CN220904609U - 用于车辆的综合热管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于车辆的综合热管理系统，包括用于供给制冷剂的制冷剂模块，室外换热模块，乘客舱换热模块，以及相互连接的电池热管理模块、驱动冷却模块和拖挂冷却模块；电池热管理模块包括用于在制冷剂和冷却水之间换热的换热器；制冷剂模块、室外换热模块、乘客舱换热模块和换热器相互连接；冷却水自电池热管理模块流出后，可经过驱动冷却模块和拖挂冷却模块流回电池热管理模块。本方案一方面通过制冷剂给冷却水降温，避免为拖挂系统单独设置冷却系统，另一方面用冷却水携带的拖挂系统和驱动系统的预热加热制冷剂，达到降低能耗的效果。

Description

用于车辆的综合热管理系统

技术领域

本实用新型涉及车辆热管理技术领域，特别涉及一种用于车辆的综合热管理系统。

背景技术

新能源汽车中主要包含乘客舱空调系统、驱动总成热管理系统和动力电池热管理系统等三个用于热管理的子系统。目前，这三个子系统之间一般相互独立，能源利用率较低，导致新能源汽车的能耗较高，严重限制了新能源汽车的续航里程。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种用于车辆的综合热管理系统，通过整合新能源汽车中各个热管理子系统，降低新能源汽车的能耗。

本申请实施例提供一种用于车辆的综合热管理系统，包括用于供给制冷剂的制冷剂模块、室外换热模块、乘客舱换热模块、电池热管理模块、驱动冷却模块和拖挂冷却模块；

所述电池热管理模块包括用于在制冷剂和冷却水之间换热的换热器；

所述制冷剂模块、所述室外换热模块、所述乘客舱换热模块和所述换热器相互连接；

所述电池热管理模块的出水口和所述驱动冷却模块的进水口连接，所述驱动冷却模块的出水口和所述拖挂冷却模块的进水口连接，所述驱动冷却模块的出水口和所述电池热管理模块的进水口连接，所述拖挂冷却模块的出水口和电池热管理模块的进水口连接。

可选的，所述换热器包括相互连接的液冷循环冷凝器和液冷循环蒸发器；

所述液冷循环冷凝器用于利用制冷剂为冷却水升温；

所述液冷循环蒸发器用于利用制冷剂为冷却水降温。

可选的，所述电池热管理模块包括芯片水套，电池水套，第一温度传感器、第一可调三通阀，第一膨胀水箱、第一水泵；

所述芯片水套、所述电池水套、所述第一可调三通阀和所述第一温度传感器依次连接，所述芯片水套的出水口为所述电池热管理模块的出水口；

所述第一可调三通阀的第三端口和所述芯片水套的出水口连接，所述第一可调三通阀的第三端口指代不与所述第一温度传感器且不与所述电池水套连接的端口；

所述第一温度传感器和所述液冷循环冷凝器的出水口连接；

所述第一水泵的进水口为所述电池热管理模块的进水口，所述第一水泵的出水口和所述液冷循环蒸发器的进水口连接，所述第一水泵的进水口和所述第一膨胀水箱连接。

可选的，所述液冷循环加热器，所述第一水泵通过所述液冷循环加热器连接至所述液冷循环蒸发器。

可选的，所述电池热管理模块、所述驱动冷却模块和所述拖挂冷却模块之间通过第一可调四通阀、第二可调四通阀、第二可调三通阀和第一接连阀连接；

其中，所述第一可调四通阀的第一端口和所述第二可调四通阀的第四端口连接，所述第二可调四通阀的第二端口和所述驱动冷却模块的进水口连接，所述第一可调四通阀的第二端口和所述驱动冷却模块的出水口连接，所述第一可调四通阀的第三端口和所述电池热管理模块的出水口连接，所述第一可调四通阀的第四端口和所述第二可调三通阀的第一端口连接，所述第二可调三通阀的第二端口和所述电池热管理模块的进水口连接，所述第二可调三通阀的第三端口通过所述第一接连阀连接至所述电池热管理模块和所述拖挂冷却模块的进水口，所述拖挂冷却模块的出水口通过所述第一接连阀和所述电池热管理模块的进水口连接。

