一种车辆热交换系统、控制方法、装置及车辆与流程

一种车辆热交换系统、控制方法、装置及车辆
1.本技术是申请日为2020年03月30日、申请号为202010236499.1，发明名称为“一种车辆热交换系统、控制方法、装置及车辆”的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆热交换系统、控制方法、装置及车辆。


背景技术：

3.电动车整车热管理系统中包含乘员舱采暖子系统、电池包温控子系统等。通常采用电加热器对乘员舱进行采暖满足空调舒适性同时，也对电池包进行低温加热提高续航能力；采用空调冷媒对电池包进行相变降温满足高温温控需求。
4.这两套子系统的解决方案通常为：乘员舱采暖采用电加热器、乘员舱暖风芯体、水泵串联布置，电池包温控采用电加热器、冷却器、水泵、电池包串联布置。两子系统独立运行，满足不同流量或水温的调控需求。
5.上述配置方案两个子系统独立运行，每个子系统需要配置一个电加热器，造成整车重量较大，能耗高，而且成本较高。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是现有的车辆整车热管理系统能耗和成本较高的问题。
7.为解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例公开了一种车辆热交换系统，包括：第一热交换子系统、第二热交换子系统和三通换向阀，
8.所述第一热交换子系统包括第一循环回路；
9.所述第二热交换子系统包括第二循环回路；
10.所述三通换向阀包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口和所述第二接口接入所述第一循环回路；
11.所述第一循环回路上设有第一导通点，所述第二循环回路上设有第二导通点和第三导通点，所述第一导通点与所述第二导通点导通连接，所述第三导通点与所述第三接口导通连接；
12.所述第一循环回路和所述第二循环回路内设有冷却液。
13.进一步的，所述第一循环回路包括第一水泵、加热器和暖风机，所述第一水泵、所述加热器、所述暖风机和所述三通比例换向阀通过第一管路依次串联；
14.所述第二循环回路包括第二水泵、冷却器和待控温装置，所述第二水泵、所述冷却器和所述待控温装置通过第二管路依次串联。
15.进一步的，所述第一水泵、所述加热器、所述暖风机、所述第二水泵和所述待控温装置通过第三管路依次串联形成第三循环回路。
16.第二方面，本技术实施例公开了一种热交换系统控制方法，应用于车辆热交换系
统，所述车辆热交换系统包括第一热交换子系统、第二热交换子系统和三通换向阀，所述方法包括：
17.接收第一指令，所述第一指令包括系统标识信息和温度控制信息；
18.根据所述系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统；
19.根据所述温度控制信息确定所述目标热交换子系统的温度控制模式；
20.根据所述温度控制模式确定需要启动的装置。
21.进一步的，所述根据所述温度控制模式确定需要启动的装置之前，还包括：
22.根据所述温度控制模式确定目标循环回路。
23.进一步的，所述根据所述温度控制模式确定目标循环回路，包括：
24.若所述温度控制模式为第一热交换子系统取暖模式，则确定目标循环回路为第一循环回路。
25.进一步的，所述根据所述温度控制模式确定目标循环回路，还包括：
26.若所述温度控制模式为第二热交换子系统取暖模式，则确定目标循环回路为第三循环回路。
27.进一步的，所述根据所述温度控制模式确定目标循环回路，还包括：
28.若所述温度控制模式为第二热交换子系统冷却模式，则确定目标循环回路为第二循环回路。
29.第三方面，本技术实施例公开了一种热交换系统控制装置，包括：
30.接收模块，用于接收第一指令，所述第一指令包括系统标识信息和温度控制信息；
31.识别模块，用于根据所述系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统；
32.模式确定模块，用于根据所述温度控制信息确定所述目标热交换子系统的温度控制模式；
33.装置启停模块，用于根据所述温度控制模式确定需要启动的装置。
34.第四方面，本技术实施例公开了一种车辆，所述车辆包括车辆热交换系统和热交换系统控制装置，
35.所述车辆热交换系统包括：第一热交换子系统、第二热交换子系统和三通换向阀；
36.所述第一热交换子系统包括第一循环回路；
37.所述第二热交换子系统包括第二循环回路；
38.所述三通换向阀包括第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口和所述第二接口接入所述第一循环回路；
