CN221541165U - 热管理系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热管理系统和车辆，热管理系统包括：采暖水路；电池换热水路，电池换热水路上设置有电池；电机换热水路；电控换热水路；散热器，散热器的一端和电机换热水路连通，散热器的另一端分别与采暖水路和电控换热水路连通；控制阀，控制阀上设置有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，第一阀口和电机换热水路连通，第二阀口分别与采暖水路和电控换热水路连通，第三阀口和换热器连通，第四阀口和电池换热水路连通。采暖水路、电机换热水路、电池换热水路和电控换热水路共用散热器，提高散热器的利用率；既可实现电机加热电池功能，又可实现热泵或电加热器同时加热电池、乘员舱功能。

Description

热管理系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及热管理系统技术领域，尤其是涉及一种热管理系统和车辆。

背景技术

纯电动车市场高速发展，续航里程却提升缓慢，驾驶舱即时温控的舒适度、电池及电驱总成等相关热管理保障整车性能和安全、以及合适的热管理方案优化续航里程，电动车由风冷向更复杂液冷电池热管理、电加热器加热乘员舱向热泵系统发展，导致新能源热管理系统越来越复杂。

相关技术中，空调/热泵系统与高压部件冷却系统均采用独立循环方案，其中，高压部件冷却系统(电机冷却、电池冷却)使用独立散热器，空调/热泵系统亦单独使用独立散热器。部分散热器或换热器在部分工况存在闲置状况，前端模块利用率低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种热管理系统，采暖水路、电机换热水路、电池换热水路和电控换热水路共用散热器，提高散热器的利用率；既可实现电机加热电池功能，又可实现热泵或电加热器同时加热电池、乘员舱功能。

本实用新型还提出了一种车辆。

根据本实用新型第一方面实施例的热管理系统，包括：采暖水路；电池换热水路，所述电池换热水路上设置有电池；电机换热水路，所述电机换热水路上设置有电机；电控换热水路，所述电控换热水路上设置有电控；散热器，所述散热器的一端和所述电机换热水路连通，所述散热器的另一端分别与所述采暖水路和所述电控换热水路连通；控制阀，所述控制阀上设置有第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，所述第一阀口和所述电机换热水路连通，所述第二阀口分别与所述采暖水路和所述电控换热水路连通，所述第三阀口和换热器连通，所述第四阀口和所述电池换热水路连通。

根据本实用新型实施例的热管理系统，采暖水路、电机换热水路、电池换热水路和电控换热水路共用散热器，提高散热器的利用率；既可实现电机加热电池功能，又可实现热泵或电加热器同时加热电池、乘员舱功能。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热器为至少两个，两个所述散热器相互串联。

根据本实用新型的一些实施例，所述热管理系统还包括：第一三通阀，所述第一三通阀上设置有第五阀口、第六阀口和第七阀口，所述第五阀口和所述散热器的一端连通，所述第六阀口分别与所述采暖水路和所述电控换热水路连通，所述第七阀口和所述电机换热水路连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述热管理系统还包括：三通管，所述三通管的一端和所述第七阀口连通，所述三通管的另一端和所述散热器的另一端连通，所述三通管的再一端和所述电机换热水路连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述热管理系统还包括：第二三通阀，所述第二三通阀上设置有第八阀口、第九阀口和第十阀口，所述第八阀口分别与所述采暖水路和所述电控换热水路连通，所述第九阀口和所述散热器连通，所述第十阀口与所述换热器连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述热管理系统还包括：第一连接水路，所述第一连接水路的一端和所述电池换热水路连通；以及，所述热管理系统还包括：四通管，所述四通管一端和所述第一连接水路的另一端连通，所述三通管的另一端和所述散热器连通，所述四通管的再一端和所述电控换热水路连通，所述四通管的又一端和所述采暖水路连通。

根据本实用新型的一些实施例，所述热管理系统还包括：截止阀和第一单向阀，所述截止阀设置于所述四通管和所述采暖水路之间，所述第一单向阀设置于所述第一连接水路上。

根据本实用新型的一些实施例，所述热管理系统还包括：第二连接水路和第二单向阀，所述第一连接水路的一端和所述电池换热水路连通，所述第二单向阀设置于所述第二连接水路上。

根据本实用新型的一些实施例，所述采暖水路包括：暖风芯体、电加热器、冷凝器和第一单向阀，所述暖风芯体、所述电加热器、所述冷凝器和所述第一单向阀之间相互串联；所述热管理系统还包括：空调系统，所述空调系统包括：所述冷凝器、压缩机和蒸发器，所述冷凝器、所述压缩机和所述蒸发器相互串联。

