车辆热管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及车辆热管理技术领域，尤其涉及一种车辆热管理系统。


背景技术：

2.常见的车辆热管理系统中包含三个独立的系统：电驱动冷却系统、动力电池温控系统、空调系统。低温环境下，热泵空调系统蒸发器和动力电池系统需要吸收热量，电驱动系统、动力电池工作过程中会发热，为保证零件正常工作，常通过换热器将余热排放到环境中，无法有效利用；且现有技术中车辆热管理系统的结构复杂，成本较高。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种车辆热管理系统，以解决余热无法有效利用的问题。
4.一种车辆热管理系统，包括热泵空调系统、电池温控系统、电驱动冷却系统和七通阀；所述电池温控系统包括动力电池支路和加热蒸发支路；所述热泵空调系统和所述加热蒸发支路相连；所述动力电池支路、所述加热蒸发支路和所述电驱动冷却系统通过所述七通阀相连，切换所述七通阀的阀门工作状态，确定目标工作模式；
5.所述目标工作模式包括第一工作模式、第二工作模式或者第三工作模式；
6.所述第一工作模式为所述电驱动冷却系统和所述加热蒸发支路通过所述七通阀连通形成回路，且所述动力电池支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；
7.所述第二工作模式为所述电驱动冷却系统和所述动力电池支路通过所述七通阀连通形成回路，且所述加热蒸发支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；
8.所述第三工作模式为所述加热蒸发支路和所述动力电池支路通过所述七通阀连通形成回路，且所述电驱动冷却系统通过所述七通阀形成回路的工作模式。
9.优选地，所述电驱动冷却系统包括隔离散热支路和连通散热支路；
10.所述第一工作模式包括第一隔离模式和第一连通模式；所述第一隔离模式为所述隔离散热支路与所述加热蒸发支路通过所述七通阀连通形成回路的工作模式，且所述动力电池支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；所述第一连通模式为所述连通散热支路与所述加热蒸发支路通过所述七通阀连通形成回路，且所述动力电池支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；
11.所述第二工作模式包括第二隔离模式和第二连通模式；所述第二隔离模式为所述隔离散热支路与所述动力电池支路通过所述七通阀连通形成回路的工作模式，且所述加热蒸发支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；所述第二连通模式为所述连通散热支路与所述动力电池支路通过所述七通阀连通形成回路，且所述加热蒸发支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；
12.所述第三工作模式包括第三隔离模式和第三连通模式；所述第三隔离模式为所述加热蒸发支路与所述动力电池支路通过所述七通阀连通形成回路的工作模式，且所述隔离散热支路通过所述七通阀形成回路的工作模式；所述第三连通模式为所述加热蒸发支路与
所述动力电池支路通过所述七通阀连通形成回路，且所述连通散热支路通过所述七通阀形成回路的工作模式。
13.优选地，所述隔离散热支路包括相互连接的驱动电动水泵和电机总成；
14.所述连通散热支路包括相互连接的驱动电动水泵、电机总成和散热器；所述散热器一端与所述电机相连，另一端与所述七通阀相连。
15.优选地，所述加热蒸发支路包括相互连接的加热蒸发器、ptc加热器和蒸发电动水泵。
16.优选地，所述热泵空调系统包括压缩机、冷凝器、加热蒸发器、储液罐和阀门组件；所述阀门组件包括第二截止阀和第三电子膨胀阀；
17.所述压缩机的一端与所述冷凝器连接，另一端与所述储液罐连接；
18.所述第二截止阀的一端与所述冷凝器连接，另一端与所述第三电子膨胀阀连接；
19.所述加热蒸发器的一端与第三电子膨胀阀连接，另一端与所述储液罐连接。
20.优选地，所述热泵空调系统还包括外部换热器；所述阀门组件还包括第一电子膨胀阀和第一截止阀；
21.所述第一电子膨胀阀的一端与所述冷凝器连接，另一端与所述外部换热器连接；
