CN116638922A - 一种新能源热管理***及热管理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种新能源热管理***及热管理方法,涉及新能源技术领域,其包括:冷媒回路;暖风回路,其包含并流通加热器、第一液液换热器和第二液液换热器;水冷冷凝器的副通道接入暖风回路中;电池回路,其包含第一三通阀和第一四通阀,第一三通阀的直通出口连通至第一四通阀,第一三通阀的垂直出口通过第一液液换热器的副通道连通至第一四通阀;电机电控回路,其包含第二三通阀和第二四通阀,第二三通阀用于可选地接入第二液液换热器的副通道;制冷器总成的副通道、第一四通阀和第二四通阀通过管路形成三角回路。本申请的热管理***及热管理方法,不带有双向流结构的阀或换热器,多回路之间协同进行余热利用,热能利用率高。
Description
技术领域
本申请涉及新能源技术领域,具体涉及一种新能源热管理***及热管理方法。
背景技术
目前,热管理***是整车***的重要部分,热管理***的开发目的是保证安全性、舒适性、节能性、经济性和耐久性。汽车热管理是从整车角度统筹车辆发动机、空调、电池、电机等相关部件,有效解决整车热相关问题,使得各功能模块处于最佳温度工况区间,提高整车经济性和动力性。
相关技术中,如图1所示的热管理***是一种比较典型的热管理***。该热管理***,通过三个双向流换热器(a1、a2和a3)和两个四通换向阀(b1和b2)实现冷媒循环换向,三个双向流换热器均在制冷剂循环***内;第一换热器a1与电驱回路c热交换;第二换热器a2与乘客舱回路d热交换;第三换热器a3与电池回路e热交换,该热管理***零部件数量少。双向流换热器指代冷凝器和蒸发器。
但是,该热管理***的冷媒回路需要双向流结构的阀和双向流换热器,内部结构独特,零件成本急剧增大。同时,未提及乘客舱回路d制热时的暖风回路,更没和电驱、电池回路协同进行余热利用,热能利用率低。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷,本申请的目的在于提供一种新能源热管理***及热管理方法,不带有双向流结构的阀或换热器,多回路之间协同进行余热利用,热能利用率高。
为达到以上目的,采取的技术方案是:一种新能源热管理***,包括:
冷媒回路,其流经压缩机、水冷冷凝器的主通道和制冷器总成的主通道;
暖风回路,其包含并流通加热器、第一液液换热器的主通道和第二液液换热器的主通道;所述水冷冷凝器的副通道接入暖风回路中;
电池回路,其包含第一三通阀和第一四通阀,第一三通阀的直通出口连通至第一四通阀,第一三通阀的垂直出口通过第一液液换热器的副通道连通至第一四通阀;
电机电控回路,其包含第二三通阀和第二四通阀,所述第二三通阀用于可选地接入第二液液换热器的副通道;
所述制冷器总成的副通道、第一四通阀和第二四通阀通过管路形成三角回路,所述三角回路用于将制冷器总成的副通道可选地接入电池回路和/或电机电控回路。
在上述技术方案的基础上,所述暖风回路中串联接入第一水泵,暖风回路的循环依次为第一水泵的输出口、水冷冷凝器的副通道、第一液液换热器、第二液液换热器、暖风芯片、加热器以及第一水泵的输入口。
在上述技术方案的基础上,所述电池回路中串联接入第二水泵,电池回路的循环依次为第二水泵的输出口、电池本体、第一三通阀的入口,第一三通阀的直通出口连通至第一四通阀的连接口k1,第一三通阀305的垂直出口经过第一液液换热器连通至第一四通阀304的连接口k1和第一三通阀305的直通出口之间,连接口k1通过连接口k2连通至第二水泵的输入口。
在上述技术方案的基础上,所述电机电控回路还包含第三水泵、散热器和第三三通阀;电机电控回路的循环依次为第三水泵的输出口、电机电控***、第二三通阀的入口、第二三通阀的直通出口、第三三通阀的入口、第三三通阀的垂直出口、第二四通阀的连接口k1、第二四通阀的连接口k2和第三水泵的输入口;所述散热器的一端连接第三三通阀的直通口,散热器的另一端连接第三三通阀的垂直出口和第二四通阀的连接口k1之间;所述第二液液换热器的副通道通过管道一端连接至第二三通阀的垂直出口,另一端连接至第二三通阀的直通出口和第三三通阀的入口之间。
在上述技术方案的基础上,所述暖风回路中接入第一膨胀水箱,所述电池回路中接入第二膨胀水箱,所述电机电控回路中接入第三膨胀水箱,所述第一膨胀水箱、第二膨胀水箱和第三膨胀水箱均用于容纳或自动排放多余的回路介质。