可选的，所述第二可调四通阀的第二端口通过第二水泵和第二温度传感器，连接至所述驱动冷却模块的进水口；

所述第二可调四通阀的第三端口和第一端口分别和散热器的两端连接；

所述第二水泵的进水口和第二膨胀水箱连接。

可选的，所述制冷剂模块包括依次连接的第一温压传感器、气液分离器、压缩机和第二温压传感器；

所述第一温压传感器设置于所述制冷剂模块的入口，所述第二温压传感器设置于所述制冷剂模块的出口。

可选的，所述乘客舱换热模块包括乘客舱蒸发器、乘客舱冷凝器和乘客舱鼓风机。

可选的，所述室外换热模块包括电子风扇、室外冷凝器和室外蒸发器。

可选的，所述驱动冷却模块包括依次连接的变压器水套、MCU水套和电机水套；

所述变压器水套的进水口为所述驱动冷却模块的进水口；

所述电机水套的出水口为所述驱动冷却模块的出水口。

本申请提供一种用于车辆的综合热管理系统，包括用于供给制冷剂的制冷剂模块，室外换热模块，乘客舱换热模块，以及相互连接的电池热管理模块、驱动冷却模块和拖挂冷却模块；电池热管理模块包括用于在制冷剂和冷却水之间换热的换热器；制冷剂模块、室外换热模块、乘客舱换热模块和换热器相互连接；冷却水自电池热管理模块流出后，可经过驱动冷却模块和拖挂冷却模块流回电池热管理模块。本方案一方面通过制冷剂给冷却水降温，避免为拖挂系统单独设置冷却系统，另一方面用冷却水携带的拖挂系统和驱动系统的预热加热制冷剂，达到降低能耗的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种用于车辆的综合热管理系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种乘客舱制冷模式的原理示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电池系统冷却模式的原理示意图；

图4为本申请实施例提供的一种乘客舱和电池系统同时冷却模式的原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种驱动总成散热模式的原理示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电池系统和驱动总成同时冷却模式的原理示意图；

图7为本申请实施例提供的一种拖挂系统冷却模式的原理示意图；

图8为本申请实施例提供的一种乘客舱热泵加热模式的原理示意图；

图9为本申请实施例提供的一种电池系统热泵加热模式的原理示意图；

图10为本申请实施例提供的一种乘客舱和电池系统同时热泵加热模式的原理示意图；

图11为本申请实施例提供的一种PTC加热模式的原理示意图；

图12为本申请实施例提供的一种热泵循环补热模式的原理示意图；

图13为本申请实施例提供的一种电池系统余热利用模式的原理示意图；

图14为本申请实施例提供的一种驱动系统余热利用模式的原理示意图；

图15为本申请实施例提供的一种电池系统和驱动系统余热利用模式的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本申请提供一种用于车辆的综合热管理系统，请参见图1，为该系统的结构示意图。

可以看到，该系统包括用于供给制冷剂的制冷剂模块100，室外换热模块200，乘客舱换热模块300，电池热管理模块400，驱动冷却模块500和拖挂冷却模块600。

电池热管理模块400包括用于在制冷剂和冷却水之间换热的换热器；

制冷剂模块100、室外换热模块200、乘客舱换热模块300和换热器相互连接；

电池热管理模块400的出水口和驱动冷却模块500的进水口连接，驱动冷却模块500的出水口和拖挂冷却模块600的进水口连接，驱动冷却模块500的出水口和电池热管理模块400的进水口连接，拖挂冷却模块600的出水口和电池热管理模块400的进水口连接。

进一步的，制冷剂模块100包括依次连接的第一温压传感器6、气液分离器7、压缩机8和第二温压传感器9。

换热器包括相互连接的液冷循环冷凝器21和液冷循环蒸发器19；

液冷循环冷凝器21用于利用制冷剂为冷却水升温；

液冷循环蒸发器(也可以称为chiller)19用于利用制冷剂为冷却水降温。

除液冷循环冷凝器21和液冷循环蒸发器19以外，电池热管理模块400还包括芯片水套25，电池水套24，第一温度传感器22、第一可调三通阀23，第一膨胀水箱28、第一水泵29；

芯片水套25、电池水套24、第一可调三通阀23和第一温度传感器22依次连接，芯片水套25的出水口为电池热管理模块400的出水口；

第一可调三通阀23的第三端口和芯片水套25的出水口连接，第一可调三通阀23的第三端口指代不与第一温度传感器22且不与电池水套连接的端口；

第一温度传感器22和液冷循环冷凝器21的出水口连接；

第一水泵29的进水口为电池热管理模块400的进水口，第一水泵29的出水口和液冷循环蒸发器19的进水口连接，第一水泵29的进水口和第一膨胀水箱28连接。

进一步可选的，电池热管理模块400还包括液冷循环加热器30(也称液冷循环PTC)。液冷循环加热器30用于在通电后，利用电能加热流经该加热器的冷却水。

液冷循环加热器30设置在第一水泵29的出口位置，液冷循环加热器30的进水口和第一水泵29的出水口连接，液冷循环加热器30的进水口和液冷循环蒸发器19的进水口连接。

