CN113580882B - 热管理***以及交通工具 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了热管理***和交通工具。热管理***包括：第一子***，包括第一冷媒、第一压缩机和耦接在第一压缩机的出口与入口之间的第一冷媒通路，第一压缩机被配置为对第一冷媒进行压缩并且使经压缩的第一冷媒在第一冷媒通路中循环，第一冷媒用于从交通工具的乘员舱和电池吸热；第二子***，包括第二冷媒、第二压缩机和耦接在第二压缩机的出口与入口之间的第二冷媒通路，第二压缩机被配置为对第二冷媒进行压缩并且使经压缩的第二冷媒在第二冷媒通路中循环，并且第二冷媒用于向乘员舱和电池放热；以及第一换热装置，热耦合到第一冷媒通路和第二冷媒通路，用于将第一冷媒的热量传递到第二冷媒。本公开提升了热管理***的效率和制冷能力。

Description

热管理***以及交通工具

技术领域

本公开主要涉及热管理技术领域，更具体地，涉及热管理***以及包括该热管理***的交通工具。

背景技术

在诸如电动车辆的交通工具中，通常会提供热管理***来调节乘员舱的温度以改善乘坐体验。同时，这种热管理***还可以满***通工具中的诸如电池和电机之类的一些设备的热管理需求。例如，在对电动车辆的电池进行充电、特别是进行超级快充时，电池会产生大量热量，因此为了保证电池不超温，需要利用车辆的热管理***来对电池进行降温；另外，冬季的低温会使电动车辆的电池的充电和放电性能受到限制，并且还会使电池的容量衰减，因此可以利用热管理***来对电池进行加热，从而将电池的电芯温度维持在一定温度以上，例如0℃以上。

目前，诸如电动车辆的交通工具在对热量进行管理时主要采用了具有热泵功能的热管理***。这种热管理***通常包括能够彼此流体连通的一套通路***，并且通过在这套通路***中加装各种阀而使冷媒在夏季实现制冷循环以及在冬季实现制热循环。然而，该热管理***存在多种问题。例如，由于制冷循环和制热循环共用同一套通路***，这种热管理***需要加装大量的阀件以针对制冷和制热情况下的不同流向进行切换，这使控制变得过于复杂并且增加了冷媒流动的流阻，从而导致可靠性较差以及***效率降低；此外，这种***通常会使用单一冷媒，这导致无法同时兼顾高效的制冷和制热，即，在采用制冷冷媒时制热效率较低，而在采用制热冷媒时制冷效率较低，并且通常还需要储液罐或气液分离器来匹配制冷与制热不同的冷媒加注需求。

目前的热管理***的上述缺陷进一步影响了交通工具在一些方面的性能。例如，在对电动车辆的电池进行超级快充时，电池将由于大量热量的生成而发生过热，但是，目前的热管理***缺乏足够的制冷能力来对超级快充下的电池进行有效降温，这影响车辆电池的快充性能。例如，为了弥补制热能力的不足，通常会在电动车辆中设置辅助的正温度系数(Positive Temperature Coefficient,PTC)加热装置或高压加热器(High VoltageHeater,HVH)以在冬季提供辅助加热来加热电池和乘员舱，但是这些辅助加热装置增大了电动车辆的能耗并进而影响了车辆续航性能。

发明内容

为了解决上述问题，本公开的实施例提供了一种改进的热管理***以及包括该热管理***的交通工具。

在本公开的第一方面，提供了一种热管理***，包括：第一子***，包括第一冷媒、第一压缩机和第一冷媒通路，第一冷媒通路耦接在第一压缩机的出口与入口之间，第一压缩机被配置为对第一冷媒进行压缩并且使经压缩的第一冷媒在第一冷媒通路中循环，第一冷媒用于从交通工具的乘员舱和电池吸热；第二子***，包括第二冷媒、第二压缩机和第二冷媒通路，第二冷媒通路耦接在第二压缩机的出口与入口之间，第二压缩机被配置为对第二冷媒进行压缩并且使经压缩的第二冷媒在第二冷媒通路中循环，并且第二冷媒用于向乘员舱和电池放热；以及第一换热装置，热耦合到第一冷媒通路和第二冷媒通路，用于将第一冷媒的热量传递到第二冷媒。

在本公开的实施例中，通过在热管理***中设置相对独立的两个子***来分别提供制热循环和制冷循环，可以进行高效制冷和制热以及减少阀件来实现简单控制。此外，两个子***之间的热量传递和配合可以使得热管理***获得更大的制冷能力。

在本公开的一种实现方式中，热管理***还包括：第一换热流体***，包括第一换热流体和第一流体通路，第一流体通路热耦合到电池，第一换热流体用于在第一流体通路中流动以加热或冷却电池；第二换热装置，热耦合到第一冷媒通路和第一流体通路，用于将第一换热流体的热量传递到第一冷媒；以及第三换热装置，热耦合到第二冷媒通路和第一流体通路，用于将第二冷媒的热量传递到第一换热流体。通过该实现方式，可以在环境温度较低的情况下，有效加热电池，改善电池的充电和放电性能；以及在电池充电发热的情况下，有效冷却电池，提高电池的充电效率。

在本公开的一种实现方式中，热管理***还包括：第二换热流体***，包括第二换热流体和第二流体通路，第二流体通路热耦合到交通工具的驱动电机，第二换热流体用于在第二流体通路中流动以冷却驱动电机；以及第四换热装置，热耦合到第二冷媒通路和第二流体通路，用于将第二换热流体的热量传递到第二冷媒。在这种实现方式中，可以有效降低驱动电机的运行温度，同时还可以充分利用驱动电机产生的热量，即将驱动电机作为热源，并且将驱动电机的热量提供给第二子***进行制热。

在本公开的一种实现方式中，第一冷媒通路包括并联的两个第一子通路和至少一个第一阀门，至少一个第一阀门用于控制两个第一子通路中的冷媒流动，以及其中一个第一子通路包括蒸发器，蒸发器用于将热量从乘员舱传递到第一冷媒，并且另一第一子通路热耦合到第二换热装置。通过这种实现方式，可以实现更加灵活的热管理并且提供不同工作模式以满足多样的制冷需求。

