汽车热管理空调系统及新能源汽车的制作方法

1.本技术涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种汽车热管理空调系统及新能源汽车。


背景技术：

2.在目前减少碳排放的大环境下，纯电动汽车得到了快速的发展。目前纯电动汽车发展受限于电池容量和续航能力；如何提高电池容量及续航能力为各大厂商的重点工作。除动力电机为耗电大户外，空调系统耗电也是主要耗电部件之一；而且电池在不同的温度下，放电特性不一样，温度过低，放电容量大幅度衰减，而温度过高也会影响容量及寿命，因此电池温度也需要控制在一定的合理范围；而电机电控等其余热源需要散热，在低温环境条件下，还需要对余热进行利用，以对乘员舱和电池加热，从而提高续航能力。综合考虑以上因素，需要完善的纯电车用热管理系统，含乘员舱热管理系统、电池热管理系统以及电机/电控热管理系统。
3.目前市面电池热管理系统和电机电控热管理系统基本是采用水冷间接冷却方式对电池降温，电机余热采用水冷加暖水箱进行热量回收。例如，现有技术公开一种纯电动汽车用整车集成化热管理系统，该方案电池组及电机散热系统都采用水冷系统，且加热只能通过电加热实现，而电机和电池组的热量回收通过水冷换热的方式与室内暖风水箱连通，再与室内进风换热，换热效果差。


技术实现要素：

4.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种汽车热管理空调系统及新能源汽车，能够提高电池换热效率，提高电池热量回收能力。
5.为了解决上述问题，本技术提供一种汽车热管理空调系统，包括制冷剂循环，制冷剂循环包括压缩机、车外换热器、车内换热支路和电池换热支路，车内换热支路和车外换热支路并联，车内换热支路包括车内换热器和第一节流装置，电池换热支路包括电池组换热器和第二节流装置，电池换热支路的第一端与车内换热支路共同连接至车外换热器，电池换热支路的第二端能够选择地与压缩机的吸气口或者排气口连通。
6.优选地，电池换热支路的第二端通过第一三通阀能够选择地与压缩机的吸气口或者排气口连通。
7.优选地，制冷剂循环还包括四通阀，四通阀的第一接口与压缩机的排气口连通，四通阀的第二接口与车外换热器连通，四通阀的第三接口与车内换热器连通，四通阀的第四接口与压缩机的吸气口连通。
8.优选地，制冷剂循环还包括中间换热支路，汽车热管理空调系统还包括电机换热循环，中间换热支路与电机换热循环通过中间换热器换热连接，中间换热支路上设置有第三节流装置。
9.优选地，中间换热支路的第一端与车内换热支路共同连接至车外换热器，中间换
热支路的第二端能够选择地与压缩机的吸气口或者排气口连通。
10.优选地，中间换热支路的第二端通过第二三通阀能够选择地与压缩机的吸气口或者排气口连通。
11.优选地，电机换热循环包括串联设置的油泵和电机电控散热部件，中间换热器为油冷换热器，换热循环的油路流经中间换热器。
12.优选地，车外换热器对应设置有车外风机，车内换热器对应设置有车内风机。
13.根据本技术的另一方面，提供了一种新能源汽车，包括汽车热管理空调系统，该汽车热管理空调系统为上述的汽车热管理空调系统。
14.本技术提供的汽车热管理空调系统，包括制冷剂循环，制冷剂循环包括压缩机、车外换热器、车内换热支路和电池换热支路，车内换热支路和车外换热支路并联，车内换热支路包括车内换热器和第一节流装置，电池换热支路包括电池组换热器和第二节流装置，电池换热支路的第一端与车内换热支路共同连接至车外换热器，电池换热支路的第二端能够选择地与压缩机的吸气口或者排气口连通。该汽车热管理空调系统利用制冷剂直接与电池组换热器进行换热，而非是通过中间换热器进行二次换热，因此换热效果好，能量回收率高，续航能力强，结构更加简单，成本更低，可靠性更高。
附图说明
15.图1为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的结构原理图；
16.图2为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的电池组单独冷却模式运行图；
17.图3为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内单独制冷模式运行图；
18.图4为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内空调冷却+电池冷却+电机冷却冷媒循环模式运行图；
19.图5为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的电池组单独加热模式运行图；