乘客舱换热模块300可以包括乘客舱蒸发器16、乘客舱冷凝器20和乘客舱鼓风机17。

进一步可选的，乘客舱换热模块300还可以包括乘客舱加热器39(又称乘客舱PTC)，乘客舱加热器39用于在通电后，利用电能加热乘客舱。

乘客舱蒸发器16，乘客舱冷凝器20以及乘客舱加热器39均设置在乘客舱鼓风机17的出风口处。

乘客舱蒸发器16，乘客舱冷凝器20以及乘客舱加热器39三者距离乘客舱鼓风机的距离远近不做限定。

作为一种示例，乘客舱蒸发器16可以设置在最接近乘客舱鼓风机17的位置，乘客舱冷凝器20可以设置在乘客舱蒸发器16之后，乘客舱加热器39则设置在乘客舱冷凝器20之后，即乘客舱鼓风机17吹出的空气，按先后顺序依次经过乘客舱蒸发器16，乘客舱冷凝器20和乘客舱加热器39，最后通过乘客舱内的空调出风口进入乘客舱。

室外换热模块200可以包括电子风扇5、室外冷凝器3和室外蒸发器2。

室外冷凝器3和室外蒸发器2均设置在电子风扇5的进风口处，且室外冷凝器3和室外蒸发器2均设置在散热器1之前，其中，室外蒸发器2较接近电子风扇5的进风口，室外冷凝器3距离电子风扇5的进风口较远，电子风扇5启动后，电子风扇5吸入的外部空气按先后顺序依次经过室外冷凝器3，室外蒸发器2和散热器1，最后到达电子风扇5。

驱动冷却模块500可以包括依次连接的变压器水套35、MCU水套36和电机水套37；

变压器水套35的进水口为驱动冷却模块500的进水口；

电机水套37的出水口为驱动冷却模块500的出水口。

MCU指代汽车控制单元(Motor Control Unit)。

上述变压器，是指直流(即DC-DC)变压器。

本实施例所提供系统中的水套，指代设置在对应部件处，用于利用冷却水为对应部件降温或升温的部件。

例如，变压器水套35设置在变压器处，利用冷却水为变压器降温，电机水套36设置在电机处，利用冷却水为电机降温。

除上述部件以外，本实施例提供的用于车辆的综合热管理系统还可以包括连接各个部件的管路和各类阀门。

具体的，电池热管理模块400、驱动冷却模块500和拖挂冷却模块600之间通过第一可调四通阀26、第二可调四通阀31、第二可调三通阀27和第一接连阀46连接；

其中，第一可调四通阀26的第一端口261和第二可调四通阀31的第四端口314连接，第二可调四通阀31的第二端口312和驱动冷却模块500的进水口连接，第一可调四通阀26的第二端口262和驱动冷却模块500的出水口连接，第一可调四通阀26的第三端口263和电池热管理模块400的出水口连接，第一可调四通阀26的第四端口264和第二可调三通阀27的第一端口271连接，第二可调三通阀27的第二端口272和电池热管理模块400的进水口连接，第二可调三通阀27的第三端口273通过第一接连阀46连接至电池热管理模块400和拖挂冷却模块600的进水口，拖挂冷却模块600的出水口通过第一接连阀46与电池热管理模块400的进水口连接。

第二可调四通阀31的第二端口312通过第二水泵33和第二温度传感器34，连接至驱动冷却模块500的进水口；

第二可调四通阀31的第三端口313和第一端口311分别与散热器1的两端连接；

第二水泵33的进水口和第二膨胀水箱32连接。

第一温压传感器6设置于制冷剂模块100的入口，第二温压传感器9设置于制冷剂模块100的出口。

进一步的，本实施例提供的系统还包括：

三通阀40至45，温压传感器14，电子膨胀阀4，电磁阀11至13，四通阀10，电子膨胀阀15，电子膨胀阀18。

以上阀门和传感器在本实施例的系统中的位置以及与其他部件的连接关系请参见图1，不再赘述。

在一些可选的实施例中，制冷剂模块100、室外换热模块200、乘客舱换热模块300、四通阀10、电磁阀11至13、电子膨胀阀4和15、温压传感器14可以集成为乘客舱空调系统。

