CN217917529U - 一种车辆热管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及汽车技术领域，具体公开了一种车辆热管理系统及车辆，车辆热管理系统包括电驱回路、热泵空调回路、电池热管理回路和第一换热器；所述第一换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道与所述热泵空调回路相连，以使所述热泵空调回路的介质流经所述第一换热通道；所述第二换热通道的入口和出口之间连接管路形成换热回路，所述换热回路与所述电池热管理回路和所述电驱回路分别通过第一换向件和第二换向件连接。本方案中，电池的冷却、热量回收以及电驱回路的热量回收共用一个换热器，不仅实现了系统能量的回收利用，降低了车辆能耗，并且，该种结构设计减少了零件数量及系统复杂程度，节省了装配空间，降低了成本。

Description

一种车辆热管理系统及车辆

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别是涉及一种车辆热管理系统及车辆。

背景技术

近年来，随着公众环境保护意识的不断提高，新能源汽车行业得以飞速发展。为解决电动汽车的续航里程焦虑，增程式电动汽车应运而生，热管理系统是增程式电动汽车最重要的系统之一。

相较于传统汽油车，增程式电动汽车的热管理系统有很大不同，其既包括了对传统发动机的冷却，也包括了对电动汽车的电机、电池等零部件的冷却和热量回收等。

现有的车辆热管理系统中，电驱回路的热管理和电池的热管理通常是分开独立执行的，由于所需要冷却和热量回收的零部件较多，导致现有的增程式电动汽车的管道复杂，通常需要设置三个或以上的换热器，导致系统的协调性较差，可靠性较差，且装配难度大，装配成本较高，车辆制造成本较高。

实用新型内容

基于此，本实用新型提供了一种车辆热管理系统及车辆，以解决现有技术中车辆热管理系统零件繁多、管道复杂导致系统协调性差，成本高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种车辆热管理系统，包括电驱回路、热泵空调回路、电池热管理回路和第一换热器；

所述第一换热器包括第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道与所述热泵空调回路相连，以使所述热泵空调回路的介质流经所述第一换热通道；

所述第二换热通道的入口和出口之间连接管路形成换热回路，所述换热回路与所述电池热管理回路和所述电驱回路分别通过第一换向件和第二换向件连接，以使所述电池热管理回路和所述电驱回路中的介质可选择性地流经所述第二换热通道。

在其中一个实施例中，所述电驱回路包括通过管路依次连通构成循环通路的第一水泵、车载充电器、驱动电机和散热器。

在其中一个实施例中，所述车辆热管理系统还包括并联在所述散热器两侧的短接流路，所述的电驱回路上设置有三通阀，所述三通阀的两个出口分别与所述短接流路和所述散热器相连，以使所述电驱回路中的介质可选择性的流经所述短接流路或者所述散热器。

所述热泵空调回路包括制冷流路和制热流路，所述制冷流路包括顺次连接成回路的电子膨胀阀、蒸发器、压缩机、第一开关阀、冷却器；

所述制热流路并联在所述第一开关阀和所述冷却器的两侧，其包括依次连接的第二开关阀和冷凝器；

所述第一换热通道通过管路并联在所述电子膨胀阀和所述蒸发器的两侧。

在其中一个实施例中，所述冷却器包括第二换热器，所述第二换热器包括第三换热通道和第四换热通道，所述第三换热通道连接所述第一开关阀的出口，所述第四换热通道连接于在所述驱动电机和所述散热器之间。

在其中一个实施例中，所述电池热管理回路包括依次连接形成循环通路的第二水泵和电池包，所述第二换向件设置于所述电池包的出口与所述第二水泵的入口之间。

在其中一个实施例中，所述电池热管理回路还包括加热单元，所述加热单元包括加热器，所述加热器设置于所述电池包的出口与所述第二水泵的入口之间。

在其中一个实施例中，所述电驱回路还包括用于加快所述散热器与空气进行热交换的风机；

所述加热单元还包括水壶，所述水壶入口连接所述电池包的出水口，所述水壶的出口连接所述第二水泵的入口；且所述散热器和所述水壶由近及远依次设置于所述风机的出风口处，以使所述风机将所述散热器的热量传递给所述水壶。