22.所述第一截止阀的一端与所述外部换热器连接，另一端与所述储液罐连接。
23.优选地，所述热泵空调系统还包括冷却风扇，所述冷却风扇与所述散热器和所述外部换热器相对设置。
24.优选地，所述热泵空调系统还包括冷却蒸发器；所述阀门组件包括单向阀和第二电子膨胀阀；
25.所述单向阀的入口端与所述外部换热器相连，出口端与所述第二电子膨胀阀和所述第三电子膨胀阀相连；
26.所述冷却蒸发器与所述第二电子膨胀阀连接，另一端与所述储液罐连接。
27.优选地，所述热泵空调系统还包括鼓风机，所述鼓风机与所述冷凝器和所述冷却蒸发器相对设置，且位于乘员舱的进风口。
28.本实用新型实施例提供一种车辆热管理系统，该车辆热管理系统通过切换七通阀的阀门工作状态，即可实现不同工作模式切换，以便多余热量在热泵空调系统、电池温控系统和电驱动冷却系统之间进行灵活转移，从而有效使用多余热量，节约能源，降低能源损耗，且在电池温控系统和电驱动冷却系统没有产生多余热量时，热泵空调系统可以正常工作，利用热泵空调系统为乘员舱提供热风或者冷风，相比传统需要单独的加热器件或者冷却器件，可有效降低能源损耗。
附图说明
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本实用新型一实施例车辆热管理系统的目标工作模式示意图；
31.图2是本实用新型一实施例中车辆热管理系统的一结构示意图。
32.附图说明：
33.101、第一隔离模式；102、第一连通模式；103、第二隔离模式；104、第二连通模式；105、第三隔离模式；106、第三连通模式；
34.1、压缩机；2、冷凝器；3、第一电子膨胀阀；4、外部换热器；5、第一截止阀；6、单向阀；7、第二截止阀；8、第二电子膨胀阀；9、冷却蒸发器； 10、第三电子膨胀阀；11、加热蒸发器；12、储液罐；13、七通阀；14、动力电池；15、蒸发电动水泵；16、ptc加热器；17、驱动电动水泵；18、充电机；19、电机；20、散热器；21、鼓风机；22、冷却风扇。
具体实施方式
35.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.本实用新型提供一种车辆热管理系统，如图1所示，该车辆热管理系统包括热泵空调系统、电池温控系统、电驱动冷却系统和七通阀13；电池温控系统包括动力电池支路和加热蒸发支路；热泵空调系统和加热蒸发支路相连；动力电池支路、加热蒸发支路和电驱动冷却系统通过七通阀13相连，切换七通阀13的阀门工作状态，确定目标工作模式；目标工作模式包括第一工作模式、第二工作模式或者第三工作模式；第一工作模式为电驱动冷却系统和加热蒸发支路通过七通阀13连通形成回路，且动力电池支路通过七通阀13形成回路的工作模式；第二工作模式为电驱动冷却系统和动力电池支路通过七通阀13连通形成回路，且加热蒸发支路通过七通阀13形成回路的工作模式；第三工作模式为加热蒸发支路和动力电池支路通过七通阀13连通形成回路，且电驱动冷却系统通过七通阀13形成回路的工作模式。
39.其中，目标工作模式是指车辆热管理系统工作的模式。第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式是通过切换七通阀13以使述动力电池支路、加热蒸发支路和电驱动冷却系统中的任意两个系统进行相连，另一个系统形成单独回路的模式，以便车辆热管理系统利用电机总成或者动力电池14产生的余热，优化整车能源管理。
40.本实施例的车辆热管理系统通过切换七通阀13的阀门工作状态，即可实现不同工作模式切换，以便多余热量在热泵空调系统、电池温控系统和电驱动冷却系统之间进行灵
活转移，从而有效使用多余热量，节约能源，降低能源损耗，且在电池温控系统和电驱动冷却系统没有产生多余热量时，热泵空调系统可以正常工作，利用热泵空调系统为乘员舱提供热风或者冷风，相比传统需要单独的加热器件或者冷却器件，可有效降低能源损耗。
41.具体地，第一工作模式，电驱动冷却系统和加热蒸发支路通过七通阀13 连通形成回路，电驱动冷却系统中产生的多余热量能够被热泵空调系统利用，且利用加热蒸发支路冷却电驱动冷却系统，从而有效使用多余热量，节约能源，降低能源损耗，保证热泵空调系统节能效果更好，提高热泵空调系统的性能的目的，且利用热泵空调系统可对乘员舱进行加热，相比传统的加热器能耗大幅降低。
