CN219277179U - 一种集成电池热管理的车辆空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成电池热管理的车辆空调，包括：空调制冷剂回路、电池换热管路和电机换热管路，所述空调制冷剂回路包括压缩机、车外换热器、车内换热器、节流装置和中间换热器，所述电池换热管路上设置有电池，所述电机换热管路上设置有电机，所述电池换热管路能与所述中间换热器换热连接，所述电机换热管路也能与所述中间换热器换热连接。根据本实用新型能够将电池、电机热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，能够对乘客舱空调、电池和电机的热量进行集中管理，提高客车电池的能源利用率，并且结构紧凑。

Description

一种集成电池热管理的车辆空调

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，具体涉及一种集成电池热管理的车辆空调。

背景技术

随着全球环境保护和低碳化的要求，客车产业未来的发展必将新能源化，而随着新能源客车的发展，国家政策也在不断调整，新的补贴政策要求新能源客车向高续航里程、低电能消耗率、高电池能量密度等技术要求发展。随着新能源客车电池容量和电池能量密度的提高及电池快充的要求，电池传统风冷冷却方式无法满足电池散热要求，需要对新能源客车电池采用液冷方式冷却，提升电池效率和寿命。

现有技术中，为了提升电池效率和寿命，现阶段产品主要采用独立的电池热管理系统对电池进行降温，同时采用独立的热泵空调机组对整车进行降温和采暖，独立电池热管理系统和独立的热泵空调系统虽然可以满足新能源客车电池热管理和整车舒适性的需求，但是由于两套系统完全独立，空调和热管理机组需要有各自的压缩机、冷凝器、冷凝风机等部件，系统成本较高、且重量较重。

专利号为CN201821499806.X的专利公开了一种采用电子膨胀阀的集成电池热管理系统，但是该技术方案仅能够满足快充和行车时电池降温需求，但对于冬季，一种很常见的情形是，电池需要冷却，而空调需要加热，二者需求相反，只能满足电池的冷却需求，空调无法制热，只能通过在空调或整车上增加PTC加热器进行制热，此方案能效低，整车续航里程较短。

由于现有技术中的车用空调需要分别对电机和电池进行分别换热而设置不同的换热器，导致增设换热器使得体积增大，结构不紧凑等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种集成电池热管理的车辆空调。

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车用空调需要分别对电机和电池进行分别换热而设置不同的换热器，导致增设换热器使得体积增大，结构不紧凑的缺陷，从而提供一种集成电池热管理的车辆空调。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种集成电池热管理的车辆空调，其包括：

空调制冷剂回路、电池换热管路和电机换热管路，所述空调制冷剂回路包括压缩机、车外换热器、车内换热器、节流装置和中间换热器，所述电池换热管路上设置有电池，所述电机换热管路上设置有电机，所述电池换热管路能与所述中间换热器换热连接，所述电机换热管路也能与所述中间换热器换热连接。

在一些实施方式中，当所述电池需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器被控制制冷，所述中间换热器与所述车内换热器并联设置；

当所述电池需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器被控制制热，所述中间换热器与所述车外换热器并联设置；

当所述电池需要被加热且所述电机需要被冷却时，所述电池换热管路被控制与所述电机换热管路连通，所述中间换热器不与所述空调制冷剂回路换热；

当所述电池和所述电机均需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器被控制制冷，所述中间换热器与所述车内换热器并联设置，控制所述电池换热管路与所述电机换热管路连通；

当所述电池和所述电机均需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器被控制制热，所述中间换热器与所述车外换热器并联设置，所述电池换热管路被控制与所述电机换热管路连通。

在一些实施方式中，所述空调制冷剂回路还包括第一四通换向阀、三通阀、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路，所述第一管路的一端与所述第一四通换向阀的D端连通、另一端与所述第二管路的一端连通，所述车外换热器设置于所述第一管路上，所述第三管路的一端与所述第一管路的另一端连通，所述第三管路的另一端与所述三通阀的第二端连通，所述中间换热器设置于所述第三管路上；所述第四管路的一端与所述第一四通换向阀的S端连通、另一端与所述三通阀的第三端连通，所述第五管路的一端与所述第一四通换向阀的E端连通、另一端与所述三通阀的第一端连通，所述第二管路的另一端与所述第四管路连通，所述车内换热器设置于所述第二管路上。

在一些实施方式中，所述压缩机的排气端通过第六管路与所述第一四通换向阀的C端连通，所述压缩机的吸气端连接有气液分离器，所述气液分离器通过第七管路与所述第五管路连通，所述第一四通换向阀具有第一连通模式：C端与D端连通，同时E端与S端连通，以及第二连通模式：C端与S端连通，同时D端与E端连通，所述第一四通换向阀能在所述第一连通模式与第二连通模式之间进行切换；所述三通阀能在所述第一端和所述第二端连通的模式与所述第二端和所述第三端连通的模式之间切换。

