电动汽车热管理系统及电动汽车的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车热管理系统，同时，本实用新型还涉及一种装设有该电动汽车热管理系统的电动汽车。


背景技术：

2.目前，热泵空调系统已经广泛应用到纯电动汽车上，在满足汽车制冷和制暖要求的同时，也能够起到节能的效果。根据组成的形式不同，热泵空调系统分可为直接式热泵和间接式热泵。
3.其中，直接式热泵可以看成通过蒸发器的逆向循环实现冷凝功能，以释放热量来实现制暖的效果。间接式热泵则是利用压缩机的排气能量通过热传递的形式，将热量传递给暖风芯体实现制暖的效果。
4.目前，由于热泵空调系统的结构设计的不合理，导致热泵空调系统在低温环境下的制暖效果差，甚至出现无法启动热泵的问题，严重影响汽车的使用舒适性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电动汽车热管理系统，以利于提高其在低温环境下的制暖效果。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种电动汽车热管理系统，包括：
8.热泵回路，所述热泵回路包括压缩机、室外过冷式冷凝器、室内水冷冷凝器和空调蒸发器，所述室外过冷式冷凝器和所述室内水冷冷凝器的制冷剂进口均并联有带截止阀的制冷剂进管与制冷剂回流管，所述室外过冷式冷凝器和所述室内水冷冷凝器的制冷剂出口并联，且经带有第一膨胀阀的制冷剂第一支路与所述空调蒸发器的进口相连，所述空调蒸发器的出口与所述压缩机的进口相连；
9.电驱回路，所述电驱回路包括依次串接设置的电池水泵、电池包、电机冷却器、电机和车载充配电总成；
10.空调热水回路，所述空调热水回路包括依次串接设置的暖风水泵、所述室内水冷冷凝器和空调暖风芯体；
11.其中，两个所述制冷剂进管并接于所述压缩机的出口，于所述第一膨胀阀上游的所述制冷剂第一支路上并联有带第二膨胀阀的制冷剂第二支路，所述制冷剂第二支路经串接所述电机冷却器后与所述压缩机的进口相连，两个所述制冷剂回流管并接，且于所述电机冷却器的下游并联至所述制冷剂第二支路上。
12.进一步的，于所述室外过冷式冷凝器和所述室内水冷冷凝器的出口，以及两个所述制冷剂回流管并接后的管路上分别设有单向阀。
13.进一步的，所述车载充配电总成包括集成设置的obc、dcdc和pdu。
14.进一步的，于所述电机冷却器的出口串接有电机冷却器端水阀，且于所述电机冷
却器的进口以及所述电机冷却器端水阀的出口之间并联有带电驱路水阀的第一旁通支路。
15.进一步的，于所述室内水冷冷凝器和所述空调暖风芯体之间串接有水加热器。
16.进一步的，于所述室外过冷式冷凝器的出口并联有带旁通截止阀的第二旁通支路。
17.进一步的，于所述车载充配电总成的下游串接有第一三通阀，所述第一三通阀的两个出口分别连接有第三旁通支路和带低温散热器的散热支路，所述第三旁通支路和散热支路的另一端并联相接。
18.进一步的，于所述车载充配电总成和所述第一三通阀之间串接有电驱水泵。
19.进一步的所述电动汽车热管理系统还包括三相换热器，且其中：
20.所述三相换热器中的第一相的入口经第三膨胀阀与所述制冷剂第一支路及所述制冷剂第二支路并联，所述第一相的出口于所述电机冷却器的下游并联于所述制冷剂第二支路上；
21.所述三相换热器中的第二相的入口与所述电池包串连，所述第二相的出口串接有四通阀，所述电池水泵的入口、所述电机冷却器的进口，以及并联后的所述第三旁通支路和所述散热支路分别连接于所述四通阀上；
22.所述三相换热器的第三相的入口经第二三通阀分别与所述空调暖风芯体的进口及所述室内水冷冷凝器相连，所述第三相的出口与所述空调暖风芯体的出口并联后连接至所述暖风水泵的进口，。
23.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
24.(1)本实用新型所述的电动汽车热管理系统，通过在室外过冷式冷凝器和室内水冷冷凝器的制冷剂进口并联有带截止阀的制冷剂进管与制冷剂回流管，其两个制冷剂回流管并接，利于对室外过冷式冷凝器和室内水冷冷凝器的工作状态进行单独调整，以满足不同的使用需求，并通过制冷剂第一支路和制冷剂第二支路的设置，使得该电动汽车热管理系统还可对电驱回路中用电器件产生的热能进行再利用，不仅利于提高热泵回路在低温状态下的制暖效果，而且还利于降低能耗。
