热管理系统及新能源汽车

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种热管理系统及新能源汽车。


背景技术：

2.目前，热管理技术是新能源汽车，尤其是电动汽车发展的核心关键技术之一，包括车室热湿环境调控、电池电机电控等动力系统温控、车窗玻璃防雾除雾等功能，是汽车驾乘安全与舒适的重要保证。
3.作为车辆安全舒适行驶不可或缺的保障体系，现有的热管理系统对于新能源汽车发展的约束也逐步凸显，气候环境对热管理系统的影响突出，在严寒、炎热、高湿等极端气候条件下，热管理系统能耗高，很大程度约束了车辆的行驶里程。此外，由于车室空调、电池散热、电机电控统动力系统温控等不同热管理对象的能量要求与温度品味都有很大的差异，进而导致现有的热管理系统的存在操作流程复杂，系统综合能效较低的问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
5.为此，本发明提出一种热管理系统，能够解决新能源汽车的热管理系统在不同气候条件下，多个热管理对象之间能量与品味差异而带来的操作流程复杂，能耗高的问题。
6.本发明还提出一种新能源汽车。
7.根据本发明第一方面实施例的热管理系统，包括：
8.制冷剂循环子系统，所述制冷剂循环子系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器，所述压缩机、所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器和所述气液分离器通过制冷剂管道依次连接形成闭合环路；
9.二次循环子系统，所述二次循环子系统包括空调加热器、空调冷却器、电池冷却器、电机电控散热器和车外换热器，其中，所述冷凝器的二次介质出口分别与所述空调加热器、所述电机电控散热器相连，所述冷凝器的二次介质进口分别与所述空调加热器、所述车外换热器相连，所述电机电控散热器与所述车外换热器相连；所述蒸发器的二次介质出口分别与所述车外换热器、所述空调冷却器相连，所述蒸发器的二次介质进口分别与所述电池冷却器、所述电机电控散热器相连，所述空调冷却器和所述电池冷却器相连。
10.根据本发明的一个实施例，所述冷凝器的二次介质出口与冷凝器第一主管道相连，所述冷凝器第一主管道通过第一分支管道与所述空调加热器相连，所述冷凝器第一主管道通过第二分支管道与所述电机电控散热器相连；所述冷凝器第一主管道、所述第一分支管道和所述第二分支管道之间通过第一电动三通阀相连。
11.根据本发明的一个实施例，所述冷凝器的二次介质进口与冷凝器第二主管道相连，所述冷凝器第二主管道通过第三分支管道与所述空调加热器相连，所述冷凝器第二主管道通过第四分支管道与所述车外换热器相连。
12.根据本发明的一个实施例，所述蒸发器的二次介质出口与蒸发器第一主管道相
连，所述蒸发器第一主管道通过第五分支管道与所述车外换热器相连，所述蒸发器第一主管道通过第六分支管道与所述空调冷却器相连；所述蒸发器第一主管道、所述第五分支管道和所述第六分支管道之间通过第二电动三通阀相连。
13.根据本发明的一个实施例，所述蒸发器的二次介质进口与蒸发器第二主管道相连，所述蒸发器第二主管道通过第七分支管道与所述电池冷却器相连，所述蒸发器第二主管道通过第八分支管道与所述电机电控散热器相连。
14.根据本发明的一个实施例，所述第四分支管道包括两个相互连接的第四分支子管道，所述第五分支管道通过第三电动三通阀与两个所述第四分支子管道相连。
15.根据本发明的一个实施例，所述第二分支管道包括两个相互连接的第二分支子管道，所述第八分支管道通过第四电动三通阀与两个所述第二分支子管道相连。
16.根据本发明的一个实施例，所述冷凝器第二主管道上分别设有高温循环水泵和第一定压膨胀罐。
17.根据本发明的一个实施例，所述蒸发器第二主管道上分别设有低温循环水泵和第二定压膨胀罐。
18.根据本发明第二方面实施例的新能源汽车，包括上述第一方面实施例的热管理系统。
19.本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
