CN111216515B - 一种电动汽车热管理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车热管理***，包括动力电池单元、驱动电机单元、空调单元、暖风芯体单元、电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器、水冷冷凝器、四通换向阀和热交换器，电机Chiller热交换器配置在驱动电机单元中，电池Chiller热交换器配置在动力电池单元中，电机Chiller热交换器和电池Chiller热交换器相连接，驱动电机单元通过四通换向阀与动力电池单元相连接，水冷冷凝器配置在暖风芯体单元中，动力电池单元通过热交换器与暖风芯体单元相连接，空调单元与电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器以及水冷冷凝器相连接。本发明提出的热管理***可以实现热管理***中热量的有效利用，可以节约电能，提升电动汽车续驶里程。

Description

一种电动汽车热管理***
技术领域
本发明实施例涉及新能源汽车技术，尤其涉及一种电动汽车热管理***。
背景技术
相对与传统燃油车，电动汽车汽车具有零排放、低噪声的优点。而随着电动汽车的发展，整车热管理***的附属部件逐步增多，附属部件所消耗的能耗占比也逐渐提升，在高低温环境条件下，热管理***的能量消耗会大幅度缩减电动汽车续驶里程。
为了提升电动汽车高低温环境下的续驶里程，需要对电动汽车热管理***各回路的能量消耗进行集成化设计，在满足各回路热管理需求的前提下，提升整个热管理***的能量利用效率。现有的电动汽车热管理***，通常常采用独立设计方案，各热管理回路之间相互独立，各热管理回路之间没有热量交互，难以实现热管理***的能量优化利用。
发明内容
本发明提供一种电动汽车热管理***，以实现优化热管理***，使各热管理子单元之间实现良好交互，达到节约电能，提升电动汽车续驶里程的目的。
本发明实施例提供了一种电动汽车热管理***，包括动力电池单元、驱动电机单元、空调单元、暖风芯体单元、电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器、水冷冷凝器、四通换向阀和热交换器，
所述电机Chiller热交换器配置在驱动电机单元中，所述电池Chiller热交换器配置在动力电池单元中，所述电机Chiller热交换器和所述电池Chiller热交换器相连接，所述驱动电机单元通过所述四通换向阀与所述动力电池单元相连接，
所述水冷冷凝器配置在所述暖风芯体单元中，所述动力电池单元通过所述热交换器与所述暖风芯体单元相连接，
所述空调单元与所述电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器以及水冷冷凝器相连接。
进一步的，所述动力电池单元包括动力电池和第一电动水泵，
所述动力电池与所述第一电动水泵相连接，所述动力电池还与所述电池Chiller热交换器相连接，所述第一电动水泵还与所述热交换器相连接。
进一步的，所述驱动电机单元包括驱动电机、第二电动水泵、电机散热器和第一电磁三通阀，
所述驱动电机与所述电机Chiller热交换器以及所述四通换向阀相连接，所述电机散热器与所述电机Chiller热交换器相连接，所述电机散热器通过所述第一电磁三通阀与所述第二电动水泵相连接，所述第一电磁三通阀还与所述电机Chiller热交换器相连接。
进一步的，所述暖风芯体单元包括暖风芯体、第三电动水泵、PTC加热器和第二电磁三通阀，
所述PTC加热器通过所述第二电磁三通阀与所述热交换器以及暖风芯体相连接，所述PTC加热器还与所述水冷冷凝器相连接，
所述暖风芯体与所述热交换器以及第三电动水泵相连接，所述第三电动水泵还与所述水冷冷凝器相连接。
进一步的，所述空调单元包括空调压缩机、储液罐、空调冷凝器和空调蒸发器，
所述空调压缩机与所述空调冷凝器以及所述水冷冷凝器相连接，所述空调压缩机通过所述空调冷凝器与所述电机Chiller热交换器以及电池Chiller热交换器相连接，
所述空调压缩机与所述储液罐相连接，所述空调压缩机通过所述储液罐与所述电机Chiller热交换器以及电池Chiller热交换器相连接，
所述空调压缩机通过所述储液罐与所述空调蒸发器相连接，所述空调蒸发器与所述电机Chiller热交换器以及电池Chiller热交换器相连接。
进一步的，还包括主动栅格，所述主动栅格用于调节用于所述电机散热器散热的风量。
进一步的，还包括风扇，所述风扇用于辅助所述电机散热器散热。
进一步的，还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱与所述第一电动水泵相连接。
进一步的，还包括第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱与所述第二电动水泵以及第三电动水泵相连接。
进一步的，还包括电机控制器、电池控制器、空调控制器以及整车控制器，
所述电机控制器与所述驱动电机单元相连接，所述电池控制器与所述动力电池单元相连接，所述空调控制器与所述空调单元相连接，
所述整车控制器与所述电机控制器、电池控制器以及空调控制器相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：热管理***包括电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器、水冷冷凝器、四通换向阀和热交换器，通过电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器、水冷冷凝器、四通换向阀和热交换器实现动力电池单元、驱动电机单元、空调单元、暖风芯体单元之间的热交换，可以实现热管理***中热量的有效利用，避免不必要的能源浪费，可以节约电能，提升电动汽车续驶里程。
