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CN112977009A - 一种电动汽车热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车热管理系统，包括：制冷剂回路、动力总成冷却回路和电池冷却回路；所述制冷剂回路包括：压缩机、三通阀、内置换热器、第一膨胀装置、第一换热器、外置换热器、第二膨胀装置、蒸发器、第三膨胀装置、第二换热器、截止阀、气液分离器和第三换热器，所述压缩机连接所述三通阀第一接口，所述三通阀第二接口连接所述内置换热器，所述三通阀第三接口连接所述第三换热器；所述电池冷却回路连接所述第二换热器和所述第三换热器，所述动力总成冷却回路连接所述第一换热器。本系统对电池加热和余热回收进行了优化，提高了系统运行效率，从而有利于提升电动汽车续航里程。

Description

一种电动汽车热管理系统
技术领域
本发明涉及热管理系统，具体地，涉及一种电动汽车热管理系统。
背景技术
随着汽车技术的发展，电动汽车在车辆中的占有率越来越高，电动汽车以电池为动力，不仅需要对电池进行冷却保证电池的安全高效运行，还需要满足乘员舱的舒适性与驾驶安全性。目前大多数电动汽车采用的热管理系统是利用电动汽车空调与PTC电加热器相结合的系统，冬天工况时通过PTC电加热器进行采暖，这将极大衰减电动汽车的行驶里程。与现有传统空调加热系统相比，热泵系统结构相对复杂，成本有所增加(增加约1500元)，是其获得广泛应用的主要障碍。根据目前市场的反馈，主机厂希望热泵系统成本增加控制在1000元左右，同时热管理系统更高效的运行。因此，研究高效低成本热泵系统对推广热泵系统在电动汽车中的广泛使用、并以解决冬天行驶里程衰减问题，将有极大帮助。
宝马系统采用了二次回路的热泵系统，同时具有了电驱动系统的余热回收功能，但它与本发明的区别是本热管理系统采用了直接式热泵，另外电驱动余热回收器的相对位置与宝马系统不同；南方英特的热管理系统也是二次回路形式，同时具有电驱动系统余热回收的功能，但是余热回收器的相对位置与本系统不同，同时彼系统无法吸收水路PTC电加热器的热量；CN111565946A公开了一种热管理系统，用于加热和冷却车辆和管理车辆中的电子部件和电池。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电动汽车热管理系统。
根据本发明提供的一种电动汽车热管理系统，包括：制冷剂回路、动力总成冷却回路和电池冷却回路；
所述制冷剂回路包括：压缩机、三通阀、内置换热器、第一膨胀装置、第一换热器、外置换热器、第二膨胀装置、蒸发器、第三膨胀装置、第二换热器、截止阀、气液分离器和第三换热器；
所述压缩机连接所述三通阀第一接口，所述三通阀第二接口连接所述内置换热器，所述三通阀第三接口连接所述第三换热器，所述内置换热器另一端分别连接所述第一换热器和所述第一膨胀装置，所述第一换热器和所述第一膨胀装置连接，所述第一膨胀装置另一端连接所述第三换热器，所述第一换热器另一端连接所述外置换热器，所述外置换热器、所述第二膨胀装置、所述截止阀和所述第三膨胀装置连接于一处，所述第二膨胀装置另一端连接所述蒸发器，所述第三膨胀装置另一端连接所述第二换热器，所述第二换热器和所述截止阀汇合后与所述蒸发器汇合并连接所述气液分离器，所述气液分离器连接所述压缩机，所述第二换热器连接所述第三换热器；
所述电池冷却回路连接所述第二换热器和所述第三换热器，所述动力总成冷却回路连接所述第一换热器。
优选地，所述电池冷却回路包括：电加热器、第一水泵、第一水壶和电池；
所述电加热器一端连接所述第二换热器，所述电加热器另一端连接所述第一水泵，所述第一水泵连接所述第一水壶，所述第一水壶另一端连接所述电池，所述电池另一端连接所述第三换热器。
优选地，所述动力总成冷却回路包括：第二水壶、第二水泵、电驱动系统和低温散热器；
所述低温散热器一端连接所述第一换热器，所述低温散热器另一端连接所述第二水壶，所述第二水壶另一端连接所述第二水泵，所述第二水泵另一端连接所述电驱动系统，所述电驱动系统另一端连接所述第一换热器。
优选地，所述外置换热器安装温度风门。
优选地，所述外置换热器处设置第一风扇，所述蒸发器处设置第二风扇。
优选地，当处于制冷模式时，所述截止阀关闭，所述温度风门设置为全冷状态。