在上述技术方案的基础上,所述冷媒回路还包含三条相互并联的支路,三条支路的两端分别交汇于顶连通点和低连通点;第一条支路沿冷媒流动方向依次从低连通点、第三电子膨胀阀、制冷器总成、气液分离器、压缩机、水冷冷凝器的主通道、顶连通点;第一条支路还包含一个支路,从低连通点、第二电子膨胀阀、蒸发器、到制冷器总成和气液分离器之间;第二条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第一电子膨胀阀、冷凝器、单向阀到低连通点;第二条支路还包含第一电子膨胀阀并联的第一冷凝截止阀;第三条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第二冷凝截止阀到低连通点;所述冷媒回路还包含第三冷凝截止阀,第三冷凝截止阀一端连通于冷凝器和单向阀之间,另一端连通于制冷器总成和气液分离器之间。
本申请还公开了一种基于上述热管理***的热管理方法,包含以下步骤:
当需要供暖时,暖风回路所需热量除了来源于加热器外,还可以是电池回路产生的热量通过第一液液换热器交互得到,或者通过电机电控回路产生的热量通过第二液液换热器交互得到,或者通过水冷冷凝器的主通道冷凝散热并热交换给水冷冷凝器的副通道得到。
在上述技术方案的基础上,所述电池回路中串联接入第二水泵,电池回路的循环依次为第二水泵的输出口、电池本体、第一三通阀的入口,第一三通阀的直通出口连通至第一四通阀的连接口k1,第一三通阀305的垂直出口经过第一液液换热器连通至第一四通阀304的连接口k1和第一三通阀305的直通出口之间,连接口k1通过连接口k2连通至第二水泵的输入口;
所述还可以是电池回路产生的热量通过第一液液换热器交互得到,包含:
第一三通阀的的直通口关闭且垂直开口开启并经过第一液液换热器,将热量传递给电池回路;
当在低温环境下电池本体需要加热时,开启暖风回路,并通过第一液液换热器热交换,升温电池回路;
当在高温环境下电池本体需要降温时,旋转第一四通阀,使得电池回路连通于三角回路,通过制冷器总成给电池本体降温。
在上述技术方案的基础上,所述电机电控回路还包含第三水泵、散热器和第三三通阀;电机电控回路的循环依次为第三水泵的输出口、电机电控***、第二三通阀的入口、第二三通阀的直通出口、第三三通阀的入口、第三三通阀的垂直出口、第二四通阀的连接口k1、第二四通阀的连接口k2和第三水泵的输入口;所述散热器的一端连接第三三通阀的直通口,散热器的另一端连接第三三通阀的垂直出口和第二四通阀的连接口k1之间;所述第二液液换热器的副通道通过管道一端连接至第二三通阀的垂直出口,另一端连接至第二三通阀的直通出口和第三三通阀的入口之间;
所述通过电机电控回路产生的热量通过第二液液换热器交互得到,包含:
第二三通阀和第三三通阀均是垂直开口开启直通开口关闭;第二三通阀的垂直开口经过第二液液换热器,将热量传递给电池回路;
当电机电控***需要散热时,第三三通阀的直通出口开启,垂直出口关闭;
当在高温环境下电机电控***需要降温时,旋转第二四通阀,使得电机电控回路连通于三角回路,通过制冷器总成进行制冷降温。
在上述技术方案的基础上,所述冷媒回路还包含三条相互并联的支路,三条支路的两端分别交汇于顶连通点和低连通点;第一条支路沿冷媒流动方向依次从低连通点、第三电子膨胀阀、制冷器总成、气液分离器、压缩机、水冷冷凝器的主通道、顶连通点;第一条支路还包含一个支路,从低连通点、第二电子膨胀阀、蒸发器、到制冷器总成和气液分离器之间;第二条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第一电子膨胀阀、冷凝器、单向阀到低连通点;第二条支路还包含第一电子膨胀阀并联的第一冷凝截止阀;第三条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第二冷凝截止阀到低连通点;所述冷媒回路还包含第三冷凝截止阀,第三冷凝截止阀一端连通于冷凝器和单向阀之间,另一端连通于制冷器总成和气液分离器之间;
当驾驶室需要制冷时,冷媒回路中的冷媒循环流经第二电子膨胀阀和蒸发器;
当电池回路和/或电机电控回路需要制冷,冷媒循环流经第三电子膨胀阀和制冷器总成,所述制冷器总成通过三角回路给电池回路和/或电机电控回路制冷。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:
1.本申请的热管理***,整个***中,不带有双向流结构的阀或换热器,大大节省了部件成本;多个回路之间协同进行余热利用,水冷冷凝器使得暖风回路和冷媒回路可以进行协同交互,第一液液换热器使得暖风回路和电池回路可以进行协同交互,第二液液换热器使得暖风回路和电机电控回路可以进行协同交互,三角回路使得冷媒回路和电池回路、或者冷媒回路和电机电控回路可以进行协同交互,具有多种不同工作模式,能够充分利用热能,设计巧妙,热能利用率高。
2.本申请的热管理***及热管理方法,电池回路可以切换第一三通阀的出口选择是否接入第一液液换热器的副通道,第一三通阀的直通出口关闭且垂直出口开启时,接入第一液液换热器的副通道。电池回路接入第一液液换热器的副通道,可以将余热传递给暖风回路,降低暖风能耗;也可以在温度底下时,电池本体冻结不利于车辆运行时,通过暖风回路给电池回路加热;还可以通过切换第一四通阀,使得制冷器总成对电池回路进行制冷降温;本申请的热管理***,可以根据不同的场景选择接入或不接入,并在接入后起到不同的作用,功能灵活多变,实用性强。
