CN219172135U - 车辆热管理系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车辆热管理系统及车辆，其中，车辆热管理系统包括：制冷剂回路，制冷剂回路包括依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器，制冷剂回路内的制冷剂单向流动；换热回路，包括循环管路，循环管路内设置有换热介质，循环管路与冷凝器和/或蒸发器连接，以使循环管路内的换热介质与冷凝器和/或蒸发器换热，循环管路与待冷却部件和/或待加热部件连接。上述结构中，空调系统内的冷媒流动方向不变，因此不必设置换向阀以及换向管路，使得热管理系统的管路简单。同时，冷媒与换热介质直接进行换热，而不与空气进行换热，因此不会出现换热器表面结霜的情况，热管理系统工作更加稳定。

Description

车辆热管理系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车热管理技术领域，具体涉及一种车辆热管理系统及车辆。

背景技术

车辆热管理是保证车辆正常行驶的重要因素之一。其中，车辆热管理包括乘员舱内的采暖和制冷、电池的冷却和加热以及高压电器元件的冷却三个部分。对于电动车而言，由于没有传动发动机，无法通过转子轴提供驱动力，因此需要采用其他能源方式实现车辆的热管理。

热泵系统是实现电动车热管理的主要方式之一，其中，热泵系统由一个车内换热器、一个车外换热器、压缩机和用于改变制冷剂流动方向换向阀组成。制冷模式时，压缩机压缩制冷剂，在车外换热器进行冷却，然后进入车内换热器蒸发，吸收乘员舱空气中热量，从而实现制冷功能。制热热泵工作模式时，压缩机压缩制冷剂，经过各种换向阀的换向，使高温的制冷剂先流入车内换热器，将制冷剂热量传递给乘员舱内空气，冷却后的制冷剂再进入车外换热器进行蒸发，最后回到压缩机。此外热泵系统产生的低温冷媒也能够对电池或者电器元件进行冷却。

但是热泵系统管路设置复杂，制冷剂换向阀，截止阀，电子膨胀阀等控制复杂，成本高。并且当外界温度较低，湿度较大时，前置冷凝器容易结霜，当车外换热器结霜时，车外换热器无法换热，导致热泵系统无法正常工作。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的电动车的热管理系统管路复杂，工作稳定性差的缺陷，从而提供一种车辆热管理系统及车辆。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种车辆热管理系统，包括：制冷剂回路，制冷剂回路包括依次连接的压缩机、冷凝器和蒸发器，制冷剂回路内的制冷剂单向流动；换热回路，包括循环管路，循环管路内设置有换热介质，循环管路与冷凝器和/或蒸发器连接，以使循环管路内的换热介质与冷凝器和/或蒸发器换热，循环管路与待冷却部件和/或待加热部件连接。

可选地，换热回路包括：冷却回路，循环管路包括第一循环管路，第一循环管路用于连接蒸发器和待冷却部件，第一循环管路内的换热介质流经蒸发器时热量传递至蒸发器，流经待冷却部件时从待冷却部件吸收热量；和/或，加热回路，循环管路还包括第二循环管路，第二循环管路用于连接冷凝器和待加热部件，第二循环管路内的换热介质流经冷凝器时将从冷凝器吸收热量，流经待加热部件时热量传递至待加热部件。

可选地，蒸发器包括第一制冷剂流道和第一换热介质流道，制冷剂回路与第一制冷剂流道连接，第一循环管路与第一换热介质流道连接。

可选地，待冷却部件包括并联连接的乘员舱制冷换热器、电器元件及电池包，乘员舱制冷换热器的换热芯体与第一换热介质流道连接，电器元件的换热管路与第一换热介质流道连接，电池包的换热管路与第一换热介质流道连接；车辆热管理系统还包括第一三通阀，第一三通阀的第一端口与蒸发器的第一换热介质流道连接，第一三通阀的第二端口与电器元件的换热管路连接，第一三通阀的第三端口与电池包的换热管路连接。

可选地，车辆热管理系统还包括开关阀，开关阀的一端与第一换热介质流道和乘员舱制冷换热器的换热芯体连接，开关阀的另一端与电器元件的换热管路与电池包的换热管路连接。

可选地，冷凝器包括第二制冷剂流道和第二换热介质流道，制冷剂回路与第二制冷剂流道连接，第二循环管路与第二换热介质流道连接。

可选地，待加热部件包括并联连接的乘员舱加热换热器和电池包，乘员舱加热换热器的换热芯体与第二换热介质流道连接，电池包的换热管路与第二换热介质流道连接；车辆热管理系统还包括第二三通阀，第二三通阀的第一端口与第一三通阀的第三端口连接，第二三通阀的第二端口与电池包的换热管路连接，第二三通阀的第三端口与第二换热介质流道连接。

可选地，乘员舱制冷换热器和乘员舱加热换热器均包括壳体，以及设置在壳体内的换热芯体和风机，壳体包括车内出风口和车外出风口，车内出风口与乘员舱连通，车外出风口与车辆外部连通，壳体内设置有切换机构，切换机构适于使车内出风口或车外出风口择一打开。

可选地，车辆热管理系统还包括：第一水泵，设置在第一循环管路上；和/或，第二水泵，设置在第二循环管路上；和/或，第三水泵，第三水泵的进口和出口分别与第一三通阀的第三端口和第二三通阀的第一端口连接。