附图说明
图1是实施例一中的一种热管理***结构框图；
图2是实施例一中的另一种热管理***结构框图；
图3是实施例一中的乘员舱制冷模式工作示意图；
图4是实施例一中的乘员舱制冷和电池主动冷却模式工作示意图；
图5是实施例一中的乘员舱除湿模式工作示意图；
图6是实施例一中的乘员舱除湿和电池主动冷却模式工作示意图；
图7是实施例一中的乘员舱加热模式1工作示意图；
图8是实施例一中的乘员舱加热模式2工作示意图；
图9是实施例一中的乘员舱加热模式3工作示意图；
图10是实施例一中的乘员舱加热模式4工作示意图；
图11是实施例一中的电池被动冷却模式工作示意图；
图12是实施例一中的电池主动冷却模式工作示意图；
图13是实施例一中的电池被动加热模式工作示意图；
图14是实施例一中的电池主动加热模式工作示意图；
图15是实施例一中的电机自加热模式工作示意图；
图16是实施例一中的电机低温冷却模式工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是实施例一中的一种热管理***结构框图，参考图1，本实施例提出一种电动汽车热管理***，包括动力电池单元1、驱动电机单元2、空调单元3、暖风芯体单元4、电机Chiller热交换器124、电池Chiller热交换器125、水冷冷凝器127、四通换向阀144和热交换器143。
电机Chiller热交换器124配置在驱动电机单元2中，电池Chiller热交换器125配置在动力电池单元1中，电机Chiller热交换器124和电池Chiller热交换器125相连接，驱动电机单元2通过四通换向阀144与动力电池单元1相连接，水冷冷凝器127配置在暖风芯体单元4中，动力电池单元1通过热交换器143与暖风芯体单元4相连接，空调单元3与电机Chiller热交换器124、电池Chiller热交换器125以及水冷冷凝器127相连接。
示例性的，本实施例中，热交换器143作为动力电池单元1与暖风芯体单元4的共用部件，通过热交换器143可以实现暖风芯体单元4中的热量与动力电池单元1之间的热量交换，在低温环境下，可通过暖风芯体单元4中的热量对动力电池单元1进行加热，保证动力电池单元1的工作温度需求。四通换向阀144作为动力电池单元1与驱动电机单元2的共用部件，可根据动力电池单元1的冷却需求，实现其与驱动电机单元2的串联和并联两种状态的切换。电池Chiller热交换器125作为动力电池单元1与空调单元3共用的部件，通过电池Chiller热交换器125可实现空调单元3中的冷媒与与动力电池单元1之间的热量交换。电机Chiller热交换器124作为驱动电机单元2与空调单元3的共用部件，可实现空调单元3中的冷媒与与驱动电机单元2之间的热量交换。在低温环境下，当乘员舱有加热请求时，可通过电机Chiller热交换器124把驱动电机单元2中的余热转移到空调单元3中，给乘员舱加热。
本实施例中，通过电机Chiller热交换器124、电池Chiller热交换器125、水冷冷凝器127、四通换向阀144和热交换器143实现动力电池单元1、驱动电机单元2、空调单元3、暖风芯体单元4之间的热交换，可以实现热管理***中热量的有效利用，避免不必要的能源浪费，可以节约电能，提升电动汽车续驶里程。
图2是实施例一中的另一种热管理***结构框图，参考图2，具体的，动力电池单元1包括动力电池141和第一电动水泵142。动力电池141与第一电动水泵142相连接，动力电池141还与电池Chiller热交换器124相连接，第一电动水泵142还与热交换器相连接。热管理***还包括第一膨胀水箱111，第一膨胀水箱111与第一电动水泵142相连接。
示例性的，动力电池141为电动汽车的动力来源，用于为电动汽车的驱动电机提供高压电源。第一电动水泵142与低压电池相连接，低压电池为第一电动水泵提供工作电压，驱动第一电动水泵142运转。第一电动水泵142用于保证动力电池单元1中液体工质的稳定循环，实现动力电池单元1中热量的转移，在高温环境下，对动力电池141产生的废热进行有效排出，在低温环境下，对动力电池141进行加热，实现动力电池141始终处于较优的工作温度范围，可以保证动力电池141的性能和使用寿命。第一膨胀水箱111用于对动力电池单元1中的液体工质进行压力和流量的平衡，消除由于回路中液体工质的温度差异造成的压力和流量的波动。
驱动电机单元2包括驱动电机151、第二电动水泵152、电机散热器154和第一电磁三通阀153。
驱动电机151与电机Chiller热交换器124以及四通换向阀144相连接，电机散热器154与电机Chiller热交换器124相连接，电机散热器154通过第一电磁三通阀153与第二电动水泵152相连接，第一电磁三通阀153还与电机Chiller热交换器124相连接。
示例性的，驱动电机151接收动力电池141经由逆变器输出的电能，把电能转化为机械能，通过机械传动机构驱动车轮。第二电动水泵152与低压电池相连接，第二电动水泵152通过接收低压电池输出的电能驱动运转，用于保证驱动电机单元2中液体工质的稳定循环，实现驱动电机单元2中热量的转移。通过控制第一电磁三通阀153不同流动端口的开启和关闭，可以改变驱动电机单元2中冷却液的流动路径。电机散热器154通过与外界空气进行热交换，实现驱动电机单元2中的热量向外界空气转移，对驱动电机单元2进行冷却。
