CN216086231U - 热管理装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，提供一种热管理装置及车辆，热管理装置，包括第一换热装置、余热回收转化装置以及冷却水循环装置，余热回收转化装置包括热力转化装置、回热装置以及第二换热装置。新能源汽车的散热***的工作产热，通过第一换热装置吸收热量升温蒸发变成饱和或过热整蒸汽后，由输入端进入热力转化装置，通过热力转化装置将热能转换为机械能，并且，由第一输出端传输至外设发电设备，同时，在转化过程中的乏汽，进入回热装置中加热升温，再经过第二换热装置冷凝后，再次回到回热装置处，并最终回到第一换热装置处，从而实现热量的循环流动，满足持续使用的要求。

Description

热管理装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车技术领域，尤其提供一种热管理装置及具有该热管理装置的车辆。

背景技术

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车，包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等，其废气排放量比较低，目前中国市场上在售的新能源汽车多是混合动力汽车和纯电动汽车。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源电动汽车产热部件主要有电动机、电控***及动力电池包等，在夏季冬季等不同运行环境、快充快放及加减速、制动、转弯等不同工况条件下，各部件所产生热量最终基本都排放到大气环境中，这些低品位热能没有进行充分分配和回收利用，不仅造成了能源的浪费，还加剧了全球温室效应。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种热管理装置，旨在解决现有的新能源汽车的主要产热部件的工作产热得不到有效利用的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供的一种热管理装置，用于与新能源汽车的散热***连通以实现热量传输交互，热管理装置包括用于散热***相连通的第一换热装置、与第一换热装置相连通的余热回收转化装置以及与余热回收转化装置相连通的冷却水循环装置，余热回收转化装置包括依次连通的热力转化装置、回热装置以及第二换热装置，热力转化装置具有用于与第一换热装置相连通的输入端、用于与外设发电设备相连接的第一输出端以及用于释放乏汽的第二输出端，冷却水循环装置连通于第二换热装置，乏汽经第二输出端输出后，依次经回热装置、第二换热装置、回热装置以及第一换热装置，最终回到输入端。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的热管理装置，其工作过程如下，新能源汽车的散热***的工作产热，即低品位热量，通过第一换热装置吸收热量升温蒸发变成饱和或过热整蒸汽后，由输入端进入热力转化装置，通过热力转化装置将热能转换为机械能，并且，由第一输出端传输至外设发电设备，同时，在热力转化装置的转化过程中，还有从热力转化装置的第二输出端流出的乏汽，即，低品位的热量，进入回热装置中加热升温，再经过第二换热装置冷凝后，再次回到回热装置处，并最终回到第一换热装置处，从而实现热量的循环流动，满足持续使用的要求。其中，冷却水循环装置的作用是对第二换热装置进行热交换降温，以避免整个热量循环流动通道的升温过高。本申请的热管理装置对散热***的工作产热进行回收利用，提高其使效率。

在一个实施例中，余热回收转化装置还包括第一泵体，第二换热装置通过第一泵体连通于回热装置，以使热能由第二换热装置向回热装置传输。

通过采用上述技术方案，增设第一泵体，提高热量由第二换热装置向回热装置的传输效率。

在一个实施例中，余热回收转化装置还包括第二泵体，回热装置通过第二泵体连通于第一换热装置，以使热能由回热装置向第一换热装置传输。

通过采用上述技术方案，增设第二泵体，提高热量由回热装置向第一换热装置的传输效率。

在一个实施例中，第二换热装置包括换热主体部、连通于换热主体部的至少两个换热子部以及用于连接换热主体部和对应的换热子部的控制阀。

通过采用上述技术方案，低品位热量经换热主体部和控制阀进入对应的换热子部中，同时，根据散热***产热的差异化以及车辆运行场景的不同，来调整对应的控制阀的开关状态，从而使得余热回回收达到最佳效果。

在一个实施例中，回热装置与换热主体部之间还设有流量计。

通过采用上述技术方案，增设流量计，来控制调节进入换热主体部内的热量总量。

在一个实施例中，冷却水循环装置包括与换热主体部依次连通的储水罐和动力泵。

通过采用上述技术方案，冷却水储存在储水罐中，并且，通过动力泵为冷却水循环提供动力。

在一个实施例中，发电设备包括连接于热力转化装置的第一输出端的减速部以及用于连接减速部的发电部。

通过采用上述技术方案，热力转化装置的第一输出端输出的机械能驱动发电部发电，产生的电能可为备用电池使用或者直接给汽车各电子部件供电，以及，减速部用于降低第一输出端的输出功率，以匹配发电部的工作。

