一种整车热管理系统和电动车的制作方法

1.本发明涉及电动车技术领域，特别涉及一种整车热管理系统和电动车。


背景技术：

2.纯电动汽车的低温续航里程相对于常温条件下会降低四成甚至一半。主要原因在于，首先，在低温环境下电池容量衰减，导致电池最终能够放出的总电量减少；其次，在低温环境下为了保证乘员舱的热舒适性，需要电池输出电量对乘员舱进行制热，电量消耗较大。除此之外，在其他温度条件下，也会出现一些工况条件影响纯电动汽车续航里程。


技术实现要素：

3.本发明提供一种整车热管理系统和电动车，解决现有技术中电动车电动车续航里程受温度影响较大的技术问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种整车热管理系统，包括：制冷剂循环系统、暖风水循环系统、电池水循环系统、电机水循环系统、第一换热元件、第二换热元件、第三换热元件以及四通阀；
5.所述制冷剂循环系统通过所述第一换热元件与所述暖风水循环系统耦合；
6.所述制冷剂循环系统通过所述第二换热元件与所述电池水循环系统耦合；
7.所述暖风水循环系统通过所述第三换热元件与所述电池水循环系统耦合；
8.所述电池水循环系统通过所述四通阀与所述电机水循环系统相连。
9.进一步地，所述制冷剂循环系统包括：压缩机、室外换热器、气液分离器、同轴管以及蒸发器；
10.所述压缩机的输出端与所述室外换热器的流道输入端相连，所述室外换热器的流道输出端通过第三截止阀与所述气液分离器的输入端相连，所述气液分离器的输出端与所述压缩机的输入端相连；
11.所述室外换热器的流道输出端与所述同轴管的第一流道的输入端相连，所述同轴管的第一流道的输出端与所述蒸发器的流道输入端相连，所述蒸发器的流道输出端与所述同轴管的第二流道的输入端相连，所述同轴管的第二流道的输出端与所述气液分离器的输入端相连；
12.所述第一换热元件的第一流道串联在所述压缩机的输出端与所述室外换热器的流道输入端之间；
13.所述第二换热元件的第一流道的输入端与所述同轴管的第一流道的输出端相连，所述第二换热元件的第一流道的输出端与所述同轴管的第二流道的输入端相连。
14.进一步地，所述第一换热元件的第一流道的输出端与所述室外换热器的流道输入端之间串联有第一电子膨胀阀，所述第一电子膨胀阀两端并联有第一截止阀；
15.所述第一换热元件的第一流道的输出端通过第二截止阀与所述同轴管的第一流道的输入端相连；
16.所述蒸发器的流道输入端处设置有第二电子膨胀阀；
17.所述第二换热元件的流道输入端处设置有第三电子膨胀阀。
18.进一步地，所述室外散热器配置有散热风扇。
19.进一步地，所述蒸发器一侧配置有鼓风机。
20.进一步地，所述暖风水循环系统包括：暖风水泵、水加热器、第一三通水阀以及暖风芯体；
21.所述暖风水泵的输出端与所述第一换热元件的第二流道的输入端相连，所述第一换热元件的第二流道的输出端与所述水加热器的输入端相连，所述水加热器的输出端与所述暖风芯体的流道输入端相连，所述暖风芯体的流道输出端与所述第一三通水阀第一端口相连，所述第一三通水阀的第二端口与所述暖风水泵的输入端相连，所述第一三通水阀的第三端口通过所述第三换热元件的第一流道与所述暖风水泵的输入端相连。
22.进一步地，所述暖风芯体设置在所述鼓风机的出风侧。
23.进一步地，所述电池水循环系统包括：电池水泵、电池包冷却元件以及第二三通水阀；
24.所述电池水泵的输出端与所述电池包冷却元件的流道输入端相连，所述电池包冷却元件的流道输出端与所述第三换热元件的第二流道的输入端相连，所述第三换热元件的第二流道的输出端通过所述第二换热元件的第二流道与所述四通阀的第四端口相连，所述四通阀的第三端口与所述第二三通水阀的第一端口相连，所述第二三通水阀的第二端口与所述第三换热元件的第二流道的输入端相连，所述第二三通水阀的第三端口与所述电池水泵的输入端相连。
25.进一步地，所述电机水循环系统包括：电机水泵、电机冷却元件、第三三通水阀以及低温散热器；
26.所述电机水泵的输出端通过所述电机冷却元件的流道与所述第三三通水阀的第一端口相连，所述第三三通水阀的第二端口与所述低温散热器的流道输入端相连，所述低温散热器的流道输出端与所述电机水泵的输入端相连；
27.所述第三三通阀的第三端口与所述四通阀的第一端口相连，所述四通阀的第二端口与所述电机水泵的输入端相连。
28.一种电动车，包括：所述的整车热管理系统。
29.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
