一种车辆热管理系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种车辆热管理系统及车辆。


背景技术：

2.由于燃料电池具有高发电效率、零排放、低噪音等特点，新能源车辆开始逐渐采用燃料电池作为动力来源，然而燃料电池汽车具有几个重要的问题，其中，燃料电池模块的发电过程中有将近50％的电能转化为了热量，一方面导致能量利用率较低，另一方面对车辆热管理系统的散热能力提出很高的要求；燃料电池汽车需要配备动力电池组件来存储或提供电量，动力电池组件在冬季等其他低温情况下会损失较大的电量，同时动力电池组件工作最高温度不应超过40℃，动力电池组件在夏季等其他高温情况下，经过暴晒或者升温，其最高温度很容易超过40℃，即动力电池组件需要在适宜的温度区间内才能够正常工作，否则会影响动力电池组件的使用寿命，同时燃料电池模块及电机组件也需要在适宜的温度区间内才能够正常工作，在冬季等其他低温情况下直接启动燃料电池模块或电机组件会因为温差过大而导致燃料电池模块或电机组件产生一定的损伤，从而降低燃料电池模块和电机组件的使用寿命。
3.因此，亟于解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种车辆热管理系统及车辆，以能够提高能量利用率及散热能力，并提升燃料电池模块、动力电池组件和电机组件的使用寿命。
5.为达此目的，本发明提供一种车辆热管理系统，所述车辆热管理系统包括燃料电池热管理单元、驱动电机热管理单元及动力电池温控单元，所述燃料电池热管理单元、所述驱动电机热管理单元及所述动力电池温控单元均设置有冷却模块，所述车辆热管理系统还包括制冷加热单元，所述制冷加热单元包括加热模块和制冷模块，所述燃料电池热管理单元包括：
6.第一换热回路，被配置为与燃料电池模块进行热交换；及
7.循环换热回路，所述加热模块连通于所述循环换热回路，并能够为所述循环换热回路供给加热介质，所述循环换热回路上设有第一换热器、第二换热器及第三换热器，所述第一换热器被配置为使所述循环换热回路与所述第一换热回路进行热交换，所述第二换热器被配置为使所述循环换热回路与所述驱动电机热管理单元进行热交换，所述第三换热器被配置为使所述循环换热回路与所述动力电池温控单元进行热交换，所述制冷模块连通于所述动力电池温控单元，并能够与所述动力电池温控单元进行热交换。
8.作为优选，所述燃料电池热管理单元还包括第二换热回路，所述第二换热回路被配置为与所述燃料电池模块进行热交换，所述第二换热回路上设有散热机构，所述散热机构被配置为散发所述第二换热回路的热量。
9.作为优选，所述第一换热回路与所述第二换热回路并联。
10.作为优选，所述制冷加热单元为驾驶室制冷加热单元。
11.作为优选，所述驾驶室制冷加热单元包括：
12.第三换热回路，被配置为降低驾驶室的环境温度，所述第三换热回路上设置有空调压缩机及冷凝器；及
13.第四换热回路，被配置为提高驾驶室的环境温度，所述第四换热回路上设置有ptc加热器。
14.作为优选，所述驾驶室制冷加热单元还包括第五换热回路，所述第五换热回路连通于所述第三换热回路，所述第五换热回路上设有第四换热器，所述第四换热器被配置为使所述第五换热回路及所述动力电池温控单元进行热交换，所述空调压缩机及所述冷凝器共同组成所述制冷模块。
15.作为优选，所述驾驶室制冷加热单元还包括第六换热回路，所述第六换热回路连通于所述第四换热回路和所述循环换热回路之间，所述ptc加热器为所述加热模块。
16.作为优选，所述驱动电机热管理单元包括第九换热回路，所述第九换热回路包括第一换热支路及第二换热支路，所述第一换热支路被配置为与电机组件进行热交换，所述第一换热支路上设置有第二散热器，所述第一换热支路和所述第二散热器共同组成所述驱动电机热管理单元的所述冷却模块，所述第二换热支路被配置为与所述第二换热器和所述电机组件进行热交换，所述第二换热支路与所述第一换热支路并联。
17.作为优选，所述车辆热管理系统还包括检测机构，所述检测机构能够分别检测所述燃料电池热管理单元、所述驱动电机热管理单元、所述制冷加热单元及所述动力电池温控单元的热管理系统的温度。
18.本发明还提供了一种车辆，该车辆包括如上所述的车辆热管理系统。
