本發(fā)明涉及車用熱管理，具體涉及一種車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源車市場快速發(fā)展，為解決新能源汽車低溫環(huán)境下空調(diào)采暖時(shí)電耗大，影響低溫續(xù)航，業(yè)內(nèi)已開發(fā)出傳統(tǒng)冷媒工質(zhì)的熱泵空調(diào)系統(tǒng)，能提高制熱能效，傳統(tǒng)制冷工質(zhì)多使用r134a、r1234yf等，環(huán)保性差，在超低溫環(huán)境下能效低甚至無法使用，隨著國際市場對傳統(tǒng)冷媒的逐漸淘汰，新冷媒熱泵開發(fā)尤為重要。co2普遍存在于環(huán)境，gwp僅為1，環(huán)保性能好，成本低、無毒不易燃燃，低溫下的能效比高。

2、隨著分布式驅(qū)動的快速發(fā)展，輪轂電機(jī)具有直驅(qū)高效，動力強(qiáng)勁等優(yōu)點(diǎn)，整車運(yùn)行可以有前驅(qū)、后驅(qū)，四驅(qū)等多種工況隨意切換，以滿足不同地形對動力的需求，分布式驅(qū)動的高效熱管理，對整車熱能利用尤為重要。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池車輛熱管理系統(tǒng)沒有高效化、集成化、節(jié)能化地對燃料電池車輛的各個(gè)零部件的熱管理，而是針對各個(gè)零部件在運(yùn)行工況下所提出的散熱需求來對各自的熱管理分別進(jìn)行滿足的，沒有分析各個(gè)零部件在不同工況下的溫度情況，無法實(shí)現(xiàn)各個(gè)零部件的熱量的再利用，這無形中增加了整車的成本及重量，從而導(dǎo)致了整車熱管理的能耗過大，影響了車輛的續(xù)航里程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)及工作方法，co2熱泵子系統(tǒng)和分布式驅(qū)動熱管理子系統(tǒng)兩套子系統(tǒng)有機(jī)耦合集成，可以實(shí)現(xiàn)乘員艙的制冷、采暖；電池的制冷、采暖、電驅(qū)系統(tǒng)的散熱以及熱量回收利用，可極大提升整車熱管理效率。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、在本發(fā)明的第一方面，提供了一種車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，包括：

4、co2熱泵子系統(tǒng)，包括形成循環(huán)回路的壓縮機(jī)、氣冷器、氣液分離器和蒸發(fā)器；

5、分布式驅(qū)動熱管理子系統(tǒng)，包括依次串聯(lián)形成循環(huán)回路的電池?zé)峁芾韱卧?、電控?qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元；

6、所述co2熱泵子系統(tǒng)通過電池冷卻器、水冷冷凝器與電池?zé)峁芾韱卧M(jìn)行耦合，co2熱泵子系統(tǒng)通過電池冷卻器對電池進(jìn)行冷卻，通過水冷冷凝器對電池進(jìn)行加熱。

7、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述蒸發(fā)器采用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的單蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器位于乘員艙內(nèi)。

8、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述壓縮機(jī)的出口分別與氣冷器、蒸發(fā)器和水冷冷凝器相連，所述壓縮機(jī)、氣冷器、蒸發(fā)器和水冷冷凝器還分別與氣液分離器相連。

9、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述電池?zé)峁芾韱卧碗娍仳?qū)動熱管理單元之間通過第一四通閥相連，所述輪轂電機(jī)熱管理單元和電池?zé)峁芾韱卧g通過第二四通閥連接。

10、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述電池?zé)峁芾韱卧ㄒ来芜B接形成循環(huán)回路的電池冷卻器、水泵、第一四通閥、加熱器、電池、水箱和第二四通閥。

11、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述輪轂電機(jī)熱管理單元和第二四通閥之間連接有散熱器。

12、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述水冷冷凝器還分別與第一四通閥和第二四通閥相連，所述水冷冷凝器與第一四通閥之間設(shè)置有水箱和水泵。

13、在本發(fā)明的第二方面，提供了一種車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)的工作方法，包括：

14、乘員艙制冷或采暖模式：co2熱泵子系統(tǒng)通過蒸發(fā)器向乘員艙內(nèi)提供冷量或熱量；

15、電池制冷或采暖模式：co2熱泵子系統(tǒng)通過電池冷卻器對電池進(jìn)行冷卻，通過水冷冷凝器對電池進(jìn)行加熱；

16、乘員艙采暖+余熱回收：co2熱泵子系統(tǒng)通過蒸發(fā)器向乘員艙內(nèi)提供熱量，同時(shí)，將電控驅(qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收，提供給電池冷卻器；

17、除冰模式：冷媒從電控驅(qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元吸熱，對co2熱泵子系統(tǒng)的氣冷器進(jìn)行除冰；或者，冷媒從電池?zé)峁芾韱卧膒tc進(jìn)行吸熱，對co2熱泵子系統(tǒng)的氣冷器進(jìn)行除冰。

18、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，還包括均溫模式：

19、所述電池?zé)峁芾韱卧㈦娍仳?qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元構(gòu)建一個(gè)大循環(huán)，利用輪轂電機(jī)和電控驅(qū)動產(chǎn)生的熱量對電池加熱，進(jìn)行均溫；

20、或者，電池?zé)峁芾韱卧?、電控?qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元構(gòu)建兩個(gè)循環(huán)，輪轂電機(jī)和電控驅(qū)動產(chǎn)生的熱量通過水冷凝器和電池冷卻器分別對電池加熱，進(jìn)行均溫。