30.本技术实施例中提供的整车热管理系统和电动车，通过建立制冷剂循环系统、暖风水循环系统、电池水循环系统、电机水循环系统并通过第一换热元件耦合所述制冷剂循环系统和所述暖风水循环系统，通过第二换热元件耦合所述制冷剂循环系统与所述电池水循环系统，通过第三换热元件耦合所述暖风水循环系统与所述电池水循环系统，通过四通阀连接所述电池水循环系统和所述电机水循环系统，实现各循环系统间的热传递，从而实现乘员舱制冷、乘员舱制热、乘员舱除湿、电池冷却、电池加热、混合制冷、混合制热、电机冷却、室外换热器化霜等功能模式时，亦可同时实现上述功能模式的组合，从而满足舒适实用的同时，还能够满足低温工况下，热量的高效应用，降低低温对续航里程的影响；从而达到优化电动车的电能高效利用的效果。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的整车热管理系统的原理结构示意图。
具体实施方式
33.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
36.下面结合附图并参考具体实施例描述本技术。
37.本技术实施例通过提供一种整车热管理系统和电动车，解决现有技术中电动车电动车续航里程受温度影响较大的技术问题。
38.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
39.参见图1，一种整车热管理系统，包括：制冷剂循环系统100、暖风水循环系统200、电池水循环系统300、电机水循环系统400以及用于各循环系统之间进行耦合热传递的第一换热元件32、第二换热元件15、第三换热元件21和四通阀28。
40.具体来说，所述制冷剂循环系统100通过所述第一换热元件32与所述暖风水循环系统200耦合；从而能够通过所述第一换热元件32在两者间进行热传递。本实施例中，所述第一换热元件32采用水冷冷凝器。
41.所述制冷剂循环系统100通过所述第二换热元件15与所述电池水循环系统300耦合；从而能够通过所述第二换热元件15在两者间进行热传递。本实施例中，所述第二换热元件15采用第一板式换热器。
42.所述暖风水循环系统200通过所述第三换热元件21与所述电池水循环系统300耦合；从而能够通过所述第三换热元件21在两者间进行热传递。本实施例中，所述第三换热元
件21采用第二板式换热器。
43.所述电池水循环系统300通过所述四通阀28与所述电机水循环系统400相连，从而根据热量控制模式，选通所述电池水循环系统300和所述电机水循环系统400。
44.具体来说，所述制冷剂循环系统100的主要功能组件包括：压缩机1、室外换热器5、气液分离器9、同轴管10以及蒸发器12。
45.所述压缩机1的输出端与所述室外换热器5的流道输入端相连，所述室外换热器5的流道输出端通过第三截止阀8与所述气液分离器9的输入端相连，所述气液分离器9的输出端与所述压缩机1的输入端相连；所述室外换热器5的流道输出端与所述同轴管10的第一流道的输入端相连，所述同轴管10的第一流道的输出端与所述蒸发器12的流道输入端相连，所述蒸发器12的流道输出端与所述同轴管10的第二流道的输入端相连，所述同轴管12的第二流道的输出端与所述气液分离器9的输入端相连；所述第一换热元件32的第一流道串联在所述压缩机1的输出端与所述室外换热器5的流道输入端之间；所述第二换热元件15的第一流道的输入端与所述同轴管10的第一流道的输出端相连，所述第二换热元件15的第一流道的输出端与所述同轴管10的第二流道的输入端相连。
46.相类似的，所述第一换热元件32的第一流道的输出端与所述室外换热器5的流道输入端之间串联有第一电子膨胀阀3，所述第一电子膨胀阀3两端并联有第一截止阀2；所述第一换热元件32的第一流道的输出端通过第二截止阀7与所述同轴管10的第一流道的输入端相连；所述蒸发器12的流道输入端处设置有第二电子膨胀阀11；所述第二换热元件15的流道输入端处设置有第三电子膨胀阀14。
47.为了便于散热和制冷，热流动，所述室外散热器5配置有散热风扇4。所述蒸发器12一侧配置有鼓风机13。
48.进一步地，所述暖风水循环系统200包括：暖风水泵19、水加热器16、第一三通水阀18以及暖风芯体17。
49.所述暖风水泵19的输出端与所述第一换热元件32的第二流道的输入端相连，所述第一换热元件32的第二流道的输出端与所述水加热器16的输入端相连，所述水加热器16的输出端与所述暖风芯体17的流道输入端相连，所述暖风芯体17的流道输出端与所述第一三通水阀18第一端口相连，所述第一三通水阀18的第二端口与所述暖风水泵19的输入端相连，所述第一三通水阀18的第三端口通过所述第三换热元件21的第一流道与所述暖风水泵19的输入端相连。
