CN218906846U - 汽车热管理架构和车辆 - Google Patents

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CN218906846U CN202223449414.1U CN202223449414U CN218906846U CN 218906846 U CN218906846 U CN 218906846U CN 202223449414 U CN202223449414 U CN 202223449414U CN 218906846 U CN218906846 U CN 218906846U
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王冬旭
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Abstract

本实用新型公开了一种汽车热管理架构和车辆,汽车热管理架构,包括:空调系统、辅助加热组件和电驱系统,其中,空调系统包括:空调管路,其中,空调管路上顺次设置有压缩机、冷凝器和室外换热器;第一空调截止阀,第一空调截止阀设置在冷凝器和室外换热器之间的空调管路上;第一干燥罐和第一电子膨胀阀,第一干燥罐和第一电子膨胀阀设置在室外换热器和冷凝器之间的空调管路上,其中,第一干燥罐和第一电子膨胀阀串联设置,第一干燥罐和第一电子膨胀阀相对第一空调截止阀并联设置,第一电子膨胀阀和第一空调截止阀可选择地开闭。根据本实用新型的汽车热管理架构,能够实现优化整车的功率消耗,保证整车热管理系统具有较高能效比的技术效果。

Description

汽车热管理架构和车辆
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域,尤其是涉及一种汽车热管理架构和车辆。
背景技术
随着人们环保意识的增强以及对新能源电池续航的追求,人们越来越重视汽车能量的有效利用并重视节约资源,动力电池包作为汽车动力的来源,为整车行驶、娱乐、空调系统等等提供能量,但受制于纯电车型能量来源单一,在电池能量没有大幅增大的情况下,增加车辆的续航和提高乘坐舒适性之间很多时候只能择其一,例如如果要增加车辆的续航则需要尽量少开空调,因为目前的空调多数是靠电池的电量直接驱动,开空调耗电量大,势必大幅减少电池的电量,缩短车辆续航,此外,除了制冷制热外,车内的其他功能,类似于除湿也均需要电池直接提供动力来源,大大影响了续航,如何优化整车的功率消耗,保证整车热管理系统较高的能效比(COP),COP=制冷量或制热量/消耗能量,也成为当今主流车企保证车辆竞争力的关键因素。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此,本实用新型的一个目的在于提出一种汽车热管理架构,包括:空调系统、辅助加热组件和电驱系统,其中,空调系统包括:空调管路,其中,空调管路上顺次设置有压缩机、冷凝器和室外换热器;第一空调截止阀,第一空调截止阀设置在冷凝器和室外换热器之间的空调管路上;第一干燥罐和第一电子膨胀阀,第一干燥罐和第一电子膨胀阀设置在室外换热器和冷凝器之间的空调管路上,其中,第一干燥罐和第一电子膨胀阀串联设置,第一干燥罐和第一电子膨胀阀相对第一空调截止阀并联设置,第一电子膨胀阀和第一空调截止阀可选择地开闭;辅助加热组件包括辅助热源装置和辅助加热管路,辅助热源装置设置在辅助加热管路上以用于提供热源,辅助加热管路与冷凝器连接;电驱系统包括:散热器和散热管路,散热管路与电机室连通,散热器设置在散热管路上,其中,散热管路与空调系统连接。
进一步地,第二空调截止阀,第二空调截止阀设置在室外换热器和压缩机之间的空调管路上;第三空调截止阀,第三空调截止阀设置在冷凝器和第一空调截止阀之间的空调管路上。
进一步地,汽车热管理架构还包括,空调系统还包括:空调换热器;第一空调支路,第一空调支路一端与室外换热器和压缩机之间的空调管路连接,第一空调支路的另一端与空调换热器连接,其中,第一空调支路上顺次设置有第一空调单向阀、第二干燥罐和第三电子膨胀阀;第二空调支路,第二空调支路的一端与空调换热器连接第二空调支路的另一端与压缩机连接;同轴管,同轴管分别与第一空调支路和第二空调支路连接。
进一步地,空调系统还包括:第三空调支路,第三空调支路的一端与冷凝器和第三空调截止阀之间的空调管路连接,第三空调支路的另一端与第一空调单向阀和第二干燥罐之间的第一空调支路连接,其中,第三空调支路上设有第四空调截止阀。进一步地,空调系统还包括:第四空调支路,第四空调支路的一端与第三空调截止阀和室外换热器之间的空调管路连接,第四空调支路的另一端与第二空调支路连接,其中,第四空调支路上设有第二空调单向阀和第五空调截止阀;蒸发器管路,蒸发器管路的一端与第一空调支路连接,蒸发器管路的另一端与第四空调支路连接,其中,蒸发器管路上设有第二电子膨胀阀和蒸发器,第二电子膨胀阀用于控制蒸发器对乘员舱进行换热。
进一步地,汽车热管理架构还包括水循环组件,水循环组件包括:溢水罐;水管,水管分别与电驱系统、空调系统、电机室和电池包连接,其中,溢水罐设置在水管上;第一单向节流阀,第一单向节流阀设置在溢水罐和散热器之间的水管上;第一水泵,第一水泵设置在溢水罐和电机室之间的水管上。
进一步地,辅助加热管路上顺次设置第二水泵、辅助热源装置和暖风芯体,辅助加热组件包括:溢流管,溢流管的一端与辅助热源装置和暖风芯体之间的辅助加热管路连接,溢流管的另一端与水循环组件连接,其中,溢流管上顺次设置有感温截止部件和第二单向节流阀。
进一步地,汽车热管理架构还包括空调换热器,电驱系统包括:第一散热支路,第一散热支路的一端与空调换热器连接,第一散热支路的另一端与电机室连接。
进一步地,汽车热管理架构还包括空调换热器和电池包组件,电池包组件包括:电池管路,电池管路用于连接电池包和空调换热器,其中,电池管路还与电机室连接;电池支路,电池支路一端与电池管路连接,电池支路另一端与辅助加热组件连接;第三三通阀,第三三通阀设置在电池管路上,其中,电池支路通过第三三通阀与电池管路连接;第二三通阀,第二三通阀设置在电池管路上,其中,散热器通过第二三通阀与电池管路连接。
本实用新型的另一方面提供了一种车辆,包括上述的汽车热管理架构。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例中的汽车热管理架构的示意图。
附图标记:
1、溢水罐;2、第一单向节流阀;3、主动进气格栅;4、室外换热器;5、散热器;6、冷却风扇;7、第一温度传感器;8、第一三通管;9、四通管;10、第一水泵;11、第二温度传感器;12、电机室;13、第三温度传感器;14、第一三通阀;15、第一电子膨胀阀;16、第一干燥罐;17、第一空调截止阀;18、第一空调三通管;19、第二空调截止阀;20、第一空调单向阀;21、第二空调三通管;22、第二干燥罐;23、同轴管;24、第三空调三通管;25、第一压力传感器;26、第四温度传感器;27、压缩机;28、压力温度传感器;29、第二单向节流阀;30、第四空调三通管;31、第三空调截止阀;32、第五空调三通管;33、第四空调截止阀;34、第二空调单向阀;35、第六空调三通管;36、第五温度传感器;37、第五空调截止阀;38、第二电子膨胀阀;39、第七空调三通管;40、第三电子膨胀阀;41、第八空调三通管;42、第六温度传感器;43、冷凝器;44、第七温度传感器;45、第二三通管;46、单向阀;47、溢气阀;48、空调换热器;49、第三三通管;50、鼓风机;51、蒸发器;52、第二压力传感器;53、感温截止部件;54、第二水泵;55、第四三通管;56、辅助热源装置;57、暖风芯体;58、第二三通阀;59、第五三通管;60、第六三通管;61、电池包;62、第三水泵;63、第三三通阀;70、空调管路;71、第一空调支路;72、第二空调支路;73、第三空调支路;74、第四空调支路;75、蒸发器管路;76、辅助加热管路;77、溢流管;78、水管;79、散热管路;80、第一散热支路;81、电池管路;82、电池支路。
具体实施方式
此处参考附图描述本实用新型的各种方案以及特征。
应理解的是,可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此,上述说明书不应该视为限制,而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本实用新型的范围和精神内的其他修改。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例,并且与上面给出的对本实用新型的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本实用新型的原理。
通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述,本实用新型的这些和其它特性将会变得显而易见。
还应当理解,尽管已经参照一些具体实例对本实用新型进行了描述,但本领域技术人员能够确定地实现本实用新型的很多其它等效形式,它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
当结合附图时,鉴于以下详细说明,本实用新型的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
此后参照附图描述本实用新型的具体实施例;然而,应当理解,所申请的实施例仅仅是本实用新型的实例,其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本实用新型模糊不清。因此,本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定,而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本实用新型。
本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”,其均可指代根据本实用新型的相同或不同实施例中的一个或多个。
