复叠式汽车热管理系统和车辆的制作方法

1.本发明涉及热泵技术领域，尤其涉及一种复叠式汽车热管理系统和车辆。


背景技术：

2.随着电动汽车成为汽车行业未来的主流发展路线之一，其空调系统与热管理技术逐渐成为研究热点。作为交通运输工具，用户对电动汽车的需求不仅在于能够适应全年范围内的高、低温气候变化，保证各种运行工况下电池、电机能够安全正常运行，还需在运行过程中能够满足轿舱环境的热舒适需求，且保证系统能够在绝大多数时间内能够高效运行，以降低系统能耗，提高电动汽车续航能力。目前，在炎热或严寒条件下，轿舱制冷量或制热量不足，舒适性差，且在超低温环境下电池充放电效率极低甚至无法正常运行、汽车续航里程大幅降低，以上问题是制约电动汽车进一步推广应用的重要原因。


技术实现要素：

3.本发明提供一种复叠式汽车热管理系统和车辆，用以解决现有技术中在极端气候条件下系统的制冷/制热量小，能效比低的缺陷，实现降低系统运行能耗，提高汽车续航里程，提高制冷量或制热量的效果。
4.本发明提供一种复叠式汽车热管理系统，包括：
5.第一循环回路，包括用于驱动第一工质流动的第一驱动管路、用于与室外空气换热的第一室外换热管路、用于与动力电池换热的第一换热管路、用于与驱动电机系统换热的第二换热管路、用于与室内空气换热的第一室内换热管路、第一耦合管路和第一中压管路；
6.所述第一室外换热管路的第一端可选择的与所述第一驱动管路的吸气端和排气端连通，所述第一室内换热管路的第一端可选择的与所述第一驱动管路的吸气端和排气端连通，所述第一换热管路的第一端可选择的与所述第一驱动管路的吸气端和排气端连通，所述第二换热管路的第一端与所述第一驱动管路的吸气端连通，所述第一耦合管路的第一端与所述第一驱动管路的吸气端连通；
7.所述第一中压管路可选择的与所述第一室外换热管路的第二端、所述第一室内换热管路的第二端、所述第一换热管路的第二端、所述第二换热管路的第二端和所述第一耦合管路的第二端连通；
8.第二循环回路，包括用于驱动第二工质流动的第二驱动管路、用于与室外空气换热的第二室外换热管路、用于与室内空气换热的第二室内换热管路、第三室内换热管路以及第二耦合管路和第二中压管路；
9.所述第二室外换热管路的第一端可选择的与所述第二驱动管路的吸气端和排气端连通，所述第二室内换热管路的第一端与所述第二驱动管路的吸气端连通，所述第三室内换热管路的第一端与所述第二驱动管路的排气端连通，所述第二耦合管路的第一端与所述第二驱动管路的排气端连通；
10.所述第二中压管路可选择的与所述第二室外换热管路的第二端、所述第二室内换热管路的第二端、所述第三室内换热管路的第二端和所述第二耦合管路的第二端连通；
11.所述第一耦合管路与所述第二耦合管路之间设置有第一换热器。
12.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一循环回路还包括第一高压管路和第一低压管路，所述第一驱动管路的排气端与所述第一高压管路连通，所述第一驱动管路的吸气端与所述第一低压管路连通，所述第一室外换热管路的第一端可选择的与所述第一高压管路或所述第一低压管路连通，所述第一室内换热管路的第一端可选择的与所述第一高压管路或所述第一低压管路连通，所述第一换热管路的第一端可选择的与所述第一高压管路或所述第一低压管路连通，所述第一耦合管路的第一端与所述第一低压管路连通，所述第二换热管路的第一端与所述第一低压管路连通。
13.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一驱动管路包括第一压缩机，所述第一压缩机的排气端与所述第一高压管路连通，所述第一压缩机的吸气端与所述第一低压管路连通。
14.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一室外换热管路包括第二换热器、第一阀门、第二阀门和第一电子膨胀阀，所述第一阀门设置在所述第二换热器的第一端与所述第一高压管路之间，所述第二阀门设置在所述第二换热器的第一端与所述第一低压管路之间，所述第一电子膨胀阀设置在所述第二换热器的第二端与所述第一中压管路之间。
15.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一室内换热管路包括第三换热器、第三阀门、第四阀门和第二电子膨胀阀，所述第三阀门设置在所述第三换热器的第一端与所述第一高压管路之间，所述第四阀门设置在所述第三换热器的第一端与所述第一低压管路之间，所述第二电子膨胀阀设置在所述第三换热器的第二端与所述第一中压管路之间。
16.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一耦合管路包括第三电子膨胀阀，所述第一换热器的第一通道连接在所述第一耦合管路上，且所述第三电子膨胀阀设置在所述第一通道的第二端与所述第一中压管路之间。
17.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一换热管路包括第五阀门、第六阀门和第四电子膨胀阀，所述第一换热管路经过动力电池，所述第四电子膨胀阀设置在所述动力电池与所述第一中压管路之间，所述第五阀门位于所述动力电池与所述第一高压管路之间，所述第六阀门位于所述动力电池与所述第一低压管路之间。
