，解决了空调模式下室内冷凝器的漏热问题。

Description

一种新能源汽车热管理系统

技术领域

本实用新型涉及电动车技术领域，具体地，涉及一种新能源汽车热管理系统。

背景技术

随着汽车技术的发展，电动汽车在车辆中的占有率越来越高，电动汽车以电池为动力，不仅需要对电池进行冷却保证电池的安全高效运行，还需要满足乘员舱的舒适性与驾驶安全性。目前大多数电动汽车采用的热管理系统是利用电动汽车空调与PTC电加热器相结合的系统，冬天工况时通过PTC电加热器进行采暖，这将极大衰减电动汽车的行驶里程。与现有传统空调加热系统相比，热泵系统结构相对复杂，成本有所增加(增加约1500元)，是其获得广泛应用的主要障碍。根据目前市场的反馈，主机厂希望热泵系统成本增加控制在1000元左右，同时热管理系统更高效的运行。因此，研究高效低成本热泵系统对推广热泵系统在电动汽车中的广泛使用、并以解决冬天行驶里程衰减问题，将有极大帮助。

经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为CN109774422A，公开了一种电动车热管理系统及电动车，其包括：外部换热器、第一节流阀、气液分离器、压缩机、中间换热器、第一水泵和暖风芯体；中间换热器具有热源侧和冷源侧，热源侧与冷源侧进行热量交换；冷源侧内的冷却液经第一水泵抽至暖风芯体，暖风芯体内的冷却液排入冷源侧内；外部换热器的第一进液口与热源侧的第二排液口连接，外部换热器的第一排液口与气液分离器的第三进液口连接，热源侧的第二进液口通过压缩机与气液分离器的第三排液口连接，第一节流阀设置在所述第一进液口与第二排液口的连接管路上。该发明就存在上述相关问题。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种新能源汽车热管理系统。

根据本实用新型提供的一种新能源汽车热管理系统，包括空调子系统，所述空调子系统包括压缩机、第一换热器、蒸发器、气液分离器、截止阀和车内冷凝器；

所述压缩机的进口与所述气液分离器的出口连通，所述压缩机的出口通过三通阀分别与所述第一换热器、所述车内冷凝器的进口连通，所述第一换热器的出口通过第一节流阀与所述蒸发器的进口连通，所述车内冷凝器的出口依次通过单向阀、所述第一节流阀与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器的出口与所述气液分离器的进口连通，所述截止阀的进口连通于所述三通阀和所述第一换热器之间的管路，所述截止阀的出口与所述气液分离器的进口连通；

所述空调子系统通过控制所述三通阀与所述截止阀的开关状态，所述空调子系统分别以制冷模式、制热模式或除湿模式运行。

一些实施方式中，所述空调子系统执的制冷模式为：气体自所述气液分离器进入所述压缩机变为高温高压气体，高温高压气体通过所述三通阀进入所述第一换热器后变为中温高压液体，中温高压液体经第一节流阀变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物通过所述蒸发器变为低温低压气体后进入所述气液分离器内，所述蒸发器通过吸热实现制冷效果，此时，所述三通阀通往所述车内冷凝器的通路和所述截止阀为关闭状态。

一些实施方式中，所述空调子系统的制热模式为：气体自所述气液分离器进入所述压缩机变为高温高压气体，高温高压气体通过所述三通阀进入所述车内冷凝器后变为中温高压液体，中温高压液体依次经所述单向阀、所述第一节流阀变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物经所述第一换热器变为低温低压气体，低温低压气体经所述截止阀进入所述气液分离器内，通过所述车内冷凝器的放热实现制热效果，此时，所述三通阀通往所述第一换热器的通路为关闭状态。

一些实施方式中，所述空调子系统的除湿模式为：气体自所述气液分离器进入所述压缩机变为高温高压气体，高温高压气体经所述三通阀进入所述车内冷凝器内变为中温高压液体，中温高压液体依次通过所述单向阀、所述第一节流阀变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物进入所述蒸发器内变为低温低压气体而进入所述气液分离器内，此时，所述三通阀通往所述车内冷凝器的通路和所述截止阀为关闭状态。

一些实施方式中，所述空调子系统还包括第一风扇，所述第一风扇设置于所述蒸发器侧面，所述第一风扇用于加快所述蒸发器的换热速率。

一些实施方式中，还包括冷却液回路子系统，所述冷却液回路子系统包括第一水泵、散热器以及驱动单元，所述第一水泵、所述散热器和所述驱动单元依次通过管道与所述第一换热器连通；