在其中一个实施例中，所述车辆热管理系统还包括若干压力传感器和温度传感器，用于采集各个回路的温度和压力。

另一方面，本申请还提供了一种车辆，其包括上述任一实施例的车辆热管理系统。

本方案的有益效果：

上述车辆热管理系统中，第一换热器的第一换热通道与热泵空调回路相连，可以使热泵空调回路输出的冷媒或热媒流经第一换热通道，并与第二换热通道中的介质进行换热。当电池热管理回路通过第一换向件与第二换热通道接通时，第一换热通道中流过冷媒可对电池进行降温冷却，第一换热通道中流过热媒可用于对电池的热量进行回收；当电驱回路通过第二换向件与第二换热通道接通时，第一换热通道中流过热媒可用于对电驱回路的热量进行回收。

本方案中，电池的冷却、热量回收以及电驱回路的热量回收共用一个换热器，不仅实现了系统能量的回收利用，降低了车辆能耗，并且，该种结构设计减少了零件数量及系统复杂程度，节省了装配空间，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的示意图；

图2为本实用新型一实施例的电驱回路余热回收的示意图；

图3为本实用新型一实施例的电池制冷的示意图；

图4为本实用新型一实施例的回收电池热量的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：第一水泵100、车载充电器101、驱动电机102、第一换向件103、风机104、三通阀105、散热器106、短接流路107、第二水泵200、电池包201、加热器203、第二换向件204、水壶205、电子膨胀阀300、蒸发器301、干燥瓶302、压缩机303、第一开关阀304、第二开关阀305、冷凝器306、第一换热器400、第二换热通道401、换热回路4011、第一换热通道402、第二换热器500、第三换热通道501、第四换热通道502。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”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，亦仅为了便于简化叙述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为本申请一种实施例的车辆管理系统的示意框图。

如图1所示，本申请一实施例提供的车辆热管理系统，包括电驱回路、热泵空调回路、电池热管理回路和第一换热器400；

第一换热器400包括第一换热通道402和第二换热通道401，第一换热通道402与热泵空调回路相连，以使热泵空调回路的介质流经第一换热通道402；

第二换热通道401的入口和出口之间通过管路连接形成换热回路4011，换热回路4011与电池热管理回路和电驱回路分别通过第一换向件103和第二换向件204连接，以使电池热管理回路和电驱回路中的介质可选择性地流经第二换热通道401。

上述车辆热管理系统中，第一换热器400的第一换热通道402与热泵空调回路相连，可以使热泵空调回路输出的冷媒或热媒流经第一换热通道402，并与第二换热通道401中的介质进行换热。

当电池热管理回路通过第一换向件103与第二换热通道401接通时，第一换热通道402中流过热泵空调回路输出的冷媒可对电池进行降温冷却，第一换热通道402中流过热泵空调回路输出的热媒可用于对电池的热量进行回收；当电驱回路通过第二换向件204与第二换热通道401接通时，第一换热通道402中流过热泵空调回路输出的热媒可用于对电驱回路的热量进行回收。

上述车辆热管理系统中，电池的冷却、热量回收以及电驱回路的热量回收共用一个换热器，不仅实现了系统能量的回收利用，降低了车辆能耗，并且，该种结构设计减少了零件数量及系统复杂程度，节省了装配空间，降低了成本。

下面结合附图对本公开的实施例及其示例进行详细说明。

其中，第一换热器400用于将电池热管理回路或者电驱回路中的介质与热泵空调回路中的介质进行换热，以实现电池的制冷或者电池、电驱回路的热量回收。

例如，在图1的示例中，第一换热器400的第一换热通道402为制冷剂侧，其通过管路与热泵空调回路相连，使其可以根据工况导入热泵空调回路输出的冷媒或者热媒；第二换热通道401为介质侧，第二换热通道401的入口和出口之间连接有管路，形成换热回路4011，其可以通过第一换向件103和第二换向件204可选择性的导入电池热管理回路或者电驱回路中的介质。在使用时，第一换热通道402和第二换热通道401中的介质具有温度差，根据热传递原理，两个通道中的介质会进行热交换，为实现电池的制冷或者电池、电驱回路的热量回收提供基础。