18.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第二换热管路包括第五电子膨胀阀，所述第二换热管路经过驱动电机系统，所述第五电子膨胀阀位于所述驱动电机系统与所述第一中压管路之间。
19.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第二循环回路还包括第二高压管路和第二低压管路，所述第二驱动管路的排气端与所述第二高压管路连通，所述第二驱动管路的吸气端与所述第二低压管路连通，所述第二室外换热管路的第一端可选择的与所述第二高压管路或所述第二低压管路连通，所述第二室内换热管路的第一端与所述第二低压管路连通，所述第三室内换热管路的第一端与所述第二高压管路连通，所述第二耦合管路的第一端与所述第二高压管路连通。
20.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第二驱动管路包括第二压缩机，所述第二压缩机的排气端与所述第二高压管路连通，所述第二压缩机的吸气端与所述第二低压管路连通。
21.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第二室外换热管路包括第四换热器、第七阀门、第八阀门和第六电子膨胀阀，所述第七阀门设置在所述第四换热器的第一端与所述第二高压管路之间，所述第八阀门设置在所述第四换热器的第一端与所述第二低压管路之间，所述第六电子膨胀阀设置在所述第四换热器的第二端与所述第二中压管路之间。
22.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第二室内换热管路包括第五换热器和第七电子膨胀阀，所述第五换热器的第一端与所述第二低压管路连通，所述第七电子膨胀阀设置在所述第五换热器的第二端与所述第二中压管路之间。
23.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第三室内换热管路包括第六换热器和第九阀门，所述第九阀门设置在所述第六换热器的第一端与所述第二高压管路之间，所述第六换热器的第二端与所述第二中压管路连通。
24.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第二耦合管路包括第十阀门，所述第一换热器的第二通道的两端连接在所述第二耦合管路上，所述第十阀门设置在所述第二通道的第一端与所述第二高压管路之间。
25.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第一室外换热管路和所述第二室外换热管路之间设置有第一三介质换热器，所述第一三介质换热器的第三通道与所述第一室外换热管路连通，所述第一三介质换热器的第四通道与所述第二室外换热管路连通。
26.根据本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，所述第三室内换热管路与所述第一室内换热管路之间设置有第二三介质换热器，所述第二三介质换热器的第五通道与所述第一室内换热管路连通，所述第二三介质换热器的六通道与所述第三室内换热管路连通。
27.本发明还提供一种车辆，包括如以上任一项所述的复叠式汽车热管理系统。
28.本发明提供的复叠式汽车热管理系统，具有以下有益效果：
29.通过第一循环回路和第二循环回路两个热回收型多联式制冷/热泵循环构建复叠式制冷/热泵循环系统，提高大压缩比工况下系统的制冷/制热能力和系统能效比，解决汽车在炎热/严寒气候下制冷/制热性能差的问题。通过热泵空调系统与驱动电机和动力电池热管理系统耦合，实现利用热泵系统回收动力电池、驱动电机系统的废热，结合热泵从环境取热向轿舱供热，提高系统的供热能力；在低温环境下，当在动力电池温度低于运行温度范围，通过热泵系统快速提高动力电池温度至动力电池运行温度范围，保证车辆系统可迅速正常启动并运行在动力电池高效区间。在除湿工况下，通过热泵空调系统产生冷量对空气进行除湿处理，同时利用系统余热和热泵系统冷凝热作为再热热源，有效回收废热避免冷热抵消，提高系统能效。相对于传统液冷式热管理系统需要制冷系统和水系统必须同时运行而言，本系统利用第二循环回路与第一循环回路解耦，将动力电池和驱动电机冷却系统与轿厢空调系统分离，实现单级模式与复叠模式的自由切换；优先运行第一循环回路，保证驱动电机系统与动力电池的温度安全性，当室内需要单级加热或冷却降温时，仅利用第一循环即可实现；当室内有除湿需求，或在炎热外温制冷、严寒外温制热条件下，启动第二循
环回路，两套系统同时运行，构建复叠循环，解决汽车在炎热/严寒气候的大压缩比工况下系统制冷/制热能力差、能效比低的问题，降低系统能耗，提高汽车续航里程。
30.进一步，本发明提供的车辆，由于具有如上所述的复叠式汽车管理系统，因此，具有与如上所述相同的优势。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种复叠式汽车热管理系统原理示意图；
33.图2是本发明实施例提供的一种采用三介质换热器的复叠式汽车热管理系统原理示意图；
34.图3是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱复叠加热模式时的原理示意图；
