热管理系统及车辆的制作方法

本发明涉及车辆热管理，具体涉及一种热管理系统及车辆。

背景技术：

1、固态电池凭借其高能量密度和宽温域耐受性，正成为新能源汽车下一代动力电池的重要发展方向。由于固态电池的热特性与液态电池存在显著差异，对整车热管理系统提出了新的挑战。

2、现有整车热管理系统大多基于液态电池设计，难以同时兼顾固态电池的散热需求与保温需求，导致固态电池在实际应用中的热管理效果较差。

技术实现思路

1、为改善固态电池的热管理效果，本发明提供一种针对固态电池设计的热管理系统，热管理系统通过多阀门的组合控制，将固态电池维持在适宜的工作温度区间。

2、根据本发明的实施例，第一方面提供了一种热管理系统，包括：

3、电池热管理回路，其包括换热器、电池水冷板以及五通阀，所述换热器具有冷却液流道和冷媒流道，所述换热器的冷却液流道连通所述电池水冷板、所述五通阀的第四阀口和第五阀口；

4、电机散热回路，其连接至所述五通阀的第一阀口和第二阀口；

5、暖风回路，其包括第一三通阀，所述暖风回路通过所述第一三通阀连通至所述电池水冷板；

6、空调回路，其包括第二四通阀和第二三通阀，所述空调回路通过所述第二四通阀和所述第二三通阀连接至所述换热器的冷媒流道；

7、散热器，其第一端连接至所述五通阀的第三阀口，第二端连接至所述电机散热回路的出口管路；

8、控制器，其被配置为控制所述五通阀、所述第一三通阀、所述第一四通阀、所述第二四通阀和所述第二三通阀的工作状态，使所述电池热管理回路选择性地与所述电机散热回路、所述暖风回路、所述散热器和所述空调回路中的至少一者形成热耦合，以执行对应的热管理模式。

9、在其中一个实施例中，所述电池热管理回路还包括第一水泵，所述换热器的冷却液流道的入口连接所述第一水泵的出口，所述冷却液流道的出口连接所述电池水冷板的入口，所述电池水冷板的出口连接所述五通阀的第五阀口，所述五通阀的第四阀口连接所述第一水泵的入口。

10、在其中一个实施例中，电池热管理回路中的第一水泵、换热器冷却液流道、电池水冷板与五通阀能够形成独立自循环回路，在无需其他回路参与时也能对电池进行加热或冷却。

11、在其中一个实施例中，所述电机散热回路包括电机水泵、电机组件、电控组件以及中冷器，所述电机水泵的入口连接所述五通阀的第一阀口，所述电机水泵的出口分别连接所述电机组件的入口和所述中冷器的入口，所述电机组件的出口连接所述电控组件的入口，所述电控组件的出口和所述中冷器的出口汇合后连接至所述五通阀的第二阀口。

12、在其中一个实施例中，电机散热回路中的电机组件、电控组件串联后与中冷器并联的架构，能够同时对电机、电控及进气进行散热，均衡各支路冷却液流量，并通过五通阀实现与电池回路的通断或串联，为联合散热提供结构基础。

13、在其中一个实施例中，所述暖风回路还包括第二水泵、加热器和暖风芯体，所述第二水泵的出口连接所述加热器的入口，所述加热器的出口连接所述第一三通阀的c口，所述第一三通阀的a口连接所述暖风芯体的入口，所述暖风芯体的出口连接所述第二水泵的入口；所述第一三通阀的b口连接至所述电池水冷板的入口侧，所述暖风芯体的出口还连接至所述电池水冷板的出口侧。

14、在其中一个实施例中，暖风回路中的加热器并通过第一三通阀和暖风芯体出口分别连接电池水冷板两侧，形成暖风芯体与电池水冷板的并联加热路径，使得乘员舱供暖和固态电机的电池加热可独立或同时进行，提高低温环境下热量利用效率。

15、在其中一个实施例中，所述空调回路还包括压缩机、所述第一四通阀、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述压缩机的入口连接所述第一四通阀的b口，出口连接所述第一四通阀的d口；所述第一四通阀的c口连接所述冷凝器的第一端，所述冷凝器的第二端通过所述膨胀阀连接所述第二四通阀的d口；所述第二四通阀的b口连接所述蒸发器的第一端，所述蒸发器的第二端连接所述第一四通阀的a口。

16、在其中一个实施例中，空调回路利用第一四通阀、第二四通阀与压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器构成空调主循环通路，使得空调回路能够通过阀门切换在制冷与热泵之间转换，满足散热和加热双重需求。