本实用新型还提供了一种车辆，包括上述的车辆热管理系统。

本实用新型具有以下优点：

利用本实用新型的技术方案，冷媒在制冷剂回路内循环流动，并且在蒸发器处吸收热量，在冷凝器处放出热量。换热回路的循环管路内的换热介质在蒸发器处将热量传递给蒸发器，并在待冷却部件处吸收热量，从而对待冷却部件进行降温；和/或，换热回路的循环管路内的换热介质在冷凝器处吸收冷凝器的热量，并在待加热部件处放出热量，从而对待加热进行部件。上述结构中，制冷剂回路内的冷媒流动方向不变，因此不必设置换向阀以及换向管路，使得热管理系统的管路简单。同时，冷媒与换热介质直接进行换热，而不与空气进行换热，因此不会出现换热器表面结霜的情况，热管理系统工作更加稳定。因此本实用新型解决了现有技术中的电动车的热管理系统管路复杂，工作稳定性差的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的热管理系统的实施例的结构示意图；

图2示出了图1中热管理系统的乘员舱加制冷热器或者乘员舱加热换热器的结构示意图；

图3示出了图1中热管理系统处于第一工作模式的示意图；

图4示出了图1中热管理系统处于第二工作模式的示意图；

图5示出了图1中热管理系统处于第三工作模式的示意图；

图6示出了图1中热管理系统处于第四工作模式的示意图；

图7示出了图1中热管理系统处于第五工作模式的示意图；

图8示出了图1中热管理系统处于第六工作模式的示意图；

图9示出了图1中热管理系统处于第七工作模式的示意图；

图10示出了图1中热管理系统处于第八工作模式的示意图；

图11示出了图1中热管理系统处于第九工作模式的示意图；

图12示出了图1中热管理系统处于第十工作模式的示意图；

图13示出了图1中热管理系统处于第十一工作模式的示意图。

附图标记说明：

10、制冷剂回路；11、压缩机；12、冷凝器；13、蒸发器；20、第一循环管路；21、第一总管；22、第一支管；23、第二支管；24、第三支管；30、第二循环管路；31、第二总管；32、第四支管；33、第五支管；40、乘员舱制冷换热器；41、第一壳体；411、第一出风口；412、第二出风口；42、第一换热芯体；43、第一风机；44、第一切换机构；50、电器元件；60、电池包；70、乘员舱加热换热器；71、第二壳体；711、第三出风口；712、第四出风口；72、第二换热芯体；73、第二风机；74、第二切换机构；100、第一三通阀；200、开关阀；300、第二水泵；400、第二三通阀；500、第一水泵；600、加热循环管路；700、第三水泵。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

车辆热管理是保证车辆正常行驶的重要因素之一。其中，车辆热管理包括乘员舱内的采暖和制冷、电池的冷却和加热以及高压电器元件的冷却三个部分。对于电动车而言，由于没有传动发动机，无法通过转子轴提供驱动力，因此需要采用其他能源方式实现车辆的热管理。

现有技术中主要通过电加热系统和热泵系统实现电动车的热管理，具体而言：

电加热系统中采用正温度系数热敏材料(PTC)，它具有电阻率随温度升高而增大的特性，将高压PTC通电后发热，产生热量可以用于对乘员舱或者电池进行加热。高压PTC分为空气式和液冷式，空气式直接装在空调箱壳体内，替代原有的暖风芯体。液冷式大多放置在前舱中，高压PTC的热量传递给水，再通过水泵将水管和暖风芯体相连。液冷式PTC替代了原有的发动机，提供热水给暖风芯体，暖风芯体再与车内空气进行热交换来实现乘员舱的采暖功能。

热泵系统由一个车内换热器、一个车外换热器、压缩机和用于改变制冷剂流动方向换向阀组成。制冷模式时，压缩机压缩制冷剂，在车外换热器进行冷却，然后进入车内换热器蒸发，吸收乘员舱空气中热量，从而实现制冷功能。制热热泵工作模式时，压缩机压缩制冷剂，经过各种换向阀的换向，使高温的制冷剂先流入车内换热器，将制冷剂热量传递给乘员舱内空气，冷却后的制冷剂再进入车外换热器进行蒸发，最后回到压缩机。此外热泵系统产生的低温冷媒也能够对电池或者电器元件进行冷却。

在上述现有技术中，电加热的方式主要问题是换热效率低，耗电量大，这对电动汽车续航里程有严重的影响。而热泵系统存在的主要包括：1、热泵系统空调管路复杂，制冷剂换向阀，截止阀，电子膨胀阀等控制复杂，成本高；2、当外界温度较低，湿度较大时，前置冷凝器容易结霜，当车外换热器结霜时，车外换热器无法换热，导致热泵系统无法正常工作；3、当环境温度低于-10度时，由于蒸发压力低，导致压缩机吸气比容过大，热泵工作循环恶化，导致采暖功能恶化；4、制冷工况转为热泵工况，由于车内换热器在制冷工况时，换热器表面有很多冷凝水，当系统转为热泵工况时，冷凝水迅速蒸发，会导致车窗瞬间起雾，影响驾驶安全。