35.图4是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱复叠加热除湿模式时的原理示意图；
36.图5是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行动力电池复叠加热模式时的原理示意图；
37.图6是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱单级加热模式时的原理示意图；
38.图7是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱单级加热除湿模式时的原理示意图；
39.图8是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行动力电池单级加热模式时的原理示意图；
40.图9是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱制冷、驱动电机系统和动力电池冷却模式时的原理示意图；
41.图10是本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱冷却除湿、驱动电机系统和电池冷却模式时的原理示意图；
42.附图标记：
43.1：第一循环回路；1h：第一高压管路；1m：第一中压管路；1l：第一低压管路；101：第一驱动管路；102：第一室外换热管路；103：第一换热管路；104：第二换热管路；105：第一室内换热管路；106：第一耦合管路；11：第一压缩机；12：第二换热器；13：第三换热器；14：第一通道；15：动力电池；16：驱动电机系统；171：第一电子膨胀阀；172：第二电子膨胀阀；173：第三电子膨胀阀；174：第四电子膨胀阀；175：第五电子膨胀阀；181：第一阀门；182：第二阀门；183：第三阀门；184：第四阀门；185：第五阀门；186：第六阀门；2：第二循环回路；2h：第二高压管路；2m：第二中压管路；2l：第二低压管路；201：第二驱动管路；202：第二室外换热管路；203：第二室内换热管路；204：第三室内换热管路；205：第二耦合管路；21：第二压缩机；22：第四换热器；23：第五换热器；24：第六换热器；25：第二通道；261：第六电子膨胀阀；262：第
七电子膨胀阀；271：第七阀门；272：第八阀门；273：第九阀门；274：第十阀门；3：第一换热器；4：车外风道；41：车外风机；42：第一三介质换热器；5：轿舱风道；51：轿舱风机；52：第二三介质换热器。
具体实施方式
44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
45.下面结合图1-图10描述本发明的复叠式汽车热管理系统。
46.本发明提供一种复叠式汽车热管理系统，包括第一循环回路1和第二循环回路2，第一循环回路1和第二循环回路2通过第一换热器3进行耦合。
47.其中，第一循环回路1包括第一驱动管路101、第一室外换热管路102、第一换热管路103、第二换热管路104、第一室内换热管路105、第一耦合管路106、第一高压管路1h、第一中压管路1m和第一低压管路1l。
48.第一驱动管路101的排气端与第一高压管路1h连通，第一驱动管路101的吸气端与第一低压管路1l连通。第一室外换热管路102的第一端可以与第一高压管路1h连通，也可以与第一低压管路1l连通，第一室外换热管路102的第二端可以与第一中压管路1m连通。第一换热管路103的第一端可以与第一高压管路1h连通，也可以与第一低压管路1l连通，第一换热管路103的第二端可以与第一中压管路1m连通。第二换热管路104的第一端与第一低压管路1l连通，第二换热管路104的第二端可以与第一中压管路1m连通。第一室内换热管路105的第一端可以与第一高压管路1h连通，也可以与第一低压管路1l连通，第一室内换热管路105的第二端可以与第一中压管路1m连通。第一耦合管路106的第一端与第一低压管路1l连通，第一耦合管路106的第二端可以与第一中压管路1m连通。
49.第二循环回路2包括第二驱动管路201、第二室外换热管路202、第二室内换热管路203、第三室内换热管路204、第二耦合管路205、第二高压管路2h、第二中压管路2m和第二低压回路2l。
50.第二驱动管路201的排气端与第二高压管路2h连通，第二驱动管路201的吸气端与第二低压管路2l连通。第二室外换热管路202的第一端可以与第二高压管路2h连通，也可以与第二低压管路2l连通，第二室外换热管路202的第二端可以与第二中压管路2m连通。第二室内换热管路203的第一端与第二低压管路2l连通，第二室内换热管路203的第二端可以与第二中压管路2m连通。第三室内换热管路204的第一端可以与第二高压管路2h连通，第三室内换热管路204的第二端与第二中压管路2m连通。第二耦合管路205的第一端可以与第二高压管路2h连通，第二耦合管路205的第二端与第二中压管路2m连通。
51.第一换热器3连接在第一耦合管路106与第二耦合管路205之间。
