CN217892456U - 适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，包括：制冷剂回路，包括设置在第一回路上的冷热一体交换器、冷凝器、驾驶室制冷剂回路和压缩机；电机电控水回路，包括设置在第二回路上的电机水道、电控水道、低温散热器和冷热一体交换器；电池水回路，包括设置在第三回路上的电池水道、热交换器和冷热一体交换器；发动机热水回路，包括设置在第四回路的发动机水道和热交换器；其中，冷热一体交换器的冷源出入口接入第一回路，冷热一体交换器的热源出入口接入第二回路和第三回路；热交换器的冷源出入口接入第三回路，热交换器热源出入口接入第四回路。本实用新型共用一套热管理机组，实现对车辆驾驶室、动力电池、电机、电控的制冷功能。

Description

适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组

技术领域

本实用新型涉及热管理技术领域，尤其是指一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组。

背景技术

热管理系统的重要性是不言而喻的，于整车而言关乎的是安全性，于驾乘人员而言，影响的是舒适性，所以热管理系统在整车的重要性非常强，同时也是，新能源车渗透提升中，比较重要的影响因素。

与传统的燃油车相比，新能源混合动力车型的汽车热管理系统会更加复杂，要求也会更高，比如说新能源汽车的“三大件”电池、电机、电控，其均对热管理系统提供了更高的升级诉求。

因此，为了适应新能源混合动力车型的汽车热管理的需求，亟需设计一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，包括：

制冷剂回路，包括设置在第一回路上的冷热一体交换器、冷凝器、驾驶室制冷剂回路和压缩机，所述第一回路上还设置至少一个冷媒加注口、至少一个压力传感器和至少一个空调开关阀；

电机电控水回路，包括设置在第二回路上的电机水道、电控水道、低温散热器和冷热一体交换器，所述第二回路还设置至少一个水温传感器和至少一个电磁阀；

电池水回路，包括设置在第三回路上的电池水道、热交换器和冷热一体交换器，所述第三回路还设置至少一个电磁阀和至少一个水温传感器；

发动机热水回路，包括设置在第四回路的发动机水道和热交换器，所述第四回路还设置至少一个电磁阀；

其中，所述冷热一体交换器的冷源出入口接入所述第一回路，所述冷热一体交换器的热源出入口接入所述第二回路；所述热交换器的冷源出入口接入所述第三回路，所述热交换器热源出入口接入所述第四回路。

其进一步的技术特征在于：所述第一回路包括并联的第一管路和第二管路，所述第一管路上设置所述冷热一体交换器、所述冷凝器和所述压缩机，所述第二管路上设置所述驾驶室制冷剂回路。

其进一步的技术特征在于：所述第一管路上设置第一冷媒加注口、第一压力传感器和第二空调开关阀，且所述第一冷媒加注口和所述第一压力传感器设置在所述压缩机的一侧，所述第二空调开关阀设置在所述冷热一体交换器和所述冷凝器之间。

其进一步的技术特征在于：所述第一管路上设置第二冷媒加注口和第二压力传感器，且所述第二冷媒加注口和所述第二压力传感器设置在所述压缩机的另一侧。

其进一步的技术特征在于：所述第二管路上设置第一空调开关阀。

其进一步的技术特征在于：所述第二回路包括并联的第三管路和第四管路，所述第三管路上设置所述电机水道、所述电控水道、所述低温散热器、第一电子水泵和所述冷热一体交换器，所述第四管路设置第二水暖电磁阀。

其进一步的技术特征在于：所述第三管路上设置第一水暖电磁阀和第一水温传感器，且所述第一水暖电磁阀设置在所述电机水道和所述低温散热器之间，所述第一水温传感器设置在所述第一电子水泵和所述冷热一体交换器。

其进一步的技术特征在于：所述第三回路包括并联的第五管路和第六管路，所述第五管路上设置所述电池水道、所述热交换器、第二电子水泵和所述冷热一体交换器；所述第六管路上设置第五水暖电磁阀。