热管理***还包括第二膨胀水箱112，第二膨胀水箱112与第二电动水泵152相连接。膨胀水箱112用于对驱动电机单元2中的液体工质进行压力和流量的平衡，消除由于回路中液体工质的温度差异造成的压力和流量的波动。
暖风芯体单元4包括暖风芯体161、第三电动水泵162、PTC加热器163和第二电磁三通阀164。第二膨胀水箱112与第三电动水泵162相连接。暖风芯体161用于完成回路中的液体工质与乘员舱内部空气的热交换，实现暖风芯体单元4中的热量向乘员舱内部转移。PTC加热器163通过第二电磁三通阀164与热交换器143以及暖风芯体161相连接，PTC加热器163还与水冷冷凝器127相连接，暖风芯体161与热交换器143以及第三电动水泵162相连接，第三电动水泵162还与水冷冷凝器127相连接。
第三电动水泵162与低压电池相连接，通过接收低压电池输出的电能驱动运转，通过第三电动水泵162可以保证暖风芯体单元4中液体工质的稳定循环。PTC加热器163作为电加热装置，用于把动力电池141输出的电能转化为热能，对暖风芯体单元4进行加热。通过控制电磁三通阀164不同流动端口的开启和关闭，以改变暖风芯体单元4中冷却液的流动路径。
空调单元3包括空调压缩机121、储液罐128、空调冷凝器122和空调蒸发器126。空调压缩机121与空调冷凝器122以及水冷冷凝器127相连接，空调压缩机121通过空调冷凝器122与电机Chiller热交换器124以及电池Chiller热交换器125相连接，空调压缩机121与储液罐128相连接，空调压缩机121通过储液罐128与电机Chiller热交换器124以及电池Chiller热交换器125相连接，空调压缩机121通过储液罐128与空调蒸发器126相连接，空调蒸发器126与电机Chiller热交换器124以及电池Chiller热交换器125相连接。
示例性的，空调压缩机121接收动力电池141输出的电能，把电能转化为旋转机械能，用于把空调***中的低压气态冷媒工质压缩为高压气态冷媒工质，输出给空调冷凝器122或水冷冷凝器127。空调冷凝器122用于接收空调压缩机121输出的高压气态冷媒工质，高压气态冷媒工质在空调冷凝器122内部发生相变，变为高压液态冷媒工质进行放热。
参考图2，热管理***还包括主动栅格113，主动栅格113用于调节用于电机散热器154散热的风量。还包括风扇123，风扇123用于辅助电机散热器154散热。
具体的，通过1调节主动格栅113的开度，可以实现电机散热器154前端冷却进风量的调节。通过调节电动风扇123的转速，可以实现电机散热器154前端冷却进风量的调节。
本实施例中，热管理***还包括电机控制器、电池控制器、空调控制器以及整车控制器。电机控制器与动力电池单元1相连接，电池控制器与驱动电机单元2相连接，空调控制器与空调单元3相连接，整车控制器与电机控制器、电池控制器以及空调控制器相连接。
示例性的，整车控制器与电机控制器、电池控制器、空调控制器通过CAN总线连接形成局域网，各控制器通过CAN总线传递其状态信息，并在CAN总线上进行数据流通和共享。其中整车控制器主要用于的监测热管理***工作状态并结合其余控制器发出的热管理工作请求(包括电池***加热或冷却请求、电机***冷却请求、空调***制冷、采暖、除湿请求等)等，综合判定热管理***的工作模式，并根据预定义的各模式下的控制策略，通过CAN总线向热管理***中其余控制部件发出命令。其余控制部件接收整车控制器的命令，并控制各子单元响应热管理需求，保证电动汽车热管理***的稳定运行。
参考图2，热管理***还包括第一通断阀129、第二通断阀130、第三通断阀131、第四通断阀132、第一电子膨胀阀133、第二电子膨胀阀134、第三电子膨胀阀135、第五通断阀136、第六通断阀137和第四电子膨胀阀138。
空调压缩机121通过第一通断阀129与水冷冷凝器127相连接，空调压缩机121通过第二通断阀130与空调冷凝器122相连接，空调冷凝器122通过第四通断阀132以及第一电子膨胀阀133与电机Chiller热交换器124相连接，空调压缩机121通过第三通断阀131与电机Chiller热交换器124相连接，空调压缩机121通过第六通断阀137与空调蒸发器126相连接，空调蒸发器126通过第三电子膨胀阀135与第一电子膨胀阀133以及第二电子膨胀阀134相连接，水冷冷凝器127通过第五通断阀136与第一电子膨胀阀133以及第二电子膨胀阀134相连接，第一电子膨胀阀133与电机Chiller热交换器124相连接，第二电子膨胀阀134与电池Chiller热交换器125相连接。结合整车控制器生成的控制器策略，通过改变第一通断阀129、第二通断阀130、第三通断阀131、第四通断阀132、第一电子膨胀阀133、第二电子膨胀阀134、第三电子膨胀阀135、第五通断阀136、第六通断阀137、第四电子膨胀阀138的开闭状态可以实现热管理***不同的工作模式。示例性的，本实施例中热管理***的工作模式包括：乘员舱制冷模式，乘员舱制冷和电池主动冷却模式，乘员舱除湿模式，乘员舱除湿和电池主动冷却模式，乘员舱加热模式1，乘员舱加热模式2，乘员舱加热模式3，乘员舱加热模式4，电池被动冷却模式，电池主动冷却模式，电池被动加热模式，电池主动加热模式，电机自加热模式，电机低温冷却模式。