为此，本申请提供了一种结构简单、工作稳定的热管理系统。

如图1所示，本实施例的车辆热管理系统包括空制冷剂回路10和换热回路。其中，制冷剂回路10包括依次连接的压缩机11、冷凝器12和蒸发器13，制冷剂回路10内的制冷剂单向流动。换热回路包括循环管路，循环管路内设置有换热介质。循环管路与冷凝器12和/或蒸发器13连接，以使循环管路内的换热介质与冷凝器12和/或蒸发器13换热，循环管路与待冷却部件和/或待加热部件连接。

利用本实施例的技术方案，冷媒在制冷剂回路10内循环流动，并且在蒸发器13处吸收热量，在冷凝器12处放出热量。换热回路的循环管路内的换热介质在蒸发器13处将热量传递给蒸发器13，并在待冷却部件处吸收热量，从而对待冷却部件进行降温；和/或，换热回路的循环管路内的换热介质在冷凝器12处吸收冷凝器的热量，并在待加热部件处放出热量，从而对待加热进行部件。上述结构中，制冷剂回路10内的冷媒流动方向不变，因此不必设置换向阀以及换向管路，使得热管理系统的管路简单。同时，冷媒与换热介质直接进行换热，而不与空气进行换热，因此不会出现换热器表面结霜的情况，热管理系统工作更加稳定。因此本实施例解决了现有技术中的电动车的热管理系统管路复杂，工作稳定性差的缺陷。

需要说明的是，上述的“制冷剂回路10内的制冷剂单向流动”指的是，车辆热管理系统在运行时，冷媒仅朝一个方向流动，例如沿图1中顺时针或者逆时针流动。并且冷媒流动不做两个方向上的切换。本领域技术人员可以理解，制冷剂回路10形成空调系统，与传统的热泵系统相比，不必设置换向阀和换向管路，因此结构更加简单。

需要说明的是，换热回路的循环管路而言，当循环管路与蒸发器和待冷却部件连接时，换热回路形成了冷却回路。当循环管路与冷凝器和待加热部件连接时，换热回路形成了加热回路。或者，当循环管路的一部分与蒸发器和待冷却部件连接时，该部分的换热回路形成了冷却回路，当循环管路的另一部分与冷凝器和待加热部件连接时，该部分的换热回路形成了加热回路，也即换热回路同时具有冷却和加热功能。

本实施例的方案中，换热回路包括冷却回路和加热回路，也即能够实现对待冷却部件进行冷却，也能够实现对待加热部件进行加热。当然，在一些未示出的实施方式中，换热回路也可以仅包括冷却回路，或者换热回路也可以仅包括加热回路。

以下详细介绍本实施例中的制冷剂回路10、冷却回路和加热回路。

1、制冷剂回路

如图1所示，在制冷剂回路10中，压缩机11、冷凝器12和蒸发器13通过管路连接成循环。制冷剂(也即冷媒)通过管路依次通过压缩机11、冷凝器12和蒸发器13并进行状态变化。具体而言，压缩机11用于将低温低压的气态制冷器压缩成高温高压的气态制冷剂。然后制冷剂流动至冷凝器12后进行放热，并变成中温液态制冷剂。制冷剂最后流动至蒸发器13中吸收热量变成低温低压的气态制冷剂，并返回至压缩机11中，完成制冷剂循环。

可选地，上述的压缩机11可以选为电动压缩机。

可选地，冷凝器12集成有储液干燥罐，储液干燥罐用于收集制冷剂回路10运行过程中多余的制冷剂。

可选地，蒸发器13集成有膨胀阀，膨胀阀可以对制冷剂进行节流，从而完成制冷剂循环。膨胀阀可以为电子膨胀阀，电子膨胀阀的开度可以在0％至100％的范围内进行调节。

进一步地，上述的蒸发器13可以为制冷剂-冷却液换热器(chiller)。蒸发器13内包括第一制冷剂流道和第一换热介质流道，制冷剂回路10的管路与蒸发器13的第一制冷剂流道连接，冷却回路与蒸发器13的第一换热介质流道连接。当制冷剂流至蒸发器13内后，制冷剂吸收热量，进而降低换热介质的温度。低温换热介质再通过冷却回路流动至车辆内各待冷却部件，从而实现对待冷却部件进行降温。

进一步地，上述的冷凝器12可以选为板式换热器，冷凝器12内包括第二制冷剂流道和第二换热介质流道，制冷剂回路10的管路与冷凝器12的第二制冷剂流道连接，加热回路与冷凝器12的第二换热介质流道连接。当制冷剂流至冷凝器12内后，制冷剂放出热量，进而升高换热介质的温度。高温换热介质再通过加热回路流动至车辆内各待加热部件，从而实现对待冷却部件进行加热。

制冷剂回路10中制冷剂可以采用汽车常用的R134a，1234YF或者CO2制冷剂，具体本领域技术人员可以根据汽车的实际运行环境来决定。

冷却系统和加热系统内的换热介质可以选为0％乙二醇和50％水的混合液。

上述的压缩机11、冷凝器12和蒸发器13可以模块化集成设置，从而节约在车辆上的布置空间。

2、冷却回路

如图1所示，在本实施例的技术方案中，循环管路包括第一循环管路20，也即形成冷却回路。第一循环管路20用于连接蒸发器13和待冷却部件，第一循环管路20内的换热介质流经蒸发器13时热量传递至蒸发器13，流经待冷却部件时从待冷却部件吸收热量。并且进一步地，第一循环管路20与蒸发器13的第一换热介质流道连接。