20.本发明实施例的热管理系统，包括制冷剂循环子系统和二次循环子系统，其中制冷剂循环子系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器，将压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器通过制冷剂管道依次连接形成闭合环路，二次循环子系统包括空调加热器、空调冷却器、电池冷却器、电机电控散热器和车外换热器，其中冷凝器和空调加热器之间连接能够形成闭合环路，蒸发器、车外换热器和电机电控散热器之间依次连接能够形成闭合环路，冷凝器、电机电控散热器和车外换热器之间依次连接能够形成闭合环路，蒸发器、空调冷却器和电池冷却器之间依次连接能够形成闭合环路，使得该热管理系统运行时，通过压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和气液分离器之间的闭合环路形成制冷剂循环，从而利用蒸发器为二次循环子系统提供制冷量，利用冷凝器为二次循环子系统提供制热量，通过对二次循环子系统形成的各闭合环路之间的切换运动，能够满足车室空调、电池冷却、电机电控系统的温控等多项热管理需求。由此，本发明实施例的热管理系统，采用制冷剂循环子系统配合二次循环子系统的流程切换，有效解决了不同气候条件下，车室空调、电池冷却、电机电控系统的温控等多个热管理对象之间的热管理需求问题，不仅操作流程简单，可靠性高，而且有效降低了系统制冷剂的充注量，进而有益于降低制冷剂使用带来的环保问题，同时能够将电机电控系统的散热量进行再利用，提高了系统综合能效。
21.本发明实施例的新能源汽车，包括上述实施例的热管理系统。由于该新能源汽车设置有上述实施例的热管理系统，使得该新能源汽车具有上述热管理系统的全部优点，进而提高了该新能源汽车的使用性能。
22.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
23.图1是本发明实施例提供的热管理系统的结构示意图；
24.图2是本发明实施例提供的热管理系统的车室制冷原理图；
25.图3是本发明实施例提供的热管理系统的车室供热原理图；
26.图4是本发明实施例提供的热管理系统的车室除湿原理图。
27.附图标记：
28.1：压缩机；2：冷凝器；3：膨胀阀；4：蒸发器；5：气液分离器；6：高温循环水泵；7：低温循环水泵；8：空调加热器；9：空调冷却器；10：电池冷却器；11：电机电控散热器；12：车外换热器；13：第一电动三通阀；14：第二电动三通阀；15：第三电动三通阀；16：第四电动三通阀；17：第一定压膨胀罐；18：第二定压膨胀罐。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明实施例和简化描述，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发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
32.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
34.如图1所示，本发明实施例提供一种热管理系统，包括制冷剂循环子系统和二次循环子系统。
35.其中，制冷剂循环子系统包括压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4和气液分离器5，压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4和气液分离器5通过制冷剂管道依次连接形成闭合环路。制冷剂在制冷剂管道中进行单向流动，也即，制冷剂循环子系统采用单向流动的制冷剂循环。在该制冷剂循环子系统中，通过蒸发器4提供制冷量，通过冷凝器2提供制热量，从而省去了制冷、制热工况切换的电动阀，使得该制冷剂循环子系统的流程更加简单，可靠性更高，有效降低了在制冷剂循环子系统中制冷剂的充注量。