所述空调子系统制热模式时，所述冷却液回路子系统中的所述驱动单元产生的热量以及从环境中吸收的热量为流经所述第一换热器的低温低压气液两相混合物提供热能；所述空调子系统制冷模式时，所述冷却液回路系统将经过所述第一换热器的高温高压气体的部分热量带走。

一些实施方式中，所述冷却液回路子系统还包括第一膨胀水壶，所述第一膨胀水壶的进口与所述第一换热器的一个出口连通，所述第一膨胀水壶的出口与所述第一水泵的进口连通。

一些实施方式中，所述冷却液回路子系统还包括第二风扇，所述第二风扇设置于所述散热器侧面，所述第二风扇用于加快所述散热器的换热速率。

一些实施方式中，还包括电池温控子系统，所述电池温控子系统包括第二水泵、电加热器和电池，所述空调子系统还包括第三节流阀和第二换热器，所述第二换热器、所述电加热器、所述第一水泵以及所述电池通过管道串联，所述第二换热器的其中一个进口通过所述第三节流阀与所述第一换热器连通，所述第二换热器的其中一个出口与所述气液分离器的进口连通；

所述空调子系统制冷模式时，中温高压液体经所述第三节流阀变为低温低压气液两相混合物进入所述第二换热器，继而通过管道依次流经所述电池、所述第二水泵以及所述电加热器后再回流至所述第二换热器内并最终进入所述气液分离器中，完成对所述电池的冷却降温；

所述电加热器通过对回路加热使所述电池升温。

一些实施方式中，所述电池温控子系统还包括第二膨胀水壶，所述第二膨胀水壶的进口与所述电池的出口连通，所述第二膨胀水壶的出口与所述第二水泵的进口连通。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型取消了室外换热器，更利于集成化设计，节省阀件和管路，同时在空调模式下旁通室内冷凝器的设计，解决了空调模式下室内冷凝器的漏热问题。

2、本实用新型通过空调子系统与冷却液回路子系统的连通，一方面系统于高温环境下热量可借助冷却液回路子系统进行散发，另一方面系统于低温环境下可有效利用冷却回路子系统中的余热，提升了系统的整体效能。

3、本实用新型通过进一步集成电池温控子系统，通过空调子系统与电池温控子系统的相互协同，实现对电池工作温度的控制，降低能耗。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型系统原理图；

图2为本实用新型系统于制冷模式下的工作原理图；

图3为本实用新型系统于制热模式下的工作原理图；

图4为本实用新型系统于除湿模式下的工作原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实用新型提供了一种新能源汽车热管理系统，如图1-4所示，包括空调子系统，空调子系统运行制冷模式、制热模式以及除湿模式。空调子系统包括压缩机1、三通阀2、第一换热器3、第一节流阀4、蒸发器6、气液分离器9、截止阀10以及车内冷凝器11等组成，其中车内冷凝器11和蒸发器6为室内热交换组件，为室内提供冷热气流。

各组件间的连通关系为：

压缩机1的进口与气液分离器9的出口连通，压缩机1的出口通过三通阀2分别与第一换热器3、车内冷凝器11的进口连通，第一换热器3的出口通过第一节流阀4与蒸发器6的进口连通，车内冷凝器11的出口依次通过单向阀12、第一节流阀4与蒸发器6的进口连通，蒸发器6的出口与气液分离器9的进口连通，截止阀10的进口连通于三通阀2和第一换热器3之间的管路，截止阀10的出口与气液分离器9的进口连通。优选的，空调子系统还包括第一风扇13，第一风扇13设置于蒸发器6侧面，第一风扇13用于加快蒸发器6的换热速率。

空调子系统执的制冷模式为：气体自气液分离器9进入压缩机1变为高温高压气体，高温高压气体通过三通阀2进入第一换热器3后变为中温高压液体，中温高压液体经第一节流阀4变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物通过蒸发器6变为低温低压气体后进入气液分离器9内，蒸发器6通过吸热实现制冷效果，此时，三通阀2通往车内冷凝器11的通路和截止阀10为关闭状态。