52.在本发明的一个实施例中，上述的第一驱动管路101包括第一压缩机11，第一压缩机11的排气端与第一高压管路1h连通，第一压缩机11的吸气端与第一低压管路1l连通。在第一循环回路1内设置有第一工质，第一压缩机11可驱动第一工质在第一循环回路1内循环流动。
53.在本发明的一个实施例中，上述的第一室外换热管路102包括第二换热器12、第一阀门181、第二阀门182和第一电子膨胀阀171。第二换热器12可作为热泵系统的冷凝器向空气中放热，也可以作为热泵系统的蒸发器从空气中吸热。第二换热器12的第一端设置有两条管路分别与第一高压管路1h和第一低压管路1l连接。第一阀门181可以设置在与第一高压管路1h连接的管路上，第二阀门182可以设置在与第一低压管路1l连接的管路上。第一电子膨胀阀171设置在第二换热器12的第二端与第一中压管路1m之间。
54.当第二换热器12处于工作状态时，第一电子膨胀阀171打开，第一阀门181和第二阀门182可择一打开，当仅第一阀门181打开时，第二换热器12与第一高压管路1h连通，此时第二换热器12作为冷凝器向空气中放热，当仅第二阀门182打开时，第二换热器12与第一低压管路1l连通，此时第二换热器12作为蒸发器从空气中吸热。当第二换热器12处于非工作状态时，第一阀门181和第二阀门182还可以全部关闭，或者关闭第一电子膨胀阀171。
55.此外，第一阀门181和第二阀门182可以使用一个三通阀进行替换。
56.在本发明的一个实施例中，上述的第一室内换热管路105包括第三换热器13、第三阀门183、第四阀门184和第二电子膨胀阀172。第三换热器13可作为热泵系统的冷凝器向空气中放热，也可以作为热泵系统的蒸发器从空气中吸热。第三换热器13的第一端设置有两条管路分别与第一高压管路1h和第一低压管路1l连接。第三阀门183可以设置在与第一高压管路1h连接的管路上，第四阀门184可以设置在与第一低压管路1l连接的管路上。第二电子膨胀阀172设置在第三换热器13的第二端与第一中压管路1m之间。
57.当第三换热器13处于工作状态时，第二电子膨胀阀172打开，第三阀门183和第四阀门184可择一打开，当仅第三阀门183打开时，第三换热器13与第一高压管路1h连通，此时第三换热器13作为冷凝器向空气中放热，当仅第四阀门184打开时，第三换热器13与第一低压管路1l连通，此时第三换热器13作为蒸发器从空气中吸热制冷。当第三换热器13处于非工作状态时，第三阀门183和第四阀门184还可以全部关闭，或者关闭第二电子膨胀阀172。
58.此外，第三阀门183和第四阀门184可以使用一个三通阀进行替换。
59.在本发明的一个实施例中，上述的第一耦合管路106包括第三电子膨胀阀173，第一换热器3的第一通道14的两端连通在第一耦合管路106上，第一耦合管路106通过第一通道14，第三电子膨胀阀173设置在第一通道14与第一中压管路1m之间。当第三电子膨胀阀173节流时，第一耦合管路106导通，用于吸收第二耦合管路205内的热量，当第三电子膨胀阀173关闭时，第一耦合管路106关闭。
60.在本发明的一个实施例中，上述的第一换热管路103包括第五阀门185、第六阀门186和第四电子膨胀阀174。第一换热管路103经过动力电池15，可作为热泵系统的冷凝器加热动力电池15，也可以作为热泵系统的蒸发器吸收动力电池15的热量用于为动力电池15降温。第一换热管路103的第一端设置有两条管路分别与第一高压管路1h和第一低压管路1l连接。第五阀门185可以设置在与第一高压管路1h连接的管路上，第六阀门186可以设置在与第一低压管路1l连接的管路上。第四电子膨胀阀174设置在动力电池15与第一中压管路1m之间。
61.当第四电子膨胀阀174打开，且仅第五阀门185打开时，第一换热管路103与第一高压管路1h连通，此时第一换热管路103作为冷凝器向空气中散热，用于加热动力电池15，当仅第四阀门184打开时，第一换热管路103与第一低压管路1l连通，此时第一换热管路103作
为蒸发器从空气中吸热对动力电池15降温。
62.此外，第五阀门185和第六阀门186可以使用一个三通阀进行替换。
63.在本发明的一个实施例中，上述的第二换热管路104包括第五电子膨胀阀175，第二换热管路104经过驱动电机系统16，当第五电子膨胀阀175打开时，第二换热管路104作为热泵系统的蒸发器吸热，对驱动电机系统16进行降温。
64.在本发明的一个实施例中，上述的第二驱动管路201包括第二压缩机21，第二压缩机21的排气端与第二高压管路2h连通，第二压缩机21的吸气端与第二低压管路2l连通。在第二循环回路2内设置有第二工质，第二压缩机21可驱动第二工质在第二循环回路2内流动。
65.在本发明的一个实施例中，上述的第二室外换热管路202包括第四换热器22、第七阀门271、第八阀门272和第六电子膨胀阀261。第四换热器22可作为热泵系统的冷凝器向空气中放热，也可以作为热泵系统的蒸发器从空气中吸热。第四换热器22的第一端设置有两条管路分别与第二高压管路2h和第二低压管路2l连接。第七阀门271可以设置在与第二高压管路2h连接的管路上，第八阀门272可以设置在与第二低压管路2l连接的管路上。第六电子膨胀阀261设置在第四换热器22的第二端与第二中压管路2m之间。