在一些实施方式中，所述节流装置包括设置在所述第二管路上的第一电子膨胀阀和设置在所述第三管路上的第二电子膨胀阀。

在一些实施方式中，所述中间换热器部分设置于所述第三管路上，部分设置于所述电池换热管路上，使得所述电池换热管路能在所述中间换热器处与所述第三管路中的冷媒换热；所述电机换热管路能在与所述电池换热管路的连通与不连通之间切换，以使得所述电机换热管路通过所述电池换热管路与所述中间换热器换热连接。

在一些实施方式中，还包括第二四通换向阀，所述第二四通换向阀包括第五端、第六端、第七端和第八端，所述第五端与所述电池换热管路的一端连通，所述第八端与所述电池换热管路的另一端连通，所述第六端与所述电机换热管路的一端连通，所述第七端与所述电机换热管路的另一端连通，所述第二四通换向阀具有第三连通模式：所述第五端与所述第六端连通，同时所述第七端与所述第八端连通；以及第四连通模式：所述第五端与所述第八端连通，同时所述第七端与所述第六端连通。

在一些实施方式中，当需要利用电机热量来加热电池时，所述第二四通换向阀被控制执行所述第三连通模式，使得所述电机换热管路与所述电池换热管路连通，此时所述中间换热器不换热；

当所述电池和所述电机均需要被冷却时，所述第二四通换向阀被控制执行所述第三连通模式，所述电机换热管路与所述电池换热管路连通，此时所述中间换热器换热。

在一些实施方式中，所述电池换热管路上还设置有电池水泵，所述电机换热管路上还设置有电机水泵和电机控制器，所述车辆空调还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述电机换热管路连通，以能对所述电机换热管路中供给水。

本实用新型提供的一种集成电池热管理的车辆空调具有如下有益效果：

本实用新型通过利用空调制冷剂回路、电池换热管路和电机换热管路，空调制冷剂回路包括中间换热器，而电池换热管路能与中间换热器换热连接，电机换热管路能与中间换热器换热连接，能够使得通过中间换热器对电机和电池进行换热，以对电池进行冷却和加热，以及对电机进行冷却，通过一个中间换热器能有效实现对电池和电机共同的热管理，满足电池和电机的冷热需求，从而使得有效减小了一个换热器的布置，使得体积得到减小，结构更为紧凑；本实用新型在原有纯电动客车空调系统上增加一个中间换热器和一个电子膨胀阀，将电池、电机热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，能够对乘客舱空调、电池和电机的热量进行集中管理，提高客车电池的能源利用率。通过结构布局优化设计，将增加的热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，使得车辆空调的体积更为紧凑。

附图说明

图1是本实用新型的车用空调的外观结构图；

图2是本实用新型的车用空调的内部结构示意图；

图3是本实用新型的车用空调的系统结构图；

图4是本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制冷模式时的运行图；

图5是本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制热模式时的运行图；

图6是本实用新型实施例的热管理系统在处于电池+电机自循环模式时的运行图；

图7是本实用新型实施例的热管理系统在处于电机加热电池模式时的运行图；

图8为本实用新型实施例的热管理系统在处于电池冷却模式时的运行图；

图9为本实用新型实施例的热管理系统在处于电池加热模式时的运行图

图10为本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制冷+电池制冷模式时的运行图

图11为本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制热+电池热回收模式时的运行图；

图12为本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制冷+电池冷却+电机冷却模式时的运行图；

图13为本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制热+电池热回收+电机热回收模式时的运行图

图14为本实用新型实施例的热管理系统在处于乘客舱制热+电池加热+电机热回收模式时的运行图。

附图标记表示为：

1、空调冷凝腔外罩；2、空调蒸发腔外罩；3、空调壳体；4、冷凝风机；5、电控部件；6、车内换热器；7、车外换热器；8、压缩机；9、中间换热器；10、第一电子膨胀阀；11、第二电子膨胀阀；12、过滤器；13、三通阀；131、第一端；132、第二端；133、第三端；14、第一四通换向阀；C、C端；D、D端；E、E端；S、S端；15、蒸发风机；16、气液分离器；17、电池；18、膨胀水箱；19、电池水泵；20、第二四通换向阀；201、第五端；202、第六端；203、第七端；204、第八端；21、电机水泵；22、电机；23、电机控制器；

101、第一管路；102、第二管路；103、第三管路；104、第四管路；105、第五管路；106、第六管路；107、第七管路；301、电池换热管路；302、电机换热管路。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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。

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”、“接触”、“连通”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。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。

如图1-14所示，本实用新型还提供一种集成电池热管理的车辆空调，其包括：

空调制冷剂回路、电池换热管路301和电机换热管路302，所述空调制冷剂回路包括压缩机8、车外换热器7、车内换热器6、节流装置和中间换热器9，所述电池换热管路301上设置有电池17，所述电机换热管路302上设置有电机22，所述电池换热管路301能与所述中间换热器9换热连接，所述电机换热管路302也能与所述中间换热器9换热连接。

