一种新能源汽车热管理系统的制作方法

[0001]
本申请涉及新能源汽车热管理技术领域，特别涉及一种新能源汽车热管理系统。


背景技术：

[0002]
目前，新能源汽车尤其是电动车热管理系统需要考虑的方面较多，系统也较为复杂，需要同时兼顾多个方面的能量分配问题，比如乘员舱冷热负荷需求、风挡玻璃除霜和除雾需求、电机及电机控制器、dc/dc等电源转化器降温冷却需求、电池的加热和冷却需求、余热回收需求。
[0003]
相关技术中，冬季的制热方法往往是利用ptc对冷却液进行加热，然后再利用热的冷却液对乘员舱和电池进行加热处理，ptc水加热器是将电能转化为热能，其能源利用效率小于1，冬季开空调严重影响整车续驶里程，-20℃条件下高达50％，导致冬季实际续驶里程远小于夏季续驶里程，客户体验感较差；还有一部分采用热泵系统制热，此种方式的能源利用效率可以达到2.0，部分小负荷工况下能够达到4.0，对新能源电能的节约有着显著的效果，能够明显提升整车的续驶里程。
[0004]
但是，目前存在的汽车上的热管理系统往往还存在解决的问题比较单一的问题，新能源汽车尤其是电动车热管理系统需要考虑的方面很多，若不能及时解决，在一定程度上会较大的影响到车辆本身的性能，大大降低客户的体验感，因此，目前，新能源汽车的发展方向也是不断地在目前技术的基础上进行优化升级。尽管存在少数可以同时解决多种能源问题的系统，然而其对应的管路分布复杂，占用空间大，在实际行驶过程中，比较容易出现问题，且后期维修困难，费用较高。


技术实现要素：

[0005]
本申请实施例提供一种新能源汽车热管理系统，以解决相关技术中的电动车由于热管理系统对应管路复杂而容易出现故障且维修困难的问题。
[0006]
第一方面，提供了一种新能源汽车热管理系统，其包括：
[0007]
第一管路，其上依次设有室内换热器和室外换热器；
[0008]
第二管路，其上依次设有压缩机和第一控制阀，所述第一控制阀包括第一状态和第二状态，处于所述第一状态时，所述压缩机的出口端与所述室外换热器的一端连通，所述室内换热器的一端与所述压缩机的入口连通，以构成制冷回路，处于所述第二状态时，所述压缩机的出口端与所述室内换热器的一端连通，所述室外换热器的一端与所述压缩机的入口连通，以构成制热回路。
[0009]
一些实施例中，所述第二管路包括进液管路和出液管路，所述第一控制阀包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，所述进液管路远离所述压缩机的一端与所述第一接口对接，所述出液管路远离所述压缩机的一端与所述第三接口对接，所述第一管路靠近所述室内换热器的一端与所述第四接口对接，另一端与第二接口对接，处于所述第一状态时，所述第一接口与第四接口连通，所述第二接口与第三接口连通，处于所述第二状态时，
所述第一接口和第二接口连通，所述第三接口和第四接口连通。
[0010]
一些实施例中，还包括第一支路和第三管路，所述第三管路的一端与位于所述室内换热器和室外换热器之间的管路连通，另一端与所述第一控制阀连通，所述第三管路上设有第一板式换热器，所述第一支路包括串联的第一水泵和电池模块，所述第一板式换热器用于耦合所述第一支路和第三管路，以使所述第一支路和第三管路进行热交换。
[0011]
一些实施例中，所述第三管路上还设有第一电子膨胀阀，所述第一电子膨胀阀位于所述第一板式换热器远离所述第一控制阀的一侧，所述第一管路上还设有第二电子膨胀阀，所述第二电子膨胀阀位于所述室内换热器和第一电子膨胀阀之间。
[0012]
一些实施例中，所述第一管路上还设有第一电磁阀，所述第一电磁阀设于所述室外换热器靠近所述第一电子膨胀阀的一侧。
[0013]
一些实施例中，还包括第二支路和第二板式换热器，所述第二支路包括依次串联的第二水泵和电机模块，所述第二板式换热器用于耦合所述第二支路和第一管路，以使所述第二支路和第一管路进行热交换。
