CN218661259U - 电动车热管理架构及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动车热管理架构及电动车辆，属于车辆热管理技术领域，包括电池循环回路、电驱循环回路、空调循环通路、第一换热器和第二换热器；空调循环通路包括顺次串联循环的压缩机和室内换热器；第一换热器的其中一个热交换侧并联于室内换热器，另一热交换侧连接于电池循环回路；第二换热器的其中一个热交换侧串联于室内换热器的出口与压缩机的入口之间，另一热交换侧连接于电驱循环回路。本实用新型通过设置第一换热器和第二换热器实现电驱余热的充分利用，在达到同样加热效果的前提下，能减少电加热所需的功率，有效改善能耗过高，影响整车动力性的问题，避免电池均温或电池加热时与热泵回收余热冲突，无法吸收电驱废热的问题。

Description

电动车热管理架构及电动车辆

技术领域

本实用新型属于车辆热管理技术领域，具体涉及一种电动车热管理架构及电动车辆。

背景技术

随着能源问题的日益凸显，对于汽车燃料消耗、污染物排放都有了越来越严格的要求，纯电驱动汽车凭借其低碳化的特点成为当今汽车行业发展的主流。随着汽车电动化、智能化的发展，各个功率部件需要保持一定的工作温度，并且还需要提升能量利用率、采暖和制冷舒适性，以及续航里程，故而，驾驶舱即时温控的舒适度、电池及电驱总成等相关热管理保障整车性能和安全、以及合适的热管理方案优化续航里程，成为目前热管理主要关注要点。

在低温环境下，需要针对乘客舱和前挡玻璃进行加热，避免乘员舱温度过低及前挡玻璃结霜，对加热性能的要求较高，现有的纯电动车对电加热器(PTC)的依赖性较高，为了满足加热的需求，往往会匹配大功率的PTC，导致PTC功耗较大，再结合低温下电池出现析锂、放电性能变差的现象，影响了电池的蓄电能力，此时再匹配大功率的PTC势必对整车的动力性产生不利影响。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电动车热管理架构及电动车辆，旨在解决现有技术中存在的加热场景对于电加热器的依赖性过高，导致电加热器功耗居高不下，影响整车动力性能的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，提供一种电动车热管理架构，包括：

电池循环回路、电驱循环回路、空调循环通路、第一换热器和第二换热器；

所述空调循环通路包括顺次串联循环的压缩机和室内换热器；

所述第一换热器的其中一个热交换侧并联于所述室内换热器，另一热交换侧连接于所述电池循环回路；

所述第二换热器的其中一个热交换侧串联于所述室内换热器的出口与所述压缩机的入口之间，另一热交换侧连接于所述电驱循环回路。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述电动车热管理架构还包括通断控制器，所述通断控制器连接于所述电池循环回路和所述电驱循环回路之间，所述通断控制器能使所述电池循环回路和所述电驱循环回路串联循环，或使所述电池循环回路和所述电驱循环回路分别独立循环。

一些实施例中，所述通断控制器具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口与所述第二端口或所述第四端口连接，所述第三端口与所述第二端口或所述第四端口连接；

所述第一端口和所述第四端口连接于所述电驱循环回路，所述第三端口和所述第二端口连接于所述电池循环回路。

一些实施例中，所述电池循环回路包括电池包和电池加热器，所述电池包、所述第二端口、所述第三端口和所述电池加热器顺次串联循环，所述第一换热器的另一热交换侧并联于所述电池包；

所述电池包的入口通过第一比例三通阀与所述电池加热器及所述第一换热器连通。

一些实施例中，所述电驱循环回路包括电驱总成和散热器，所述电驱总成、所述第二换热器、所述散热器、所述第一端口和所述第四端口顺次串联循环；

所述散热器的入口、所述第二换热器的电驱出口及所述第一端口之间还通过第二比例三通阀连通。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述电动车热管理架构还包括第三比例三通阀，所述第三比例三通阀分别与所述压缩机的出口、所述室内换热器的入口及所述第一换热器的入口连通。

一些实施例中，所述电动车热管理架构还包括室外换热器和第四比例三通阀；

所述第四比例三通阀分别与所述室内换热器的出口、所述第一换热器的出口、所述室外换热器的入口及所述第二换热器的入口连通，所述第四比例三通阀具有将所述室内换热器和所述第一换热器中的冷却介质导向所述室外换热器入口的第一状态，还具有将所述室内换热器和所述第一换热器中的冷却介质导向所述第二换热器入口的第二状态；