17、在其中一个实施例中，所述空调回路还包括所述第二三通阀，所述第二四通阀的c口连接所述换热器的冷媒流道的入口，所述冷媒流道的出口连接所述第二三通阀的a口；所述第二三通阀的c口连接所述第二四通阀的a口，所述第二三通阀的b口连接至所述第二四通阀的c口与所述冷媒流道的入口之间。

18、在其中一个实施例中，空调回路通过第二四通阀c口、第二三通阀a口、b口与换热器冷媒流道的连接，形成带旁通支路的热交换结构，能够控制冷媒流经换热器的流量占比，有助于精确调节其与固态电池的换热量，避免能量浪费。

19、在其中一个实施例中，所述热管理模式包括：

20、电池脉冲自加热模式，该模式中的所述五通阀的第四阀口与第五阀口连通、第一阀口与第二阀口连通且第三阀口关闭，所述第二三通阀的b口与c口连通且a口关闭，所述第一三通阀的b口关闭；

21、电机余热辅助升温模式，该模式中的所述五通阀的第四阀口与第二阀口连通、第一阀口与第五阀口连通且第三阀口关闭，所述第二三通阀的b口与c口连通且a口关闭，所述第一三通阀的b口关闭；

22、极低温加热器供暖保温模式，该模式中的所述五通阀的第一阀口与第二阀口连通、第四阀口与第五阀口连通且第三阀口关闭，所述第一三通阀的a口、b口和c口均连通；

23、极低温电机与加热器联合保温模式，该中模式的所述五通阀的第一阀口与第五阀口连通、第二阀口与第四阀口连通且第三阀口关闭，所述第一三通阀的a口、b口和c口均连通。

24、在一些实施例中，以上模式对电池进行加热或保温，且在此过程中空调回路的冷媒不参与同电池热管理回路的热交换，保证乘员舱的制冷与制热需求。

25、在其中一个实施例中，所述热管理模式包括：

26、电池、电机及空调联合散热模式，该模式中的所述五通阀的第一阀口与第五阀口连通、第四阀口与第三阀口连通且第二阀口关闭，所述第一三通阀的b口关闭，所述第一四通阀的a口与b口连通、c口与d口连通，所述第二四通阀的a口与d口连通、b口与c口连通，所述第二三通阀至少c口与a口连通；

27、电池与散热器联合散热模式，该模式中的所述五通阀的第四阀口与第三阀口连通、第二阀口与第五阀口连通且第一阀口关闭，所述第一三通阀的b口关闭，所述第二三通阀的b口与c口连通且a口关闭；

28、电池、电机及散热器联合散热模式，该模式中的所述五通阀的第一阀口与第五阀口连通、第四阀口至少与第三阀口连通，所述第一三通阀的b口关闭，所述第二三通阀的b口与c口连通且a口关闭。

29、在一些实施例中，以上模式利用了散热器为对电池进行散热降温，有效保证固态电池的温度。

30、在其中一个实施例中，所述热管理模式包括：

31、低温怠速热泵保温模式，该模式中的所述五通阀的第四阀口与第五阀口连通、第一阀口与第二阀口连通且第三阀口关闭，所述第一三通阀的b口关闭，所述第一四通阀的a口与d口连通、b口与c口连通，所述第二四通阀的a口与b口连通、c口与d口连通，所述第二三通阀的c口与a口、b口均连通；

32、低温行驶电机辅助保温模式，该模式中的所述五通阀的第一阀口与第五阀口连通、第二阀口与第四阀口连通且第三阀口关闭，所述第一三通阀的b口关闭，所述第一四通阀的a口与d口连通、b口与c口连通，所述第二四通阀的a口与b口连通、c口与d口连通，所述第二三通阀的b口与c口连通且a口关闭；

33、低温行驶热泵与电机联合保温模式，该模式中的所述五通阀的第一阀口与第五阀口连通、第二阀口与第四阀口连通且第三阀口关闭，所述第一三通阀的b口关闭，所述第一四通阀的a口与d口连通、b口与c口连通，所述第二四通阀的a口与b口连通、c口与d口连通，所述第二三通阀的c口与a口、b口均连通。

34、在一些实施例中，以上模式均使空调回路以热泵循环应对低温环境。

35、根据本发明的实施例，第二方面提供了一种车辆，该车辆包括前述的热管理系统。

36、本发明的热管理系统针对固态电池设计，通过五通阀、第一三通阀以及空调侧四通阀等将电池热管理回路、电机散热回路、暖风回路、空调回路与散热器集成耦合，使得电池热管理回路在控制器的调配下能够选择性地与电机散热回路、暖风回路、散热器和空调回路中的至少一者连通，形成十种可灵活切换的热管理模式，保证固态电池在不同环境温度、车辆工况和电池温度状态下均能获得良好的热管理效果。