本实用新型通过利用空调制冷剂回路、电池换热管路和电机换热管路，空调制冷剂回路包括中间换热器，而电池换热管路能与中间换热器换热连接，电机换热管路能与中间换热器换热连接，能够使得通过中间换热器对电机和电池进行换热，以对电池进行冷却和加热，以及对电机进行冷却，通过一个中间换热器便能有效实现对电池和电机共同的热管理，满足电池和电机的冷热需求，从而使得有效减小了一个换热器的布置，使得体积得到减小，结构更为紧凑；本实用新型在原有纯电动客车空调系统上增加一个中间换热器和一个电子膨胀阀，将电池、电机热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，能够对乘客舱空调、电池和电机的热量进行集中管理，提高客车电池的能源利用率。通过结构布局优化设计，将增加的热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，使得车辆空调的体积更为紧凑。

本实用新型的集成电池热管理客车空调，将纯电动客车车内空调系统与电池热管理系统集成在一起。因为共用了部分的制冷部件(空调壳体、压缩机、冷凝器、电控系统)能够有效地降低整车热管理的成本和重量。

如图1-3所示，顶置空调设置在客车顶部，对功能部件进行排布，车外换热器7设置在顶置空调的前端两侧位置，车外换热器7中间位置放置有冷凝风机4进行换热；车内换热器6设置在顶置空调的后端中间位置，车内换热器6两侧位置放置有蒸发风机15进行换热和送风。顶置空调的中间位置放置有空调管路腔和电控腔，空调管路腔和电控部件腔中间通过空调壳体3的隔板隔开，避免管路腔上的冷凝水及水汽进入到空调电控腔，压缩机8、气液分离器16、中间换热器9、第一四通换向阀14等其他系统部件集成放置在顶置空调的管路腔。电控部件5为空调与热管理集成系统提供所需电源和控制。(本实用新型所述的前端是指接近客车车头的方向，后端是指接近客车车尾的方向)

如图3所示，该系统包括压缩机8、车外换热器7、车内换热器6、第一四通换向阀14、气液分离器16、中间换热器9、电控部件5、第一电子膨胀阀10、第二电子膨胀阀11、过滤器12、三通阀13和电池水路冷却系统、电机水路冷却系统；电池冷却系统包括电池17、中间换热器9、电池水泵19、第二四通换向阀20以及水路连接管，电机冷却系统包括膨胀水箱18、电机22、电机控制器23、电机水泵21、第二四通换向阀20以及水路连接管。电池冷却系统、电机水路冷却系统通过第二四通换向阀20连接，膨胀水箱18经水路连接管以及电机水泵21连接，通过膨胀水箱18为电池冷却系统补足冷却液及排气，电池水泵19的两端经水路管路与中间换热器9电池侧的两端连接，电池17铺设在水路管路上，冷却液在中间换热器9上降温后，为电池降温；上述功能部件除客车电池水路冷却系统、电机水路冷却系统外，全部集成在客车顶置空调上。

在一些实施方式中，当所述电池17需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器6被控制制冷，所述中间换热器9与所述车内换热器6并联设置；

当所述电池17需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器6被控制制热，所述中间换热器9与所述车外换热器7并联设置；

当所述电池17需要被加热且所述电机22需要被冷却时，所述电池换热管路301被控制与所述电机换热管路302连通，所述中间换热器9不与所述空调制冷剂回路换热；

当所述电池17和所述电机22均需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器6被控制制冷，所述中间换热器9与所述车内换热器6并联设置，所述电池换热管路301被控制与所述电机换热管路302连通；

当所述电池17和所述电机22均需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器6被控制制热，所述中间换热器9与所述车外换热器7并联设置，所述电池换热管路301被控制与所述电机换热管路302连通。

这是本实用新型的电池和电机在分别需要冷却和加热时的优选结构形式和控制方式，通过控制空调制冷回路中的中间换热器以及电池换热管路和电机回路的联动运行或关闭，能够在需要制热或冷却时有效地保证电池和电机的温度维持在安全范围内，保证其寿命，有效起到了热管理的效果，并且还能有效地利用了能量(比如电机热量等)，提高了系统的能效。

本实用新型将电池热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起。通过增加电子膨胀阀和中间换热器，在满足空调的制冷、制热需求下，同时满足电池的降温、加热和电机散热功能；同时，由于空调制热时对电池、电机热量的回收利用，相当于提供了热泵低温侧冷媒蒸发所需要的热量，提升了空调的制热量和能效比。

同时因为共用了部分的制冷部件(压缩机、冷凝器、电控系统等)，相比增加独立式电池热管理机组，成本降低50％，重量降低约50KG。同时将液冷系统部件集成到空调里，更方便安装及维护，节省人力成本。

