CN217649259U - 共热源的热管理系统及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式提供一种共热源的热管理系统及新能源汽车，属于热管理技术领域。新能源汽车包括动力电池包，系统包括：暖风芯体、第一三通阀、加热器及中间换热器；暖风芯体、第一三通阀及加热器构成第一冷却液回路，加热器、第一三通阀及中间换热器的第一流路构成第二冷却液回路，中间换热器的第二流路及动力电池包构成第三冷却液回路。本实用新型上述技术方案通过一个中间换热器为乘员舱及动力电池包加热，利用三通阀控制加热回路，无需在乘员舱加热回路及动力电池加热回路分别设置加热器，能有效降低整车重量，优化车辆前舱空间。

Description

共热源的热管理系统及新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及热管理技术领域，具体地涉及一种共热源的热管理系统及一种新能源汽车。

背景技术

目前，电动车在乘用车市场上的占比越来越多，相较传统的内燃机车，新能源汽车的优势非常明显，但同时其劣势也同样明显，比如对乘员舱及动力电池包的加热功能。不同于传统的燃油车存在冷却废热可以利用，对于电动车，热能是一种宝贵的能源，本质上热能的产生绝大部分来源于动力电池，所以如何优化电动车的加热方案就变得尤为重要。现有电动车的加热通常为分别在空调箱内部布置一个5.5KW功率的空气加热器给乘员舱进行加热，在动力电池回路中布置一个5.5KW功率的水加热器给动力电池包进行加热，两条加热回路相对独立并单独进行控制。但是现有的电动车加热方案不利于降低电动车的整车重量及优化前舱空间。

实用新型内容

本实用新型实施方式的目的是提供一种共热源的热管理系统及新能源汽车，以解决现有的电动车加热方案不利于降低电动车的整车重量及优化前舱空间的问题。

为了实现上述目的，在本实用新型第一方面，提供一种共热源的热管理系统，用于新能源汽车，所述新能源汽车包括动力电池包，所述共热源的热管理系统包括：

暖风芯体、第一三通阀、加热器及中间换热器；

所述暖风芯体、所述第一三通阀及所述加热器构成第一冷却液回路，所述加热器、所述第一三通阀及所述中间换热器的第一流路构成第二冷却液回路，所述中间换热器的第二流路及所述动力电池包构成第三冷却液回路；

所述加热器用于加热所述第一冷却液回路中的冷却液，以加热所述暖风芯体，以及加热所述第二冷却液回路中的冷却液；

所述中间换热器用于通过所述第一流路中已加热的冷却液加热所述第二流路中的冷却液，以加热所述动力电池包。

可选地，所述共热源的热管理系统还包括：

第一水泵；

所述暖风芯体通过所述第一三通阀的第一端及第二端与所述加热器及所述第一水泵构成第一冷却液回路；

所述加热器通过所述第一三通阀的第二端及第三端与所述中间换热器及所述第一水泵构成第二冷却液回路；

所述第一水泵用于驱动所述第一冷却液在所述第一冷却液回路中循环，以及驱动所述第二冷却液在所述第二冷却液回路中循环。

可选地，所述共热源的热管理系统还包括：

第二水泵；

所述中间换热器的第二流路、所述第二水泵及所述动力电池包构成第三冷却液回路；

所述第二水泵用于驱动所述第三冷却液在所述第三冷却液回路中循环。

可选地，所述第一三通阀为三通比例调节阀。

可选地，所述加热器为PTC加热器。

可选地，所述共热源的热管理系统还包括：

控制器、第一温度传感器及第二温度传感器；

所述第一温度传感器设置在所述暖风芯体处，所述第二温度传感器设置于所述动力电池包处；

所述控制器与所述三通比例调节阀、所述第一温度传感器及所述第二温度传感器分别连接。

可选地，所述第二冷却液回路及所述第三冷却液回路上分别设置有膨胀水壶。

可选地，所述共热源的热管理系统还包括：

冷凝器、蒸发器、第二三通阀、第三三通阀及压缩机；

所述冷凝器的第一端通过所述第二三通阀的第一端及第二端与所述蒸发器连接，所述蒸发器通过所述第三三通阀的第一端及第二端与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器的第二端连接，以构成第一冷媒回路。