3.本申请的热管理***及热管理方法,电机电控回路可以切换第二三通阀的出口选择是否接入第二液液换热器的副通道,第二三通阀的直通出口关闭且垂直出口开启时,接入第二液液换热器的副通道。电机电控回路接入第二液液换热器的副通道,可以将余热传递给暖风回路,降低暖风能耗;还可以通过切换第二四通阀,使得制冷器总成对电机电控回路进行制冷降温;本申请的热管理***,多回路交互,功能灵活多变,能够适用各种不同的场景,实用性强。
4.本申请的热管理***及热管理方法,冷媒回路可以选择开启或者不开启,在冷媒回路开启时,可以选择多种不同的冷媒循环模式,其中,当需要空调制冷时,冷媒循环流经第二电子膨胀阀和蒸发器,当需要通过制冷器总成、三角回路给电池回路或电机电控回路制冷时,冷媒循环流经第三电子膨胀阀和制冷器总成,本申请的冷媒回路,根据不同的需求,适配电池回路和电机电控回路,进行冷媒循环灵活调节,能够适用各种不同的场景,实用性强。
附图说明
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。
图1为现有典型的热管理***的示意图;
图2为本申请实施例提供的热管理***的原理图;
图3为本申请实施例提供的三角回路中四通阀接口示意图;
附图标记:
101、水冷冷凝器;102、压缩机;103、冷凝器;104、蒸发器;105、制冷器总成;106、气液分离器;107、第一电子膨胀阀;108、第一冷凝截止阀;109、第二冷凝截止阀;110、单向阀;111、第二电子膨胀阀;112、第三电子膨胀阀;113、P/T传感器;114、第三冷凝截止阀;201、第一水泵;202、加热器;203、暖风芯片;204、第一液液换热器;205、第二液液换热器;206、第一膨胀水箱;301、电池本体;302、第二水泵;303、第二膨胀水箱;304、第一四通阀;305、第一三通阀;401、电机电控***;402、第三水泵;403、第三膨胀水箱;404、第二四通阀;405、第二三通阀;406、第三三通阀;407、散热器;501、温度传感器。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图2所示,本申请公开了一种新能源热管理***,其包括冷媒回路、暖风回路、电池回路和电机电控回路。
具体地,冷媒回路包含压缩机102、制冷器总成105和水冷冷凝器101,冷媒从压缩机102的出口出来,流经水冷冷凝器101的主通道和制冷器总成105的主通道。
暖风回路流经暖风芯片203,暖风芯片203被鼓风机吹风对外散热。暖风回路包含加热器202、第一液液换热器204和第二液液换热器205,回路介质流经加热器202、第一液液换热器204的主通道和第二液液换热器205的主通道。加热器202用于加热回路介质,水冷冷凝器101的副通道接入暖风回路中,即暖风回路的回路介质流经水冷冷凝器101的副通道。
电池回路流经电池本体301,给电池本体301升温或降温。电池回路包含第一三通阀305和第一四通阀304,第一三通阀305的直通出口连通至第一四通阀304,第一三通阀305的垂直出口通过第一液液换热器204的副通道连通至第一四通阀304,即第一液液换热器204的副通道可以通过第一三通阀305的出口切换,选择接入或不接入电池回路。
电机电控回路流经电机电控***401,给电机电控***401降温。电机电控回路包含第二三通阀405和第二四通阀404,第二三通阀405用于可选地并联接入第二液液换热器205的副通道,即第二液液换热器205的副通道可以通过第二三通阀405的出口切换,选择接入或不接入电机电控回路。
制冷器总成105的副通道、第一四通阀304和第二四通阀404通过管路形成三角回路,三角回路用于将制冷器总成105可选地接入电池回路和/或电机电控回路。具体地,通过切换第一四通阀304和第二四通阀404,可以选择将制冷器总成105不接入电池回路也不接入电机电控回路(三角回路即图2中所示状态),也可以单独将制冷器总成105接入电池回路或者电机电控回路,还可以同时接入电池回路和电机电控回路。
具体地,制冷器总成105、水冷冷凝器101、第一液液换热器204和第二液液换热器205均具有独立且相互热传递的两个通道,分别为主通道和副通道;主通道接入自身所在回路,副通道外接要进行热交换的回路。
本申请的热管理***,整个***中,不带有双向流结构的阀或换热器,大大节省了部件成本;多个回路(暖风回路、冷媒回路、电池回路和电机电控回路)之间协同进行余热利用,水冷冷凝器101使得暖风回路和冷媒回路可以进行协同交互,第一液液换热器204使得暖风回路和电池回路可以进行协同交互,第二液液换热器205使得暖风回路和电机电控回路可以进行协同交互,三角回路使得冷媒回路和电池回路、或者冷媒回路和电机电控回路可以进行协同交互,具有多种不同工作模式,能够充分利用热能,设计巧妙,热能利用率高。