19.本发明的有益效果：本发明能够使燃料电池模块实现快速低温冷启动，并能够在适于工作的第一预设温度区间内进行工作，并使电机组件能够在适于工作的第二预设温度区间内进行工作，同时使动力电池组件能够在适于工作的第三预设温度区间内进行工作。并且循环换热回路还能够将燃料电池模块在工作时产生的大量的热量通过第二换热器及第三换热器分别传递给驱动电机热管理单元及动力电池温控单元中，以分别对电机组件和动力电池组件进行辅助加热，进一步保证了电机组件和动力电池组件能够分别在适于工作的第二预设温度区间和第三预设温度区间内进行工作。制冷加热单元的制冷模块能够对动力电池温控单元的动力电池组件进行辅助冷却，以进一步保证动力电池组件能够在适于工作的第三预设温度区间内进行工作，从而提升了燃料电池模块、电机组件和动力电池组件的使用寿命。同时，本发明中的车辆热管理系统的能量利用率及散热能力较高。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的车辆热管理系统的结构原理图。
21.图中：
22.1、燃料电池热管理单元；111、第一换热回路；112、第二换热回路；12、循环换热回路；131、第一换热器；132、第二换热器；133、第三换热器；141、燃料电池模块；142、燃料电池高压控制模块；15、第一膨胀水箱；16、第一散热器；
23.2、驾驶室制冷加热单元；211、第三换热回路；212、空调压缩机；213、冷凝器；221、
第四换热回路；222、ptc加热器；223、第六换热回路；231、第五换热回路；232、第四换热器；24、第二膨胀水箱；
24.3、驱动电机热管理单元；311、第一换热支路；312、第二换热支路；33、驱动电机；34、电机控制器；35、第三膨胀水箱；36、第二散热器；
25.4、动力电池温控单元；41、第七换热回路；42、动力电池组件；43、第三散热器；44、第四膨胀水箱；45、第八换热回路；
26.5、驾驶室；
27.61、水泵；62、控制阀组；
28.7、温度检测器。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
30.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
33.为了解决前文述及的问题，本实施例提供一种车辆，该车辆包括车辆热管理系统，请参见图1，该车辆热管理系统包括燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3及动力电池温控单元4，燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3及动力电池温控单元4均设置有冷却模块，车辆热管理系统还包括制冷加热单元，制冷加热单元包括加热模块和制冷模块，燃料电池热管理单元1用于控制设置于车辆上的燃料电池模块141的温度，驱动电机热管理单元3用于控制电机组件的工作温度，动力电池温控单元4用于控制动力电池组件42的工作温度。燃料电池热管理单元1包括第一换热回路111及循环换热回路12，第一换热回路111被配置为与燃料电池模块141进行热交换，加热模块连通于循环换热回路12，并能够为循环换热回路12供给加热介质，循环换热回路12上设有第一换热器131、第二换热器132及第三换热器133，第一换热器131被配置为使循环换热回路12与第一换热回路111进行热交
换，第二换热器132被配置为使循环换热回路12与驱动电机热管理单元3进行热交换，第三换热器133被配置为使循环换热回路12与动力电池温控单元4进行热交换，制冷模块连通于动力电池温控单元4，并能够与动力电池温控单元4进行热交换。