50.为了便于吹出热风，所述暖风芯体17设置在所述鼓风机13的出风侧。
51.进一步地，所述电池水循环系统300包括：电池水泵30、电池包冷却元件31以及第二三通水阀29。
52.所述电池水泵30的输出端与所述电池包冷却元件31的流道输入端相连，所述电池包冷却元件31的流道输出端与所述第三换热元件21的第二流道的输入端相连，所述第三换热元件21的第二流道的输出端通过所述第二换热元件15的第二流道与所述四通阀28的第四端口相连，所述四通阀28的第三端口与所述第二三通水阀29的第一端口相连，所述第二三通水阀29的第二端口与所述第三换热元件21的第二流道的输入端相连，所述第二三通水阀29的第三端口与所述电池水泵30的输入端相连。
53.相类似的，所述电机水循环系统400包括：电机水泵22、电机冷却元件、第三三通水
阀26以及低温散热器6。其中，所述电机冷却元件主要包括：dcdc的换热元件23，mcu换热元件24，驱动电机换热元件25。
54.所述电机水泵22的输出端通过所述电机冷却元件的流道与所述第三三通水阀26的第一端口相连，所述第三三通水阀26的第二端口与所述低温散热器6的流道输入端相连，所述低温散热器6的流道输出端与所述电机水泵22的输入端相连；所述第三三通阀26的第三端口与所述四通阀28的第一端口相连，所述四通阀28的第二端口与所述电机水泵22的输入端相连。
55.本实施例提供的整车热管理系统还包括：空调箱和前端模块电子风扇。所述蒸发器12与所述暖风芯体17设置在空调箱内。
56.值得说明的是，为了便于补充循环冷媒，所述电机水循环系统400和暖风水循环系统200上分别对应连接有第一补水壶27和第二补水壶20。
57.本实施例还提供基于上述整车热管理系统的电动车。
58.下面将具体描述其工作过程。
59.制冷剂循环系统100制热时，所述压缩机1可将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂。所述水冷冷凝器32的第一流道和第二流道分别流通制冷剂和防冻液，通过制冷剂与暖风水系统回路中防冻液进行热交换，将高温高压的气态制冷剂液化冷凝为高温高压的液态制冷剂，同时对暖风水回路系统防冻液进行加热；然后第一截止阀2关闭，使制冷剂只能通过第一电子膨胀阀3进行节流膨胀，在所述室外换热器5处进行蒸发吸热，此时散热风扇4带动空气流动，增加换热效果。然后制冷剂通过第三截止阀8和气液分离器9回到压缩机1，完成循环。
60.制冷剂循环系统100制冷时，压缩机1可将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的气态制冷剂；制冷剂经过水冷冷凝器32，此时暖风水循环系统200内的冷却液不流动，几乎没有换热，制冷剂仍为气态；然后第一截止阀2打开，制冷剂通过第一截止阀2流向室外换热器5，在室外换热器5处与空气换热冷凝为液体，此时散热风扇4带动空气流动，增加换热效果。再然后制冷剂通过同轴管10流向第二电子膨胀阀11进行节流，在蒸发器12处进行蒸发，吸收空气中热量产生低温空气，通过鼓风机13将冷空气吹至乘员舱，产生制冷效果。制冷剂在经过蒸发器12后再次经过同轴管10，此时同轴管10内分别有液态制冷剂和气态制冷剂，其中液态制冷剂温度更高，通过热交换，气态制冷剂温度提高，液态温度降低，有利于整车制冷性能。最后制冷剂通过气液分离器9回到压缩机1。
61.实际用车过程中，整车使用工况更加复杂，热泵型整车热管理系统需要配合好控制策略实现热管理功能。下面列出一些常用环境中的整车热管理系统功能。
62.高温行车工况下，通常指30℃以上，乘员舱空调制冷开启，此时制冷剂循环系统100工作。
63.所述压缩机1泵出制冷剂，制冷剂依次流经所述第一换热元件32，第一截止阀2，室外换热器5，同轴管10，第二电子膨胀阀11，蒸发器12，同轴管10，气液分离器9，而后回到压缩机1。其中，所述第一换热元件32不换热，第一电子膨胀阀3关闭，室外换热器5冷凝散热，室外换热器4打开，第三截止阀8关闭，第三电机膨胀阀14关闭。
64.如果在行车过程中，监测到电池温度过高时，此时制冷剂在通过部件室外换热器5后，第二电子膨胀阀11和部件第三电子膨胀阀14同时打开，制冷剂同时流过蒸发器12和第
一换热元件15，然后共同流过同轴管10。与此同时，电池水循环回路300也同步运转，防冻液自电池水泵30流出，电池包冷却元件31，第三换热元件21，第一换热元件15，四通阀28，第二三通阀29。其中，第三换热元件21不进行换热，四通阀28的第一端口和第二端口连通，四通阀28的第三端口和第四端口连通，第二三通阀29的第一端口和第二端口连通。
