CN220904626U - 一种热管理系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热管理系统及汽车，涉及汽车技术领域，热管理系统包括电池回路系统、冷媒系统和旁通管路，冷媒系统包括冷媒回路和设置于冷媒回路上的压缩机、电子膨胀阀以及换热器，冷媒系统通过换热器与电池回路系统关联，旁通管路的一端设置于电子膨胀阀与换热器之间，旁通管路的另一端设置于换热器与压缩机之间，旁通管路上设置有阀门。如果压缩机吸气温度较高，也就是说经过换热器后变为气态冷媒的温度较高的话，可以使旁通管路的阀体打开一段时间，进而使电子膨胀阀出口的低温低压液态冷媒中会有一部分不经过换热器，而是直接与换热器出口的气体冷媒进行混合，保证压缩机的吸气温度处于合理范围值内。

Description

一种热管理系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种热管理系统及汽车。

背景技术

汽车上的电池包的冷却方式，通常是直接采用液冷技术进行大面积散热，即，通过在电池包的壳体上设置大面积的冷却腔，并通过电池回路中的冷却液进出该冷却通道，以对电池包进行散热，进而实现将电池包热量由冷却液带走。

至于冷却液的散热，在部分车型中，则是空调的冷媒系统通过换热器与电池回路系统进行关联，进而利用冷媒回路对升温后的冷却液进行散热，以上这种电池回路系统与冷媒系统则构成车辆的热管理系统。

但是，在环境温度较高时，例如高于40℃时，电池包的散热需求也就更大，冷却液吸收热量后的温度会更高，冷媒系统通过换热器与冷却液热交换后，换热器出口端出来的气态冷媒温度会偏高，最终会导致冷媒系统中压缩机的吸气温度较高，会影响压缩机的正常运行和系统的高效性能。而且由于空调的冷媒系统的制冷能力无法高效发挥，对电池包的散热效果也会大大降低，当电池包内电芯温度较高后充电电流会被限制，整车充电时间会延长。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题中的至少一个。

为解决上述问题，本实用新型提供一种热管理系统，包括电池回路系统、冷媒系统和旁通管路，所述冷媒系统包括冷媒回路和设置于所述冷媒回路上的压缩机、电子膨胀阀以及换热器，所述冷媒系统通过所述换热器与所述电池回路系统关联，所述旁通管路的一端设置于所述电子膨胀阀与所述换热器之间，所述旁通管路的另一端设置于所述换热器与所述压缩机之间，所述旁通管路上设置有阀门。

本实用新型提供的一种热管理系统，相较于现有技术，具有但不局限于以下技术效果：

该热管理系统中，冷媒系统通过换热器与电池回路系统进行关联，进而通过冷媒系统对电池回路系统中的冷却液进行散热，即，经过电子膨胀阀节流降压后而变为低温低压的液态冷媒进入换热器后，在换热器处对冷却液进行吸热，实现对电池回路系统中冷却液的散热。在此基础上，通过旁通管路的设置，且旁通管路的一端设置于电子膨胀阀与换热器之间，旁通管路的另一端设置于换热器与所述压缩机之间，如果压缩机吸气温度较高，也就是说经过换热器后变为气态冷媒的温度较高的话，可以使旁通管路的阀门打开一段时间，进而使电子膨胀阀出口的低温低压液态冷媒中会有一部分不经过换热器，而是直接与换热器出口的气体冷媒进行混合，从而实现对换热器出口的气态冷媒进行降温，保证压缩机吸气温度处于合理范围值内，最终保证压缩机的正常运行和系统的高效性能，也保证电池回路系统上电池包的散热效果，进而保证整车充电性能。

进一步地，所述冷媒系统还包括设置于所述压缩机与所述电子膨胀阀之间的冷凝器。

进一步地，所述冷媒回路包括第一管路、第二管路、第三管路和第四管路，所述压缩机的出口通过所述第一管路与所述冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过所述第二管路与所述电子膨胀阀的进口连接，所述电子膨胀阀的出口通过第三管路与所述换热器的冷媒进口连接，所述换热器的冷媒出口通过所述第四管路与所述压缩机的进口连接。