待冷却部件包括以下结构中的一个或者多个：

乘员舱制冷换热器40、电器元件50和电池包60。

具体而言，乘员舱制冷换热器40、电器元件50和电池包60均与第一循环管路20进行连接，并且三者在第一循环管路20上并联设置，这使得换热介质可以流经乘员舱制冷换热器40、电器元件50和电池包60。

进一步地，换热介质可以对乘员舱制冷换热器40、电器元件50和电池包60同时进行冷却，或者对三者中某两个进行冷却，或者对三者中的某一个进行冷却。

上述的乘员舱制冷换热器40用于对乘员舱内提供冷风，从而降低乘员舱内的温度。乘员舱制冷换热器40的换热芯体与第一换热介质流道连接。

上述的电器元件50主要为高压电器元件，包括驱动电器元件，充电器元件，直流交流转换器，电源分配器，无线充电器等工作时需要散热的电器元件。电器元件50的换热管路与第一换热介质流道连接。

上述的电池包60为电动车上的高压电池包。电池包60的换热管路与第一换热介质流道连接。

对于上述的电器元件50和电池包60中均集成设置有换热管路，例如，在电器盒上可以设置换热管路，在电池包60的外壳上可以设置换热管路。因此在进行安装时，可以将第一循环管路20直接与电器元件50和电池包60上的换热管路进行连接，便于装配。

当然，本领域技术人员可以根据实际情况来确定待冷却部件中具体包括的部件。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一循环管路20包括第一总管21和第一支管22，第一支管22与第一总管21连接，第一支管22与乘员舱制冷换热器40连接。其中，第一总管21与蒸发器13连接，第一支管22与第一总管21连接，乘员舱制冷换热器40设置在第一支管22上。因此从蒸发器13流出的低温冷却介质，可以通过第一总管21和第一支管22流至乘员舱制冷换热器40内，乘员舱制冷换热器40对乘员舱可以提供冷风。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，乘员舱制冷换热器40包括第一壳体41，以及设置在第一壳体41内的第一换热芯体42和第一风机43。第一壳体41包括第一出风口411和第二出风口412，第一出风口411与乘员舱连通，第二出风口412与车辆外部连通。第一壳体41内设置有第一切换机构44，第一切换机构44适于使第一出风口411或第二出风口412择一打开。

具体而言，上述的第一支管22与第一换热芯体42连接。换热介质流经第一换热芯体42后，使得第一换热芯体42的温度降低。第一风机43启动后，空气与第一换热芯体42进行换热，从而使得空气的温度降低，进而从第一出风口411或者第二出风口412吹出冷风。

从图2可以看到，第一出风口411和第二出风口412设置在第一壳体41的同一侧，上述的第一切换机构44为可摆动的挡板。当挡板挡住第二出风口412时，第一出风口411被打开，冷风能够吹入至乘员舱内，从而实现乘员舱制冷。当无需对乘员舱制冷时，挡板挡柱第一出风口411，冷风从第二出风口412排出车辆外。

当然，上述的第一切换机构44也可以设置为其他形式，例如为第一出风口411和第二出风口412上设置的电动风阀。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一循环管路20还包括第二支管23，第二支管23与第一总管21连接，第二支管23与电器元件50的换热管路连接。具体而言，第二支管23与第一支管22并联设置，使得换热介质能够分别流经乘员舱制冷换热器40和电器元件50。从蒸发器13流出的低温冷却介质，可以通过第一总管21和第二支管23流至电器元件50的换热管路内，从而实现对电器元件50的冷却。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，车辆热管理系统还包括第一三通阀100，第一总管21与第二支管23通过第一三通阀100连接。具体而言，第一三通阀100具有三个接口，其中两个接口连接在第一总管21上，一个接口与第二支管23连接。从图1可以看到，上述连接方式使得第一三通阀100的第一端口(图1中左侧端口)与蒸发器13的第一换热介质流道连接，第一三通阀100的第二端口(图1中右侧端口)与电器元件50的换热管路连接，第一三通阀100的第三端口(图1中下侧端口)与电池包60的换热管路连接。第一三通阀100能够使得三个接口中的任意两个进行连通，或者将三个接口均连通，或者将三个接口均截断。因此通过控制第一三通阀100的状态，即可改变换热介质的流向，控制换热介质是否流经第二支管23。

当电器元件50需要进行冷却时，第一三通阀100将第一总管21与第二支管23连通，换热介质可以流动至电器元件50的换热管路内。当电器元件50无需冷却时，第一三通阀100将第一总管21与第二支管23截断，换热介质无法流动至电器元件50的换热管路内。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一循环管路20还包括第三支管24，第三支管24与第一总管21连接，第三支管24与电池包60的换热管路连接。具体而言，第三支管24与第一支管22和第二支管23均并联设置，使得换热介质能够分别流经乘员舱制冷换热器40、电器元件50以及电池包60。从蒸发器13流出的低温冷却介质，可以通过第一总管21和第三支管24流至电池包60的换热管路内，从而实现对电池包60的冷却。