25.此外，本实用新型中，单向阀的产品成熟，能够防止制冷剂的回流，从而利于提高室外过冷式冷凝器和室内水冷冷凝器的使用稳定性。obc、dcdc和pdu三者间的集成设置，利于对三者的温度进行统一的调节，且三者的集成方式成熟，便于实施。在电机冷却器的进口以及电机冷却器端水阀的出口之间并联的带电驱路水阀的第一旁通支路，利于实现对车载充配电总成的快速冷却，该第一旁通支路的结构简单，且便于布置。而水加热器的设置，则利于提高整个系统的制暖效果。
26.本实施例中，还通过设置第二旁通支路，利于提高热管理系统在对热量的吸收效果，而可提高在低温工况下的制暖效果。而通过第一三通阀、第三旁通支路以及带低温散热器的散热支路的设置，则利于热管理系统在使用低温散热器，以及不使用低温散热器的两状态之间进行切换，且第一三通阀、第三旁通支路以及散热支路的结构简单，便于布置实施。
27.另外，电驱水泵的产品成熟，利于冷却液在电驱回路中的流动。三相换热器的产品成熟，利于提高对热泵回路中的冷媒、电驱回路以及空调热水回路中冷却液的换热效果。
28.本实用新型的另一目的在于提出一种电动汽车，该电动汽车上设有如上所述的电
动汽车热管理系统，还设有与所述电动汽车热管理系统相连的热管理控制器。
29.本实用新型所述的电动汽车，通过采用如上所述的电动汽车热管理系统，以及与电动汽车热管理系统相连的热管理控制器，便于对电动汽车热管理系统的工作状态进行调整，从而利于提高电动汽车的舒适性。
附图说明
30.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1为本实用新型实施例所述的电动汽车热管理系统的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例所述的电动汽车热管理系统在常规制暖时能量流动的示意图；
33.图3为本实用新型实施例所述的电动汽车热管理系统在低温制暖时能量流动的示意图；
34.图4为本实用新型实施例所述的电动汽车热管理系统在利用电机冷却器的热量来加热电池时能量流动的示意图；
35.图5为本实用新型实施例所述的电动汽车热管理系统在利用低温散热器来冷却电池时能量流动的示意图；
36.图6为本实用新型实施例所述的电动汽车热管理系统在快速冷却电机时的能量流动的示意图；
37.附图标记说明：
38.1、低温散热器；2、室外过冷式冷凝器；3、第一制冷剂进管；4、第二制冷剂进管；5、第一制冷剂回流管；6、第二制冷剂回流管；7、汇流管；8、制冷剂第一支路；9、制冷剂第二支路；10、室内水冷冷凝器；
39.11、空调蒸发器；12、空调暖风芯体；13、鼓风机；14、压缩机；15、电池水泵；16、电池包；17、电机冷却器；18、电机；19、第二三通阀；20、车载充配电总成；
40.21、暖风水泵；22、散热支路；23、第一旁通支路；24、ptc；25、第二旁通支路；26、第一三通阀；27、第三旁通支路；28、电驱水泵；29、三相换热器；30、制冷剂第三支路；
41.31、四通阀；32、暖风进液管路；33、暖风出液管路；34、气液分离器；35、制冷剂总进管；36、温度传感器；37、压力传感器；38、电机冷却器端水阀；39、第二制冷剂出管；
42.40、第二溢水壶；41、第一溢水壶；42、第一制冷剂出管；
43.301、第一截止阀；401、第三截止阀；501、第二截止阀；601、第四截止阀；701、第三单向阀；801、第一膨胀阀；901、第二膨胀阀；2301、电驱路水阀；2501、旁通截止阀；2901、第一相；2902、第二相；2903、第三相；3201、三通接头；3001、第三膨胀阀；4201、第一单向阀；4301、第二单向阀。
具体实施方式
44.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其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。另外，若出现“第一”、“第二”以及“第三”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
48.本实施例涉及一种电动汽车热管理系统，包括热泵回路、电驱回路以及空调热水回路。其中，热泵回路包括压缩机、室外过冷式冷凝器、室内水冷冷凝器和空调蒸发器，室外过冷式冷凝器和室内水冷冷凝器的制冷剂进口均并联有带截止阀的制冷剂进管与制冷剂回流管，室外过冷式冷凝器和室内水冷冷凝器的制冷剂出口并联，且经带有第一膨胀阀的制冷剂第一支路与空调蒸发器的进口相连，空调蒸发器的出口与压缩机的进口相连。