在本公开的一种实现方式中，第二冷媒通路包括并联的两个第二子通路和至少一个第二阀门，至少一个第二阀门用于控制两个第二子通路中的冷媒流动，以及其中一个第二子通路包括第一散热器，第一散热器用于将热量从第二冷媒传递到乘员舱，并且另一第二子通路热耦合到第三换热装置。通过这种实现方式，可以实现更加灵活的热管理并且提供不同工作模式以满足多样的制热需求。

在本公开的一种实现方式中，第二冷媒通路包括并联的两个第三子通路和至少一个第三阀门，至少一个第三阀门用于控制两个第三子通路中的冷媒流动，以及其中一个第三子通路热耦合到第一换热装置，并且另一第三子通路热耦合到第四换热装置。通过这种实现方式，可以实现更加灵活的热管理以及更多的工作模式。

在本公开的一种实现方式中，热管理***还包括：第三换热流体***，包括第三换热流体和第三流体通路，第三换热流体能够在第三流体通路中流动，第三流体通路包括第二散热器，第二散热器用于将热量从第三换热流体传递到乘员舱；以及第五换热装置，热耦合到第二冷媒通路和第三流体通路，用于将第二冷媒的热量传递到第三换热流体。在这种实现方式中，通过设置第三换热流体***和第五换热装置，与第二子***相关的换热装置可以全部使用板式换热器，由此可以将第二子***以及与其相关的所有换热装置集成为一个模块，从而减少***成本和管路连接。

在本公开的一种实现方式中，第二冷媒通路包括并联的两个第四子通路和至少一个第四阀门，至少一个第四阀门用于控制两个第四子通路中的冷媒流动，以及其中一个第四子通路热耦合到第五换热装置，并且另一第二子通路热耦合到第三换热装置。通过这种实现方式，可以实现更加灵活的热管理以及更多的工作模式。

在本公开的一种实现方式中，热管理***还包括第一风扇，并且第一子***的第一冷媒通路包括蒸发器，第一风扇被设置为靠近蒸发器和第一散热器，其中蒸发器比第一散热器更靠近第一风扇。通过这种实现方式，可以实现除湿功能，并且还可以实现紧凑布置以及增强蒸发器和第一散热器的热交换效率。

在本公开的一种实现方式中，热管理***还包括第一风扇，并且第一子***的第一冷媒通路包括蒸发器，第一风扇被设置为靠近蒸发器和第二散热器，其中蒸发器比第二散热器更靠近第一风扇。通过这种实现方式，可以实现除湿功能，并且还可以实现紧凑布置以及增强蒸发器和第二散热器的热交换效率。

在本公开的一种实现方式中，热管理***还包括第二风扇，其中第二流体通路包括第三散热器，第三散热器用于将热量从第二换热流体传递到外部环境、或者将热量从外部环境传递到第二换热流体，第一冷媒通路包括冷凝器，冷凝器用于将热量从第一冷媒传递到外部环境，以及其中第二风扇被设置为靠近冷凝器和第三散热器。通过这种实现方式，可以实现紧凑布置并且增强冷凝器和第三散热器的热交换效率。

在本公开的一种实现方式中，第二冷媒不同于第一冷媒。在这种实现方式中，通过在相对独立的两个子***中使用不同的冷媒，可以有效提升热管理***的制热效率和制冷效率。由此，热管理***可以仅仅利用更加高效的热泵来进行制冷和制热，而不再需要设置诸如PTC加热装置或HVH加热装置之类的辅助加热装置，这减小了交通工具的能耗，并且改善了交通工具的整体效率和续航性能。

在本公开的第一方面，提供了一种交通工具，该交通工具包括：根据第一方面的热管理***。

在本公开的一种实现方式中，交通工具包括电动车辆。

可以理解地，上述提供的第二方面的交通工具包括根据第一方面的热管理***。因此，关于第一方面的解释或者说明同样适用于第二方面。此外，第二方面所能达到的有益效果可参考关于第一方面的有益效果，此处不再赘述。

本发明的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的交通工具的示意性框图。

图2示出了根据本公开的实施例的热管理***的结构示意图。

图3A示出了根据本公开的实施例的热管理***的第一子***的结构示意图。

图3B示出了根据本公开的实施例的热管理***的第二子***的结构示意图。

图3C示出了根据本公开的实施例的热管理***的第一换热流体***和第二换热流体***的结构示意图。

图4示出了根据本公开的实施例的普通制冷模式下的热管理***的结构示意图。

图5A示出了根据本公开的实施例的一种制热模式下的热管理***的结构示意图。

图5B示出了根据本公开的实施例的另一制热模式下的热管理***的结构示意图。

图6示出了根据本公开的实施例的除湿模式下的热管理***的结构示意图。

图7示出了根据本公开的实施例的最大制冷模式下的热管理***的结构示意图。

图8示出了根据本公开的另一实施例的热管理***的结构示意图。

图9示出了根据本公开的另一实施例的热管理***中的第二子***和第三换热流体***的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

本公开的实施例提出了一种改进的热管理***以及包括该热管理***的交通工具。通过设置制热冷媒和制冷冷媒相对独立流动的两个子***来分别提供制热循环和制冷循环，可以提供高效制冷和制热并且控制简单的热管理***，并且通过两个子***之间的热传递可以提升最大制冷能力，这种增强的制冷能力例如可以满足在对电池进行超级快充的情况下所需要的制冷需求。

图1示出了根据本公开的实施例的交通工具1000的示意性框图。交通工具1000可以是任何类型的交通工具，例如汽车、火车、船舶、飞机等。作为示例，如图1所示，交通工具1000可以包括热管理***100、乘员舱200、驱动电机300以及电池400，驱动电机300可以包括电机和电机控制单元。热管理***100对乘员舱200和驱动电机300进行热量管理。例如，热管理***100可以吸收来自驱动电机300的热量，从乘员舱200和电池400吸收热量，以及向乘员舱200和电池400释放热量。此外，热管理***100还可以从外部环境吸收热量或者向外部环境释放热量。由此，通过热量的转移和控制，热管理***100可以对乘员舱200、驱动电机300、以及电池400进行温度调节，从而提升乘客的乘坐体验并且改善交通工具1000的性能。

