一种降低能耗的热源可选择的热管理系统的制作方法

1.本发明涉及车内乘员舱制热领域，具体涉及一种降低能耗的热源可选择的热管理系统。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，车主对汽车的要求不断升高，同时汽车的智能功能领域不断增多。电动汽车运行过程中，电机的动作产生巨大热量，同时热源ptc的开启、热泵对制冷液的压缩均可产生较大的热量，因此，乘员舱制热的热源可以是电机热量、热源ptc和热泵中的任意一种或几种。目前大多数实现了ptc对乘员舱的加热功能，部分实现了热泵/电机热量对乘员舱的加热功能，但还没有一个可以任意选择三个热源中的任意一种或几种来加热乘员舱的热管理系统。选择热源对乘员舱进行加热，可在满足加热需求的情况下，选择能耗较低的热源对乘员舱加热，可有效降低车辆能耗损失，提高电池续驶里程，同时该设计方法涉及部件较少，因此可同时降低车辆开发成本，为主车厂提供有效热管理设计方案。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种降低能耗的热源可选择的热管理系统，以实现低能耗的为乘员舱加热。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：一种降低能耗的热源可选择的热管理系统，该热管理系统包括系统管路和控制单元；
5.该系统管路包括电机加热回路、加热器加热回路、压缩机加热回路以及电池控温回路；
6.其中电机加热回路包括利用管路串联的电机和第二驱动水泵，该回路两端与一四通阀的第三和第四接口连接；其中第二驱动水泵用于驱动电机加热回路中的液体；
7.加热器加热回路包括利用管路串联的第一换热器、第二换热器、加热器、第一驱动水泵以及乘员舱制热装置，该回路两端与所述四通阀的第一与第二接口连接；第一驱动水泵用于驱动加热器加热回路中的液体；
8.压缩机加热回路包括利用管路串联的压缩机、第一换热器、电子膨胀阀、水管路、第一开关阀；其中水管路设置有风扇，风扇用于对流经水管路的液体进行换热；
9.电池控温回路包括利用管路串联的第二换热器、第三换热器以及电池；
10.该系统管路还包括乘员舱制冷回路，该回路通过管路与所述第一开关阀两侧管路连通，该回路包括串联的第二开关阀和第三换热器，以及通过管路与第三换热器两侧管路连通的乘员舱制冷装置；
11.所述控制单元通过对所述第一至第二开关阀、第一至第三换热器、四通阀、加热器、压缩机以及风扇的开关状态的控制，实现了利用压缩机、加热器、电机中的一个或多个的热量对乘员舱进行加热。
12.按上述方案，所述控制单元实时判断乘员舱是否有加热需求，根据实时获取的乘
员舱温度，采用能耗较低的热源作为乘员舱的加热热源。
13.按上述方案，所述热管理系统采用压缩机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
14.压缩机：开启、第一换热器：开启、风扇：开启、第一开关阀：开启、第二开关阀：关闭、加热器：关闭、第一驱动水泵：开启、第二换热器：关闭、四通阀：第一接口与第二接口接通，第三接口与第四接口接通。
15.按上述方案，所述热管理系统采用加热器作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
16.加热器：开启、第一驱动水泵：开启、第二换热器：关闭、第一换热器：关闭、四通阀：第一接口与第二接口接通，第三接口与第四接口接通。
17.按上述方案，所述热管理系统采用电机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
18.加热器：关闭、第一换热器：关闭、第二换热器：关闭、第一驱动水泵和第二驱动水泵：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启、四通阀：第一接口与第三接口接通，第二接口与第四接口接通。
19.按上述方案，所述热管理系统同时采用加热器和压缩机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
20.压缩机：开启、加热器：开启、第一换热器：开启、第二换热器：关闭、风扇：开启、第一开关阀：开启、第二开关阀：关闭、第一驱动水泵：开启、四通阀：第一接口与第二接口接通，第三接口与第四接口接通。
21.按上述方案，所述热管理系统同时采用加热器和电机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
22.加热器：开启、第一换热器：关闭、第二换热器：关闭、第一驱动水泵和第二驱动水泵：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启、四通阀：第一接口与第三接口接通，第二接口与第四接口接通。
23.按上述方案，所述热管理系统同时采用压缩机和电机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