可选地，所述冷凝器的第一端通过所述第二三通阀的第一端及第三端与所述中间换热器的第三流路的第一端连接，所述中间换热器的第三流路的第二端通过所述第三三通阀的第三端及第二端与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器的第二端连接，以构成第二冷媒回路。

在本实用新型的第二方面，提供一种新能源汽车，包括上述的共热源的热管理系统。

本实用新型上述技术方案通过一个中间换热器为乘员舱及动力电池包加热，利用三通阀控制加热回路，无需在乘员舱加热回路及动力电池加热回路分别设置加热器，能有效降低整车重量，优化车辆前舱空间。

本实用新型实施方式的其它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实用新型实施方式的进一步理解，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实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1是本实用新型一种实施方式提供的共热源的热管理系统系统结构图。

附图标记说明

1-第一三通阀，2-第一水泵，3-第二水泵，4-第二三通阀，5-第三三通阀， 6-压缩机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型实施方式中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，在本实用新型第一方面，提供一种共热源的热管理系统，用于新能源汽车，新能源汽车包括动力电池包，共热源的热管理系统包括：暖风芯体、第一三通阀1、加热器及中间换热器；暖风芯体、第一三通阀1 及加热器构成第一冷却液回路，加热器、第一三通阀1及中间换热器的第一流路构成第二冷却液回路，中间换热器的第二流路及动力电池包构成第三冷却液回路；加热器用于加热第一冷却液回路中的冷却液，以加热暖风芯体，以及加热第二冷却液回路中的冷却液；中间换热器用于通过第一流路中已加热的冷却液加热第二流路中的冷却液，以加热动力电池包，本实施方式中，中间换热器为电池冷却器Chiller。

如此，本实用新型通过一个中间换热器为乘员舱及动力电池包加热，利用三通阀控制加热回路，无需在乘员舱加热回路及动力电池加热回路分别设置加热器，能有效降低整车重量，优化车辆前舱空间。

为了驱动冷却液在加热回路中循环，共热源的热管理系统还包括：第一水泵2及第二水泵3，其中，第一水泵2用于驱动第一冷却液在第一冷却液回路中循环以及驱动第二冷却液在第二冷却液回路中循环，第二水泵3用于驱动第三冷却液在第三冷却液回路中循环。暖风芯体的出水口与第一三通阀 1的第一端连接，通过第一三通阀1的第一端及第二端与加热器的进水口连接，加热器的出水口与第一水泵2的进水口连接，第一水泵2的出水口与暖风芯体的进水口连接，这样，暖风芯体、加热器及第一水泵2即构成了第一冷却液回路。

同时，第一三通阀1的第三端与中间换热器的第一流路的第一端连接，中间换热器的第一流路的第二端与第一水泵2的出水口连接，这样，加热器、中间换热器及第一水泵2构成了第二冷却液回路。中间换热器的第二流路的第一端与第二水泵3的进水口连接，第二水泵3的出水口与设置在动力电池包上的冷却液管路的进水口连接，动力电池包上的冷却液管路的出水口与中间换热器的第二流路的第二端连接，这样，中间换热器、第二水泵3及动力电池包构成了第三冷却液回路。为了保证热管理系统的稳定运行，避免热管理系统的冷却液管道内压力过高导致系统故障，在第二冷却液回路及第三冷却液回路上还分别设置有膨胀水壶，其中，膨胀水壶分别设置在第一三通阀 1的第三端与中间换热器的第一流路第一端之间，以及中间换热器的第二流路第一端与第二水泵3之间。