其进一步的技术特征在于：所述第五管路上还设置第四水暖电磁阀和第二水温传感器；所述第四水暖电磁阀设置在所述电池水道和所述冷热一体交换器之间，所述第二水温传感器设置在所述热交换器和所述第二电子水泵之间。

其进一步的技术特征在于：所述第四回路设置第三水暖电磁阀。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型包括制冷剂回路、电机电控水回路、电池水回路以及发动机热水回路，各个回路之间通过水暖电磁阀、开关阀、热交换器实现热传递及热交换，适应整车各种工况下的不同热管理需求。

本实用新型通过共用一套热管理机组，利用蒸汽压缩机原理和低温散热器作为制冷动力发起点，来共同实现对车辆驾驶室、动力电池、电机、电控的制冷功能。

具体地，以发动机水道冷却液和电机、电控水道冷却液作为加热介质，共同实现对车动力电池冷却液的迅速加热及保温功能；通过在制冷剂回路增加空调开关阀来实现驾驶室和电池的制冷；通过在发动机冷却液回路、动力电池冷却液回路、电机电控冷却液回路增加水暖电磁阀，分别实现对各个冷却液回路冷却和加热的独立控制，来满足不同工况下的热管理需求。

2、本实用新型将驾驶室、电池热管理、电机电控热管理系统集成一套，相比于当前新能源车辆需要给电池、电机电控、驾驶室三套热管理系统，集成度、经济性更高，整车布置性更优。

3、本实用新型中电池冷却和电机电控冷却由低温散热器联合制冷剂回路进行散热，模式更多，降低能耗，热管理系统的综合性能提高。

4、本实用新型中电池加热由发动机冷却液联合电机电控冷却液进行加热，代替PTC加热即采用PTC陶瓷发热元件与铝管组成进行加热的方式，成本更低、效率更高，更加节能。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的示意图。

图2是制冷剂回路的示意图。

图3是电机电控水回路的示意图。

图4是电池水回路的示意图。

图5是发动机热水回路的示意图。

说明书附图标记说明：1、第一水暖电磁阀；2、电机水道；3、电控水道；4、第二水暖电磁阀；5、低温散热器；6、发动机水道；7、第三水暖电磁阀；8、第一电子水泵；9、电池水道；10、热交换器；11、第四水暖电磁阀；12、第五水暖电磁阀；13、第二电子水泵；14、冷热一体交换器；15、冷凝器；16、第一空调开关阀；17、驾驶室制冷剂回路；18、第一冷媒加注口；19、第一压力传感器；20、压缩机；21、第二冷媒加注口；22、第二压力传感器；23、第一水温传感器；24、第二水温传感器；25、第二空调开关阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

如图1所示，一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，包括：

制冷剂回路，包括设置在第一回路上的冷热一体交换器14、冷凝器15、驾驶室制冷剂回路17和压缩机20，第一回路上还设置至少一个冷媒加注口、至少一个压力传感器和至少一个空调开关阀。

电机电控水回路，包括设置在第二回路上的电机水道2、电控水道3、低温散热器5和冷热一体交换器14，第二回路还设置至少一个水温传感器和至少一个电磁阀。

电池水回路，包括设置在第三回路上的电池水道9、热交换器10和冷热一体交换器14，第三回路还设置至少一个电磁阀和至少一个水温传感器。

发动机热水回路，包括设置在第四回路的发动机水道6和热交换器10，第四回路还设置至少一个电磁阀。

其中，冷热一体交换器14的冷源出入口接入第一回路，冷热一体交换器14的热源出入口接入第二回路和第三回路。热交换器10的冷源出入口接入第三回路，热交换器10热源出入口接入第四回路。

上述提供了一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，解决了新能源混合动力车型要在合理的温度范围内才能工作，需要更加精密化的热管理系统的问题。

