换热系统以及具有其的车辆的制作方法

1.本技术为换热技术领域，具体涉及一种换热系统以及具有其的车辆。


背景技术：

2.目前，新能源汽车由于环保、驾驶体验好、行驶耗费低等优点成为汽车市场的热门，已然成为汽车行业未来的发展趋势。其实早在1834年电动汽车就已诞生，但由于续航里程短、充电慢未受到人们的青睐，如今，电池续航问题仍然是该方向需要攻克的重难点。电池热管理系统的根本作用是让电池工作在一定的适宜温度范围内，维持最佳的使用状态和效率，同时合理分配电池负载，以此保证电池系统的性能和寿命，维持车内舒适温度。电池热管理目前市面上主要有风冷、液冷、直冷三种途径，风冷成本低，安装简便，但均温性较差，不能制热；直冷降温、升温效率高，占用空间较小，容易布置，但由于制冷剂易相变导致电池进出口液温较难控制，电池工作温度难以稳定在最佳状态；液冷效率高，降温快，均温性好，已然成为市面上主流新能源车热管理方式。
3.但是，现有技术中的液冷系统，但是方案复杂，现有的液冷系统在超高温与超低温环境下能力不足，不能满足电池在极端温度下的需求。
4.因此，如何提供一种能够满足电池在极端温度下的需求的换热系统以及具有其的车辆成为本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

5.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种换热系统以及具有其的车辆，能够满足电池在极端温度下的需求。
6.为了解决上述问题，本技术提供一种换热系统，包括：
7.热泵换热系统；热泵换热系统包括依次连通的压缩机、第一换热结构、节流装置和第二换热结构；第二换热结构能够对室内进行换热；
8.电池换热系统，第二换热结构能够与电池换热系统之间进行换热，以调节电池所在环境的温度；
9.和补气结构；当t》t1；或者，t《t2时，补气结构能够与压缩机的补气口连通，以对压缩机补气增焓，进而提高第二换热结构的换热能力；其中，t为电池所在环境温度；t1为第一预设温度；t2为第二预设温度；且t1》t2。
10.进一步地，换热系统包括第一管路和第二管路；第一管路和第二管路并联设置于节流装置与压缩机之间；第二换热结构包括第一换热器和第二换热器；第一换热器设置于第一管路上，第二换热器设置于第二管路上；第一换热器能够对室内进行换热；第二换热器能够与电池换热系统换热。
11.进一步地，第一管路上还设置有第一节流结构，第一节流结构的开度可调；
12.和/或，第二管路上还设置有第二节流结构，第二节流结构的开度可调；
13.和/或，节流装置的开度可调。
14.进一步地，当第一管路上还设置有第一节流结构时，当t》t1；或者，t《t2时，在对电池进行预换热时，调节第一节流结构的开度，以使得第一节流结构的开度为0；
15.和/或，当第二管路上还设置有第二节流结构时，当t到达t适时，减小第二节流结构的开度；其中，t适为预设的电池适宜的工作温度。
16.进一步地，当第一管路上还设置有第一节流结构时，第一节流结构位于节流装置与第一换热器之间；
17.和/或，当第二管路上还设置有第二节流结构时，第二节流结构位于节流装置与第二换热器之间。
18.进一步地，补气结构包括闪蒸器，闪蒸器连接于节流装置与第二换热结构之间；闪蒸器的气体出口与压缩机的补气口通过连通管连通，连通管上设置有第一控制阀；第一控制阀能够控制连通管的通断。
19.进一步地，电池换热系统包括依次连接的泵体和换热装置；电池换热系统包括换热段，换热段能够与第二换热器换热，以使得第二换热器与电池换热系统换热；换热装置用于对电池进行换热；泵体能够驱动换热介质在电池换热系统内流动。
20.进一步地，电池换热系统还包括加热结构；在换热介质的流动方向上，泵体、加热结构和换热装置依次连通；当t《t3时，加热结构能够对电池换热系统中的换热介质进行加热；其中，t3为第三预设温度，且t2《t3《t1。