本实施方式中，第一三通阀1为三通比例调节阀，加热器优选为PTC 加热器。通过三通比例调节阀，可根据加热需求对加热回路进行控制，例如，在需要对乘员舱加热时，控制三通比例调节阀的第一端及第二端打开，第三端关闭，在第一水泵2的作用下，第一冷却液回路中的冷却液经PTC加热器加热后送达暖风芯体，再通过鼓风机将冷空气吹过暖风芯体以加热乘员舱内的空气,使车内的温度升高，之后，流过暖风芯体的冷却液经过第一三通阀 1的第一端及第二端回到PTC加热器进行加热，形成循环。当需要对动力电池包加热时，控制三通比例调节阀的第一端关闭，第二端及第三端打开，在第一水泵2的作用下，第二冷却液回路中的冷却液经PTC加热器加热后流入中间换热器的第一流路，第一流路中的冷却液在中间换热器内对中间换热器的第二流路中的冷却液进行加热，在第二水泵3的作用下，第二流路中已经被加热的冷却液通过设置在动力电池包上的冷却液管路对动力电池包进行加热后进入第二流路，已经冷却的冷却液在中间换热器内被第一流路中已经被加热的冷却液再次加热，形成循环。

为了更精确的控制加热温度，本实施方式的共热源的热管理系统还包括：控制器、第一温度传感器及第二温度传感器；第一温度传感器设置在暖风芯体处，第二温度传感器设置于动力电池包处；控制器与三通比例调节阀、第一温度传感器、第二温度传感器、加热器、第一水泵2及第二水泵3分别连接，其中，控制器可以是新增的控制器，也可以利用原车现有的控制器，如 VCU等。控制器根据接收到的加热指令控制加热器及第一水泵2、第二水泵 3的开启或关闭，并能响应于接收到的乘员舱的加热温度及动力电池包的加热温度控制第一三通阀1各端口的开度，以控制加热温度。

本实施方式的共热源的热管理系统还包括：冷凝器、蒸发器、第二三通阀4、第三三通阀5及压缩机6；冷凝器的第一端通过第二三通阀4的第一端及第二端与蒸发器连接，蒸发器通过第三三通阀5的第一端及第二端与压缩机6连接，压缩机6与冷凝器的第二端连接，以构成第一冷媒回路。冷凝器的第一端通过第二三通阀4的第一端及第三端与中间换热器的第三流路的第一端连接，中间换热器的第三流路的第二端通过第三三通阀5的第三端及第二端与压缩机6连接，压缩机6与冷凝器的第二端连接，以构成第二冷媒回路。其中，第二三通阀4的第二端与蒸发器之间，以及第二三通阀4的第三端与中间换热器的第三流路的第一端之间还分别设置有膨胀阀。

在需要对乘员舱制冷时，加热器关闭，压缩机6将气态的制冷剂进行压缩并输送至冷凝器，制冷剂在此变为液态，此时，第二三通阀4的第一端及第二端打开，第三端关闭，第三三通阀5的第一端及第二端打开，第三端关闭，制冷剂通过第二三通阀4的第一端及第二端进入膨胀阀，经膨胀阀后进入蒸发器蒸发为气态，以吸收空气热量，变为气态的制冷剂在对空气降温后，经第三三通阀5的第一端及第二端进入压缩机6，重复上述过程，形成乘员舱的制冷循环。

在需要对动力电池包制冷时，加热器关闭，压缩机6将气态的制冷剂进行压缩并输送至冷凝器，制冷剂在此变为液态，此时，第二三通阀4的第一端及第三端打开，第二端关闭，第三三通阀5的第二端及第三端打开，第一端关闭，制冷剂通过第二三通阀4的第一端及第三端进入中间换热器，并在中间换热器的第三流路中蒸发为气态，以吸收环境热量，并对第二流路中的冷却液进行降温，在第二水泵3的作用下，降温后的冷却液对动力电池包进行降温。制冷剂在中间换热器蒸发变为气态后，经第三三通阀5的第三端及第二端重新进入压缩机6，重复上述过程，形成动力电池包的制冷循环，实现对动力电池包的降温。