关于暖风回路,在一个实施例中,暖风回路中串联接入第一水泵201,暖风回路的循环依次为第一水泵201的输出口、水冷冷凝器101的副通道、第一液液换热器204、第二液液换热器205、暖风芯片203、加热器202以及第一水泵201的输入口。
关于电池回路,在一个实施例中,电池回路中串联接入第二水泵302,电池回路的循环依次为第二水泵302的输出口、电池本体301、第一三通阀305的入口,第一三通阀305的直通出口连通至第一四通阀304的连接口k1,第一三通阀305的垂直出口经过第一液液换热器204连通至第一四通阀304的连接口k1和第一三通阀305的直通出口之间,连接口k1通过连接口k2连通至第二水泵302的输入口。
具体地,如图3所示,具体地,两个四通阀均具有呈矩形排列的连接口k1、连接口k2、连接口k3和连接口k4,连接口k1和连接口k4相对设置,连接口k2和连接口k3相对设置,且连接口k1和连接口k2之间内部连通,连接口k3和连接口k4之间内部连通,连接口k1和连接口k3之间内部断开,连接口k2和连接口k4之间内部断开。
具体地,两个四通阀的初始状态见图3,三角回路中,第一四通阀304的连接口k3和第二四通阀404的连接口k4通过管路连通制冷器总成105的副通道。此时,三角回路、电池回路和电机电控回路分别独立断开。
具体地,电池回路还可以切换第一四通阀304,使得电池回路和三角回路连通,即制冷器总成105使得电池回路和冷媒回路交互,对电池回路进行制冷降温,主要用于温度高时降温。
本申请的热管理***,电池回路可以切换第一三通阀305的出口选择是否接入第一液液换热器204的副通道,第一三通阀305的直通出口关闭且垂直出口开启时,接入第一液液换热器204的副通道。电池回路接入第一液液换热器204的副通道,可以将余热传递给暖风回路,降低暖风能耗;也可以在温度底下时,电池本体301冻结不利于车辆运行时,通过暖风回路给电池回路加热;还可以通过切换第一四通阀304,使得制冷器总成105对电池回路进行制冷降温;本申请的热管理***,可以根据不同的场景选择接入或不接入,并在接入后起到不同的作用,功能灵活多变,实用性强。
关于电机电控回路,电机电控回路还包含第三水泵402、散热器407和第三三通阀406。在一个实施例中,电机电控回路的循环依次为第三水泵402的输出口、电机电控***401、第二三通阀405的入口、第二三通阀405的直通出口、第三三通阀406的入口、第三三通阀406的垂直出口、第二四通阀404的连接口k1、第二四通阀404的连接口k2和第三水泵402的输入口。
除此之外,电机电控回路还包含两个并联回路。具体地,其中一个并联回路,散热器407的一端连接第三三通阀406的直通口,散热器407的另一端连接第三三通阀406的垂直出口和第二四通阀404的连接口k1之间。另一个并联回路,第二液液换热器205的副通道通过管道一端连接至第二三通阀405的垂直出口,另一端连接至第二三通阀405的直通出口和第三三通阀406的入口之间。具体地,第一水泵201、第二水泵302和第三水泵402均用于给各自回路的水循环提供动力。
具体地,电机电控回路还可以切换第二四通阀404,使得电机电控回路和三角回路连通,即制冷器总成105使得电池回路和冷媒回路交互,对电机电控回路进行制冷降温,主要用于温度高时降温。
本申请的热管理***,电机电控回路可以切换第二三通阀405的出口选择是否接入第二液液换热器205的副通道,第二三通阀405的直通出口关闭且垂直出口开启时,接入第二液液换热器205的副通道。电机电控回路接入第二液液换热器205的副通道,可以将余热传递给暖风回路,降低暖风能耗;还可以通过切换第二四通阀404,使得制冷器总成105对电机电控回路进行制冷降温;本申请的热管理***,多回路交互,功能灵活多变,能够适用各种不同的场景,实用性强。
进一步地,暖风回路中接入第一膨胀水箱206,电池回路中并联接入第二膨胀水箱303,电机电控回路中并联接入第三膨胀水箱403,第一膨胀水箱206、第二膨胀水箱303和第三膨胀水箱403均用于容纳或者自动排放多余的回路介质。优选地,回路介质可以是水。
优选地,每个回路的膨胀水箱均通过管路连通至各自的水泵的输入口。
关于冷媒回路,冷媒回路还包含多个部件,分别为压缩机102、冷凝器103、蒸发器104和气液分离器106。
冷媒回路还包含多个阀门,分别为第一电子膨胀阀107、第一冷凝截止阀108、第二冷凝截止阀109、单向阀110、第二电子膨胀阀111、第三电子膨胀阀112和第三冷凝截止阀114。
多个部件和多个阀门形成三条相互并联的支路,三条支路的两端分别交汇于顶连通点和低连通点。
第一条支路沿冷媒流动方向依次从低连通点、第三电子膨胀阀112、制冷器总成105、气液分离器106、压缩机102、水冷冷凝器101的冷媒介质通道、顶连通点。第一条支路还包含一个支路,从低连通点、第二电子膨胀阀111、蒸发器104、到制冷器总成105和气液分离器106之间。