优选地，当处于制热模式时，所述第二膨胀装置关闭，所述温度风门设置为全热状态。
优选地，当处于除湿模式时，所述截止阀关闭，所述温度风门设置为调控状态。
优选地，当对所述电池冷却回路采暖时，所述第三膨胀装置连通，所述第二换热器连接所述气液分离器支路连通，所述三通阀第三接口关闭，所述第一膨胀装置关闭。
优选地，当对所述电池冷却回路加热时，所述第三膨胀装置关闭，所述第二换热器连接所述气液分离器支路关闭，所述三通阀第三接口连通，所述第一膨胀装置连通。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本系统节省了乘员舱采暖用的PTC电加热器，另外节省了阀件和管路，从而节省了系统成本。
2、本系统对电池加热和余热回收进行了优化，提高了系统运行效率，从而有利于提升电动汽车续航里程。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一种电动汽车热管理系统原理图；
图2为一种电动汽车热管理系统制冷模式原理图；
图3为一种电动汽车热管理系统制热模式原理图；
图4为一种电动汽车热管理系统除湿模式原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种电动汽车热管理系统，包括：制冷剂回路、动力总成冷却回路和电池冷却回路；制冷剂回路包括：压缩机1、三通阀2、内置换热器3、第一膨胀装置4、第一换热器5、外置换热器6、第二膨胀装置7、蒸发器8、第三膨胀装置9、第二换热器10、截止阀11、气液分离器12和第三换热器18；压缩机1连接三通阀2第一接口，三通阀2第二接口连接内置换热器3，三通阀2第三接口连接第三换热器18，内置换热器3另一端分别连接第一换热器5和第一膨胀装置4，第一换热器5和第一膨胀装置4连接，第一膨胀装置4另一端连接第三换热器18，第一换热器5另一端连接外置换热器6，外置换热器6、第二膨胀装置7、截止阀11和第三膨胀装置9连接于一处，第二膨胀装置7另一端连接蒸发器8，第三膨胀装置9另一端连接第二换热器10，第二换热器10和截止阀11汇合后与蒸发器8汇合并连接气液分离器12，气液分离器12连接压缩机1，第二换热器10连接第三换热器18；电池冷却回路连接第二换热器10和第三换热器18，动力总成冷却回路连接第一换热器5。电池冷却回路包括：电加热器14、第一水泵15、第一水壶16和电池17；电加热器14一端连接第二换热器10，电加热器14另一端连接第一水泵15，第一水泵15连接第一水壶16，第一水壶16另一端连接电池17，电池17另一端连接第三换热器18。动力总成冷却回路包括：第二水壶19、第二水泵20、电驱动系统21和低温散热器22；低温散热器22一端连接第一换热器5，低温散热器22另一端连接第二水壶19，第二水壶19另一端连接第二水泵20，第二水泵20另一端连接电驱动系统21，电驱动系统21另一端连接第一换热器5。
如图2至图4所示，当处于制冷模式时，截止阀11关闭，温度风门13设置为全冷状态；当处于制热模式时，第二膨胀装置7关闭，温度风门13设置为全热状态；当处于除湿模式时，截止阀11关闭，温度风门13设置为调控状态。当对所述电池冷却回路采暖时，第三膨胀装置9连通，第二换热器10连接气液分离器12支路连通，三通阀2第三接口关闭，第一膨胀装置4关闭；当对电池冷却回路加热时，第三膨胀装置9关闭，第二换热器10连接气液分离器12支路关闭，三通阀2第三接口连通，第一膨胀装置4连通。
具体地，系统中只存在一个电加热器14，在低温环境下通过第二换热器10吸收电加热器14的热量，然后通过系统将热量转移至乘员舱，从而实现采暖功能，从而取消乘员舱电加热器，节省了成本。针对电池17加热，可以通过第三换热器18，将系统的热量转移至电池冷却回路，从而实现电池17加热，提高了电池17加热效率。另外优化了第一换热器5在系统中的位置，将第一换热器5置于外置换热器6的上游，有利于提高系统效率。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电动汽车热管理系统，其特征在于，包括：制冷剂回路、动力总成冷却回路和电池冷却回路；