图3是实施例一中的乘员舱制冷模式工作示意图，参考图3，若外界环境温度较高，乘员舱有制冷需求，则空调单元3进入乘员舱制冷模式。空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第二通断阀130开启，高压气态冷媒工质流经第二通断阀130进入空调冷凝器122，在空调冷凝器122内部与外界环境进行换热，由外界环境中的冷却空气对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质。高压液态冷媒工质流经第四通断阀132，进入第三电子膨胀阀135，高压液态冷媒工质膨胀为低压气液两相态冷媒工质，空调控制器通过控制第三电子膨胀阀135的开度，使低压气液两相态冷媒工质进一步流入空调蒸发器126，在蒸发器内部进行相变，由低压气液两相工质变为低压气态工质，同时吸热，把乘员舱内部的热量转移到空调单元3中。空调蒸发器126输出的低压气态冷媒工质流经第六通断阀137，进入储液罐128，储液罐128对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121，至此完成空调单元3的一个制冷循环。
在该模式下，主动格栅113保持开启状态，其开度由空调冷凝器122的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着空调冷凝器122换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由空调控制器进行调节。
图4是实施例一中的乘员舱制冷和电池主动冷却模式工作示意图，参考图4，若外界环境温度较高，乘员舱有制冷需求，同时动力电池也有主动冷却需求，则空调单元3进入乘员舱制冷和电池主动冷却模式。
此时，通过切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第二通断阀130开启，高压气态冷媒工质流经第二通断阀130，进入空调冷凝器122，在空调冷凝器122内部与外界环境进行换热，由外界环境中的冷却空气对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质。高压液态冷媒工质流经第四通断阀132，分别进入第二电子膨胀阀134和第三电子膨胀阀135。通过调节第二电子膨胀阀134的开度，进入第二电子膨胀阀134的高压液态冷媒工质膨胀为低压气液两相态冷媒工质，并流入电池Chiller热交换器125，在电池Chiller热交换器125内部进行相变，由低压气液两相工质变为低压气态工质，同时吸热，把动力电池单元1中的热量转移到空调单元3中。电池Chiller热交换器125输出的低压气态冷媒工质，进入储液罐128，储液罐对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121。
进入第三电子膨胀阀135的空调冷媒工质的循环路径与乘员舱制冷模式相同，主要用于乘员舱内部的制冷循环。
图5是实施例一中的乘员舱除湿模式工作示意图，参考图5，若外界环境温度较低，乘员舱内部湿度较大，乘员舱有除湿需求，则空调单元3进入乘员舱除湿模式。
空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第一通断阀129开启，高压气态冷媒工质流经第一通断阀129，进入水冷冷凝器127，在水冷冷凝器127内部与暖风芯体单元4进行热交换，由暖风芯体单元4中的低温液体工质对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质，此时空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。高压液态冷媒工质流经第五通断阀136，进入第三电子膨胀阀135，通过控制第三电子膨胀阀135的开度，使高压液态冷媒工质膨胀为低压气液两相态冷媒工质并流入空调蒸发器126，在空调蒸发器126内部进行相变，由低压气液两相工质变为低压气态工质，同时从乘员舱内部进行吸热，把乘员舱内部的热量转移到空调单元3中。空调蒸发器126输出的低压气态冷媒工质流经第六通断阀137进入储液罐128，储液罐128对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121。
在暖风芯体单元4中，由水冷冷凝器127把空调三元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。此时，第三电动水泵162开启，把空调单元3中的热量转移到暖风芯体161中，暖风芯体161内部的高温液体工质与乘员舱内部流经空调蒸发器126的低温气流进行热交换，进一步把热量转移到乘员舱。通过控制第二电磁三通阀164，使流经暖风芯体161的液体工质流向PTC加热器163，整车控制器根据乘员舱内部出风口温度对PTC加热器163的工作状态进行控制。PTC加热器163中的液体工质进一步流向水冷冷凝器127，与空调单元3进一步发生热交换。
在乘员舱内部，气流首先流经空调蒸发器126，蒸发器对气流进行吸热降温，降温后的气流中的水蒸气饱和度上升，当达到100％饱和度时，将会把气流中的水分析出，由引流管排除乘员舱，实现除湿的目的。而为了保证吹入乘员舱内部的气流舒适性，需要对降温后的气流进一步加热，因而流经空调蒸发器126的低温气流与暖风芯体161内部的高温液体工质在暖风芯体161中进行热交换，由暖风芯体单元4对流经空调蒸发器126的低温气流进行再加热，再加热后的温暖气流输送到乘员舱出风口，避免除湿模式下低温气流对驾驶人员舒适性的影响。
图6是实施例一中的乘员舱除湿和电池主动冷却模式工作示意图，参考图6，若外界环境温度较低，乘员舱内部湿度较大，乘员舱有除湿需求，同时动力电池141有主动冷却需求，空调单元3进入乘员舱除湿和电池主动冷却模式。