进一步地，结合上述对第一三通阀100的描述，并且将图1中第一总管21位于第一三通阀100左侧的部分为上游部分，位于第一三通阀100的右侧部分为下游部分为说明，通过控制第一三通阀100的状态，可以控制换热介质流经电器元件50和/或电池包60。

1、当电器元件50需要冷却，电池包60不需要冷却时，第一三通阀100将第一总管21的上游与第二支管23连通，将第一总管21的上游与第一总管21的下游隔断，换热介质能够流至第二支管23内，无法流至第三支管24内；

2、当电器元件50不需要冷却，电池包60需要冷却时，第一三通阀100将第一总管21的上游与第二支管23隔断，将第一总管21的上游与第一总管21的下游连通，换热介质能够流至第三支管24内，无法流至第二支管23内；

3、当电器元件50和电池包60均需要冷却时，第一三通阀100将第一总管21的上游和下游，以及第二支管23三者均连通，换热介质能够流至第二支管23和第三支管24内；

4、当电器元件50和电池包60均不需要冷却时，第一三通阀100将第一总管21的上游和下游，以及第二支管23三者均隔断，换热介质无法流至第二支管23和第三支管24内。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一总管21上设置有开关阀200。具体而言，第一开关阀200设置在第一总管21的位于第一支管22和第二支管23之间的部分上。第一开关阀200为常开，当电器元件50和电池包60均不需要冷却时，第一开关阀200关闭，以将第二支管23和第三支管24的回路断开。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一总管21上设置有第一水泵500。第一水泵500设置在第一总管21的位于蒸发器13和第一支管22之间的部分上。第一水泵500对第一总管21内换热介质的循环提供动力。

可选地，第一水泵500为电子水泵。

3、加热回路

如图1所示，在本实施例中，循环管路包括第二循环管路30，也即形成加热回路。第二循环管路30用于连接冷凝器12和待加热部件，第二循环管路30内的换热介质流经冷凝器12时从冷凝器12上吸收热量，流经待加热部件时将热量释放至带加热部件上。并且进一步地，第二循环管路30与冷凝器12的第二换热介质流道连接。

待加热部件包括以下结构中的一个或者多个：

乘员舱加热换热器70和电池包60。

上述的乘员舱加热换热器70用于对乘员舱内提供暖风，从而提升乘员舱内的温度。乘员舱制热换热器70的换热芯体与第二换热介质流道连接。

需要说明的是，对于电池包60而言，当电池包60工作时需要保持在一个合适的温度区间(通常为0℃至40℃)，过高或者过低的温度都会影响电池包中电芯的活性，并造成不可逆的影响。因此本实施中，电池包60既可以作为待冷却部件，也可以作为待加热部件。电池包60的换热管路与第二换热介质流道连接。

例如，当冬季或者处于寒冷地区时，电池包60进行充电之前，需要将电池包60加热至0℃以上，保证充电效果。当车辆在运行的过程中，电池包60温度不断升高，此时则需要对电池包60进行冷却，保证电池包60在合理温度区间内运行，防止损害电芯。

当然，本领域技术人员可以根据实际情况来确定待加热部件中具体包括的部件。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第二循环管路30包括第二总管31和第四支管32，第四支管32与第二总管31连接，第四支管32与乘员舱加热换热器70连接。其中，第二总管31与冷凝器12连接，第四支管32与第二总管31连接，乘员舱加热换热器70设置在第四支管32上。因此从冷凝器12流出的低温冷却介质，可以通过第二总管31和第四支管32流至乘员舱加热换热器70内，乘员舱加热换热器70对乘员舱可以提供暖风。

如图2所示，在本实施例的技术方案中，乘员舱加热换热器70包括第二壳体71，以及设置在第二壳体71内的第二换热芯体72和第二风机73。第二壳体71包括第三出风口711和第四出风口712，第三出风口711与乘员舱连通，第四出风口712与车辆外部连通。第二壳体71内设置有第二切换机构74，第二切换机构74适于使第三出风口711或第四出风口712择一打开。

具体而言，上述的第四支管32与第二换热芯体72连接。换热介质流经第一换热芯体42后，使得第二换热芯体72的温度升高。第二风机73启动后，空气与第二换热芯体72进行换热，从而使得空气的温度升高，进而从第三出风口711或者第四出风口712吹出热风。

从图2可以看到，第三出风口711和第四出风口712设置在第二壳体71的同一侧，上述的第二切换机构74为可摆动的挡板。当挡板挡住第四出风口712时，第三出风口711被打开，热风能够吹入至乘员舱内，从而实现乘员舱制热。当无需对乘员舱制热时，挡板挡柱第三出风口711，热风从第四出风口712排出车辆外。

当然，上述的第二切换机构74也可以设置为其他形式，例如为第三出风口711和第四出风口712上设置的电动风阀。

可选地，乘员舱制冷换热器40和乘员舱加热换热器70布置在车辆的前机舱内，节约了仪表台下部空间，给仪表台的造型设计提供充分的空间，同时也增加了车内的空间利用率。

本领域技术人员可以理解，乘员舱制冷换热器40的结构与乘员舱加热换热器70的结构基本相同，因此本实施例中采用了图2示出了二者的结构。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第二循环管路30包括第二总管31和第五支管33，第五支管33与第二总管31连接，第五支管33与电池包60的换热管路连接。具体而言第五支管33与第四支管32并联设置，使得换热介质能够分别流经乘员舱加热换热器70和电池包60。从冷凝器12流出的高温冷却介质，可以通过第二总管31和第五支管33流至电池包的换热管路内，从而实现对电池包60的加热。