[0014]
一些实施例中，所述第二板式换热器和第二水泵之间设有冷却模块，所述冷却模块包括：
[0015]
第一并联分路，其上设有散热水箱；
[0016]
第二并联分路，其与所述第一并联分路靠近所述第二水泵的连接点处设有一三通阀。
[0017]
一些实施例中，还包括回热器，所述回热器设于所述第一管路和第二管路之间，且所述回热器的一端与位于所述压缩机进口端上游的管路相连，另一端与位于所述第一电子膨胀阀和第一电磁阀之间的管路相连。
[0018]
一些实施例中，所述第二管路还包括第三支路，所述第三支路的一端与位于所述压缩机出口端下游的管路相连，另一端与所述第一控制阀相连，所述第三支路上设有辅助换热器，所述辅助换热器用于对空气进行加热以对挡风玻璃进行除雾或除霜。
[0019]
一些实施例中，所述第二管路上还设有第二电磁阀，所述第二电磁阀设于所述压缩机的出口端与所述第一控制阀之间，且与所述辅助换热器并联。
[0020]
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0021]
本申请实施例提供了一种新能源汽车热管理系统，其主要包括第一管路和第二管路，位于第二管路上的第一控制阀包括第一状态和第二状态，且可以根据需要在两个状态之间切换，处于所述第一状态时，压缩机的出口端与室外换热器的一端连通，室内换热器的一端与压缩机的入口连通，构成制冷回路，处于第二状态时，压缩机的出口端与室内换热器的一端连通，室外换热器的一端与压缩机的入口连通，构成制热回路。本新能源汽车热管理系统对应的管路结构简单，仅通过第一控制阀的状态切换即可实现乘员舱的制冷和制热的问题，解决了相关技术中的电动车由于热管理系统对应管路复杂而容易出现故障且维修困难的问题。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0023]
图1为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统的连接示意图；
[0024]
图2为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统处于夏季乘员舱制冷模式时示意图；
[0025]
图3为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统处于夏季乘员舱和电池混合制冷模式时的示意图；
[0026]
图4为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统处于冬季乘员舱制热模式时示意图；
[0027]
图5为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统处于冬季乘员舱和电池混合制热模式时的示意图；
[0028]
图6为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统处于夏季挡风玻璃除雾模式时的示意图；
[0029]
图7为本申请实施例提供的新能源汽车热管理系统处于秋冬季电机模块余热回收模式时的示意图。
[0030]
图中：1-室内换热器，2-室外换热器，20-风扇，3-压缩机，30-储液器，4-第一控制阀，50-第一板式换热器，51-第一水泵，52-电池模块，53-第一电子膨胀阀，54-第二电子膨胀阀，60-第一电磁阀，61-第二电磁阀，70-第二板式换热器，71-第二水泵，72-电机模块，73-散热水箱，74-三通阀，8-辅助换热器，80-除霜风门，9-回热器。
具体实施方式
[0031]
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
[0032]