根据本实用新型第二方面实施例的车辆，包括：所述热管理系统。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的热管理系统的结构简图；

图2是根据本实用新型实施例的热管理系统的工作模式一；

图3是根据本实用新型实施例的热管理系统的工作模式二；

图4是根据本实用新型实施例的热管理系统的工作模式三；

图5是根据本实用新型实施例的热管理系统的工作模式四；

图6是根据本实用新型实施例的热管理系统的工作模式五；

图7是根据本实用新型实施例的热管理系统的工作模式六；

图8是根据本实用新型实施例的热管理系统的另一实施例的结构简图。

附图标记：

100、热管理系统；

10、采暖水路；11、暖风芯体；12、电加热器；13、冷凝器；14、第一单向阀；

20、电池换热水路；21、电池；

30、电机换热水路；31、电机；

40、电控换热水路；41、电控；

50、控制阀；51、第一阀口；52、第二阀口；53、第三阀口；54、第四阀口；

60、第一三通阀；61、第五阀口；62、第六阀口；63、第七阀口；

70、第二三通阀；71、第八阀口；72、第九阀口；73、第十阀口；

81、第二连接水路；82、第二单向阀；

91、散热器；92、三通管；93、四通管；94、截止阀；95、第一单向阀；96、第一连接水路；97、换热器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1-图8描述根据本实用新型实施例的热管理系统100，本实用新型还提出了一种具有上述热管理系统100的车辆。

根据本实用新型实施例的热管理系统100，包括：采暖水路10、电池换热水路20、电机换热水路30和电控换热水路40。

电池换热水路20包括：电池21，若电池换热水路20流通的冷却液高于电池21的温度，则冷却液加热电池21，若电池换热水路20流通的冷却液低于电池21的温度，则冷却电池21。

电机换热水路30包括：电机31，若电机换热水路30流通的冷却液高于电机31的温度，则冷却液加热电机31，若电机换热水路30流通的冷却液低于电机31的温度，则冷却电机31。

电控换热水路40包括：电控41器件，若电控换热水路40流通的冷却液高于电控41器件的温度，则冷却液加热电控41器件，若电控换热水路40流通的冷却液低于电控41器件的温度，则冷却电控41器件。

热管理系统100还包括：散热器91，散热器91的一端和电机换热水路30连通，散热器91的另一端分别与采暖水路10和电控换热水路40连通。即，散热器91的一端和电机换热水路30连通，散热器91的另一端分别与采暖水路10和电控换热水路40连通。采暖水路10可与电机换热水路30连通，则冷却液吸收采暖回路和电机换热水路30的热量，冷却液流至散热器91，在散热器91处将热量散发到空气中，最后回流至采暖水路10。

热管理系统100还包括：控制阀50，控制阀50上设置有第一阀口51、第二阀口52、第三阀口53和第四阀口54，第一阀口51和电机换热水路30连通，第二阀口52分别与采暖水路10和电控换热水路40连通，第三阀口53和换热器97连通，第四阀口54和电池换热水路20连通。如此，可以实现第一阀口51和第二阀口52连通，第三阀口53和第四阀口54连通；或，可以实现第一阀口51和第四阀口54连通，第二阀口52和第三阀口53连通。

如此，在需要制冷乘员舱、电机31、电控41和电池21需要冷却时。冷凝器13吸收乘员舱的热量，开启换热器97，冷凝器13可吸收电池21的热量；冷凝器13将热量释放到采暖水路10，控制阀50连通采暖水路10和电机换热水路30，采暖水路10内流通的冷却液流至电机换热水路30，若冷却液的温度低于电机31的温度，则冷却液吸收电机31的热量，流至散热器91，在散热器91处将乘员舱热量和电机31热量散发到空气中；若冷却液的温度高于电机31的温度，则冷却液流至散热器91将乘员舱热量散发到空气中。散热器91的另一端分别与采暖水路10和电控换热水路40联通，则在散热器91散热完的冷却液分为两部分，一部分流至采暖水路10，进入下一个循环；另一部分流至电控41水路，冷却液吸收电控41水路的热量，最后采暖水路10的冷却液与采暖水路10的冷却液汇合后流向电机换热水路30，进入下一个循环。

其中，控制阀50可以为四通阀。

由此，通过设置控制阀50和散热器91，使得采暖水路10、电机换热水路30、电池换热水路20和电控换热水路40共用散热器91，提高散热器91的利用率；既可实现电机31加热电池21功能，又可实现热泵或电加热器12同时加热电池21、乘员舱功能。

在一些实施例中，参照图1所示，散热器91为至少两个，两个散热器91相互串联。散热器91可以为两个，保证热管理系统100的散热能力，提高热管理系统100的散热效率。