在一个实施例中，热力转化装置的数量为多个且与第一换热装置的数量相对应，至少一第一换热装置与其中一热力转化装置的输入端相连通；和\或，至少一第一换热装置和上一热力转化装置的第二输出端均与下一热力转化装置的输入端相连通。

通过采用上述技术方案，当存在多个散热***与对应的第一换热装置相连通时，每个第一换热装置则对应一个热力转化装置，从而满足将对应的散热***的热量进行收集和利用；或者，各热力转化装置依次连通，即，上一热力转化装置的第二输出端排出的乏汽直接由输入端进入下一热力转化装置内，这样，实现将所有的热力转化装置所排出的乏汽进行集中，再统一由加热装置进行加热升温。

在一个实施例中，第一换热装置的数量为多个，回热装置通过第二泵体连通于其中一第一换热装置；或者，回热装置通过多个第二泵体连通于对应的第一换热装置。

通过采用上述技术方案，回热装置将加热升温后的热量依次流入对应的第一换热装置内，在此过程中，可通过一个第二泵体传输来实现，或者，通过多个第二泵体向对应的第一换热装置传输来实现。

第二方面，本申请还提供一种车辆，包括上述的热管理装置。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的车辆，在具有上述热管理装置的基础上，能够有效地提升热量的分配和管理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的热管理装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的热管理装置的第二换热装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的热管理装置的热力转化装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100、热管理装置；10、第一换热装置；20、余热回收转化装置；30、冷却水循环装置；21、热力转化装置；22、回热装置；23、第二换热装置；21a、输入端；21b、第一输出端；21c、第二输出端；24、第一泵体；25、第二泵体；231、换热主体部；232、换热子部；233、控制阀；40、流量计；31、储水罐；32、动力泵；50、发电设备；51、发电部；52、减速部。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

新能源汽车通常具有电机散热***、电控散热***以及电池包散热***等，各散热***的工作产热大部分通过换热器作为暖风供应至驾驶室，然而还存在一定数量的低品位热量或低品位热能被浪费，或被直接排放至大气环境中，低品位热量是指能量品质低或密度低,一般不被人们重视和利用难度较大的低温能源。这样，导致新能源汽车的工作产热得不到充分的利用。针对上述问题，本申请提供一种热管理装置，具体请参见以下实施过程：

请参考图1和图3，本申请的热管理装置100，用于与新能源汽车的散热***连通以实现热量传输交互，这里，散热***可为电机散热***、电控散热***以及电池包散热***等。热管理装置100包括第一换热装置10、余热回收转化装置20以及冷却水循环装置30。各装置之间通过管路相连通，以及，为防止热能在管道散失，通常也会在各管道中充满有机工质，即利用有机工质辅助传热，具体地，有机工质可为卤代烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFCs)、氢氟烃(HFCs)以及烷烃(HCs)等。在实施过程中，第一换热装置10用于与各散热***相连通，并且，根据散热***数量可对其数量进行增减，从而保证每一散热***所产生的低品位热量能够进入第一换热装置10内。具体地，第一换热装置10为蒸发器等，通常，蒸发器主要有加热室和蒸发室组成，低品位热能进入加热室，以使加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化，而蒸发室将气液两完全分离，使得产生的蒸汽动力向余热回收转化装置20传输。余热回收转化装置20包括热力转化装置21、回热装置22以及第二换热装置23，同理地，上述各装置也通过管路进行连通。其中，热力转化装置21具有用于与第一换热装置10相连通的输入端21a、用于与外设发电设备50相连接的第一输出端21b以及用于释放乏汽的第二输出端21c。这里，热力转化装置21能够将蒸汽产生的热量转化为机械能，具体地，热力转化装置21可为高压向心透平膨胀机或低压向心透平膨胀机。热力转化装置21可具有多个输出端，各输出端连接于对应的待驱动的对象。具体地，热力转化装置21的第一输出端21b连接于发电设备50，这样，通过发电设备50将机械能转化为电能，并且，将产生的电能供应电池或直接向车辆的各电子部件供应。与此同时，热力转化装置21在做功过程中，也有部分乏汽流出，为了充分利用释放出的乏汽。热力转化装置21的第二输出端21c与回热装置22相连通。这里，回热装置22可为回热器等。回热器又称气液热交换器。在氟里昂制冷***中利用从蒸发器出来的制冷剂蒸汽去冷却进入蒸发器前的高压液体，使制冷剂液体过冷和蒸汽过热的一种热交换设备。由热力转化装置21中释放的乏汽通过回热装置22加热后进入与回热装置22相连通的第二换热装置23中，第二换热装置23可为分液冷凝器等。这样，热量依次经第一换热装置10、热力转化装置21、回热装置22、第二换热装置23完成第一传输，以及再经第二换热装置23和回热装置22后，回到第一换热装置10处完成第二传输，最后在各装置之间循环流通。其中，第二换热装置23可调节传输路径中热量的比重，从而使得发电设备50的性能处于最佳状态。以及，冷却水循环装置30的作用是对第二换热装置23进行热交换降温，以避免整个热量循环流动通道的升温过高。