所述室外换热器的出口与所述压缩机的入口连通。

一些实施例中，所述电动车热管理架构还包括室内蒸发器，所述室内蒸发器的出口连通于所述压缩机的入口，所述室内蒸发器的入口连通于所述室外换热器的出口。

一些实施例中，所述室内换热器的出口与所述第二换热器的入口之间、所述室外换热器的入口与所述第四比例三通阀之间，及所述室外换热器的出口与所述室内蒸发器的入口之前均设有膨胀阀。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，在空调循环通路中设置第一换热器和第二换热器，第二换热器能吸收电驱循环回路所产生的热量，可同时向室内换热器和第一换热器传递热量，一般低温环境下，室内换热器能向乘员舱供热，第一换热器能向电池循环回路提供热量，进而加热电池循环回路中的电池包。本申请通过设置第一换热器和第二换热器，实现电驱余热的充分利用，在达到同样加热效果的前提下，能减少电加热所需的功率，有效改善能耗过高，影响整车动力性的问题。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电动车辆，包括上述的电动车热管理架构。

本申请实施例所示的方案，与现有技术相比，通过采用上述的电动车热管理架构，降低低温环境下加热乘员舱和电池包所需的电能，有效改善能耗过高，影响整车动力性的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电动车热管理架构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电动车热管理架构的工作状态示意图一；

图3为本实用新型实施例提供的电动车热管理架构的工作状态示意图二；

图4为本实用新型实施例提供的电动车热管理架构的工作状态示意图三；

图5为本实用新型实施例提供的电动车热管理架构的工作状态示意图四；

图6为本实用新型实施例提供的电动车热管理架构的工作状态示意图五。

附图标记说明：

1、电池循环回路；110、电池包；120、电池加热器；130、第一水泵；

2、电驱循环回路；210、电驱总成；220、散热器；230、第二水泵；

3、空调循环通路；310、室内换热器；320、压缩机；330、气液分离器；

4、第一换热器；

5、第二换热器；

6、通断控制器；610、第一端口；620、第二端口；630、第三端口；640、第四端口；

7、第一比例三通阀；

8、第二比例三通阀；

9、第三比例三通阀；

10、室外换热器；

11、第四比例三通阀；

12、室内蒸发器；

13、膨胀阀；

14、风暖加热器；

15、单向阀；

16、截止阀。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”、“高”、“低”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，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或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

请一并参阅图1至图6，现对本实用新型提供的电动车热管理架构进行说明。所述电动车热管理架构，包括电池循环回路1、电驱循环回路2、空调循环通路3、第一换热器4和第二换热器5；空调循环通路3包括顺次串联循环的压缩机320和室内换热器310；第一换热器4的其中一个热交换侧并联于室内换热器310，另一热交换侧连接于电池循环回路1；第二换热器5的其中一个热交换侧串联于室内换热器310的出口与压缩机320的入口之间，另一热交换侧连接于电驱循环回路2。

本实施例中，为了满足电池循环回路1的基本功能，其至少包括电池包110，类似的，电驱循环回路2至少包括电驱总成210。

本实施例中，空调系统、电池循环回路1和电驱循环回路2中流通的冷却介质以液体介质为主。

本实施例提供的电动车热管理架构，与现有技术相比，在空调循环通路3中设置第一换热器4和第二换热器5，第二换热器5能吸收电驱循环回路2所产生的热量，可同时向室内换热器310和第一换热器4传递热量，一般低温环境下，室内换热器310能向乘员舱供热，第一换热器4能向电池循环回路1提供热量，进而加热电池循环回路1中的电池包110，如图2中实线导通路径所示。本实施例通过设置第一换热器4和第二换热器5，实现电驱余热的充分利用，解决了电驱总成210的散热需求，并且在达到同样加热效果的前提下，能减少电加热所需的功率，有效改善能耗过高，影响整车动力性的问题，避免电池均温或电池加热时与热泵回收余热冲突，无法吸收电驱废热，浪费热量的问题。