为了优化整车的功率消耗,保证整车热管理系统具有较高能效比的技术效果,本实用新型的第一实施例提供一种汽车热管理架构,如图1所示,包括:空调系统、辅助加热组件和电驱系统,其中,空调系统包括:空调管路70、第一空调截止阀17、第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15,其中,空调管路70上顺次设置有压缩机27、冷凝器43和室外换热器4;第一空调截止阀17设置在冷凝器43和室外换热器4之间的空调管路70上;第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15设置在室外换热器4和冷凝器43之间的空调管路70上,其中,第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15串联设置,第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15相对第一空调截止阀17并联设置,第一电子膨胀阀15和第一空调截止阀17可选择地开闭;当第一电子膨胀阀打开时,第一空调截止阀关闭,此时,空调管路连通了第一干燥罐,能够提供除湿功能,当不需要提供除湿功能时,第一电子膨胀阀关闭,第一空调截止阀打开,此时,空调管路与第一干燥罐不连通,从而不会对空调管路内的气体进行干燥,节约了能耗。
辅助加热组件包括辅助热源装置56和辅助加热管路76,辅助热源装置56设置在辅助加热管路76上以用于提供热源,辅助加热管路76与冷凝器43连接;在极寒天气下,辅助加热组件能够与空调系统共同向乘员舱或电池包内提供热量,在一定程度上减少空调压缩机的输出功率,提高供热效率。
电驱系统包括:散热器5和散热管路79,散热管路79与电机室12连通,其中,散热器5设置在散热管路79上,其中,散热管路79与空调系统连接,散热器起到辅助空调系统散热的效果,进一步降低空调系统在制冷模式下的耗能。
此外,本实施例中的汽车热管路架构可还以包括:检测组件控制器,检测组件多个分别用于检测车辆内乘员舱内的温度、湿度、电池包的温度以及车辆外侧的温度的传感器;电驱系统包括散热器5;水循环组件包括溢水罐1,以通过溢水罐1内的水实现换热;辅助加热组件包括辅助热源装置56,辅助热源装置56用于提供热源;控制器分别与检测组件、水循环组件、电驱系统、空调系统和辅助加热组件控制连接,以控制水循环组件、电驱系统、空调系统和辅助加热组件的开启和闭合。
控制器根据检测组件检测的数据可选择的控制水循环组件、电驱系统、空调系统和辅助加热组件中的至少一种以给电机室12、乘员舱和电池包61进行换热或除湿。
空调系统作为汽车主要的制冷炙热来源,其包括:空调管路70、第一空调截止阀17、第二空调截止阀19和第三空调截止阀31,其中,空调管路70上顺次设置有压缩机27、冷凝器43和室外换热器4;第一空调截止阀17设置在冷凝器43和室外换热器4之间的空调管路70上;第二空调截止阀19设置在室外换热器4和压缩机27之间的空调管路70上;第三空调截止阀31设置在冷凝器43和第一空调截止阀17之间的空调管路70上。
控制器通过控制上述的各个截止阀来切换不同的管路以适应下述不同的工况方案。
为了方便对电池包进行制冷或制热,本实施例中的汽车热管理架构还包括空调换热器48,空调系统还包括:第一空调支路71、第二空调支路72和同轴管23,第一空调支路71一端与室外换热器4和压缩机27之间的空调管路70连接,第一空调支路71的另一端与空调换热器48连接,其中,第一空调支路71上顺次设置有第一空调单向阀20、第二干燥罐22和第三电子膨胀阀40;第二空调支路72的一端与空调换热器48连接第二空调支路72的另一端与压缩机27连接;同轴管23分别与第一空调支路71和第二空调支路72连接。
根据检测组件检测到车内和车外不同的环境,为了便于控制,本实施例中的空调系统还包括:第三空调支路73、第四空调支路74和蒸发器管路75,第三空调支路73的一端与冷凝器43和第三空调截止阀31之间的空调管路70连接,第三空调支路73的另一端与第一空调单向阀20和第二干燥罐22之间的第一空调支路71连接,其中,第三空调支路73上设有第四空调截止阀33。第四空调支路74的一端与第三空调截止阀31和室外换热器4之间的空调管路70连接,第四空调支路74的另一端与第二空调支路72连接,其中,第四空调支路74上设有第二空调单向阀34和第五空调截止阀37;蒸发器管路75的一端与第一空调支路71连接,蒸发器管路75的另一端与第四空调支路74连接,其中,蒸发器管路75上设有第二电子膨胀阀38和蒸发器51,第二电子膨胀阀38用于控制蒸发器51对乘员舱进行换热。
为了对乘员舱进行除湿,空调系统还包括第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15,第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15设置在室外换热器4和第三空调截止阀31之间的空调管路70上,其中,第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15串联设置,第一干燥罐16和第一电子膨胀阀15相对第一空调截止阀17并联设置。
为了提高汽车在寒冷环境下乘员舱的舒适度,辅助加热组件包括:辅助加热管路76和单向阀46,辅助加热管路76与空调系统连接,其中,辅助加热管路76上顺次设置第二水泵54、辅助热源装置56和暖风芯体57;单向阀46设置在暖风芯体57和空调系统之间的辅助加热管路76上。
辅助加热组件还包括:溢流管77,溢流管通过与辅助热源模块配合来实现对乘员舱温度的调节,具体的,溢流管77的一端与辅助热源装置56和暖风芯体57之间的辅助加热管路76连接,溢流管77的另一端与水循环组件连接,其中,溢流管77上顺次设置有感温截止部件53和第二单向节流阀29。
此外,为了优化整车能耗,水循环组件包括:溢水罐1、第一单向节流阀2、第一水泵10和水管78,水管78分别与电驱系统、空调系统、电机室12和电池包61连接,其中,溢水罐1设置在水管78上;第一单向节流阀2设置在溢水罐1和散热器5之间的水管78上;第一水泵10设置在溢水罐1和电机室12之间的水管78上。
汽车热管理架构还包括空调换热器48,电驱系统包括:散热管路79和第一散热支路80,散热管路79与电机室12连通,其中,散热器5设置在散热管路79上;第一散热支路80的一端与空调换热器48连接,第一散热支路80的另一端与电机室12连接。
汽车热管理架构还包括空调换热器48和电池包组件,用于提高电池包在寒冷环境下的供电效率,电池包组件包括:电池管路81、电池支路82、第三三通阀63和第二三通阀58,电池管路81用于连接电池包61和空调换热器48,其中,电池管路81还分别与水循环组件和电机室12连接;电池支路82一端与电池管路81连接,电池支路82另一端与辅助加热组件连接;第三三通阀63设置在电池管路81上,其中,电池支路82通过第三三通阀63与电池管路81连接;第二三通阀58设置在电池管路81上,其中,散热器5通过第二三通阀58与电池管路81连接。
本实用新型的第二实施例提供一种车辆,包括上述的汽车热管理架构,该汽车热管理架构主要应用在新能源电车上,来优化整车的能耗,提高驾驶的舒适度和续航能理。
本实用新型的汽车热管理架构针对汽车在不同的工况环境下分别设计了不同的方案实施,具体如下:
一、对于乘员舱降温方案包括:
(1)乘员舱降温单制冷功能
车辆在行驶或怠速、充电等工况中为了保证乘客的舒适性,需要开启空调系统给乘员舱降温。当乘客通过语音指令、手机指令、手势指令等不同途径开启空调后,空调系统可根据乘员舱内的温度、湿度、光照、空调面板设定值等舒适性参数确定降温需求,空调控制器控制压缩机、阀动作,并给整车控制器发送主动进气格栅3和冷却风扇6开启需求。
空调系统通过蒸发器51蒸发吸热将乘员舱热量带入空调系统,借助室外换热器4冷凝放热作用并通过冷却风扇6产生的气流将热量散到大气中,协助空调系统散热;
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第二电子膨胀阀38、第一空调截止阀、第三空调截止阀、第五空调截止阀、鼓风机50开启;
②控制第二空调截止阀、第四空调截止阀、第一电子膨胀阀15、第三第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第二电子膨胀阀38开度和压缩机27、鼓风机50转速控制,以实现乘员舱制冷;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54和辅助热源装置56关闭;
⑥对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无降温需求,压缩机27停止,第二电子膨胀阀38关闭,第五空调截止阀37关闭,鼓风机50停止。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障;
⑥动力电池包有制冷需求;
4、乘员舱降温实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→水冷冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一空调第一空调截止阀17全开状态→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第一空调单向阀20→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第五空调截止阀37→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27。
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱;
该模式优点:乘员舱单制冷工作模式下,只涉及空调单系统,不涉及与冷却水路耦合,控制简单。
(2)动力电池包与乘员舱双制冷