进一步地，所述冷媒系统还包括第一三通阀，所述第三管路包括第三前段管路和第三后段管路，所述旁通管路的一端、所述第三前段管路远离所述电子膨胀阀的一端与所述第三后段管路远离所述换热器的一端通过所述第一三通阀连接；

所述冷媒系统还包括第二三通阀，所述第四管路包括第四前段管路和第四后段管路，所述旁通管路的另一端、所述第四前段管路远离所述换热器的一端与所述第四后段管路远离所述压缩机的一端通过所述第二三通阀连接。

进一步地，所述旁通管路包括旁通前段管路和旁通后段管路，所述旁通前段管路的一端与所述第三管路连接，所述旁通前段管路的另一端通过所述阀门与所述旁通后段管路的一端连接，所述旁通后段管路的另一端与所述第四管路连接。

进一步地，所述电池回路系统上设置有泵体。

进一步地，所述电池回路系统包括第五管路、第六管路、第七管路和电池包，所述电池包的冷却液出口通过所述第五管路与所述泵体的进口连接，所述泵体的出口通过所述第六管路与所述换热器的冷却液进口连接，所述换热器的冷却液出口通过所述第七管路与所述电池包的冷却液进口连接。

进一步地，所述换热器的冷却液进口到冷却液出口的方向与所述换热器的冷媒进口到冷媒出口的方向相反。

进一步地，所述阀门为电磁阀。

本实用新型还提供一种汽车，包括如前所述的热管理系统。

由于所述汽车的技术改进和技术效果与所述热管理系统一样，因此不再对所述汽车进行赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例的热管理系统的结构示意图一，图中箭头方向指介质流动方向；

图2为本实用新型实施例的热管理系统的结构示意图二，图中箭头方向指介质流动方向。

附图标记说明：

1、电池回路系统；11、第五管路；12、第六管路；13、第七管路；14、电池包；15、泵体；2、冷媒系统；21、第一管路；22、第二管路；23、第三管路；231、第三前段管路；232、第三后段管路；24、第四管路；241、第四前段管路；242、第四后段管路；25、压缩机；26、电子膨胀阀；27、换热器；28、冷凝器；29、气液分离器；3、旁通管路；31、旁通前段管路；32、旁通后段管路；4、阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实用新型实施例的一种热管理系统，包括电池回路系统1、冷媒系统2和旁通管路3，所述冷媒系统2包括冷媒回路和设置于所述冷媒回路上的压缩机25、电子膨胀阀26以及换热器27，所述冷媒系统2通过所述换热器27与所述电池回路系统1关联，所述旁通管路3的一端设置于所述电子膨胀阀26与所述换热器27之间，所述旁通管路3的另一端设置于所述换热器27与所述压缩机25之间，所述旁通管路3上设置有阀门4。

本实施例中，该热管理系统中，冷媒系统2通过换热器27与电池回路系统1进行关联，进而通过冷媒系统2对电池回路系统1中的冷却液进行散热，即，经过电子膨胀阀26节流降压后而变为低温低压的液态冷媒进入换热器27后，在换热器27处对冷却液进行吸热，实现对电池回路系统1中冷却液的散热。在此基础上，通过旁通管路3的设置，且旁通管路3的一端设置于电子膨胀阀26与换热器27之间，旁通管路3的另一端设置于换热器27与所述压缩机25之间，如果压缩机25吸气温度较高，也就是说经过换热器27后变为气态冷媒的温度较高的话，可以使旁通管路3的阀门4打开一段时间，进而使电子膨胀阀26出口的低温低压液态冷媒中会有一部分不经过换热器27，而是直接与换热器27出口的气体冷媒进行混合，从而实现对换热器27出口的气态冷媒进行降温，保证压缩机25吸气温度处于合理范围值内，最终保证压缩机25的正常运行和系统的高效性能，也保证电池回路系统上电池包14的散热效果，整车充电时间不被会延长。