49.而电驱回路包括依次串接设置的电池水泵、电池包、电机冷却器、电机和车载充配电总成。空调热水回路包括依次串接设置的暖风水泵、上述的室内水冷冷凝器和空调暖风芯体。
50.以上结构中，两个制冷剂进管并接于压缩机的出口，于第一膨胀阀上游的制冷剂第一支路上并联有带第二膨胀阀的制冷剂第二支路，制冷剂第二支路经串接电机冷却器后与压缩机的进口相连，两个制冷剂回流管并接，且于电机冷却器的下游并联至制冷剂第二支路上。
51.基于如上整体介绍，本实施例中所述的电动汽车热管理系统的一种示例性结构如图1中所示，诚如上所述的，室外过冷式冷凝器2的制冷剂进口并联有带第一截止阀301的第一制冷剂进管3，以及带有第二截止阀501的第一制冷剂回流管5。室内水冷冷凝器10的制冷剂进口并联有带第三截止阀401的第二制冷剂进管4，以及带有第四截止阀601的第二制冷剂回流管6。
52.可以理解的是，本实施例中的室外过冷式冷凝器2和室内水冷冷凝器10均可采用现有技术中可应用于电动汽车上的冷凝器，热泵回路中流动的制冷剂可分别流入室外过冷式冷凝器2和室内水冷冷凝器10中，并进行热交换，从而满足不同的使用需求。
53.具体结构上，继续参照图1中所示，本实施例中的第一制冷剂进管3和第二制冷剂进管4经由三通接头而与制冷剂总进管35相连，上述的压缩机14流出的制冷剂经由制冷剂总进管35向后流动。另外，为提高压缩机14的使用效果，在位于压缩机14上游的还设有气液分离器34。
54.本实施例中，继续参照图1中所示，室外过冷式冷凝器2的出口连通有第一制冷剂出管42，室内水冷冷凝器10的出口连通有第二制冷剂出管39，并在第一制冷剂出管42和第二制冷剂出管39上分别设有第一单向阀4201和第二单向阀4301。其中，第一单向阀4201以及第二单向阀4301均可采用现有技术中成熟的单向阀结构，其产品成熟，能够防止制冷剂
的回流，从而利于提高室外过冷式冷凝器2和室内水冷冷凝器10在的使用中的效果。
55.如图1中所示，本实施例中的第一制冷剂出管42和第二制冷剂出管39中的制冷剂经由带有上述第一膨胀阀801的制冷剂第一支路8流动至空调蒸发器11的进口，制冷器还经由空调蒸发器11的出口而流动至压缩机14的进口。
56.如图1中所示，上述的电驱回路中电池包16、电池水泵15车载充配电总成20、电机18以及电机冷却器17均布置管路上。其中，电池水泵15用于向电驱回路中输送冷却液，电池包16位于电池水泵15的上游，电机冷却器17设置在电池水泵15和电机18之间，车载充配电总成20位于电机18的下游。此处，电机18为并联布置的两个，当然，电机18的具体数量还可根据具体的使用需求进行适应性的调整。
57.本实施例中的车载充配电总成20包括集成设置的obc、dcdc和pdu。此处，obc、dcdc和pdu三者间的集成设置，利于对三者的温度进行统一的调节，且三者的集成方式成熟，便于实施。其中，obd(on
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board diagnostics，车载自动诊断系统)，dcdc(直流直流转换器)，以及pdu(power distribution unit，电源分配单元)均可采用现有技术中成熟的结构。
58.作为一种优选的实施方式，本实施例中，如图1中所示，于第一膨胀阀801上游的制冷剂第一支路8上并联有带第二膨胀阀901的制冷剂第二支路9，制冷剂第二支路9经串接电机冷却器17后与压缩机14的进口相连，且于电机冷却器17的下游并联至所述制冷剂第二支路9上。如此设置，利于制冷剂流经电机冷却器17，从而利于提高对电机18的冷却效果。
59.于电机冷却器17的出口串接有位于电机18上游的电机冷却器端水阀38，且于电机冷却器17的进口以及电机冷却器端水阀38的出口之间并联有带电驱路水阀2301的第一旁通支路23。该第一旁通支路23和电驱路水阀2301的设置，利于实现对车载充配电总成20的快速冷却，且第一旁通支路23的结构简单，且便于布置。
60.作为优选的一种实施方式，本实施例中，于室外过冷式冷凝器2的出口并联有带旁通截止阀2501的第二旁通支路25，该第二旁通支路25的进液端具体连接在第一制冷剂出管42上，出液端连接在气液分离器34的上游。此处，通过第二旁通支路25，利于提高热管理系统在对热量的吸收效果，而可提高在低温工况下的与室内水冷冷凝器10共同配合，从而实现制暖的效果。