本实用新型集成电池热管理的客车空调，将电池、电机热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，能够对乘客舱空调、电池和电机的热量进行集中管理，提高客车电池的能源利用率。因为共用了部分的制冷部件(压缩机、冷凝器、电控系统等)，能够有效地降低增加电池热管理的成本和重量等问题，并提升整车的续航里程；同时将液冷系统部件集成到空调里，更方便安装及维护。

在一些实施方式中，所述空调制冷剂回路还包括第一四通换向阀14、三通阀13、第一管路101、第二管路102、第三管路103、第四管路104和第五管路105，所述第一管路101的一端与所述第一四通换向阀14的D端D连通、另一端与所述第二管路102的一端连通，所述车外换热器7设置于所述第一管路101上，所述第三管路103的一端与所述第一管路101的另一端连通，所述第三管路103的另一端与所述三通阀13的第二端132连通，所述中间换热器9设置于所述第三管路103上；所述第四管路104的一端与所述第一四通换向阀14的S端S连通、另一端与所述三通阀13的第三端133连通，所述第五管路105的一端与所述第一四通换向阀14的E端E连通、另一端与所述三通阀13的第一端131连通，所述第二管路102的另一端与所述第四管路104连通，所述车内换热器6设置于所述第二管路102上。

这是本实用新型的空调制冷剂回路的优选结构形式，通过第一四通换向阀能够控制车内换热器进行制冷或制热，车外换热器是进行制热或制冷，从而满足车内制冷或制热的需求，同时通过三通阀和与其相连的多个管路以及中间换热器的设置，能够通过控制三通阀实现中间换热器与车内换热器并联或是与车外换热器并联，从而实现车内制热+中间换热器制热、车内制热+中间换热器制冷、车内制冷+中间换热器制热、车内制冷+中间换热器制冷等多种不同模式的运行，有效实现对电池和电机的不同需求的热管理效果。

在一些实施方式中，所述压缩机8的排气端通过第六管路106与所述第一四通换向阀14的C端C连通，所述压缩机8的吸气端连接有气液分离器16，所述气液分离器16通过第七管路107与所述第五管路105连通，所述第一四通换向阀14具有第一连通模式：C端与D端连通，同时E端与S端连通，以及第二连通模式：C端与S端连通，同时D端与E端连通，所述第一四通换向阀14能在所述第一连通模式与第二连通模式之间进行切换；所述三通阀13能在所述第一端131和所述第二端132连通的模式与所述第二端132和所述第三端133连通的模式之间切换。

本实用新型的压缩机和第一四通换向阀通过第六和第七管路实现连通，能够实现完整的将压缩机、车内车外换热器以及中间换热器连接为空调制冷循环回路，实现车内制热+中间换热器制热、车内制热+中间换热器制冷、车内制冷+中间换热器制热、车内制冷+中间换热器制冷等多种不同模式的运行，有效实现对电池和电机的不同需求的热管理效果。

如图3所示，第一四通换向阀14具有四个接口，C端与压缩机8的排气出口连接，接D端与车外换热器7的一端连接，S端与车内换热器6的一端连接，E端与气液分离器16的一端连接，气液分离器16的另一端与压缩机8的进口连接。

车外换热器7的另一端经过滤器12第1路和第一电子膨胀阀10与车内换热器6的一端连接，过滤器12第2路经第二电子膨胀阀11与中间换热器9空调侧的一端连接，中间换热器9空调侧的另一端与三通阀13的第二端132连接，中间换热器9电池侧的两端与电池冷却系统连接。

三通阀13具有三个接口，第一端131和第一四通换向阀的E端相连，三通阀的第二端132和中间换热器9一端连接，三通阀的第三端133和第一四通换向阀的S端相连，三通阀设置有两种状态，打开状态(ON)为第一端131与第二端132连通，关闭状态(OF)为接口第二端132和第三端133连通。

在一些实施方式中，所述节流装置包括设置在所述第二管路102上的第一电子膨胀阀10和设置在所述第三管路103上的第二电子膨胀阀11。本实用新型还通过第二管路上设置的第一电子膨胀阀能够对车内换热器所在的管路的冷媒流量进行调节，通过第三管路上设置的第二电子膨胀阀能够对中间换热器所在的管路的冷媒流量进行调节。

在一些实施方式中，所述中间换热器9部分设置于所述第三管路103上，部分设置于所述电池换热管路301上，使得所述电池换热管路301能在所述中间换热器9处与所述第三管路103中的冷媒换热；所述电机换热管路302能在与所述电池换热管路301的连通与不连通之间切换，以使得所述电机换热管路302通过所述电池换热管路301与所述中间换热器9换热连接。这是本实用新型的中间换热器、电池换热管路和电机管路之间的有效连接方式，即中间换热器与电池换热管路进行热交换，而电机换热管路与电池换热管路之间能够连通以实现二者之间的热传递，电机换热管路与电池换热管路之间不连通，能够使得电池和电机之间各自独立地进行冷却或制热。