需要说明的是，该冷媒系统2还可以包括蒸发器(图中未显示)，当需要对车辆内部乘员舱进行制冷降温时，经过电子膨胀阀26节流降压后而变为低温低压的液态冷媒会有至少部分进入蒸发器，在蒸发器处对乘员舱进行吸热降温。当乘员没有进行制冷操作指令时，且当压缩机25吸气温度处于合理范围值内时，例如低于28℃时，可以使阀门4处于关闭状态，这时，经过电子膨胀阀26节流降压后而变为低温低压的液态冷媒则全部进入换热器27。

如果在环境温度较高时，例如高于40℃时，换热器27出口的出气温度可能会超出合理范围值，例如大于或等于28℃时，则可以使旁通管路3的阀门4打开一段时间，进而使电子膨胀阀26出口的低温低压液态冷媒中会有一部分不再流经换热器27，而是直接与换热器27出口的气态冷媒进行混合，即，若换热器27出口的出气温度超出合理范围值，则可以使旁通管路3的阀门4打开一段时间，进而电子膨胀阀26出口的低温低压液态冷媒的一部分(记为第一部分的低温低压液态冷媒)进入换热器27，第一部分的低温低压液态冷媒在换热器27中进行热交换后变为气态冷媒，同时电子膨胀阀26出口的低温低压液态冷媒的其他部分(记为第二部分的低温低压液态冷媒)则经过阀门4直接流向换热器27的出口，进而第二部分的低温低压液态冷媒与从换热器27出口流出的气态冷媒进行混合，从而实现对换热器27出口的气体冷媒进行降温，保证压缩机25吸气温度处于合理范围值内。

本实施例中，该热管理系统原理简单，通过对冷媒系统2简单改善，在无较大成本投入情况下，提升了系统整体制冷能力。通过验证，环境温度45℃条件下，通过降低压缩机25吸气温度，排气温度亦有较大降低，压缩机25转速可提升2000r/min，系统制冷能力提升约1.5Kw。

其中，该旁通管路3上的阀门4可以是sov阀(solenoid operated valve，电磁控制阀)，简称电磁阀，电磁阀的开闭可以通过控制器进行控制。

参见图1，具体地，所述冷媒系统2还包括设置于所述压缩机25与所述电子膨胀阀26之间的冷凝器28。

这里，冷媒系统2还包括冷凝器28，当压缩机25的吸气温度未超出合理范围值时，冷媒通过如下路径对冷却液进行降温：压缩机25-冷凝器28-电子膨胀阀26-换热器27-压缩机25。其中，压缩机25对冷媒进行压缩变为高温高压的气态冷媒，高温高压的气态冷媒进入冷凝器28后放热变为高温高压的液态冷媒，液态冷媒通过电子膨胀阀26的降压节流变为低温低压的液态冷媒，低温低压的液态冷媒在换热器27中对冷却液进行吸热降温，同时变为低温低压的气态冷媒，低温低压的气态冷媒再进入压缩机25，如此循环不断，实现对冷却液不停降温。当压缩机25的吸气温度超出合理范围值时，冷媒除了进行上述路径而对冷却液进行降温之外，电子膨胀阀26出来的低温低压的液态冷媒，除了直接进入换热器27的一部分，还会有一部分不流经换热器27，而是流经旁通管路3后直接与换热器27出口的气态冷媒混合，保证压缩机25的吸气温度恢复至合理范围值内。

参见图1，具体地，所述冷媒回路包括第一管路21、第二管路22、第三管路23和第四管路24，所述压缩机25的出口通过所述第一管路21与所述冷凝器28的进口连接，所述冷凝器28的出口通过所述第二管路22与所述电子膨胀阀26的进口连接，所述电子膨胀阀26的出口通过第三管路23与所述换热器27的冷媒进口连接，所述换热器27的冷媒出口通过所述第四管路24与所述压缩机25的进口连接。

这里，冷媒回路通过多节管路构成，多节管路将压缩机25、冷凝器28、电子膨胀阀26、换热器27依次连接。即，压缩机25的出口通过第一管路21与冷凝器28的进口连接，冷凝器28的出口通过第二管路22与电子膨胀阀26的进口连接，电子膨胀阀26的出口通过第三管路23与换热器27的冷媒进口连接，换热器27的冷媒出口通过第四管路24与压缩机25的进口连接。