如上述所述，电池包60即作为待冷却部件，又作为待加热部件，因此第一循环管路20和第二循环管路30均与电池包60连接。本实施例中为了简化管路连接，将第五支管33与第一循环管路20中与电池包60的换热路连接的部分通过第二三通阀400连接。

从图1可以看到，车辆热管路系统还包括第二三通阀，第二三通阀400包括三个接口第一个接口与第五支管33连接，第二个接口与第一总管21的位于第一三通阀100的下位部分连接，第三个接口与第三支管24连接。上述连接方式使得，第二三通阀400的第一端(图1中左侧端口)口与第一三通阀100的第三端口连接，第二三通阀400的第二端口(图1中下侧端口)与电池包60的换热管路连接，第二三通阀400的第三端口(图1中上侧端口)与第二换热介质流道连接。第二三通阀400能够使得第三支管24与第一总管21和第五支管33选择性的择一连通，或者使三个端口均断开，进而控制电池包60进行冷却或者加热，亦或者不进行冷却或者加热。

1、当电池包60需要冷却时，第二三通阀400将第一总管21和第三支管24连通，将第五支管33和第三支管24断开，低温换热介质通过第一总管21和第三支管24流入至电池包60的换热管路内，从而实现对电池包60的冷却，第五支管33内的高温换热介质无法流入至第三支管24内。

2、当电池包60需要加热时，第二三通阀400将第一总管21和第三支管24断开，将第五支管33和第三支管24连通，高温换热介质通过第五支管33和第三支管24流入至电池包60的换热管路内，从而实现对电池包60的加热，第一总管21内的高温换热介质无法流入至第三支管24内。

3、当电池包60无需冷却和加热时，第二三通阀400将第一总管21和第三支管24和第五支管33均断开，此时电池包60的换热管路内不通入任何换热介质。

可选地，电池包60的上下游均设置有第二三通阀400，并且两个第二三通阀400的连接方式相同。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第二总管31上设置有第二水泵300。具体而言，第二水泵300设置在第二总管31的位于冷凝器12和第四支管32的部分上。第二水泵300对第二总管31内的换热介质的循环提供动力。

可选地，第二水泵300为电子水泵。

在本实施例中，由于电器元件50在工作时会产生大量热量，因此可以利用电器元件50产生的热量对电池包60进行加热。如图1所示，电池包60的换热管路和电器元件50的换热管路之间通过加热循环管路600连接，并且加热循环管路600上设置有第三水泵700。

具体而言，第二支管23、第三支管24、以及第一总管21的位于第二支管23和第三支管24之间的部分形成了加热循环管路600。第三水泵700对加热循环管路600内的换热介质提供动力，换热介质在电器元件50内被加热升温，然后流动至电池包60内，对电池包60进行加热。

进一步地，在采用上述的加热循环管路600对电池包60进行加热时，第一三通阀使得第二支管23和位于下游的第一总管21连通，第二三通阀400使得第一总管21和第三支管24连通。第三水泵700启动，第一水泵500和第二水泵300可以不启动。同时开关阀200处于闭合的状态。

根据上述结构，以下介绍本实施例的车辆热管理系统的十一种工作模式，需要说明的是，图三至图十三所示的各个模式中，实心管路代表有换热介质或者冷媒流过，虚线管路表示没有换热介质或者冷媒流过。

1、模式一：乘员舱制热，电器元件和电池包冷却

如图3所示，在模式一中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上下游和第二支管23均连通。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24连通，并使得第五支管33与第三支管24断开。

在模式一中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411关闭，第二出风口412打开，冷风排出至车外。乘员舱加热换热器70的第三出风口711打开，第四出风口712关闭，热风吹至乘员舱内，以对乘员舱进行加热。

在模式一中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，通过第三支管24流至电池包60的换热管路内，以对电器元件50和电池包冷却。

2、模式二：乘员舱制热，电池加热，电器元件冷却

如图4所示，在模式二中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上游和第二支管23连通，并使第一总管21的下游和第二支管23断开。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24断开，并使得第五支管33与第三支管24连通。

在模式二中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411关闭，第二出风口412打开，冷风排出至车外。乘员舱加热换热器70的第三出风口711打开，第四出风口712关闭，热风吹至乘员舱内，以对乘员舱进行加热。

在模式二中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，以对电器元件50冷却。

在模式二中，第二总管31内的高温换热介质通过第五支管33流至电池包60的换热管路内，以对电池包60加热。

3、模式三：乘员舱制冷，电池包和电器元件冷却

如图5所示，在模式三中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上下游和第二支管23均连通。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24连通，并使得第五支管33与第三支管24断开。

在模式三中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411打开，第二出风口412关闭，冷风吹入至乘员舱内，以对乘员舱制冷。乘员舱加热换热器70的第三出风口711关闭，第四出风口712打开，热风排出至车辆外。

在模式三中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，通过第三支管24流至电池包60的换热管路内，以对电器元件50和电池包冷却。