空调子系统的制热模式为：气体自气液分离器9进入压缩机1变为高温高压气体，高温高压气体通过三通阀2进入车内冷凝器11后变为中温高压液体，中温高压液体依次经单向阀12、第一节流阀4变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物经第一换热器3变为低温低压气体，低温低压气体经截止阀10进入气液分离器9内，通过车内冷凝器11的放热实现制热效果，此时，三通阀2通往第一换热器3的通路为关闭状态。

空调子系统的除湿模式为：气体自气液分离器9进入压缩机1变为高温高压气体，高温高压气体经三通阀2进入车内冷凝器11内变为中温高压液体，中温高压液体依次通过单向阀12、第一节流阀4变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物进入蒸发器6内变为低温低压气体而进入气液分离器9内，此时，三通阀2通往车内冷凝器11的通路和截止阀10为关闭状态。

本实用新型本实用新型取消了室外换热器，更利于集成化设计，节省阀件和管路，同时在空调模式下旁通室内冷凝器的设计，解决了空调模式下室内冷凝器的漏热问题。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上形成，通过空调子系统与冷却液回路子系统的连通，一方面系统于高温环境下热量可借助冷却液回路子系统进行散发，另一方面系统于低温环境下可有效利用冷却回路子系统中的余热，提升了系统的整体效能。具体地：

如图1-4所示，冷却液回路子系统包括第一水泵20、散热器21以及驱动单元，第一水泵20、散热器21和驱动单元依次通过管道与第一换热器3连通。驱动单元可为一组，也可为两组，如附图中所示的为两组驱动单元，分别为驱动单元22和驱动单元23。优选的，冷却液回路子系统还包括第一膨胀水壶24以及第二风扇25。第一膨胀水壶24的进口与第一换热器3的一个出口连通，第一膨胀水壶24的出口与第一水泵20的进口连通。第二风扇25，第二风扇25设置于散热器21侧面，第二风扇25用于加快散热器21的换热速率。

空调子系统制热模式时，冷却液回路子系统中的驱动单元产生的热量为流经第一换热器3的低温低压气液两相混合物提供热能，使得低温低压气液两相混合物通过吸热而减少混合物中的液体量。空调子系统制冷模式时，冷却液回路系统对经过第一换热器3的高温高压气体进行降温，将经过第一换热器3的高温高压气体的部分热量带走。

实施例3

本实施例3是在实施例2的基础上形成，通过进一步集成电池温控子系统，通过空调子系统与电池温控子系统的相互协同，实现对电池工作温度的控制，降低能耗。具体地：

如图1-4所示，电池温控子系统包括第二水泵30、电加热器31和电池32，空调子系统还包括第三节流阀7和第二换热器8。第二换热器8、电加热器31、第一水泵30以及电池32通过管道串联，第二换热器8的其中一个进口通过第三节流阀7与第一换热器3连通，第二换热器8的其中一个出口与气液分离器9的进口连通。优选的，电池温控子系统还包括第二膨胀水壶33，第二膨胀水壶33的进口与电池32的出口连通，第二膨胀水壶33的出口与第二水泵30的进口连通。

电池升温可通过电加热器31实现，即通过电机热器31对回路加热使电池32升温。另外，在极低温条件下，可以通过热泵系统吸收电加热器31的热量用于乘员舱供暖。

空调子系统制冷模式时，部分中温高压液体经第三节流阀7变为低温低压气液两相混合物进入第二换热器8，继而通过管道依次流经电池32、第二水泵30以及电加热器31后再回流至第二换热器8内并最终进入气液分离器9中，完成对电池32的冷却降温。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种新能源汽车热管理系统，其特征在于，包括空调子系统，所述空调子系统包括压缩机(1)、第一换热器(3)、蒸发器(6)、气液分离器(9)、截止阀(10)和车内冷凝器(11)；

所述压缩机(1)的进口与所述气液分离器(9)的出口连通，所述压缩机(1)的出口通过三通阀(2)分别与所述第一换热器(3)、所述车内冷凝器(11)的进口连通，所述第一换热器(3)的出口通过第一节流阀(4)与所述蒸发器(6)的进口连通，所述车内冷凝器(11)的出口依次通过单向阀(12)、所述第一节流阀(4)与所述蒸发器(6)的进口连通，所述蒸发器(6)的出口与所述气液分离器(9)的进口连通，所述截止阀(10)的进口连通于所述三通阀(2)和所述第一换热器(3)之间的管路，所述截止阀(10)的出口与所述气液分离器(9)的进口连通；

