本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体而言，涉及一种汽车热管理系统和纯电动汽车。
背景技术：
随着不可再生资源不断消耗、环境污染不断加剧，全球汽车产业正加速向电动化的方向转变，纯电动汽车具有轻量化、零油耗、零排放等优势。但是，目前的纯电动汽车乘客舱的温度控制系统复杂、温度控制性能较弱，所需要的部件多，占用空间大，生产制造成本高。而且能源利用率不高，如电动汽车内的电机等设备产生的热量没有被合理利用，节能效果比较差。
因此，设计一种加热能力和制冷能力较强、能源利用率较高、成本较低的汽车热管理系统，这是目前亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型提供一种汽车热管理系统，其加热能力和制冷能力较强、能源利用率较高、成本较低。
本实用新型还提供一种纯电动汽车，其能够满足在高温和低温工况下使用的条件、节能环保且成本较低。
本实用新型提供的第一种技术方案：
一种汽车热管理系统包括制冷剂子系统、电驱冷却子系统和热交换器；
所述制冷剂子系统和所述电驱冷却子系统均连接于所述热交换器；
所述制冷剂子系统用于对乘客舱制冷，或者用于对所述热交换器吸收热量；
所述电驱冷却子系统用于对汽车电驱设备制冷，或者用于乘客舱加热，或者用于对所述热交换器释放热量。
进一步地，所述热交换器包括接口A、接口C、接口a、和接口c，所述接口A与所述接口a连通，所述接口C与所述接口c连通；
所述制冷剂子系统的两端分别连接在所述接口a和所述接口A，所述电驱冷却子系统的两端分别连接在所述接口c和所述接口C。
进一步地，所述制冷剂子系统包括压缩机、空调冷凝器、气液分离器、第一T型接头、第二T型接头、第一比例阀、第二比例阀和蒸发器；所述第一T型接头包括接口A1、接口B1和接口C1，所述第二T型接头包括接口A2、接口B2和接口C2；
所述压缩机、所述空调冷凝器、所述气液分离器、所述第一T型接头的所述接口A1和所述接口B1、所述第一比例阀、所述热交换器的所述接口A和所述接口a、所述第二T型接头的所述接口A2和所述接口B2依次串联，所述接口B2接回所述压缩机，并形成封闭回路；
所述第一T型接头的所述接口C1、所述第二比例阀、所述蒸发器和所述第二T型接头的所述接口C2依次串联；所述蒸发器用于对乘客舱制冷。
进一步地，所述制冷剂子系统还包括鼓风机，所述鼓风机设置在所述蒸发器的一侧，所述鼓风机用于对所述蒸发器吹风。
进一步地，所述制冷剂子系统还包括第一膨胀阀和第二膨胀阀；所述第一膨胀阀连通在所述第一比例阀与所述热交换器的所述接口A之间，所述第二膨胀阀连通在所述第二比例阀与所述蒸发器之间。
进一步地，所述第一比例阀和所述第二比例阀均选用电磁流控阀。
进一步地，所述电驱冷却子系统包括第二水泵、第四T型接头、第六T型接头、第一混合阀、第二混合阀、电驱散热器和加热芯体；所述第四T型接头包括接口A4、接口B4和接口C4，所述第六T型接头包括接口A6、接口B6和接口C6，所述第一混合阀包括接口E1、接口G1和接口H1，所述第二混合阀包括接口E2、接口G2和接口H2；
所述第二水泵、汽车电驱设备、所述第一混合阀的所述接口G1和所述接口H1、所述第二混合阀的所述接口E2和所述接口G2、所述热交换器的所述接口c和所述接口C、所述第六T型接头的所述接口B6和所述接口A6、所述第四T型接头的所述接口B4和所述接口C4依次串联，所述接口C4接回所述第二水泵，并形成封闭回路；
所述第一混合阀的所述接口E1、所述电驱散热器、所述第四T型接头的所述接口A4依次串联；
所述第二混合阀的所述接口H2、所述加热芯体、所述第六T型接头的所述接口C6依次串联，所述加热芯体用于对乘客舱加热。
进一步地，所述电驱冷却子系统还包括电驱散热风扇，所述电驱散热风扇设置在所述电驱散热器的一侧，所述电驱散热风扇用于对所述电驱散热器吹风。