24.压缩机：开启、第一换热器：开启、风扇：开启、第一开关阀：开启、第二开关阀：关闭、加热器：关闭、第二换热器：关闭、第一驱动水泵和第二驱动水泵：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启、四通阀：第一接口与第三接口接通，第二接口与第四接口接通。
25.按上述方案，所述热管理系统同时采用加热器、压缩机和电机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
26.压缩机：开启、第一换热器：开启、风扇：开启、第一开关阀：开启、第二开关阀：关闭、加热器：开启、第二换热器：关闭、四通阀：第一接口与第三接口接通，第二接口与第四接口接通、第一驱动水泵和第二驱动水泵：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启。
27.按上述方案，当电机热量不足以作为加热热源时，系统对电机进行蓄热，此时控制单元具体控制方式如下：
28.四通阀：第一接口与第二接口接通，第三接口与第四接口接通；其余部件状态根据
乘员舱加热或制冷需求、电池加热或制冷需求、乘员舱温度以及电池温度决定。
29.本发明的有益效果是：通过设置的电机加热回路、加热器加热回路、压缩机加热回路以及其中的第一至第三换热器，以及通过控制单元控制各回路中的元件的开关状态，实现了根据实际车况和乘员需求对乘员舱实行能耗较低的加热方式，有效降低了车辆的能耗损失，提高了车辆的续航里程。
附图说明
30.图1是本发明一实施例的热管理系统管路连接示意图；
31.图2是本发明一实施例的四通阀结构示意图；
32.图3是本发明一实施例的采用压缩机作为加热热源的管路连接示意图；
33.图4是本发明一实施例的采用加热器作为加热热源的管路连接示意图；
34.图5是本发明一实施例的采用电机作为加热热源的管路连接示意图；
35.图6是本发明一实施例的采用加热器和压缩机作为加热热源的管路连接示意图；
36.图7是本发明一实施例的采用加热器和电机作为加热热源的管路连接示意图；
37.图8是本发明一实施例的采用压缩机和电机作为加热热源的管路连接示意图；
38.图9是本发明一实施例的采用压缩机、电机、加热器作为加热热源的管路连接示意图；
39.图10是本发明一实施例的电机蓄热管路连接示意图。
40.图中：101
‑
第一换热器，102
‑
第二换热器，103
‑
第三换热器，201
‑
第一驱动水泵，202
‑
第二驱动水泵，301
‑
第一开关阀，302
‑
第二开关阀，4
‑
电机，5
‑
加热器，6
‑
电池，7
‑
压缩机，8
‑
电子膨胀阀，9
‑
水管路，10
‑
风扇，11
‑
四通阀，1101
‑
第一接口，1102
‑
第二接口，1103
‑
第三接口，1104
‑
第四接口，12
‑
热水，13
‑
制冷剂，14
‑
乘员舱。
具体实施方式
41.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
42.参见图1，图2，一种降低能耗的热源可选择的热管理系统，该热管理系统包括系统管路和控制单元；
43.该系统管路中包括电机加热回路、加热器加热回路、压缩机加热回路以及电池控温回路；
44.其中电机加热回路包括利用管路串联的电机4和第二驱动水泵202，该回路两端与四通阀11的第三接口1103和第四接口1104连接；其中第二驱动水泵202用于驱动电机加热回路中的液体；
45.加热器加热回路包括利用管路串联的第一换热器101、第二换热器102、加热器5、第一驱动水泵201以及乘员舱制热装置，该回路两端与四通阀11的第一接口1101与第二接口1102连接；第一驱动水泵201用于驱动加热器加热回路中的液体；
46.压缩机加热回路包括利用管路串联的压缩机7、第一换热器101、电子膨胀阀8、水
管路9、第一开关阀301；其中水管路9设置有风扇10，风扇10用于对流经水管路的液体进行换热；
47.电池控温回路包括利用管路串联的第二换热器102、第三换热器103以及电池6；
48.该系统管路还包括乘员舱制冷回路，该回路通过管路与第一开关阀301两侧管路连通，该回路包括串联的第二开关阀302和第三换热器103，以及通过管路与第三换热器103两侧管路连通的乘员舱制冷装置；
49.所述控制单元通过对所述第一至第二开关阀、第一至第三换热器、四通阀11、加热器5、压缩机7以及风扇10的开关状态的控制，实现了利用压缩机7、加热器5、电机4中的一个或多个的热量对乘员舱14进行加热。
50.其中，压缩机制热原理如下：
51.制冷剂13通过压缩机的压缩，使得制冷剂13处于高温高压的状态，控制第一换热器101开启，制冷剂13流经第一换热器101时，经第一换热器101的换热功能，将制冷剂13的热量传到加热器加热回路中，再通过第一驱动水泵201的驱动，可实现热水12的热量传递至乘员舱制热装置，实现对乘员舱的加热功能。