在本实用新型的第二方面，提供一种新能源汽车，包括上述的共热源的热管理系统。

综上所述，本实施方式通过唯一的加热器作为热源对冷却液加热后，根据需求通过三通阀将加热后的冷却液分为两路，一路至空调暖风芯体给乘员舱进行加热，另一路通过电池冷却器给动力电池包进行加热，相比现有技术的乘员舱与动力电池包需要通过不同的加热器分别单独控制，本实施方式能够有效降低整车重量及成本，优化前舱空间，同时，经过测试，水水换热效率约为97％，经电池冷却器换热后的热散失比较小，可以忽略，换热后的冷却液能够保证对电池包的加热效果。

以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。

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，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种共热源的热管理系统，用于新能源汽车，所述新能源汽车包括动力电池包，其特征在于，所述共热源的热管理系统包括：

暖风芯体、第一三通阀、加热器及中间换热器；

所述暖风芯体、所述第一三通阀及所述加热器构成第一冷却液回路，所述加热器、所述第一三通阀及所述中间换热器的第一流路构成第二冷却液回路，所述中间换热器的第二流路及所述动力电池包构成第三冷却液回路；

所述加热器用于加热所述第一冷却液回路中的冷却液，以加热所述暖风芯体，以及加热所述第二冷却液回路中的冷却液；

所述中间换热器用于通过所述第一流路中已加热的冷却液加热所述第二流路中的冷却液，以加热所述动力电池包。

2.根据权利要求1所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述共热源的热管理系统还包括：

第一水泵；

所述暖风芯体通过所述第一三通阀的第一端及第二端与所述加热器及所述第一水泵构成第一冷却液回路；

所述加热器通过所述第一三通阀的第二端及第三端与所述中间换热器及所述第一水泵构成第二冷却液回路；

所述第一水泵用于驱动所述第一冷却液在所述第一冷却液回路中循环，以及驱动所述第二冷却液在所述第二冷却液回路中循环。

3.根据权利要求1所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述共热源的热管理系统还包括：

第二水泵；

所述中间换热器的第二流路、所述第二水泵及所述动力电池包构成第三冷却液回路；

所述第二水泵用于驱动所述第三冷却液在所述第三冷却液回路中循环。

4.根据权利要求1～3中任一项权利要求所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述第一三通阀为三通比例调节阀。

5.根据权利要求1～3中任一项权利要求所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述加热器为PTC加热器。

6.根据权利要求4所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述共热源的热管理系统还包括：

控制器、第一温度传感器及第二温度传感器；

所述第一温度传感器设置在所述暖风芯体处，所述第二温度传感器设置于所述动力电池包处；

所述控制器与所述三通比例调节阀、所述第一温度传感器及所述第二温度传感器分别连接。

7.根据权利要求1～3中任一项权利要求所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述第二冷却液回路及所述第三冷却液回路上分别设置有膨胀水壶。

8.根据权利要求1～3中任一项权利要求所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述共热源的热管理系统还包括：

冷凝器、蒸发器、第二三通阀、第三三通阀及压缩机；

所述冷凝器的第一端通过所述第二三通阀的第一端及第二端与所述蒸发器连接，所述蒸发器通过所述第三三通阀的第一端及第二端与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器的第二端连接，以构成第一冷媒回路。

9.根据权利要求8所述的共热源的热管理系统，其特征在于，所述冷凝器的第一端通过所述第二三通阀的第一端及第三端与所述中间换热器的第三流路的第一端连接，所述中间换热器的第三流路的第二端通过所述第三三通阀的第三端及第二端与所述压缩机连接，所述压缩机与所述冷凝器的第二端连接，以构成第二冷媒回路。

10.一种新能源汽车，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项权利要求所述的共热源的热管理系统。

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