66.当第四换热器22处于工作状态时，第六电子膨胀阀261打开，第七阀门271和第八阀门272可择一打开，当仅第七阀门271打开时，第四换热器22与第二高压管路2h连通，此时第四换热器22作为冷凝器向空气中散热，当仅第八阀门272打开时，第四换热器22与第二低压管路2l连通，此时第四换热器22作为蒸发器从空气中吸热。当第四换热器22处于非工作状态时，第七阀门271和第八阀门272还可以全部关闭，或者关闭第六电子膨胀阀261。
67.此外，第七阀门271和第八阀门272可以使用一个三通阀进行替换。
68.在本发明的一个实施例中，上述的第二室内换热管路203包括第五换热器23和第七电子膨胀阀262，第五换热器23的第一端与第二低压管路2l连通，第五换热器23的第二端通过第七电子膨胀阀262与第二中压管路2m连通。当第七电子膨胀阀262处于节流状态时，第五换热器23作为蒸发器吸热。
69.在本发明的一个实施例中，上述的第三室内换热管路204包括第六换热器24和第九阀门273，第六换热器24的第一端通过第九阀门273与第二高压管路2h连通，第六换热器24的第二端与第二中压管路2m连通。当第九阀门273打开后，第六换热器24作为冷凝器放热。
70.在本发明的一个实施例中，上述的第二耦合管路205包括第十阀门274，第一换热器3的第二通道25连通在第二耦合管路205上，第十阀门274设置在第二通道25与第二高压管路2h之间。当第十阀门274打开时，第二通道25向第一通道14放热。
71.在本发明的一个实施例中，上述的第二换热器12和第四换热器22可以使用第一三介质换热器42进行替换，第一三介质换热器42的第三通道与第一室外换热管路102连通，第三通道与第二换热器12的功能相同，第一三介质换热器42的第四通道与第二室外换热管路202连通，第四通道与第四换热器22的功能相同。
72.在本发明的一个实施例中，上述的第六换热器24和第三换热器13可以使用第二三介质换热器52进行替换，第二三介质换热器52的第五通道与第三室内换热管路204连通，第五通道与第六换热器24的功能相同，第二三介质换热器52的第六通道与第一室内换热管路
105连通，第六通道与第三换热器13的功能相同。
73.图2为本发明实施例提供的一种采用三介质换热器的复叠式汽车热管理系统原理示意图；在图1复叠式汽车热管理系统结构的基础上，图2提供的采用三介质换热器的复叠式汽车热管理系统将结构简化，将图1中的第二换热器12和第四换热器22、第六换热器24和第三换热器13分别简化合成为第一三介质换热器42和第二三介质换热器52，减少热管理系统换热器数量，进一步简化热管理系统，并增加第二循环回路2与第一循环回路1之间的耦合环节；该简化结构仍可实现图1中系统的所有运行模式，并且可以通过第一三介质换热器42、第二三介质换热器52实现第一循环回路1与第二循环回路2的热量交换。
74.下面结合附图对本发明提供的复叠式汽车热管理系统的各运行模式进行具体说明。
75.图3为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱复叠加热模式时的原理示意图。
76.该模式下，控制第一压缩机11与第二压缩机21开启，第一电子膨胀阀171、第七电子膨胀阀262为断路状态，第二电子膨胀阀172、第三电子膨胀阀173、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175、第六电子膨胀阀261为节流状态，第一阀门181、第二阀门182、第四阀门184、第五阀门185、第七阀门271、第九阀门273为断路状态，第三阀门183、第六阀门186、第八阀门272、第十阀门274为流通状态。
77.当复叠式汽车热管理系统运行轿舱复叠加热模式时，第二循环回路2中的第二工质经第二压缩机21增压后，进入第一换热器3的第二通道25冷凝放热，之后受第六电子膨胀阀261的节流作用降压降温后，进入第四换热器22蒸发吸热，蒸发吸热后的第二工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入第三换热器13冷凝放热加热轿舱空气，经第二电子膨胀阀172一次节流后分为三个支路，分别经第三电子膨胀阀173、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第一换热器3的第一通道14、动力电池15、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第四换热器22与空气换热吸收空气中的热量，第二换热器12不与空气进行换热；轿舱风道5中，轿舱风机51驱动室内空气依次流经第五换热器23、第六换热器24、第三换热器13，其中，第三换热器13与空气换热加热空气，第五换热器23、第六换热器24不与空气进行换热；该模式下，第二循环回路2从室外环境中吸收低品位热量，经低温级热泵循环提升热量品位后，将热量传递给第一循环回路1，与驱动电机系统16、动力电池15运行产生的余热量一同经高温级热泵循环提升热量品位后，给轿舱供热。
78.图4为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱复叠加热除湿模式时的原理示意图。