第二可调四通阀31、散热器1、第二膨胀水箱32、第二水泵33、第二温度传感器34、驱动冷却模块500和第一可调四通阀26，可以集成为驱动总成热管理系统。

电子膨胀阀18、电池热管理模块400和第二可调三通阀27，可以集成为动力电池热管理系统。

拖挂冷却模块600、第一接连阀46、三通阀40至45，可以集成为拖挂冷却系统。

以上四个系统可以视为本实施例提供的用于车辆的综合热管理系统的子系统。

本实施例中，通过控制各个电磁阀、电子膨胀阀、可调三通阀和可调四通阀通断，可以实现多种工作模式的切换。

本实施例提供的热管理系统，整体可以分为制冷模式和制热模式两大类，在每一大类中，根据制冷或制热的对象的不同，以及制冷或制热原理的不同，可以进一步划分多种具体的模式，具体在哪种模式下工作，则根据新能源汽车的工况(主要根据各部件的温度和环境温度)确定。

作为示例，制冷模式可以包括乘客舱制冷模式，电池系统冷却模式，乘客舱和电池系统同时冷却模式，驱动总成散热模式，电池系统和驱动总成同时冷却模式，拖挂系统冷却模式。

制热模式可以包括乘客舱热泵加热模式，电池系统热泵加热模式，乘客舱和电池系统同时热泵加热模式，PTC加热模式，热泵循环补热模式，电池系统余热利用模式，驱动系统余热利用模式和电池系统和驱动系统余热利用模式。

本实施例提供的热管理系统可以用于：

当外界环境温度较高时，可以通过制冷模式同时或单独对乘客舱和电池系统降温；

如果拖挂系统有制冷需求，可以通过拖挂系统冷却模式对拖挂系统降温，无需为拖挂系统单独设置一套热管理系统；

当外界环境温度极高，以致于散热器不能满足电机、电控散热需求时，可采用制冷模式对驱动系统和电池系统降温；

当环境温度较低时，可以通过基于热泵循环的制热模式同时或单独对乘客舱和电池系统进行加热，相比于PTC加热，热泵具有较高的热效率，能提高冬季续航；

当环境温度极低，以致于热泵循环不能从环境中取热时，可以将制冷剂导入液冷循环蒸发器19，利用驱动总成热管理系统、动力电池热管理系统和/或拖挂冷却系统流出的温度较高的冷却水加热制冷剂，从而利用压缩机轴功对乘客舱或电池进行加热；这种方式相比传统基于热泵循环的加热模式，可实现极低温环境下制热功能；

为获得更大的加热速率，可以启动乘客舱加热器39和/或液冷循环加热器30，通过加热器对乘客舱和电池进行加热；相比于只采用加热器(如PTC)加热的车型，利用压缩机轴功进行采暖，可以减小PTC功率甚至取消PTC，实现降低成本和提高可靠性。

当整车处于快充状态、长时间自动驾驶状态或激烈驾驶状态时，电池、电机或自动驾驶芯片产生的热量需要耗散给环境。本实施例提出的热管理系统，可以充分利用电机、电池和芯片的热量作为蒸发器的热源，利用热泵循环，将热量传输给乘客舱，实现低温环境取暖。相比于传统从环境取热的热泵空调，制热效率更高，稳定工作环境温度更低。

下面结合附图对上述各种工作模式的原理进行说明。

请参见图2，为本申请实施例提供的一种乘客舱制冷模式的原理示意图。图2以及后续其他原理示意图中，加粗的线条表示制冷剂和/或冷却水的流动方向。

当环境温度较高，乘客舱需要制冷时，综合热管理系统可以在乘客舱制冷模式下工作，此时，电磁阀11打开，电磁阀12和13关闭，电子膨胀阀4和18处于完全关闭状态。制冷剂经过压缩机8压缩后，进入室外冷凝器3，冷凝后进入电子膨胀阀15，膨胀后进入乘客舱蒸发器16，制冷剂在乘客舱蒸发器16蒸发吸热后进入气液分离器7，然后回到压缩机8。

在此过程中，温压传感器9用来监测压缩机8的出口压力，防止压缩机8出口压力过高。温压传感器14用来监测室外冷凝器3的出口过冷度，基于出口过冷度可以调节电子风扇5的转速，从而使出口过冷度保持在5℃左右。温压传感器6用来监测乘客舱蒸发器16出口过热度，通过调节电子膨胀阀15的开度，使出口过热度保持在10℃左右。乘客舱鼓风机17用来根据乘客需求，调节空调系统出风量，使人体保持舒适。