21、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，還包括散熱模式：

22、散熱模式：電控驅(qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元通過外部的散熱器進(jìn)行散熱，或者，電池?zé)峁芾韱卧?、電控?qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元均通過外部的散熱器進(jìn)行散熱；

23、ptc電池加熱模式：電池通過ptc獨(dú)立加熱。

24、本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案具有以下有益效果：

25、(1)本發(fā)明將co2熱泵子系統(tǒng)和分布式驅(qū)動熱管理子系統(tǒng)兩套子系統(tǒng)有機(jī)耦合集成，可以實(shí)現(xiàn)乘員艙的制冷、采暖；電池的制冷、采暖、電驅(qū)系統(tǒng)的散熱以及熱量回收利用，可極大提升整車熱管理效率。

26、(2)本發(fā)明采用極低溫下，ptc加熱電池回路蓄熱模式，可以滿足極端低溫下的電池快速升溫和熱泵通過ptc吸熱進(jìn)行化霜或采暖，能提升溫升速率，可以不中斷乘員艙采暖模式進(jìn)行化霜，提升艙內(nèi)的舒適性，且該模式效率明顯高于采用單ptc直接加熱。

27、(3)本發(fā)明采用電子四通閥、電子三通閥+電子膨脹閥和電磁閥配合工作的方式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種工作模式的切換和控制，達(dá)到不同使用環(huán)境及功能的需求；同時(shí)，采用單蒸發(fā)器雙置的模式，采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，可以極大提升艙內(nèi)的制冷量，或作為熱泵模式時(shí)候的采暖量，采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)能有效避免采暖時(shí)的大溫度滑移，提升整車舒適性。

28、(4)本發(fā)明將dcdc、cdu、4個(gè)輪轂電機(jī)、4個(gè)mcu的冷卻回路進(jìn)行串并聯(lián)，再通過兩個(gè)四通閥、一個(gè)三通閥將電池回路與其進(jìn)行串、并聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)自然冷卻、快速冷卻、熱量回收等多種工作模式，同時(shí)還能滿足整車前驅(qū)、后驅(qū)以及四驅(qū)多工況切換時(shí)的整車熱管理。

29、(5)本發(fā)明采用co2作為熱泵系統(tǒng)冷媒介質(zhì)，提高環(huán)保性，解決了傳統(tǒng)冷媒熱在低溫環(huán)境下能效比較低的問題，以及環(huán)境溫度越低工作能力就越差的劣勢，有效解決新能源汽車傳統(tǒng)空調(diào)低溫環(huán)境下開空調(diào)采暖后，續(xù)航里程衰減嚴(yán)重的問題；本發(fā)明根據(jù)co2的物理特性以及乘員艙和電池?zé)嶝?fù)荷的差異性，采用二次節(jié)流的模式，能提升流量分配的均勻性，提升系統(tǒng)效率和控制精準(zhǔn)度。

30、(6)本發(fā)明在熱泵采暖模式下，可實(shí)現(xiàn)電池、電機(jī)的余熱回收利用功能；同時(shí)春秋季時(shí)，冷卻系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)自然冷卻，降低能耗。

技術(shù)特征：

1.一種車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器采用兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的單蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器位于乘員艙內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)的出口分別與氣冷器、蒸發(fā)器和水冷冷凝器相連，所述壓縮機(jī)、氣冷器、蒸發(fā)器和水冷冷凝器還分別與氣液分離器相連。

4.如權(quán)利要求1所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池?zé)峁芾韱卧碗娍仳?qū)動熱管理單元之間通過第一四通閥相連，所述輪轂電機(jī)熱管理單元和電池?zé)峁芾韱卧g通過第二四通閥連接。

5.如權(quán)利要求4所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池?zé)峁芾韱卧ㄒ来芜B接形成循環(huán)回路的電池冷卻器、水泵、第一四通閥、加熱器、電池、水箱和第二四通閥。

6.如權(quán)利要求4所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述輪轂電機(jī)熱管理單元和第二四通閥之間連接有散熱器。

7.如權(quán)利要求4所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷冷凝器還分別與第一四通閥和第二四通閥相連，所述水冷冷凝器與第一四通閥之間設(shè)置有水箱和水泵。

8.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，還包括均溫模式：

10.如權(quán)利要求8所述的車用co2熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種車用CO<subgt;2</subgt;熱泵和分布式驅(qū)動熱管理系統(tǒng)及工作方法，系統(tǒng)包括：CO<subgt;2</subgt;熱泵子系統(tǒng)，包括形成循環(huán)回路的壓縮機(jī)、氣冷器、氣液分離器和蒸發(fā)器；分布式驅(qū)動熱管理子系統(tǒng)，包括依次串聯(lián)形成循環(huán)回路的電池?zé)峁芾韱卧㈦娍仳?qū)動熱管理單元和輪轂電機(jī)熱管理單元；所述CO<subgt;2</subgt;熱泵子系統(tǒng)通過電池冷卻器、水冷冷凝器與電池?zé)峁芾韱卧M(jìn)行耦合，CO<subgt;2</subgt;熱泵子系統(tǒng)通過電池冷卻器對電池進(jìn)行冷卻，通過水冷冷凝器對電池進(jìn)行加熱；本發(fā)明將兩套子系統(tǒng)有機(jī)耦合集成，可以實(shí)現(xiàn)乘員艙的制冷、采暖；電池的制冷、采暖、電驅(qū)系統(tǒng)的散熱以及熱量回收利用，可極大提升整車熱管理效率。

技術(shù)研發(fā)人員：儲成立,瞿元,劉向紅,藍(lán)光健,辛宇威,孫雨,張瑤瑤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：奇瑞汽車股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26