图2示出了根据本公开的实施例的热管理***100的结构示意图，图3A示出了热管理***100的第一子***110的结构示意图，图3B示出热管理***100的第二子***120的结构示意图，以及图3C示出了热管理***的第一换热流体***140和第二换热流体***170的结构示意图。

如图2和图3A所示，热管理***100可以包括第一子***110，第一子***110包括第一冷媒、第一压缩机111和第一冷媒通路112，第一冷媒通路112耦接在第一压缩机111的出口与入口之间，第一压缩机111被配置为对第一冷媒进行压缩并且使经压缩的第一冷媒在第一冷媒通路112中循环，第一冷媒用于从交通工具1000的乘员舱200和电池400吸热。作为示例，在第一子***110中，第一冷媒可以在第一冷媒通路112中循环流动。第一冷媒可以在靠近乘员舱200和电池400的位置从乘员舱200和电池400吸收热量，或者从对乘员舱200和电池400进行降温的换热流体吸收热量。然后，第一冷媒进入第一压缩机111被压缩。压缩后的第一冷媒离开第一压缩机111，并且流动到靠近外部环境的位置以将自身的热量释放到外部环境。释放热量后的第一冷媒继续流动并再次从乘员舱200和电池400吸收热量。通过这种方式，第一子***110可以提供热泵功能，以将热量从乘员舱200和电池400转移到外部环境，从而实现针对乘员舱200和电池400的制冷。

如图2和图3B所示，热管理***100可以包括第二子***120，第二子***120包括第二冷媒、第二压缩机121和第二冷媒通路122，第二冷媒通路122耦接在第二压缩机121的出口与入口之间，第二压缩机121被配置为对第二冷媒进行压缩并且使经压缩的第二冷媒在第二冷媒通路122中循环，并且第二冷媒用于向乘员舱200和电池400放热。作为示例，在第二子***120中，第二冷媒可以在第二冷媒通路122中循环流动。第二冷媒可以在靠近乘员舱200和电池400的位置向乘员舱200和电池400释放热量，或者向对乘员舱200和电池400进行加热的换热流体释放热量。然后，第二冷媒进入第二压缩机121被压缩。压缩后的第二冷媒离开第二压缩机121，并且流动到适当位置以从其他地方吸收热量，例如从电机或外部环境吸收热量。吸收热量后的第二冷媒继续流动并再次向乘员舱200和电池400释放热量。通过这种方式，第一子***110可以提供热泵功能，以将热量从诸如外部环境和电机之类的其他地方转移到乘员舱200和电池400，从而实现针对乘员舱200和电池400的制热。在一个实施例中，第二压缩机121可以被布置成与第一压缩机111集成在一起，从而减少占用空间。

在本公开的某些实施例中，第二子***120中的第二冷媒不同于第一子***110中的第一冷媒。作为示例，第一冷媒可以是制冷效率更高的冷媒，例如在夏季制冷中使用较多的1,1,1,2-四氟乙烷(R134a或HFC-134a)或2,3,3,3-四氟丙烯(R1234yf或HFO-1234yf)，而第二冷媒可以是制热效率更高的冷媒，例如在冬季制热中使用较多的二氧化碳(R744)。通过在相对独立的两个子***中使用不同的冷媒，可以有效提升热管理***的制热效率和制冷效率。由此，与单一冷媒的热管理***不同，热管理***100可以仅仅利用更加高效的热泵来进行制冷和制热，而不再需要设置诸如PTC加热装置或HVH加热装置之类的辅助加热装置，这减小了交通工具1000的能耗，并且改善了交通工具1000的整体效率和续航性能。

根据本公开的实施例，如图2、图3A和图3B所示，热管理***100可以包括第一换热装置130，第一换热装置130热耦合到第一冷媒通路112和第二冷媒通路122，用于将第一冷媒的热量传递到第二冷媒。具体地，由于第一换热装置130同时热耦合到第一冷媒通路112和第二冷媒通路122，因此第一换热装置130可以吸收第一冷媒通路112中的第一冷媒的热量并将该热量释放到第二冷媒通路122中的第二冷媒。通过这种结构，第一子***110中的第一冷媒不仅可以向外部环境释放热量，还可以利用第一换热装置130将热量传递到第二子***120中的第二冷媒，从而在一些工况下可以利用第二子***120来提升第一子***110的最大制冷能力。

例如，在交通工具1000的电池400需要进行超级快充的情况下，第一子***110将对电池400进行散热，即第一子***110中的第一冷媒需要吸收电池400的热量并转移到外部环境。然而，交通工具1000在充电时通常会处于静止状态而导致外部环境的空气流动较弱，这使得第一子***110向外部环境释放热量的能力受到限制。在这种情况下，热管理***100的第一子***110不仅可以将电池400的热量释放到外部环境，还可以借助于第一换热装置130将热量传递到第二子***120中的第二冷媒，然后第二冷媒可以通过第二冷媒通路122将吸收的热量释放到乘员舱200，由此，电池400充电过程中产生的热量可以更加高效快速地被第一冷媒吸收并传递。可以看出，通过第一子***110、第二子***120和第一换热装置130的相互配合，可以极大增强第一子***110的制冷能力。

如图2和图3C所示，在本公开的某些实施例中，热管理***100可以包括第一换热流体***140，第一换热流体***140包括第一换热流体和第一流体通路141，第一流体通路141热耦合到电池400，第一换热流体用于在第一流体通路141中流动以加热或冷却电池400。此外，热管理***100还可以包括第二换热装置150和第三换热装置160，第二换热装置150热耦合到第一冷媒通路112和第一流体通路141，用于将第一换热流体的热量传递到第一冷媒，以及第三换热装置160热耦合到第二冷媒通路122和第一流体通路141，用于将第二冷媒的热量传递到第一换热流体。