请参见图3，为本申请实施例提供的一种电池系统冷却模式的原理示意图。当环境温度较高或者电池大功率放电时，电池温度升高，需要进行冷却降温。此时综合热管理系统可以在此模式下工作。

该模式下，电磁阀11打开，电磁阀12和电磁阀13关闭，电子膨胀阀4和15处于完全关闭状态。与乘客舱制冷模式类似，制冷剂经压缩机8压缩和室外冷凝器3冷凝后，经过电子膨胀阀18节流后，进入液冷循环蒸发器19蒸发吸热。通过调节电子膨胀阀18的开度，调节液冷循环蒸发器19的出口过热度。三通阀23的231端口和233端口导通，可调四通阀26的263端口和264端口导通，可调三通阀27的271端口和272端口导通。第一水泵29驱动冷却液经过液冷循环加热器30进入液冷循环蒸发器19。冷却液被制冷剂冷却后经由液冷循环冷凝器21、温度传感器22和可调三通阀23进入电池水套24，带走电池系统产生的热量，降低电池系统的温度。电池水套24出口冷却液经由芯片水套25、可调四通阀26和可调三通阀27回到第一水泵29。当使用自动驾驶功能时，冷却液可带走自动驾驶芯片产生的热量，保证自动驾驶系统的可靠性。

以上冷却液，具体可以是冷却水。

请参见图4，为本申请实施例提供的一种乘客舱和电池系统同时冷却模式的原理示意图。

该模式下，电磁阀11打开，电磁阀12和电磁阀13关闭，电子膨胀阀4处于完全关闭状态。电子膨胀阀15和18用于调节进入乘客舱蒸发器16和液冷循环蒸发器19的制冷剂流量。乘客舱鼓风机17和第一水泵29运转，以实现对乘客舱和电池系统的冷却。

该模式下制冷剂和冷却水流过的路径，可以视为乘客舱制冷模式和电池系统冷却模式下制冷剂和冷却水流过的路径的并集，不再赘述。

请参见图5，为本申请实施例提供的一种驱动总成散热模式的原理示意图。

当环境温度较高或电机以大功率运行时，MCU和电机的温度升高，需要通过该模式进行冷却。此时，水泵33驱动冷却液依次进入变压器水套35、MCU水套36和电机水套37，带走对应部件的热量，然后冷却液通过可调四通阀26和31进入散热器1降温，降温后的冷却液通过可调四通阀31回到水泵33。温度传感器34用于检测散热器1出口冷却液温度，通过调节电子风扇5的转速，使散热器1出口冷却液温度低于60℃。

请参见图6，为本申请实施例提供的一种电池系统和驱动总成同时冷却模式的原理示意图。

当环境温度较高，导致散热器1的散热能力不足以保证出口冷却液温度时，可以通过该模式同时给电机和电池系统降温。

其中，散热器1的散热能力不足，具体可以根据电子风扇5的转速和散热器1的出口冷却液温度判断，如果电子风扇5已经达到最大转速，而散热器1的出口冷却液温度仍然不低于60℃，则可以认为散热器1的散热能力不足。

该模式下制冷剂的流动路径和图3所示的电池系统冷却模式下制冷剂的流动路径一致，不再赘述。

该模式和电池系统冷却模式的区别在于：

该模式下，可调四通阀26旋转90°，使261端口和263端口导通，262端口和264端口导通，同时可调四通阀31的312端口和314端口导通。由此，通过液冷循环蒸发器19降温的冷却液从芯片水套25流出后，会依次流经变压器水套35，MCU水套36和电机水套37，从而冷却变压器、MCU和电机，之后才回到水泵26。

请参见图7，为本申请实施例提供的一种拖挂系统冷却模式的原理示意图。

该模式可以在新能源汽车的拖挂系统有制冷需求时被触发。拖挂系统有制冷需求，可以指代，拖挂系统中温度传感器检测到的温度大于或等于预设的制冷阈值。

在该模式下，可调三通阀23的231端口和232端口导通，可调三通阀27的271端口和273端口导通，可调四通阀26的263端口和264端口导通，经过液冷循环蒸发器19降温后的冷却液将依次通过可调三通阀23、可调四通阀26和可调三通阀27流入接连阀46，进而通过接连阀46进入拖挂冷却模块600，从而对拖挂系统进行降温。