参见图1，具体地，所述冷媒系统2还包括第一三通阀，所述第三管路23包括第三前段管路231和第三后段管路232，所述旁通管路3的一端、所述第三前段管路231远离所述电子膨胀阀26的一端与所述第三后段管路232远离所述换热器27的一端通过所述第一三通阀连接；

所述冷媒系统2还包括第二三通阀，所述第四管路24包括第四前段管路241和第四后段管路242，所述旁通管路3的另一端、所述第四前段管路241远离所述换热器27的一端与所述第四后段管路242远离所述压缩机25的一端通过所述第二三通阀连接。

这里，第三管路23包括第三前段管路231和第三后段管路232，第三前段管路231的首端与电子膨胀阀26的出口连接，第三后段管路232的尾端与换热器27的冷媒进口连接，第三前段管路231的尾端、第三后段管路232的首端以及旁通管路3的首端通过第一三通阀连接。同理，第四前段管路241的首端与换热器27的冷媒出口连接，第四后段管路242的尾端与压缩机25的进口连接，第四前段管路241的尾端、第四后段管路242的首端以及旁通管路3的尾端通过第二三通阀连接。

参见图1，具体地，所述旁通管路3包括旁通前段管路31和旁通后段管路32，所述旁通前段管路31的一端与所述第三管路23连接，所述旁通前段管路31的另一端通过所述阀门4与所述旁通后段管路32的一端连接，所述旁通后段管路32的另一端与所述第四管路24连接。

这里，旁通前段管路31的首端也就是旁通管路3的首端，旁通后段管路32的尾端也就是旁通管路3的尾端，旁通前段管路31的尾端与阀门4的进口连接，旁通后段管路32的首端与阀门4的出口连接。

参见图1，具体地，所述电池回路系统1上设置有泵体15。

这里，电池回路系统1上设有泵体15，通过该泵体15，可以使电池回路系统1中的冷却液不停循环。该泵体15可以是电子水泵，可以通过电控的方式控制启闭。

参见图1，具体地，所述电池回路系统1包括第五管路11、第六管路12、第七管路13和电池包14，所述电池包14的冷却液出口通过所述第五管路11与所述泵体15的进口连接，所述泵体15的出口通过所述第六管路12与所述换热器27的冷却液进口连接，所述换热器27的冷却液出口通过所述第七管路13与所述电池包14的冷却液进口连接。

这里，电池回路有多节管路构成，多节管路将电池包14、泵体15、和换热器27依次连接。即，电池包14的冷却液出口通过第五管路11与泵体15的进口连接，泵体15的出口通过第六管路12与换热器27的冷却液进口连接，换热器27的冷却液出口通过第七管路13与电池包14的冷却液进口连接。

其中，前述描述中，冷媒系统2通过换热器27与电池回路系统1进行关联，则具体指的是：第三后段管路232的尾端与换热器27的冷媒进口连接，第四前段管路241的首端与换热器27的冷媒出口连接，第六管路12远离泵体15的一端与换热器27的冷却液进口连接，第七管路13远离电池包14的一端与换热器27的冷却液出口连接。

参见图1，具体地，所述换热器27的冷却液进口到冷却液出口的方向与所述换热器27的冷媒进口到冷媒出口的方向相反。

这里，这两个介质(冷却液与冷媒)之间通过换热器27的壁面进行热传递。为了最大限度地提高换热效率，采用逆流换热方式，即电池冷却水和冷媒在换热器27中的流动方向是相反的。逆流换热的优势在于可以实现更高的温度差，从而提高热传递效率。通过将冷媒和电池冷却水的流动方向相反，可以更有效地将电池产生的热量传递给冷媒，从而实现更好的冷却效果。