本申请实施例提供了一种新能源汽车热管理系统，其能解决相关技术中的电动车由于热管理系统对应管路复杂而容易出现故障且维修困难的问题。
[0033]
参见图1所示，本新能源汽车热管理系统包括第一管路和第二管路，其中，第一管路上依次设有室内换热器1和室外换热器2，第二管路上依次设有压缩机3和第一控制阀4，第一控制阀4包括第一状态和第二状态，处于第一状态时，压缩机3的出口端与室外换热器2的一端连通，室内换热器1的一端与压缩机3的入口连通，以构成制冷回路，处于第二状态时，压缩机3的出口端与室内换热器1的一端连通，室外换热器2的一端与压缩机3的入口连通，以构成制热回路。
[0034]
进一步对，第二管路包括进液管路和出液管路，第一控制阀4包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，进液管路远离压缩机3的一端与第一接口对接，出液管路远离压缩机3的一端与第三接口对接，第一管路靠近室内换热器1的一端与第四接口对接，另一端与第二接口对接。处于第一状态时，第一接口与第四接口连通，第二接口与第三接口连通，构成制冷回路，处于第二状态时，第一接口和第二接口连通，第三接口和第四接口连通，构成制热回路。
[0035]
进一步的，本新能源汽车热管理系统还包括第一支路和第三管路，第三管路的一端与位于室内换热器1和室外换热器2之间的管路连通，另一端与第一控制阀4连通，具体的，第三管路上设有第一板式换热器50，第一支路包括依次串联的第一水泵51和电池模块52，第一板式换热器50用于耦合第一支路和第三管路，以使第一支路和第三管路进行热交换，用于电池模块52的降温或加热。
[0036]
进一步的，第三管路上还设有第一电子膨胀阀53，第一电子膨胀阀53位于第一板式换热器50远离第一控制阀4的一侧，第一电子膨胀阀53用于控制第一支路与第三管路即第一主路的连接或断开；第一管路上还设有第二电子膨胀阀54，第二电子膨胀阀54位于室内换热器1和第一电子膨胀阀53之间，其主要用于对进入室内换热器1的制冷剂进行节流。
[0037]
进一步的，第一管路上还设有第一电磁阀60，第一电磁阀60设于室外换热器2靠近第一电子膨胀阀53的一侧，其主要用于控制进入室外换热器2的制冷剂的管路的开闭。
[0038]
进一步的，本新能源汽车热管理系统还包括第二支路和第二板式换热器70，具体的，第二支路包括依次串联的第二水泵71和电机模块72，第二板式换热器70用于耦合第二支路和第一管路，以使第二支路和第一管路进行热交换，第二支路主要用于对电机模块72的热源进行回收。
[0039]
进一步的，第二板式换热器70和第二水泵71之间还设有冷却模块，冷却模块具体包括第一并联分路和第二并联分路，第一并联分路上设有散热水箱73；第二并联分路与第一并联分路靠近第二水泵71的连接点处设有一三通阀74，当需要对电机模块72进行余热回收时，三通阀74将第一并联分路与第二水泵71断开，将第二并联分路与第二水泵71连通，且此时第一电磁阀60关闭，第二支路内的冷却剂直接在第二板式换热器70内与制冷剂发生热交换，当需要对电机模块72进行降温时，三通阀74将第一并联分路与第二水泵71连通，将第二并联分路与第二水泵71断开，第二支路内的冷却剂经过散热水箱73进行降温。
[0040]
进一步的，本新能源汽车热管理系统还包括回热器9，回热器9设于第一管路和第二管路之间，且回热器9的一端与位于压缩机3进口端上游的管路相连，另一端与位于第一电子膨胀阀53和第一电磁阀60之间的管路相连。回热器9的主要作用在于，利用室内蒸发器出口的低温低压制冷剂，对室外冷凝器(或气冷器)出口的中温高压制冷剂进行进一步的冷却，能够降低制冷剂节流后流进蒸发器时的焓值，那么，蒸发器进出口的焓差就会增加，从而增加制冷量，同时提高整个系统的能源利用效率。
[0041]