所述空调子系统通过控制所述三通阀(2)与所述截止阀(10)的开关状态，所述空调子系统分别以制冷模式、制热模式或除湿模式运行。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述空调子系统执的制冷模式为：气体自所述气液分离器(9)进入所述压缩机(1)变为高温高压气体，高温高压气体通过所述三通阀(2)进入所述第一换热器(3)后变为中温高压液体，中温高压液体经第一节流阀(4)变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物通过所述蒸发器(6)变为低温低压气体后进入所述气液分离器(9)内，所述蒸发器(6)通过吸热实现制冷效果，此时，所述三通阀(2)通往所述车内冷凝器(11)的通路和所述截止阀(10)为关闭状态。

3.根据权利要求1所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述空调子系统的制热模式为：气体自所述气液分离器(9)进入所述压缩机(1)变为高温高压气体，高温高压气体通过所述三通阀(2)进入所述车内冷凝器(11)后变为中温高压液体，中温高压液体依次经所述单向阀(12)、所述第一节流阀(4)变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物经所述第一换热器(3)变为低温低压气体，低温低压气体经所述截止阀(10)进入所述气液分离器(9)内，通过所述车内冷凝器(11)的放热实现制热效果，此时，所述三通阀(2)通往所述第一换热器(3)的通路为关闭状态。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述空调子系统的除湿模式为：气体自所述气液分离器(9)进入所述压缩机(1)变为高温高压气体，高温高压气体经所述三通阀(2)进入所述车内冷凝器(11)内变为中温高压液体，中温高压液体依次通过所述单向阀(12)、所述第一节流阀(4)变为低温低压气液两相混合物，低温低压气液两相混合物进入所述蒸发器(6)内变为低温低压气体而进入所述气液分离器(9)内，此时，所述三通阀(2)通往所述车内冷凝器(11)的通路和所述截止阀(10)为关闭状态。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述空调子系统还包括第一风扇(13)，所述第一风扇(13)设置于所述蒸发器(6)侧面，所述第一风扇(13)用于加快所述蒸发器(6)的换热速率。

6.根据权利要求1-5任一所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，还包括冷却液回路子系统，所述冷却液回路子系统包括第一水泵(20)、散热器(21)以及驱动单元，所述第一水泵(20)、所述散热器(21)和所述驱动单元依次通过管道与所述第一换热器(3)连通；

所述空调子系统制热模式时，所述冷却液回路子系统中的所述驱动单元产生的热量以及从环境中吸收的热量为流经所述第一换热器(3)的低温低压气液两相混合物提供热能；所述空调子系统制冷模式时，所述冷却液回路系统将经过所述第一换热器(3)的高温高压气体的部分热量带走。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述冷却液回路子系统还包括第一膨胀水壶(24)，所述第一膨胀水壶(24)的进口与所述第一换热器(3)的一个出口连通，所述第一膨胀水壶(24)的出口与所述第一水泵(20)的进口连通。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述冷却液回路子系统还包括第二风扇(25)，所述第二风扇(25)设置于所述散热器(21)侧面，所述第二风扇(25)用于加快所述散热器(21)的换热速率。

9.根据权利要求6所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，还包括电池温控子系统，所述电池温控子系统包括第二水泵(30)、电加热器(31)和电池(32)，所述空调子系统还包括第三节流阀(7)和第二换热器(8)，所述第二换热器(8)、所述电加热器(31)、所述第一水泵(30)以及所述电池(32)通过管道串联，所述第二换热器(8)的其中一个进口通过所述第三节流阀(7)与所述第一换热器(3)连通，所述第二换热器(8)的其中一个出口与所述气液分离器(9)的进口连通；

所述空调子系统制冷模式时，中温高压液体经所述第三节流阀(7)变为低温低压气液两相混合物进入所述第二换热器(8)，继而通过管道依次流经所述电池(32)、所述第二水泵(30)以及所述电加热器(31)后再回流至所述第二换热器(8)内并最终进入所述气液分离器(9)中，完成对所述电池(32)的冷却降温；

所述电加热器(31)通过对回路加热使所述电池(32)升温。

10.根据权利要求9所述的新能源汽车热管理系统，其特征在于，所述电池温控子系统还包括第二膨胀水壶(33)，所述第二膨胀水壶(33)的进口与所述电池(32)的出口连通，所述第二膨胀水壶(33)的出口与所述第二水泵(30)的进口连通。

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