CN219505879U - 一种增程车型热管理系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种增程车型热管理系统以及车辆，包括冷媒回路，所述冷媒回路包括依次连接的气液分离器、电动压缩机、第一电磁阀、电池包换热器以及第一膨胀阀，其中，所述电池包换热器设置于电动汽车的电池包内；还包括增程器冷却回路，所述增程器冷却回路包括增程器以及连接所述增程器的第一电子泵；还包括第一板式换热器，所述第一板式换热器包括第一冷媒通道和第一介质通道，所述第一冷媒通道的进口连接所述第一膨胀阀，所述第一冷媒通道的出口连接所述气液分离器，所述第一介质通道连接所述增程器冷却回路，本申请可以改善现有技术中增程器余热无法被高效利用的问题。

Description

一种增程车型热管理系统以及车辆

技术领域

本申请涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种增程车型热管理系统以及车辆。

背景技术

现目前，新能源汽车的热管理系统大多采用液冷方式，通过换热器和电池冷却器与电池包内防冻液进行热交换，通过间接换热方式实现电池包的加热，但是这种间接换热方式效率低，对于增程汽车来说，该方式无法快速、高效地将增程器余热传导至电池包加以利用。

实用新型内容

基于此，提供一种增程车型热管理系统以及车辆，改善现有技术中增程器余热无法被高效利用的问题。

一方面，提供一种增程车型热管理系统，所述增程车型热管理系统包括：

冷媒回路，所述冷媒回路包括依次连接的气液分离器、电动压缩机、第一电磁阀、电池包换热器以及第一膨胀阀，其中，所述电池包换热器设置于电动汽车的电池包内；

增程器冷却回路，所述增程器冷却回路包括增程器以及连接所述增程器的第一电子泵；

第一板式换热器，所述第一板式换热器包括第一冷媒通道和第一介质通道，所述第一冷媒通道的进口连接所述第一膨胀阀，所述第一冷媒通道的出口连接所述气液分离器，所述第一介质通道连接所述增程器冷却回路。

在一个实施例中，所述增程器冷却回路还包括暖风芯体，所述暖风芯体连接在所述第一板式换热器与所述增程器之间。

在一个实施例中，所述冷媒回路还包括车外冷凝器，所述车外冷凝器的进口设置有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀连接所述电池包换热器的出口，所述车外冷凝器的出口连接气液分离器，且所述车外冷凝器与气液分离器之间的管路上设置有第二电磁阀。

在一个实施例中，所述冷媒回路还包括车内冷凝器，所述车内冷凝器的进口连接有第三电磁阀，所述第三电磁阀连接所述电动压缩机的出口，所述车内冷凝器的出口通过支路连接所述第二膨胀阀与所述电池包换热器之间的管路，且所述支路上设置有第一单向阀。

在一个实施例中，所述电动压缩机的出口还设置有第四电磁阀，所述第四电磁阀连接所述车外冷凝器的进口，所述车外冷凝器的出口还设置有第三膨胀阀，所述第三膨胀阀连接所述电池包换热器的进口，所述电池包换热器的出口还设置有第五电磁阀，所述第五电磁阀连接所述气液分离器。

在一个实施例中，所述冷媒回路还包括蒸发器，所述蒸发器的进口设置有第四膨胀阀，所述第四膨胀阀连接所述车外冷凝器的出口，所述蒸发器的出口设置有第二单向阀，所述第二单向阀连接至所述第二电磁阀与所述气液分离器之间的管路。

在一个实施例中，所述车内冷凝器的出口还连接有第六电磁阀，所述第六电磁阀连接至所述第三膨胀阀。

在一个实施例中，所述增程车型热管理系统还包括电机电控回路以及第二板式换热器，所述第二板式换热器包括第二冷媒通道和第二介质通道，所述第二冷媒通道的进口连接有第五膨胀阀，所述第五膨胀阀连接至车内冷凝器的出口，且所述第五膨胀阀还连接至电池包换热器的出口，所述第二冷媒通道的出口连接至所述气液分离器，所述第二介质通道连接所述电机电控回路。

在一个实施例中，所述电机电控回路包括低温散热器、三通阀、第二电子泵以及电机电控单元，所述低温散热器的出口连接所述三通阀的第一进口，所述三通阀的出口连接所述第二电子泵的进口，所述第二电子泵的出口连接所述电机电控单元的进口，所述电机电控单元的出口连接所述第二板式换热器的第二介质通道的进口，所述第二板式换热器的第二介质通道的出口连接所述低温散热器的进口，其中，所述三通阀的第二进口连接至所述第二板式换热器与低温散热器之间的管路。