61.本实施中，于车载充配电总成20的下游串接有第一三通阀26，该第一三通阀26的两个出口分别连接有第三旁通支路27和带低温散热器1的散热支路22，其中，第三旁通支路27的出液端和散热支路22相并联。
62.此处，第一三通阀26、第三旁通支路27以及带低温散热器1的散热支路22的设置，则利于热管理系统在使用低温散热器1的制冷状态，以及不使用低温散热器1的给电池加热状态之间的切换，且第一三通阀26、第三旁通支路27以及散热支路22的结构简单，便于布置实施。
63.于车载充配电总成20和第一三通阀26之间串接有电驱水泵28，电驱水泵28用于驱动电驱回路中冷却液的流动，其产品成熟，利于其内冷却液在电驱回路中的流动。另外，为提高电驱水泵28在使用时的安全性，本实施例中，如图1中所示，在管路上还设有第一溢水壶41。
64.继续参照图1中所示，本实施例中，暖风水泵21布置在空调暖风芯体12的下游，其用于驱动冷却液的流动，而为提高空调热水回路中冷却液的使用效果，本实施例中还设于
第二溢水壶40。其中，第二溢水壶40和上述的第一溢水壶41均存储有冷却液，以向对应的回路中补入冷却液，并将回路中产生的气体进行排出。
65.具体来讲，本实施例中，空调暖风芯体12的上游经由暖风进液管路32与室内水冷式冷凝器相连，空调暖风芯体12的下游经由暖风出液管路33与暖风水泵21相连。其中，邻近于空调暖风芯体12还设有鼓风机13，以利于提高空调暖风芯体12的制暖效果。
66.为进一步提高空调热水回路中的制暖效果，本实施例中，于室内水冷冷凝器10和空调暖风芯体12之间的第一暖风进液管路32上还串接有水加热器，此处的水加热器优选为现有技术中的ptc24，其与空调暖风芯体12共同作用而具有较好的制暖效果。
67.本实施例中的电动汽车热管理系统还包括三相换热器29，在位于空调暖风芯体12上游的第一暖风进液管路32上设有第二三通阀19，以实现三相换热器29、第一暖风进液管路32以及空调暖风芯体12之间的连接。
68.该三相换热器29可采用现有技术中成熟的三相换热器29，如图1中所示，该三相换热器29中的第一相2901的入口经带有第三膨胀阀3001的制冷剂第三支路30而与制冷剂第一支路8，以及制冷剂第二支路9并联，第一相2901的出口于电机冷却器17的下游并联于制冷剂第二支路9上。
69.该三相换热器29中的第二相2902的入口与电池包16串连，第二相2902的出口串接有四通阀31，电池水泵15的入口、电机冷却器17的进口，以及并联后的第三旁通支路27和散热支路22分别连接于四通阀31上。
70.而该三相换热器29的第三相2903的入口经第二三通阀19分别与空调暖风芯体12的进口及室内水冷冷凝器10相连，第三相2903的出口经由三通接头3201与空调暖风芯体12的出口并联后连接至暖风水泵21的进口。该三相换热器29的产品成熟，利于提高对热泵回路中的制冷剂、电驱回路以及空调热水回路中冷却液的换热效果。
71.如图1中所示，本实施例中，第一制冷剂回流管5和第二制冷剂进管4经由三通接头而与汇流管7的出液端相连，汇流管7的进液端连接在电机冷却器17与气液分离器34之间，并位于制冷剂第三支路30与电机冷却器17上游的交汇处的下游，以便于将该管路中的制冷剂输送至室外过冷式冷凝器2。此处，在汇流管7相连上设有第三单向阀701，以防止制冷器在汇流管7上发生回流的问题。
72.本实施例中所述的电动汽车热管理系统在常规制暖时，能量的走向如图2中加粗的部分所示，该状态下，第一截止阀301、第二截止阀501以及第四截止阀601均关闭，制冷剂的能量走向依次为压缩机14、第三截止阀401、室内水冷冷凝器10、第二单向阀4301、第二膨胀阀901、制冷剂第二支路9、电机冷却器17、气液分离器34、压缩机14。
73.与此同时，暖风水泵21中冷却液的能量走向依次是室内水冷冷凝器10、ptc24、暖风进水管路、空调暖风芯体12，暖风出水管路、暖风水泵21、室内水冷冷凝器10。在室温大于等于
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10℃时，该电动汽车热管理系统将电机冷却器17吸收的热能用于制暖，从而实现能量的优化利用，并具有较好的制暖效果。