36.二次循环子系统包括空调加热器8、空调冷却器9、电池冷却器10、电机电控散热器11和车外换热器12，其中，冷凝器2的二次介质出口分别与空调加热器8、电机电控散热器11相连，冷凝器2的二次介质进口分别与空调加热器8、车外换热器12相连，电机电控散热器11与车外换热器12相连。蒸发器4的二次介质出口分别与车外换热器12、空调冷却器9相连，蒸发器4的二次介质进口分别与电池冷却器10、电机电控散热器11相连，空调冷却器9和电池冷却器10相连。也即，冷凝器2、空调加热器8、电机电控散热器11和车外换热器12之间能够形成高温二次循环子系统，蒸发器4、车外换热器12、电机电控散热器11、电池冷却器10和空调冷却器9之间能够形成低温二次循环子系统。其中，高温二次循环子系统和低温二次循环子系统中流通二次介质，该二次介质可以采用水、防冻液或载冷剂，冷凝器2和蒸发器4均为制冷剂与二次介质进行热交换的换热装置。通过高温二次循环子系统能够将热量通过空调加热器8供给车室采暖，或由车外换热器12散出车外。通过低温二次循环子系统能够从空调冷却器9、电池冷却器10或电机电控散热器11吸收热量。
37.其中，在高温二次循环子系统中，冷凝器2和空调加热器8之间连接能够形成一个闭合环路，冷凝器2、电机电控散热器11和车外换热器12之间依次连接能够形成另一个闭合环路。在低温二次循环子系统中，蒸发器4、车外换热器12和电机电控散热器11之间依次连接能够形成一个闭合环路，蒸发器4、空调冷却器9和电池冷却器10之间依次连接能够形成另一个闭合环路。也即，通过对二次循环子系统形成的各闭合环路之间的切换运动，能够满足车室空调、电池冷却、电机电控系统的温控等多项热管理需求。
38.由此，本发明实施例的热管理系统，采用制冷剂循环子系统配合二次循环子系统的流程切换，有效解决了不同气候条件下，车室空调、电池冷却、电机电控系统的温控等多个热管理对象之间的热管理需求问题，不仅操作流程简单，可靠性高，而且有效降低了系统制冷剂的充注量，进而有益于降低制冷剂使用带来的环保问题，同时能够将电机电控系统的散热量进行再利用，提高了系统综合能效。
39.在本发明的具体实施例中，冷凝器2的二次介质出口与冷凝器第一主管道相连，冷凝器第一主管道通过第一分支管道与空调加热器8相连，冷凝器第一主管道通过第二分支管道与电机电控散热器11相连。其中，冷凝器第一主管道、第一分支管道和第二分支管道之间通过第一电动三通阀13相连。也即，通过第一电动三通阀13的切换操作，能够进行高温二次循环子系统中两个闭合环路之间的切换运行。
40.在本发明的具体实施例中，冷凝器2的二次介质进口与冷凝器第二主管道相连，冷凝器第二主管道通过第三分支管道与空调加热器8相连，冷凝器第二主管道通过第四分支管道与车外换热器12相连，从而便于实现高温二次循环子系统中两个闭合环路之间的切换运行。
41.在本发明的具体实施例中，蒸发器4的二次介质出口与蒸发器第一主管道相连，蒸
发器第一主管道通过第五分支管道与车外换热器12相连，蒸发器第一主管道通过第六分支管道与空调冷却器9相连。其中，蒸发器第一主管道、第五分支管道和第六分支管道之间通过第二电动三通阀14相连。也即，通过第二电动三通阀14的切换操作，能够进行低温二次循环子系统中两个闭合环路之间的切换运行。
42.在本发明的具体实施例中，蒸发器4的二次介质进口与蒸发器第二主管道相连，蒸发器第二主管道通过第七分支管道与电池冷却器10相连，蒸发器第二主管道通过第八分支管道与电机电控散热器11相连，从而便于实现低温二次循环子系统中两个闭合环路之间的切换运行。
43.在本发明的具体实施例中，第四分支管道包括两个相互连接的第四分支子管道，第五分支管道通过第三电动三通阀15与两个第四分支子管道相连。第二分支管道包括两个相互连接的第二分支子管道，第八分支管道通过第四电动三通阀16与两个第二分支子管道相连。由于高温二次循环子系统与低温二次循环子系统之间具有共用支路，该共用支路为电机电控散热器11、车外换热器12以及二者之间的连接管路。也即，通过第三电动三通阀15和第四电动三通阀16的切换操作，能够选择将共用支路与高温二次循环子系统或低温二次循环子系统进行连接。
44.在本发明的进一步实施例中，冷凝器第二主管道上分别设有高温循环水泵6和第一定压膨胀罐17。其中，高温循环水泵6用于为高温二次循环子系统提供二次介质的循环动力，第一定压膨胀罐17用于向高温二次循环子系统补充二次介质。