一些实施例采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，电动车热管理架构还包括通断控制器6，通断控制器6连接于电池循环回路1和电驱循环回路2之间，通断控制器6能使电池循环回路1和电驱循环回路2串联循环，或使电池循环回路1和电驱循环回路2分别独立循环。其中，通断控制器6的实施方式包括但不限于多通路的电磁阀，能实现只能电控及通路导通需求即可。

在超低温环境下，若要实现对电驱循环回路2中的电驱总成210的预热，使通断控制器6将电池循环回路1和电驱循环回路2串联导通，如图3中实线的导通路径所示，在电驱循环回路2利用电加热进行电池包110预热的同时，电加热所产生的热量能同时实现向电驱总成210供热的目的，减少电驱总成210预热的时间，快速启动热泵。

在上述实施例的基础上，参见图1至图6，通断控制器6具有第一端口610、第二端口620、第三端口630和第四端口640，第一端口610与第二端口620或第四端口640连接，第三端口630与第二端620口或第四端口640连接；第一端口610和第四端口640连接于电驱循环回路2，第三端口630和第二端口620连接于电池循环回路1。需要理解的是，第一端口610、第二端口620、第三端口630和第四端口640之间，可以形成上述的导通状态，也可以使任意两个端口均处于断开的非导通状态。

通断控制器6主要有以下几种工作状态：

1)当第一端口610与第四端口640导通，且第二端口620与第三端口630导通时，电池循环回路1与电驱循环回路2之间处于独立循环工作的状态，如图2所示。

2)当第一端口610与第二端口620导通，且第三端口630与第四端口640导通时，电池循环回路1与电驱循环回路2串联导通，如图3所示。

3)当第一端口610与第四端口640导通，且第二端口620与第三端口630断开时，电驱循环回路2保持循环，但电池循环回路1不循环，如图4所示。

此时，若电驱总成210持续向乘员舱和电池包110供热，且供热能力充足，则可断开电池循环回路1，仅通过第一换热器4加热电池包110即可，如图4中实线的导通路径所示。这种工况适用于环境温度在-15℃～0℃的加热需求，无需通过电加热供热；同时，减小电池循环回路1混水加热，减少热量损失，充分利用电驱总成210余热；并且，通过吸收电驱总成210余热取代空气源，减少风扇和AGS的开启，进一步降低能耗。

4)当第一端口610、第二端口620、第三端口630和第四端口640之间均相互断开时，电池循环回路1和电驱循环回路2均不循环，如图5及图6所示。

其余通断工作状态可以按照前述实施例进行推导，在此不再一一列举。本实施例的通断控制器6的通断控制简单，响应速度快，能更好的实现不同导通状态的切换。

在一些实施例中，上述电池循环回路1可以采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，电池循环回路1包括电池包110和电池加热器120，电池包110、第二端口620、第三端口630和电池加热器120顺次串联循环，第一换热器4的另一热交换侧并联于电池包110；电池包110的入口通过第一比例三通阀7与电池加热器120及第一换热器4连通。其中，电池加热器120通过电加热的方式实现供热。在需要同时向乘员舱和电池包110进行供热的情况下，通过第一比例三通阀7可以控制流经电池加热器120的冷却介质的流量，进而在电池加热器120处于小功率工作状态前提下，控制使流经电池加热器120的冷却介质处于合适的加热温度，有利于辅助降低电池加热器120的工作功率，优化节能效果。

在上述实施例的基础上，参见图1至图6，为了实现电池循环回路1中冷却介质的可靠循环流通，电池包110与第一比例三通阀7之间串联有第一水泵130，以提供冷却介质的流通动力。

在一些实施例中，上述电驱循环回路2可以采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，电驱循环回路2包括电驱总成210和散热器220，电驱总成210、第二换热器5、散热器220、第一端口610和第四端口640顺次串联循环；散热器220的入口、第二换热器5的电驱出口及第一端口610之间还通过第二比例三通阀8连通。其中，散热器220用于对电驱总成210进行散热，避免电驱总成210处于过热状态。第二比例三通阀8可控制流向散热器220的冷却介质的流量，例如，在超低温环境下进行电驱预热的工况中，为了使热量能充分作用于电驱总成210，第二比例三通阀8断开与散热器220的连通，使电池加热器120提供的热量在加热电池包110后能充分作用于电驱总成210，避免散热器220散热造成能量损失，如图3中实线的导通路径所示；在需要电驱总成210向乘员舱和电池包110供热的工况下，第二比例三通阀8可减少流向散热器220的冷却介质的流量，也可直接断开与散热器220的连通，使电驱总成210的热量充分供给到乘员舱和电池包110，如图2中实线的导通路径所示，需要注意的是，此时第二比例三通阀8的导通状态根据电驱总成210的实际工作温度控制，若电驱总成210温度过高，还是需要增大散热器220的流量，保证电驱总成210正常工作。