39.所述第一循环回路上设有第一导通点，所述第二循环回路上设有第二导通点和第三导通点，所述第一导通点与所述第二导通点导通连接，所述第三导通点与所述第三接口导通连接；
40.所述第一循环回路和所述第二循环回路内设有冷却液；
41.所述热交换系统控制装置包括：
42.接收模块，用于接收第一指令，所述第一指令包括系统标识信息和温度控制信息；
43.识别模块，用于根据所述系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统；
44.模式确定模块，用于根据所述温度控制信息确定所述目标热交换子系统的温度控制模式；
45.装置启停模块，用于根据所述温度控制模式确定需要启动的装置。
46.采用上述技术方案，本技术实施例所述的车辆热交换系统、控制方法、装置及车辆具有如下有益效果：
47.本技术实施例所述的车辆热交换系统，采用三通换向阀将两个热交换子系统连通，整个热交换系统内充满冷却液，利用液体不可压缩性质，两个热交换子系统可独自运行或同时运行，简化系统结构，轻量化设计，降低成本。
附图说明
48.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它附图。
49.图1是本技术实施例提供的一种车辆热交换系统的示意图；
50.图2是本技术实施例提供的一种热交换系统控制方法流程图；
51.图3是本技术实施例提供的一种热交换系统控制装置示意图；
52.图4是本技术实施例提供的一种车辆结构示意图；
53.以下对附图作补充说明：
54.101-第一热交换子系统；102-第二热交换子系统；103-三通换向阀；104-加热器；105-暖风机；106-第一水泵；107-冷却器；108-电池包；109-第二水泵。
具体实施方式
55.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做出创造性劳动的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。
56.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
57.在电动汽车中，热管理技术可以使得动力电池维持在适宜的温度区间内，使得其容量和使用寿命不至于出现大幅衰减。热管理技术的应用如下：在冬季低温环境下，可以提高热泵能效、节约电能并提供舒适的乘员舱环境；电池在低温启动时，为避免低温放电造成的容量大幅衰减，热管理技术需要对电池进行加热；在正常行驶工况下，电池生热使得电池温度过高，同样影响电池的容量和使用寿命，需要对电池降温。此外，在低温环境条件下，还需要对乘员舱和电池加热。
58.如图1所示，本技术实施例提供了一种车辆热交换系统，包括：第一热交换子系统
101、第二热交换子系统102和三通换向阀103，第一热交换子系统101包括第一循环回路；第二热交换子系统102包括第二循环回路；三通换向阀103包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口和第二接口接入第一循环回路；第一循环回路上设有第一导通点，第二循环回路上设有第二导通点和第三导通点，第一导通点与第二导通点导通连接，第三导通点与第三接口导通连接；第一循环回路和第二循环回路内设有冷却液。
59.本技术实施例所述的车辆热交换系统，采用三通换向阀103将两个热交换子系统连通，整个热交换系统内充满冷却液，利用液体不可压缩性质，两个热交换子系统可独自运行或同时运行，简化系统结构，轻量化设计，降低成本。
60.本技术实施例中，如图1所示，第一热交换子系统101和第二热交换子系统102上的导通点通过管路连通形成一个并联系统，三通换向阀103的其中两个接口接入第一热交换子系统101，另外一个接口与第二热交换子系统102连接。三通换向阀103上设有换向开关，换向开关能够控制三通换向阀103三个接口全开、全关或任意两个接口连通。可选的，三通换向阀103为三通换向比例阀；可选的，三通换向阀103为电磁三通换向阀103，控制器可以直接控制三通换向阀103每个接口的开度。整个系统的管路内充满冷却液，可选的，冷却液可以选用水、醇类、酯类等比热较大的液体，也可以为上述导热液体的混合物。
61.如图1所示，第一循环回路包括第一水泵106、加热器104和暖风机105，第一水泵106、加热器104、暖风机105和三通比例换向阀通过第一管路依次串联；第二循环回路包括第二水泵109、冷却器107和待控温装置，第二水泵109、冷却器107和待控温装置通过第二管路依次串联。