4、模式四：乘员舱制冷、电器元件冷却，电池包加热

如图6所示，在模式四中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上游和第二支管23连通，并使第一总管21的下游和第二支管23断开。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24断开，并使得第五支管33与第三支管24连通。

在模式四中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411打开，第二出风口412关闭，冷风吹入至乘员舱内，以对乘员舱制冷。乘员舱加热换热器70的第三出风口711关闭，第四出风口712打开，热风排出至车辆外。

在模式四中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，以对电器元件50冷却。

在模式四中，第二总管31内的高温换热介质通过第五支管33流至电池包60的换热管路内，以对电池包60加热。

5、模式五：电池包冷却，电器元件冷却

如图7所示，在模式五中，制冷剂回路10启动，第一水泵500启动，第二水泵300不启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上下游和第二支管23均连通。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24连通，并使得第五支管33与第三支管24断开。

在模式五中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411打开，第二出风口412关闭，冷风吹入至乘员舱内，以对乘员舱制冷。

在模式五中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，通过第三支管24流至电池包60的换热管路内，以对电器元件50和电池包冷却。

6、模式六：电池加热，电器元件冷却

如图8所示，在模式六中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上游和第二支管23连通，并使第一总管21的下游和第二支管23断开。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24断开，并使得第五支管33与第三支管24连通。

在模式六中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411关闭，第二出风口412打开，冷风排出至车辆外。乘员舱加热换热器70的第三出风口711关闭，第四出风口712打开，热风排出至车辆外。

在模式六中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，以对电器元件50冷却。

在模式六中，第二总管31内的高温换热介质通过第五支管33流至电池包60的换热管路内，以对电池包60加热。

7、模式七：乘员舱制热

如图9所示，在模式七中，制冷剂回路10启动，第一水泵500不启动，第二水泵300启动，第三水泵700不启动，开关阀200关闭。第一三通阀100使得第一总管21的上游和下游，以及第二支管23均断开。第二三通阀400使得第一总管21、第三支管24以及第五支管33均断开。

在模式七中，乘员舱加热换热器70的第三出风口711打开，第四出风口712关闭，热风吹至乘员舱内，以对乘员舱进行加热。

在模式七中，电器元件50和电池包60的换热管路内均不通入换热介质。

8、模式八：乘员舱制冷

如图10所示，在模式八中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200关闭。第一三通阀100使得第一总管21的上游和下游，以及第二支管23均断开。第二三通阀400使得第一总管21、第三支管24以及第五支管33均断开。

在模式八中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411打开，第二出风口412关闭，冷风吹入至乘员舱内，以对乘员舱制冷。乘员舱加热换热器70的第三出风口711关闭，第四出风口712打开，热风排出至车辆外。第二总管31内的换热介质被冷却，并在冷凝器12内对制冷剂进行冷却，保证制冷剂的正常循环。

在模式八中，电器元件50和电池包60的换热管路内均不通入换热介质。

9、模式九：电池包加热

如图11所示，在模式九中，制冷剂回路10不启动，第一水泵500和第二水泵300不启动，第三水泵700启动，开关阀200关闭。第一三通阀100使得第一总管21的下游与第二支管23连通，并使第一总管21的上游与第二支管23断开。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24连通，并使第五支管33与第三支管24断开，以连接成加热循环管路600。

在模式九中，第三水泵700使得换热介质在加热循环管路600内进行循环，换热介质在电器元件50的换热管路内倍加热，流动至电池包60的换热管路内后，对电池包60进行加热。

10、模式十：电池包冷却

如图12所示，在模式十中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上下游和下游连通，并使第二支管23与第一总管21的上游和下游均断开。第二三通阀400使得第一总管21与第三支管24连通，并使得第五支管33与第三支管24断开。

在模式十中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411关闭，第二出风口412打开，冷风排出至车外。乘员舱加热换热器70的第三出风口711关闭，第四出风口712关闭，热风排出至车外。

在模式十中，第一总管21内的低温换热介质通过第三支管24流至电池包60的换热管路内，以对电池包60冷却。

11、模式十一：电器元件冷却

如图13所示，在模式十一中，制冷剂回路10启动，第一水泵500和第二水泵300均启动，第三水泵700不启动，开关阀200打开。第一三通阀100使得第一总管21的上游和第二支管23均连通，并使第一总管21的下游与第二支管23断开。第二三通阀400使得第一总管21、第三支管24和第五支管33均断开。

在模式十一中，乘员舱制冷换热器40的第一出风口411关闭，第二出风口412打开，冷风排出至车外。乘员舱加热换热器70的第三出风口711关闭，第四出风口712关闭，热风排出至车外。

在模式十一中，第一总管21内的低温换热介质通过第二支管23流至电器元件50的换热管路内，以对电器元件50冷却。

综上所述，本专利申请具有以下特点：

1、本申请集成了电动汽车所需要的各种制热制冷需求，开发一种全新的电动车热管理模式；

2.本申请的车辆热管理系统中制冷剂侧运行模式和传统汽车空调制冷循环相同，能源转换效率高；

3.本申请的车辆热管理系统和传统的空调热泵系统不同，通过将制冷剂和换热介质直接换热，避免了制冷剂和空气的直接换热，不会出现冷凝器结霜之类的问题，扩宽了系统的应用温度和湿度范围；