另一方面提供一种车辆，包括所述的电动汽车热管理系统。

上述增程车型热管理系统以及车辆，包括冷媒回路、增程器冷却回路以及第一板式换热器，冷媒回路中包括设置在电动汽车电池包内的电池包换热器，冷媒直接在电池包换热器中冷凝放热，另一方面利用第一板式换热器直接吸收增程器冷却回路的热量，可以减少热量在传导过程中的损失，高效利用增程器余热。

附图说明

图1为一个实施例中增程车型热管理系统的结构示意图；

图2为一个实施例中增程车型热管理系统利用空气余热加热电池包的示意图；

图3为另一个实施例中增程车型热管理系统利用空气余热加热电池包和乘员舱的结构示意图；

图4为另一个实施例中增程车型热管理系统实现电池包直冷的示意图；

图5为另一个实施例中增程车型热管理系统实现电池包直冷和乘员舱制冷的示意图；

图6为另一个实施例中增程车型热管理系统实现乘员舱制热和电池包直冷的示意图；

图7为另一个实施例中增程车型热管理系统利用电机电控回路余热的示意图；

图8为另一个实施例中增程车型热管理系统利用电机电控回路余热加热电池包的示意图；

图9为另一个实施例中增程车型热管理系统利用电机电控回路余热同时加热电池包和乘员舱的示意图；

图10为另一个实施例中增程车型热管理系统的结构示意图。

附图标号：气液分离器101、电动压缩机102、电池包换热器103、车外冷凝器104、车内冷凝器105、蒸发器106、增程器201、第一电子泵202、暖风芯体203、第一板式换热器204、第一膨胀阀EXV-1、第二膨胀阀EXV-2、第三膨胀阀EXV-3、第四膨胀阀EXV-4、第五膨胀阀EXV-5、第一电磁阀SOV-1、第二电磁阀SOV-2、第三电磁阀SOV-3、第四电磁阀SOV-4、第五电磁阀SOV-5、第六电磁阀SOV-6、第一单向阀107、第二单向阀108、低温散热器301、三通阀302、第二电子泵303、电机电控单元304、第二板式换热器305。

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。

在新能源汽车中，增程式电动汽车同时配备有增程器201和动力电池包，一般情况下采用纯电驱动，在电池包电量较低的场景下可以通过增程器201发电维持驾驶，因此同时具有节能环保、续航表现出色等优点。

对于电动汽车来说，其热管理系统直接关系车辆的驾驶性能以及舒适度，现目前行业内电池包热管理系统多采用液冷方式，通过板式换热器和电池冷却器与电池包内防冻液进行热交换，通过间接换热方式实现电池包的加热和制冷，但是间接换热方式在热传导过程中热量损失严重，效率低，难以将增程器201余热加以利用。

本申请提供一种增程车型热管理系统，采用冷媒直冷直热方式对电池包进行温度调节，可以很好的利用增程器201余热。

在一个实施例中，如图1所示，所述增程车型热管理系统包括：冷媒回路、增程器201冷却回路以及第一板式换热器204，所述冷媒回路包括依次连接的气液分离器101、电动压缩机102、第一电磁阀SOV-1、电池包换热器103以及第一膨胀阀EXV-1，其中，所述电池包换热器103设置于电动汽车的电池包内；所述增程器201冷却回路包括增程器201以及连接所述增程器201的第一电子泵202；所述第一板式换热器204包括第一冷媒通道和第一介质通道，所述第一冷媒通道的进口连接所述第一膨胀阀EXV-1，所述第一冷媒通道的出口连接所述气液分离器101，所述第一介质通道连接所述增程器201冷却回路。

可以理解的是，在本实施例中，电池包换热器103采用直冷直热板，冷媒可以在电池包换热器103中冷凝放热或蒸发吸热，示例性地说明，在本实施例中，在冷媒侧：电动压缩机102开启、SOV-1开启，冷媒通过SOV-1流经电池包换热器103给电池加热，然后到达EXV-1，EXV-1动作，冷媒经过EXV-1蒸发膨胀后流经第一板式换热器204，吸收增程器201冷却回路余热，再经过气液分离器101回到压缩机完成循环；在增程器201冷却回路中，开启混动模式，增程器201工作，提供高温热源防冻液，通过第一电子泵202提供动力，防冻液流经第一板式换热器204，将热量释放到冷媒回路，实现增程器201余热利用后再回到增程器201，在另一实施例中多余热量的防冻液通过高温散热器散到空气中冷却。

