一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)，包括：電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)；第一液液熱交換器和第二液液熱交換器；第一液液熱交換器連接于電機(jī)冷卻系統(tǒng)和熱泵空調(diào)系統(tǒng)之間，第二液液熱交換器連接于熱泵空調(diào)系統(tǒng)和電池冷卻系統(tǒng)之間；熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括冷凝器、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、四通閥；四通閥處于制熱檔位時，第一液液熱交換器、冷凝器連接至壓縮機(jī)的制熱入口，其制熱出口連接至蒸發(fā)器和第二液液熱交換器；四通閥處于制冷檔位時，第二液液熱交換器、蒸發(fā)器連接至壓縮機(jī)的制冷入口，其制冷出口連接至冷凝器和第一液液熱交換器。本實(shí)用新型可解決汽車空調(diào)冬季無法制暖無法融霜的技術(shù)問題，且將電機(jī)冷卻系統(tǒng)的電機(jī)發(fā)熱有效利用起來。
【專利說明】一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車由于沒有傳統(tǒng)汽車發(fā)動機(jī)余熱用于制暖，目前制暖是電動汽車面臨的一個重要問題，一般采用PTC電加熱，但電加熱會耗費(fèi)動力電池電量，嚴(yán)重降低續(xù)航里程。采用熱泵空調(diào)是目前的研究方向，夏季利用空調(diào)制冷，冬季利用其制暖，但冬季制暖時容易造成冷凝器結(jié)霜，需要不斷的進(jìn)行融霜。
[0003]現(xiàn)有的制暖技術(shù)存在如下缺陷:
[0004]1、冬季無法連續(xù)制暖，當(dāng)氣溫較低時，制暖效率低，甚至無法融霜。
[0005]2、需要不斷的切換制暖模式和融霜模式，造成乘員艙得不到持續(xù)的暖氣供應(yīng)，影響舒適性。
[0006]3、整車經(jīng)濟(jì)性較差，無法將電機(jī)及電機(jī)控制器產(chǎn)生的發(fā)熱量進(jìn)行有效利用。實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型提供一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)，可解決汽車空調(diào)冬季無法制暖無法融霜的技術(shù)問題。
[0008]本實(shí)用新型提供的一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)，包括:電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)；第一液液熱交換器和第二液液熱交換器；
[0009]所述第一液液熱交換器連接于所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)和所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)之間，所述第二液液熱交換器連接于所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)和所述電池冷卻系統(tǒng)之間；
[0010]所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括冷凝器、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、四通閥；所述四通閥處于制熱檔位時，所述壓縮機(jī)制熱通道導(dǎo)通，所述第一液液熱交換器、冷凝器連接至所述壓縮機(jī)的制熱入口，所述壓縮機(jī)的制熱出口連接至所述蒸發(fā)器和所述第二液液熱交換器；所述四通閥處于制冷檔位時，所述壓縮機(jī)制冷通道導(dǎo)通，所述第二液液熱交換器、蒸發(fā)器連接至所述壓縮機(jī)的制冷入口，所述壓縮機(jī)的制冷出口連接至所述冷凝器和所述第一液液熱交換器。
[0011]其中，所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)包括第一三通閥，該第一三通閥的第一閥門經(jīng)第一電動水泵連接電機(jī)及控制器的一端，第一三通閥的第二閥門連接電機(jī)散熱器的一端，第一三通閥的第三閥門連接所述第一液液熱交換器的一端；所述電機(jī)散熱器、電機(jī)及控制器、第一液液熱交換器的另一端相互連接。
[0012]其中，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括第二三通閥、第三三通閥、第一膨脹閥、第二膨脹閥；
[0013]所述第二三通閥的第一閥門連所述第一液液熱交換器的一端，第二三通閥的第二閥門連接所述冷凝器的一端，第二三通閥的第三閥門連接所述四通閥；所述四通閥連接所述壓縮機(jī)和所述第三三通閥的第一閥門；所述第三三通閥的第二閥門連接所述蒸發(fā)器的一端；所述第三三通閥的第三閥門連接所述第二液液熱交換器的一端；所述蒸發(fā)器的另一端連接所述第一膨脹閥的一端；所述第一膨脹閥的另一端連接所述冷凝器的另一端以及第二膨脹閥的一端。
[0014]其中，所述電池冷卻系統(tǒng)包括電池箱體、電池散熱器、第二電動水泵、第四三通閥；