本实用新型提供的热管理装置100，其工作过程如下：新能源汽车的散热***的工作产热，即低品位热量，通过第一换热装置10吸收热量升温蒸发变成饱和或过热整蒸汽后，由输入端21a进入热力转化装置21，通过热力转化装置21将热能转换为机械能，并且，由第一输出端21b传输至外设发电设备50，同时，在热力转化装置21的转化过程中，还有从热力转化装置21的第二输出端21c流出的乏汽，即，低品位的热量，进入回热装置22中加热升温，再经过第二换热装置23冷凝后，再次回到回热装置22处，并最终回到第一换热装置10处，从而实现热量的循环流动，满足持续使用的要求。其中，冷却水循环装置30的作用是对第二换热装置23进行热交换降温，以避免整个热量循环流动通道的升温过高。本申请的热管理装置对散热***的工作产热进行回收利用，提高其使效率。

请参考图1，在一个实施例中，第一换热装置10的数量为三个，各第一换热装置10依次对应电动机散热***、电控装置散热***以及电池包散热***，并且，收集对应散热***的低品位热量。同时，也具有与第一换热装置10的数量相对应的热力转化装置21，以及与之相对应的发电设备50。各热力转化装置21依次连通，这样，至少一个第一换热装置10与其中一个热力转化装置21的输入端21a相连通，可以理解地，上述三个第一换热装置10均与其中一个热力转化装置21的输入端21a相连通；当然，也可是各第一换热装置10与对应的热力转化装置21的输入端21a相连通。或者，至少一第一换热装置10和上一热力转化装置21的第二输出端21c均与下一热力转化装置21的输入端21a相连通，可以理解地，各第一换热装置10和各热力转化装置21相连通，以及，当前的热力转化装置21的热量来源由第一换热装置10以及上一热力转化装置21的乏汽，最终，各热力转化装置21所产生的乏汽集中通入回热装置22中。

请参考图1，在一个实施例中，第一换热装置10的数量为多个，回热装置22通过第二泵体连通于其中一第一换热装置10；或者，回热装置22通过多个第二泵体连通于对应的第一换热装置10。可以理解地，回热装置22将加热升温后的热量依次流入对应的第一换热装置10内，在此过程中，可通过一个第二泵体传输来实现，或者，通过多个第二泵体向对应的第一换热装置10传输来实现。

具体地，请参考图1，在一个实施例中，余热回收转化装置20还包括第一泵体24，第二换热装置23通过第一泵体24连通于回热装置22。可以理解地，第二换热装置23通过管路与回热装置22相连通，通常在管路当中填充有辅助热量传输的有机工质，而第一泵体24则是用于驱动有机工质由第二换热装置23向回热装置22传输，即为第一热力子循环中的有机工质提供传输动力，即，以使热量由第二换热装置23向回热装置22传输。

同样地，请参考图1，余热回收转化装置20还包括第二泵体25，回热装置22通过第二泵体25连通于第一换热装置10。可以理解地，第二泵体25是用于驱动有机工质由回热装置22相第一换热装置10传输，即为第二热力子循环中的有机工质提供传输动力，即，以使热量由回热装置22向第一换热装置10传输。

具体地，请参考图1和图2，在一个实施例中，第二换热装置23包括换热主体部231、连通于换热主体部231的至少两个换热子部232以及用于连接换热主体部和对应的换热子部232的控制阀233。同理地，每个换热子部232中同样具有相应的有机工质，并且，通过各控制阀233来调节各换热子部232中有机工质的总量，即控制各换热子部232中的热量存储总量。由于车辆在行驶过程中，或者处于不同温度的环境场景中，各散热***的产热温度存在差异，因此，通过控制阀233调节各换热子部232中有机工质的比例，从而使得与对应散热***的热力转化装置21的热能转化效率达到最佳，同时，也能提高能量的利用率。