在一些实施方式中，还包括第二四通换向阀20，所述第二四通换向阀20包括第五端201、第六端202、第七端203和第八端204，所述第五端201与所述电池换热管路的一端连通，所述第八端204与所述电池换热管路301的另一端连通，所述第六端202与所述电机换热管路302的一端连通，所述第七端203与所述电机换热管路302的另一端连通，所述第二四通换向阀20具有第三连通模式：所述第五端201与所述第六端202连通，同时所述第七端203与所述第八端204连通；以及第四连通模式：所述第五端201与所述第八端204连通，同时所述第七端203与所述第六端202连通。

本实用新型还通过第二四通换向阀的设置，将电池换热管路和电机换热管路有效地连接为一体，通过对第二四通换向阀的调节，在第三连通模式下使得电池换热管路与电机换热管路实现连通，二者之间能够进行热传递，比如将电机中的热量传递给电池，以及将中间换热器中的冷媒的冷量共同传递给电池和电机，以对二者共同冷却；在第四连通模式下电池换热管路与电机换热管路之间断开，能够使得电池与电机之间各自进行冷却或制热。

本实用新型的第二四通换向阀20具有四个接口，其第五端201、和第八端204与电池换热管路301相连接，第二四通换向阀20的第六端202和第七端203分别与电机换热管路302相连接，水路四通阀设置有两种状态，打开状态(ON)为第五端201和第八端204相连通，第六端202和第七端203相连通；关闭状态(OF)为第五端201和第六端202相连通，第七端203和第八端204相连通。

在一些实施方式中，当需要利用电机热量来加热电池时，所述第二四通换向阀20被控制执行所述第三连通模式，使得所述电机换热管路302与所述电池换热管路301连通，此时所述中间换热器9不换热；

当所述电池和所述电机均需要被冷却时，所述第二四通换向阀20被控制执行所述第三连通模式，所述电机换热管路302与所述电池换热管路301连通，此时所述中间换热器9换热。

这是本实用新型的第三连通模式的优选结构形式，即能够在电机热量用来加热电池时将电池换热管路与电机换热管路进行连通，实现电机冷却的同时对电池进行加热，有效地实现了电机热量的回收，还提高了系统能效；还能够在电池和电机均需被冷却时将电池换热管路与电机换热管路进行连通，通过中间换热器的冷媒提供冷量，共同对电池和电机提供冷量，以实现对二者的冷却效果。

在一些实施方式中，所述电池换热管路301上还设置有电池水泵19，所述电机换热管路302上还设置有电机水泵21和电机控制器23，所述车辆空调还包括膨胀水箱18，所述膨胀水箱18与所述电机换热管路302连通，以能对所述电机换热管路302中供给水。

本实用新型还通过电池水泵能够对电池换热管路中的水流运动提供驱动力，使其与中间换热器进行热交换，通过电机水泵能够对电机换热管路中的水流运动提供驱动力，使其能与电池换热管路进行连通以实现热交换，电机控制器设置于电机换热管路上，还能够对电机控制器进行冷却降温；通过膨胀水箱能够为电机换热管路中提供水流，保证有效的换热。

本实用新型是一种集成电池热管理的客车空调，主要用于纯电动客车，在满足空调的制冷、制热需求下集成电池热管理功能，同时满足电池的降温需求，降低了增加电池热管理的成本和重量等问题，有利于整车节能降耗。

本实用新型还提供一种如前述的集成电池热管理的车辆空调的控制方法，其包括：

判断步骤，判断车辆空调的运行模式为乘客舱制冷模式、乘客舱制热模式、电池+电机自循环模式、电机加热电池模式、电池冷却模式、电池加热模式、乘客舱制冷+电池冷却模式、乘客舱制热+电池热回收模式、乘客舱制冷+电池冷却+电机冷却模式和乘客舱制热+电池加热+电机热回收模式中的具体哪种运行模式；

控制步骤，根据所述车辆空调的运行模式控制车内换热器6是制冷还是制热、中间换热器9是否运行、电池换热管路301是否接通和电机换热管路302是否接通。

这是本实用新型的车用空调的优选控制形式，能够使得通过中间换热器对电机和电池进行换热，以对电池进行冷却和加热，以及对电机进行冷却，通过一个中间换热器便能有效实现对电池和电机共同的热管理，满足电池和电机的冷热需求，从而使得有效减小了一个换热器的布置，使得体积得到减小，结构更为紧凑；本实用新型在原有纯电动客车空调系统上增加一个中间换热器和一个电子膨胀阀，将电池、电机热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，能够对乘客舱空调、电池和电机的热量进行集中管理，提高客车电池的能源利用率。通过结构布局优化设计，将增加的热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，使得车辆空调的体积更为紧凑。