第二条并联支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第一电子膨胀阀107、冷凝器103、单向阀110到低连通点;第二条支路还包含,第一电子膨胀阀107并联的第一冷凝截止阀108。
第三条并联支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第二冷凝截止阀109到低连通点。
进一步地,冷媒回路还包含第三冷凝截止阀114,第三冷凝截止阀114一端连通于冷凝器103和单向阀110之间,另一端连通于制冷器总成105和气液分离器106之间。
进一步地,冷媒回路在开启时,具有多种不同的冷媒循环模式,其中最主要的三种循环模式如下:
小循环:冷媒依次从压缩机102的出口、水冷冷凝器101的主通道、第一电子膨胀阀107、冷凝器103、第三冷凝截止阀114、气液分离器106和压缩机102的入口。
中循环:压缩机102的出口、水冷冷凝器101的主通道、第一冷凝截止阀108、冷凝器103、单向阀110然后分流,一路经过第三电子膨胀阀112和制冷器总成105到气液分离器106入口,另一路经过第二电子膨胀阀111和蒸发器104到气液分离器106入口,气液分离器106出口连通至压缩机102的入口。
大循环:压缩机102的出口、水冷冷凝器101的主通道、第二冷凝截止阀109、第三电子膨胀阀112和制冷器总成105、气液分离器106、通至压缩机102的入口。
本申请的热管理***,冷媒回路可以选择开启或者不开启,在冷媒回路开启时,可以选择多种不同的冷媒循环模式,其中,当需要空调制冷时,冷媒循环流经第二电子膨胀阀111和蒸发器104,当需要通过制冷器总成105、三角回路给电池回路或电机电控回路制冷时,冷媒循环流经第三电子膨胀阀112和制冷器总成105,本申请的冷媒回路,根据不同的需求,适配电池回路和电机电控回路,进行冷媒循环灵活调节,能够适用各种不同的场景,实用性强。
优选地,在冷媒回路中设置若干P/T传感器113,检测压力和温度。电池回路、暖风回路和电机电控回路中的每个回路设置一个以上温度传感器501。
具体地,压缩机是空调器制冷***的动力核心,可将吸入的低温、低压制冷剂气态通过压缩提高温度和压力,让里面的冷媒循环,并通过热功转换达到制冷的目的。
冷凝器和水冷冷凝器,都属于换热器的一种,能把气体或蒸汽转变成液体,将管子中的热量,以很快的方传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程,所以冷凝器温度都是较高的。
蒸发器和制冷器总成都是低压液体进行吸热的过程,由液态转换为气态,吸收环境中的热量达到降温的目的。气液分离器是进行气体和液体分离,在进入压缩机之前保证气态进入。
具体地,电池回路和电机电控回路都不需要制冷时,制冷器总成105不开。暖风回路不工作时,水冷冷凝器101的不工作,仅仅起着通道的作用,主要通过冷凝器103冷凝。
本申请的热管理***,不带有双向流结构的阀或散热器,不改变制冷流向,通过***设计,暖风回路的热能可以从冷媒回路、电机电控回路和电池回路获取,实现三源额外供热,通过多回路交互实现不同循环流量***间的协同和能量利用,实现不同的工作模式,功能多样且齐全。
本申请还公开了一种基于上述热管理***的热管理方法,包含以下步骤:
当需要供暖时,暖风回路所需热量除了来源于加热器202外,还可以是电池回路产生的热量通过第一液液换热器204交互得到,或者通过电机电控回路产生的热量通过第二液液换热器205交互得到,或者通过水冷冷凝器101的主通道冷凝散热并热交换给水冷冷凝器101的副通道得到。
具体地,通过调节第一三通阀305,使得电池回路流经第一液液换热器204的副通道;通过调节第二三通阀405,使得电机电控回路流经第二液液换热器205的副通道。
本申请的热管理方法,不带有双向流结构的阀或散热器,不改变制冷流向,通过***设计,暖风回路的热能可以从冷媒回路、电机电控回路和电池回路获取,实现三源额外供热,多个回路暖风回路、冷媒回路、电池回路和电机电控回路之间协同进行余热利用,三角回路使得冷媒回路和电池回路、或者冷媒回路和电机电控回路可以进行协同交互,具有多种不同工作模式,能够充分利用热能,设计巧妙,热能利用率高。
关于电池回路,在一个实施例中,电池回路中串联接入第二水泵302,电池回路的循环依次为第二水泵302的输出口、电池本体301、第一三通阀305的入口,第一三通阀305的直通出口连通至第一四通阀304的连接口k1,第一三通阀305的垂直出口经过第一液液换热器204连通至第一四通阀304的连接口k1和第一三通阀305的直通出口之间,连接口k1通过连接口k2连通至第二水泵302的输入口。