作为示例，第一换热流体***140的第一换热流体可以利用泵142的驱动而在第一流体通路141中循环流动。由于第一换热流体***140的第一流体通路141热耦合到电池400，例如热耦合到电池400的外壳或者直接热耦合到电池400的电芯，因此可以通过第一流体通路141中流动的第一换热流体来冷却电池400或加热电池400。在第一换热流体冷却电池400的情况下，在第一换热流体***140的第一换热流体从电池400吸收热量之后，第一换热流体通过第二换热装置150将热量传递到第一子***110中的第一冷媒，从而实现换热流体的冷却，以进一步循环冷却电池400。在第一换热流体加热电池400的情况下，在第一换热流体***140的第一换热流体向电池400释放热量之后，第一换热流体通过第三换热装置160从第二子***120中的第二冷媒吸收热量，从而实现换热流体的加热，以进一步循环加热电池400。通过这种方式，在环境温度较低的情况下，电池400可以被有效加热，从而改善电池400的充电和放电性能；以及在电池充电发热的情况下，电池400可以有效冷却，从而提高电池400的充电效率。

如图3A所示，在本公开的某些实施例中，第一冷媒通路112包括并联的两个第一子通路112-1、112-2和至少一个第一阀门V11、V12，至少一个第一阀门V11、V12用于控制两个第一子通路112-1、112-2中的冷媒流动，以及其中一个第一子通路112-1包括蒸发器1126，蒸发器1126用于将热量从乘员舱200传递到第一冷媒，并且另一第一子通路112-2热耦合到第二换热装置150。

具体地，通过对两个第一阀门V11和V12的打开和关闭进行控制，可以控制并联的两个第一子通路112-1和112-2中的冷媒流动，以使热管理***100可以在不同模式下工作。作为示例，当第一阀门V11打开而第一阀门V12关闭时，第一冷媒仅流过第一子通路112-1，并且通过蒸发器1126而从乘员舱200吸热热量以降低乘员舱200的温度，此时，第一子通路112-2没有第一冷媒流动，并且因此第二换热装置150并没有进行任何热交换；当第一阀门V12打开而第一阀门V11关闭时，第一冷媒仅流过第一子通路112-2，并且通过第二换热装置150而从第一换热流体***140的第一换热流体吸收来自电池400的热量以降低电池400的温度，此时，第一子通路112-1没有第一冷媒流动，并且因此蒸发器1126与乘员舱200之间并没有进行任何热交换；以及当第一阀门V11和V12同时打开时，可以同时对乘员舱200和电池400进行制冷。由此可见，通过在第一冷媒通路112中设置并联支路，可以实现更加灵活的热管理并且提供不同工作模式以满足多样的制冷需求。

作为示例，第一阀门V11、V12可以是电子膨胀阀，并且将第一冷媒通路112分为高压侧和低压侧。第一阀门V11、V12可以分别设置在蒸发器1126和第二换热装置150的上游，因此蒸发器1126和第二换热装置150位于第一冷媒通路112的低压侧。通过第一阀门V11、V12的打开和关闭控制，可以有效控制第一冷媒从高压侧向低压侧的蒸发器1126和第二换热装置150的流动。然而，可以理解的是，第一阀门V11、V12的实现方式并不受限于此，例如，第一阀门V11、V12也可以是其他适当类型的阀门，并且其数量也可以更多，或者仅有一个(例如设置一个多通阀)。

如图3B所示，在本公开的某些实施例中，第二冷媒通路122包括并联的两个第二子通路122-1、122-2和至少一个第二阀门V2，至少一个第二阀门V2用于控制两个第二子通路122-1、122-2中的冷媒流动，以及其中一个第二子通路122-1包括第一散热器1225，第一散热器1225用于将热量从第二冷媒传递到乘员舱200，并且另一第二子通路122-2热耦合到第三换热装置160。

具体地，通过对第二阀门V2进行控制，可以控制并联的两个第二子通路122-1和122-2中的冷媒流动，以使热管理***100可以在不同模式下工作。作为示例，当第二阀门V2仅打开连通第二子通路122-1的端口时，第二冷媒仅流过第二子通路122-1，并且通过第一散热器1225而向乘员舱200释放热量以提升乘员舱200的温度，此时，第二子通路122-2没有第二冷媒流动，并且因此第三换热装置160并没有进行任何热交换；当第二阀门V2仅打开连通第二子通路122-2的端口时，第二冷媒仅流过第二子通路122-2，并且通过第三换热装置160而向第一换热流体***140的第一换热流体释放热量以借助于第一换热流体加热电池400，此时，第二子通路122-1没有第一冷媒流动，并且因此第一散热器1225与乘员舱200之间并没有进行任何热交换；以及当第二阀门V2连通两个第二子通路122-1和122-2的端口同时打开时，可以同时对乘员舱200和电池400进行制热。由此可见，通过在第二冷媒通路112中设置并联支路，可以实现更加灵活的热管理并且提供不同工作模式以满足多样的制热需求。

作为示例，第二阀门V2可以是三通阀，并且被设置在第一散热器1225和第三换热装置160的上游。通过采用诸如多通阀的集成阀，可以减少装配连接，降低阀布置的成本。然而，可以理解的是，第二阀门V2也可以以其他方式实现，例如，可以分别在第二子通路122-1和122-2中设置两个单向阀，并且分别进行控制。

如图2和图3C所示，在本公开的某些实施例中，热管理***100包括第二换热流体***170，第二换热流体***170包括第二换热流体和第二流体通路171，第二流体通路171热耦合到交通工具1000的驱动电机300，第二换热流体用于在第二流体通路171中流动以冷却驱动电机300。此外，热管理***可以包括第四换热装置180，第四换热装置180热耦合到第二冷媒通路122和第二流体通路171，用于将第二换热流体的热量传递到第二冷媒。