此时，通过切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第一通断阀129开启，高压气态冷媒工质流经第一通断阀129，进入水冷冷凝器127，在水冷冷凝器127内部与暖风芯体单元4进行换热，由暖风芯体单元4中的低温液体工质对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质，空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。高压液态冷媒工质流经第五通断阀136，分别进入第二电子膨胀阀134和第三电子膨胀阀135。通过调节第二电子膨胀阀134的开度调节，使进入第二电子膨胀阀134的高压液态冷媒工质膨胀为低压气液两相态冷媒工质，并流入电池Chiller热交换器125内，在电池Chiller热交换器125内部进行相变，由低压气液两相工质变为低压气态工质，同时吸热，把动力电池单元1中的热量转移到空调单元3中。电池Chiller热交换器125输出的低压气态冷媒工质，进入储液罐128，储液罐对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，并输出到空调压缩机121中。
进入第三电子膨胀阀135的空调冷媒工质，循环路径与乘员舱除湿模式相同，主要用于乘员舱内部的除湿循环。
图7是实施例一中的乘员舱加热模式1工作示意图，参考图7，若外界环境温度较低，乘员舱有加热需求。环境温度小于-10℃(可标定)，同时电机出口冷却液温度小于10℃(可标定)，则空调***进入乘员舱加热模式1，暖风芯体161采用PTC加热器163进行加热。
此时，PTC加热器163开启，把动力电池141输出的电能转化为热能，对暖风芯体单元4进行加热。加热后的液体工质流经水冷冷凝器127，进入第一电动水泵142，此时水冷冷凝器127对液体工质不做处理。第一电动水泵142用于维持暖风芯体单元4中液体工质的稳定循环，并把加热后的液体工质输送到暖风芯体161中，暖风芯体161中的高温液体工质与乘员舱内部的低温气流进行热交换，热量转移到乘员舱内部。通过控制第二电磁三通阀164，使流经暖风芯体161的液体工质流向PTC加热器163再次进行加热，自此完成由PTC加热器163对乘员舱内部低温气流进行主动加热的过程。
图8是实施例一中的乘员舱加热模式2工作示意图，参考图8，若外界环境温度较低，乘员舱有加热需求。环境温度小于-10℃(可标定)，同时电机出口冷却液温度大于10℃(可标定)，则空调单元3进入乘员舱加热模式2，通过从驱动电机单元2中取热以对乘员舱进行加热。
此时，空调压缩机121对空调回路中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第一通断阀129开启，高压气态冷媒工质流经第一通断阀129，进入水冷冷凝器127，在水冷冷凝器127内部与暖风芯体单元4进行换热，由暖风芯体单元4中的低温液体工质对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质，空调单元3中的热量转移到暖风芯体回路中。高压液态冷媒工质流经第五通断阀136和第一电子膨胀阀133。高压液态冷媒工质经第一电子膨胀阀133进行膨胀发生相变，变为低压气液两相态冷媒工质，并进入电机Chiller热交换器124，空调冷媒进一步发生相变，由低压气液两相态变为低压气态，并从驱动电机单元2中吸热。低压气态冷媒工质进入储液罐128，储液罐128对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121。
同时，在暖风芯体单元4中，由水冷冷凝器127把空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。第三电动水泵162开启，把暖风芯体单元4中的热量转移到暖风芯体161，暖风芯体161内部的高温液体工质与乘员舱内部流经空调蒸发器126的低温气流进行热交换，进一步把热量转移到乘员舱。通过控制第二电磁三通阀164，流经暖风芯体161的液体工质流向PTC加热器163，整车控制器根据乘员舱内部出风口温度对PTC加热器163的工作状态进行控制。液体工质进一步流向水冷冷凝器127，与空调单元3进一步发生热交换。通过切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。在驱动电机单元2中，电机控制器根据电机冷却液温度对第一电磁三通阀153的工作状态进行控制，如果驱动电机单元2的散热功率需求超出乘员舱加热功率需求，电机冷却液温度超过设定的限值，则通过第一电磁三通阀153控制冷却液的流动路径，使冷却液经过电机散热器154对驱动电机单元进行散热。
当电机回路冷却液流经电机散热器154进行散热时，主动格栅113保持开启状态，其开度由电机散热器154的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着电机散热器154换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由空调控制器进行调节。
图9是实施例一中的乘员舱加热模式3工作示意图，参考图9，若外界环境温度较低，乘员舱有加热需求，环境温度大于-10℃(可标定)，驱动电机151出口冷却液温度小于10℃(可标定)，空调单元3进入乘员舱加热模式3，通过从外界环境取热对乘员舱进行加热。