具体地,如图3所示,具体地,两个四通阀均具有呈矩形排列的连接口k1、连接口k2、连接口k3和连接口k4,连接口k1和连接口k4相对设置,连接口k2和连接口k3相对设置,且连接口k1和连接口k2之间内部连通,连接口k3和连接口k4之间内部连通,连接口k1和连接口k3之间内部断开,连接口k2和连接口k4之间内部断开。
具体地,两个四通阀的初始状态见图3,三角回路中,第一四通阀304的连接口k3和第二四通阀404的连接口k4通过管路连通制冷器总成105的副通道。此时,三角回路、电池回路和电机电控回路分别独立断开。
具体地,电池回路还可以切换第一四通阀304,使得电池回路和三角回路连通,即制冷器总成105使得电池回路和冷媒回路交互,对电池回路进行制冷降温,主要用于温度高时降温。
关于热管理方法,进一步地,还可以是电池回路产生的热量通过第一液液换热器204交互得到,包含:
第一三通阀305的的直通口关闭且垂直开口开启并经过第一液液换热器204,将热量传递给电池回路;
当在低温环境下电池本体301需要加热时,开启暖风回路,并通过第一液液换热器204热交换,升温电池回路;
当在高温环境下电池本体301需要降温时,旋转第一四通阀304,使得电池回路连通于三角回路,通过制冷器总成105给电池本体301降温。
本申请的热管理方法,电池回路可以切换第一三通阀305的出口选择是否接入第一液液换热器204的副通道,第一三通阀305的直通出口关闭且垂直出口开启时,接入第一液液换热器204的副通道。电池回路接入第一液液换热器204的副通道,可以将余热传递给暖风回路,降低暖风能耗;可以通过切换第一四通阀304,使得制冷器总成105对电池回路进行制冷降温;本申请的热管理***,可以根据不同的场景选择接入或不接入,并在接入后起到不同的作用,功能灵活多变,实用性强。
关于电机电控回路,电机电控回路还包含第三水泵402、散热器407和第三三通阀406。
在一个实施例中,电机电控回路的循环依次为第三水泵402的输出口、电机电控***401、第二三通阀405的入口、第二三通阀405的直通出口、第三三通阀406的入口、第三三通阀406的垂直出口、第二四通阀404的连接口k1、第二四通阀404的连接口k2和第三水泵402的输入口。
除此之外,电机电控回路还包含两个并联回路。具体地,其中一个并联回路,散热器407的一端连接第三三通阀406的直通口,散热器407的另一端连接第三三通阀406的垂直出口和第二四通阀404的连接口k1之间。
另一个并联回路,第二液液换热器205的副通道通过管道一端连接至第二三通阀405的垂直出口,另一端连接至第二三通阀405的直通出口和第三三通阀406的入口之间。
具体地,第一水泵201、第二水泵302和第三水泵402均用于给各自回路的水循环提供动力。
具体地,电机电控回路还可以切换第二四通阀404,使得电机电控回路和三角回路连通,即制冷器总成105使得电池回路和冷媒回路交互,对电机电控回路进行制冷降温,主要用于温度高时降温。
关于热管理方法,通过电机电控回路产生的热量通过第二液液换热器205交互得到,包含:
第二三通阀405和第三三通阀406均是垂直开口开启直通开口关闭;第二三通阀405的垂直开口经过第二液液换热器205,将热量传递给电池回路。
当电机电控***401需要散热时,第三三通阀406的直通出口开启,第三三通阀406的垂直出口关闭,散热器407工作散热。
当在高温环境下电机电控***401需要降温(散热器407已经不能满足降温要求时)时,旋转第二四通阀404,使得电机电控回路连通于三角回路,并通过制冷器总成105进行制冷降温,保护电机电控***401。
本申请的热管理方法,模式灵活多变,通过切换三通阀和四通阀,能够适用各种不同的场景,实用性强。
关于冷媒回路,冷媒回路还包含多个部件,分别为压缩机102、冷凝器103、蒸发器104和气液分离器106。
冷媒回路还包含多个阀门,分别为第一电子膨胀阀107、第一冷凝截止阀108、第二冷凝截止阀109、单向阀110、第二电子膨胀阀111、第三电子膨胀阀112和第三冷凝截止阀114。
多个部件和多个阀门形成三条相互并联的支路,三条支路的两端分别交汇于顶连通点和低连通点。
第一条支路沿冷媒流动方向依次从低连通点、第三电子膨胀阀112、制冷器总成105、气液分离器106、压缩机102、水冷冷凝器101的冷媒介质通道、顶连通点。第一条支路还包含一个支路,从低连通点、第二电子膨胀阀111、蒸发器104、到制冷器总成105和气液分离器106之间。
第二条并联支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第一电子膨胀阀107、冷凝器103、单向阀110到低连通点;第二条支路还包含,第一电子膨胀阀107并联的第一冷凝截止阀108。
第三条并联支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第二冷凝截止阀109到低连通点。