如果拖挂系统需要加热，可关闭制冷循环，开启液冷循环加热器30加热冷却液，升温后的冷却液进入拖挂冷却模块600，实现对拖挂系统的加热。

可以看出，本实施例的综合热管理系统有效利用了整车热管理系统制冷，不再额外需要针对拖挂系统设置单独的热管理系统，降低了系统成本和复杂度。

请参见图8，为本申请实施例提供的一种乘客舱热泵加热模式的原理示意图。

当环境温度较低，但仍处于热泵空调工作范围(一般是不低于-5℃至-10℃)时，可通过该模式对乘客舱进行采暖。

在该模式下，电磁阀11和12关闭，电磁阀13打开，经过压缩后的制冷剂进入乘客舱冷凝器20冷凝放热，随后经过电子膨胀阀4进入室外蒸发器2蒸发吸热，之后回到压缩机8。

可选的，当乘客舱需要除雾时，可开启电子膨胀阀15，使部分制冷剂进入乘客舱蒸发器16蒸发，降低乘客舱内湿度。

请参见图9，为本申请实施例提供的一种电池系统热泵加热模式的原理示意图。

和乘客舱加热模式类似的，当环境温度较低，但仍处于热泵空调工作范围时，可以通过该模式对电池系统进行加热。

该模式下，电磁阀11和13关闭，电磁阀12打开，压缩后的制冷剂进入液冷循环冷凝器21冷凝放热，使冷却液升温。第一水泵29驱动高温冷却液进入电池水套24加热电池系统，然后低温的冷却液经过芯片水套25和第一水泵29再次回到液冷循环冷凝器21，重新加热。

请参见图10，为本申请实施例提供的一种乘客舱和电池系统同时热泵加热模式的原理示意图。

当环境温度较低，但仍处于热泵空调工作范围内时，可以通过该模式同时对乘客舱和电池系统加热。

该模式下，电磁阀12和13打开，电磁阀11关闭，压缩后的制冷剂通过四通阀10分别进入液冷循环冷凝器21和乘客舱冷凝器20，一方面在液冷循环冷凝器21中放热，使冷却液升温，从而通过冷却液给电池系统加热，另一方面在乘客舱冷凝器20中放热，使乘客舱升温。

该模式下制冷剂的流动路径可以视为乘客舱热泵加热模式和电池系统热泵加热模式中流动路径的并集，不再赘述。

请参见图11，为本申请实施例提供的一种PTC加热模式的原理示意图。

当环境温度过低(一般是小于或等于-10℃)时，压缩机8压比限制和室外蒸发器2结霜导致热泵空调在低温环境效率降低甚至不能制热。此时可以通过该模式，利用乘客舱加热器39和液冷循环加热器30对乘客舱和电池系统进行加热。

该模式下，电磁阀11至13均关闭，制冷剂不再进入乘客舱冷凝器20和液冷循环冷凝器21。

乘客舱加热器39上电，直接对乘客舱进行加热。

第一水泵29驱动冷却液流过液冷循环加热器30，液冷循环加热器30上电，对流经的冷却液加热，加热后的冷却液进入电池水套24，为电池系统加热，然后通过可调四通阀26和三通阀27回流到第一水泵29，并再次进入液冷循环加热器30。

请参见图12，为本申请实施例提供的一种热泵循环补热模式的原理示意图。

当环境温度过低且PTC加热模式的功率不能满足快速升温需求时，可利用的热泵循环进行补热。

该模式下，电磁阀12和13打开，电磁阀11关闭，压缩后的制冷剂分别进入乘客舱冷凝器20和液冷循环冷凝器21进行冷凝放热，加热乘客舱空气和冷却液。随后分别经过电子膨胀阀15和18进入乘客舱蒸发器16和液冷循环蒸发器19进行蒸发吸热。热泵循环蒸发吸收的热量来自乘客舱或者冷却液，因此整个热泵循环效率等于1，即加热功率等于压缩机轴功。该模式下，可通过调节电子膨胀阀15和电子膨胀阀18开度，调节分配给乘客舱和液冷循环的加热量。

和PTC加热模式相比，热泵循环补热模式可以将乘客舱和电池系统的一部分加热需求分配给热泵循环承担，从而降低乘客舱加热器39和液冷循环加热器30的功率，达到降低综合热管理系统的整体能耗的效果。

可选的，如果对制热速率要求较低，也可以取消PTC加热模式，仅利用压缩机轴功对乘客舱或电池进行加热。

请参见图13，为本申请实施例提供的一种电池系统余热利用模式的原理示意图。

当电池进行大功率充放电后有散热需求，且乘客舱有制热需求时，综合热管理系统可以按此模式工作。在此模式下，综合热管理系统可通过热泵系统将电池系统大功率充放电时产生的预热传送到乘客舱，实现乘客舱取暖。