在另外一些实施例中，散热器91可以为一个，节约成本，提高散热器91的利用效率。

如图1-图8所示，热管理系统100还包括：第一三通阀60，第一三通阀60上设置有第五阀口61、第六阀口62和第七阀口63，第五阀口61和散热器91的另一端连通，第六阀口62分别与采暖水路10和电控换热水路40连通，第七阀口63和电机换热水路30连通。

第五阀口61可以关闭，则第六阀口62和第七阀口63连通，电机换热水路30与采暖水路10和电控换热水路40连通。即，从电机换热水路30流出的冷却液不经过散热器91散热。

第七阀口63关闭时，第五阀口61连通第六阀口62，则从电机换热水路30流出的冷却液先流经散热器91，在散热器91散热口再流向采暖水路10和电控换热水路40。

如图2所示，当调节第一三通阀60至导通散热器91状态，即可通过散热器91同时为电机31、电池21等零部件进行串联冷却。

参照图1所示，热管理系统100还包括：第一三通管92，第一三通管92的一端和第七阀口63连通，第一三通管92的另一端和散热器91的一端连通，第一三通管92的再一端和电机换热水路30连通。第一三通管92使得从电机换热水路30流出的冷却液可以流向散热器91或者流向采暖水路10和电控换热水路40。第五阀口61关闭时，第一三通管92的一端和第七阀口63连通，连通电机换热水路30与采暖水路10和电控换热水路40；第七阀口63关闭时，第一三通管92连通电机换热水路30和散热器91，第一三通阀60连通散热器91与采暖水路10和电控换热水路40。

参照图1所示，热管理系统100还包括：第二三通阀70，第二三通阀70上设置有第八阀口71、第九阀口72和第十阀口73，第八阀口71分别与采暖水路10和电控换热水路40连通，第九阀口72和散热器91连通，第十阀口73与换热器97连通。其中，第八阀口71可以与第九阀口72连通或与第十阀口73连通。具体地，当第八阀口71和第九阀口72连通时，电控换热水路40和散热器91相互连通，并形成串联结构；当第八阀口71和第十阀口73连通时，电控换热水路40和换热器97相互连通。

以及，热管理系统100还包括：第一连接水路96，第一连接水路96的一端和电池换热水路20连通；以及，热管理系统100还包括：四通管93，四通管93一端和第一连接水路96的另一端连通，三通管92的另一端和散热器91连通，四通管93的再一端和电控换热水路40连通，四通管93的又一端和采暖水路10连通。

此外，热管理系统100还包括：截止阀94和第一单向阀95，截止阀94设置于四通管93和采暖水路10之间，第一单向阀95设置于第一连接水路96上。其中，通过设置截止阀94可以控制四通管93和采暖水路10之间的通断，即，当截止阀94打开时，四通管93和采暖水路10之间相互连通；当截止阀94断开时，四通管93和采暖水路10之间相互断开。单向阀设置在第一连接水路96上，可以避免冷却液的回流。

热管理系统100还包括：第二连接水路81和第二单向阀82，第一连接水路96的一端和电池换热水路20连通，第二单向阀82设置于第二连接水路81上。通过设置第二连接水路81，可以实现在电池21和换热器97之间形成回路，从而方便冷却液在电池21和换热器97之间的流动。进一步地，通过在第二连接水路81上设置第二单向阀82，可以控制冷却液的流动方向。

采暖水路10包括：暖风芯体11、电加热器12、冷凝器13，采暖水路10流通有冷却液，冷凝器13可吸收空调系统的热量，也可与电池换热水路20换热，吸收热量。采暖水路10还包括：第二单向阀82，暖风芯体11、电加热器12、冷凝器13和第二单向阀82之间相互串联。冷凝器13为风冷冷凝器13，冷凝器13在空调系统内流通有制冷剂，制冷剂可与换热器97内的冷却液换热；冷凝器13还流通有冷却液，冷却液将制冷剂的热量释放至采暖水路10。

其中，电加热器12可以为PTC。

热管理系统100还包括：空调系统，空调系统包括：冷凝器13、压缩机和蒸发器，冷凝器13、压缩机和蒸发器相互串联。如图1-图8所示，制冷剂回路为虚线所示的区域，冷凝器13内的制冷剂与换热器97的冷却液进行换热，从而制冷剂可吸收电池换热水路20或电机换热水路30或电控换热水路40的热量。制冷剂从压缩机流出，在冷凝器13处放热，放热完的制冷剂在蒸发器处吸热，最后回到压缩机，制冷时，制冷剂吸收乘员舱的热量，冷凝器13中流过的冷却水将热量放出至采暖水路10。