79.该模式下，控制第一压缩机11与第二压缩机21开启，第一电子膨胀阀171为断路状态，第二电子膨胀阀172、第三电子膨胀阀173、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175、第六电子膨胀阀261、第七电子膨胀阀262为节流状态，第一阀门181、第二阀门182、第四阀门184、第五阀门185、第七阀门271、第九阀门273为断路状态，第三阀门183、第六阀门186、第八阀门272、第十阀门274为流通状态。
80.当复叠式汽车热管理系统运行轿舱复叠加热除湿模式时，第二循环回路2中的第二工质经第二压缩机21增压后，进入第一换热器3的第二通道25冷凝放热，之后分别进入第六电子膨胀阀261、第七电子膨胀阀262，经节流降压降温后，分别进入第四换热器22、第五换热器23蒸发吸热，蒸发吸热后的工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入第三换热器13冷凝放热加热轿舱空气，经第二电子膨胀阀172一次节流后分为三个支路，分别经第三电子膨胀阀173、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第一换热器3的第一通道14、动力电池15、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第四换热器22与空气换热吸收空气中的热量，第二换热器12不与空气进行换热；轿舱风道5中，轿舱风机51驱动室内空气依次流经第五换热器23、第六换热器24、第三换热器13，其中，第五换热器23与空气换热降温除湿，第三换热器13与空气换热进行再热，第六换热器24不与空气进行换热；该模式下，第二循环回路2从室外环境中吸收低品位热量的同时，从室内空气中吸收热量对空气进行降温除湿处理，经低温级热泵循环提升热量品位后，将热量传递给第一循环回路1，与驱动电机系统16、动力电池15运行产生的余热量一同经高温级热泵循环提升热量品位后，给轿舱供热。
81.图5为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行动力电池15复叠加热模式时的原理示意图。
82.该模式下，控制第一压缩机11与第二压缩机21开启，第一电子膨胀阀171、第二电子膨胀阀172、第七电子膨胀阀262为断路状态，第三电子膨胀阀173、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175、第六电子膨胀阀261为节流状态，第一阀门181、第二阀门182、第三阀门183、第四阀门184、第六阀门186、第七阀门271、第九阀门273为断路状态，第五阀门185、第八阀门272、第十阀门274为流通状态。
83.当复叠式汽车热管理系统运行动力电池15复叠加热模式时，第二循环回路2中的第二工质经第二压缩机21增压后，进入第一换热器3的第二通道25冷凝放热，之后受第六电子膨胀阀261的节流作用降压降温后，进入第四换热器22蒸发吸热，蒸发吸热后的第二工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入动力电池15位置冷凝放热，加热动力电池15，经第四电子膨胀阀174一次节流后分为两个支路，分别经第三电子膨胀阀173、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第一换热器3的第一通道14、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第四换热器22与空气换热吸收空气中的热量，第二换热器12不与空气进行换热；该模式下，第二循环回路2从室外环境中吸收低品位热量，经低温级热泵循环提升热量品位后，将热量传递给第一循环回路1，与驱动电机系统16运行产生的余热量一同经高温级热泵循环提升热量品位后加热动力电池15。
84.图6为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱单级加热模式时的原理示意图。
85.该模式下，控制第一压缩机11开启，第二压缩机21不运行，第三电子膨胀阀173为断路状态，第一电子膨胀阀171、第二电子膨胀阀172、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀
175为节流状态，第一阀门181、第四阀门184、第五阀门185为断路状态，第二阀门182、第三阀门183、第六阀门186为流通状态。
86.当复叠式汽车热管理系统运行轿舱单级加热模式时，第二循环回路2不运行；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入第三换热器13冷凝放热给轿舱供热，经第二电子膨胀阀172一次节流后分为三个支路，分别经第一电子膨胀阀171、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第二换热器12、动力电池15、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第二换热器12与空气换热吸收空气中的热量，第四换热器22不与空气进行换热；轿舱风道5中，轿舱风机51驱动室内空气依次流经第五换热器23、第六换热器24、第三换热器13，其中，第三换热器13与空气换热加热空气，第五换热器23、第六换热器24不与空气进行换热；该模式下，第二循环回路2不运行，第一循环回路1从室外环境中吸收低品位热量，与驱动电机系统16、动力电池15运行产生的余热量一同经热泵循环提升热量品位后给轿舱供热。