42.第二工作模式，电驱动冷却系统和动力电池支路通过七通阀13连通形成回路，电驱动冷却系统中产生的多余热量被用于加热动力电池14，或者动力电池14中产生的多余热量被用于加热电机总成，且热泵空调系统在动力电池 14和电驱动冷却系统无法提供热量时，仍利用加热蒸发支路提供热量，保证热泵空调系统正常工作。
43.第三工作模式，加热蒸发支路和动力电池支路通过七通阀13连通形成回路，加热蒸发支路可以为动力电池支路进行温度调节，以加热或者冷却动力电池14，保证车辆热管理系统正常工作，同时热泵空调系统根据实际需求，可以进行加热或者冷却。
44.在一实施例中，如图1和2所示，电驱动冷却系统包括隔离散热支路和连通散热支路；第一工作模式包括第一隔离模式101和第一连通模式102；第一隔离模式101为隔离散热支路与加热蒸发支路通过七通阀13连通形成回路的工作模式，且动力电池支路通过七通阀13形成回路的工作模式；第一连通模式102为连通散热支路与加热蒸发支路通过七通阀13连通形成回路，且动力电池支路通过七通阀13形成回路的工作模式；第二工作模式包括第二隔离模式103和第二连通模式104；第二隔离模式103为隔离散热支路与动力电池支路通过七通阀13连通形成回路的工作模式，且加热蒸发支路通过七通阀13 形成回路的工作模式；第二连通模式104为连通散热支路与动力电池支路通过七通阀13连通形成回路，且加热蒸发支路通过七通阀13形成回路的工作模式；第三工作模式包括第三隔离模式105和第三连通模式106；第三隔离模式105为加热蒸发支路与动力电池支路通过七通阀13连通形成回路的工作模式，且隔离散热支路通过七通阀13形成回路的工作模式；第三连通模式106 为加热蒸发支路与动力电池支路通过七通阀13连通形成回路，且连通散热支路通过七通阀13形成回路的工作模式。
45.本实施例中，电驱动冷却系统包括隔离散热支路和连通散热支路，以便根据电驱动冷却系统和电池温控系统中产生热量的多少控制隔离散热支路工作或者连通散热支路工作，实现控制车辆热管理系统在不同支路下工作，达到精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗，提升续驶里程。具体地，当电驱动冷却系统需要散热时，则选择连通散热支路进行工作，保证车辆热管理系统正常工作，并精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗；当电驱动冷却系统不需要散热时，选择隔离散热支路工作，保证车辆热管理系统正常工作，并精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
46.在一实施例中，如图1和2所示，隔离散热支路包括相互连接的驱动电动水泵17和电机总成；连通散热支路包括相互连接的驱动电动水泵17、电机总成和散热器20；散热器20一端与电机19相连，另一端与七通阀13相连。
47.本实施例中，电机总成包括电机19和充电机18。
48.具体地，相互连接的电机总成和驱动电动水泵17形成隔离散热支路适用于电驱动冷却系统不需散热器20散热的情况，即电驱动冷却系统产热量较少的情况；相互连接的电机总成、散热器20和驱动电动水泵17形成连通散热支路，适用于电驱动冷却系统需要散热器20散热，即电驱动冷却系统产热量较多的情况，保证车辆热管理系统正常工作，并精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
49.在一实施例中，如图1和2所示，加热蒸发支路包括相互连接的加热蒸发器11、ptc加热器16和蒸发电动水泵15。
50.本实施例中，利用加热蒸发器11吸收电驱动冷却系统和/或动力电池支路产生的多余热量，从而有效利用多余热量，降低能耗；且利用ptc加热器 16提供热量，加热电驱动冷却系统和/或动力电池支路，可以保护车辆热管理系统中的器件，避免器件受冻结霜等。
51.进一步地，当在极低温环境(例如，-20℃温度环境)下，热泵空调性能下降，无法满足乘员舱和动力电池1414的加热需求。本实施例所提供的车辆热管理系统，可以使用加热蒸发支路对电池14进行加热，并利用使用加热蒸发支路为热泵空调系统提供热量，以加热乘员舱，使车辆能够在极限低温环境下仍保持工作，提高车辆管理系统的性能。