在本实施例中，第一回路包括并联的第一管路和第二管路，第一管路上设置冷热一体交换器14、冷凝器15和压缩机20，第二管路上设置驾驶室制冷剂回路17。

在本实施例中，第一管路上设置第一冷媒加注口18、第一压力传感器19和第二空调开关阀25，且第一冷媒加注口18和第一压力传感器19设置在压缩机20的一侧，第二空调开关阀25设置在冷热一体交换器14和冷凝器15之间。

在本实施例中，第一管路上设置第二冷媒加注口21和第二压力传感器22，且第二冷媒加注口21和第二压力传感器22设置在压缩机20的另一侧。

在本实施例中，第二管路上设置第一空调开关阀16。

在本实施例中，第二回路包括并联的第三管路和第四管路，第三管路上设置电机水道2、电控水道3、低温散热器5、第一电子水泵8和冷热一体交换器14，第四管路设置第二水暖电磁阀4。

在本实施例中，第三管路上设置第一水暖电磁阀1和第一水温传感器23，且第一水暖电磁阀1设置在电机水道2和低温散热器5之间，第一水温传感器23设置在第一电子水泵8和冷热一体交换器14。

在本实施例中，第三回路包括并联的第五管路和第六管路，第五管路上设置电池水道9、热交换器10、第二电子水泵13和冷热一体交换器14。第六管路上设置第五水暖电磁阀12。

在本实施例中，第五管路上还设置第四水暖电磁阀11和第二水温传感器24。第四水暖电磁阀11设置在电池水道9和冷热一体交换器14之间，第二水温传感器24设置在热交换器10和第二电子水泵13之间。

在本实施例中，第四回路设置第三水暖电磁阀7。

在上述实施例中，第一水暖电磁阀1、第二水暖电磁阀4、第三水暖电磁阀7、第四水暖电磁阀11和第五水暖电磁阀12的工作原理如下：当线圈通电时，产生电磁力使动铁芯和静铁芯吸合，导阀口开启而导阀口设在主阀口上，且动铁芯与主阀芯连在一起，此时主阀上腔的压力通过导阀口卸荷，在压力差和电磁力的同时作用下使主阀芯向上运动，开启主阀介质流通。当线圈断电时电磁力消失，此时动铁芯在自重和弹簧力的作用下关闭导阀孔，此时介质在平衡孔中进入主阀芯上腔，使上腔压力升高，此时在弹簧复位和压力的作用下关闭主阀，介质断流。第一水暖电磁阀1、第二水暖电磁阀4、第三水暖电磁阀7、第四水暖电磁阀11和第五水暖电磁阀12结构合理，动作可靠，在零压差时工作也可靠。

在上述实施例中，第一空调开关阀16和第二空调开关阀25为市售产品，其结构和工作原理为公知常识，通过开关电磁阀来进行通断控制，由本领域的技术人员根据需要选择和调整。

结合图2-图5，本实用新型的工作原理如下：

1、水道制冷功能包括：单电池水道制冷、单电机电控水道制冷、电池水道/电机电控水道双系统制冷共3种制冷功能。

制冷模式包括：水泵自循环模式、散热器制冷模式、压缩机和散热器双系统制冷共3种制冷模式。

(1)单电池水道制冷功能。空调控制器在接收到单电池制冷请求时，根据水温自适应选择制冷模式。

①水泵自循环模式：打开第四水暖电磁阀11，启动第二电子水泵13，驱动冷却液循环以满足较低热负荷情况下的电池冷却。

②散热器散热模式：打开第四水暖电磁阀11和第二水暖电磁阀4，启动电子第一电子水泵8、第二电子水泵13和低温散热器5。利用低温散热器5给电机电控水道的小回路进行散热，通过冷热一体交换器14将电机电控的小回路和电池水道回路耦合起来进行热交换，完成满足较中热负荷情况下的电池冷却。

③压缩机和散热器双系统同时制冷模式：在②散热器散热模式各元器件运行为基础的条件下，启动压缩机20和冷凝器15，只接通空调开关阀23。经过压缩和冷凝后的液态制冷剂，通过第二空调开关阀25流入电池制冷剂支路，在冷热一体交换器14的冷侧蒸发，对电池冷却液进行冷却，第二电子水泵13驱动电池冷却液循环，实现对电池制冷功能。