本实施例中采用冷媒直接吸收增程器201冷却回路的余热，减少了热量的损失，有效地提高了热量的利用率。

在一个实施例中，所述增程器201冷却回路还包括暖风芯体203，所述暖风芯体203连接在所述第一板式换热器204与所述增程器201之间，流经第一板式换热器204的防冻液经过暖风芯体203，热量通过暖风芯体203逸散到空气中，通过鼓风机带动进入乘员舱，满足成员的升温需求。

在一个实施例中，如图2所示，所述冷媒回路还包括车外冷凝器104，所述车外冷凝器104的进口设置有第二膨胀阀EXV-2，所述第二膨胀阀EXV-2连接所述电池包换热器103的出口，所述车外冷凝器104的出口连接气液分离器101，且所述车外冷凝器104与气液分离器101之间的管路上设置有第二电磁阀SOV-2。

本实施例中车外冷凝器104用于吸收空气余热，可以理解的是，本实施例中所述车外冷凝器104可以用于冷媒蒸发吸热。

在实际使用过程中，冷媒侧的电动压缩机102开启、SOV-1开启，冷媒通过SOV-1流经电池包换热器103给电池加热，到达EXV-2，EXV-1关闭、EXV-2开启，冷媒经过EXV-2膨胀后流经车外冷凝器104，吸收空气余热，再通过SOV-2到达气液分离器101，回到压缩机完成循环。

在本实施例中，采用吸收空气余热对电池包进行加热。

在另一个实施例中，还可以利用空气余热对乘员舱进行加热，示例性地说明，如图3所示，所述冷媒回路还包括车内冷凝器105，所述车内冷凝器105的进口连接有第三电磁阀SOV-3，所述第三电磁阀SOV-3连接所述电动压缩机102的出口，所述车内冷凝器105的出口通过支路连接所述第二膨胀阀EXV-2与所述电池包换热器103之间的管路，且所述支路上设置有第一单向阀107。

在实际实施过程中，冷媒侧的电动压缩机102开启、SOV-1开启、SOV-2开启、SOV-3开启，冷媒分别通过SOV-3流经车内冷凝器105，同时冷媒通过SOV-1流经电池包换热器103给电池加热，再在EXV-2之前汇合，EXV-1关闭、EXV-2开启，冷媒经过EXV-2膨胀后流经车外冷凝器104，吸收空气余热，再通过SOV-2到达气液分离器101，回到压缩机完成循环。

所述第一单向阀107可以自动止回，无需采用成本更高的电控阀门。

在一个实施例中，如图4所示，所述电动压缩机102的出口还设置有第四电磁阀SOV-4，所述第四电磁阀SOV-4连接所述车外冷凝器104的进口，所述车外冷凝器104的出口还设置有第三膨胀阀EXV-3，所述第三膨胀阀EXV-3连接所述电池包换热器103的进口，所述电池包换热器103的出口还设置有第五电磁阀SOV-5，所述第五电磁阀SOV-5连接所述气液分离器101。

在实际实施过程中，可以利用上述结构的热管理系统完成对电池包的制冷调节，示例性地说明，在实施过程中，冷媒侧的电动压缩机102开启、SOV-1关闭、SOV-2关闭、SOV-3关闭、SOV-4开启，冷媒通过SOV-4流经车外冷凝器104将热量散到空气中冷却，然后到达EXV-3，EXV-1关闭、EXV-2关闭、EXV-3开启，冷媒经过EXV-3膨胀后流经电池包换热器103给电池冷却，再经过SOV-5到达气液分离器101，回到压缩机完成循环。

可以理解的是，在本实施例中车外冷凝器104用于冷媒的冷凝。

在一个实施例中，本申请提供的增程车型热管理系统还用于乘员舱制冷与电池冷媒直冷同时进行。

如图5所示，所述冷媒回路还包括蒸发器106，所述蒸发器106的进口设置有第四膨胀阀EXV-4，所述第四膨胀阀EXV-4连接所述车外冷凝器104的出口，所述蒸发器106的出口设置有第二单向阀108，所述第二单向阀108连接至所述第二电磁阀SOV-2与所述气液分离器101之间的管路。