20.图6为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内单独加热模式运行图；
21.图7为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内空调加热+电池加热+电机加热模式运行图；
22.图8为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内空调加热+电池冷却+电机冷却模式运行图；
23.图9为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内空调加热+电池加热+电机冷却模式运行图；
24.图10为本技术一个实施例的汽车热管理空调系统的车内空调加热+电池冷却+电机加热模式运行图。
25.附图标记表示为：
26.1、压缩机；2、四通阀；3、车外换热器；4、车外风机；5、第一节流装置；6、第二节流装置；7、第三节流装置；8、车内换热器；9、车内风机；10、汽液分离器；11、第一三通阀；12、电池组换热器；13、第二三通阀；14、油泵；15、中间换热器；16、电机电控散热部件。
具体实施方式
27.结合参见图1至图10所示，根据本技术的实施例，汽车热管理空调系统包括制冷剂
循环，制冷剂循环包括压缩机1、车外换热器3、车内换热支路和电池换热支路，车内换热支路和车外换热支路并联，车内换热支路包括车内换热器8和第一节流装置5，电池换热支路包括电池组换热器12和第二节流装置 6，电池换热支路的第一端与车内换热支路共同连接至车外换热器3，电池换热支路的第二端能够选择地与压缩机1的吸气口或者排气口连通。
28.该汽车热管理空调系统利用制冷剂直接与电池组换热器12进行换热，而非是通过中间换热器进行二次换热，因此换热效果好，能量回收率高，续航能力强，结构更加简单，成本更低，可靠性更高。
29.在需要对电池进行加热时，由于电池系统采用了热泵系统替代ptc电加热代替电池热源，因热泵系统能效(制热量/耗电量)高达2～4，而电加热能效低于1，因此电池包达到相同温度则节约60％以上的电量，增加了续航能力。
30.在一个实施例中，电池换热支路的第二端通过第一三通阀11能够选择地与压缩机1的吸气口或者排气口连通。由于电池换热支路的第二端能够选择地与压缩机1的吸气口或者排气口连通，因此可以根据需要控制电池换热支路的连通状态，进而控制电池组换热器12的换热状态，既能够实现电池冷却功能，又能够实现电池加热功能，电池温度调节更加灵活方便。
31.在一个实施例中，制冷剂循环还包括四通阀2，四通阀2的第一接口与压缩机1的排气口连通，四通阀2的第二接口与车外换热器3连通，四通阀2的第三接口与车内换热器8连通，四通阀2的第四接口与压缩机1的吸气口连通。在本实施例中，通过设置四通阀2，能够利用四通阀2实现车内加热或者制冷，车内温度控制更加方便。
32.为了提高车内换热器8的换热效率，对应于车内换热器8还可以设置车内风机9。
33.同样地，为了提高车外换热器3的换热效率，对应于车外换热器3还可以设置车外风机4。
34.在一个实施例中，制冷剂循环还包括中间换热支路，汽车热管理空调系统还包括电机换热循环，中间换热支路与电机换热循环通过中间换热器15换热连接，中间换热支路上设置有第三节流装置7。在本实施例中，通过设置中间换热支路，可以利用中间换热支路与电机换热循环之间通过中间换热器15换热连接，从而能够利用制冷剂通过中间换热的方式对电机进行加热或者降温，方便对电机温度进行调控。
35.在一个实施例中，中间换热支路的第一端与车内换热支路共同连接至车外换热器3，中间换热支路的第二端能够选择地与压缩机1的吸气口或者排气口连通。
36.在一个实施例中，中间换热支路的第二端通过第二三通阀13能够选择地与压缩机1的吸气口或者排气口连通。
37.在本实施例中，由于采用双三通阀控制冷媒流向，电池系统和电机系统都可以进行单独控制冷媒流向，电池热管理系统和电机热管理系统可以与车内空调系统运行模式保持一致或者不同，因此可以对这两个系统的能量进行回收，余热直接参与到冷媒热力学循环中，从而减少余热浪费，同时采用冷媒直冷的换热同时提高了电池热管理系统和电机热管理系统的传热效果。
38.上述的三通阀也可以采用两个二通阀组合代替，或者是采用其他具有类似功能的阀门结构。
39.在一个实施例中，电机换热循环包括串联设置的油泵14和电机电控散热部件16，
中间换热器15为油冷换热器，换热循环的油路流经中间换热器15。
40.制冷剂循环还包括气液分离器10，气液分离器10设置在压缩机1的吸气口。
41.根据本技术的实施例，新能源汽车包括汽车热管理空调系统，该汽车热管理空调系统为上述的汽车热管理空调系统。