在一些实施方式中，所述控制步骤中，当运行模式为乘客舱制冷模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制冷，所述中间换热器9不换热；

当所述运行模式为乘客舱制热模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制热，所述中间换热器9不换热；

当所述运行模式为电池+电机自循环模式时，控制所述压缩机8关闭，所述中间换热器9不换热，所述电池换热管路301与所述电机换热管路302不连通，所述电池换热管路301和所述电机换热管路302各自运行；

当所述运行模式为电机加热电池模式时，控制所述压缩机8关闭，所述中间换热器9不换热，所述电池换热管路301与所述电机换热管路302连通，所述电池换热管路301与所述电机换热管路302连通形成回路，通过所述电机热量加热电池；

当所述运行模式为电池冷却模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6不换热，所述车外换热器7制热，所述中间换热器9换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302断开；

当所述运行模式为电池加热模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6不换热，所述车外换热器7制冷，所述中间换热器9换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302断开；

当所述运行模式为乘客舱制冷+电池冷却模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制冷，所述中间换热器9与所述车内换热器6并联且换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302断开；

当所述运行模式为乘客舱制热+电池热回收模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制热，所述车外换热器7制冷，所述中间换热器9与所述车外换热器7并联且换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302断开；

当所述运行模式为乘客舱制冷+电池冷却+电机冷却模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制冷，所述中间换热器9与所述车内换热器6并联且换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302与所述电池换热管路301连通；

当所述运行模式为乘客舱制热+电池热回收+电机热回收模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制热，所述车外换热器7制冷，所述中间换热器9与所述车外换热器7并联且换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302与所述电池换热管路301连通；

当所述运行模式为乘客舱制热+电池加热+电机热回收模式时，控制所述压缩机8打开，所述车内换热器6制热，所述车外换热器7制冷，所述中间换热器9与所述车内换热器6并联且换热，所述电池换热管路301接通运行，所述电机换热管路302与所述电池换热管路301连通。

这是本实用新型的多种不同的运行模式下的关于压缩机、车内换热器、车外换热器、中间换热器以及电池换热管路和电机换热管路的优选控制形式，能够通过控制空调制冷回路中的中间换热器以及电池换热管路和电机回路的联动运行或关闭，能够在需要制热或冷却时有效地保证电池和电机的温度维持在安全范围内，保证其寿命，有效起到了热管理的效果，并且还能有效地利用了能量(比如电机热量等)，提高了系统的能效。

在一些实施方式中，当同时包括第一四通换向阀14、三通阀13和第二四通换向阀20、第一电子膨胀阀10和第二电子膨胀阀11，以及所述第一四通换向阀14包括C端、D端、E端和S端，所述三通阀13包括第一端131、第二端132和第三端133，以及所述第二四通换向阀20包括第五端201、第六端202、第七端203和第八端204时：

所述控制步骤中，当运行模式为乘客舱制冷模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与D端D连通，E端E与S端S连通，所述第二电子膨胀阀11断开；

当所述运行模式为乘客舱制热模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与S端S连通，E端E与D端D连通，所述第二电子膨胀阀11断开；

当所述运行模式为电池+电机自循环模式时，控制所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第八端204连通，所述第六端202与所述第七端203连通；

当所述运行模式为电机加热电池模式时，控制所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第六端202连通，所述第八端204与所述第七端203连通；

当所述运行模式为电池冷却模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与D端D连通，E端E与S端S连通，所述第二电子膨胀阀11接通，所述第一电子膨胀阀10关闭，所述三通阀13的所述第一端131与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第八端204连通，所述第六端202与所述第七端203连通；

当所述运行模式为电池加热模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与S端S连通，E端E与D端D连通，所述第二电子膨胀阀11接通，所述第一电子膨胀阀10关闭，所述三通阀13的所述第三端133与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第八端204连通，所述第六端202与所述第七端203连通；

当所述运行模式为乘客舱制冷+电池冷却模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与D端D连通，E端E与S端S连通，所述第一电子膨胀阀10和所述第二电子膨胀阀11均接通，所述三通阀13的所述第一端131与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第八端204连通，所述第六端202与所述第七端203连通；

当所述运行模式为乘客舱制热+电池热回收模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与S端S连通，E端E与D端D连通，所述第一电子膨胀阀10和所述第二电子膨胀阀11均接通，所述三通阀13的所述第一端131与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第八端204连通，所述第六端202与所述第七端203连通；

当所述运行模式为乘客舱制冷+电池冷却+电机冷却模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与D端D连通，E端E与S端S连通，所述第一电子膨胀阀10和所述第二电子膨胀阀11均接通，所述三通阀13的所述第一端131与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第六端202连通，所述第八端204与所述第七端203连通；