当乘员舱与电池包同时具有冷却降温需求时，冷媒侧的电动压缩机102开启、SOV-1关闭、SOV-2关闭、SOV-3关闭、SOV-4开启、SOV-5开启，冷媒通过SOV-4流经车外冷凝器104将热量散到空气中冷却，然后分别到达EXV-3、EXV-4，EXV-3开启、EXV-4开启，分别为电池包换热器103与蒸发器106输送冷媒，EXV-1关闭、EXV-2关闭，冷媒分别经过EXV-3膨胀后流经电池包换热器103给电池包冷却，经过EXV-4膨胀后通过蒸发器106给乘员舱制冷，最后回到压缩机完成循环。

在一个实施例中，所述车内冷凝器105的出口还连接有第六电磁阀SOV-6，所述第六电磁阀SOV-6连接至所述第三膨胀阀EXV-3。

通过上述的第六电磁阀SOV-6和第三膨胀阀EXV-3，本申请提供的增程车型热管理系统可以实现纯电模式下的乘员舱采暖与电池直冷。

示例性地说明，如图6所示，在乘员舱具有采暖需求，而电池包具有降温需求时，冷媒侧的电动压缩机102开启、SOV-1关闭、SOV-2关闭、SOV-3开启、SOV-4关闭、SOV-5开启、SOV-6开启，冷媒通过SOV-3流经车内冷凝器105，在压缩机作用冷凝放热，可以配合空气PTC给乘员舱采暖，再经过SOV-6到达EXV-3，此时EXV-1关闭、EXV-2关闭、EXV-3开启、EXV-4关闭，冷媒经过EXV-3膨胀后流经电池包换热器103给电池降温冷却，再经过SOV-5到达气液分离器101，回到压缩机完成循环。

在一个实施例中，如图7所示，所述增程车型热管理系统还包括电机电控回路以及第二板式换热器305，所述第二板式换热器305包括第二冷媒通道和第二介质通道，所述第二冷媒通道的进口连接有第五膨胀阀EXV-5，所述第五膨胀阀EXV-5连接至车内冷凝器105的出口，且所述第五膨胀阀EXV-5还连接至电池包换热器103的出口，所述第二冷媒通道的出口连接至所述气液分离器101，所述第二介质通道连接所述电机电控回路。

在本实施例中，通过第二板式换热器305将电机电控回路的余热用于冷媒的加热，实现电机电控回路的余热回收利用。

示例性地说明，电机电控回路的余热可以用于乘员舱采暖，实施过程包括冷媒侧的电动压缩机102开启、SOV-3开启，冷媒流经车内冷凝器105，在车内冷凝器105中冷凝放热，可以配合空气PTC给乘员舱采暖，再通过第一单向阀107到达EXV-5，冷媒经过EXV-5膨胀后流第二经板式换热器，吸收电机电控回路余热，再经过气液分离器101回到压缩机完成循环。

在另一实施例中，可以利用电机电控回路的余热对电池包进行冷媒直热，如图8所示，示例性地说明利用过程包括：电动压缩机102开启、SOV-1开启，冷媒通过SOV-1流经电池包换热器103给电池加热，在电池包换热器103中冷凝放热，然后到达EXV-5，冷媒经过EXV-5膨胀后流经第二板式换热器305，吸收电机回路余热，再经过气液分离器101回到压缩机完成循环。

如图9所示的管路联通图，利用电机电控回路的余热同时对乘员舱和电池包进行加热。

示例性地说明，所述电机电控回路包括低温散热器301、三通阀302、第二电子泵303以及电机电控单元304，所述低温散热器301的出口连接所述三通阀302的第一进口，所述三通阀302的出口连接所述第二电子泵303的进口，所述第二电子泵303的出口连接所述电机电控单元304的进口，所述电机电控单元304的出口连接所述第二板式换热器305的第二介质通道的进口，所述第二板式换热器305的第二介质通道的出口连接所述低温散热器的进口，其中，所述三通阀302的第二进口连接至所述第二板式换热器305与低温散热器之间的管路。

电机电控回路在参与热管理系统时，三通阀302连通第二电子泵303和第二板式换热器305，通过第二电子泵303提供动力，防冻液流经电机及电控等高压部件，将余热传递给流经第二板式换热器305的冷媒，再通过三通阀302回到第二电子泵303完成循环。