此时，空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第一通断阀129开启，高压气态冷媒工质流经第一通断阀129，进入水冷冷凝器127，在水冷冷凝器127内部与暖风芯体单元4进行换热，由暖风芯体单元4中的低温液体工质对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质，空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。高压液态冷媒工质流经第五通断阀136和第四电子膨胀阀138。高压液态冷媒工质经第四电子膨胀阀138进行膨胀发生相变，变为低压气液两相态冷媒工质，并进入空调冷凝器122，空调冷媒进一步发生相变，由低压气液两相态变为低压气态，并从外界环境吸热。低压气态冷媒工质经第三通断阀131进入储液罐128，储液罐128对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121。
在暖风芯体单元4中，由水冷冷凝器127把空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。第三电动水泵162开启，把暖风芯体单元4中的热量转移到暖风芯体161中，暖风芯体161内部的高温液体工质与乘员舱内部流经空调蒸发器126的低温气流进行热交换，进一步把热量转移到乘员舱。通过控制第二电磁三通阀164，使流经暖风芯体161的液体工质流向PTC加热器163中，整车控制器根据乘员舱内部出风口温度对PTC加热器163的工作状态进行控制。液体工质从PTC加热器163进一步流向内部水冷冷凝器127，与空调单元3进一步发生热交换。
在该模式下，主动格栅113保持开启状态，其开度由空调冷凝器126的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着空调冷凝器换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由空调控制器进行调节。
图10是实施例一中的乘员舱加热模式4工作示意图，参考图10，若外界环境温度较低，乘员舱有加热需求。环境温度大于-10℃(可标定)，同时驱动电机出口冷却液温度大于10℃(可标定)，空调***进入乘员舱加热模式4，通过从外界环境和驱动电机单元同时取热对乘员舱进行加热。
此时，空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。第一通断阀129开启，高压气态冷媒工质流经第一通断阀129，进入水冷冷凝器127，在水冷冷凝器127内部与暖风芯体单元4进行换热，由暖风芯体单元4中的低温液体工质对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质，空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。高压液态冷媒工质流经第五通断阀136，分别进入第一电子膨胀阀133和第四电子膨胀阀138。具体的，一路高压液态冷媒工质经第一电子膨胀阀133进行膨胀发生相变，变为低压气液两相态冷媒工质，进入电机Chiller热交换器124，空调冷媒在电机Chiller热交换器124中进一步发生相变，由低压气液两相态变为低压气态，并从驱动电机单元2吸热。另一路高压液态冷媒工质经第四电子膨胀阀138进行膨胀发生相变，变为低压气液两相态冷媒工质，进入空调冷凝器122，空调冷媒在空调冷凝器122中进一步发生相变，由低压气液两相态变为低压气态，并从外界环境吸热。控制第三通断阀131开启，两路低压气态冷媒工质进入储液罐128，储液罐对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121。
在暖风芯体单元4中，由水冷冷凝器127把空调单元3中的热量转移到暖风芯体单元4中。第三电动水泵162开启，把暖风芯体单元4中的热量转移到暖风芯体161中，暖风芯体161内部的高温液体工质与乘员舱内部流经空调蒸发器126的低温气流进行热交换，进一步把热量转移到乘员舱。通过控制第二电磁三通阀164，流经暖风芯体161的液体工质流向PTC加热器163，整车控制器根据乘员舱内部出风口温度对PTC加热器163的工作状态进行控制。PTC加热器163中的液体工质进一步流向水冷冷凝器127，与空调单元进一步发生热交换。
同时，切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。在驱动电机单元2中，电机控制器根据电机冷却液温度对第一电磁三通阀153的工作状态进行控制，如果驱动电机单元2的散热功率需求超出乘员舱加热功率需求，驱动电机冷却液温度超过设定值，则通过控制第一电磁三通阀153的状态改变冷却液流动路径，使驱动电机冷却液经过电机散热器154对驱动电机单元2进行散热。
当驱动电机冷却液流经电机散热器154进行散热时，主动格栅113保持开启状态，其开度由空调冷凝器126或电机散热器154的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着空调冷凝器126或电机散热器154换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由空调控制器或电机控制器进行调节。
图11是实施例一中的电池被动冷却模式工作示意图，参考图11，若动力电池141温度较高，热管理***接收到冷却请求，环境温度小于25℃(可标定)，电机散热器154进口冷却液温度小于30℃(可标定)，则进入被动冷却模式。
此时，控制四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2串联。通过控制第一电磁三通阀153的状态使串联回路中的冷却液流经电机散热器154。