车辆在行驶或怠速、充电等工况动力电池包和乘员舱同时存在制冷需求时(简述双制冷),当电池包模组温度大于模组最高温度T1max时,整车控制器会依据该温度触发电池包冷却策略,并将“电池包冷却需求信号”及电池制冷目标温度t1发给空调系统控制器,同时空调系统控制器结合乘员舱的冷却需求,两者需求比大。
1、空调控制器响应如下:
①控制空调压缩机27、第二电子膨胀阀38、第三第三电子膨胀阀40、第一空调截止阀、第三空调截止阀、第五空调截止阀、鼓风机50开启;
②控制第二空调截止阀19、第四空调截止阀33、第一电子膨胀阀15关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第二电子膨胀阀38、第三第三电子膨胀阀40开度和压缩机27转速控制,以实现电池包和乘员舱双制冷;
④对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求;
⑤控制第二水泵54和辅助热源装置56关闭;
⑥向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②控制电池回路第三水泵62运行;
③控制第二三通阀58ab通,c关闭,第三三通阀63、第一三通阀14ac通,b关闭;
3、退出条件如下:
①当电池包模组最高温度降至T2max时T2max<T1max电池包无冷却需求且乘员舱无制冷需求时,第二电子膨胀阀38、第三第三电子膨胀阀40关闭,第五空调截止阀37关闭,空调控制器控制压缩机27关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机等零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到电池回路水阀、水泵及主动进气格栅、冷却风扇等零部件故障;
4、乘员舱与动力电池包双制冷实现途径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→水冷冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一空调第一空调截止阀17全开状态→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第一空调单向阀20→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第五空调截止阀37→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
电池包制冷路径在第七空调三通管39后进入第三电子膨胀阀40→空调换热器48→第六温度传感器42→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
电池包冷却路径:
第三水泵62→第三三通阀63ac通→第三三通管49→空调换热器48水侧→溢气阀47→第二三通阀58ab通→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
鼓风机50开启,暖风芯体57吹向乘员舱。
(3)动力电池包冷却方案,包括动力电池包主动制冷和动力电池包被动制冷,其中,
动力电池包主动制冷,为通过空调系统空调换热器将电池回路的热量散掉;
车辆在行驶或怠速、充电等工况,当电池包模组温度大于模组最高温度T1max时,整车控制器会依据该温度触发电池包冷却策略,并将“电池包冷却需求信号”及电池制冷目标温度t1发给空调系统控制器,同时空调系统控制器检测乘员舱无制冷需求,此时只根据动力电池包冷却需求控制空调系统运行。
1、空调控制器响应如下:
①控制空调压缩机27、第三电子膨胀阀40、第一第一空调截止阀17、第三空调截止阀31开启;
②控制第二空调截止阀19、第四第四空调截止阀33、第五空调截止阀37、第二电子膨胀阀38、第一电子膨胀阀15关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第三电子膨胀阀40开度和压缩机27转速控制,以实现电池包制冷;
④对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求;
⑤控制第二水泵54和辅助热源装置56关闭;
⑥向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②控制电池回路第三水泵62运行;
③控制第二三通阀58ab通,c关,第一第一三通阀14、第三第三三通阀63ac通,b关;
3、退出条件如下:
①当电池包模组最高温度降至T2max时T2max<T1max电池包无冷却需求时,第三电子膨胀阀40关闭,空调控制器控制压缩机27关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到电池回路水阀、水泵及主动进气格栅、冷却风扇等零部件故障;
4、动力电池包主动冷却实现途径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→水冷冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一空调第一空调截止阀17全开状态→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第一空调单向阀20→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第三电子膨胀阀40→空调换热器48→第六温度传感器42→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
电池包冷却路径:
第三水泵62→第三三通阀63ac通→第三三通管49→空调换热器48水侧→溢气阀47→第二三通阀58ab通→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
动力电池包被动冷却是指动力电池包通过散热器实现冷却;
当整车控制器检测到环境温度小于T0且电池包本体最高温度T1max—散热器出口水温Toutlet>10℃待标定,可优先选择被动冷却实现电池包冷却,此时,无需空调系统介入;
该方式只需要整车控制器控制冷却风扇6和第三水泵62运行,电能消耗较低,间接的提升整车续航能力。
1、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②控制电池回路第三水泵62运行;
③控制第二三通阀58bc通,a关,第三三通阀63ac通,b关;
④第一三通阀14bc通,a关,当电机系统需冷却时,第一三通阀14应实现abc口比例开启;
2、退出条件如下:
①当环温小于T0或电池包本体最高温度T1max—散热器出口水温Toutlet>10℃待标定条件不成立;
②当整车控制器检测到水阀第一三通阀14、第二三通阀58、第三三通阀63、第三水泵62及冷却风扇6等零部件故障;
退出该功能后,整车控制器根据电池包的冷却需求确定是否需切换至主动冷却方式;同时控制第二三通阀58ab通,c侧关闭,第三三通阀63ac通,b侧关闭,第一三通阀14ac通,b关;控制第三水泵62关闭。
3、动力电池包被动冷却实现途径如下:
电池包被动冷却实现途径:
散热器5→四通管9→第二三通阀58→第六三通管60→电池包61→第三水泵62→第三三通阀63→第三三通管49→第一三通阀14→散热器5;
电池被动冷却过程中,可通过溢水罐1实现溢气补水,实现路径如下:
溢水罐1→第一三通管8→四通管9→第二三通阀58→第六三通管60→电池包61→第三水泵62→第三三通阀63→第三三通管49→第一三通阀14→散热器5→第一单向节流阀2→溢水罐1;
此外,动力电池包还能够实现均温功能,当动力电池包在加热或降温过程中,因水冷板无法将电池包模组完全包裹,且电池包入口水温低,出口水温高,导致电池包模组的温差Tmax-Tmin变大,当某一模组温度过高或者过低,均会导致电池包某一模组因温度过低过放或者温度过高发生热失控,故当电池包模组温差Tmax-Tmin≥15℃待标定时,应触发均温策略。
整车控制器响应如下:
①第三水泵62开启;
②第三三通阀63ac通,b关闭;第二三通阀58ab通,c关闭;第一三通阀14ac通,b关闭;
2、退出条件如下:
①电池包模组温差Tmax-Tmin<8℃待标定时;
②当整车控制器检测到水阀第一三通阀14、第二三通阀58、第三三通阀63、第三水泵62等零部件故障;
3、电池包均温功能实现途径如下:
62→第三三通阀63→第三三通管49→空调换热器48→溢气阀47→第二三通阀58→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
(3)乘员舱采暖功能实现
空气源热泵加热乘员舱
空气源热量指空调系统从大气环境中所吸收的热量。
为了保证乘客的舒适性,需要开启空调系统给乘员舱采暖。当乘客通过语音指令、手机指令、手势指令等不同途径开启空调后,空调系统可根据乘员舱内的温度、湿度、光照、空调面板设定值等舒适性参数确定采暖需求,空调控制器控制压缩机、阀动作,并给整车控制器发送主动进气格栅3和冷却风扇6开启需求。
借助室外换热器4蒸发吸热作用将冷却风扇6产生的气流所携带的热量吸收到空调系统中,空调系统通过水冷冷凝器43冷凝放热将热量带入空调暖风系统,通过鼓风机50产生的气流将暖风芯体57释放的热量吹入乘员舱,实现采暖;
无蒸发器预热实现空气源热泵采暖
当环温大于Tamb1时,空调系统通过直接通过室外换热器4吸热,水冷冷凝器43,以实现乘员舱采暖功能。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二空调截止阀19、第三空调截止阀31、鼓风机50开启;