[0015]所述第四三通閥的第一閥門通過所述第二電動水泵與所述電池箱體的一端連接；第四三通閥的第二閥門與所述第二液液熱交換器的一端連接；第四三通閥的第三閥門連接所述電池散熱器的一端；所述電池散熱器的另一端、所述電池箱體的另一端、所述第二液液熱交換器的另一端相互連接；所述第二液液熱交換器的另一端還與所述第二膨脹閥的另一端連接。
[0016]實(shí)施本實(shí)用新型，具有如下有益效果:
[0017]本實(shí)用新型的新能源汽車熱管理系統(tǒng)在現(xiàn)有的電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)之間增加了第一液液熱交換器和第二液液熱交換器，將電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)連接起來，解決了空調(diào)冬季無法制暖的問題，并且將電機(jī)冷卻系統(tǒng)的電機(jī)發(fā)熱有效利用起來，提高了整車經(jīng)濟(jì)性，可達(dá)到更高的續(xù)航里程，同時滿足電池的快速冷卻和加熱需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實(shí)用新型提供的一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型提供的一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)的膨脹閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本實(shí)用新型提供一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)，可解決汽車空調(diào)冬季無法制暖無法融霜的技術(shù)問題。
[0022]參見圖1，本實(shí)用新型提供的一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)，包括:電機(jī)冷卻系統(tǒng)1、熱泵空調(diào)系統(tǒng)2、電池冷卻系統(tǒng)3 ;第一液液熱交換器4和第二液液熱交換器5 ；
[0023]所述第一液液熱交換器4連接于所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)I和所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)2之間，所述第二液液熱交換器5連接于所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)2和所述電池冷卻系統(tǒng)3之間；
[0024]所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)2包括冷凝器21、壓縮機(jī)22、蒸發(fā)器23、四通閥24 ;所述四通閥24處于制熱檔位時，所述壓縮機(jī)22制熱通道導(dǎo)通(圖中四通閥24的虛線部分)，所述第一液液熱交換器4、冷凝器21連接至所述壓縮機(jī)22的制熱入口 A，所述壓縮機(jī)22的制熱出口B連接至所述蒸發(fā)器23和所述第二液液熱交換器5 ;所述四通閥24處于制冷檔位時，所述壓縮機(jī)22制冷通道導(dǎo)通(圖中四通閥24的實(shí)線部分)，所述第二液液熱交換器5、蒸發(fā)器23連接至所述壓縮機(jī)22的制冷入口 B (該狀態(tài)下，之前的制熱出口 B變?yōu)橹评淙肟?B)，所述壓縮機(jī)22的制冷出口 A (該狀態(tài)下，之前的制熱入口 A變?yōu)橹评涑隹?A)連接至所述冷凝器21和所述第一液液熱交換器4。由于此連接關(guān)系構(gòu)成的循環(huán)回路，使得四通閥24處于制熱檔位時，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)2通過所述第一液液熱交換器4從所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)I或所述冷凝器21吸熱；所述四通閥24處于制冷檔位時，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)2向汽車乘員艙供冷或通過第二液液熱交換器5向所述電池冷卻系統(tǒng)3供冷。
[0025]具體的，熱泵空調(diào)系統(tǒng)2制熱時，可以通過第一液液熱交換器4從電機(jī)冷卻系統(tǒng)I吸熱，或者通過冷凝器21從環(huán)境中吸收熱量，控制策略是電機(jī)冷卻系統(tǒng)2的水溫達(dá)到一定要求，比如30°C，且電機(jī)冷卻系統(tǒng)I處于工作狀態(tài)(意味著電機(jī)持續(xù)發(fā)熱)，或者冷凝器21結(jié)霜時，此時制熱回路為通過第一熱熱交換器4吸熱；當(dāng)上述條件不滿足時，利用冷凝器21從環(huán)境中吸收熱量，當(dāng)冷凝器21結(jié)霜時，可切換至第一液液熱交換器4吸熱。制熱回路產(chǎn)生的熱量可根據(jù)需求給乘員艙供熱或者通過第二液液熱交換器5給電池系統(tǒng)供熱。同理，四通閥24處于制冷檔位時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)2產(chǎn)生的冷量可根據(jù)需求給乘員艙供冷或者通過第二液液熱交換器5提供給電池冷卻系統(tǒng)3，且所述給兩者的供熱或供冷可獨(dú)立或者同時進(jìn)行。