相比于PTC加热模式，此模式加热效率较高，可降低综合热管理系统的能耗，提高冬季续航里程。

如图所示，该模式下冷却液流经电池水套24，带走电池系统大功率充放电后产生的热量，随后高温的冷却液进入液冷循环蒸发器19，同时制冷剂在液冷循环蒸发器19中蒸发带走冷却液热量。

随后，加热后的制冷剂在乘客舱冷凝器20中冷凝，加热乘客舱。冷却液则进入电池水套24和芯片水套25中，带走电池和自动驾驶芯片的热量。

请参见图14，为本申请实施例提供的一种驱动系统余热利用模式的原理示意图。

电机以大功率运行时，MCU和电机的温度升高，如果此时乘客舱有制热需求，则综合热管理系统可以在该模式下工作，利用驱动系统的预热给乘客舱加热。

该模式下，电子膨胀阀18打开，电磁阀13打开，压缩机驱动制冷剂进入乘客舱冷凝器20，制冷剂在其中冷凝放热，接着从乘客舱冷凝器20流出，经过三通阀41、42、44，以及电子膨胀阀18进入液冷循环蒸发器19，在液冷循环蒸发器19中蒸发吸热，带走冷却液的热量，同时制冷剂自身的温度升高。

随后，升温后的制冷剂回到压缩机8，从压缩机8再次流回乘客舱冷凝器20放热。

另一方面，在液冷循环蒸发器19中降温后的冷却液，在通过三通阀23，可调四通阀26和31之后，流入变压器水套35，MCU水套36和电机水套37，从而为大功率运行的变压器、MCU和电机等部件降温，同时冷却液自身温度升高，接着升温后的冷却液在第一水泵29的驱动下进入液冷循环蒸发器19，从而将变压器、MCU和电机等部件的热量在液冷循环蒸发器19中传递给制冷剂。

请参见图15，为本申请实施例提供的一种电池系统和驱动系统余热利用模式的原理示意图。

当电池系统大功率充放电，并且驱动系统大功率运行，同时乘客舱有制热需求时，综合热管理系统可以按此模式工作。

该模式下，制冷剂的流动路径和图13所示的电池系统余热利用模式，以及和图14所示的驱动系统余热利用模式中制冷剂的流动路径一致，不再赘述。

可以看到，在图15所示的模式下，三通阀23的232端口关闭，231端口和233端口导通，此时从液冷循环蒸发器19流出的低温冷却液，首先进行电池水套24和芯片水套25，带走电池系统和芯片的热量，之后通过可调四通阀26的263端口和261端口，以及可调四通阀31的314端口和312端口，依次经过变压器水套35、MCU水套36和电机水套37，带走变压器、MCU和电机的热量，最后，高温的冷却液通过可调四通阀26的262端口和264端口，由第一水泵29驱动而流回液冷循环蒸发器19，将电池系统、芯片、变压器、MCU和电机的热量传递给流经液冷循环蒸发器19的制冷剂，从而利用以上部件的余热对乘客舱进行取暖。

可选的，本实施例的综合热管理系统，还可以包括拖挂系统、电池系统和驱动系统余热利用模式，该模式下，冷却液可以依次流经电池水套24、芯片水套25、变压器水套35、MCU水套36、电机水套37和拖挂冷却模块600，从而带走电池系统、芯片、变压器、MCU、电机和拖挂系统的热量，将以上部件的热量传递给流经液冷循环蒸发器19的制冷剂，从而利用以上部件的余热对乘客舱进行取暖。

本实施例提供的用于车辆的综合热管理系统，实现了整车层面热量的综合管理。在高温环境下可为乘客舱、电池系统及驱动系统提供制冷。在低温环境下，可利用热泵系统从环境取热实现高效取暖。在极低温环境下，可利用压缩机轴功实现采暖，从而取消加热器加热，或者减小加热器的功率，达到降低能耗的效果。当电机、电池或电控有余热时，可利用余热对乘客舱进行加热，实现冬季高效取暖。通过接连阀连接拖挂系统和液冷循环连接，可利用车辆热管理系统为拖挂系统提供制冷或者制热，无需拖挂系统单独设置热管理系统。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要注意，本实用新型中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的系统、模块或单元进行区分，并非用于限定这些系统、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于车辆的综合热管理系统，其特征在于，包括用于供给制冷剂的制冷剂模块(100)、室外换热模块(200)、乘客舱换热模块(300)、电池热管理模块(400)、驱动冷却模块(500)和拖挂冷却模块(600)；