②控制第一第一空调截止阀17、第四第四空调截止阀33、第五空调截止阀37、第二电子膨胀阀38、第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第一电子膨胀阀15开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖功能;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当空气源热泵不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性;
⑦对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖需求,压缩机27停止,第一电子膨胀阀15关闭,第二空调截止阀19关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障;
4、乘员舱空气源热泵采暖实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一干燥罐16→第一电子膨胀阀15→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第二空调截止阀19→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
鼓风机50开启,暖风空气向乘员舱内吹风;
5、暖风流路溢气补水方案
暖风系统由于有辅助热源的存在,冷却液温度和压力变化,暖风流路内会出现气泡,为了保证乘员舱采暖过程中不会出现流水音等影响驾驶感受的问题出现,需在暖风回路中增加溢气和补水功能。
功能实现路径如下:
溢水罐1→第一三通管8→第五三通管59→第二三通管45→冷凝器43→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54→辅助热源装置56→感温截止部件53→第二单向节流阀29→溢水罐1;
其中,溢气管上的感温截止部件53在暖风回路水温低于T1时开启,当温度高于T2时关闭,如此,可减少暖风回路的热量流失,从而提高采暖热量利用率。
有蒸发器预热实现空气源热泵采暖:
当环温温度Tambmin≤Tamb≤Tamb1时,因环温降低,仅依靠室外换热器空调系统因压力低无法建立有效循环而无法正常工作,故为了实现低温工况热泵采暖,本技术使制冷剂在水冷冷凝器经过第一次冷凝放热后,在蒸发器内二次冷凝放热,以增加系统过冷度,以获得更大的气液温差,实现低温制热能力。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第二空调截止阀19、第四空调截止阀33、鼓风机50开启;
②控制第一空调截止阀、第三空调截止阀、第五空调截止阀、第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖功能;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当空气源热泵不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性;
⑦对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖需求,压缩机27停止,第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38关闭,第二空调截止阀19关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障;
4、乘员舱空气源热泵采暖实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第四空调截止阀33→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第二空调单向阀34→第四空调三通管30→第一干燥罐16→第一电子膨胀阀15→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第二空调截止阀19→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27。
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54。
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱。
5、暖风流路溢气补水方案
与上述溢气补水方案相同
(4)辅助热源加热乘员舱
当环温温度Tamb≤Tambmin时,该工况为极寒工况,仅依靠室外换热器空调系统因压力低无法建立有效循环而无法正常工作实现制热,此时为了满足乘员舱采暖功能,需开启辅助热源(工作不受环温影响)。乘员舱采暖需求判断如上述空气源热泵加热乘员舱,不再赘述。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机等无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27关闭、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第三电子膨胀阀40关闭、控制第一空调截止阀17、第二空调截止阀19、第四第四空调截止阀33、第五空调截止阀37关闭;
②控制鼓风机50、第三空调截止阀31开启;
③空调控制器通过PID算法,对辅助热源装置56功率进行调节,同时控制第二水泵54的转速,以实现乘员舱热泵采暖功能;
④对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求。
3、退出条件如下:
当乘员舱无采暖需求,控制辅助热源装置56和第二水泵54停止工作。
4、乘员舱辅助热源采暖实现路径如下:
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43(水侧)→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54。
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱。
5、暖风流路溢气补水方案
与上述暖风流路溢气补水方案相同,不再赘述。
(5)水源热泵加热乘员舱
水源热泵即空调系统通过空调换热器将电机系统和电池系统的废热进行回收,并通过水冷冷凝器43将热量释放到暖风流路中,通过暖风芯体57将热量释放至乘员舱中,实现采暖功能。乘员舱采暖需求判断如上述空气源热泵加热乘员舱,不再赘述。
当乘员舱有加热需求时,空调控制器会发送“余热回收请求信号”给整车控制器;整车控制器通过第三温度传感器13监测到电驱系统出口水温为-10℃可标定<t3≤50℃可标定时,整车控制器发送“允许余热回收信号”至空调控制器,空调控制器控制相关的空调部件工作,同时对电机、电池回路的水泵和阀发需求;
该技术能将电机系统因功率损耗产生的热量进行收集利用,减少了辅助热源装置56的使用,间接的提高了电池包电能的利用率,减少了采暖能耗,整车续航能力提升。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第三电子膨胀阀40、第四空调截止阀33、鼓风机50开启;
②控制第一空调截止阀17、第二空调截止阀19、第三空调截止阀31、第五空调截止阀37、第二电子膨胀阀38、第一电子膨胀阀15关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第三电子膨胀阀40开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖功能;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇6转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当废热回收热量不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性。
⑦对电机系统第一水泵10发转速需求;
⑧对第一三通阀14发ab口通,c口关闭的需求,对第二三通阀58发ac口通,b口关闭;对第三三通阀63发ab口同时关闭,c口开启需求;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6关闭;
②控制第一水泵10开启;
③控制第一三通阀14ab通,c关;
④控制第二三通阀58ac通,b关;
⑤控制第三三通阀63ab口同时关闭,c口开启
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖需求,压缩机27停止,第三电子膨胀阀40关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障且以最大转速运行;
⑥整车控制器检测到水泵、水阀故障;
⑦当整车控制器通过第三温度传感器13监测到电驱系统出口水温为t3≤-15℃可标定时,整车控制器发送“不允许余热回收信号”至空调控制器;
4、乘员舱水源热泵采暖实现路径如下:
空调系统实现路径:
压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第四空调截止阀33→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第三电子膨胀阀40→空调换热器48制冷剂侧→第六温度传感器42→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱
从热量获取的难易程度及制热能耗高低角度考虑,定义乘员舱采暖的控制优先级顺序为:首先选择水源热泵余热回收,再次为空气源热泵,最后为辅助热源加热。
5、暖风流路溢气补水方案
与上述暖风流路溢气补水方案相同,不再赘述。
乘员舱采暖除湿功能,其中,第一除湿模式:
所谓第一除湿模式为当车辆所处的环境温度为Tamb4<Tamb≤Tamb5时,通过水冷冷凝器43冷凝放热,为暖风回路提供热量,同时经过蒸发器吸热制冷,实现乘员舱除湿需求。