进一步地,冷媒回路还包含第三冷凝截止阀114,第三冷凝截止阀114一端连通于冷凝器103和单向阀110之间,另一端连通于制冷器总成105和气液分离器106之间。
关于热管理方法,当驾驶室需要制冷时,冷媒回路中的冷媒循环流经第二电子膨胀阀111和蒸发器104。具体地,冷媒介质,通过蒸发器104吸热膨胀,被吸热降温的空气,经过电风扇吹出,实现空调制冷。
当电池回路和/或电机电控回路需要制冷,冷媒循环流经第三电子膨胀阀112和制冷器总成105,制冷器总成105通过三角回路给电池回路和/或电机电控回路制冷。
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。
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。
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。
Claims (10)
1.一种新能源热管理***,其特征在于,包括:
冷媒回路,其流经压缩机(102)、水冷冷凝器(101)的主通道和制冷器总成(105)的主通道;
暖风回路,其包含并流通加热器(202)、第一液液换热器(204)的主通道和第二液液换热器(205)的主通道;所述水冷冷凝器(101)的副通道接入暖风回路中;
电池回路,其包含第一三通阀(305)和第一四通阀(304),第一三通阀(305)的直通出口连通至第一四通阀(304),第一三通阀(305)的垂直出口通过第一液液换热器(204)的副通道连通至第一四通阀(304);
电机电控回路,其包含第二三通阀(405)和第二四通阀(404),所述第二三通阀(405)用于可选地接入第二液液换热器(205)的副通道;
所述制冷器总成(105)的副通道、第一四通阀(304)和第二四通阀(404)通过管路形成三角回路,所述三角回路用于将制冷器总成(105)的副通道可选地接入电池回路和/或电机电控回路。
2.如权利要求1所述的一种新能源热管理***,其特征在于:所述暖风回路中串联接入第一水泵(201),暖风回路的循环依次为第一水泵(201)的输出口、水冷冷凝器(101)的副通道、第一液液换热器(204)、第二液液换热器(205)、暖风芯片(203)、加热器(202)以及第一水泵(201)的输入口。
3.如权利要求1所述的一种新能源热管理***,其特征在于:所述电池回路中串联接入第二水泵(302),电池回路的循环依次为第二水泵(302)的输出口、电池本体(301)、第一三通阀(305)的入口,第一三通阀(305)的直通出口连通至第一四通阀(304)的连接口k1,第一三通阀305的垂直出口经过第一液液换热器(204)连通至第一四通阀304的连接口k1和第一三通阀305的直通出口之间,连接口k1通过连接口k2连通至第二水泵(302)的输入口。
4.如权利要求1所述的一种新能源热管理***,其特征在于:
所述电机电控回路还包含第三水泵(402)、散热器(407)和第三三通阀(406);电机电控回路的循环依次为第三水泵(402)的输出口、电机电控***(401)、第二三通阀(405)的入口、第二三通阀(405)的直通出口、第三三通阀(406)的入口、第三三通阀(406)的垂直出口、第二四通阀(404)的连接口k1、第二四通阀(404)的连接口k2和第三水泵(402)的输入口;所述散热器(407)的一端连接第三三通阀(406)的直通口,散热器(407)的另一端连接第三三通阀(406)的垂直出口和第二四通阀(404)的连接口k1之间;所述第二液液换热器(205)的副通道通过管道一端连接至第二三通阀(405)的垂直出口,另一端连接至第二三通阀(405)的直通出口和第三三通阀(406)的入口之间。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种新能源热管理***,其特征在于:所述暖风回路中接入第一膨胀水箱(206),所述电池回路中接入第二膨胀水箱(303),所述电机电控回路中接入第三膨胀水箱(403),所述第一膨胀水箱(206)、第二膨胀水箱(303)和第三膨胀水箱(403)均用于容纳或自动排放多余的回路介质。
6.如权利要求1所述的一种新能源热管理***,其特征在于:
所述冷媒回路还包含三条相互并联的支路,三条支路的两端分别交汇于顶连通点和低连通点;第一条支路沿冷媒流动方向依次从低连通点、第三电子膨胀阀(112)、制冷器总成(105)、气液分离器(106)、压缩机(102)、水冷冷凝器(101)的主通道、顶连通点;第一条支路还包含一个支路,从低连通点、第二电子膨胀阀(111)、蒸发器(104)、到制冷器总成(105)和气液分离器(106)之间;第二条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第一电子膨胀阀(107)、冷凝器(103)、单向阀(110)到低连通点;第二条支路还包含第一电子膨胀阀(107)并联的第一冷凝截止阀(108);第三条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第二冷凝截止阀(109)到低连通点;所述冷媒回路还包含第三冷凝截止阀(114),第三冷凝截止阀(114)一端连通于冷凝器(103)和单向阀(110)之间,另一端连通于制冷器总成(105)和气液分离器(106)之间。