进一步地，所述电驱冷却子系统还包括第三水泵、电加热器、第五T型接头和第七T型接头；所述第五T型接头包括接口A5、接口B5和接口C5，所述第七T型接头包括接口A7、接口B7和接口C7；
所述第五T型接头的所述接口A5和所述接口B5连通在所述第四T型接头的所述接口B4与所述第六T型接头的所述接口A6之间；的所述接口A7和所述接口B7连通在所述第一混合阀的所述接口G1与所述第二混合阀的所述接口E2之间；
所述第五T型接头的所述接口C5、所述第三水泵、所述电加热器、所述第七T型接头的所述接口C7依次串联。
本实用新型提供的第二种技术方案：
一种纯电动汽车包括第一种技术方案中的汽车热管理系统。
本实用新型提供的汽车热管理系统的有益效果是：
1.采用模块化、分离式设计理念，可充分利用空间，简化安装，便于维护，提高可靠性。
2.制冷剂子系统、电驱冷却子系统共用一个热交换器，避免单独设置多个加热或冷却系统，既简单可靠又节省成本，能实现对乘客舱的制冷和加热以及对汽车电驱设备的制冷，功能强大。
3.充分利用了汽车电驱设备产生的热量，提高了能源利用率，使汽车电驱设备能够满足各种不同工况的使用条件。
本实用新型提供的纯电动汽车的有益效果是：
采用了上述汽车热管理系统，其加热能力和制冷能力较强、能源利用率较高、成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的汽车热管理系统的组成框图。
图2为图1中制冷剂子系统的结构示意图。
图3为图1中电驱冷却子系统的结构示意图。
图4为汽车热管理系统的完整结构示意图。
图5为乘客舱冷却模式的工作原理图。
图6为乘客舱加热模式下无需开启电加热器的方式的工作原理图。
图7为乘客舱加热模式下需开启电加热器的方式的工作原理图。
图8为电驱冷却模式下电驱风扇冷却方式的工作原理图。
图9为电驱冷却模式下制冷剂系统冷却方式的工作原理图。
图标：100-汽车热管理系统；200-制冷剂子系统；201-压缩机；202-空调冷凝器；203-气液分离器；204-第一T型接头；205-第二T型接头；206-第一膨胀阀；207-第二膨胀阀；208-第一比例阀；209-第二比例阀；210-蒸发器；211-鼓风机；400-电驱冷却子系统；401-第二水泵；402-第三水泵；403-电加热器；404-第四T型接头；405-第五T型接头；406-第六T型接头；407-第七T型接头；408-第一混合阀；409-第二混合阀；410-电驱散热器；411-电驱散热风扇；412-加热芯体；500-热交换器；601-OBC；602-DC/DC；603-MCU。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
请参阅图1，本实施例提供了一种汽车热管理系统100，汽车热管理系统100包括制冷剂子系统200、电驱冷却子系统400和热交换器500；制冷剂子系统200和电驱冷却子系统400均连接于热交换器500。
其中，热交换器500包括接口A、接口C、接口a和接口c，接口A与接口a连通，接口C与接口c连通。制冷剂子系统200的两端分别连接在接口a和接口A，电驱冷却子系统400的两端分别连接在接口c和接口C。
制冷剂子系统200用于对乘客舱制冷，或者用于对热交换器500吸收热量；电驱冷却子系统400用于对汽车电驱设备制冷，或者用于乘客舱加热，或者用于对热交换器500释放热量。
请参阅图2，制冷剂子系统200包括压缩机201、空调冷凝器202、气液分离器203、第一T型接头204、第二T型接头205、第一膨胀阀206、第二膨胀阀207、第一比例阀208、第二比例阀209、蒸发器210和鼓风机211。其中，第一T型接头204包括接口A1、接口B1和接口C1。第二T型接头205包括接口A2、接口B2和接口C2。第一比例阀208和第二比例阀209可选用电磁流控阀或电磁混合阀，只要能够控制流出的两个接口的流量分配即可。