下面对电驱回路、热泵空调回路、电池热管理回路分别进行详细说明。

其中，电驱回路主要用于对车辆动力系统中的功率组件进行散热或者回收利用功率组件的热量。其中，功率组件可以包括驱动电机102、车载充电器101、发电机、发电机控制器、驱动电机控制器等发热元件中的一种或者多种，本公开对此不作限制。

例如，参见图1，在一示例中，功率组件包括车载充电器101和驱动电机102。基于此，在图1的示例中，电驱回路则包括通过管路依次连接构成循环通路的第一水泵100、车载充电器101、驱动电机102和散热器106。其中，第一水泵100为电子水泵，用于带动管路中的介质流动。使用时，电驱回路通过散热器106对管路中循环的介质进行散热，以达到对功率组件散热的目的。

另外，参见图1，电驱回路与换热回路4011之间设置有第一换向件103，用于切换电驱回路中介质的流动方向。

具体地，参见图1，第一换向件103为四通阀，其具有入口A、出口B、入口C、出口D，其中，入口A和出口B分别连接电驱回路，入口C和出口D分别连接换热回路4011。当入口A和出口B接通、入口C和出口D接通时，电驱回路的介质直接流向散热器106进行散热，不经过第一换热器400；当入口A和出口D接通、入口C和出口B接通时，电驱回路的介质会流经第一换热器400进行换热，然后再流向散热器106进行散热。

通过上述结构设置，电驱回路可以根据需要与第一换热器400接通，以在某些工况下对电驱回路的热量进行回收。

参见图1，在一示例中，车辆热管理系统还包括并联在散热器106两侧的短接流路107，具体地，电驱回路上设置有三通阀105，三通阀105的入口连接第一换向件103的出口B，三通阀105的第一出口连接散热器106的入水口，三通阀105的第二出口连接短接流路107的入水端，而短接流路107的出水端则通过三通接头连接散热器106的出水口。

基于此，当三通阀105的入口与第一出口接通时，电驱回路中的介质会流经散热器106进行散热后再流动至第一水泵100进行循环，该种情形下适用于功率组件的直接散热；当三通阀105的入口与第二出口接通时，电驱回路中的介质会在流经短接流路107后直接流动至第一水泵100进行循环，此时介质未经散热处理，该种情形下适用于电驱回路的热量回收或者蓄热。

另外，在图1的示例中，电驱回路中还设置有风机104，散热器106位于风机104的出风口处，风机104运行时可加快散热器106与空气的热交换，提升散热效果和散热速率。

关于热泵空调回路，其用于乘员舱的制冷或者制热以及电池的制冷等。参见图1，在实际使用时，车辆的制冷和制热的功能主要由空气能热泵实现，其中，制冷主要由空气能热泵中的蒸发器301实现，制热主要由空气能热泵中的冷凝器306实现。

为了便于理解，本实施例基于功能的不同将热泵空调回路分为制冷流路和制热流路。

参见图1，制冷流路包括顺次串联成回路的电子膨胀阀300、蒸发器301、压缩机303、第一开关阀304、冷却器。其中，冷却器包括第二换热器500，第二换热器500包括第三换热通道501和第四换热通道502，第三换热通道501连接于制冷流路中并与第一开关阀304的出口相接，第四换热通道502连接于在驱动电机102和散热器106之间。

另外，参见图1，第一换热通道402通过管路和三通接头并联在电子膨胀阀300和蒸发器301的两侧。

基于此，制冷时，电子膨胀阀300和第一开关阀304开启，制冷剂通过压缩机303加压后流经第一开关阀304和第二换热器500，第二换热器500将制冷剂与电驱回路中的介质换热，使制冷剂降温，然后制冷剂经三通接头分流，使一部分制冷剂流入第一换热通道402与电池热管理回路进行换热，换热后再流入压缩机303进行循环，另一部分制冷剂则通过电子膨胀阀300后流入蒸发器301为乘员舱制冷，然后再流入压缩机303进行循环，实现电池的制冷和乘员舱的制冷。

参见图1，制热流路包括顺次连接的第二开关阀305和冷凝器306，其中，第二开关阀305的入口连接于压缩机303与第一开关阀304之间，冷凝器306的出口连接第一换热通道402的入口。