21.进一步地，电池换热系统还包括调节管路，调节管路与加热结构并联设置于泵体和换热装置之间；调节管路上连接有第二控制阀；第二控制阀能够控制调节管路的通断，以使得从泵体流出的换热介质可选择的流入调节管路或加热结构中。
22.进一步地，电池换热系统还包括换热管路；换热管路上还设置有第三换热结构，第三换热器能够与空气换热，以使得电池换热系统内的换热介质与空气换热；换热管路的第一端连接于换热段的第一端，换热管路的第二端连接于换热段的第二端；换热管路可通断设置。
23.进一步地，当t4《t《t5时，换热管路连通，热泵换热系统停止工作；当t5《t，或t《t4时，换热管路断开，热泵换热系统进行工作；其中，t4为第四预设温度；t5为第五预设温度，且t2《t4《t5《t1。
24.进一步地，换热系统还包括三通阀；三通阀具有a1端口、a2端口和a3端口；换热段的第一端依次连通泵体、加热结构和换热装置的进口；a1端口与换热段的第二端连通，a2端口连通换热管路的第一端；a3端口连通至换热装置的出口；a3端口可选择地与a1端口或a2端口连通。
25.根据本技术的再一方面，提供了一种车辆，换热系统为上述的换热系统。
26.本技术提供的换热系统以及具有其的车辆。本技术能够满足电池在极端温度下的需求。
附图说明
27.图1为本技术实施例中的换热系统的工作原理图；
28.图2为本技术实施例中t《t2时的换热系统的结构示意图；
29.图3为本技术实施例中t2《t《t3时的换热系统的结构示意图；
30.图4为本技术实施例中t3《t《t4时的换热系统的结构示意图；
31.图5为本技术实施例中t4《t《t5时的换热系统的结构示意图；
32.图6为本技术实施例中t5《t《t1时的换热系统的结构示意图；
33.图7为本技术实施例中t》t1时的换热系统的结构示意图；
34.图8为本技术实施例中车舱出风口的结构示意图。
35.1、压缩机；2、油分离器；3、四通阀；4、第一换热结构；5、节流装置；6、闪发器；7、第一节流结构；8、第二节流结构；9、第一换热器；10、第二换热器；11、气液分离器；12、第一控制阀；13、第三换热结构；14、三通阀；15、膨胀水箱；16、泵体；17、第二控制阀；18、加热结构；19、换热装置；20、第一风道；21、pct风门；22、第二风道；23、pct；24、风机结构。
具体实施方式
36.结合参见图1-8所示，本技术还公开了一种换热系统，包括热泵换热系统、电池换热系统和补气结构；热泵换热系统包括依次连通的压缩机1、第一换热结构4、节流装置5和第二换热结构；第二换热结构能够对室内进行换热；第二换热结构能够与电池换热系统之间进行换热，以调节电池所在环境的温度；当t》t1；或者，t《t2时，补气结构能够与压缩机1的补气口连通，以对压缩机1补气增焓，进而提高第二换热结构的换热能力；其中，t为电池所在环境温度；t1为第一预设温度；t2为第二预设温度；且t1》t2。
37.本技术采用补气增焓方法提升在超低温/高温制热/制冷能力；当t》t1或者t《t2时，比如t1为-20℃，t2为55℃时，当温度在零下20℃以下，或者55℃时，通过补气结构排出的气态制冷剂进入压缩机1补气口，可以使得压缩机1出口的压力、温度均有所提升，可以有效的提高第二换热结构中的换热效果。
38.本技术在极端天气下也能同时满足电池和乘员舱的加热、制冷需求，相对于其他的电池热管理方案，本技术换热系统在极端天气下，比如零下20℃或55℃条件下，可以保证10min内电池温度达到设定值，能提升电池电量近30％，同时部件较少，能节省10％左右费用.。