45.在本发明的进一步实施例中，蒸发器第二主管道上分别设有低温循环水泵7和第二定压膨胀罐18。其中，低温循环水泵7用于为低温二次循环子系统提供二次介质的循环动力，第二定压膨胀罐18用于向低温二次循环子系统补充二次介质。
46.本发明实施例的热管理系统的工作原理如下：
47.该热管理系统运行时，起动压缩机1开启制冷剂循环，制冷剂经压缩机1压缩成高温、高压的气体，然后流入冷凝器2经冷却放热后，经膨胀阀3节流后进入蒸发器4内进行蒸发吸热，再经过气液分离器5回到压缩机1，从而形成制冷剂循环，利用蒸发器4提供制冷量，利用冷凝器2提供制热量。在此过程中，通过二次循环子系统的流程切换，用以满足车室空调、电池冷却、电机或电控系统的温控等多项热管理需求。
48.当车外环境温度较高时，该热管理系统的主要需求为车室制冷、电池冷却以及电机电控散热，如图2所示，图2中虚线表示制冷剂循环子系统，黑色线条表示运行中的二次循环子系统。此时，在高温二次循环子系统中，冷凝器2的二次介质出口通过冷凝器第一主管道与第二分支管道相连，冷凝器2的二次介质进口通过冷凝器第二主管道与第四分支管道相连，以使冷凝器2、电机电控散热器11、车外换热器12、第一定压膨胀罐17和高温循环水泵6之间依次连接形成闭合环路，以使车外换热器12能够分别将冷凝器2的热量以及电机电控散热器11的热量向车外环境散出。同时，在低温二次循环子系统中，蒸发器4的二次介质出口通过蒸发器第一主管道与第六分支管道相连，蒸发器4的二次介质进口通过蒸发器第二主管道与第七分支管道相连，以使蒸发器4、空调冷却器9、电池冷却器10、第二定压膨胀罐18和低温循环水泵7之间依次连接形成闭合环路，以使蒸发器4的冷量通过二次介质的循环传递给空调冷却器9和电池冷却器10，实现车室降温与电池冷却。
49.当车外环境温度较低时，该热管理系统的主要需求为车室供热以及电机电控系统
散热，如图3所示，图3中虚线表示制冷剂循环子系统，黑色线条表示运行中的二次循环子系统。此时，在高温二次循环子系统中，冷凝器2的二次介质出口通过冷凝器第一主管道与第一分支管道相连，冷凝器2的二次介质进口通过冷凝器第二主管道与第三分支管道相连，以使冷凝器2、空调加热器8、第一定压膨胀罐17和高温循环水泵6之间依次连接形成闭合环路，以使冷凝器2的热量通过二次介质的循环传递给空调加热器8，从而实现车室供暖。同时，在低温二次循环子系统中，蒸发器4的二次介质出口通过蒸发器第一主管道与第五分支管道相连，蒸发器4的二次介质进口通过蒸发器第二主管道与第八分支管道相连，以使蒸发器4、车外换热器12、电机电控散热器11、第二定压膨胀罐18和低温循环水泵7之间依次连接形成闭合环路，以使蒸发器4能够从电机电控散热器11或车外换热器12中吸收热量，实现电机电控系统的温控，同时还能够对电机电控系统的余热量进行再利用，将电机电控系统的余热量作为制冷剂循环子系统的热源，实现车室的低能耗供暖。
50.当车内湿度较高时，该热管理系统的主要需求为车室除湿，如图4所示，图4中虚线表示制冷剂循环子系统，黑色线条表示运行中的二次循环子系统。此时，在低温二次循环子系统中，蒸发器4的二次介质出口通过蒸发器第一主管道与第六分支管道相连，蒸发器4的二次介质进口通过蒸发器第二主管道与第七分支管道相连，以使蒸发器4、空调冷却器9、电池冷却器10、第二定压膨胀罐18和低温循环水泵7之间依次连接形成闭合环路，通过二次介质的循环将蒸发器4的冷量输送至空调冷却器9中，以使车室空气冷却凝结，温度和湿度降低。同时，在高温二次循环子系统中，冷凝器2的二次介质出口通过冷凝器第一主管道与第一分支管道相连，冷凝器2的二次介质进口通过冷凝器第二主管道与第三分支管道相连，以使冷凝器2、空调加热器8、第一定压膨胀罐17和高温循环水泵6之间依次连接形成闭合环路，以使冷凝器2的热量通过二次介质的循环传递给空调加热器8，从而对车室空气进行再加热，实现车室除湿的目的。
51.本发明实施例还提供一种新能源汽车，包括上述实施例的热管理系统。由于该新能源汽车设置有上述实施例的热管理系统，使得该新能源汽车具有上述热管理系统的全部优点，进而提高了该新能源汽车的使用性能。
52.以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。