基于交换器的热管理系统和增程式车辆的制作方法

1.本实用新型涉及整车热管理技术领域，尤其是涉及一种基于交换器的热管理系统和增程式车辆。


背景技术：

2.车辆的热管理系统通常用于对电池进行加热或冷却。目前增程式车辆的热管理系统往往通过多通阀实现电池冷却回路和加热回路的简单切换，且该冷却或加热方式较为单一，冷却或加热的效率较低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基于交换器的热管理系统和增程式车辆，以缓解了电池冷却和加热过程中效率较低的技术问题。
4.第一方面，本实用新型实施例提供了一种基于交换器的热管理系统，所述系统包括：
5.四通阀，所述四通阀包括第一端、第二端、第三端和第四端，其中，所述四通阀的第一端与第二端连通；
6.电池回路，所述电池回路包括电池和交换器；所述电池的一端与所述交换器的第一输出端相连接，所述交换器的第一输入端与所述四通阀的第四端相连接，所述电池的另一端与所述四通阀的第一端相连接；
7.加热回路，所述加热回路包括热量源、所述交换器和暖风芯体；所述热量源的一端分别与所述交换器的第二输入端和所述暖风芯体的一端相连接，所述交换器的第二输出端和所述暖风芯体的另一端分别与所述热量源的另一端相连接。
8.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述系统还包括：
9.电驱回路，所述电驱回路包括电驱设备、第一三通阀和低温散热器；
10.所述电驱设备的一端和所述第一三通阀的第一端相连接，所述电驱设备的另一端与所述四通阀的第二端相连接，所述第一三通阀的第二端与所述低温散热器的一端相连接，所述低温散热器的另一端与所述四通阀的第三端相连接，其中，所述四通阀的第二端和第三端连通。
11.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述热量源包括第二三通阀、第一水泵和加热器；
12.所述第一水泵的一端与所述加热器的一端相连接，所述加热器的另一端分别与所述暖风芯体的一端和所述交换器的第二输入端相连接，所述暖风芯体的另一端和所述交换器的第二输出端分别与所述第二三通阀的第一端相连接，所述第一水泵的另一端与所述第二三通阀的第二端相连接，其中，所述第二三通阀的第一端和第二端连通。
13.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其
中，所述热量源包括第二三通阀、第一水泵和发动机总成结构；
14.所述发动机总成结构的一端与所述第一水泵的一端相连接，所述第一水泵的另一端分别与所述暖风芯体的一端和所述交换器的第二输入端相连接，所述暖风芯体的另一端和所述交换器的第二输出端分别与所述第二三通阀的第一端相连接，所述发动机总成结构的另一端与所述第二三通阀的第三端相连接，其中，所述第二三通阀的第一端和第三端连通。
15.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述热量源包括第二三通阀、第一水泵、加热器和发动机总成结构；
16.所述发动机总成结构的一端与所述第一水泵的一端相连接，所述第一水泵的另一端与所述加热器的一端相连接，所述加热器的另一端分别与所述暖风芯体的一端和所述交换器的第二输入端相连接，所述暖风芯体的另一端和所述交换器的第二输出端分别与所述第二三通阀的第一端相连接，所述发动机总成结构的另一端与所述第二三通阀的第三端相连接，其中，所述第二三通阀的第一端和第三端连通。
17.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述加热回路还包括第三三通阀；
18.所述第三三通阀的第一端与所述热量源的另一端相连接，所述第三三通阀第二端和第三端分别与所述暖风芯体的另一端和所述交换器的第二输出端相连接；
19.所述第三三通阀用于调节流入所述暖风芯体和所述交换器水流比例。
20.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述系统还包括制冷回路；
21.所述制冷回路包括压缩机、冷凝器、位于空调的蒸发器和所述交换器；其中，所述压缩机的一端与所述冷凝器的一端相连接，所述冷凝器的另一端分别与所述蒸发器的一端和所述交换器的第三输入端相连接，所述蒸发器的另一端和所述交换器的第三输出端分别与所述压缩机的另一端相连接。
22.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述系统还包括设置在所述电驱回路和所述电池回路的进水处的第一水壶，所述第一水壶的一端与所述四通阀的第一端相连接，所述第一水壶的另一端与所述四通阀的第二端相连接。