52.制冷剂13流经第一换热器101后，经过电子膨胀阀8完成对制冷液13的节流降压作用，之后制冷液13流经水管路9，水管路9旁边设有风扇10，通过水管路9和风扇10可对制冷液13完成换热作用，制冷剂13经过电子膨胀阀8后处于低温低压状态，通过换热使制冷剂13吸取外接环境的部分热量，利于后续压缩机7对制冷液13压缩为高温高压状态；打开第一开关阀301，关闭第二开关阀302，随后压缩机7再次对制冷液13压缩，如此循环，即可实现对乘员舱的加热功能。
53.进一步地，所述控制单元实时判断乘员舱14是否有加热需求，根据实时获取的乘员舱14温度，采用能耗较低的热源作为乘员舱14的加热热源。
54.进一步地，参见图3，所述热管理系统采用压缩机7作为加热热源时，控制单元具体控制方式：
55.压缩机7：开启、第一换热器101：开启、风扇10：开启、第一开关阀301：开启、第二开关阀302：关闭、加热器5：关闭、第一驱动水泵201：开启、第二换热器102：关闭、四通阀11：第一接口1101与第二接口1102接通，第三接口1103与第四接口1104接通。
56.进一步地，参见图4，所述热管理系统采用加热器5作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
57.加热器5：开启、第一驱动水泵201：开启、第二换热器102：关闭、第一换热器101：关闭、四通阀11：第一接口1101与第二接口1102接通，第三接口1103与第四接口1104接通。
58.进一步地，参见图5，所述热管理系统采用电机4作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
59.加热器5：关闭、第一换热器101：关闭、第二换热器102：关闭、第一驱动水泵201和第二驱动水泵202：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启、四通阀11：第一接口1101与第三接口1103接通，第二接口1102与第四接口1104接通。
60.进一步地，参见图6，所述热管理系统同时采用加热器5和压缩机7作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
61.压缩机7：开启、加热器5：开启、第一换热器101：开启、第二换热器102：关闭、风扇
10：开启、第一开关阀301：开启、第二开关阀302：关闭、第一驱动水泵201：开启、四通阀11：第一接口1101与第二接口1102接通，第三接口1103与第四接口1104接通。
62.进一步地，参见图7，所述热管理系统同时采用加热器和电机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
63.加热器5：开启、第一换热器101：关闭、第二换热器102：关闭、第一驱动水泵201和第二驱动水泵202：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启、四通阀11：第一接口1101与第三接口1103接通，第二接口1102与第四接口1104接通。
64.进一步地，参见图8，所述热管理系统同时采用压缩机和电机作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
65.压缩机7：开启、第一换热器101：开启、风扇10：开启、第一开关阀301：开启、第二开关阀302：关闭、加热器5：关闭、第二换热器102：关闭、第一驱动水泵201和第二驱动水泵202：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启、四通阀11：第一接口1101与第三接口1103接通，第二接口1102与第四接口1104接通。
66.进一步地，参见图9，所述热管理系统同时采用加热器5、压缩机7和电机4作为加热热源时，控制单元具体控制方式如下：
67.压缩机7：开启、第一换热器101：开启、风扇10：开启、第一开关阀301：开启、第二开关阀302：关闭、加热器5：开启、第二换热器102：关闭、四通阀11：第一接口1101与第三接口1103接通，第二接口1102与第四接口1104接通、第一驱动水泵201和第二驱动水泵202：根据实际驱动能力开启两者之一或者两个都开启。
68.进一步地，参见图10，当电机4热量不足以作为加热热源时，系统对电机4进行蓄热，此时控制单元具体控制方式如下：
69.四通阀11：第一接口1101与第二接口1102接通，第三接口1103与第四接口1104接通；其余部件状态根据乘员舱14加热或制冷需求、电池6加热或制冷需求、乘员舱14温度以及电池6温度决定。
70.本实施例通过第二换热器102和第三换热器103可实现对电池6的加热或制冷。
71.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。