作为示例，第二换热流体***170的第二换热流体可以利用泵172的驱动而在第二流体通路171中循环流动。由于第二换热流体***170的第二流体通路171热耦合到驱动电机300，例如热耦合到电机的外壳和/或电机的控制器，因此能够通过第二流体通路171中流动的第二换热流体来吸收驱动电机300产生的热量。通过第二换热流体***170，可以有效降低驱动电机300的运行温度。同时，热管理***100还可以充分利用驱动电机300产生的热量，即将驱动电机300作为一个热源。具体而言，第二换热流体中的来自驱动电机300的热量可以进一步通过第四换热装置180提供给第二子***120的第二冷媒，以用于乘员舱200和/或电池400的制热。除了利用驱动电机300正常运行时产生的余热之外，驱动电机300可以采用主动加热技术来为第二子***120的制热提供更多的热量。例如，驱动电机300可以采用电机堵转技术来主动产生热量，以将足够的热量经由第二子***120传递给乘员舱200和/或电池400。

此外，在一些情况下，例如在第二子***120没有运行时，第二换热流体中的来自驱动电机300的热量也可以被释放到外部环境。备选地，第二换热流体***170的第二换热流体还可以从外部环境吸收热量，由此，来自外部环境的热量可以与驱动电机300的热量一起被传递到第二子***120的第二冷媒以帮助提升乘员舱200和电池400的温度。

作为示例，还可以在第二换热流体***170和第一换热流体***140之间设置四通阀V5。利用对四通阀V5的控制，第一换热流体***140和第二换热流体***170可以被设置成彼此并联运行的两个相互独立的***。在一些情况下，也可以控制四通阀V5将第一换热流体***140和第二换热流体***170的流体通路串联连通，以形成单个流体通路。例如，在对电池进行较低程度的散热的情况下，可以连通第一流体通路141和第二流体通路171，以使电池400的热量能够经由第二流体通路释放到外部环境，而无需运行第一子***110。第一换热流体***140和第二换热流体***170可以采用相同或不同的换热流体，这些换热流体例如包括水、乙二醇或丙二醇等、以及由以上多种物质组成的混合物。

在本公开的某些实施例中，第二冷媒通路122包括并联的两个第三子通路122-6、122-7和至少一个第三阀门V31、V32，至少一个第三阀门V31、V32用于控制两个第三子通路122-6、122-7中的冷媒流动，以及其中一个第三子通路122-6热耦合到第一换热装置130，并且另一第三子通路122-7热耦合到第四换热装置180。

具体地，通过对两个第三阀门V31和V32的打开和关闭进行控制，可以控制并联的两个第三子通路122-6和122-7中的冷媒流动，以使热管理***100可以在不同模式下工作。作为示例，当第三阀门V31打开而第三阀门V32关闭时，第二冷媒仅流过第三子通路122-6，并且通过第一换热装置130从第一子***110的第一冷媒吸热热量以帮助第一子***110释放热量，此时，第三子通路122-7没有第二冷媒流动，并且因此第四换热装置180并没有进行任何热交换；当第三阀门V32打开而第三阀门V31关闭时，第二冷媒仅流过第三子通路122-7，并且通过第四换热装置180而从第二换热流体***170的第二换热流体吸收来自驱动电机300的热量以供加热乘员舱200和/或电池400，此时，第三子通路122-6没有第二冷媒流动，并且因此第一换热装置130与第一子***110之间并没有进行任何热交换；以及当第三阀门V31和V32同时打开时，可以第一换热装置130和第四换热装置180可以同时进行热交换。因此，通过在第二冷媒通路112中设置并联的第三子通路122-6、122-7，可以实现更加灵活的热管理。

作为示例，类似于第一阀门V11和V12，第三阀门V31、V32可以是电子膨胀阀，并且将第二冷媒通路122分为高压侧和低压侧。第三阀门V31、V32可以分别设置在第一换热装置130和第四换热装置180的上游，因此第一换热装置130和第四换热装置180位于第二冷媒通路122的低压侧。通过第三阀门V31、V32的打开和关闭控制，可以有效控制第二冷媒从高压侧向低压侧的第一换热装置130和第四换热装置180的流动。然而，可以理解的是，第三阀门V31、V32的实现方式并不受限于此，例如，第三阀门V31、V32也可以是其他适当类型的阀门，并且其数量也可以更多，或者仅有一个(例如设置一个多通阀)。

在本公开的某些实施例中，热管理***100包括第一风扇F1，第一风扇F1被设置为靠近蒸发器1126和第一散热器1225，其中蒸发器1126比第一散热器1225更靠近第一风扇F1。具体地，第一风扇F1有利于增强蒸发器1126或者第一散热器1225附近的空气循环，并且将经冷却的空气或经加热的空气吹向乘员舱200的不同区域，从而改善制冷或制热效率。此外，在蒸发器1126和第一散热器1225同时与乘员舱200进行热交换的情况下，第一风扇F1可以将乘员舱200内的空气吹向蒸发器1126以降温除湿，随后降温后的干燥空气被吹向第一散热器1225以加热升温，从而有效降低乘员舱200内的空气湿度。由此可见，上述布置还可以为乘员舱200提供除湿功能。在一个实施例中，第一风扇F1、蒸发器1126以及第一散热器1225可以组成空调箱，该空调箱可以靠近乘员舱200布置或者直接布置在乘员舱200中。

在本公开的某些实施例中，热管理***100包括第二风扇F2，其中第二流体通路171包括第三散热器1715，第三散热器1715用于将热量从第二换热流体传递到外部环境、或者将热量从外部环境传递到第二换热流体，第一冷媒通路112包括冷凝器1125，冷凝器1125用于将热量从第一冷媒传递到外部环境，以及其中第二风扇F2被设置为靠近冷凝器1125和第三散热器1715。具体地，第二风扇F2有利于增强冷凝器1125或者第三散热器1715附近的空气流动，从而增加热交换的效率。在一个实施例中，第二风扇F2、冷凝器1125以及第三散热器1715可以组成前端模块，该前端模块可以位于交通工具1000的、靠近外部环境并且空气流动条件较好的区域，例如位于车辆前侧迎风的区域。

此外，第二换热流体***170可以包括阀门V4。通过控制阀门V4，可以将包含第三散热器1715的子通路连通到第二换热流体***170的主通路(热耦合到驱动电机300)，或者将该子通路旁路。例如，需要将驱动电机300的热量释放到外部环境时或者需要从外部环境吸收热量以提供给第二子***120的第二冷媒时，可以将上述子通路连通到主通路。另外，在一些情况下，例如外部环境温度较低，同时还需要第二换热流体***170向第二子***120的第二冷媒传递热量时，可以将上述子通路旁路，即避免第二换热流体与外部环境在第三散热器1715处进行热交换，从而防止第二子***120制热所需的来自驱动电机300的热量被耗散到外部环境。