23.结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述电驱回路包括第一分支和第二分支，所述电驱设备包括所述第一分支上的电驱子设备和所述第二分支上的电驱子设备；
24.所述第一分支和所述第二分支的进水处设置有第二水泵；
25.所述第一分支上的电驱子设备包括发电机控制器、发电机、前驱电机和前驱控制器；
26.所述第二分支上的电驱子设备包括三合一控制模块pms、后驱电机、后驱控制器和弯折结构，所述弯折结构用于增加所述第二分支上的流阻，以使所述第一分支和所述第二分支之间的流阻平衡。
27.第二方面，本实用新型实施例还提供一种增程式车辆，包括车辆主体以及如上所述的基于交换器的热管理系统。
28.本实用新型实施例带来了一种基于交换器的热管理系统和增程式车辆，四通阀通过连通自身的第一端和第四端，使得电池回路自行连通，加热回路中的热量源通过暖风芯体对乘客舱进行加热，交换器中右侧的第二输入输出端可理解为加热端，交换器的交换端将加热端管路中流经的水流的热量交换到电池回路中，对电池实现加热。
29.本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
30.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
32.图1为本实用新型实施例提供的一种基于交换器的热管理系统的结构示意图；
33.图2为本实用新型实施例提供的另一种基于交换器的热管理系统的结构示意图；
34.图3为本实用新型实施例提供的又一种基于交换器的热管理系统的结构示意图；
35.图4为本实用新型实施例提供的一种用于电池和乘客舱冷却的基于交换器的热管理系统的结构示意图。
36.图标：10-电驱回路；20-电池回路；30-制冷回路；40-加热回路；41-热量源。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.目前的车辆热管理系统的制冷制热效率较低，不能满足当前车辆驾驶者的行驶和体验需求。
39.基于此，本实用新型实施例提供的一种基于交换器的热管理系统，可以提高电池的制冷制热效率，进而保证车辆的行驶里程和驾驶者的驾驶体验。
40.为便于说明，将各个阀门、器件的端口分别用数字1、2、3、4进行区分，来表征相应的第几端口、第几输入端或第几输出端，例如，四通阀的第一端，在图中示为端口1。通过上述说明方式，以使下述方案更加清晰。
41.图1为本实用新型实施例提供的一种基于交换器的热管理系统结构示意图。
42.如图1所示，该基于交换器的热管理系统包括：四通阀，四通阀包括第一端、第二端、第三端和第四端，其中，四通阀的第一端与第二端连通；电池回路20，电池回路20包括电池和交换器；电池的一端与交换器的第一输出端相连接，交换器的第一输入端与四通阀的第四端相连接，电池的另一端与四通阀的第一端相连接；加热回路40，加热回路40包括热量
源41、交换器和暖风芯体；热量源41的一端分别与交换器的第二输入端和暖风芯体的一端相连接，交换器的第二输出端和暖风芯体的另一端分别与热量源41的另一端相连接。
43.需要说明的是，此时四通阀通过连通自身的第一端和第四端，使得电池回路20自行连通，加热回路40中的热量源41通过暖风芯体对乘客舱进行加热，交换器中右侧的第二输入输出端可理解为加热端，交换器的交换端将加热端管路中流经的水流的热量交换到电池回路20中，对电池实现加热。
44.在一些实施例中，如图2所示，系统还包括：电驱回路10，电驱回路10包括电驱设备、第一三通阀和低温散热器；电驱设备的一端和第一三通阀的第一端相连接，电驱设备的另一端与四通阀的第二端相连接，第一三通阀的第二端与低温散热器的一端相连接，低温散热器的另一端与四通阀的第三端相连接，其中，四通阀的第二端和第三端连通。
45.在图1所示的实施例基础上，四通阀还用于在前述连通自身的第一端和第四端的同时，再连通四通阀自身的第二端和第三端，将电驱回路10和的电池回路20相并联，此时，电驱回路10通过低温散热器进行降温，提高车辆的热管理效率。
46.需要说明的是，该电池回路20中还包括交换器(chiller)和水泵；交换器的第一输出端与电池的另一端连接，交换器的第一输入端与水泵的一端相连接，水泵的另一端通过第二电池管路与第三电驱管路的一端相连接。
47.在一些实施例中，系统还包括设置在电驱回路10和电池回路20的进水处的第一水壶，第一水壶与四通阀相连接，以使第一水壶对串联耦合的电驱回路10和电池回路20进行加液。
48.可以理解的是，在现有技术中电驱回路10和电池回路20各自需要相应的水壶实现加液和保证水面高度平衡的目的，本技术通过电驱回路10和电池回路20的串联耦合，仅通过第一水壶即可实现上述功能，节省水壶器件，降低成本。