具体的，压缩机201、空调冷凝器202、气液分离器203、第一T型接头204的接口A1和接口B1、第一比例阀208、第一膨胀阀206、热交换器500的接口A和接口a、第二T型接头205的接口A2和接口B2依次串联，接口B2接回压缩机201，并形成封闭回路。
第一T型接头204的接口C1、第二比例阀209、第二膨胀阀207、蒸发器210和第二T型接头205的接口C2依次串联。鼓风机211设置在蒸发器210的一侧，鼓风机211用于对蒸发器210吹风，提高换热效率。蒸发器210设置在汽车的乘客舱，蒸发器210用于对乘客舱制冷。
请参阅图3，电驱冷却子系统400包括第二水泵401、第三水泵402、电加热器403、第四T型接头404、第五T型接头405、第六T型接头406、第七T型接头407、第一混合阀408、第二混合阀409、电驱散热器410、电驱散热风扇411和加热芯体412。其中，电加热器403选用HVCH高压电加热器。第四T型接头404包括接口A4、接口B4和接口C4。第五T型接头405包括接口A5、接口B5和接口C5。第六T型接头406包括接口A6、接口B6和接口C6。第七T型接头407包括接口A7、接口B7和接口C7。第一混合阀408包括接口E1、接口G1和接口H1。第二混合阀409包括接口E2、接口G2和接口H2。
具体的，第二水泵401、汽车电驱设备、第一混合阀408的接口G1和接口H1、第七T型接头407的接口A7和接口B7、第二混合阀409的接口E2和接口G2、热交换器500的接口c和接口C、第六T型接头406的接口B6和接口A6、第五T型接头405的接口B5和接口A5、第四T型接头404的接口B4和接口C4依次串联，接口C4接回第二水泵401，并形成封闭回路。
这里的汽车电驱设备包括但不限于OBC601(车载充电机)、DC/DC602(直流-直流转化器)和MCU603(交直流充电器)，三者依次串联在第二水泵401与第一混合阀408的接口H1之间，以便及时被冷却。
第一混合阀408的接口E1、电驱散热器410、第四T型接头404的接口A4依次串联。电驱散热风扇411设置在电驱散热器410的一侧，电驱散热风扇411用于对电驱散热器410吹风，提高换热效率。第五T型接头405的接口C5、第三水泵402、电加热器403、第七T型接头407的接口C7依次串联。第二混合阀409的接口H2、加热芯体412、第六T型接头406的接口C6依次串联。
图4为汽车热管理系统100的完整结构示意图，汽车热管理系统100中各子系统相对独立，便于设计软件对各个子系统进行控制。各个子系统根据各自控制需求，还可以包括一些传感装置，如高低压传感器、流量传感器、温度传感器等。
汽车热管理系统100至少能够实现以下基本模式：乘客舱冷却模式、乘客舱加热模式和电驱冷却模式。
一、乘客舱冷却模式
图5为乘客舱冷却模式的工作原理图，请参阅图5，图中箭头代表冷却液或制冷剂的流向。
启动方式：开启第二比例阀209和压缩机201。默认其他阀门、水泵、风扇等器件都是关闭的。
工作过程：在制冷剂子系统200中，压缩机201输出的制冷剂依次经过空调冷凝器202、气液分离器203、第一T型接头204的接口A1和接口C1、第二比例阀209、第二膨胀阀207、蒸发器210、第二T型接头205的接口C2和接口B2，最后，制冷剂回到压缩机201，如此循环。制冷剂经过蒸发器210的过程吸收热量，是周围空气冷却，鼓风机211将冷却后的空气吹向乘客舱内，为乘客舱制冷。
二、乘客舱加热模式
当乘客舱有加热需求且汽车电驱设备有冷却需求时，优先计算汽车电驱设备的冷却功率P1和乘客舱加热的需求功率P2，若P1大于P2则无需开启电加热器403；若P1小于P2则需开启电加热器403，电加热器403的加热功率为：P2-P1。
1、无需开启电加热器403的方式
图6为乘客舱加热模式下无需开启电加热器403的方式的工作原理图，请参阅图6。