当所述运行模式为乘客舱制热+电池热回收+电机热回收模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与S端S连通，E端E与D端D连通，所述第一电子膨胀阀10和所述第二电子膨胀阀11均接通，所述三通阀13的所述第一端131与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第六端202连通，所述第八端204与所述第七端203连通；

当所述运行模式为乘客舱制热+电池加热+电机热回收模式时，控制所述第一四通换向阀14的C端C与S端S连通，E端E与D端D连通，所述第一电子膨胀阀10和所述第二电子膨胀阀11均接通，所述三通阀13的所述第三端133与所述第二端132连通，所述第二四通换向阀20的所述第五端201与所述第六端202连通，所述第八端204与所述第七端203连通。

这是本实用新型的多种不同的运行模式下的关于第一四通换向阀、第一和第二电子膨胀阀、三通阀以及第二四通换向阀的优选控制形式，能够在电机和电池分别需要制热或冷却时有效地保证电池和电机的温度维持在安全范围内，保证其寿命，有效起到了热管理的效果，并且还能有效地利用了能量(比如电机热量等)，提高了系统的能效。

在一些实施方式中，还包括检测步骤，检测电池温度TC和电机温度TD；

所述判断步骤，判断TC与第一预设温度T1和第二预设温度T2之间的关系，其中T2＞T1，判断电机温度TD与所述第一预设温度T1和第三预设温度T3之间的关系，T3＞T1；

所述控制步骤，当TC≤T1，且TD≤T1时，控制执行电池加热模式；当TC≤T1，且TD＞T1时，控制执行电池加热+电机热回收模式；当T1＜TC＜T2，且TD＜T3时，控制执行电池+电机自循环模式；当T1＜TC＜T2，且TD≥T3时，控制执行电机冷却模式；当TC≥T2，且TD＜T3时，控制执行电池冷却模式；当TC≥T2，且TD≥T3时，控制执行电池+电机冷却模式。

这是本实用新型的根据电池和电机的温度范围的优选模式控制形式，能够在电机和电池分别需要制热或冷却时有效地保证电池和电机的温度维持在安全范围内，保证其寿命，有效起到了热管理的效果，并且还能有效地利用了能量(比如电机热量等)，提高了系统的能效。

为保证电池运行温度保持在最佳温度区间为T1～T2，T1温度优选设置为10℃，T2温度优选设置为35℃，当电池温度TC≤预设温度T1时，此时电池需要加热；当电池温度TC≥T2时，此时电池需要散热降温。电机运行最佳温度区间为＜T3，T3温度优选设置为45℃，当电机温度TD＜预设温度T3时，此时电机无需降温，采用自然冷却；当电机温度TD≥预设温度T3时，此时电机需降温，采用空调对电机水路进行冷却。空调每间隔一段时间(t0，t0优选时间为1-2分钟)检测客车电池温度TC，电机温度为TD，空调根据检测的温度进行热管理运行模式控制，热管理运行模式见下表1。

表1

当电池温度在T1-T2、电机温度小于T3时，电池和电机采用自循环冷却散热，水路四通阀保持打开状态(ON)。当乘客舱需要制冷，第一四通换向阀14调整为制冷模式状态，第一电子膨胀阀10开启，第二电子膨胀阀11关闭，热管理系统运行制冷乘客舱制冷模式，如图4所示。当乘客舱需要制热时，第一四通换向阀14调整为制热模式状态，第一电子膨胀阀10开启，第二电子膨胀阀11关闭，热管理系统运行制冷乘客舱制热模式，如图5所示。

当乘客舱无制冷制热需求，电池和电机不需要冷却散热或加热时，空调处于送风模式和关闭状态，当电池温度在T1～T2、电机温度小于T3时，电池和电机采用自循环冷却散热，水路四通阀保持打开状态(ON)，热管理系统运行电池、电机自循环模式，如图6所示。电池水泵19和电机水泵21可单独进行水路循环控制，当客车停车时，电机停止运行，可关闭电机水泵21以节省电能。

当电池温度≤T1、电机温度大于T1时，此时可以利用电机热量对电池进行加热，水路四通阀保持OFF状态。此时热管理系统运行电机加热电池模式，如图7所示。

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。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：包括：

空调制冷剂回路、电池换热管路(301)和电机换热管路(302)，所述空调制冷剂回路包括压缩机(8)、车外换热器(7)、车内换热器(6)、节流装置和中间换热器(9)，所述电池换热管路(301)上设置有电池(17)，所述电机换热管路(302)上设置有电机(22)，所述电池换热管路(301)能与所述中间换热器(9)换热连接，所述电机换热管路(302)也能与所述中间换热器(9)换热连接。