具体的，串联回路中的冷却液在电机散热器154中与外界冷却空气进行换热，串联回路中的热量经电机散热器154转移到外界环境中。冷却后的冷却液分别流经第一电磁三通阀153、第二电动水泵152、四通换向阀144、热交换器143、第一电动水泵142，流入动力电池141中，对动力电池141进行冷却。动力电池141流出的冷却液分别流经电池Chiller热交换器125、四通换向阀144、驱动电机151和电机Chiller热交换器124，进入电机散热器154进行冷却，完成动力电池的被动冷却循环。其中，热交换器143、电池Chiller热交换器125和电机Chiller热交换器124均不参与冷却液的进一步处理。
在该模式下，主动格栅113保持开启状态，其开度由电机散热器1541的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着电机散热器154换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由电机控制器进行调节。
图12是实施例一中的电池主动冷却模式工作示意图，参考图12，若动力电池141温度较高，热管理***接收到1冷却请求。环境温度大于25℃(可标定)，或者电机散热器154进口冷却液温度大于30℃(可标定)，则进入主动冷却模式。
此时，通过控制四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。具体的，空调压缩机121对空调单元3中的低压气态冷媒工质进行压缩，输出高压气态冷媒工质。控制第二通断阀130开启，高压气态冷媒工质流经第二通断阀130，进入空调冷凝器122，在空调冷凝器122内部与外界环境进行换热，由外界环境中的冷却空气对高压气态冷媒工质进行冷却，冷媒工质发生相变，由高压气态变为高压液态冷媒工质。高压液态冷媒工质流经第四通断阀132，进入第二电子膨胀阀134。通过第二电子膨胀阀134的开度调节，使高压液态冷媒工质膨胀为低压气液两相态冷媒工质，并进一步流入电池Chiller热交换器125，在电池Chiller热交换器125内部进行相变，由低压气液两相工质变为低压气态工质，同时吸热，把动力电池单元1中的热量转移到空调单元3中。电池Chiller热交换器125输出的低压气态冷媒工质进入储液罐128，储液罐128对低压气态工质中含有的水蒸气以及其他杂质进行过滤，输出到空调压缩机121。
在动力电池单元1中，经电池Chiller热交换器125冷却后的液体工质，分别流经四通阀144、热交换器143和第一电动水泵142，流入动力电池141，对动力电池141进行冷却。动力电池141流出的冷却液再次进入电池Chiller热交换器125与空调单元3进行热交换，完成动力电池141的主动冷却循环。其中，热交换器143不参与冷却液的进一笔处理。
在该模式下，主动格栅113保持开启状态，其开度由空调冷凝器126的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着空调冷凝器126换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由空调控制器进行调节。
图13是实施例一中的电池被动加热模式工作示意图，参考图13，若动力电池141温度较低，热管理***接收到加热请求。动力电池冷却液温度大于10℃(可标定)，同时驱动电机冷却液温度大于15℃(可标定)并且小于45℃(可标定)，则进入被动加热模式。
此时，控制切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机电机单元2串联，通过控制第一电磁三通阀153控制串联回路中的冷却液不流经电机散热器154。
具体的，串联回路中的液体工质流经驱动电机151时，通过驱动电机151的余热对冷却工质进行加热，加热后的冷却工质分别流经电机Chiller热交换器124、第一电磁三通阀153、第二电动水泵152、四通换向阀144、热交换器143和第一电动水泵142，流入动力电池141，对动力电池141进行被动加热。从动力电池141流出的冷却工质分别流经电池Chiller热交换器125、和四通换向阀144，进入驱动电机151后再次进行加热。其中，热交换器143、电池Chiller热交换器125和电机Chiller热交换器124均不参与冷却液的进一步处理
图14是实施例一中的电池主动加热模式工作示意图，参考图14，若动力电池141温度较低，热管理***接收到加热请求。动力电池单元1中冷却液温度小于10℃(可标定)，或者驱动电机单元2中的冷却液温度小于15℃(可标定)，或者驱动电机电机单元中的冷却液温度大于45℃(可标定)，则进入主动加热模式。
具体的，通过控制切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。暖风芯体单元4中，通过控制第二电磁三通阀164，使暖风芯体单元4中的冷却液流经热交换器143。同时PTC加热器163介入工作，消耗高压电能转化为热能对暖风芯体单元4中的液体工质进行加热。加热后的液体工质分别流经水冷冷凝器127、第三电动水泵162和暖风芯体161，流入热交换器143，通过热交换器143，把暖风芯体单元4的热量转移到动力电池单元1中，对动力电池单元1中的液体工质进行加热。其中，整车控制器根据空调单元的工作条件判定水冷冷凝器127是否介入工作。整车控制器根据乘员舱是否有加热请求判定暖风芯体161是否介入工作。
驱动电机单元2中的液体工质进入热交换器143进行加热，流经第一电动水泵142，进入动力电池141，对动力电池141进行主动加热，然后分别流经电池Chiller热交换器125、四通换向阀144，进入热交换器143再次进行加热。
图15是实施例一中的电机自加热模式工作示意图，参考图15，若驱动电机单元温度较低，热管理***未接收到冷却请求。环境温度大于0℃(可标定)，为了保证驱动电机单元2的快速暖机，驱动电机单元2进入电机自加热模式。