启动方式：在电驱冷却子系统400中，控制第一混合阀408的接口H1与接口E1连通、接口H1与接口G1连通，控制第二混合阀409的接口E2与接口H2连通，开启第二水泵401。
工作过程：在电驱冷却子系统400中，第二水泵401驱动冷却液经过汽车电驱设备，进入第一混合阀408的接口H1，并分流两路，一路依次经过第一混合阀408的接口E1、电驱散热器410、第四T型接头404的接口A4；另一路依次经过第一混合阀408的接口G1、第七T型接头407的接口A7和接口B7、第二混合阀409的接口E2和接口H2、加热芯体412、第六T型接头406的接口C6和接口A6、第五T型接头405的接口B5和接口A5、第四T型接头404的接口B4。两路冷却液汇流后从第四T型接头404的接口C4流出，流回第二水泵401。如此循环。经过电驱散热器410的冷却液被冷却，经过加热芯体412的冷却液向乘客舱释放热量被冷却。
2、需开启电加热器403的方式
图7为乘客舱加热模式下需开启电加热器403的方式的工作原理图，请参阅图7。
启动方式：在无需开启电加热器403的方式的基础上，控制第一混合阀408的接口H1与接口E1断路，开启第三水泵402。
工作过程：在电驱冷却子系统400中，第二水泵401驱动冷却液经过汽车电驱设备、第一混合阀408的接口H1和接口G1、进入第七T型接头407的接口A7；第三水泵402驱动冷却液经过电加热器403、进入第七T型接头407的接口C7；冷却液汇流在第七T型接头407的接口B7、并依次经过第二混合阀409的接口E2和接口H2、加热芯体412、第六T型接头406的接口C6和接口A6、进入第五T型接头405的接口B5，并分流成两路；一路流经第五T型接头405的接口C5，流回第三水泵402；另一路流经第五T型接头405的接口A5、四T型接头的接口B4和C4，流回第二水泵401。如此循环。经过电加热器403的冷却液被加热，经过加热芯体412的冷却液向乘客舱释放热量被冷却。
当乘客舱和电池均有加热需求且汽车电驱设备有冷却需求时，优先计算汽车电驱设备的冷却功率P1、乘客舱和电池加热的总需求功率P2，若P1大于P2则无需开启电加热器403；若P1小于P2则需开启电加热器403，电加热器403的加热功率为：P2-P1。
三、电驱冷却模式
当乘客舱和电池均无加热散热需求时，则仅需考虑对汽车电驱设备的冷却即可，优先考虑计算冷却汽车电驱设备的能量在自然环境中通过电驱散热风扇411提供是否满足，若电驱散热风扇411提供能量满足要求，则选用电驱风扇冷却方式，并计算出第二水泵401的转速和电驱散热风扇411的转速。若电驱散热风扇411提供能量不满足要求，则选用制冷剂系统冷却方式，并计算出第二水泵401的转速和压缩机201的功率。
1、电驱风扇冷却方式
图8为电驱冷却模式下电驱风扇冷却方式的工作原理图，请参阅图8。
启动方式：在电驱冷却子系统400中，控制第一混合阀408的接口H1与接口E1连通，开启第二水泵401。
工作过程：在电驱冷却子系统400中，第二水泵401驱动冷却液经过汽车电驱设备，再依次经过第一混合阀408的接口H1和接口E1、电驱散热器410、第四T型接头404的接口A4和接口C4，最后流回第二水泵401。如此循环。经过电驱散热器410的冷却液被冷却，冷却后的冷却液对汽车电驱设备制冷。
2、制冷剂系统冷却方式
图9为电驱冷却模式下制冷剂系统冷却方式的工作原理图，请参阅图9。
启动方式：在电驱风扇冷却方式的基础上，在电驱冷却子系统400中，控制第一混合阀408的接口H1与接口G1连通，第二混合阀409的接口E2与接口G2连通；在制冷剂子系统200中，开启第二比例阀209和压缩机201。