进一步的，第二管路还包括第三支路，第三支路的一端与位于压缩机3出口端下游的管路相连，另一端与第一控制阀4相连，第三支路上设有辅助换热器8，辅助换热器8用于对空气进行加热以对挡风玻璃进行除雾或除霜。
[0042]
进一步对，第二管路上还设有第二电磁阀61，第二电磁阀61设于压缩机3的出口端与第一控制阀4之间，且与辅助换热器8并联，当需要对挡风玻璃进行除雾或除霜时，第二电磁阀61关闭，此时制冷剂流经辅助换热器8，辅助换热器8对空气进行加热处理。
[0043]
进一步的，在室外换热器2的一侧还设有风扇20，在进液管路上还设有储液器30，与压缩机3配合作业。
[0044]
本新能源汽车热管理系统在制冷制热的基础上，能够通过控制第一电子膨胀阀53和第二电子膨胀阀54的开度状态，实现单独乘员舱制冷制热、单独电池制冷制热和乘员舱电池混合制冷制热；通过关闭第二电磁阀61，可以实现风挡玻璃的除霜和除雾功能；同时在
制热的基础上，通过控制第一电磁阀60的开关，可以实现冬季的余热回收功能，以减少无效能源的损失，提高能源利用效率。通过第一电子膨胀阀53和第二电子膨胀阀54的状态切换即可实现乘员舱和电池的能量分配问题，通过第一电磁阀60的状态切换，可以实现余热回收的功能，综合功能完备。
[0045]
本新能源汽车热管理系统的作用原理如下，且循环模式可以分为以下几种情况：
[0046]
参见图2所示，处于夏季乘员舱制冷模式时，热泵以制冷模式运行，第一控制阀4处于第一状态进行制冷，第二电磁阀61开启，第三管路上设有第一电子膨胀阀53关闭，第一电磁阀60开启。系统启动制冷模式，经过压缩机3压缩后的制冷剂，经过打开的第二电磁阀61，绕过辅助换热器8，经过第一控制阀4，通过第三接口和第二接口流向室外换热器2，继续经过第一电磁阀60，绕过第二板式换热器70后，通过第二电子膨胀阀54节流后进入室内换热器1，对空气进行冷却处理，同步伴随着除湿，经过冷却后的空气通过除霜风门80直接通往乘员舱内的吹脸风道和吹脚风道，随后经过室内换热器1之后的制冷剂继续通过第一控制阀4，通过第四接口和第一接口流入到储液器30中，再回到压缩机3，完成一个单独的乘员舱制冷循环。
[0047]
参见图3所示，处于夏季乘员舱和电池混合制冷模式时，热泵以制冷模式运行，第一控制阀4处于第一状态进行制冷，第二电磁阀61开启，第三管路上设有第一电子膨胀阀53开启，第一电磁阀60开启。系统启动制冷模式，经过压缩机3压缩后的制冷剂，经过打开的第二电磁阀61，绕过辅助换热器8，经过第一控制阀4，通过第三接口和第二接口流向室外换热器2，继续经过第一电磁阀60，绕过第二板式换热器70后，分为两路。一路通过第二电子膨胀阀54节流后进入室内换热器1，对空气进行冷却处理，同步伴随着除湿，经过冷却后的空气通过除霜风门80直接通往乘员舱内的吹脸风道和吹脚风道；另一路通过第一电子膨胀阀53后，进入第一板式换热器50，和第一支路上的冷却液进行换热，第一水泵51开启，从第一支路内吸收热量，从而实现对电池模块52的降温冷却。最后而后两路合流，汇合后的制冷剂依次经过第一控制阀4的第四接口和第一接口，最后流入到储液器30中，再回到压缩机3，完成一个电池模块52与乘员舱的制冷循环。
[0048]
参见图4所示，处于冬季乘员舱制热模式时，热泵以制热模式运行，第一控制阀4处于第二状态进行制热，第二电磁阀61开启，第一电子膨胀阀53关闭，第一电磁阀60开启。系统启动制热模式，经过压缩机3压缩后的制冷剂，经过打开的第二电磁阀61，绕过辅助换热器8，通过第一控制阀4的第三接口和第四接口后，流向室内换热器1，对空气进行加热处理，经过加热后的空气通过除霜风门80直接通往乘员舱内的吹脸风道和吹脚风道，随后经过第二电子膨胀阀54进行节流，继续经过第一电磁阀60，绕过第二板式换热器70，进入室外换热器2，随后通过第一控制阀4的第二接口和第一接口，流入到储液器30中，再回到压缩机3，完成一个单独的乘员舱的制热循环。
[0049]