作为示例，在热管理***100中，第一子***110和第二子***120的***管路可以使用硬管，以及热管理***100中的第一换流***140和第二换热流体***170的***管路可以使用胶管。

作为示例，在热管理***100的第二子***120中，还可以在第二压缩机121的入口处和第三阀门V31和V32的上游处分别设置两个中间热交换器IHX。由此，借助于中间热交换器IHX，可以在第二压缩机121的入口处的第二冷媒与第三阀门V31和V32的上游处的第二冷媒之间进行热交换。通过这种方式，可以进一步提升第二子***120的整体效率。

此外，换热装置、散热器等设备的数目并不受限于图中所示的数目，而是可以采用更多或更少的换热装置和散热器。例如，第一散热器1225可以是单个散热器，也可以是串接的两个或更多个散热器，以及第一换热装置130可以由单个换热装置组成，也可以由两个或更多个换热装置组成。

图4至图7示出了根据本公开的实施例的热管理***100的示例性工作模式，其中图4示出了普通制冷模式下的热管理***100，图5A和5B示出了制热模式下的热管理***100，图6示出了除湿模式下的热管理***100，以及图7示出了最大制冷模式的热管理***100。以下将示例性地描述热管理***100的子***、换热流体***以及用于热交换的各个装置或设备在各个工作模式下的工作过程。

如图4所示，在普通制冷模式下，热管理***100可以实现仅针对乘员舱200的制冷、仅针对电池400的制冷、以及同时针对乘员舱200和电池400制冷。在第一子***110中，第一冷媒经过第一压缩机111压缩，在冷凝器1125向外部环境释放热量以及在阀门V11打开的情况下，第一冷媒经过阀门V11后膨胀并通过蒸发器1126从乘员舱200吸收热量以实现乘员舱200的制冷，并且在阀门V12打开的情况下，第一冷媒经过阀门V12后膨胀并通过第二换热装置150从第一换热流体***140的第一换热流体吸收来自电池400的热量以实现电池400的制冷，最后第一冷媒返回第一压缩机11并且继续下一循环。第一换热流体***140和第二换热流体***170在四通阀V5的控制下彼此独立地并联运行，其中在第一换热流体***140中，第一换热流体从电池400吸收热量，并且通过第二换热装置150将热量传递到第一子***110的第一冷媒，以及在第二换热流体***140中，第二换热流体从驱动电机300吸收热量，并且将吸收的热量通过第三散热器1715释放到外部环境。在该普通制冷模式下，第二子***120没有运行，并且与第二子***120相关联的换热装置和散热器没有进行任何热交换。

如图5A所示，在制热模式下，热管理***100可以实现仅针对乘员舱200的制热、仅针对电池400的制热、以及同时针对乘员舱200和电池400制热。在第二子***120中，第二冷媒经过第二压缩机121压缩；在第二阀门V2打开通向第二子通路122-1的端口情况下，第二冷媒在第一散热器1225处向乘员舱200释放热量，并且在第二阀门V2打开通向第二子通路122-2的端口情况下，第二冷媒在第三换热装置160处向第一换热流体***140的第一换热流体释放热量以加热电池400；随后，第二冷媒经过第三阀门V32后膨胀并通过第四换热装置180从第二换热流体***170的第二换热流体吸收来自驱动电机300和外部环境的热量；最后，第二冷媒返回到第二压缩机121继续下一循环。第一换热流体***140和第二换热流体***170在四通阀V5的控制下彼此独立地并联运行，其中在第一换热流体***140中，第一换热流体向电池400释放热量，并且通过第三换热装置160从第二子***120的第二冷媒吸收热量，以及在第二换热流体***140中，第四阀门V4(例如三通阀)将包含第三散热器1715的子通路串联连接到主通路，由此第二换热流体可以从驱动电机300和外部环境两者吸收热量，并且将吸收的热量通过第四换热装置180传递到第二子***120的第二冷媒。在该制热模式下，第一子***110没有运行，并且与第一子***110相关联的换热装置、冷凝器和蒸发器没有进行任何热交换。

如图5B所示，热管理***100还可以在作为备选的另一制热模式下工作。图5B所示的制热模式与图5A所示的制热模式不同之处仅在于第二换热流体***170的第二换热流体的流动路径发生改变，其中第四阀门V4(例如三通阀)旁路了包含第三散热器1715的子通路。例如，在外部环境温度过低的情况下，例如外部环境温度在-30℃以下，由于温度过低，第二换热流体***170中的第三散热器1715已经难以从外部环境吸收热量，并且还可能会向外部环境释放热量。因此，可以控制第四阀门V4来旁路包含第三散热器1715的子通路。也就是说，第二换热流体***170中的第二换热流体不再流过第三散热器1715，使得驱动电机300的热量在第四换热装置180处全部提供给第二子***120的第二冷媒以用于加热电池400和/或乘员舱200，而避免热量通过第三散热器释放到外部环境。在这种情况下，驱动电机300例如还可以采用主动加热技术来增大热量生成。

如图6所示，在除湿模式下，热管理***100可以降低乘员舱200内部的湿度，并且第一子***110和第二子***120将同时运行。在第一子***110中，第一冷媒经过第一压缩机111压缩，在冷凝器1125向外部环境释放热量；由于第一阀门V11打开和第一阀门V12关闭，第一冷媒仅经过阀门V11后膨胀并通过蒸发器1126从乘员舱200吸收热量；最后，第一冷媒返回第一压缩机11并且继续下一循环。在第二子***120中，第二冷媒经过第二压缩机121压缩；由于第二阀门V2仅打开通向第二子通路122-1的端口而关闭通向第二子通路122-2的端口，因此第二冷媒仅在第一散热器1225处向乘员舱200释放热量；随后，第二冷媒经过第三阀门V32后膨胀并通过第四换热装置180从第二换热流体***170的第二换热流体吸收来自驱动电机300和外部环境的热量；最后，第二冷媒返回到第二压缩机121继续下一循环。第一换热流体***140没有运行，并且第二换热流体***170的运行类似于图5A所示的制热模式，不再赘述。在该除湿模式下，第一子***110的蒸发器1126和第二子***120的第一散热器1225同时与乘员舱200进行热交换，因此第一风扇F1将乘员舱200内的空气吹向蒸发器1126以降温除湿，随后降温后的干燥空气被吹向第一散热器1225以加热升温，从而有效降低乘员舱200内的空气湿度。