[0026]具體的，所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)I包括第一三通閥11，該第一三通閥11的第一閥門經(jīng)第一電動水泵12連接電機(jī)及控制器13的一端，第一三通閥11的第二閥門連接電機(jī)散熱器14的一端，第一三通閥11的第三閥門連接所述第一液液熱交換器4的一端；所述電機(jī)散熱器14、電機(jī)及控制器13、第一液液熱交換器4的另一端相互連接。
[0027]所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)2還包括第二三通閥25、第四三通閥28、第一膨脹閥26、第二膨脹閥27 ；
[0028]所述第二三通閥25的第一閥門連所述第一液液熱交換器4的一端，第二三通閥25的第二閥門連接所述冷凝器21的一端，第二三通閥25的第三閥門連接所述四通閥24 ;所述四通閥24連接所述壓縮機(jī)22和所述第三三通閥28的第一閥門；所述第三三通閥28的第二閥門連接所述蒸發(fā)器23的一端；所述第三三通閥28的第三閥門連接所述第二液液熱交換器5的一端；所述蒸發(fā)器23的另一端連接所述第一膨脹閥26的一端；所述第一膨脹閥26的另一端連接所述冷凝器21的另一端以及第二膨脹閥27的一端。
[0029]所述第一膨脹閥26和第二膨脹閥27可以是雙向?qū)ㄅ蛎涢y，也可以是單向?qū)ㄅ蛎涢y。若為單向?qū)ㄅ蛎涢y，則如圖2所示，第一膨脹閥26則由膨脹閥260和膨脹閥261組成，并且膨脹閥260和膨脹閥261分別由止回閥262和止回閥263控制其導(dǎo)通方向；相應(yīng)的，第二膨脹閥27則由膨脹閥270和膨脹閥271組成，并且膨脹閥270和膨脹閥271分別由止回閥272和止回閥273控制其導(dǎo)通方向。
[0030]所述電池冷卻系統(tǒng)3包括電池箱體31、電池散熱器32、第二電動水泵33、第四三通閥34 ；
[0031]所述第四三通閥34的第一閥門通過所述第二電動水泵33與所述電池箱體31的一端連接；第四三通閥34的第二閥門與所述第二液液熱交換器5的一端連接；第四三通閥34的第三閥門連接所述電池散熱器32的一端；所述電池散熱器32的另一端、所述電池箱體31的另一端、所述第二液液熱交換器5的另一端相互連接；所述第二液液熱交換器5的另一端還與所述第二膨脹閥27的另一端連接。
[0032]基于上述電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)、第一液液熱交換器和第二液液熱交換器的連接關(guān)系以及四通閥的功能設(shè)置，本實(shí)用新型即可實(shí)現(xiàn)冬季空調(diào)制熱，并且可以滿許電池冷卻系統(tǒng)的快冷和加熱需求，從而達(dá)到整車熱管理的最優(yōu)化設(shè)計。[0033]以下將詳細(xì)描述本實(shí)用新型引進(jìn)了第一液液熱交換器和第二液液熱交換器以及四通閥之后，電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)的不同工作模式:
[0034]夏季使用時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)2的制冷循環(huán)回路由如圖1中的實(shí)線所示回路組成，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)22后進(jìn)入冷凝器21，冷凝后的制冷劑根據(jù)乘員艙和電池快速冷卻需求可經(jīng)第一膨脹閥26和第二膨脹閥27降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器23和第二液液熱交換器5制冷，然后導(dǎo)入壓縮機(jī)22進(jìn)行循環(huán)。電機(jī)冷卻系統(tǒng)I回路為冷卻液經(jīng)第一電動水泵12后由第一三通閥11導(dǎo)入電機(jī)散熱器14進(jìn)行散熱，之后再進(jìn)入電機(jī)及控制器13的冷卻水道對其進(jìn)行冷卻。電池冷卻系統(tǒng)3回路為冷卻液經(jīng)第二電動水泵33后由第四三通閥34導(dǎo)入電池散熱器32進(jìn)行散熱，由于電池要求的溫控目標(biāo)相對較低，一般將芯體溫度控制在35°C以內(nèi)，當(dāng)外界環(huán)境溫度很高時，電池散熱器32無法滿足冷卻需求，所以可利用熱泵空調(diào)系統(tǒng)對其進(jìn)行快速冷卻。具體回路為制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)22后進(jìn)入冷凝器21，冷凝后的制冷劑經(jīng)第一膨脹閥26和第二膨脹閥27降壓后，一部分進(jìn)入蒸發(fā)器23制冷，一部分進(jìn)入第二液液熱交換器5冷卻電池冷卻液；對應(yīng)的電池冷卻系統(tǒng)回路為冷卻液經(jīng)第二電動水泵33后通過第四三通閥34導(dǎo)入第二液液熱交換器5進(jìn)行冷卻。