参见图5所示，处于冬季乘员舱和电池混合制热模式时，热泵以制热模式运行，第一控制阀4处于第二状态进行制热，第二电磁阀61开启，第一电子膨胀阀53开启，第一电磁阀60开启。系统启动制冷模式，经过压缩机3压缩后的制冷剂，经过打开的第二电磁阀61，绕过辅助换热器8，通过第一控制阀4的第三接口和第四接口后，分为两路。一路流向室内换热器1，对空气进行加热处理，经过加热后的空气通过除霜风门80直接通往乘员舱内的吹脸风道和吹脚风道，实现乘员舱的制热；另一路流向第一板式换热器50，通过第一板式换热器50
将热量传递给第一支路上的冷却液，第一水泵51开启，从而对电池模块52进行加热，随后经过第一电子膨胀阀53后，依次经过第一电磁阀60和室外换热器2，最后通过第一控制阀4的第二接口和第一接口，流入到储液器30中，再回到压缩机3，完成一个电池模块52与乘员舱的制热循环。
[0050]
参见图6所示，处于夏季挡风玻璃除雾模式时，在上述夏季乘员舱制冷时，关闭第二电磁阀61，此时制冷剂流经第三支路上的辅助换热器8，并对空气进行加热处理，而室内换热器1对空气进行冷却和除湿处理，最后得到温度较高、湿度比较小的空气，通过除霜除雾出风口，吹到挡风玻璃上，对玻璃进行快速除雾。
[0051]
处于冬季挡风玻璃除霜模式时，在冬季乘员舱制热时，关闭第二电磁阀61，制冷剂流经第三支路上的辅助换热器8，并对空气进行加热处理，而此时室内换热器1也是对空气进行加热，所以经过二次加热的热空气，最后通过除霜除雾出风口吹向挡风玻璃，进行挡风玻璃除霜操作。
[0052]
处于冬季室外换热器2化霜模式时，冬季当开启热泵制热模式后，由于室外换热器2中的制冷剂处于低温低压状态，当室外换热器2翅片表面低于一定的温度后，其表面容易结霜，结霜会影响系统的整体制热性能，所以需要在必要时对室外换热器2进行化霜处理。在化霜时，需要切换第一控制阀4，由第二状态切换至第一状态，此时压缩机3输出的高温高压的气态制冷剂直接流往室外换热器2，从而对其进行化霜处理。
[0053]
处于电机模块72冷却模式时，第三支路相对独立，第二水泵71开启，从电机模块72出来的热的冷却液进入散热水箱73中和空气进行热交换，并将热量散发掉，然后流过三通阀74回到第二水泵71，完成一个冷却液的循环，此时，第二并联分路与第二水泵71断开。
[0054]
参见图7所示，处于秋冬季电机模块72余热回收模式时，在秋冬季系统需要热量时，热泵系统制热运行，此时室外换热器2侧为低温低压侧，此时如果判断电机模块72有余热可以利用，那么，此时关闭第一电磁阀60，第一主路内的制冷剂进入第二板式换热器70，同时切换第二并联分路中的三通阀74，使得第二支路内的冷却液不通过散热水箱73，而是在第二板式换热器70中和制冷剂发生热交换，并将热量传递给制冷剂，拉高低压侧的制冷剂温度和压力，从而减小压缩机3的吸排气压比，减少压缩机3的功耗，提高系统的能源利用效率，实现余热回收功能。除此以外，也可以将第一电子膨胀阀53也同时打开，将回收的余热同时供电池模块52加热利用，也可以根据实际需要，将第二电子膨胀阀54关闭，仅将回收的余热供电池模块52加热利用。
[0055]
处于其他模式时，其他模式诸如单独的电池冷却和电池加热，只需要在上述夏季乘员舱和电池混合制冷模式时和冬季乘员舱和电池混合制热模式时，关闭第二电子膨胀阀54，从而使得制冷剂只流过第一板式换热器50，并与第一支路上的冷却液进行热交换，完成模式需要。
[0056]
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0057]
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0058]
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除