62.本技术实施例中，第一热交换子系统101为乘员舱采暖子系统，第一循环回路用于对乘员舱进行温度调节。当第一热交换子系统101采暖时，连通三通换向阀103的第一接口和第二接口、关闭第三接口，使整个第一循环回路导通。然后开启第一水泵106、加热器104和暖风机105。第一水泵106为电子水泵，用于为第一循环回路内的冷却液循环流动提供动力；加热器104用于加热循环回路内的冷却液，可选的，加热器104为hvh加热器104(heatwave vivarium heater，hvh)或ptc加热器104(positive temperature coefficient，ptc)。暖风机105用于将循环系统的热量吹入乘员舱，可选的，暖风机105为加热设备内的暖风芯体。第二热交换子系统102为电池包108温控子系统，第二循环回路用于对电池包108进行温度调节。当第二热交换子系统102冷却时，关闭三通换向阀103的第三接口，使整个第二循环回路导通，然后开启冷却器107。第二水泵109为电子水泵，用于为第二循环回路内的冷却液循环流动提供动力；冷却器107用于冷却循环回路内的冷却液，待控温装置为电池包108，电池包108内部设有冷却液路，冷却液将电池包108的热量带走，冷却器107持续对冷却液降温冷却，从而达到冷却电池包108的目的。本技术实施例中的第一水泵106和第二水泵109的功率均可通过常规技术手段实现功率的可控调节。
63.如图1所示，第一水泵106、加热器104、暖风机105、第二水泵109和待控温装置通过第三管路依次串联形成第三循环回路。
64.本技术实施例中，第一导通点和第二导通点通过管路连通，第三导通点与三通换向阀103的第三接口通过管路连通，第一水泵106、加热器104、暖风机105、三通换向阀103、第二水泵109和待控温装置连通形成第三循环回路。当第一热交换子系统101与第二热交换子系统102同时采暖时，连通三通换向阀103的第一接口和第三接口，同时开启第一水泵
106、电加热器104、暖风机105和第二水泵109，加热器104对循环回路内的冷却液加热后，由于液体存在不可压缩的性质，因此冷却液在第一水泵106和第二水泵109的动力下沿第三循环回路流动，从而将热量带到各个需要采暖的设备处。在一些实施例中，三通换向阀103的第一接口、第二接口和第三接口同时处于打开连通状态，通过调节第一水泵106和第二水泵109的功率，使第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路中均有冷却液流过。本技术实施例中，可以通过控制水泵的功率和三通换向阀103三个接口的开度来调节每个循环管路内通过冷却液流量，从而实现热量分配，达到温度控制的目的。
65.本技术实施例所述的车辆热交换系统，充分挖掘利用液体的固有特性，简化系统布置，实现整车轻量化。采用三通换向比例阀调控两个子系统，进一步提高hvh利用效率，降低整车能耗，提高整车续航里程。采用成本更低的零部件，降低成本且提高系统耐久可靠性。
66.基于上述热交换系统，本技术实施例还提供了一种热交换系统控制方法，图2为本技术实施例提供的一种热交换系统控制方法流程图，本说明书提供了如实施例或如流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行例如并行处理器或者多线程处理的环境。本技术实施例公开的一种热交换系统控制方法应用于车辆热交换系统，车辆热交换系统包括第一热交换子系统101、第二热交换子系统102和三通换向阀103，该方法包括：
67.s201：接收第一指令，第一指令包括系统标识信息和温度控制信息。
68.本技术实施例中，当车辆需要乘员舱采暖或调节电池包108的环境温度时，用户通过控制器来实现热交换系统的调节。当接收到调整热交换系统的指令后，识别指令中包含的系统标识信息和温度控制信息，系统标识信息包含待调整热交换子系统的标识，温度控制信息包含待调整热交换子系统的温度调整方向，如采暖或制冷，以及温度控制范围。
69.s203：根据系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统。
70.本技术实施例中，根据系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统为第一热交换系统、第二热交换系统或第一热交换系统和第二热交换系统同时需要调控。
71.s205：根据温度控制信息确定目标热交换子系统的温度控制模式。
72.本技术实施例中，温度控制模式包括第一热交换子系统101采暖、第二热交换子系统102采暖、第二热交换子系统102冷却、第一热交换子系统101和第二热交换子系统102同时采暖以及第一热交换子系统101采暖且第二热交换子系统102冷却等模式。在确定目标热交换子系统的温度控制模式后，可以根据温度控制模式确定目标循环回路。
73.根据温度控制模式确定目标循环回路包括以下几种：如果温度控制模式为第一热交换子系统101取暖模式，则确定目标循环回路为第一循环回路。如果温度控制模式为第二热交换子系统102冷却模式，则确定目标循环回路为第二循环回路。如果温度控制模式为第二热交换子系统102取暖模式，则确定目标循环回路为第三循环回路。