39.本技术还公开了一些实施例，换热系统包括第一管路和第二管路；第一管路和第二管路并联设置于节流装置5与压缩机1之间；第二换热结构包括第一换热器9和第二换热器10；第一换热器9设置于第一管路上，第二换热器10设置于第二管路上；第一换热器9能够对室内进行换热；第二换热器10能够与电池换热系统换热。这样可以使得第二换热器10在与电池换热系统换热过程中，不影响第一换热器9对室内温度的调节效果。第二换热器10为换热板。
40.本技术还公开了一些实施例，第一管路上还设置有第一节流结构7，第一节流结构7的开度可调；第一节流结构7为电子膨胀阀。
41.本技术还公开了一些实施例，第二管路上还设置有第二节流结构8，第二节流结构8的开度可调，第一节流结构7为电子膨胀阀。
42.本技术还公开了一些实施例，节流装置5的开度可调，节流装置5也为组合膨胀阀或者，并联设置的电子膨胀阀和电磁阀。
43.本技术还公开了一些实施例，当第一管路上还设置有第一节流结构7时，当t》t1；或者，t《t2时，在对电池进行预换热时，调节第一节流结构7的开度，以使得第一节流结构7
的开度为0；即当电池所在环境中的温度过低或过高时，可以对电池先进行预换热，比如温度过低，比如在零下20℃以下时，可以先对其电池预热，在预热过程中，调节第一节流结构7的开度，以使得第一节流结构7的开度为0，即使得压缩机1排气口排出的全部的冷媒均流入第二换热器10中，以快速对电池进行加热。比如温度过高，比如在50℃以上时，可以先对其电池预冷，在预冷过程中，调节第一节流结构7的开度，以使得第一节流结构7的开度为0，即使得经过节流装置5节流降压后的全部的冷媒均流入第二换热器10中，以快速对电池进行降温。预换热指的是，在初次对电池进行换热。比如电池一直在比较冷的环境中，刚开始对电池加热为预热；或者电池一直在比较热的环境中，刚开始对电池降温为预冷。
44.本技术还公开了一些实施例，当第二管路上还设置有第二节流结构8时，当t到达t适时，减小第二节流结构8的开度；其中，t适为预设的电池适宜的工作温度。当电池所在环境温度达到适宜的工作温度时，可以减小第二节流结构8的开度，使得更多的冷媒流入第一换热器9中，以对室内进行换热，这样可以兼顾对电池和室内调温。
45.本技术还公开了一些实施例，当第一管路上还设置有第一节流结构7时，第一节流结构7位于节流装置5与第一换热器9之间；这样在制热时，可以使得高温高压的冷媒先流经第一换热器9，对室内进行换热(提高室内温度)后再流经第一节流结构7进行进行节流降压；制冷时，冷媒先流经第一节流结构7进行进行节流降压，再流入第一换热器9，对室内进行换热(降低室内温度)；这样可以有效的利用冷媒中的热量或冷量。
46.本技术还公开了一些实施例，当第二管路上还设置有第二节流结构8时，第二节流结构8位于节流装置5与第二换热器10之间。这样在制热时，可以使得高温高压的冷媒先流经第二换热器10，对电池换热系统进行换热(加热)后再流经第二节流结构8进行进行节流降压；制冷时，冷媒先流经第二节流结构8进行进行节流降压，再流入第二换热器10，对电池换热系统进行换热(降温)；这样可以有效的利用热泵换热系统中冷媒中的热量或冷量。
47.本技术还公开了一些实施例，补气结构包括闪蒸器，闪蒸器连接于节流装置5与第二换热结构之间；闪蒸器的气体出口与压缩机1的补气口通过连通管连通，连通管上设置有第一控制阀12；第一控制阀12能够控制连通管的通断。可以通过第一控制阀12控制连通管的通断，来控制是否要对压缩机1进行补气，则本技术可以根据电池所在环境的温度情况控制连通管的通断，在极端温度下，可以使得连通管连通，进而对压缩机1进行补气增焓，可以使得压缩机1出口的压力、温度均有所提升，可以有效的提高第二换热结构中的换热效果。
48.本技术还公开了一些实施例，电池换热系统包括依次连接的泵体16和换热装置19；电池换热系统包括换热段，换热段能够与第二换热器10换热，以使得第二换热器10与电池换热系统换热；换热装置19用于对电池进行换热；泵体16能够驱动换热介质在电池换热系统内流动。电池换热系统中还具有膨胀水箱15，换热介质为水。在换热介质的流动方向上，膨胀水箱15、泵体16、换热装置19以及换热段依次连通形成循环流路。且本技术采用液冷方式能够保证电池控温迅速。