此时，控制切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。控制第一电磁三通阀153使驱动电机单元2中的冷却液不流经电机散热器154。同时，第二电动水泵152运行，使驱动电机单元2中的液体工质运转。冷却工质分别流经第二电动水泵152、四通换向阀144、驱动电机151、电机Chiller热交换器124和第一电磁三通阀153，再回到第二电动水泵152种，进行自循环。
图16是实施例一中的电机低温冷却模式工作示意图，参考图16，若电机回路温度较高，热管理***接收到冷却请求。则进入电机低温冷却模式。
此时，控制切换四通换向阀144的状态，使动力电池单元1与驱动电机单元2并联。控制第一电磁三通阀153使驱动电机单元2中的冷却液流经电机散热器154。驱动电机单元2中的冷却液在电机散热器154中与外界冷却空气进行换热，驱动电机单元2中的热量经电机散热器154转移到外界环境中。冷却后的冷却液分别流经第一电磁三通阀153、第二电动水泵152和四通换向阀144，流入驱动电机151，对驱动电机151进行冷却。驱动电机151流出的冷却液流经电机Chiller热交换器124，进入电机散热器154进行冷却，完成驱动电机151的低温冷却循环。其中，电机Chiller热交换器124不参与冷却液的进一步处理。
在该模式下，主动格栅113保持开启状态，其开度由电机散热器1541的换热功率需求决定。在主动格栅113全开的前提下，随着电机散热器154换热功率需求的进一步增大，电动风扇123开始介入工作，其转速大小由电机控制器进行调节。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电动汽车热管理***，其特征在于，包括动力电池单元、驱动电机单元、空调单元、暖风芯体单元、电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器、水冷冷凝器、四通换向阀和热交换器，
所述电机Chiller热交换器配置在驱动电机单元中，所述电池Chiller热交换器配置在动力电池单元中，所述电机Chiller热交换器和所述电池Chiller热交换器相连接，所述驱动电机单元通过所述四通换向阀与所述动力电池单元相连接，
所述水冷冷凝器配置在所述暖风芯体单元中，所述动力电池单元通过所述热交换器与所述暖风芯体单元相连接，
所述空调单元与所述电机Chiller热交换器、电池Chiller热交换器以及水冷冷凝器相连接，
所述驱动电机单元包括驱动电机、第二电动水泵、电机散热器和第一电磁三通阀，
所述驱动电机与所述电机Chiller热交换器以及所述四通换向阀相连接，所述电机散热器与所述电机Chiller热交换器相连接，所述电机散热器通过所述第一电磁三通阀与所述第二电动水泵相连接，所述第一电磁三通阀还与所述电机Chiller热交换器及电机散热器同时相连接，
所述空调单元包括空调压缩机、储液罐、空调冷凝器和空调蒸发器，所述空调压缩机的一端分别与第一通断阀和第二通断阀相连接，所述储液罐的一端分别与第三通断阀和第六通断阀相连接，
所述空调压缩机通过第二通断阀与所述空调冷凝器相连接，所述空调压缩机通过第一通断阀与所述水冷冷凝器相连接，所述空调压缩机通过所述空调冷凝器与所述电机Chiller热交换器以及电池Chiller热交换器相连接，
所述空调压缩机与所述储液罐相连接，所述空调压缩机通过所述储液罐与所述电机Chiller热交换器以及电池Chiller热交换器相连接，
所述空调压缩机通过所述储液罐与所述空调蒸发器相连接，所述储液罐通过第六通断阀与所述空调蒸发器相连接，所述储液罐通过第三通断阀与所述空调冷凝器相连接，所述空调蒸发器与所述电机Chiller热交换器以及电池Chiller热交换器相连接。
2.如权利要求1所述的管理***，其特征在于，所述动力电池单元包括动力电池和第一电动水泵，
所述动力电池与所述第一电动水泵相连接，所述动力电池还与所述电池Chiller热交换器相连接，所述第一电动水泵还与所述热交换器相连接。
3.如权利要求1所述的管理***，其特征在于，所述暖风芯体单元包括暖风芯体、第三电动水泵、PTC加热器和第二电磁三通阀，
所述PTC加热器通过所述第二电磁三通阀与所述热交换器以及暖风芯体相连接，所述PTC加热器还与所述水冷冷凝器相连接，
所述暖风芯体与所述热交换器以及第三电动水泵相连接，所述第三电动水泵还与所述水冷冷凝器相连接。
4.如权利要求1所述的管理***，其特征在于，还包括主动栅格，所述主动栅格用于调节用于所述电机散热器散热的风量。
5.如权利要求4所述的管理***，其特征在于，还包括风扇，所述风扇用于辅助所述电机散热器散热。
6.如权利要求2所述的管理***，其特征在于，还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱与所述第一电动水泵相连接。
7.如权利要求3所述的管理***，其特征在于，还包括第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱与所述第二电动水泵以及第三电动水泵相连接。
8.如权利要求1所述的管理***，其特征在于，还包括电机控制器、电池控制器、空调控制器以及整车控制器，
所述电机控制器与所述驱动电机单元相连接，所述电池控制器与所述动力电池单元相连接，所述空调控制器与所述空调单元相连接，
所述整车控制器与所述电机控制器、电池控制器以及空调控制器相连接。
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