87.图7为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱单级加热除湿模式时的原理示意图。
88.该模式下，控制第一压缩机11与第二压缩机21开启，第三电子膨胀阀173、第六电子膨胀阀261为断路状态，第一电子膨胀阀171、第二电子膨胀阀172、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175、第七电子膨胀阀262为节流状态，第一阀门181、第四阀门184、第五阀门185、第七阀门271、第八阀门272、第十阀门274为断路状态，第二阀门182、第三阀门183、第六阀门186、第九阀门273为流通状态。
89.当复叠式汽车热管理系统运行轿舱单级加热除湿模式时，第二循环回路2中的第二工质经第二压缩机21增压后，进入第六换热器24冷凝放热，之后经第七电子膨胀阀262节流降压降温后，进入第五换热器23蒸发吸热，蒸发吸热后的第二工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入第三换热器13冷凝放热加热轿舱空气，经第二电子膨胀阀172一次节流后分为三个支路，分别经第一电子膨胀阀171、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第二换热器12、动力电池15、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第二换热器12与空气换热吸收空气中的热量，第四换热器22不与空气进行换热；轿舱风道5中，轿舱风机51驱动室内空气依次流经第五换热器23、第六换热器24、第三换热器13，其中，第五换热器23与空气换热降温除湿，第六换热器24、第三换热器13与空气换热进行再热；该模式下，第二循环回路2从室内空气中吸收热量对空气进行降温除湿处理，冷凝热量用于再热，第一循环回路1吸收从室外环境中吸收低品位热量，与驱动电机系统16、动力电池15运行产生的余热量一同经高温级热泵循环提升热量品位后，给轿舱供热。
90.图8为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行动力电池15单级加热模式时的原理示意图。
91.该模式下，控制第一压缩机11开启，第二压缩机21不运行，第二电子膨胀阀172、第三电子膨胀阀173为断路状态，第一电子膨胀阀171、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175为节流状态，第一阀门181、第三阀门183、第四阀门184、第六阀门186为断路状态，第二
阀门182、第五阀门185为流通状态。
92.当复叠式汽车热管理系统运行动力电池15单级加热模式时，第二循环回路2不运行；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入动力电池15位置冷凝放热加热动力电池15，经第四电子膨胀阀174一次节流后分为两个支路，分别经第一电子膨胀阀171、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第二换热器12、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第二换热器12与空气换热吸收空气中的热量，第四换热器22不与空气进行换热；该模式下，第二循环回路2不运行，第一循环回路1从室外环境中吸收低品位热量，与驱动电机系统16运行产生的余热量一同经热泵循环提升热量品位后加热动力电池15。
93.图9为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱制冷、驱动电机系统16和动力电池15冷却模式时的原理示意图。
94.该模式下，控制第一压缩机11开启，第二压缩机21不运行，第三电子膨胀阀173为断路状态，第一电子膨胀阀171、第二电子膨胀阀172、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175为节流状态，第二阀门182、第三阀门183、第五阀门185为断路状态，第一阀门181、第四阀门184、第六阀门186为流通状态。
95.当复叠式汽车热管理系统运行轿舱制冷、驱动电机系统16、动力电池15冷却模式，第二循环回路2不运行；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入第二换热器12冷凝放热，经第一电子膨胀阀171一次节流后分为三个支路，分别经第二电子膨胀阀172、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入第三换热器13、动力电池15、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，其中，第二换热器12与空气换热将热量释放至空气中，第四换热器22不与空气进行换热；轿舱风道5中，轿舱风机51驱动室内空气依次流经第五换热器23、第六换热器24、第三换热器13，其中，第三换热器13吸收空气中的热量对空气进行降温处理，第五换热器23、第六换热器24不与空气进行热交换；该模式下，第二循环回路2不运行，第一循环回路1吸收室内环境热量、驱动电机系统16、动力电池15运行产生的余热量，经热泵循环一同排至室外环境中。