42.结合参见图2至图9所示，根据本技术的实施例，上述的汽车热管理空调系统的控制方法包括：获取当前的工作模式；根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制。
43.结合参见图2所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为电池组单独冷却模式时，控制制冷剂循环运行，控制压缩机1的排气口与车外换热器3连通，控制车外风机4开启，控制第二节流装置6打开，控制第一节流装置5和第三节流装置7关闭，控制电池换热支路的第二端与压缩机1的吸气口连通。
44.当驾驶舱无人状态或无制冷需求状态时，或者电池组充电时，仅电池组系统有制冷需求，此时空调系统按电池组单独冷却模式运行，结合图2流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体经过四通阀2进入车外换热器3，此时车外风机4开启，第二节流装置6开启，第一节流装置5关闭和第三节流装置7 关闭，冷凝后的高压高温液体经过第二节流装置6后节流成低温低压液体，经过电池组换热器12后形成低温低压气体，经过第一三通阀11(此时第一三通阀11低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环
45.结合参见图3所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内单独制冷模式时，控制制冷剂循环运行，控制压缩机1的排气口与车外换热器3连通，控制车外风机4开启，控制第一节流装置5打开，控制第二节流装置6和第三节流装置7关闭，控制车内风机9开启。
46.当仅驾驶舱有制冷需求状态时，此时空调系统按驾驶舱单独制冷模式，结合图3流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体经过四通阀2进入车外换热器3，此时车外风机4开启，第一节流装置5开启，第二节流装置6关闭和第三节流装置7关闭，冷凝后的高压高温液体经过第一节流装置5后节流成低温低压液体，经过车内换热器8，此时车内风机9开启，吸热后形成低温低压气体，经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
47.结合参见图4所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内空调冷却+电池冷却+电机冷却冷媒循环模式时，控制制冷剂循环运行，控制压缩机1的排气口与车外换热器3连通，控制车外风机4开启，控制第一节流装置5、第二节流装置6和第三节流装置7打开，控制车内风机9开启，控制电池换热支路的第二端与压缩机1的吸气口连通，控制中间换热支路的第二端与压缩机1的吸气口连通，控制油泵14启动。
48.当仅驾驶舱、电池组、电机系统都有制冷需求状态时，此时空调系统按驾驶舱空调冷却+电池冷却+电机冷却冷媒循环模式，结合图4流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体经过四通阀2进入车外换热器3，此时车外风机4 开启，第一节流装置5开启，第二节流装置6开启和第三节流装置7开启，分三个流路分贝经过电子膨胀阀，第一流路的高压高温液体经过第一节流装置5 后节流成低温低压液体，经过车内换热器8，此时车内风机9开启，吸热后形成低温低压气体，经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1 中，完成循环；第二流路的高温高压液体经过冷凝后的高压高温液体经过第二节流装置6后节流
成低温低压液体，经过电池组换热器12后形成低温低压气体，经过第一三通阀11(此时第一三通阀11低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；第三流路的高温高压液体经过冷凝后的高压高温液体经过第三节流装置7后节流成低温低压液体，经过中间换热器15后形成低温低压气体，经过第二三通阀13(此时第二三通阀13低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
49.结合参见图5所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为电池组单独加热模式时，控制制冷剂循环运行，控制电池换热支路的第二端与压缩机1的排气口连通，控制第二节流装置6开启，控制第一节流装置5和第三节流装置7关闭，控制车外换热器3与压缩机1的吸气口连通，控制车外风机4开启。