49.在一些实施例中，第二电驱管路包括第一分支和第二分支，电驱设备包括第一分支上的电驱子设备和第二分支上的电驱子设备；第一分支和第二分支的进水处设置有第二水泵；第一分支上的电驱子设备包括发电机控制器(generator motor controller，gcu)、发电机(integrated starter and generator，isg)、前驱电机和前驱控制器(front motor/rear motor controller，fm/fmc)；第二分支上的电驱子设备包括三合一控制模块(power management system，pms)、后驱电机和后驱控制器(rear motor/rear motor controller，rm/rmc)以及弯折结构，弯折结构用于增加第二分支上的流阻，以使第一分支和第二分支之间的流阻平衡。
50.需要说明的是，现有技术中对于第一分支和第二分支分别采用对应的水泵，以保证两个分支上设备流阻不同的情况下也能够实现水流的正常流动。本技术通过在电驱设备组件流阻较小的第二分支的管路上设置弯折状的管路结构，使得该第二分支上的流阻增加。优选地，通过该弯折结构当第一分支与第二分支上的流阻实现平衡时，即使两个分支上电驱设备组件分布并不均匀，采用单个水泵即可实现两个分支的水流循环，节省成本，并克服了现有技术中无法采用单个水泵实现双分支水流循环的障碍。
51.可以理解的是，该弯折结构可根据第一分支和第二分支之间的流阻差距进行设置，例如，第一分支和第二分支之间的流阻差距较小，弯折结构为一道弯折如c型即可实现两个分支的流阻平衡，若第一分支和第二分支之间的流阻差距较大，则弯折结构为两道弯
折如s型能够实现流阻平衡，此外弯折结构还包括其他形状，如z型等等。
52.作为一种可选的实施例，该弯折结构还包括节流孔，节流孔指内径相对较小的管路，通过在流阻相对较小的分支上增加节流孔，使得两个分支实现流阻平衡的目的。
53.其中，第二分支上还设置有并联的自动驾驶主机orin，用于自动驾驶的相应控制。此外，本实用新型实施例提供的系统还包括未显示在图中的控制设备，其用于根据管路中水温、电池温度、环境温度等信息情况(如图1中所示的压强传感器p采集的压强信息和温度传感器t采集的温度信息)识别出当前车辆所处的应用场景，并控制四通阀等组件进行相应的端口连通，以实现符合该应用场景的特定功能。
54.在一些实施例中，系统还包括多个温度传感器t，温度传感器t分别设置在第三水泵的进水处、加热器的输出端和发动机总成结构的输入端。
55.在一些实施例中，如图3所示，热量源41包括第二三通阀、第一水泵和加热器；第一水泵的一端与加热器的一端相连接，加热器的另一端分别与暖风芯体的一端和交换器的第二输入端相连接，暖风芯体的另一端和交换器的第二输出端分别与第二三通阀的第一端相连接，第一水泵的另一端与第二三通阀的第二端相连接，其中，第二三通阀的第一端和第二端连通。
56.示例性地，加热回路40中的水流经第一水泵至加热器加热，加热后的水流同时流入相并联的交换器和暖风芯体，其中从交换器右侧的加热端流过，再汇聚到第二三通阀的第一端，此时第二三通阀的第一端与第二端连通，水流经过第二三通阀的第二端，流回第一水泵，并循环上述过程。
57.在一些实施例中，参照图1，热量源41包括第二三通阀、第一水泵和发动机总成结构；发动机总成结构的一端与第一水泵的一端相连接，第一水泵的另一端分别与暖风芯体的一端和交换器的第二输入端相连接，暖风芯体的另一端和交换器的第二输出端分别与第二三通阀的第一端相连接，发动机总成结构的另一端与第二三通阀的第三端相连接，其中，第二三通阀的第一端和第三端连通。
58.示例性地，发动机总成结构包括第二水壶、高温散热器、水泵、发动机总成和节温器。第二水壶提供的水流流经高温散热器、水泵、发动机总成和节温器加热，再经第一水泵同时流入相并联的交换器和暖风芯体，其中从交换器右侧的加热端流过，再汇聚到第二三通阀的第一端，此时第二三通阀的第一端与第三端连通，水流经过第二三通阀的第三端，流回发动机总成结构，并循环上述过程。
59.作为另一种可选的实施例，热量源41包括第二三通阀、第一水泵、加热器和发动机总成结构；发动机总成结构的一端与第一水泵的一端相连接，第一水泵的另一端与加热器的一端相连接，加热器的另一端分别与暖风芯体的一端和交换器的第二输入端相连接，暖风芯体的另一端和交换器的第二输出端分别与第二三通阀的第一端相连接，发动机总成结构的另一端与第二三通阀的第三端相连接，其中，第二三通阀的第一端和第三端连通。