当电机电控回路不参与热管理系统的热量回收时，可以利用低温散热器301进行散热。

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。

如图10所示，示出了同时包含冷媒回路、增程器201冷却回路以及电机电控回路的增程车型热管理系统。

上述实施例的增程车型热管理系统，采用直接式热泵，纯电模式下可以使用车内冷凝器105和风暖式PTC对乘员舱进行制热，混动模式可直接利用增程器201冷却回路余热对乘员舱进行制热，可有效降低冬季乘员舱采暖能耗；使用车外冷凝器104对冷媒进行制冷，可有效降低高温制冷工况噪音及能耗；采用冷媒直冷直热原理，使用冷媒直接进入电池包进行换热，取消了电池包液冷方式的相关零部件，提高系统换热效率，降低成本；采用热泵系统，使用车外冷凝器104从空气环境吸收热量，使用板式换热器从电机电控回路/增程器201冷却回路吸收热量，拓展了热泵系统的使用温度范围；采用SOV阀和EXV阀组合，控制冷媒流向和流量分配，实现电池包加热/制冷、乘员舱加热/制冷和电机电控单元304余热回收；电机电控回路还可以通过低温散热器301散热，同时通过三通水阀和板式换热器实现余热利用，有利于提高电子元器件的使用寿命。

本申请还提供一种车辆，所述车辆包括上述实施例所述的增程车型热管理系统。

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)

1.一种增程车型热管理系统，其特征在于，所述增程车型热管理系统包括：

冷媒回路，所述冷媒回路包括依次连接的气液分离器、电动压缩机、第一电磁阀、电池包换热器以及第一膨胀阀，其中，所述电池包换热器设置于电动汽车的电池包内；

增程器冷却回路，所述增程器冷却回路包括增程器以及连接所述增程器的第一电子泵；

第一板式换热器，所述第一板式换热器包括第一冷媒通道和第一介质通道，所述第一冷媒通道的进口连接所述第一膨胀阀，所述第一冷媒通道的出口连接所述气液分离器，所述第一介质通道连接所述增程器冷却回路。

2.根据权利要求1所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述增程器冷却回路还包括暖风芯体，所述暖风芯体连接在所述第一板式换热器与所述增程器之间。

3.根据权利要求1所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述冷媒回路还包括车外冷凝器，所述车外冷凝器的进口设置有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀连接所述电池包换热器的出口，所述车外冷凝器的出口连接气液分离器，且所述车外冷凝器与气液分离器之间的管路上设置有第二电磁阀。

4.根据权利要求3所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述冷媒回路还包括车内冷凝器，所述车内冷凝器的进口连接有第三电磁阀，所述第三电磁阀连接所述电动压缩机的出口，所述车内冷凝器的出口通过支路连接所述第二膨胀阀与所述电池包换热器之间的管路，且所述支路上设置有第一单向阀。

5.根据权利要求4所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述电动压缩机的出口还设置有第四电磁阀，所述第四电磁阀连接所述车外冷凝器的进口，所述车外冷凝器的出口还设置有第三膨胀阀，所述第三膨胀阀连接所述电池包换热器的进口，所述电池包换热器的出口还设置有第五电磁阀，所述第五电磁阀连接所述气液分离器。

6.根据权利要求5所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述冷媒回路还包括蒸发器，所述蒸发器的进口设置有第四膨胀阀，所述第四膨胀阀连接所述车外冷凝器的出口，所述蒸发器的出口设置有第二单向阀，所述第二单向阀连接至所述第二电磁阀与所述气液分离器之间的管路。

7.根据权利要求5所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述车内冷凝器的出口还连接有第六电磁阀，所述第六电磁阀连接至所述第三膨胀阀。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述增程车型热管理系统还包括电机电控回路以及第二板式换热器，所述第二板式换热器包括第二冷媒通道和第二介质通道，所述第二冷媒通道的进口连接有第五膨胀阀，所述第五膨胀阀连接至车内冷凝器的出口，且所述第五膨胀阀还连接至电池包换热器的出口，所述第二冷媒通道的出口连接至所述气液分离器，所述第二介质通道连接所述电机电控回路。

9.根据权利要求8所述的增程车型热管理系统，其特征在于，所述电机电控回路包括低温散热器、三通阀、第二电子泵以及电机电控单元，所述低温散热器的出口连接所述三通阀的第一进口，所述三通阀的出口连接所述第二电子泵的进口，所述第二电子泵的出口连接所述电机电控单元的进口，所述电机电控单元的出口连接所述第二板式换热器的第二介质通道的进口，所述第二板式换热器的第二介质通道的出口连接所述低温散热器的进口，其中，所述三通阀的第二进口连接至所述第二板式换热器与低温散热器之间的管路。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电动汽车热管理系统。