下面参照图2-图7来描述本实用新型实施例的热管理系统100的工作模式。

多功能散热模式：参照图2所示，此时电池换热水路20和换热器97形成一个换热系统，采暖水路10、电控换热水路40、电机换热水路30和散热器91之间形成另一个换热系统。

此时，第一三通管92和第一三通阀60之间不直接连通，即，冷却液流经散热器91；第二三通阀70的第八阀口71和第九阀口72相连通，散热器91流出的冷却液分别流经采暖水路10和电控换热水路40。

即，在该模式下可同时实现乘员舱降温、电机31和电控41冷却、电池21冷却(电池21无冷却需求可关闭该功能，不影响回路模式)功能。其中，电池21热量通过换热器97带入空调系统，冷凝器13将电池21和乘员舱热量一同释放至采暖水路10，在电子水泵的带动下，经散热器91冷却后的冷却液分两路分别流入采暖水路10和电控41散热水路，两水路汇合后再流入电机31散热水路。

第一采暖模式和电池21加热模式：参照图3所示，此时电池换热水路20、换热器97、散热器91、电机换热水路30和电控换热水路40形成一个换热系统，采暖水路10形成另一个换热系统。

此时，第一三通阀60和三通管92直接连通，即，冷却液不流经散热器91，第二三通阀70的第八阀口71和第九阀口72相连通，散热器91流出的冷却液分别流经电控换热水路40、电池换热水路20、换热器97和电机换热水路30后流回散热器91。

其中，采暖水路10可通过暖风芯体11向乘员舱输送暖风，实现采暖需求，借用电机31和电控41的热量对电池21进行串联加热。其中换热器97可根据使用需求和控制策略决定是否开启，如果高电压零部件和电机31热量富余，可开启换热器97，为空调系统和热泵系统提供热量，辅助进行乘员舱采暖，如热量不富余，则关闭换热器97，热泵无热量来源，此时乘员舱采暖功能需电加热器12供热。

另一方面，在环境温度较低的条件下，亦可通过此回路一同实现电机31、电池21的冷却功能，此时将第一三通阀60调节至导通散热器91的状态即可。

第二采暖模式：参照图4所示，当电池21无加热需求时，采暖水路10进行乘员舱采暖。此时散热器91、电机31和换热器97形成一个换热系统，电控41和电池21形成一个换热系统，采暖水路10形成一个换热系统。

此时，第一三通管92和第一三通阀60之间不直接连通，即，冷却液流经散热器91，第二三通阀70的第八阀口71和第十阀口73相连通，从散热器91流出的冷却液流经换热器97和电机31后流回散热器91。截止阀94关闭，四通管93和采暖水路10之间的连通断开，电控41和电池21之间相互串联。

其中，制冷剂侧：换热器97吸收冷却液热量，并将热量带入空调回路，热量经由冷凝器13释放至采暖水路10；

以及，冷却液侧：冷却液经过换热器97后变为过低温冷却液(温度低于环温)，冷却液流入电机31吸热，再循环至散热器91，如冷却液温度仍低于环境温度，则可借助散热器91继续吸收环境中的热量，最终回流至换热器97。

如此，热泵系统实现了将电机31、环境热量转移至乘员舱的采暖功能；电控41与电池21形成独立循环，部分废热被电池21吸收，减缓低温环境下电池21的温降速度。

进一步地，参照图5所示，当热泵开启之初，散热器91入口水温仍高于环温时，将第一三通管92和第一三通阀60之间直接连通，即，冷却液不流经散热器91，此时热泵系统仅能吸收电机31热量，并防止高温冷却液流经散热器91导致热量流失。

第三采暖模式和电池21加热模式：参照图6所示，此时散热器91、电机31和换热器97形成一个换热系统，电控41、电池21和采暖水路10形成一个换热系统。

此时，第一三通管92和第一三通阀60之间不直接连通，即，冷却液流经散热器91，第二三通阀70的第八阀口71和第十阀口73相连通，从散热器91流出的冷却液流经换热器97和电机31后流回散热器91。截止阀94开启，四通管93和采暖水路10连通，电控41、电池21和采暖水路10之间相互串联。

其中，制冷剂侧：换热器97吸收冷却液热量，并将热量带入空调回路，热量经由冷凝器13释放至采暖水路10；

以及，冷却液侧：冷却液经过换热器97后变为过低温冷却液(温度低于环温)，冷却液流入电机31吸热，再循环至散热器91，如冷却液温度仍低于环境温度，则可借助散热器91继续吸收环境中的热量，最终回流至换热器97。冷却液流入电控41和采暖水路10吸热，再循环至电池21，即可实现热泵加热电池21功能。