49.本技术还公开了一些实施例，电池换热系统还包括加热结构18；在换热介质的流动方向上，泵体16、加热结构18和换热装置19依次连通；当t《t3时，加热结构18能够对电池换热系统中的换热介质进行加热；其中，t3为第三预设温度，且t2《t3《t1。当电池所在环境温度低于第三预设温度时，可以采用换热装置19对电池换热系统中的换热介质进行加热，可以进一步提高对电池的升温效果。加热结构18可以为ptc热敏电阻元件。
50.本技术还公开了一些实施例，电池换热系统还包括调节管路，调节管路与加热结构18并联设置于泵体16和换热装置19之间；调节管路上连接有第二控制阀17；第二控制阀17能够控制调节管路的通断，以使得从泵体16流出的换热介质可选择的流入调节管路或加热结构18中。当第二控制阀17控制调节管路断开时，泵体16中流出的换热介质能够流入加热装置中进行加热，再流入换热装置19中，以对电池进行加热；当第二控制阀17控制调节管路连通时，泵体16中流出的换热介质能够全部流入调节管路中(不加热装置中进行加热)，再流入换热装置19中，以对电池进行换热(加热或降温)。
51.本技术还公开了一些实施例，电池换热系统还包括换热管路；换热管路上还设置有第三换热结构13，第三换热器能够与空气换热，以使得电池换热系统内的换热介质与空气换热；换热管路的第一端连接于换热段的第一端，换热管路的第二端连接于换热段的第二端；换热管路可通断设置。第三换热器对应位置还设置有风机，可以通过风机提高第三换热器的换热效率。当环境温度适宜的时候，可以仅仅通过第三换热器，将电池换热系统中的冷媒与空气进行换热，以调节电池的温度，这样利用自然冷量或热量，能够在保证电池工作温度的情况下，节约能源。第三换热器可以为电池冷板。
52.本技术还公开了一些实施例，当t4《t《t5时，换热管路连通，热泵换热系统停止工作；当t5《t，或t《t4时，换热管路断开，热泵换热系统进行工作；其中，t4为第四预设温度；t5为第五预设温度，且t2《t4《t5《t1。比如t4＝15℃；t5＝30℃；当外界环境在15℃-30℃之间时，外界环境不过冷，也不过热，可以完全通过第三换热器，以采用自然冷量或热量调节电池的温度；在这个温度下，室内的温度也无需调节，则可以关闭热泵换热系统。
53.本技术还公开了一些实施例，换热系统还包括三通阀14；三通阀14具有a1端口、a2端口和a3端口；换热段的第一端依次连通泵体16、加热结构18和换热装置19的进口；a1端口与换热段的第二端连通，a2端口连通换热管路的第一端；a3端口连通至换热装置19的出口；a3端口可选择地与a1端口或a2端口连通。这样可以使得本技术根据外界不同的温度，使得换热装置19与第二换热器10或第三换热结构13连通，以进行换热。在本技术中，可以为t1＝43℃；t2＝-20℃；t3＝-5℃；t4＝15℃；t5＝30℃。
54.如附图1所示，本技术包括压缩机1、油分离器2、四通阀3、第一换热结构4、组合膨胀阀、闪发器6、第一控制阀12、第二控制阀17、第一换热器9、第二换热器10、气液分离器11、第一控制阀12、第三换热结构13、三通阀14、膨胀水箱15、泵体16即水泵、第二控制阀17、加热结构18、换热装置19、各连接管形成了一个完整的电池热管理系统。四通阀3具有b1端口、b2端口、b3端口和b4端口；压缩机1的排气口连通b1端口；b4端口连通压缩机1的吸气口；第一换热结构4的第一端口连通所述b2端口；节流装置5的第一阀口连通换热结构的第二端口；节流装置5的第二阀口连通所述第二换热结构的第一端口，所述第二换热结构的第二端口连通b3端口.