[0035]冬季的使用時，由于存在結(jié)霜問題，無法進(jìn)行制暖，而冬季電機(jī)及控制器13仍然會發(fā)熱，一般仍然需要進(jìn)行主動冷卻，故將二者連接起來，利用新增的第一液液熱交換器4充當(dāng)熱泵空調(diào)的冷凝器，空調(diào)制熱模式的具體流路為:制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)22后根據(jù)需求可進(jìn)入蒸發(fā)器23或者第二液液熱交換器5散熱，然后經(jīng)第一膨脹閥26和第二膨脹閥27降壓后導(dǎo)入第一液液熱交換器4吸熱，之后循環(huán)至壓縮機(jī)22入口。電機(jī)冷卻系統(tǒng)I的循環(huán)回路為:冷卻液從電機(jī)及控制器12出口由第一電動水泵12導(dǎo)入第一三通閥11,由第一三通閥11導(dǎo)入第一液液熱交換器4進(jìn)行散熱，之后循環(huán)至電機(jī)及控制器13冷卻水道。由于電機(jī)冷卻液水溫比外界環(huán)境溫度高，且可對其進(jìn)行標(biāo)定，比如設(shè)定為30°C，則不存在結(jié)霜情況，熱泵空調(diào)系統(tǒng)2可持續(xù)進(jìn)行制暖。當(dāng)?shù)谝灰阂簾峤粨Q器4散熱量滿足不了電機(jī)及控制器13的散熱需求時,可通過可調(diào)流量第一三通閥11,將一部分冷卻液通過電機(jī)散熱器14進(jìn)行散熱。當(dāng)電池需要加熱時，同樣可控制四通閥24，利用熱泵空調(diào)系統(tǒng)2的制熱將一部分制冷劑導(dǎo)入到電池冷卻系統(tǒng)3側(cè)的第二液液熱交換器5，對電池冷卻液進(jìn)行加熱。
[0036]實(shí)施本實(shí)用新型，具有如下有益效果:
[0037]本實(shí)用新型的新能源汽車熱管理系統(tǒng)在現(xiàn)有的電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)之間增加了第一液液熱交換器和第二液液熱交換器，將電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)連接起來，解決了空調(diào)冬季無法制暖的問題，并且將電機(jī)冷卻系統(tǒng)的電機(jī)發(fā)熱有效利用起來，提高了整車經(jīng)濟(jì)性，可達(dá)到更高的續(xù)航里程，同時滿足電池系統(tǒng)的快速冷卻和加熱需求
[0038]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新能源汽車熱管理系統(tǒng)，其特征在于，包括:電機(jī)冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)；第一液液熱交換器和第二液液熱交換器； 所述第一液液熱交換器連接于所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)和所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)之間，所述第二液液熱交換器連接于所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)和所述電池冷卻系統(tǒng)之間； 所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)包括冷凝器、壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、四通閥；所述四通閥處于制熱檔位時，所述壓縮機(jī)制熱通道導(dǎo)通，所述第一液液熱交換器、冷凝器連接至所述壓縮機(jī)的制熱入口，所述壓縮機(jī)的制熱出口連接至所述蒸發(fā)器和所述第二液液熱交換器；所述四通閥處于制冷檔位時，所述壓縮機(jī)制冷通道導(dǎo)通，所述第二液液熱交換器、蒸發(fā)器連接至所述壓縮機(jī)的制冷入口，所述壓縮機(jī)的制冷出口連接至所述冷凝器和所述第一液液熱交換器。
2.如權(quán)利要求1所述的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)冷卻系統(tǒng)包括第一三通閥，該第一三通閥的第一閥門經(jīng)第一電動水泵連接電機(jī)及控制器的一端，第一三通閥的第二閥門連接電機(jī)散熱器的一端，第一三通閥的第三閥門連接所述第一液液熱交換器的一端；所述電機(jī)散熱器、電機(jī)及控制器、第一液液熱交換器的另一端相互連接。
3.如權(quán)利要求2所述的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵空調(diào)系統(tǒng)還包括第二三通閥、第三三通閥、第一膨脹閥、第二膨脹閥； 所述第二三通閥的第一閥門連所述第一液液熱交換器的一端，第二三通閥的第二閥門連接所述冷凝器的一端，第二三通閥的第三閥門連接所述四通閥；所述四通閥連接所述壓縮機(jī)和所述第三三通閥的第一閥門；所述第三三通閥的第二閥門連接所述蒸發(fā)器的一端；所述第三三通閥的第三閥門連接所述第二液液熱交換器的一端；所述蒸發(fā)器的另一端連接所述第一膨脹閥的一端；所述第一膨脹閥的另一端連接所述冷凝器的另一端以及第二膨脹閥的一端。
4.如權(quán)利要求3所述的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池冷卻系統(tǒng)包括電池箱體、電池散熱器、第二電動水泵、第四三通閥； 所述第四三通閥的第一閥門通過所述第二電動水泵與所述電池箱體的一端連接；第四三通閥的第二閥門與所述第二液液熱交換器的一端連接；第四三通閥的第三閥門連接所述電池散熱器的一端；所述電池散熱器的另一端、所述電池箱體的另一端、所述第二液液熱交換器的另一端相互連接；所述第二液液熱交換器的另一端還與所述第二膨脹閥的另一端連接。
【文檔編號】B60H1/04GK203727131SQ201420107661
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】吳瑋, 陳文單, 付永健, 洪兢, 張 雄, 何國新, 張松林, 涂序聰 申請人:廣州汽車集團(tuán)股份有限公司