7.一种基于权利要求1所述热管理***的热管理方法,其特征在于,包含以下步骤:
当需要供暖时,暖风回路所需热量除了来源于加热器(202)外,还可以是电池回路产生的热量通过第一液液换热器(204)交互得到,或者通过电机电控回路产生的热量通过第二液液换热器(205)交互得到,或者通过水冷冷凝器(101)的主通道冷凝散热并热交换给水冷冷凝器(101)的副通道得到。
8.如权利要求7所述的热管理方法,其特征在于:
所述电池回路中串联接入第二水泵(302),电池回路的循环依次为第二水泵(302)的输出口、电池本体(301)、第一三通阀(305)的入口,第一三通阀(305)的直通出口连通至第一四通阀(304)的连接口k1,第一三通阀305的垂直出口经过第一液液换热器(204)连通至第一四通阀304的连接口k1和第一三通阀305的直通出口之间,连接口k1通过连接口k2连通至第二水泵(302)的输入口;
所述还可以是电池回路产生的热量通过第一液液换热器(204)交互得到,包含:
第一三通阀(305)的的直通口关闭且垂直开口开启并经过第一液液换热器(204),将热量传递给电池回路;
当在低温环境下电池本体(301)需要加热时,开启暖风回路,并通过第一液液换热器(204)热交换,升温电池回路;
当在高温环境下电池本体(301)需要降温时,旋转第一四通阀(304),使得电池回路连通于三角回路,通过制冷器总成(105)给电池本体(301)降温。
9.如权利要求7所述的热管理方法,其特征在于:
所述电机电控回路还包含第三水泵(402)、散热器(407)和第三三通阀(406);电机电控回路的循环依次为第三水泵(402)的输出口、电机电控***(401)、第二三通阀(405)的入口、第二三通阀(405)的直通出口、第三三通阀(406)的入口、第三三通阀(406)的垂直出口、第二四通阀(404)的连接口k1、第二四通阀(404)的连接口k2和第三水泵(402)的输入口;所述散热器(407)的一端连接第三三通阀(406)的直通口,散热器(407)的另一端连接第三三通阀(406)的垂直出口和第二四通阀(404)的连接口k1之间;所述第二液液换热器(205)的副通道通过管道一端连接至第二三通阀(405)的垂直出口,另一端连接至第二三通阀(405)的直通出口和第三三通阀(406)的入口之间;
所述通过电机电控回路产生的热量通过第二液液换热器(205)交互得到,包含:
第二三通阀(405)和第三三通阀(406)均是垂直开口开启直通开口关闭;第二三通阀(405)的垂直开口经过第二液液换热器(205),将热量传递给电池回路;
当电机电控***(401)需要散热时,第三三通阀(406)的直通出口开启,垂直出口关闭,散热器(407)工作散热;
当在高温环境下电机电控***(401)需要降温时,旋转第二四通阀(404),使得电机电控回路连通于三角回路,通过制冷器总成(105)进行制冷降温。
10.如权利要求7所述的热管理方法,其特征在于:
所述冷媒回路还包含三条相互并联的支路,三条支路的两端分别交汇于顶连通点和低连通点;第一条支路沿冷媒流动方向依次从低连通点、第三电子膨胀阀(112)、制冷器总成(105)、气液分离器(106)、压缩机(102)、水冷冷凝器(101)的主通道、顶连通点;第一条支路还包含一个支路,从低连通点、第二电子膨胀阀(111)、蒸发器(104)、到制冷器总成(105)和气液分离器(106)之间;第二条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第一电子膨胀阀(107)、冷凝器(103)、单向阀(110)到低连通点;第二条支路还包含第一电子膨胀阀(107)并联的第一冷凝截止阀(108);第三条支路沿冷媒流动方向依次从顶连通点、第二冷凝截止阀(109)到低连通点;所述冷媒回路还包含第三冷凝截止阀(114),第三冷凝截止阀(114)一端连通于冷凝器(103)和单向阀(110)之间,另一端连通于制冷器总成(105)和气液分离器(106)之间;
当驾驶室需要制冷时,冷媒回路中的冷媒循环流经第二电子膨胀阀(111)和蒸发器(104);
当电池回路和/或电机电控回路需要制冷,冷媒循环流经第三电子膨胀阀(112)和制冷器总成(105),所述制冷器总成(105)通过三角回路给电池回路和/或电机电控回路制冷。
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