如图7所示，在最大制冷模式下，热管理***100可以在电池400严重发热时(例如在对电池400进行超级快充时)为电池400提供最大制冷量，例如高达10kW以上，从而保证电池的充电温度满足安全要求。在该模式下，第一子***110和第二子***120将同时运行。在第一子***110中，第一冷媒经过第一压缩机111压缩，在冷凝器1125向外部环境释放热量；同时，第一冷媒还将通过第一换热装置130向第二子***120的第二冷媒释放热量；由于第一阀门V11关闭并且第一阀门V12打开，第二冷媒仅经过阀门V12后膨胀并通过第二换热装置150从第一换热流体***140吸收来自电池400的热量，以为电池400降温。在第二子***120中，第二冷媒经过第二压缩机121压缩；由于第二阀门V2仅打开通向第二子通路122-1的端口而关闭通向第二子通路122-2的端口，因此第二冷媒仅在第一散热器1225处向乘员舱200释放热量；随后，第二冷媒经过第三阀门V31后膨胀并通过第一换热装置130从第一子***110的第一冷媒吸收热量；最后，第二冷媒返回到第二压缩机121继续下一循环。第二换热流体***170没有运行，并且第一换热流体***140的运行类似于图4所示的制冷模式，不再赘述。在该最大制冷模式下，第一子***110的第一冷媒的热量不仅可以释放到外部环境，还可以传递到第二冷媒，并且通过第二冷媒释放到其他地方。因此，借助于第二子***120极大增强了第一子***110的制冷能力，使得热管理***100适用于在诸如超级快充之类的场景下为严重发热的电池降温。

在本公开的实施例中，通过在热管理***中设置相对独立的两个子***来分别提供制热循环和制冷循环，可以实现高效制冷和制热以及简单控制。同时，两个子***之间的热量传递和配合可以进一步提升制冷能力。由此，热管理***可以在电池严重发热时(例如在对电池进行超级快充时)为电池冷却提供足够的制冷量。此外，可以在热管理***中减少阀件、去除储液罐和气液分离器以及诸如PTC加热器的辅助加热器，这减少了***的整体成本。

图8示出了根据本公开的另一实施例的热管理***100的结构示意图，以及图9示出了根据本公开的另一实施例的热管理***100中的第二子***120和第三换热流体***190的结构示意图。图8所示的热管理***100包括第三换热流体***190，第三换热流体***190包括第三换热流体和第三流体通路192，第三换热流体能够在第三流体通路192中流动，第三流体通路192包括第二散热器1925，第二散热器1925用于将热量从第三换热流体传递到乘员舱200。此外，图8中的热管理***100还包括第五换热装置191，热耦合到第二子***120的第二冷媒通路122和第三流体通路192，用于将第二冷媒的热量传递到第三换热流体。

不同于图1所示的热管理***100的第二子***120，图8所示的热管理***100的第二子***120的第二冷媒不会通过散热器直接向乘员舱200释放热量，而是先通过第五换热装置191将热量传递到第三换热流体***190的第三换热流体。在第三换热流体***190中，第三换热流体例如可以在泵193的驱动下在第三流体通路192中循环流动，并且将从第二子***120的第二冷媒吸收到热量在第二散热器1925处释放到乘客舱200。类似于第一换热流体***140和第二换热流体***170，可以在第三换热流体***190中使用胶管作为***管路，以及第三换热流体可以与第一换热流体和第二换热流体相同或不同，并且例如可以包括水、乙二醇或丙二醇等、以及由以上多种物质组成的混合物。

在本公开的某些实施例中，图8中的第二子***120的第二冷媒通路122包括并联的两个第四子通路122-3、122-4和至少一个第四阀门V4，至少一个第四阀门V4用于控制两个第四子通路122-3、122-4中的冷媒流动，以及其中一个第四子通路122-3热耦合到第五换热装置191，并且另一第二子通路122-4热耦合到第三换热装置160。

类似于第二冷媒通路122的两个第二子通路122-1、122-2以及阀门V2，通过对第四阀门V4进行控制，可以控制并联的两个第四子通路122-3和122-4中的冷媒流动，以使热管理***100可以在不同模式下工作。第四阀门V4可以是三通阀，并且被设置在第三换热装置160和第五换热装置191的上游。集成阀的设置可以减少装配连接，降低阀布置的成本。然而，可以理解的是，第四阀门V4也可以以其他方式实现，例如，可以分别在第四子通路122-3和122-4中设置两个单向阀，并且分别进行控制。

在根据本公开的另一实施例的热管理***100中，通过设置第三换热流体***190，可以避免在第二子***120中使用散热器。由此，与第二子***120有关的用于热交换的装置都是诸如第五换热装置191之类的换热装置，例如第一换热装置130、第三换热装置160和第四换热装置180。这些换热装置可以全部使用板式换热器，由此可以将第二子***120、第二压缩机121、各个阀门以及与其相关的所有换热装置紧凑布置或集成为一个模块，从而减少***成本和管路连接。此外，前文所述的与图1所示的热管理***100有关的技术效果、工作模式以及相关描述同样适用于图8所示的根据本公开的另一实施例的热管理***100。

通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。

Claims (14)

1.一种热管理***(100)，包括：

第一子***(110)，包括第一冷媒、第一压缩机(111)和第一冷媒通路(112)，所述第一冷媒通路(112)耦接在所述第一压缩机(111)的出口与入口之间，所述第一压缩机(111)被配置为对所述第一冷媒进行压缩并且使经压缩的所述第一冷媒在所述第一冷媒通路(112)中循环，所述第一冷媒用于从交通工具(1000)的乘员舱(200)和电池(400)吸热；