在上述实施例的基础上，参见图1至图6，为了实现电驱循环回路2中冷却介质的可靠循环流通，电驱总成210与第四端口640之间还串联有第二水泵230，以提供冷却介质的流通动力。

一些实施例采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，电动车热管理架构还包括第三比例三通阀9，第三比例三通阀9分别与压缩机320的出口、室内换热器310的入口及第一换热器4的入口连通。三比例三通阀9用于调节室内换热器310和第一换热器4的冷却介质的流量比例，进而控制对乘员舱和电池包110的供热能力，以便根据实际加热需求调节对乘员舱和电池包110的加热效果，提升使用灵活性。

在上述设置第三比例三通阀9的基础上，参见图1至图6，电动车热管理架构还包括室外换热器10和第四比例三通阀11；第四比例三通阀11分别与室内换热器310的出口、第一换热器4的出口、室外换热器10的入口及第二换热器5的入口连通，第四比例三通阀11具有将室内换热器310和第一换热器4中的冷却介质导向室外换热器10入口的第一状态，还具有将室内换热器310和第一换热器4中的冷却介质导向第二换热器5入口的第二状态；室外换热器10的出口与压缩机320的入口连通。其中，第四比例三通阀11能切换第二换热器5与室内换热器310的导通状态，进而适应不同工况的导通需求，例如，在图5所示状态及图6所示状态之间的切换。

目前大部分热管理系统在0℃～10℃的环境温度下驻车或低温充电时，不能产生电驱余热，仅能采用PTC加热乘员舱或电池，车辆能量利用率低。本实施例通过室外换热器10吸收环境热量，随后经过压缩机320压缩的冷却介质流向室内换热器310和/或第一换热器4(如图5中实线的导通路径所示)，在电驱总成210不产热的工况下实现对空气热源的利用，减少电加热设备的使用。

一些实施例采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，电动车热管理架构还包括室内蒸发器12，室内蒸发器12的出口连通于压缩机320的入口，室内蒸发器12的入口连通于室外换热器10的出口。

在乘员舱需要除湿，且电池包110需要加热的情况下，室外换热器10将热量传导至室内蒸发器12，实现除湿，流经室内蒸发器10的冷却介质经压缩机320压缩后持续供给室外换热器10、室内换热器310和第一换热器4，通过室内换热器310加热乘员舱以辅助除湿，使室外换热器10持续受热满足室内蒸发器12的除湿需求，同时也能满足对电池包110的加热需求，如图6中实线的导通路径所示。另外，通过控制第三比例三通阀9的流量可在本实施例的工况下调节除湿程度和电池包110的加热程度。

在上述实施例的基础上，参见图1至图6，室内换热器310的出口与第二换热器5的入口之间、室外换热器10的入口与第四比例三通阀11之间，及室外换热器10的出口与室内蒸发器12的入口之前均设有膨胀阀13。其中，室内换热器310的出口与第二换热器5的入口之间所设置的膨胀阀13为双向膨胀阀。膨胀阀13通过感测冷却介质流通管道的过热度变化来控制阀门流量，以自动化调节的方式来避免出现热交换效率较低的现象，提升热量利用率。

一些实施例采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，电动车热管理架构还包括通过电能供热的风暖加热器14，以在电驱总成210的供热难以满足加热需求的情况下，对乘员舱进行辅助风暖加热。

一些实施例采用如图1至图6所示结构。参见图1至图6，为了满足压缩机320的工作需求，压缩机320的进口侧还串联有气液分离器330。为了避免冷却介质回流，室内蒸发器12的出口侧设置单向阀15。在一些管道上设置截止阀16，以根据实际需求控制对应通路的通断。