34.当燃料电池模块141处于低温状态时，制冷加热单元能够为循环换热回路12供给加热介质，从而使得第一换热器131能够使循环换热回路12与第一换热回路111进行热交换，即制冷加热单元能够通过循环换热回路12、第一换热器131及第一换热回路111对燃料电池模块141加热，使燃料电池模块141实现快速低温冷启动，当燃料电池模块141处于高温状态时，燃料电池热管理单元1的冷却模块能够对燃料电池模块141冷却，进而使燃料电池模块141能够在适于工作的第一预设温度区间内进行工作，第二换热器132和第三换热器133能够使循环换热回路12分别与驱动电机热管理单元3和动力电池温控单元4进行热交换，即制冷加热单元能够通过循环换热回路12和第二换热器132对电机组件加热，并能够通过循环换热回路12和第三换热器133对动力电池组件42加热，同时驱动电机热管理单元3和动力电池温控单元4各自的冷却模块能够分别对电机组件和动力电池组件42冷却，进而使电机组件能够在适于工作的第二预设温度区间内进行工作，并使动力电池组件42能够在适于工作的第三预设温度区间内进行工作。并且由于燃料电池模块141在工作过程中会产生大量热量，循环换热回路12还能够将燃料电池模块141在工作时产生的大量的热量通过第二换热器132及第三换热器133分别传递给驱动电机热管理单元3及动力电池温控单元4中，以分别对电机组件和动力电池组件42进行辅助加热，进一步保证了电机组件和动力电池组件42能够分别在适于工作的第二预设温度区间和第三预设温度区间内进行工作，由于本实施例中能够通过利用燃料电池模块141在工作时产生的大量的热量分别对电机组件和动力电池组件42进行辅助加热，因此本实施例中的车辆热管理系统能量利用率较高。
35.制冷加热单元的制冷模块能够对动力电池温控单元4的动力电池组件42进行辅助冷却，以进一步保证动力电池组件42能够在适于工作的第三预设温度区间内进行工作，从而提升了燃料电池模块141、电机组件和动力电池组件42的使用寿命。结合上述，本实施例中的车辆热管理系统除在燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3及动力电池温控单元4内均设置有冷却模块外，还设置有相应的结构对燃料电池模块141和动力电池组件42进行辅助散热冷却，因此本实施例中的车辆热管理系统的散热能力较高。
36.为了进一步提升燃料电池热管理单元1的散热能力，在本实施例中，燃料电池热管理单元1还包括第二换热回路112，第二换热回路112被配置为与燃料电池模块141进行热交换，第二换热回路112上设有散热机构，散热机构被配置为散发第二换热回路112的热量，散热机构包括一对第一散热器16及第一膨胀水箱15，第一膨胀水箱15能够为第一换热回路111及第二换热回路112补充冷却介质，并且能够排空第一换热回路111及第二换热回路112内产生的气体。
37.可以理解的是，第二换热回路112、一对第一散热器16及第一膨胀水箱15共同组成燃料电池热管理单元1的冷却模块。
38.优选地，在本实施例中，第一换热回路111与第二换热回路112并联。
39.进一步地，在本实施例中，制冷加热单元为能够为驾驶室5供给暖风或冷风的驾驶室制冷加热单元2，由于驾驶室制冷加热单元2的加热模块和制冷模块通常设置于车身的动力舱体中，这样不仅便于优化循环换热回路12的管线布置，而且能够充分利用驾驶室内的
驾驶室制冷加热单元2。
40.具体地，请参见图1，驾驶室制冷加热单元2包括第三换热回路211、第四换热回路221及第二膨胀水箱24，其中，第三换热回路211被配置为降低驾驶室的环境温度，第三换热回路211上设置有空调压缩机212及冷凝器213，第四换热回路221被配置为提高驾驶室的环境温度，第四换热回路221上设置有ptc加热器222，ptc加热器222为驾驶室制冷加热单元2的加热模块，第四换热回路221连通于循环换热回路12，第二膨胀水箱24能够为第三换热回路211、第四换热回路221及循环换热回路12提供加热介质。
41.可以理解的是，本实施例中的驾驶室制冷加热单元2还包括第六换热回路223，第六换热回路223连通于第四换热回路221和循环换热回路12之间，ptc加热器222为加热模块，加热介质能够通过第六换热回路223被提供给循环换热回路12。
42.进一步地，循环换热回路12还能够将燃料电池模块141在工作时产生的大量的热量通过第六换热回路223提供给驾驶室，从而提高驾驶室内的温度。