基于此，制热时，第二开关阀305开启，电子膨胀阀300和第一开关阀304关闭，制冷剂的循环路径为：压缩机303→第二开关阀305→冷凝器306(制热)→第一换热通道402(换热)→压缩机303，实现制冷剂的制热循环。

上述制热循环中，制热流路一方面通过冷凝器306对乘员舱升温，另一方面通过第一换热器400进行换热，实现系统的热量回收利用，降低能源消耗。

另外，参见图1，在本实施例中，压缩机303的入口处设置有干燥瓶302，用于去除制冷剂中的水分和杂质。

关于电池热管理回路，其用于为电池加热或者冷却，参见图1，其具体包括依次连接形成循环通路的第二水泵200和电池包201。第二换向件204设置于所述电池包201的出口与所述第二水泵200的入口之间，使电池热管理回路与换热回路4011通过第二换向件204连接。其中，第二水泵200也为电子水泵，为电池热管理回路中的介质提供动力。

具体地，参见图1，第二换向件204为四通阀，其具有入口E、出口F、入口G、出口H，其中，入口E和出口F分别连接换热回路4011，入口G和出口H分别连接电池热管理回路。当入口E和出口F接通、入口G和出口H接通时，电池热管理回路的介质不经过第一换热器400；当入口E和出口H接通、入口G和出口F接通时，电池热管理回路的介质经过第一换热器400。

基于上述结构，电池冷却时，冷却介质的循环路径为：电池包201→第二换热通道401(换热)→第二水泵200→电池包201。

参见图1，在本实施例中，电池热管理回路还包括加热单元，加热单元包括加热器203，加热器选用高压水加热器，加热器203设置于电池包201的出口与第二水泵200的入口之间。

基于上述结构，加热时，加热介质的循环路径为：电池包201→加热器203→第二水泵200→电池包201。

另外，需要说明的是，由于加热器203串联在电池热管理回路中，因此在电池冷却时冷却介质会流经加热器203，此时需要控制加热器203停止加热。

参见图1，在一示例中，加热单元还包括水壶205，所述水壶205入口连接所述电池包201的出水口，所述水壶205的出口连接所述第二水泵200的入口，且散热器106和水壶205由近及远的依次设置于风机104的出风口处，以使风机104将散热器106的热量传递给水壶205。该种结构设计，通过水壶205对散热器106的热量进行回收，再用于电池包201的加热，实现系统能量的回收利用，降低车辆能耗。

参见图1，在一示例中，车辆热管理系统还包括若干温度传感器以及压力温度传感器，用于采集各个回路的温度和压力。

例如，第一换热通道402的出口处设置有压力温度传感器，第二换热通道401的出口设置有温度传感器。本领域技术人员应当理解的是，图1中各个温度传感器和压力温度传感器的位置仅是示例，本公开对此不作限制。

基于上述示例，本车辆热管理系统可实现夏季的乘员舱的制冷和电池的制冷，冬季的电驱回路的热量回收，环境空气热量回收，电池热量回收，电驱回路蓄热采暖，春/秋季的除湿、加热等功能。

下面示例性的展示部分功能的工作原理如下：

电驱回路余热回收原理：参见图2，当需要回收电驱回路的热量时，第一开关阀304关闭，第二开关阀305开启，电子膨胀阀300关闭，将第一换向件103处于A-D连通/B-C连通，第二换向件204处于E-F连通/G-H连通，三通阀105处于1-3连通，电驱回路发热部件的热量可通过第一换热器400回收至空气能热泵中用于乘员舱内加热。该状态下，开启高压水加热器203即可实现电池包201单独加热。

热泵进行空气余热回收原理：参见图2，当需要回收热量时，第一开关阀304关闭，第二开关阀305开启，电子膨胀阀300关闭，将第一换向件103处于A-D连通/B-C连通，第二换向件204处于E-F连通/G-H连通，三通阀105处于1-3连通，空气加热散热器106中的冷却介质，加热后的冷却介质循环至第一换热器400中，通过第一换热器400中将热量交换至空气能热泵中用于乘员舱内加热。该状态下，开启高压水加热器203即可实现电池包201单独加热。