55.如附图2，当在超低温环境下(即t《t2时，比如t2为-20℃；t＜-20℃时)，电池、车舱供热开启时，在热泵换热系统中，压缩机1出口高温高压气体经油分离器2和四通阀3后进入到第一换热器9和第二换热器10放热，出口均为高压中温液态，此时第一节流结构7和第二节流结构8为中间开度，节流后为中压中温气液两相，第一控制阀12通电导通，气态制冷剂进入压缩机1补气口，如此一来，压缩机1出口压力、温度均有所提升，增加在车内换热器即第一换热器9和换热板即第二换热器10中的换热；而闪发器6中液态制冷剂进入组合膨胀阀
再次节流，变成低压低温液态制冷剂，而后进入第一换热结构4从外界吸热，经四通阀3进入气液分离器11后回到压缩机1吸入口，完成一个循环。在电池换热系统中，水泵即泵体16驱动系统运行，冷却液在第二换热器10中吸热后再进入加热结构18中加热，而后进入到换热装置19中放热。若在超低温环境下电池预热时，第一节流结构7开度为0，制冷剂只通过第二换热器10换热，相反，若电池已达到适宜工作状态，则第二节流结构8开度减小，大部分制冷剂进入车内换热器即第一换热器9中换热。
56.如附图3，当环境温度为-20℃
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5℃，电池、车舱供热开启时，在热泵换热系统中，高温高压气态制冷剂在第一换热器9即车内换热器和第二换热器10即换热板放热后经第一节流结构7节流降压后，变为低温低压过冷制冷剂，第一控制阀12不通电断开，节流装置5开度调至最大，相当于导通电磁阀，制冷剂直接进入第一换热结构4中吸热，而后经气液分离器11回到压缩机1进口；电池换热系统与超低温环境下(温度＜-20℃)运行方式一致。
57.如图4，当环境温度为-5℃-15℃，电池、车舱供热开启时，热泵换热系统与环境温度为-20℃
‑‑
5℃运行方式一致；在电池换热系统中，水泵即泵体16驱动系统运行，第二控制阀17为常闭电磁阀，断电导通，而后进入到电池冷板中放热。
58.如图5，当环境温度为15℃-30℃，电池需少量散热时，热泵换热系统不运行，电池换热系统的泵体16即水泵开启，第二控制阀17断电导通，电池热量仅靠第一换热结构4散热。
59.如图6，当环境温度为30℃-43℃，电池、车舱制冷开启时，压缩机1出口高温高压气态制冷剂经油分离器22和四通阀33进入到第一换热结构4中放热，此时节流装置5即组合膨胀阀开度最大，第一控制阀12断电断开，过冷液态制冷剂经第一节流结构7节流降压后进入第一换热器9即车内换热器和第二换热器10即换热板中吸热，换热量可通过第一节流结构7自动控制，而后，低压制冷剂经气液分离器11回到压缩机1吸入口；在电池换热系统中，第二控制阀17断电常开，冷却液在第二换热器10换热板中放热后进入到换热装置19即电池冷板中吸热，为电池降温，此时第一换热结构4不运转。
60.如图7，当在超高温环境下(温度＞43℃)，电池、车舱制冷时，高压常温的液态制冷剂经节流装置5即组合膨胀阀初步节流降压后，部分液态制冷剂转化为气态制冷剂，第一控制阀12通电导通，气态制冷剂进入到压缩机1补气口，增加压缩机1出口的压力和温度，从而增加制冷剂在第一换热结构4中的换热量；液态制冷机经第一节流结构7节流降压进入到第一换热器9即车内换热器和第二换热器10即换热板中吸热，此后回到压缩机1吸入口；电池换热系统与环境温度为30℃-43℃工作。
61.本技术采用一个三通阀、一个四通阀使得系统高度集成；采用补气增焓方法提升在超低温/高温制热/制冷能力；采用液冷方式保证电池控温迅速；采用多个膨胀阀精确控制各个模块温度；常规天气简化系统，采用一个风机为电池散热状态一致。本技术还解决了如下技术问题：在超高温与超低温环境下能力不足；适宜天气下电池少量散热耗能大；温控迅速，保证电池一直在合理温度下工作；电池、乘员舱单独制冷、制热。
62.本技术还公开了一种车辆，换热系统为上述的换热系统。车辆为电动汽车。本技术还可在车舱出风口末端增加ptc空气加热，用挡板切换，增加低温加热量。该结构包括第一风道20、pct风门21、第二风道22、pct23和风机结构24；将进一步增加在低温环境下的制热量。第一风道20设置在车舱出风口，第一风道内设置有风机结构24和pct结构，pct结构包括
pct风道，pct风道具有pct风门21，pct风道内具有pct23即加热结构，这样风机结构24能够引导气体在流经车舱出风口时，经过pct23加热。
63.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。
64.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。