52.在一实施例中，如图1和2所示，热泵空调系统包括压缩机1、冷凝器2、加热蒸发器11、储液罐12和阀门组件；阀门组件包括第二截止阀7和第三电子膨胀阀10；压缩机1的一端与冷凝器2连接，另一端与储液罐12连接；第二截止阀7的一端与冷凝器2连接，另一端与第三电子膨胀阀10连接；加热蒸发器11的一端与第三电子膨胀阀10连接，另一端与储液罐12连接。
53.本实施例中，此时，热泵空调系统中冷媒的流动方向具体为：储液罐12 中低温低压的冷媒流向压缩机1；经过压缩机1压缩后变为高温高压的气体，高温高压的气体流向冷凝器2；在冷凝器2内部冷凝放热变为中温高压的液体，放出的热量被其周边空气吸收形成热空气，热空气被吹入乘员舱内以加热乘员舱；中温高压的液体经过第二截止阀7和第三电子膨胀阀10，通过第三电子膨胀阀10膨胀减压，形成中温低压的液体，流向加热蒸发器11；中温低压的液体被加热蒸发器11吸收多余热量，形成低温低压的冷媒，流向储液罐12；此时，利用加热蒸发器11吸收电驱动冷却系统或者动力电池支路中产生的多余热量，以保证热泵空调系统进行加热，精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
54.可以理解地，热泵空调系统进行加热通常是在低温环境下，此时，加热蒸发器11可能会结霜；本实施例的热泵空调系统利用电驱动冷却系统或者动力电池支路产生的多余热量进行加热，利用冷凝器2为乘员舱提供冷风，提高整车能源利用效率，优化整车能源使用；且加热蒸发器11吸收电驱动冷却系统或者动力电池支路产生的多余热量，保证在低温环境下，加热蒸发器11 不会结霜，从而利用多余热量保护加热蒸发器11。
55.本实施例中，热泵空调系统的当前工作状态为加热状态，以利用热泵空调系统为乘员舱提供热风，适用第一隔离模式101、第二隔离模式103、第三隔离模式105、第一连通模式102和第三连通模式106中的任一模式，以保证热泵空调系统正常工作，精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
56.在一实施例中，如图1和2所示，热泵空调系统还包括外部换热器4；阀门组件还包括第一电子膨胀阀3和第一截止阀5；第一电子膨胀阀3的一端与冷凝器2连接，另一端与外部换热器4连接；第一截止阀5的一端与外部换热器4连接，另一端与储液罐12连接。
57.本实施例中，热泵空调系统中冷媒的流动方向具体为：储液罐12中低温低压的冷媒流向压缩机1；经过压缩机1压缩后变为高温高压的气体，高温高压的气体流向冷凝器2；在冷凝器2内部冷凝放热变为中温高压的液体，放出的热量被其周边空气吸收形成热空气，热空气被吹入乘员舱内以加热乘员舱；中温高压的液体经过预设开度的第一电子膨胀阀3，经过预设开度的第一电子膨胀阀3膨胀减压，形成中温低压的液体，流向入外部换热器4；中温低压的液体经外部换热器4换热，形成低温低压的冷媒，流向储液罐12。
58.本实施例使用外部换热器4作为蒸发器与外部进行换热，可以保证热泵空调系统进行加热，利用冷凝器2为乘员舱提供热风。其中，预设开度是预先设定的开度，冷媒经过预设开度的第一电子膨胀阀3时，被预设开度的第一电子膨胀阀3膨胀减压。相对的，冷媒经过全开的第一电子膨胀阀3时，全开的第一电子膨胀阀3不对冷媒进行处理。
59.本实施例中，热泵空调系统的当前工作状态为加热状态，以利用热泵空调系统为乘员舱提供热风，适用于第二隔离模式103、第三隔离模式105、第二连通模式104和第三连通模式106中的任一模式，以精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
60.在一实施例中，如图1和2所示，热泵空调系统还包括冷却风扇22，冷却风扇22与散热器20和外部换热器4相对设置。
61.本实施例中，利用冷却风扇22以加快散热器20的散热效果，以及保证外部换热器4与外部环境的换热效果更佳，冷却风扇22与散热器20和外部换热器4相对设置，可以提高冷却风扇22的使用效率，降低成本。
62.在一实施例中，热泵空调系统还包括冷却蒸发器9；阀门组件包括单向阀 6和第二电子膨胀阀8；单向阀6的入口端与外部换热器4相连，出口端与第二电子膨胀阀8和第三电子膨胀阀10相连；冷却蒸发器9与第二电子膨胀阀 8连接，另一端与储液罐12连接。