第四采暖模式和电池21冷却模式：参照图7所示，电机31、电控41和散热器91之间形成一个换热系统，电池21和换热器97形成一个换热系统，采暖水路10形成一个换热系统。

第一三通管92和第一三通阀60之间直接连通，即，冷却液不流经散热器91，第二三通阀70的第八阀口71和第九阀口72相连通，冷却液在电机31和电控41之间相互循环。截止阀94关闭，四通管93和采暖水路10之间的连通断开。

其中，通过换热器97吸收电池21的热量，并将热量带入空调回路，热量经由冷凝器13释放至采暖水路10。

根据本实用新型第二方面实施例的车辆，包括：热管理系统100。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“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，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种热管理系统(100)，其特征在于，包括：

采暖水路(10)；

电池换热水路(20)，所述电池换热水路(20)上设置有电池(21)；

电机换热水路(30)，所述电机换热水路(30)上设置有电机(31)；

电控换热水路(40)，所述电控换热水路(40)上设置有电控(41)；

散热器(91)，所述散热器(91)的一端和所述电机换热水路(30)连通，所述散热器(91)的另一端分别与所述采暖水路(10)和所述电控换热水路(40)连通；

控制阀(50)，所述控制阀(50)上设置有第一阀口(51)、第二阀口(52)、第三阀口(53)和第四阀口(54)，所述第一阀口(51)和所述电机换热水路(30)连通，所述第二阀口(52)分别与所述采暖水路(10)和所述电控换热水路(40)连通，所述第三阀口(53)和换热器(97)连通，所述第四阀口(54)和所述电池换热水路(20)连通。

2.根据权利要求1所述的热管理系统(100)，其特征在于，所述散热器(91)为至少两个，两个所述散热器(91)相互串联。

3.根据权利要求1所述的热管理系统(100)，其特征在于，还包括：第一三通阀(60)，所述第一三通阀(60)上设置有第五阀口(61)、第六阀口(62)和第七阀口(63)，所述第五阀口(61)和所述散热器(91)的一端连通，所述第六阀口(62)分别与所述采暖水路(10)和所述电控换热水路(40)连通，所述第七阀口(63)和所述电机换热水路(30)连通。

4.根据权利要求3所述的热管理系统(100)，其特征在于，还包括：三通管(92)，所述三通管(92)的一端和所述第七阀口(63)连通，所述三通管(92)的另一端和所述散热器(91)的另一端连通，所述三通管(92)的再一端和所述电机换热水路(30)连通。

5.根据权利要求4所述的热管理系统(100)，其特征在于，还包括：第二三通阀(70)，所述第二三通阀(70)上设置有第八阀口(71)、第九阀口(72)和第十阀口(73)，所述第八阀口(71)分别与所述采暖水路(10)和所述电控换热水路(40)连通，所述第九阀口(72)和所述散热器(91)连通，所述第十阀口(73)与所述换热器(97)连通。

6.根据权利要求5所述的热管理系统(100)，其特征在于，还包括：第一连接水路(96)，所述第一连接水路(96)的一端和所述电池换热水路(20)连通；以及，

所述热管理系统(100)还包括：四通管(93)，所述四通管(93)一端和所述第一连接水路(96)的另一端连通，所述三通管(92)的另一端和所述散热器(91)连通，所述四通管(93)的再一端和所述电控换热水路(40)连通，所述四通管(93)的又一端和所述采暖水路(10)连通。

7.根据权利要求6所述的热管理系统(100)，其特征在于，还包括：截止阀(94)和第一单向阀(95)，所述截止阀(94)设置于所述四通管(93)和所述采暖水路(10)之间，所述第一单向阀(95)设置于所述第一连接水路(96)上。

8.根据权利要求6所述的热管理系统(100)，其特征在于，还包括：第二连接水路(81)和第二单向阀(82)，所述第一连接水路(96)的一端和所述电池换热水路(20)连通，所述第二单向阀(82)设置于所述第二连接水路(81)上。

9.根据权利要求1所述的热管理系统(100)，其特征在于，所述采暖水路(10)包括：暖风芯体(11)、电加热器(12)、冷凝器(13)和第一单向阀(95)，所述暖风芯体(11)、所述电加热器(12)、所述冷凝器(13)和所述第一单向阀(95)之间相互串联；

所述热管理系统(100)还包括：空调系统，所述空调系统包括：所述冷凝器(13)、压缩机和蒸发器，所述冷凝器(13)、所述压缩机和所述蒸发器相互串联。

10.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-9中任一项所述的热管理系统(100)。