65.在行车工况下，此时电机也需要散热，电机水循环系统400的冷却液循环流动。电机水泵22泵出冷却液，流经dcdc的换热元件23，mcu换热元件24，驱动电机换热元件25，第三三通阀26，低温散热器6，电机水泵22。其中，第三三通阀26的第一端口和第二端口连通。
66.常温行车工况下，具体指15℃
‑
30℃，乘员舱和电池包无需加热，仅电驱动通过低温散热器6进行散热。电机水泵22泵出冷却液，流经dcdc的换热元件23，mcu换热元件24，驱动电机换热元件25，第三三通阀26，低温散热器6，而后回流到电机水泵2。其中，第三三通阀26的第一端口和第二端口连通。
67.低温行车工况下，具体指
‑
10℃
‑
15℃，乘员舱空调制热开启，此时制冷剂系统流向如下：
68.压缩机1，第一换热元件32，第一电子膨胀阀3，室外换热器5，第三截止阀8，气液分离器9，压缩机1。与此同时，暖风水循环回路200开启，对乘员舱加热，系统流下如下：暖风水泵19，第一换热元件32，水加热器16，第一三通阀18，暖风水泵19。其中，第一换热元件32处高温制冷剂液化放热，第一截止阀2关闭，室外换热器5进行蒸发吸热，散热风扇4打开，第一三通阀18的第一端口和第二端口连通。
69.电机回路可能存在多种模式，当电池和电机水温均较低时，电机水循环系统400的冷媒流向如下：电机水泵22，dcdc的换热元件23，mcu换热元件24，驱动电机换热元件25，第三三通阀26，四通阀28(此时12、34分别连通)，电机水泵22。其中，第三三通阀26的第一端口和第三端口连通，四通阀28的第一端口与第二端口连通，四通阀28的第三端口和第四端口连通。
70.当电机水温较高，电池温度较低时，电机水循环系统400的冷媒流向如下，电机水泵22，dcdc的换热元件23，mcu换热元件24，驱动电机换热元件25，第三三通阀26，四通阀28，第二三通阀29，电池水泵30，电池包冷却元件31，电机水泵22，第三换热元件21，第二换热元件15，四通阀28，电机水泵22。其中，第三三通阀26的第一端口和第三端口连通，四通阀28的第一端口和第三端口连通、四通阀28的第二端口和第四端口连通，第二三通阀29的第一端口和第二端口连通，电池水泵30，电池包冷却元件31利用电机余热加热电池包。
71.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
72.本技术实施例中提供的整车热管理系统和电动车，通过建立制冷剂循环系统、暖风水循环系统、电池水循环系统、电机水循环系统并通过第一换热元件耦合所述制冷剂循环系统和所述暖风水循环系统，通过第二换热元件耦合所述制冷剂循环系统与所述电池水循环系统，通过第三换热元件耦合所述暖风水循环系统与所述电池水循环系统，通过四通阀连接所述电池水循环系统和所述电机水循环系统，实现各循环系统间的热传递，从而实现乘员舱制冷、乘员舱制热、乘员舱除湿、电池冷却、电池加热、混合制冷、混合制热、电机冷却、室外换热器化霜等功能模式时，亦可同时实现上述功能模式的组合，从而满足舒适实用的同时，还能够满足低温工况下，热量的高效应用，降低低温对续航里程的影响；从而达到优化电动车的电能高效利用的效果。
73.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
74.在本技术的描述中，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”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技术和简化描述，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技术的限制。
75.另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
76.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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技术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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合
78.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
79.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。