63.本实施例中，由于单向阀6的出口端与第二电子膨胀阀8和第三电子膨胀阀10相连，则热泵空调系统中冷媒可以通过单向阀6流向第二电子膨胀阀 8，或者通过单向阀6流向第三电子膨胀阀10；或者通过单向阀6流向第二电子膨胀阀8和第三电子膨胀阀10；因此冷媒的流动方向可以分为三路，从而实现根据实际需求，控制热泵空调系统的当前工作状态，例如，可以控制热泵空调系统的当前工作状态为不工作和冷却状态，实现灵活控制热泵空调系统。
64.作为一示例，热泵空调系统中冷媒的流动方向具体为：储液罐12中低温低压的冷媒流向压缩机1；经过压缩机1压缩后变为高温高压的气体，高温高压的气体流向全开的第一电子膨胀阀3；高温高压的气体经过全开的第一电子膨胀阀3，流向外部换热器4；高温高压的气体经外部换热器4换热，形成中温高压的液体；中温高压的液体经单向阀6进入第三电子膨胀阀10膨胀减压，形成中温低压的液体；中温低压的液体流向加热蒸发器11，形成低温低压的液体，经过加热蒸发器11流向储液罐12，此时，热泵空调系统不工作，实现根据实际情况控制热泵空调系统的当前工作状态，满足用户需求。
65.本实施例中，热泵空调系统的当前工作状态为不工作，适用于第三隔离模式105和第三连通模式106中的其中一种模式，以精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
66.作为另一示例，热泵空调系统中冷媒的流动方向具体为：热泵空调系统中冷媒的流动方向为：储液罐12中低温低压的冷媒流向压缩机1；经过压缩机1压缩后变为高温高压的气体，高温高压的气体流向全开的第一电子膨胀阀3；高温高压的气体经过全开的第一电
子膨胀阀3，流向外部换热器4；高温高压的气体经外部换热器4换热，形成中温高压的液体；中温高压的液体分为两路，一路经单向阀6进入第三电子膨胀阀10膨胀减压，形成中温低压的液体，中温低压的液体流向加热蒸发器11，形成低温低压的液体，经过加热蒸发器11流向储液罐12；另一路经过第二电子膨胀阀8膨胀减压，形成中温低压的液体，中温低压的液体流向冷却蒸发器9，形成低温低压的液体，经过冷却蒸发器9流向储液罐12，此时，热泵空调系统的当前工作状态为冷却系统，利用冷却蒸发器9为乘员舱提供冷风。
67.本实施例中，热泵空调系统的当前工作状态为冷却状态，适用于第三隔离模式105和第三连通模式106中的其中一种模式，以精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
68.作为另一示例，热泵空调系统中冷媒的流动方向具体为：储液罐12中低温低压的冷媒流向压缩机1；经过压缩机1压缩后变为高温高压的气体，高温高压的气体流向全开的第一电子膨胀阀3；高温高压的气体经过全开的第一电子膨胀阀3，流向外部换热器4；高温高压的气体经外部换热器4换热，形成中温高压的液体；中温高压的液体经过第二电子膨胀阀8膨胀减压，形成中温低压的液体，中温低压的液体流向冷却蒸发器9，形成低温低压的液体，经过冷却蒸发器9流向储液罐12，此时热泵空调系统的当前工作状态为冷却状态利用冷却蒸发器9为乘员舱提供冷风。
69.本实施例中，热泵空调系统的当前工作状态为冷却状态，适用于第二连通模式104，以精准控制多余热量的使用，降低车辆能耗。
70.本实施例中，当第一电子膨胀阀3全开时，则第一电子膨胀阀3不对冷媒进行处理，此时，外部换热器4作为冷凝器2，与外部环境进行换热，保证热泵空调系统正常工作。可以理解地，外部换热器4可以根据实际情况作为冷凝器2或者蒸发器，因此，外部换热器4具有可复用性，从而减少了本系统的器件，减低成本。
71.在一实施例中，热泵空调系统还包括鼓风机21，鼓风机21与冷凝器2和冷却蒸发器9相对设置，且位于乘员舱的进风口。
72.本实施例中，利用鼓风机21将热空气吹入乘员舱内，以保证为乘员舱提供热空气的效果更佳。
73.本实用新型所提供的车辆热管理系统通过使用七通阀13，可以减少车辆热管理系统的器件数量，不需要其他阀门配合，即可实现热量在热泵空调系统、电池温控系统和电驱动冷却系统之间进行灵活转移，可以有效降低车辆热管理系统成本，同时使得车辆热管理系统结构简便，便于控制；并可以根据实际情况，灵活控制热泵空调系统的当前工作状态，提高车辆性能，且热泵空调系统中外部换热器4可以根据实际需要作为冷凝器2或者蒸发器，从而减少了本系统的器件，减低成本。
74.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。