本申请的电动车热管理架构主要由空调系统、电驱系统(电驱循环回路2)和电池系统(电池循环回路1)组成，通过换热部件(第一换热器4、第二换热器5)及通断控制器6将电驱系统、电池系统分别与空调系统连接，实现不同场景下的电驱冷却、电池热管理以及乘员舱控温，同时通过第一换热器4和第二换热器5将电驱系统余热进行热泵回收、并加热电池包110，实现多场景的电驱系统余热利用，降低加热能耗。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电动车辆，包括上述的电动车热管理架构。

本实施例提供的车辆，与现有技术相比，通过采用上述的电动车热管理架构，降低低温环境下加热乘员舱和电池包所需的电能，有效改善能耗过高，影响整车动力性的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动车热管理架构，其特征在于，包括：

电池循环回路(1)、电驱循环回路(2)、空调循环通路(3)、第一换热器(4)和第二换热器(5)；

所述空调循环通路(3)包括顺次串联循环的压缩机(320)和室内换热器(310)；

所述第一换热器(4)的其中一个热交换侧并联于所述室内换热器(310)，另一热交换侧连接于所述电池循环回路(1)；

所述第二换热器(5)的其中一个热交换侧串联于所述室内换热器(310)的出口与所述压缩机(320)的入口之间，另一热交换侧连接于所述电驱循环回路(2)。

2.如权利要求1所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述电动车热管理架构还包括通断控制器(6)，所述通断控制器(6)连接于所述电池循环回路(1)和所述电驱循环回路(2)之间，所述通断控制器(6)能使所述电池循环回路(1)和所述电驱循环回路(2)串联循环，或使所述电池循环回路(1)和所述电驱循环回路(2)分别独立循环。

3.如权利要求2所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述通断控制器(6)具有第一端口(610)、第二端口(620)、第三端口(630)和第四端口(640)，所述第一端口(610)与所述第二端口(620)或所述第四端口(640)连接，所述第三端口(630)与所述第二端口(620)或所述第四端口(640)连接；

所述第一端口(610)和所述第四端口(640)连接于所述电驱循环回路(2)，所述第三端口(630)和所述第二端口(620)连接于所述电池循环回路(1)。

4.如权利要求3所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述电池循环回路(1)包括电池包(110)和电池加热器(120)，所述电池包(110)、所述第二端口(620)、所述第三端口(630)和所述电池加热器(120)顺次串联循环，所述第一换热器(4)的另一热交换侧并联于所述电池包(110)；

所述电池包(110)的入口通过第一比例三通阀(7)与所述电池加热器(120)及所述第一换热器(4)连通。

5.如权利要求3所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述电驱循环回路(2)包括电驱总成(210)和散热器(220)，所述电驱总成(210)、所述第二换热器(5)、所述散热器(220)、所述第一端口(610)和所述第四端口(640)顺次串联循环；

所述散热器(220)的入口、所述第二换热器(5)的电驱出口及所述第一端口(610)之间还通过第二比例三通阀(8)连通。

6.如权利要求1所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述电动车热管理架构还包括第三比例三通阀(9)，所述第三比例三通阀(9)分别与所述压缩机(320)的出口、所述室内换热器(310)的入口及所述第一换热器(4)的入口连通。

7.如权利要求6所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述电动车热管理架构还包括室外换热器(10)和第四比例三通阀(11)；

所述第四比例三通阀(11)分别与所述室内换热器(310)的出口、所述第一换热器(4)的出口、所述室外换热器(10)的入口及所述第二换热器(5)的入口连通，所述第四比例三通阀(11)具有将所述室内换热器(310)和所述第一换热器(4)中的冷却介质导向所述室外换热器(10)入口的第一状态，还具有将所述室内换热器(310)和所述第一换热器(4)中的冷却介质导向所述第二换热器(5)入口的第二状态；

所述室外换热器(10)的出口与所述压缩机(320)的入口连通。

8.如权利要求7所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述电动车热管理架构还包括室内蒸发器(12)，所述室内蒸发器(12)的出口连通于所述压缩机(320)的入口，所述室内蒸发器(12)的入口连通于所述室外换热器(10)的出口。

9.如权利要求8所述的电动车热管理架构，其特征在于，所述室内换热器(310)的出口与所述第二换热器(5)的入口之间、所述室外换热器(10)的入口与所述第四比例三通阀(11)之间，及所述室外换热器(10)的出口与所述室内蒸发器(12)的入口之前均设有膨胀阀(13)。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的电动车热管理架构。

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