所述电池热管理模块(400)包括用于在制冷剂和冷却水之间换热的换热器；

所述制冷剂模块(100)、所述室外换热模块(200)、所述乘客舱换热模块(300)和所述换热器相互连接；

所述电池热管理模块(400)的出水口和所述驱动冷却模块(500)的进水口连接，所述驱动冷却模块(500)的出水口和所述拖挂冷却模块(600)的进水口连接，所述驱动冷却模块(500)的出水口和所述电池热管理模块(400)的进水口连接，所述拖挂冷却模块(600)的出水口和电池热管理模块(400)的进水口连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器包括相互连接的液冷循环冷凝器(21)和液冷循环蒸发器(19)；

所述液冷循环冷凝器(21)用于利用制冷剂为冷却水升温；

所述液冷循环蒸发器(19)用于利用制冷剂为冷却水降温。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电池热管理模块(400)包括芯片水套(25)，电池水套(24)，第一温度传感器(22)、第一可调三通阀(23)，第一膨胀水箱(28)、第一水泵(29)；

所述芯片水套(25)、所述电池水套(24)、所述第一可调三通阀(23)和所述第一温度传感器(22)依次连接，所述芯片水套(25)的出水口为所述电池热管理模块(400)的出水口；

所述第一可调三通阀(23)的第三端口和所述芯片水套(25)的出水口连接，所述第一可调三通阀(23)的第三端口指代不与所述第一温度传感器(22)且不与所述电池水套(24)连接的端口；

所述第一温度传感器(22)和所述液冷循环冷凝器(21)的出水口连接；

所述第一水泵(29)的进水口为所述电池热管理模块(400)的进水口，所述第一水泵(29)的出水口和所述液冷循环蒸发器(19)的进水口连接，所述第一水泵(29)的进水口和所述第一膨胀水箱(28)连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电池热管理模块还包括液冷循环加热器(30)，所述第一水泵(29)通过所述液冷循环加热器(30)连接至所述液冷循环蒸发器(19)。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池热管理模块(400)、所述驱动冷却模块(500)和所述拖挂冷却模块(600)之间通过第一可调四通阀(26)、第二可调四通阀(31)、第二可调三通阀(27)和第一接连阀(46)连接；

其中，所述第一可调四通阀(26)的第一端口和所述第二可调四通阀(31)的第四端口连接，所述第二可调四通阀(31)的第二端口和所述驱动冷却模块(500)的进水口连接，所述第一可调四通阀(26)的第二端口和所述驱动冷却模块(500)的出水口连接，所述第一可调四通阀(26)的第三端口和所述电池热管理模块(400)的出水口连接，所述第一可调四通阀(26)的第四端口和所述第二可调三通阀(27)的第一端口连接，所述第二可调三通阀(27)的第二端口和所述电池热管理模块(400)的进水口连接，所述第二可调三通阀(27)的第三端口通过所述第一接连阀(46)连接至所述电池热管理模块(400)和所述拖挂冷却模块(600)的进水口，所述拖挂冷却模块(600)的出水口通过所述第一接连阀(46)和所述电池热管理模块(400)的进水口连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二可调四通阀(31)的第二端口通过第二水泵(33)和第二温度传感器(34)，连接至所述驱动冷却模块(500)的进水口；

所述第二可调四通阀(31)的第三端口和第一端口分别和散热器(1)的两端连接；

所述第二水泵(33)的进水口和第二膨胀水箱(32)连接。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷剂模块(100)包括依次连接的第一温压传感器(6)、气液分离器(7)、压缩机(8)和第二温压传感器(9)；

所述第一温压传感器(6)设置于所述制冷剂模块(100)的入口，所述第二温压传感器(9)设置于所述制冷剂模块(100)的出口。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述乘客舱换热模块(300)包括乘客舱蒸发器(16)、乘客舱冷凝器(20)和乘客舱鼓风机(17)。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述室外换热模块(200)包括电子风扇(5)、室外冷凝器(3)和室外蒸发器(2)。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动冷却模块(500)包括依次连接的变压器水套(35)、MCU水套(36)和电机水套(37)；

所述变压器水套(35)的进水口为所述驱动冷却模块(500)的进水口；

所述电机水套(37)的出水口为所述驱动冷却模块(500)的出水口。