乘员舱采暖过程中,空调控制器根据整车湿度传感器检测到湿度值及乘员舱室内温度,逻辑判断出除湿需求,之后,空调控制器根据需求做如下响应:
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第二电子膨胀阀38、第四空调截止阀33、第五空调截止阀37开启,;
②控制第一空调截止阀17、第二空调截止阀19、第一电子膨胀阀15、第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第二电子膨胀阀38开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖除湿功能;
④控制鼓风机50运转;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当第一除湿模式不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性;
⑦对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①无需响应空调控制器对主动进气格栅3和冷却风扇6的控制需求;
②无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖除湿需求,压缩机27停止,第二电子膨胀阀38关闭,第五空调截止阀37关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤环境温度Tamb4<Tamb≤Tamb5条件不成立;
4、乘员舱第一除湿模式实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第四空调截止阀33→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第五空调截止阀37→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱;
5、暖风流路溢气补水方案
与上述暖风流路溢气补水方案相同,不再赘述。
第二除湿模式:
所谓第二除湿模式为当车辆所处的环境温度为Tamb3<Tamb≤Tamb4时,通过水冷冷凝器43冷凝放热,为暖风回路提供热量,同时经过蒸发器51和室外换热器4吸热制冷,此时蒸发器和室外换热器为并联连接方式,实现乘员舱除湿需求。
除湿模式触发逻辑如上述第一除湿模式,不再赘述;
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第二空调截止阀19、第三空调截止阀31、第四空调截止阀33、第五空调截止阀37开启;
②控制第一空调截止阀17、第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖除湿功能;
④控制鼓风机50运转;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当第二除湿模式不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性;
⑦向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇6转速需求信号”;
⑧对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器对主动进气格栅3和冷却风扇6的控制需求;
②无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖除湿需求,压缩机27停止,第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38关闭,第五空调截止阀37关闭。
②环境温度Tamb3<Tamb≤Tamb4条件不成立;
③当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
④当空调系统压力过高触发高压保护;
⑤当空调系统压力过低触发低压保护;
⑥当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障;
4、乘员舱第二除湿模式实现路径如下:
空调系统实现路径:
支路①:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第四空调截止阀33→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第五空调截止阀37→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
支路②:第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一干燥罐16→第一电子膨胀阀15→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第二空调截止阀19→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱;
5、暖风流路溢气补水方案
与上述暖风流路溢气补水方案相同,不再赘述。
第三除湿模式:
所谓第三除湿模式为当车辆所处的环境温度为Tamb2<Tamb≤Tamb3时,通过水冷冷凝器43冷凝放热,为暖风回路提供热量,同时经过蒸发器51和室外换热器4吸热制冷,此时,蒸发器和室外换热器为串联连接方式,实现乘员舱除湿需求。
除湿模式触发逻辑如第一除湿模式所述,不再赘述;
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第二空调截止阀19、第四空调截止阀33开启;
②控制第一空调截止阀、第三空调截止阀、第五空调截止阀、第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖除湿功能;
④控制鼓风机50运转;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当第三除湿模式不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性;
⑦向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇6转速需求信号”;
⑧对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器对主动进气格栅3和冷却风扇6的控制需求;
②无需响应空调系统对电机系统和电池系统的零部件控制需求;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖除湿需求,压缩机27停止,第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38关闭,第五空调截止阀37关闭。
②环境温度为Tamb2<Tamb≤Tamb3不成立;
③当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
④当空调系统压力过高触发高压保护;
⑤当空调系统压力过低触发低压保护;
⑥当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障;
4、乘员舱第三除湿模式实现路径如下:
空调系统实现路径:
压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第四空调截止阀33→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第二空调单向阀34→第四空调三通管30→第一干燥罐16→第一电子膨胀阀15→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第二空调截止阀19→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱;
5、暖风流路溢气补水方案
与上述暖风流路溢气补水方案相同,不再赘述。
第四除湿模式
所谓第四除湿模式为当车辆所处的环境温度为Tamb2<Tamb≤Tamb4且动力电池包需主动冷却时,通过水冷冷凝器43冷凝放热,为暖风回路提供热量,同时经过蒸发器51吸热制冷,此时,室外换热器4作为冷凝器对外放热,实现乘员舱除湿需求。
除湿模式触发逻辑如第一除湿模式,不再赘述;
动力电池包主动冷却需求,判定逻辑如上述动力电池包冷却,不再赘述。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第三电子膨胀阀40、第二电子膨胀阀38、第一空调截止阀17、第三空调截止阀31、第五空调截止阀37开启;
②控制第二空调截止阀19、第四空调截止阀33、第一电子膨胀阀15关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第三电子膨胀阀40、第二电子膨胀阀38开度和压缩机27转速控制,以实现乘员舱热泵采暖除湿功能;
④控制鼓风机50运转;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当第四除湿模式不足以支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性;
⑦向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇6转速需求信号”;
⑧对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器对主动进气格栅3和冷却风扇6的控制需求;
②控制第三水泵62开启;
③控制第一三通阀14ac通,b关闭;
④控制第二三通阀58ab通,c关闭;