第二子***(120)，包括第二冷媒、第二压缩机(121)和第二冷媒通路(122)，所述第二冷媒通路(122)耦接在所述第二压缩机(121)的出口与入口之间，所述第二压缩机(121)被配置为对所述第二冷媒进行压缩并且使经压缩的所述第二冷媒在所述第二冷媒通路(122)中循环，并且所述第二冷媒用于向所述乘员舱(200)和电池(400)放热；以及

第一换热装置(130)，热耦合到所述第一冷媒通路(112)和所述第二冷媒通路(122)，用于将所述第一冷媒的热量传递到所述第二冷媒。

2.根据权利要求1所述的热管理***(100)，还包括：

第一换热流体***(140)，包括第一换热流体和第一流体通路(141)，所述第一流体通路(141)热耦合到所述电池(400)，所述第一换热流体用于在所述第一流体通路(141)中流动以加热或冷却所述电池(400)；

第二换热装置(150)，热耦合到所述第一冷媒通路(112)和所述第一流体通路(141)，用于将所述第一换热流体的热量传递到所述第一冷媒；以及

第三换热装置(160)，热耦合到所述第二冷媒通路(122)和所述第一流体通路(141)，用于将所述第二冷媒的热量传递到所述第一换热流体。

3.根据权利要求1或2所述的热管理***(100)，还包括：

第二换热流体***(170)，包括第二换热流体和第二流体通路(171)，所述第二流体通路(171)热耦合到所述交通工具(1000)的驱动电机(300)，所述第二换热流体用于在所述第二流体通路(171)中流动以冷却所述驱动电机(300)；以及

第四换热装置(180)，热耦合到所述第二冷媒通路(122)和所述第二流体通路(171)，用于将所述第二换热流体的热量传递到所述第二冷媒。

4.根据权利要求2所述的热管理***(100)，其中所述第一冷媒通路(112)包括并联的两个第一子通路(112-1、112-2)和至少一个第一阀门(V11、V12)，所述至少一个第一阀门(V11、V12)用于控制所述两个第一子通路(112-1、112-2)中的冷媒流动，以及

其中一个所述第一子通路(112-1)包括蒸发器(1126)，所述蒸发器(1126)用于将热量从所述乘员舱(200)传递到所述第一冷媒，并且另一第一子通路(112-2)热耦合到所述第二换热装置(150)。

5.根据权利要求2所述的热管理***(100)，其中所述第二冷媒通路(122)包括并联的两个第二子通路(122-1、122-2)和至少一个第二阀门(V2)，所述至少一个第二阀门(V2)用于控制所述两个第二子通路(122-1、122-2)中的冷媒流动，以及

其中一个第二子通路(122-1)包括第一散热器(1225)，所述第一散热器(1225)用于将热量从所述第二冷媒传递到所述乘员舱(200)，并且另一第二子通路(122-2)热耦合到所述第三换热装置(160)。

6.根据权利要求3所述的热管理***(100)，其中所述第二冷媒通路(122)包括并联的两个第三子通路(122-6、122-7)和至少一个第三阀门(V31、V32)，所述至少一个第三阀门(V31、V32)用于控制所述两个第三子通路(122-6、122-7)中的冷媒流动，以及

其中一个第三子通路(122-6)热耦合到所述第一换热装置(130)，并且另一第三子通路(122-7)热耦合到所述第四换热装置(180)。

7.根据权利要求2所述的热管理***(100)，还包括：

第三换热流体***(190)，包括第三换热流体和第三流体通路(192)，所述第三换热流体能够在所述第三流体通路(192)中流动，所述第三流体通路(192)包括第二散热器(1925)，所述第二散热器(1925)用于将热量从所述第三换热流体传递到所述乘员舱(200)；以及

第五换热装置(191)，热耦合到所述第二冷媒通路(122)和所述第三流体通路(192)，用于将所述第二冷媒的热量传递到所述第三换热流体。

8.根据权利要求7所述的热管理***(100)，其中所述第二冷媒通路(122)包括并联的两个第四子通路(122-3、122-4)和至少一个第四阀门(V4)，所述至少一个第四阀门(V4)用于控制所述两个第四子通路(122-3、122-4)中的冷媒流动，以及

其中一个第四子通路(122-3)热耦合到所述第五换热装置(191)，并且另一第二子通路(122-4)热耦合到所述第三换热装置(160)。

9.根据权利要求5所述的热管理***(100)，还包括第一风扇(F1)，并且所述第一子***(110)的所述第一冷媒通路(112)包括蒸发器(1126)，所述第一风扇(F1)被设置为靠近所述蒸发器(1126)和所述第一散热器(1225)，其中所述蒸发器(1126)比所述第一散热器(1225)更靠近所述第一风扇(F1)。

10.根据权利要求7所述的热管理***(100)，还包括第一风扇(F1)，并且所述第一子***(110)的所述第一冷媒通路(112)包括蒸发器(1126)，所述第一风扇(F1)被设置为靠近所述蒸发器(1126)和所述第二散热器(1925)，其中所述蒸发器(1126)比所述第二散热器(1925)更靠近所述第一风扇(F1)。

11.根据权利要求3所述的热管理***(100)，还包括第二风扇(F2)，其中所述第二流体通路(171)包括第三散热器(1715)，所述第三散热器(1715)用于将热量从所述第二换热流体传递到外部环境、或者将热量从所述外部环境传递到所述第二换热流体，所述第一冷媒通路(112)包括冷凝器(1125)，所述冷凝器(1125)用于将热量从所述第一冷媒传递到所述外部环境，以及

其中所述第二风扇(F2)被设置为靠近所述冷凝器(1125)和所述第三散热器(1715)。

12.根据权利要求1所述的热管理***(100)，其中所述第二冷媒不同于所述第一冷媒。

13.一种交通工具(1000)，包括：

根据权利要求1-12中任一项所述的热管理***(100)。

14.根据权利要求13所述的交通工具(1000)，其中所述交通工具(1000)包括电动车辆。