工作过程：在电驱冷却子系统400中，第二水泵401驱动冷却液经过汽车电驱设备，进入第一混合阀408的接口H1，并分流两路，一路依次经过第一混合阀408的接口E1、电驱散热器410、第四T型接头404的接口A4；另一路依次经过第一混合阀408的接口G1、第七T型接头407的接口A7和接口B7、第二混合阀409的接口E2和接口G2、热交换器500的接口c和接口C、第六T型接头406的接口B6和接口A6、第五T型接头405的接口B5和接口A5、第四T型接头404的接口B4。两路冷却液汇流后从第四T型接头404的接口C4流出，流回第二水泵401。如此循环。经过电驱散热器410的冷却液被冷却，经过热交换器500的接口c和接口C的冷却液释放热量被冷却，被冷却的冷却液对汽车电驱设备制冷。
在制冷剂子系统200中，压缩机201输出的制冷剂依次经过空调冷凝器202、气液分离器203、第一T型接头204的接口A1和接口B1、第一比例阀208、第一膨胀阀206、热交换器500的接口A和接口a、第二T型接头205的接口A2和接口B2，最后，制冷剂回到压缩机201，如此循环。制冷剂经过热交换器500的接口A和接口a的过程吸收热量。
总之，热管理控制器对汽车热管理系统100的总体控制策略：乘客舱的制冷/加热需求与汽车电驱设备的冷却需求相对独立。其中，乘客舱的制冷/加热需求将由HVAC控制算法得到，计算的蒸发器210的目标温度作为乘客舱的冷却要求，计算的加热芯体412的目标温度作为乘客舱的制热需求。
热管理控制器根据蒸发器210的目标温度和加热芯体412的目标温度，综合计算乘客舱的总体制冷和制热需求，并计算出设备所需求的能量。其中，汽车电驱设备的冷却请求由车载充电机冷却请求、直流-直流转换器冷却请求、交直流充电器冷却请求来确定，热管理控制器根据目标冷却温度计算电驱散热风扇411的转速及冷却热量的值。
热管理控制器综合乘客舱以及汽车电驱设备冷却的能量计算出总功率值，并将其能量值发送至VCU，由VCU仲裁后反馈其功率值，热管理控制器得到其仲裁的功率值，按照优先级分配相应设备的功率值，各设备按照获得的功率值反计算转速。
热管理控制器根据乘客舱及汽车电驱设备的冷却请求标记，即可控制汽车热管理系统100实现上述各种基本模式，当然在实际应用过程中，汽车热管理系统100可以同时实现一种模式，也可以实现多种模式的组合。
本实施例还提供一种纯电动汽车，纯电动汽车包括汽车电驱设备和汽车热管理系统100。汽车电驱设备包括但不限于OBC601(车载充电机)、DC/DC602(直流-直流转化器)和MCU603(交直流充电器)。汽车电驱设备连接在汽车热管理系统100中，汽车热管理系统100能够实现对乘客舱的制冷和加热以及对汽车电驱设备的制冷。
本实施例提供的汽车热管理系统100具有以下优势：
1.采用模块化、分离式设计理念，可充分利用空间，简化安装，便于维护，提高可靠性。
2.电池热管理子系统300结构简单，统一使用热交换器500和冷却液制冷或加热，避免单独设置加热元件和制冷剂回路，既简单可靠又节省成本，同时又不影响乘客舱的制冷性能，保证乘客舱的制冷效果。
3.电驱冷却子系统400通过第二混合阀409巧妙地将加热芯体412串在一起，既提高了能源利用率又避免重复使用冷却水泵，同时还满足各种不同工况的使用条件。
4.系统中通过使用热交换器500和混合阀，避免使用多个冷却水泵和加热元件，从而使得系统成本大幅降低。
5.制冷剂子系统200、电驱冷却子系统400共用一个热交换器500，避免单独设置多个加热或冷却系统，既简单可靠又节省成本，能实现对乘客舱的制冷和加热以及对汽车电驱设备的制冷，功能强大。
6.充分利用了汽车电驱设备产生的热量，提高了能源利用率，使汽车电驱设备能够满足各种不同工况的使用条件。
总之，该系统在保证乘客舒适的前提下，充分利用整体的能源，使得被控设备汽车电驱设备、电池组700在各自的最佳工作温度范围内运行。此外，该系统成本低，采用了模块化设计，拆装维护便捷，而且能源利用率高、工作效率高。
本实施例提供的纯电动汽车采用了上述汽车热管理系统100，其加热能力和制冷能力较强、能源利用率较高、成本较低。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。