50.当驾驶舱无人状态或无制热需求状态时，低温天气电池组系统需要预热，电池舱内温度需要保持在一定温度范围，此时仅电池组系统有制热需求，此时空调系统按电池组单独加热模式运行，结合图5流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体经过第一三通阀11(此时该阀得电，高压侧打开，低压侧关闭)，进入电池组换热器12对电池组机型加热，此时，第二节流装置6开启，第一节流装置5关闭和第三节流装置7关闭，冷凝后的高压高温液体经过第二节流装置6后节流成低温低压液体，经过车外换热器3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
51.结合参见图6所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内单独加热模式时，控制制冷剂循环运行，控制车内换热器8与压缩机1的排气口连通，控制车外换热器3与压缩机1的吸气口连通，控制第一节流装置5开启，控制第二节流装置6和第三节流装置7关闭，控制车外风机4和车内风机9开启。
52.当仅有驾驶舱有制热需求状态时，此时空调系统按驾驶舱单独加热模式运行，结合图6流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体经过四通阀2，进入车内换热器8进行换热，此时，车内风机9开启，第一节流装置5开启，第二节流装置6关闭和第三节流装置7关闭，冷凝后的高压高温液体经过第一节流装置5后节流成低温低压液体，经过车外换热器3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
53.结合参见图7所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内空调加热+电池加热+电机加热模式时，控制制冷剂循环运行，控制电池换热支路与压缩机1的排气口连通，控制中间换热支路与压缩机1的排气口连通，控制车内换热器8与压缩机1的排气口连通，控制车外换热器3与压缩机1的吸气口连通，控制第一节流装置5、第二节流装置 6和第三节流装置7打开，控制油泵14启动，控制车外风机4和车内风机9 开启。
54.当仅有驾驶舱和电池组、电机系统都有制热需求状态时，此时空调系统按驾驶舱空调加热+电池加热+电机加热模式运行，结合图7流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体分三流路，一部分高温高压气体经过四通阀2，进入车内换热器8进行换热，此时，车内风机9开启，第一节流装置5开启，冷凝后的高压高温液体经过第一节流装置5后节流成低温低压液体，经过车外换热器3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；一部分高温高压气体
经过第一三通阀11(此时该阀得电，高压侧打开，低压侧关闭)，进入电池组换热器12对电池组机型加热，此时，第二节流装置6开启，冷凝后的高压高温液体经过第二节流装置6后节流成低温低压液体，经过车外换热器 3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀 2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；最后一部分高温高压气体经过第二三通阀13(此时该阀得电，高压侧打开，低压侧关闭)，进入15-油冷换热器对电机系统进行加热，此时，第三节流装置7开启，冷凝后的高压高温液体经过第三节流装置7后节流成低温低压液体，经过车外换热器 3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀 2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
55.结合参见图8所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内空调加热+电池冷却+电机冷却模式时，控制制冷剂循环运行，控制电池换热支路与压缩机1的吸气口连通，控制中间换热支路与压缩机1的吸气口连通，控制车内换热器8与压缩机1的排气口连通，控制车外换热器3与压缩机1的吸气口连通，控制第一节流装置5、第二节流装置 6和第三节流装置7打开，控制油泵14启动，控制车外风机4和车内风机9 开启。