74.s107：根据温度控制模式确定需要启动的装置。
75.本技术实施例中，第一循环回路为乘员舱采暖循环回路，第二循环回路为电池包108冷却循环回路，第三循环回路为电池包108采暖回路。当乘员舱单独采暖时，关闭三通换
向阀103的第三接口，连通第一接口和第二接口，开启第一水泵106、加热器104和暖风机105，冷却液在第一循环回路中循环流动。暖风机105将循环回路中的热量带入乘员舱。当电池包108单独冷却时，关闭三通换向阀103的第三接口，开启第二水泵109和冷却器107，第二接口可以关闭，也可以与第一接口连通，由于液体不可压缩的性质，系统内的冷却液在第二水泵109的动力下流动，冷却液在第二循环回路中循环流动，将电池包108的热量带走，从而实现电池包108冷却，满足电池包108快速加热需求，提高电池性能，提升续航能力。当电池包108单独采暖时，关闭三通换向阀103的第二接口，连通第一接口和第三接口，开启第二水泵109和加热器104，第一水泵106可以开启也可以不开启，冷却液在第三循环回路内流动，将热量带给电池包108。当乘员舱和电池包108同时采暖时，连通三通换向阀103的第一接口、第二接口和第三接口，同时开启第一水泵106、电加热器104、暖风机105和第二水泵109，加热器104对循环回路内的冷却液加热后，由于液体存在不可压缩的性质，因此冷却液在第一水泵106和第二水泵109的动力下沿第三循环回路流动，从而将热量带到各个需要采暖的设备处。通过控制水泵的功率和三通换向阀103三个接口的开度来调节每个循环管路内通过冷却液流量，从而实现热量分配，达到温度控制的目的。当乘员舱采暖且电池包108冷却时，关闭三通换向阀103的第三接口，连通第一接口和第二接口，开启第一水泵106、加热器104、暖风机105、冷却器107、和第二水泵109，调整第一水泵106和第二水泵109的运转功率相等，乘员舱采暖循环回路为第一循环回路，电池包108制冷循环回路为第二循环回路，由于液体不可压缩原理，乘员舱采暖循环回路内因没有液体流出，则不会有液体流入，两个循环回路中的冷却液在交界面被各自循环压力带走，进而在第一循环回路和第二循环回路连通处形成了“隐形液体分割面”，保证了两个循环回路各自独立运行，达到了系统集成化功能。上述设备中，暖风机105尽在乘员舱需要采暖时开启，冷却器107尽在电池包108冷却时开启。
76.本技术实施例还提供了一种热交换系统控制装置，图3为本实施例提供的一种热交换系统控制装置结构示意图，如图3所示，该热交换系统控制装置包括：
77.接收模块301，用于接收第一指令，第一指令包括系统标识信息和温度控制信息；
78.识别模块303，用于根据系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统；
79.模式确定模块305，用于根据温度控制信息确定目标热交换子系统的温度控制模式；
80.装置启停模块307，用于根据温度控制模式确定需要启动的装置。
81.本技术实施例还提供了一种车辆，图4为本实施例提供的一种车辆结构示意图，如图4所示，该车辆包括车辆热交换系统401和热交换系统控制装置403，
82.车辆热交换系统401包括：
83.第一热交换子系统101、第二热交换子系统102和三通换向阀103；
84.第一热交换子系统101包括第一循环回路；
85.第二热交换子系统102包括第二循环回路；
86.三通换向阀103包括第一接口、第二接口和第三接口，第一接口和第二接口接入第一循环回路；
87.第一循环回路上设有第一导通点，第二循环回路上设有第二导通点和第三导通点，第一导通点与第二导通点导通连接，第三导通点与第三接口导通连接；
88.第一循环回路和第二循环回路内设有冷却液；
89.热交换系统控制装置403包括：
90.接收模块301，用于接收第一指令，第一指令包括系统标识信息和温度控制信息；
91.识别模块303，用于根据系统标识信息确定需要调控温度的目标热交换子系统；
92.模式确定模块305，用于根据温度控制信息确定目标热交换子系统的温度控制模式；
93.装置启停模块307，用于根据温度控制模式确定需要启动的装置。
94.需要说明的是：上述本技术实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
95.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
96.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
97.以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。