⑤控制第三三通阀63ac通,b关闭;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖除湿需求且动力电池包无冷却需求,压缩机27停止,第三电子膨胀阀40、第二电子膨胀阀38关闭,第五空调截止阀37关闭。
②环境温度为Tamb2<Tamb≤Tamb4不成立;
③当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器、鼓风机零部件出现故障;
④当空调系统压力过高触发高压保护;
⑤当空调系统压力过低触发低压保护;
⑥当整车控制器检测到主动进气格栅3和冷却风扇6零部件故障;
4、乘员舱第四除湿模式实现路径如下:
空调系统实现路径:
支路①:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一空调截止阀17→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第一空调单向阀20→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第二电子膨胀阀38→蒸发器51→第二压力传感器52→第五温度传感器36→第六空调三通管35→第五空调截止阀37→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
支路②:第七空调三通管39→第三电子膨胀阀40→空调换热器48→第六温度传感器42→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
鼓风机50开启,暖风空气吹向乘员舱;
5、暖风流路溢气补水方案
与上述暖风流路溢气补水方案相同,不再赘述。
以上述中提及的环境温度,按照从低到高的顺序为:Tamb2<Tamb3<Tamb4<Tamb5;
(6)动力电池包加热
空气源热泵加热动力电池包
空气源热量指空调系统从大气环境中所吸收的热量。
车辆在行车、充电、怠速等工况下,动力电池包模组最低温度低于T3min时,整车控制器会依据该温度触发电池包加热策略,并发送“电池加热需求信号”及电池加热目标温度t2发给空调控制器;
借助室外换热器4蒸发吸热作用将冷却风扇6产生的气流所携带的热量吸收到空调系统中中,空调系统通过水冷冷凝器43冷凝放热将热量带入空调暖风系统;
整车控制器控制第三水泵62、第一三通阀14、第二三通阀58、第三三通阀63开启,实现动力电池包加热。
无蒸发器预热实现空气源热泵加热动力电池包
当环温大于Tamb1时,空调系统通过直接通过室外换热器4吸热,水冷冷凝器43放热,以实现空气源热泵吸热功能。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二空调截止阀19、第三空调截止阀31开启;
②控制第一空调截止阀17第四第四空调截止阀33、第五空调截止阀37、第二电子膨胀阀38、第三电子膨胀阀40、鼓风机50关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第一电子膨胀阀15开度和压缩机27转速控制,以实现空气源热泵加热电池包功能;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54和辅助热源装置56关闭;
⑥对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②控制第三水泵62开启;
③控制第一三通阀14ac通,b关闭;
④控制第二三通阀58ab通,c关闭;
⑤控制第三三通阀63ab通,c关闭;
3、退出条件如下:
①当动力电池包模组最低温度升至T4min时T4min>T3min,此时无加热需求,压缩机27停止,第一电子膨胀阀15关闭,第二空调截止阀19关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器零部件出现故障;
③环温>Tamb1条件不成立;
④动力电池包入口水温高于Tinlet1时;
⑤当空调系统压力过高触发高压保护;
⑥当空调系统压力过低触发低压保护;
⑦当整车控制器检测到水阀、水泵、冷却风扇6零部件故障;
4、空气源热泵加热电池包实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一干燥罐16→第一电子膨胀阀15→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第二空调截止阀19→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
动力电池包加热实现路径:
支路①:第三水泵62→第三三通阀63→第四三通管55→第七温度传感器44→冷凝器43水侧→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
支路②:第四三通管55→第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
其中支路②中第二水泵54、辅助热源装置56、暖风芯体57冷却液只是流经了其水流道,并未工作,故没有热交换。
5、电池包流路溢气补水方案
电池回路由于冷却液温度和压力变化,电池回路内会出现气泡,为了保证电池包冷板换热能力,需及时为电池包回路排气并补水。
功能实现路径如下:
溢水罐1→第一三通管8→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62→第三三通阀63→第四三通管55→第二水泵54→辅助热源装置56→感温截止部件53→第二单向节流阀29→溢水罐1;
其中,溢气管上的感温截止部件53在暖风回路水温低于T1时开启,当温度高于T2时关闭,如此,可减少电池包回路的热量流失,从而提高采暖热量利用率。
有蒸发器预热实现空气源热泵加热电池包
当环温温度Tambmin≤Tamb≤Tamb1时,因环温降低,仅依靠室外换热器空调系统因压力低无法建立有效循环而无法正常工作,故为了实现低温工况热泵采暖,本技术使制冷剂在水冷冷凝器经过第一次冷凝放热后,在蒸发器内二次冷凝放热,以增加系统过冷度,以获得更大的气液温差,实现低温制热能力。因该技术涉及蒸发器的冷凝放热,为了提高该功能能量利用率,需乘员舱和动力电池包同时有加热需求时使用该功能模式。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第二空调截止阀19、第四空调截止阀33、鼓风机50开启;
②控制第一空调截止阀、第三空调截止阀、第五空调截止阀、第三电子膨胀阀40关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38开度和压缩机27转速控制,以实现热泵加热动力电池包功能;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54开启;
⑥当蒸发器预热空气源热泵不足以支撑整车乘员舱和电池包双制热热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的温升速率及舒适性,同时兼顾电池包加热温升速率;
⑦对电机系统流路和电池系统流路中的水泵或阀等可控零部件无开启需求。
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6开启;
②控制第三水泵62开启;
③控制第一三通阀14ac通,b关闭;
④控制第二三通阀58ab通,c关闭;
⑤控制第三三通阀63ab通,c关闭;
3、退出条件如下:
①当乘员舱无采暖或动力电池包模组最低温度升至T4min时T4min>T3min,此时无加热需求,压缩机27停止,第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38关闭,第二空调截止阀19关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器零部件出现故障;
③环温Tambmin≤Tamb≤Tamb1条件不成立;
④动力电池包入口水温高于Tinlet1时
⑤当空调系统压力过高触发高压保护;
⑥当空调系统压力过低触发低压保护;
⑦当整车控制器检测到水阀、水泵、冷却风扇6零部件故障;
4、乘员舱空气源热泵采暖实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一干燥罐16→第一电子膨胀阀15→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第二空调截止阀19→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
动力电池包加热实现路径:
支路:第三水泵62→第三三通阀63→第四三通管55→第七温度传感器44→冷凝器43水侧→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
5、暖风流路溢气补水方案
此时暖风回路和电池包回路共用溢气和补水流路。减少溢气和补水管路的使用,降低系统成本和重量。
水源热泵加热动力电池包
新能源车型对于整车能耗的要求是比较高的,如何有效提升整车的能量利用率,以此来提升整车续航水平,直接关系到产品竞争力。
电驱系统在运行过程中,由于电能转换为驱动能的过程中,无法实现能量的100%转换,损失的电能转化为热量;同时整车上一些大功率的电器件工作时也会因功率损失产生大量的热,如将上述热量回收,用于电池或者乘员舱加热,可减少辅助热源装置56的使用,从而降低整车电耗,保证整车续航能力,提升产品竞争力。
应用场景:行车或充电过程中
首先定义电池包加热方式的优先级顺序:首选热泵余热回收加热电池包、其次为空气源热泵加热电池包、最后为辅助热源加热电池包。
1、当动力电池包模组最低温度低于T3min时,整车控制器会依据该温度触发电池包加热策略,并发送“电池加热需求信号”及电池加热目标温度t2给空调控制器,空调控制器会发送“余热回收请求信号”给整车控制器;整车控制器通过第三温度传感器13监测到电驱系统出口水温为-10℃可标定<t3≤50℃可标定时,整车控制器发送“允许余热回收信号”至空调控制器,空调控制器在判定当前无乘员舱采暖需求时,且检测到空调系统各控制部件无故障时,空调控制器响应如下:
①控制压缩机27、第三电子膨胀阀40、第四空调截止阀33开启;
②控制第一空调截止阀17、第二空调截止阀19、第三空调截止阀31、第五空调截止阀37、第二电子膨胀阀38、第一电子膨胀阀15、鼓风机50关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第三电子膨胀阀40开度和压缩机27转速控制,以实现热泵余热回收加热功能;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇6转速需求信号”;
⑤控制第二水泵54关闭;
⑥当废热回收热量不足以支撑整车电池包加热的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证电池包加热的温升速率及舒适性。
⑦对第一水泵10发转速需求;
⑧对第一三通阀14、第二三通阀58发开度需求;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3和冷却风扇6关闭;
②控制第一水泵10开启;
③控制第一三通阀14ab通,c关;
④控制第二三通阀58ac通,b关;
⑤控制第三三通阀63ab通,c关闭
3、退出条件如下:
①当动力电池包模组最低温度升至T4min时T4min>T3min,此时无加热需求,压缩机27停止,第三电子膨胀阀40关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到冷却风扇6零部件故障且以最大转速运行;
⑥整车控制器检测到水泵、水阀故障;
⑦当整车控制器通过第三温度传感器13监测到电驱系统出口水温为t3≤-15℃可标定时,整车控制器发送“不允许余热回收信号”至空调控制器;
4、电池包水源热泵加热实现路径如下:
空调系统实现路径:
压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第四空调截止阀33→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第三电子膨胀阀40→空调换热器48制冷剂侧→第六温度传感器42→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
动力电池包加热实现路径:
支路①:第三水泵62→第三三通阀63→第四三通管55→第七温度传感器44→冷凝器43水侧→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
支路②:第四三通管55→第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
(7)辅助热源加热动力电池包
当环温温度Tamb≤Tambmin时,该工况为极寒工况,空调系统因压力低无法建立有效循环而无法正常工作实现制热,此时为了满足乘员舱采暖功能,需开启辅助热源工作不受环温影响。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第三电子膨胀阀40、第一空调截止阀17、第二空调截止阀19、第四空调截止阀33、第五空调截止阀37、鼓风机50关闭;
②控制第二水泵54运转;
③根据电池包加热目标温度,调节辅助热源装置56开启功率,满足电池包加热需求;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①控制第三水泵62开启;
②控制第一三通阀14ac通,b关闭;
③控制第二三通阀58ab通,c关闭;
④控制第三三通阀63ab通,c关闭;
3、退出条件如下:
①动力电池包模组最低温度升至T4min时T4min>T3min,此时无加热需求;
②当空调系统第二水泵54和辅助热源装置56零部件出现故障;
③动力电池包入口水温高于Tinlet1时
④当整车控制器检测到水阀第一三通阀14、第二三通阀58、第三三通阀63、第三水泵62零部件故障;
4、辅助热源加热电池包实现路径如下:
动力电池包加热实现路径:
支路①:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57只用流道→单向阀46→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62→第三三通阀63→第四三通管55→第二水泵54;
支路②:第三水泵62→第三三通阀63→第四三通管55→第七温度传感器44→冷凝器43水侧→第二三通管45→第五三通管59→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
(8)电机回路废热直接加热动力电池包
该方式主要应用于当电机回路的水温Tmotoroutlet≤40℃(待标定)且电池包本体最低温度T3min<20℃(待标定)且Tmotoroutlet-T3min>6℃(待标定)时,整车控制器直接控制电机回路和电池回路的水泵和阀运转,不需给空调控制器发电池包加热需求信号;该场景下,整车控制策略简单,且只涉及到水泵和阀的控制,能耗相对最低。
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38、第三电子膨胀阀40、第一空调截止阀17、第二空调截止阀19、第四空调截止阀33、第五空调截止阀37、鼓风机50关闭;
②控制第二水泵54停止;
③控制辅助热源装置56关闭;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①控制第一水泵10开启;
②控制第三水泵62开启;
③控制第一三通阀14ab通,c关闭;
④控制第二三通阀58abc均开启,且可实现比例调节,以实现电池包混水加热;
⑤控制第三三通阀63ac通,b关闭;
3、退出条件如下:
①动力电池包模组最低温度升至T4min时T4min>T3min,此时无加热需求;
②电机回路的水温Tmotoroutlet≤40℃待标定且电池包本体最低温度T3min<20℃待标定且Tmotoroutlet-T3min>6℃待标定条件不成立;
③动力电池包入口水温高于Tinlet1时
④当整车控制器检测到水阀、水泵零部件故障;
4、电机废热直接加热电池包实现路径如下:
动力电池包加热实现路径:
电机支路①:第一水泵10→第二温度传感器11→电机室12→第三温度传感器13→第一三通阀14→第三三通管49→空调换热器48→第二三通阀58→四通管9→第一水泵10;
电池支路②:第三水泵62→第三三通阀63→第三三通管49→空调换热器48→第二三通阀58→第六三通管60→电池包61→第三水泵62;
(9)室外换热器化霜
当使用空气源热泵的时候,室外换热器4需进行蒸发吸热,当室外换热器表面温度低于0℃时,可在室外换热器表面结霜,影响进风,从而影响从空气中吸热。为此,需将室外换热器作为冷凝器对外放热,使其表面热起来,让霜化掉,从而实现通风。为此可通过空调系统吸收电机系统废热实现。
往往这种工况下也伴随着乘员舱采暖功能,故该工况下的功能实现如下所示:
1、空调控制器判定空调系统压缩机、阀、温度传感器、压力传感器、鼓风机无故障情况下,响应如下:
①控制压缩机27、第三电子膨胀阀40、第一空调截止阀17、鼓风机50开启;
②控制第二空调截止阀19、第四第四空调截止阀33、第五空调截止阀37、第一电子膨胀阀15、第二电子膨胀阀38关闭;
③空调控制器通过PID算法,对第三电子膨胀阀40开度和压缩机27转速控制;
④向整车控制器发送“主动进气格栅开度需求信号”及“冷却风扇转速需求信号”;
⑤给整车控制器发“主动化霜请求信号”
⑥控制第二水泵54开启;
⑦当该模式下依靠废热回收不能支撑整车乘员舱采暖的热量需求时,空调控制器应控制辅助热源装置56开启,保证乘员舱采暖的舒适性;
⑧对电机回路的第一水泵10发转速需求。
⑨对电机回路第一三通阀14发开度需求;
⑩对电池回路第二三通阀58、第三三通阀63发开度需求;
2、整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、风扇均无故障,响应如下:
①响应空调控制器请求,控制主动进气格栅3关闭和冷却风扇6关闭;
②控制第一水泵10开启;
③控制第三水泵62关闭;
④控制第一三通阀14ab通,c关闭;
⑤控制第二三通阀58ac通,b关闭;
⑥控制第三三通阀63ab口同时关,c开;
⑦响应空调控制器主动化霜请求,并反馈“允许主动化霜请求”信号给空调控制器
3、退出条件如下:
①当空调系统判定无主动化霜需求,压缩机27停止,第三电子膨胀阀40关闭,第一空调截止阀17关闭。
②当空调系统压缩机、阀类、温度传感器、压力传感器零部件出现故障;
③当空调系统压力过高触发高压保护;
④当空调系统压力过低触发低压保护;
⑤当整车控制器检测到水阀、水泵、主动进气格栅、冷却风扇6零部件故障;
⑥主动化霜时间超过Tdefrost
4、化霜实现路径如下:
空调系统实现路径:压缩机27→压力温度传感器28→冷凝器43制冷剂侧→第五空调三通管32→第三空调截止阀31→第四空调三通管30→第一空调截止阀17→室外换热器4→第一温度传感器7→第一空调三通管18→第一空调单向阀20→第二空调三通管21→第二干燥罐22→同轴管23高压侧→第七空调三通管39→第三电子膨胀阀40→空调换热器48冷媒侧→第六温度传感器42→第八空调三通管41→同轴管23低压侧→第三空调三通管24→第一压力传感器25→第四温度传感器26→压缩机27;
空调暖风系统实现路径:第二水泵54→辅助热源装置56→暖风芯体57→单向阀46→第二三通管45→冷凝器43水侧→第七温度传感器44→第四三通管55→第二水泵54;
电机余热回收水流路路径:
第一水泵10→第二温度传感器11→电机室12→第三温度传感器13→第一三通阀14→第三三通管49→空调换热器48→第二三通阀58→四通管9→第一水泵10;
(10)乘员舱和动力电池包双制热功能实现