2.根据权利要求1所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

当所述电池(17)需要被冷却且车内需要被降温时，所述车内换热器(6)被控制制冷，所述中间换热器(9)与所述车内换热器(6)并联设置；

当所述电池(17)需要被冷却且车内需要被制热时，所述车内换热器(6)被控制制热，所述中间换热器(9)与所述车外换热器(7)并联设置；

当所述电池(17)需要被加热且所述电机(22)需要被冷却时，所述电池换热管路(301)被控制与所述电机换热管路(302)连通，所述中间换热器(9)不与所述空调制冷剂回路换热；

当所述电池(17)和所述电机(22)均需要被冷却且车内需要被降温时，所述车内换热器(6)被控制制冷，所述中间换热器(9)与所述车内换热器(6)并联设置，所述电池换热管路(301)被控制与所述电机换热管路(302)连通；

当所述电池(17)和所述电机(22)均需要被冷却且车内需要被制热时，所述车内换热器(6)被控制制热，所述中间换热器(9)与所述车外换热器(7)并联设置，所述电池换热管路(301)被控制与所述电机换热管路(302)连通。

3.根据权利要求2所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

所述空调制冷剂回路还包括第一四通换向阀(14)、三通阀(13)、第一管路(101)、第二管路(102)、第三管路(103)、第四管路(104)和第五管路(105)，所述第一管路(101)的一端与所述第一四通换向阀(14)的D端(D)连通、另一端与所述第二管路(102)的一端连通，所述车外换热器(7)设置于所述第一管路(101)上，所述第三管路(103)的一端与所述第一管路(101)的另一端连通，所述第三管路(103)的另一端与所述三通阀(13)的第二端(132)连通，所述中间换热器(9)设置于所述第三管路(103)上；所述第四管路(104)的一端与所述第一四通换向阀(14)的S端(S)连通、另一端与所述三通阀(13)的第三端(133)连通，所述第五管路(105)的一端与所述第一四通换向阀(14)的E端(E)连通、另一端与所述三通阀(13)的第一端(131)连通，所述第二管路(102)的另一端与所述第四管路(104)连通，所述车内换热器(6)设置于所述第二管路(102)上。

4.根据权利要求3所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

所述压缩机(8)的排气端通过第六管路(106)与所述第一四通换向阀(14)的C端(C)连通，所述压缩机(8)的吸气端连接有气液分离器(16)，所述气液分离器(16)通过第七管路(107)与所述第五管路(105)连通，所述第一四通换向阀(14)具有第一连通模式：C端与D端连通，同时E端与S端连通，以及第二连通模式：C端与S端连通，同时D端与E端连通，所述第一四通换向阀(14)能在所述第一连通模式与第二连通模式之间进行切换；所述三通阀(13)能在所述第一端(131)和所述第二端(132)连通的模式与所述第二端(132)和所述第三端(133)连通的模式之间切换。

5.根据权利要求4所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

所述节流装置包括设置在所述第二管路(102)上的第一电子膨胀阀(10)和设置在所述第三管路(103)上的第二电子膨胀阀(11)。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

所述中间换热器(9)部分设置于所述第三管路(103)上，部分设置于所述电池换热管路(301)上，使得所述电池换热管路(301)能在所述中间换热器(9)处与所述第三管路(103)中的冷媒换热；所述电机换热管路(302)能在与所述电池换热管路(301)的连通与不连通之间切换，以使得所述电机换热管路(302)通过所述电池换热管路(301)与所述中间换热器(9)换热连接。

7.根据权利要求6所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

还包括第二四通换向阀(20)，所述第二四通换向阀(20)包括第五端(201)、第六端(202)、第七端(203)和第八端(204)，所述第五端(201)与所述电池换热管路(301)的一端连通，所述第八端(204)与所述电池换热管路(301)的另一端连通，所述第六端(202)与所述电机换热管路(302)的一端连通，所述第七端(203)与所述电机换热管路(302)的另一端连通，所述第二四通换向阀(20)具有第三连通模式：所述第五端(201)与所述第六端(202)连通，同时所述第七端(203)与所述第八端(204)连通；以及第四连通模式：所述第五端(201)与所述第八端(204)连通，同时所述第七端(203)与所述第六端(202)连通。

8.根据权利要求7所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

当需要利用电机热量来加热电池时，所述第二四通换向阀(20)被控制执行所述第三连通模式，使得所述电机换热管路(302)与所述电池换热管路(301)连通，此时所述中间换热器(9)不换热；

当所述电池和所述电机均需要被冷却时，所述第二四通换向阀(20)被控制执行所述第三连通模式，所述电机换热管路(302)与所述电池换热管路(301)连通，此时所述中间换热器(9)换热。

9.根据权利要求1所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：

所述电池换热管路(301)上还设置有电池水泵(19)，所述电机换热管路(302)上还设置有电机水泵(21)和电机控制器(23)，所述车辆空调还包括膨胀水箱(18)，所述膨胀水箱(18)与所述电机换热管路(302)连通，以能对所述电机换热管路(302)中供给水。

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