74.本实施例中所述的电动汽车热管理系统在低温制暖时，能量的走向如图3中加粗的部分所示，该状态下，第一截止阀301和第四截止阀601均状态，因处于低温环境下，空调暖风芯体12处于工作状态，而ptc24不工作。制冷剂的能量走向依次为压缩机14、第三截止阀401、室内水冷冷凝器10、第二制冷剂出管39、制冷剂第三支路30、三相换热器29、气液分
离器34、压缩机14。
75.同时，第二制冷剂出管39流出的制冷剂还可流经制冷剂第二支路9、电机冷却器17，流经气液分离器34后重新流回压缩机14。而且，第一回流管可将制冷剂第三支路30和制冷剂第二支路9流出的部分制冷剂输送至室外过冷式冷凝器2，进一步进行换热后再通过第二旁通支路25流回气液分离器34中。
76.该电动汽车热管理系统，通过带走电机冷却器17带走电驱的热量，并用于热管理系统的制暖，可利于在低温工况下的制暖效果，与此同时，高温环境下电机冷却器17还因被带走热能而冷却，利于提高电池的使用安全性。
77.本实施例中所述的电动汽车热管理系统在利用电机冷却器17的热量加热电池时，能量的走向如图4中加粗的部分所示，此时，冷却液的能量依次流经第一三通阀26、第三旁通支路27、四通阀31、电池水泵15、电池包16、三相换热器29、四通阀31、第一旁通支路23、电驱路水阀2301、电机18，以及车载充配电总成20、第一三通阀26。
78.该电动汽车热管理系统，通过利用电机18产生的热量对电池包16进行加热，在满足加热电池包16的使用需求下，还利于降低电机18的温度，从而起到较好的使用效果。
79.本实施例中所述的电动汽车热管理系统在利用低温散热器1冷却电池时，能量的走向如图5中加粗的部分所示，冷却液的能量走向依次是第一三通阀26、散热支路22、低温散热器1、四通阀31、电池水泵15、电池包16、三相换热器29、电驱路水阀2301、电机18、车载充配电总成20、电驱水泵28，以及第一三通阀26。
80.该电动汽车热管理系统，通过利用低温散热器1起到冷却电池包16的效果。其中，需要说明的是，上述的常规冷却状态下，三相换热器29处于工作状态，压缩机14处于启动制冷状态，而低温散热器1处于被动冷却状态。
81.本实施例中所述的电动汽车热管理系统在快速冷却电机时，能量的走向如图6中加粗的部分所示，制冷剂的能量走向依次是电机冷却器17、气液分离器34、压缩机14、第一截止阀301、室外过冷式冷凝器2、第一制冷剂出管42、第一单向阀4201、制冷剂第二支路9、电机冷却器17。
82.冷却液的能量走向依次是第一三通阀26、散热支路22、低温散热器1、四通阀31、电机冷却器17、电池冷却器端水阀38、电机18、车载充配电总成20、电驱水泵28，以及第一三通阀26。该状态下能够利用电机冷却器17来快速冷却电机18，并利于解决因电机18过热而导致的停机问题。
83.本实施例中所述的电动汽车热管理系统，通过在室外过冷式冷凝器2和室内水冷冷凝器10的制冷剂进口并联有带截止阀的制冷剂进管与制冷剂回流管，两个制冷剂回流管并接，利于热泵回路中对室外过冷式冷凝器2和室内水冷冷凝器10的工作状态进行的单独调整的调整，并通过制冷剂第一支路8和制冷剂第二支路9，不仅利于提高热泵回路在低温状态下的制暖效果，而且还利于对电驱回路中产生的热能进行再利用，从而有效降低电动汽车热管理系统的能耗。
84.此外，本实施例还涉及一种电动汽车，该电动汽车上设有如上所述的电动汽车热管理系统，同时，该电池汽车上还设有与电动汽车热管理系统相连的热管理控制器。此处的热管理控制器可采用现有技术中的应用于电动汽车上的热管理控制器，其用于调节电动汽车热管理系统的工作状态，以满足具体的使用需求。
85.在电动汽车热管理系统上还设有用于检测温度的温度传感器36，以及用于检测压力的压力传感器37，通过温度传感器36，以及压力传感器37与热管理控制器之间的连接，利于提高热管理控制器的使用效果。其中，温度传感器36和压力传感器37可参照图1中所示的位置进行布置，也可以根据具体的使用需求进行排布，只要便于对温度和压力进行测量即可。
86.本实施例中所述的电动汽车，通过采用如上所述的电动汽车热管理系统，以及与电动汽车热管理系统相连的热管理控制器，便于对电动汽车热管理系统的工作状态进行调整，从而利于提高电动汽车的舒适性。
87.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。