(2)单电机电控水道制冷功能。空调控制器在接收到单电机电控水道制冷请求时，根据水温自适应选择制冷模式。

①水泵自循环模式：打开第一水暖电磁阀1，启动电子第一电子水泵8，利用第一电子水泵8驱动冷却液给电机电控水道回路进行散热，完成满足较低热负荷情况下的电机电控冷却。

②散热器散热模式：打开第一水暖电磁阀1，启动电子第一电子水泵8、和低温散热器5，利用低温散热器5给电机电控水道回路进行散热，完成满足较中热负荷情况下的电机电控冷却。

③压缩机和散热器双系统制冷：在②散热器散热模式各元器件均打开的条件下，启动压缩机20和冷凝器15，接通第二空调开关阀25，打开第五水暖电磁阀12，经过压缩和冷凝后的液态制冷剂，通过电池空调开关阀23流入电池制冷剂支路，在冷热一体交换器14冷侧蒸发，电机电控冷却液通过冷热一体交换器14和制冷剂回路耦合起来进行热交换，完成满足较高热负荷情况下的电机电控冷却。

(3)电池水道、电机电控水道双系统制冷功能

①水泵自循环模式：打开第四水暖电磁阀11和第一水暖电磁阀1，启动电子第一电子水泵8和第二电子水泵13，利用第一电子水泵8和第二电子水泵13驱动冷却液给电池水道、电机电控水道回路进行散热，完成满足较低热负荷情况下的电机电控冷却。

②散热器散热模式：打开第四水暖电磁阀11和第一水暖电磁阀1，启动电子第一电子水泵8、第二电子水泵13和低温散热器5。利用低温散热器5给电机电控水道的回路进行散热，再通过冷热一体交换器14将电机电控的回路和电池水道回路耦合起来进行热交换，完成满足较低热负荷情况下的电池冷却和电机电控冷却。

③压缩机和散热器双系统同时制冷模式：在②散热器散热模式各元器件均打开的条件下，启动压缩机20和冷凝器15，只接通第二空调开关阀25。经过压缩和冷凝后的液态制冷剂，通过第二空调开关阀25流入电池制冷剂支路，在冷热一体交换器14的冷侧蒸发，此时第二电子水泵13驱动电池冷却液循环，第一电子水泵8驱动电机电控冷却液循环，实现对电池和电机电控水道的制冷功能。

2、电池加热功能

加热模式：发动机冷却液加热模式，电机电控冷却液保温模式。空调控制器在接收到单电池加热请求时，根据水温变化自适应选择加热模式。

(1)发动机冷却液加热模式

启动发动机水道6、第三水暖电磁阀7、第四水暖电磁阀11和第二电子水泵13，发动机冷却液进入热交换器10热侧，对电池冷却液进行加热，实现对电池快速加热功能。

(2)电机电控冷却液加热模式

打开第一水暖电磁阀1，电机水道2、电控水道3、第一电子水泵8、第四水暖电磁阀11和第二电子水泵13，电机电控的热水回路和电池水道回路在冷热一体交换器10耦合起来进行热交换，实现对电池加热和保温功能。

3、驾驶室制冷功能

在水道制冷功能和电池加热功能满足的条件下，空调控制器在接收到驾驶室制冷请求时，启动压缩机20、冷凝器15和第一空调开关阀16，经过压缩和冷凝后的液态制冷剂，通过第一空调开关阀16流出热管理机组进入驾驶室制冷剂回路17，在驾驶室蒸发器蒸发后回到热管理机组，实现对驾驶室制冷功能。

综上所述：本实用新型将驾驶室、电池热管理、电机电控热管理系统做成集成机组，一套设备满足三套需求，布置性、经济性更优，有效减小整车体积。

本实用新型使用低温散热器5联合制冷剂回路对电池水回路、电机电控水回路循环散热，可同时实现电池、电机、电控在驻车和纯电行驶时的制冷和驾驶室制冷，包含多种工作模式，节约能耗，适应整车各种工况下的不同热管理需求。