56.当低温天气，电机系统有充足热源、电池系统因电池放电散热有可用用热源时，为了避免热量浪费，可以将这两处的热量重复利用，将热量转移到驾驶舱内中，增加制热量的同时降低能耗，此时采用驾驶舱空调加热+电池冷却+ 电机冷却模式，结合图8流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体体经过四通阀2，进入车内换热器8进行换热，此时，车内风机9开启，第一节流装置5开启，冷凝后的高压高温液体经过第一节流装置5后节流成低温低压液体，此时分三个流路，第一流路经过车外换热器3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；第二流路低温低压液体经过第二节流装置6后进入电池组换热器12后形成低温低压气体，经过第一三通阀11(此时第一三通阀11低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；第三流路低温低压液体经过第三节流装置7后进入经过中间换热器15 后形成低温低压气体，经过第二三通阀13(此时第二三通阀13低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
57.结合参见图9所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内空调加热+电池加热+电机冷却模式时，控制制冷剂循环运行，控制电池换热支路与压缩机1的排气口连通，控制中间换热支路与压缩机1的吸气口连通，控制车内换热器8与压缩机1的排气口连通，控制车外换热器3与压缩机1的吸气口连通，控制第一节流装置5、第二节流装置 6和第三节流装置7打开，控制油泵14启动，控制车外风机4和车内风机9 开启。
58.当低温天气，电机系统有充足热源，为了避免热量浪费，可以将热量重复利用，将热量转移到驾驶舱内和电池组中，增加制热量的同时降低能耗，此时采用驾驶舱空调加热+电池加热+电机系统冷却模式，结合图9流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体分两流路，一部分高温高压气体经过四通阀2，进入车内换热器8进行换热，此时，车内风机9开启，第一节流装置5开启，冷凝后的高压高温液体经过第一节流装置5后节流成低温低压液体；一部分高温高压气体经过第一三通阀11(此时该阀得电，高压侧打开，低压侧关闭)，进入电
池组换热器12对电池组机型加热，此时，第二节流装置6开启，冷凝后的高压高温液体经过第二节流装置6后节流成低温低压液体；两部分低温低压液体合流后再分两路，第一部分经过车外换热器3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；另一部分经过第三节流装置7后经过中间换热器15后形成低温低压气体，经过第二三通阀13(此时第二三通阀13低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
59.结合参见图10所示，根据当前的工作模式对制冷剂循环进行控制的步骤包括：当当前的工作模式为车内空调加热+电池冷却+电机加热模式时，控制制冷剂循环运行，控制电池换热支路与压缩机1的吸气口连通，控制中间换热支路与压缩机1的排气口连通，控制车内换热器8与压缩机1的排气口连通，控制车外换热器3与压缩机1的吸气口连通，控制第一节流装置5、第二节流装置6和第三节流装置7打开，控制油泵14启动，控制车外风机4和车内风机9 开启。
60.当低温天气，电池系统有充足热源，为了避免热量浪费，可以将热量重复利用，将热量转移到驾驶舱内和电机系统中，增加制热量的同时降低能耗，此时采用驾驶舱空调加热+电池冷却+电机系统加热模式，结合图10流程图所示：由压缩机1出来的高温高压气体分两流路，一部分高温高压气体经过四通阀2，进入车内换热器8进行换热，此时，车内风机9开启，第一节流装置5开启，冷凝后的高压高温液体经过第一节流装置5后节流成低温低压液体；一部分高温高压气体经过第二三通阀13(此时该阀得电，高压侧打开，低压侧关闭)，进入15-油冷换热器对电机系统进行加热，此时，第三节流装置7开启，冷凝后的高压高温液体经过第三节流装置7后节流成低温低压液体；两部分低温低压液体合流后再分两路，第一部分经过车外换热器3后吸热形成低温低压气体，此时车外风机4开启，低温低压气体经过四通阀2后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环；另一部分经过第二节流装置6后经过电池组换热器12后形成低温低压气体，经过第一三通阀11(此时第一三通阀11低压侧掉电开启)后回流到气液分离器10中，再回到压缩机1中，完成循环。
61.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
62.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。