60.其中，加热器一般采用上电工作的ptc，相较于发动机总成结构，此类加热器的加热速度较快。在实际应用过程中，若处于冬季等车辆外部环境温度较低的情况，车辆选用发动机总成对乘客舱以及电池进行加热的起始速度较慢。经发明人研究发现，为了保证加热效率以及用户的驾驶体验，可将发动机总成结构和加热器共同作为热量源41，起始加热时通过电能使得加热器工作，较为快速地为乘客舱与电池包提供热量，当发动机总成开始加
热工作，将加热器断电，仅通过发动机总成对乘客舱与电池包加热，保证用户体验的同时，实现车辆热管理效率的提升以及车辆电能的合理应用，保证车辆的可行驶里程。
61.示例性地，发动机总成结构包括第二水壶、高温散热器、水泵、发动机总成和节温器。第二水壶提供的水流流经高温散热器、水泵、发动机总成和节温器加热，再经第一水泵至加热器加热，加热后的水流同时流入相并联的交换器和暖风芯体，其中从交换器右侧的加热端流过，再汇聚到第二三通阀的第一端，此时第二三通阀的第一端与第三端连通，水流经过第二三通阀的第三端，流回发动机总成结构，并循环上述过程。
62.在一些实施例中，加热回路40还包括第三三通阀；第三三通阀的第一端与热量源41的另一端相连接，第三三通阀第二端和第三端分别与暖风芯体的另一端和交换器的第二输出端相连接；第三三通阀用于调节流入暖风芯体和交换器水流比例。
63.需要说明的是，在实际应用过程中，用户对电池加热和乘客舱加热可能具有不同的优先级或者不同的效率需求。本实用新型实施例通过第三三通阀的引入，调节第三三通阀的开度，实现交换器右侧加热端对应的管路和暖风芯体管路中不同水流量的分配。例如，若当前用户希望尽快提高乘客舱的温度，则可增大第三三通阀的第二端流经的水流；又如，若当前用户需要提高电池的加热效率，则可增大第三三通阀的第三端流经的水流。
64.示例性地，发动机总成结构包括第二水壶、高温散热器、水泵、发动机总成和节温器。第二水壶提供的水流流经高温散热器、水泵、发动机总成和节温器加热，再经第一水泵至加热器加热，加热后的水流同时流入相并联的交换器和暖风芯体，其中从交换器右侧的加热端流过，经过第三三通阀的第三端，经暖风芯体的水流从第三三通阀的第二端流入，此时第三三通阀的第一端分别和第二端以及第三端连通，进入第三三通阀的水流通过第三三通阀的第一端，再汇聚到第二三通阀的第一端，此时第二三通阀的第一端与第三端连通，水流经过第二三通阀的第三端，流回发动机总成结构，并循环上述过程。
65.在一些实施例中，如图4所示，系统还包括制冷回路30；制冷回路30包括压缩机、冷凝器、位于空调的蒸发器和交换器；其中，压缩机的一端与冷凝器的一端相连接，冷凝器的另一端分别与蒸发器的一端和交换器的第三输入端相连接，蒸发器的另一端和交换器的第三输出端分别与压缩机的另一端相连接。
66.本技术热管理系统中的交换器除用于制热还可用于制冷，四通阀通过连通自身的第一端和第四端，使得电池回路20自行连通，与此同时，交换器的第一输入输出端连入电池回路20中，并通过第三输入输出端连入冷却回路中。冷却回路中的冷却液经冷凝器降温后，除流经蒸发器对乘客舱实现降温，还流向交换器的第三输入端，并从其第三输出端回到压缩机中。此时交换器中间的第一输入输出端可理解为交换端，左侧的第三输入输出端可理解为冷却端，交换器将冷却端对应的冷却液的冷量交换至电池回路20中，以实现对电池进行冷却。
67.本实用新型实施例还提供一种增程式车辆，包括车辆主体以及如上所述的基于交换器的热管理系统。
68.本实用新型实施例能够满足纯电、增程等多模式下电驱系统、增程器系统，电池、乘客舱制冷制热需求，并通过四通阀实现电驱回路和电池回路的耦合，实现在加热时能够最大化利用电驱系统、增程器余热热源，减小综合耗电量，在制冷时能够最大化利用环境冷源，减小电池冷却需求耗电量的目的。
69.本实用新型实施例提供的增程式车辆，与上述实施例提供的基于交换器的热管理系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
70.在本实用新型实施例的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
71.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“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。
72.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
73.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
74.另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
75.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。