以上所述,将动力电池包加热和乘员舱加热分开表述,但实际应用中也有同时工作的情况,此时只需要在相同加热方式下控制一些水阀开度和泵的转速即可实现。
(11)乘员舱和动力电池包双制冷功能实现
乘员舱和动力电池包双制冷功能实现已在上述方案中描述完毕,不再赘述。
本实用新型具备如下优点:
①空调系统独立完成制冷功能,不涉及与冷却水路耦合,控制简单;
②空调系统和电驱系统热量耦合,实现电驱系统废热高效回收利用,结合低温热泵系统,实现乘员舱和动力电池低温热泵加热功能,由于热泵系统COP较高,故可节省电池包加热能耗,从而提高整车续航,增强车型竞争力。
③电机系统的废热可直接进入电池包流路,完成电池包加热,无需借助空调系统辅助,减少能量损耗;
④采暖工况下,根据不同环温条件,使用不同的工作模式,多级调控,追求最优COP,有效节省电能消耗,间接增加续航,提升产品竞争力;
⑤根据不同环温使用不同除湿模式,多级调控保证除湿效果,因空调系统流路不同,压力损耗差异,导致能量消耗差异,环温越高,流路越简单,能耗越小,反之,能耗越大;
⑥乘员舱采暖系统和动力电池包加热系统可以自由耦合,较乘员舱采暖和电池包加热各自独立实现,热量利用率高,系统简化,成本降低;
⑦空调暖风系统、电池系统和电机系统共用一个溢水管,减少溢水灌数量,节省溢气管和补水管使用,降低成本和重量,并且利于整车的布置及加注性能。
可能的替代方案
本实用新型散热器设计结构、材料不作具体要求;
本实用新型两通阀、三通阀、四通阀的控制形式、结构、信号、转速、功率等参数不作具体要求;
本实用新型对暖风溢气管感温截止部件不作具体要求,可能的替代方案有节温器、电磁截止阀、电机截止阀等;
本实用新型对单向节流阀结构、材质、形状等不作具体要求;
本实用新型对溢水灌的内外部结构、材质、形状等不作具体要求;
本实用新型对所有零部件的尺寸、结构、型号、转速、功率等参数不作具体要求。
本实用新型对整车连接管路管径、型号、材质不作具体要求。
本实用新型对两驱、四驱车型不做具体要求。
本实用新型对电源转换部件和驱动电桥串联或并联不作具体要求。
本实用新型对零部件性能不作具体要求,可根据实车需求进行零部件匹配。
本实用新型对热泵空调系统中除冷却液与制冷剂换热的换热器外的系统及零部件不作具体要求。
本实用新型对冷却回路和空调回路中的温度传感器的类型、量程、结构不作具体要求;
本实用新型对空调系统实现制冷或制热相关算法不作具体要求;
本实用新型对空调回路中各截止阀初始状态不作具体要求,以车型实际开发需求确定;
本实用新型对散热器和室外换热器的相对位置不做具体要求。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“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,仅是为了便于描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、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。
在本实用新型的描述中,“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中,第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
在本实用新型的描述中,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种汽车热管理架构,其特征在于,包括:空调系统、辅助加热组件和电驱系统,其中,
所述空调系统包括:
空调管路(70),其中,所述空调管路(70)上顺次设置有压缩机(27)、冷凝器(43)和室外换热器(4);
第一空调截止阀(17),所述第一空调截止阀(17)设置在所述冷凝器(43)和所述室外换热器(4)之间的所述空调管路(70)上;
第一干燥罐(16)和第一电子膨胀阀(15),所述第一干燥罐(16)和所述第一电子膨胀阀(15)设置在所述室外换热器(4)和所述冷凝器(43)之间的所述空调管路(70)上,其中,所述第一干燥罐(16)和所述第一电子膨胀阀(15)串联设置,所述第一干燥罐(16)和所述第一电子膨胀阀(15)相对所述第一空调截止阀(17)并联设置,所述第一电子膨胀阀(15)和所述第一空调截止阀(17)可选择地开闭;
所述辅助加热组件包括暖风芯体(57)和辅助加热管路(76),所述暖风芯体(57)设置在所述辅助加热管路(76)上以用于提供热源,所述辅助加热管路(76)与所述冷凝器(43)连接;
所述电驱系统包括:散热器(5)和散热管路(79),所述散热管路(79)与电机室(12)连通,所述散热器(5)设置在所述散热管路(79)上,其中,所述散热管路(79)与所述空调系统连接。
2.根据权利要求1所述的汽车热管理架构,其特征在于,
第二空调截止阀(19),所述第二空调截止阀(19)设置在所述室外换热器(4)和所述压缩机(27)之间的所述空调管路(70)上;
第三空调截止阀(31),所述第三空调截止阀(31)设置在所述冷凝器(43)和所述第一空调截止阀(17)之间的所述空调管路(70)上。
3.根据权利要求2所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述空调系统还包括:
空调换热器(48);
第一空调支路(71),所述第一空调支路(71)一端与所述室外换热器(4)和所述压缩机(27)之间的所述空调管路(70)连接,所述第一空调支路(71)的另一端与所述空调换热器(48)连接,其中,所述第一空调支路(71)上顺次设置有第一空调单向阀(20)、第二干燥罐(22)和第三电子膨胀阀(40);
第二空调支路(72),所述第二空调支路(72)的一端与所述空调换热器(48)连接所述第二空调支路(72)的另一端与所述压缩机(27)连接;
同轴管(23),所述同轴管(23)分别与所述第一空调支路(71)和第二空调支路(72)连接。
4.根据权利要求3所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述空调系统还包括:
第三空调支路(73),所述第三空调支路(73)的一端与所述冷凝器(43)和所述第三空调截止阀(31)之间的所述空调管路(70)连接,所述第三空调支路(73)的另一端与所述第一空调单向阀(20)和第二干燥罐(22)之间的所述第一空调支路(71)连接,其中,所述第三空调支路(73)上设有第四空调截止阀(33)。
5.根据权利要求3所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述空调系统还包括:
第四空调支路(74),所述第四空调支路(74)的一端与所述第三空调截止阀(31)和所述室外换热器(4)之间的所述空调管路(70)连接,所述第四空调支路(74)的另一端与第二空调支路(72)连接,其中,所述第四空调支路(74)上设有第二空调单向阀(34)和第五空调截止阀(37);
蒸发器管路(75),所述蒸发器管路(75)的一端与所述第一空调支路(71)连接,所述蒸发器管路(75)的另一端与所述第四空调支路(74)连接,其中,所述蒸发器管路(75)上设有第二电子膨胀阀(38)和蒸发器(51),所述第二电子膨胀阀(38)用于控制所述蒸发器(51)对乘员舱进行换热。
6.根据权利要求1所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述汽车热管理架构还包括水循环组件,所述水循环组件包括:
溢水罐(1);
水管(78),所述水管(78)分别与所述电驱系统、所述空调系统、所述电机室(12)和电池包(61)连接,其中,所述溢水罐(1)设置在所述水管(78)上;
第一单向节流阀(2),所述第一单向节流阀(2)设置在所述溢水罐(1)和所述散热器(5)之间的所述水管(78)上;
第一水泵(10),所述第一水泵(10)设置在所述溢水罐(1)和所述电机室(12)之间的所述水管(78)上。
7.根据权利要求6所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述辅助加热管路(76)上顺次设置第二水泵(54)、辅助热源装置(56)和所述暖风芯体(57),所述辅助加热组件包括:
溢流管(77),所述溢流管(77)的一端与所述辅助热源装置(56)和所述暖风芯体(57)之间的所述辅助加热管路(76)连接,所述溢流管(77)的另一端与所述水循环组件连接,其中,所述溢流管(77)上顺次设置有感温截止部件(53)和第二单向节流阀(29)。
8.根据权利要求1所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述汽车热管理架构还包括空调换热器(48),所述电驱系统包括:
第一散热支路(80),所述第一散热支路(80)的一端与所述空调换热器(48)连接,所述第一散热支路(80)的另一端与所述电机室(12)连接。
9.根据权利要求1所述的汽车热管理架构,其特征在于,所述汽车热管理架构还包括空调换热器(48)和电池包组件,所述电池包组件包括:
电池管路(81),所述电池管路(81)用于连接电池包(61)和所述空调换热器(48),其中,所述电池管路(81)还与所述电机室(12)连接;
电池支路(82),所述电池支路(82)一端与所述电池管路(81)连接,所述电池支路(82)另一端与所述辅助加热组件连接;
第三三通阀(63),所述第三三通阀(63)设置在所述电池管路(81)上,其中,所述电池支路(82)通过所述第三三通阀(63)与所述电池管路(81)连接;
第二三通阀(58),所述第二三通阀(58)设置在所述电池管路(81)上,其中,所述散热器(5)通过所述第二三通阀(58)与所述电池管路(81)连接。
10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求1至9中任一项所述的汽车热管理架构。
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