参见图2，可选地，冷媒系统2还可以包括气液分离器29。

这里，正如前所述，当压缩机25的吸气温度超出合理范围值时，电子膨胀阀26出来的低温低压的液态冷媒，会有一部分不流经换热器27，而是流经旁通管路3后直接与换热器27出口的气态冷媒混合，以对换热器27出口的气态冷媒进行降温，保证压缩机25的吸气温度恢复至合理范围值内。这里，为了避免混合冷媒中的液态冷媒随气态冷媒进入压缩机25而导致液击现象，可以在压缩机25进口之前设置气液分离器29，进入气液分离器29的混合冷媒经过气液分离后，气态冷媒进入压缩机25的进口(即压缩机25的吸气口)，而液态冷媒则留在气液分离器29中。可以理解的是，如果冷媒系统2中参与制冷吸热作用的液态冷媒变少至一定程度的话，气液分离器29中存留的液态冷媒会在系统压力下气化，并进入压缩机25，参与后续的制冷吸热；当然，气液分离器29中存留的液态冷媒也可以直接通过回流管路(图中未显示)回流至换热器27或/和蒸发器的进口。

本实用新型另一实施例还提供一种汽车，包括如前所述的热管理系统。

由于所述汽车的技术改进和技术效果与所述热管理系统一样，因此不再对所述汽车进行赘述。

术语“第一”和“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热管理系统，其特征在于，包括电池回路系统(1)、冷媒系统(2)和旁通管路(3)，所述冷媒系统(2)包括冷媒回路和设置于所述冷媒回路上的压缩机(25)、电子膨胀阀(26)以及换热器(27)，所述冷媒系统(2)通过所述换热器(27)与所述电池回路系统(1)关联，所述旁通管路(3)的一端设置于所述电子膨胀阀(26)与所述换热器(27)之间，所述旁通管路(3)的另一端设置于所述换热器(27)与所述压缩机(25)之间，所述旁通管路(3)上设置有阀门(4)。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述冷媒系统(2)还包括设置于所述压缩机(25)与所述电子膨胀阀(26)之间的冷凝器(28)。

3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述冷媒回路包括第一管路(21)、第二管路(22)、第三管路(23)和第四管路(24)，所述压缩机(25)的出口通过所述第一管路(21)与所述冷凝器(28)的进口连接，所述冷凝器(28)的出口通过所述第二管路(22)与所述电子膨胀阀(26)的进口连接，所述电子膨胀阀(26)的出口通过所述第三管路(23)与所述换热器(27)的冷媒进口连接，所述换热器(27)的冷媒出口通过所述第四管路(24)与所述压缩机(25)的进口连接。

4.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，所述冷媒系统(2)还包括第一三通阀，所述第三管路(23)包括第三前段管路(231)和第三后段管路(232)，所述旁通管路(3)的一端、所述第三前段管路(231)远离所述电子膨胀阀(26)的一端与所述第三后段管路(232)远离所述换热器(27)的一端通过所述第一三通阀连接；

所述冷媒系统(2)还包括第二三通阀，所述第四管路(24)包括第四前段管路(241)和第四后段管路(242)，所述旁通管路(3)的另一端、所述第四前段管路(241)远离所述换热器(27)的一端与所述第四后段管路(242)远离所述压缩机(25)的一端通过所述第二三通阀连接。

5.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，所述旁通管路(3)包括旁通前段管路(31)和旁通后段管路(32)，所述旁通前段管路(31)的一端与所述第三管路(23)连接，所述旁通前段管路(31)的另一端通过所述阀门(4)与所述旁通后段管路(32)的一端连接，所述旁通后段管路(32)的另一端与所述第四管路(24)连接。

6.根据权利要求3所述的热管理系统，其特征在于，所述电池回路系统(1)上设置有泵体(15)。

7.根据权利要求6所述的热管理系统，其特征在于，所述电池回路系统(1)包括第五管路(11)、第六管路(12)、第七管路(13)和电池包(14)，所述电池包(14)的冷却液出口通过所述第五管路(11)与所述泵体(15)的进口连接，所述泵体(15)的出口通过所述第六管路(12)与所述换热器(27)的冷却液进口连接，所述换热器(27)的冷却液出口通过所述第七管路(13)与所述电池包(14)的冷却液进口连接。

8.根据权利要求7所述的热管理系统，其特征在于，所述换热器(27)的冷却液进口到冷却液出口的方向与所述换热器(27)的冷媒进口到冷媒出口的方向相反。

9.根据权利要求1-8任一项所述的热管理系统，其特征在于，所述阀门(4)为电磁阀。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的热管理系统。