通过采用上述技术方案，低品位热量经换热主体部231和控制阀233进入对应的换热子部232中，同时，根据散热***产热的差异化以及车辆运行场景的不同，来调整对应的控制阀233的开关状态，从而使得余热回回收达到最佳效果。

请参考图1，在一个实施例中，回热装置22与换热主体部231之间还设有流量计40。可以理解地，回热装置22与换热主体部231之间同样通过管路连通，以及，该管路中也充满了有机工质，因此，通过设置流量计40来调控回热装置22流向第二换热装置23中的有机工质的流量。

具体地，请参考图1，冷却水循环装置30包括与换热主体部231依次连通的储水罐31和动力泵32。其中，冷却水储存在储水罐31中，并且，通过动力泵32为冷却水循环提供动力。储水罐31同样通过管路连通于换热主体部231的输入端21a和输出端，从而形成冷却水循环管路。动力泵32则设置在对应的管路上。

请参考图1，在一个实施例中，发电设备50包括连接于热力转化装置21的输出端的发电部51。通过采用上述技术方案，热力转化装置21的输出端输出的机械能驱动发电部51发电，产生的电能可为备用电池使用或者直接给汽车各电子部件供电。

请参考图1，在一个实施例中，发电设备50还包括用于连接热力转化装置21的输出端和发电部51的减速部52。通过采用上述技术方案，利用减速部52减小热力转化装置21的输出功率，从而满足发电部51的使用需求。这里，减速部52可为减速齿轮箱等。

本申请还提供一种车辆，包括上述的热管理装置100。

本实用新型提供的车辆，在具有上述热管理装置100的基础上，能够有效地提升热量的分配和管理。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热管理装置，用于与新能源汽车的散热***连通以实现热量传输交互，其特征在于：所述热管理装置包括用于所述散热***相连通的第一换热装置、与所述第一换热装置相连通的余热回收转化装置以及与所述余热回收转化装置相连通的冷却水循环装置，所述余热回收转化装置包括依次连通的热力转化装置、回热装置以及第二换热装置，所述热力转化装置具有用于与所述第一换热装置相连通的输入端、用于与外设发电设备相连接的第一输出端以及用于释放乏汽的第二输出端，所述冷却水循环装置连通于所述第二换热装置，乏汽经所述第二输出端输出后，依次经所述回热装置、所述第二换热装置、所述回热装置以及所述第一换热装置，最终回到所述输入端。

2.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于：所述余热回收转化装置还包括第一泵体，所述第二换热装置通过所述第一泵体连通于所述回热装置，以使热能由所述第二换热装置向所述回热装置传输。

3.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于：所述余热回收转化装置还包括第二泵体，所述回热装置通过所述第二泵体连通于所述第一换热装置，以使热能由所述回热装置向所述第一换热装置传输。

4.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于：所述第二换热装置包括换热主体部、连通于所述换热主体部的至少两个换热子部以及用于连接所述换热主体部和对应的所述换热子部的控制阀。

5.根据权利要求4所述的热管理装置，其特征在于：所述回热装置与所述换热主体部之间还设有流量计。

6.根据权利要求4所述的热管理装置，其特征在于：所述冷却水循环装置包括与所述换热主体部依次连通的储水罐和动力泵。

7.根据权利要求1至6任一项所述的热管理装置，其特征在于：所述发电设备包括连接于所述热力转化装置的所述第一输出端的减速部以及用于连接所述减速部的发电部。

8.根据权利要求1所述的热管理装置，其特征在于：所述热力转化装置的数量为多个且与所述第一换热装置的数量相对应，至少一所述第一换热装置与其中一所述热力转化装置的所述输入端相连通；和\或，至少一所述第一换热装置和上一所述热力转化装置的所述第二输出端均与下一所述热力转化装置的所述输入端相连通。

9.根据权利要求3所述的热管理装置，其特征在于：所述第一换热装置的数量为多个，所述回热装置通过所述第二泵体连通于其中一所述第一换热装置；或者，所述回热装置通过多个所述第二泵体连通于对应的所述第一换热装置。

10.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求1至9任一项所述的热管理装置。

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