本实用新型使用发动机热水回路联合电机电控水道回路给电池进行加热和保温，在加热阶段缩短加热时间，在保温阶段可避免频繁启动发动机，有效缓解在极寒条件下的里程焦虑问题。

本实用新型增加第一压力传感器19、第二压力传感器22、第一水温传感器23和第二水温传感器24，实时检测系统压力和水温度，对压缩机、冷凝风机、电子水泵进行变频调速控制，降低能耗。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：包括：

制冷剂回路，包括设置在第一回路上的冷热一体交换器(14)、冷凝器(15)、驾驶室制冷剂回路(17)和压缩机(20)，所述第一回路上还设置至少一个冷媒加注口、至少一个压力传感器和至少一个空调开关阀；

电机电控水回路，包括设置在第二回路上的电机水道(2)、电控水道(3)、低温散热器(5)和冷热一体交换器(14)，所述第二回路还设置至少一个水温传感器和至少一个电磁阀；

电池水回路，包括设置在第三回路上的电池水道(9)、热交换器(10)和冷热一体交换器(14)，所述第三回路还设置至少一个电磁阀和至少一个水温传感器；

发动机热水回路，包括设置在第四回路的发动机水道(6)和热交换器(10)，所述第四回路还设置至少一个电磁阀；

其中，所述冷热一体交换器(14)的冷源出入口接入所述第一回路，所述冷热一体交换器(14)的热源出入口接入所述第二回路和第三回路；所述热交换器(10)的冷源出入口接入所述第三回路，所述热交换器(10)热源出入口接入所述第四回路。

2.根据权利要求1所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第一回路包括并联的第一管路和第二管路，所述第一管路上设置所述冷热一体交换器(14)、所述冷凝器(15)和所述压缩机(20)，所述第二管路上设置所述驾驶室制冷剂回路(17)。

3.根据权利要求2所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第一管路上设置第一冷媒加注口(18)、第一压力传感器(19)和第二空调开关阀(25)，且所述第一冷媒加注口(18)和所述第一压力传感器(19)设置在所述压缩机(20)的一侧，所述第二空调开关阀(25)设置在所述冷热一体交换器(14)和所述冷凝器(15)之间。

4.根据权利要求2所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第一管路上设置第二冷媒加注口(21)和第二压力传感器(22)，且所述第二冷媒加注口(21)和所述第二压力传感器(22)设置在所述压缩机(20)的另一侧。

5.根据权利要求2所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第二管路上设置第一空调开关阀(16)。

6.根据权利要求1所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第二回路包括并联的第三管路和第四管路，所述第三管路上设置所述电机水道(2)、所述电控水道(3)、所述低温散热器(5)、第一电子水泵(8)和所述冷热一体交换器(14)，所述第四管路设置第二水暖电磁阀(4)。

7.根据权利要求6所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第三管路上设置第一水暖电磁阀(1)和第一水温传感器(23)，且所述第一水暖电磁阀(1)设置在所述电机水道(2)和所述低温散热器(5)之间，所述第一水温传感器(23)设置在所述第一电子水泵(8)和所述冷热一体交换器(14)。

8.根据权利要求1所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第三回路包括并联的第五管路和第六管路，所述第五管路上设置所述电池水道(9)、所述热交换器(10)、第二电子水泵(13)和所述冷热一体交换器(14)；所述第六管路上设置第五水暖电磁阀(12)。

9.根据权利要求8所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第五管路上还设置第四水暖电磁阀(11)和第二水温传感器(24)；所述第四水暖电磁阀(11)设置在所述电池水道(9)和所述冷热一体交换器(14)之间，所述第二水温传感器(24)设置在所述热交换器(10)和所述第二电子水泵(13)之间。

10.根据权利要求1所述的适用于新能源混合动力车型的集成式热管理机组，其特征在于：所述第四回路设置第三水暖电磁阀(7)。

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