96.图10为本发明实施例提供的复叠式汽车热管理系统运行轿舱冷却除湿、驱动电机系统16、动力电池15冷却模式时的原理示意图。
97.该模式下，控制第一压缩机11、第二压缩机21开启，第二电子膨胀阀172、第三电子膨胀阀173为断路状态，第一电子膨胀阀171、第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175、第六电子膨胀阀261、第七电子膨胀阀262为节流状态，第二阀门182、第三阀门183、第四阀门184、第五阀门185、第八阀门272、第九阀门273、第十阀门274为断路状态，第一阀门181、第六阀门186、第七阀门271为流通状态。
98.当复叠式汽车热管理系统运行轿舱冷却除湿、驱动电机系统16、动力电池15冷却模式，第二循环回路2中的第二工质经第二压缩机21增压后，进入第四换热器22冷凝放热，经第六电子膨胀阀261、第七电子膨胀阀262节流降压降温后，进入第五换热器23蒸发吸热，蒸发吸热后的第二工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；第一循环回路1中的第一工质经第一压缩机11增压后，进入第二换热器12冷凝放热，经第一电子膨胀阀171一次节流后
分为两个支路，分别经第四电子膨胀阀174、第五电子膨胀阀175节流降压降温后，分别进入动力电池15、驱动电机系统16蒸发吸热，蒸发吸热后的第一工质作为压缩机吸气被压缩，形成热泵循环；车外风道4中，车外风机41驱动室外空气依次流经第四换热器22、第二换热器12，第二换热器12与第四换热器22与空气换热将热量释放至空气中；轿舱风道5中，轿舱风机51驱动室内空气依次流经第五换热器23、第六换热器24、第三换热器13，其中，第五换热器23吸收空气中的热量对空气进行降温除湿处理，第六换热器24、第三换热器13不与空气进行热交换；该模式下，第二循环回路2吸收室内环境热量，经热泵循环排至室外环境中，第一循环回路1吸收驱动电机系统16和动力电池15运行产生的余热量，经热泵循环排至室外环境中。
99.在实际使用过程中，当轿舱有制热需求，且室外环境温度非常低时，运行轿舱复叠加热模式；当轿舱有除湿制热需求，且室外环境温度非常低时，运行轿舱复叠加热除湿模式；当动力电池15有加热需求，且室外环境温度非常低时，运行动力电池15复叠加热模式；当轿舱有制热需求，且室外环境温度不太低时，运行轿舱单级加热模式；当轿舱有除湿制热需求，且室外环境温度不太低时，运行轿舱单级加热除湿模式；当动力电池15有加热需求，且室外环境温度不太低时，运行动力电池15单级加热模式；当轿舱存在制冷需求、驱动电机系统16和动力电池15存在冷却需求，运行轿舱制冷、驱动电机系统16和动力电池15冷却模式；当轿舱存在冷却除湿需求、驱动电机系统16和动力电池15存在冷却需求时，运行轿舱冷却除湿、驱动电机系统16和动力电池15冷却模式。
100.本发明提供的一种复叠式汽车热管理系统，具有以下显著优势：
101.通过第一循环回路1和第二循环回路2两个热回收型多联式制冷/热泵循环构建复叠式制冷/热泵循环系统，提高大压缩比工况下系统的制冷/制热能力和系统能效比，解决汽车在炎热/严寒气候下制冷/制热性能差的问题。
102.通过热泵空调系统与驱动电机和动力电池热管理系统耦合，实现利用热泵系统回收动力电池15、驱动电机系统16的废热，结合热泵从环境取热向轿舱供热，提高系统的供热能力；在低温环境下，当在动力电池15温度低于正常运行温度范围，通过热泵系统快速提高动力电池15温度至动力电池15正常运行温度范围，保证车辆系统可迅速正常启动并运行在动力电池15高效温度区间。
103.在除湿工况下，通过热泵空调系统产生冷量对空气进行除湿处理，同时利用系统余热和热泵系统冷凝热作为再热热源，有效回收废热避免冷热抵消，提高系统能效。
104.相对于传统液冷式热管理系统需要制冷系统和水系统必须同时运行而言，本系统利用第二循环回路2与第一循环回路1解耦，将动力电池和驱动电机冷却系统与轿厢空调系统分离，实现单级模式与复叠模式的自由切换；优先运行第一循环回路，保证驱动电机系统16与动力电池15温度的安全性，当室内需要单级加热或冷却降温时，仅利用第一循环即可实现；当室内有除湿需求，或在炎热外温制冷、严寒外温制热条件下，启动第二循环回路，两套系统同时运行，构建复叠循环，解决汽车在炎热/严寒气候的大压缩比工况下系统制冷/制热能力差、能效比低的问题，降低系统能耗，提高汽车续航里程。
105.本发明还提供一种车辆，由于具有如上所述的复叠式汽车热管理系统，因此，具有与如上所述相同的优势，车辆可以包括但不仅仅局限于电动汽车。
106.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。