43.动力电池温控单元4包括动力电池组件42、第七换热回路41、第八换热回路45、第三散热器43及第四膨胀水箱44，动力电池组件42位于第七换热回路41上，且第七换热回路41经过第四换热器232及第三换热器133，动力电池组件42还位于第八换热回路45上，且第八换热回路45上设置有第三散热器43，第八换热回路45及第三散热器43共同组成动力电池温控单元4的冷却模块，第四膨胀水箱44能够为第八换热回路45供给冷却介质，第三散热器43能够散发第八换热回路45的温度，从而能够散发动力电池组件42工作时产生的热量，为了进一步能够提升动力电池温控单元4的散热能力，以便于冷却动力电池组件42的温度，在本实施例中，驾驶室制冷加热单元2还包括第五换热回路231，第五换热回路231连通于第三换热回路211，第五换热回路231上设有第四换热器232，第四换热器232被配置为使第五换热回路231及动力电池温控单元4的第七换热回路41进行热交换，空调压缩机212及冷凝器213共同组成驾驶室制冷加热单元2的制冷模块，动力电池组件42位于第七换热回路41上，从而能够将被冷凝器213降低温度后的部分冷却介质用于降低动力电池组件42的温度，从而提升动力电池组件42的散热能力。
44.在本实施例中，驱动电机热管理单元3包括第九换热回路，第九换热回路包括第一换热支路311、第二换热支路312、第二散热器36及第三膨胀水箱35，第一换热支路311被配置为与电机组件进行热交换，电机组件包括驱动电机33、电机控制器34及燃料电池高压控制模块142，第一换热支路311上设置有第二散热器36，第一换热支路311和第二散热器36共同组成驱动电机热管理单元3的冷却模块，第二换热支路312被配置为与第二换热器132和电机组件进行热交换，以能够与循环换热回路12进行热交换。第三膨胀水箱35能够为第一换热支路311及第二换热支路312供给换热介质，经过第一换热支路311及第二换热支路312换热作业后的换热介质通过第二散热器36散发热量，第二换热支路312与第一换热支路311并联。
45.进一步地，为了便于对车辆热管理系统进行控制，在本实施例中，车辆热管理系统还包括检测机构及控制元件，其中检测机构包括多个温度检测器7，燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3、制冷加热单元及动力电池温控单元4中均设置有温度检测器7，从而能够使检测机构能够分别检测燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3、制冷加热单元及动力电池温控单元4的温度，控制元件包括水泵61及控制阀组62，其中第四换热回路
221、循环换热回路12及第二换热支路312中均设置有水泵61，以能够增大位于第四换热回路221、循环换热回路12及第二换热支路312中的换热介质的流量，燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3、制冷加热单元及动力电池温控单元4中均设置有控制阀组62，控制阀组62不仅能够控制各个换热回路的通断，而且还能够控制各个换热回路中的换热介质的流量。
46.可以理解的是，在本实施例中，车辆的控制器可以通过采集车辆热管理系统中的各个温度检测器7测得实时温度，并根据不同的实时温度，通过控制各个控制阀组62的通断以及换热介质的流量，从而控制燃料电池热管理单元1、驱动电机热管理单元3、制冷加热单元及动力电池温控单元4的各个换热回路进行热交换，以能够使燃料电池模块141、动力电池组件42及电机组件在适宜的环境温度内进行工作。
47.当温度检测器7检测燃料电池模块141、动力电池组件42及电机组件处于低温环境时，可以通过增大位于第四换热回路221的水泵61的功率，并增大ptc加热器222的加热功率，从而快速为循环换热回路12供给被加热的换热介质，通过第一换热器131、第二换热器132及第三换热器133分别将热量输送至燃料电池模块141、动力电池组件42及电机组件，当温度检测器7检测到燃料电池模块141产生了较多的热量时，可以通过第一换热器131、循环换热回路12、第二换热器132及第三换热器133将燃料电池模块141产生的温度分别与驱动电机热管理单元3及动力电池温控单元4进行热交换，以对燃料电池模块141辅助散热，进而增大车辆热管理系统的散热能力，由于上述内容是本领域的现有技术，因此在此不作进一步赘述。
48.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。