夏季乘员舱制冷/电池制冷/电驱冷却原理：参见图3，夏季乘员舱及电池需求制冷，电驱回路需要冷却时，将第二换向件204置于F-G连通/E-H连通，第一换向件103置于A-B连通/C-D连通，三通阀105置于2-3连通，加热器203停止加热，第一开关阀304开启，第二开关阀305关闭，电子膨胀阀300开启，即可实现电驱回路与第一换热器400的相互独立，并将第一换热器400串联在电池热管理回路中用于电池制冷，电驱回路通过散热器106单独冷却。

回收电池热量原理：参见图4，冬季回收电池热量时，将第二换向件204置于F-G连通/E-H连通，第一换向件103置于A-B连通/C-D连通，三通阀105置于1-3连通，第一开关阀304关闭，第二开关阀305开启，电子膨胀阀300关闭，电池的热量可通过第一换热器400回收至空气能热泵中用于乘员舱内加热。

另一方面，本申请还提供了一种车辆，其包括上述任一实施例所述的电池热管理系统。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应理解以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆热管理系统，其特征在于：包括电驱回路、热泵空调回路、电池热管理回路和第一换热器(400)；

所述第一换热器(400)包括第一换热通道(402)和第二换热通道(401)，所述第一换热通道(402)与所述热泵空调回路相连，以使所述热泵空调回路的介质流经所述第一换热通道(402)；

所述第二换热通道(401)的入口和出口之间连接管路形成换热回路(4011)，所述换热回路(4011)与所述电池热管理回路和所述电驱回路分别通过第一换向件(103)和第二换向件(204)连接，以使所述电池热管理回路和所述电驱回路中的介质可选择性地流经所述第二换热通道(401)。

2.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述电驱回路包括通过管路依次连通构成循环通路的第一水泵(100)、车载充电器(101)、驱动电机(102)和散热器(106)。

3.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述车辆热管理系统还包括并联在所述散热器(106)两侧的短接流路(107)，所述的电驱回路上设置有三通阀(105)，所述三通阀(105)的两个出口分别与所述短接流路(107)和所述散热器(106)相连，以使所述电驱回路中的介质可选择性的流经所述短接流路(107)或者所述散热器(106)。

4.根据权利要求2或3所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述热泵空调回路包括制冷流路和制热流路，所述制冷流路包括顺次连接成回路的电子膨胀阀(300)、蒸发器(301)、压缩机(303)、第一开关阀(304)、冷却器；

所述制热流路并联在所述第一开关阀(304)和所述冷却器的两侧，其包括依次连接的第二开关阀(305)和冷凝器(306)；

所述第一换热通道(402)通过管路并联在所述电子膨胀阀(300)和所述蒸发器(301)的两侧。

5.根据权利要求4所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述冷却器包括第二换热器(500)，所述第二换热器(500)包括第三换热通道(501)和第四换热通道(502)，所述第三换热通道(501)连接所述第一开关阀(304)的出口，所述第四换热通道(502)连接在所述驱动电机(102)和所述散热器(106)之间。

6.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述电池热管理回路包括依次连接形成循环通路的第二水泵(200)和电池包(201)，所述第二换向件(204)设置于所述电池包(201)的出口与所述第二水泵(200)的入口之间。

7.根据权利要求6所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述电池热管理回路还包括加热单元，所述加热单元包括加热器(203)，所述加热器(203)设置于所述电池包(201)的出口与所述第二水泵(200)的入口之间。

8.根据权利要求7所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述电驱回路还包括用于加快所述散热器(106)与空气进行热交换的风机(104)；

所述加热单元还包括水壶(205)，所述水壶(205)入口连接所述电池包(201)的出水口，所述水壶(205)的出口连接所述第二水泵(200)的入口；且所述散热器(106)和所述水壶(205)由近及远依次设置于所述风机(104)的出风口处，以使所述风机(104)将所述散热器(106)的热量传递给所述水壶(205)。

9.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于：所述车辆热管理系统还包括若干压力传感器和温度传感器，用于采集各个回路的温度和压力。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的车辆热管理系统。

Images