所述制冷剂回路包括：压缩机(1)、三通阀(2)、内置换热器(3)、第一膨胀装置(4)、第一换热器(5)、外置换热器(6)、第二膨胀装置(7)、蒸发器(8)、第三膨胀装置(9)、第二换热器(10)、截止阀(11)、气液分离器(12)和第三换热器(18)；
所述压缩机(1)连接所述三通阀(2)第一接口，所述三通阀(2)第二接口连接所述内置换热器(3)，所述三通阀(2)第三接口连接所述第三换热器(18)，所述内置换热器(3)另一端分别连接所述第一换热器(5)和所述第一膨胀装置(4)，所述第一换热器(5)和所述第一膨胀装置(4)连接，所述第一膨胀装置(4)另一端连接所述第三换热器(18)，所述第一换热器(5)另一端连接所述外置换热器(6)，所述外置换热器(6)、所述第二膨胀装置(7)、所述截止阀(11)和所述第三膨胀装置(9)连接于一处，所述第二膨胀装置(7)另一端连接所述蒸发器(8)，所述第三膨胀装置(9)另一端连接所述第二换热器(10)，所述第二换热器(10)和所述截止阀(11)汇合后与所述蒸发器(8)汇合并连接所述气液分离器(12)，所述气液分离器(12)连接所述压缩机(1)，所述第二换热器(10)连接所述第三换热器(18)；
所述电池冷却回路连接所述第二换热器(10)和所述第三换热器(18)，所述动力总成冷却回路连接所述第一换热器(5)。
2.根据权利要求1所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于，所述电池冷却回路包括：电加热器(14)、第一水泵(15)、第一水壶(16)和电池(17)；
所述电加热器(14)一端连接所述第二换热器(10)，所述电加热器(14)另一端连接所述第一水泵(15)，所述第一水泵(15)连接所述第一水壶(16)，所述第一水壶(16)另一端连接所述电池(17)，所述电池(17)另一端连接所述第三换热器(18)。
3.根据权利要求1所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于，所述动力总成冷却回路包括：第二水壶(19)、第二水泵(20)、电驱动系统(21)和低温散热器(22)；
所述低温散热器(22)一端连接所述第一换热器(5)，所述低温散热器(22)另一端连接所述第二水壶(19)，所述第二水壶(19)另一端连接所述第二水泵(20)，所述第二水泵(20)另一端连接所述电驱动系统(21)，所述电驱动系统(21)另一端连接所述第一换热器(5)。
4.根据权利要求1所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：所述外置换热器(6)安装温度风门(13)。
5.根据权利要求4所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：所述外置换热器(6)处设置第一风扇(23)，所述蒸发器(8)处设置第二风扇(24)。
6.根据权利要求5所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：当处于制冷模式时，所述截止阀(11)关闭，所述温度风门(13)设置为全冷状态。
7.根据权利要求5所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：当处于制热模式时，所述第二膨胀装置(7)关闭，所述温度风门(13)设置为全热状态。
8.根据权利要求5所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：当处于除湿模式时，所述截止阀(11)关闭，所述温度风门(13)设置为调控状态。
9.根据权利要求2所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：当对所述电池冷却回路采暖时，所述第三膨胀装置(9)连通，所述第二换热器(10)连接所述气液分离器(12)支路连通，所述三通阀(2)第三接口关闭，所述第一膨胀装置(4)关闭。
10.根据权利要求2所述一种电动汽车热管理系统，其特征在于：当对所述电池冷却回路加热时，所述第三膨胀装置(9)关闭，所述第二换热器(10)连接所述气液分离器(12)支路关闭，所述三通阀(2)第三接口连通，所述第一膨胀装置(4)连通。
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