4、本申请的车辆热管理系统取消了传统空调或者热泵中的前端冷却模块，不需要车辆前脸上开口引入新风冷却，降低了整车的风阻，进一步的节约能量；

5、本申请的车辆热管理系统采用冷却液作为换热介质，和热泵系统相比，都是采用橡胶水管，管路设计简单，成本低；

6、空调系统环可以模块化集成在一起，节约在整车上的布置空间；

7、乘员舱制冷换热器和乘员舱加热换热器集成布置在前舱内，节约了仪表台下部空间，给仪表台的造型设计提供充分的空间，同时也增加了车内的空间利用率；

8、通过第二三通阀不同出口的调节，实现了电池包内只需要一套冷却液回路就可以实现制冷或者制热功能，节省了电池包的内部空间；

9、本申请的车辆热管理系统还可以直接利用电器元件产生的废热给电池包加热，降低了热管理整体的功耗，节约了电能，进一步增加了电动车行驶里程。

本申请还提供了一种车辆，根据本申请的车辆的实施例包括上述的车辆热管理系统。

可选地，车辆为电动车。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而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的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种车辆热管理系统，其特征在于，包括：

制冷剂回路(10)，所述制冷剂回路(10)包括依次连接的压缩机(11)、冷凝器(12)和蒸发器(13)，所述制冷剂回路(10)内的制冷剂单向流动；

换热回路，包括循环管路，所述循环管路内设置有换热介质，所述循环管路与所述冷凝器(12)和/或所述蒸发器(13)连接，以使所述循环管路内的换热介质与所述冷凝器(12)和/或所述蒸发器(13)换热，所述循环管路与待冷却部件和/或待加热部件连接。

2.根据权利要求1所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述换热回路包括：

冷却回路，所述循环管路包括第一循环管路(20)，所述第一循环管路(20)用于连接所述蒸发器(13)和所述待冷却部件，所述第一循环管路(20)内的换热介质流经所述蒸发器(13)时热量传递至所述蒸发器(13)，流经所述待冷却部件时从所述待冷却部件吸收热量；和/或，

加热回路，所述循环管路还包括第二循环管路(30)，所述第二循环管路(30)用于连接所述冷凝器(12)和所述待加热部件，所述第二循环管路内的换热介质流经所述冷凝器(12)时将从所述冷凝器(12)吸收热量，流经所述待加热部件时热量传递至所述待加热部件。

3.根据权利要求2所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述蒸发器(13)包括第一制冷剂流道和第一换热介质流道，所述制冷剂回路(10)与所述第一制冷剂流道连接，所述第一循环管路(20)与所述第一换热介质流道连接。

4.根据权利要求3所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述待冷却部件包括并联连接的乘员舱制冷换热器(40)、电器元件(50)及电池包(60)，所述乘员舱制冷换热器(40)的换热芯体与所述第一换热介质流道连接，所述电器元件(50)的换热管路与所述第一换热介质流道连接，所述电池包(60)的换热管路与所述第一换热介质流道连接；

所述车辆热管理系统还包括第一三通阀(100)，所述第一三通阀(100)的第一端口与所述蒸发器(13)的第一换热介质流道连接，所述第一三通阀(100)的第二端口与所述电器元件(50)的换热管路连接，所述第一三通阀(100)的第三端口与所述电池包(60)的换热管路连接。

5.根据权利要求4所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述车辆热管理系统还包括开关阀(200)，所述开关阀(200)的一端与所述第一换热介质流道和所述乘员舱制冷换热器(40)的换热芯体连接，所述开关阀(200)的另一端与所述电器元件(50)的换热管路与电池包(60)的换热管路连接。

6.根据权利要求4所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述冷凝器(12)包括第二制冷剂流道和第二换热介质流道，所述制冷剂回路(10)与所述第二制冷剂流道连接，所述第二循环管路(30)与所述第二换热介质流道连接。

7.根据权利要求6所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述待加热部件包括并联连接的乘员舱加热换热器(70)和所述电池包(60)，所述乘员舱加热换热器(70)的换热芯体与所述第二换热介质流道连接，所述电池包(60)的换热管路与所述第二换热介质流道连接；

所述车辆热管理系统还包括第二三通阀(400)，所述第二三通阀(400)的第一端口与所述第一三通阀(100)的第三端口连接，所述第二三通阀的第二端口与所述电池包(60)的换热管路连接，所述第二三通阀(400)的第三端口与所述第二换热介质流道连接。

8.根据权利要求7所述的车辆热管理系统，其特征在于，所述乘员舱制冷换热器(40)和所述乘员舱加热换热器(70)均包括壳体，以及设置在壳体内的所述换热芯体和风机，所述壳体包括车内出风口和车外出风口，所述车内出风口与乘员舱连通，所述车外出风口与车辆外部连通，所述壳体内设置有切换机构，所述切换机构适于使车内出风口或所述车外出风口择一打开。

9.根据权利要求7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：

第一水泵(500)，设置在所述第一循环管路(20)上；和/或

第二水泵(300)，设置在所述第二循环管路(30)上；和/或

第三水泵(700)，所述第三水泵(700)的进口和出口分别与所述第一三通阀(100)的第三端口和所述第二三通阀(400)的第一端口连接。

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

Images