一种适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车。


背景技术：

2.基于节能目的，现在越来越多的电动汽车使用整车热管理设备，目前电动汽车的整车热管理主要包含乘客舱热管理和动力电池热管理。要保证电动汽车的电池充放电效率高，就需要提供给电动汽车的电池合适的工作温度，工作温度过高或过低都会对其性能以及续航能力造成很大影响。
3.目前gwp＝1300的r134a制冷剂在-20℃环境下，无法满足采暖需求，制冷剂r134a被替代已成为必然；co2作为自然工质，低温下采暖能力优良，且gwp仅为1，是公认的汽车空调最终解决方案。目前部分汽车厂家尤其是欧洲车型，已经大力推广co2制冷剂的使用。
4.但是作为电动汽车用整车热管理设备，其使用方案仍有较多差异，且部分专利方案仅能满足乘客舱制冷、采暖等舒适性功能，对动力电池的加热以及冷却功能并不能全工况满足，甚者电池加热功能仍然依靠ptc进行水侧加热，不能很好的发挥co2的制热优势且成本较高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车，能够应用于电动汽车的热管理，至少可以解决现有技术中对动力电池的加热以及冷却不能全工况满足的问题。
6.为达到上述目的，本实用新型公开了一种适用于电动汽车的热管理设备，包括第一回路和第二回路；
7.第一回路包括相互连接的压缩机、内置气冷器、换热器、气液分离器、外置气冷器、蒸发器、第一双向节流阀和第一开关阀,所述第一双向节流阀设置于所述内置气冷器和所述换热器之间，所述第一开关阀设置于所述气液分离器和所述换热器之间；
8.所述第二回路包括相互连接的电池和所述换热器。
9.可选地，所述第一回路还包括第二开关阀、第二双向节流阀、第三双向节流阀和第三开关阀，所述压缩机、所述第二开关阀、所述内置气冷器、所述第一双向节流阀、所述换热器、所述第二双向节流阀、所述第三双向节流阀、所述气液分离器、所述外置气冷器、所述第三开关阀和所述气液分离器依次连通，形成整车加热回路。
10.可选地，所述第一回路还包括第四开关阀，所述压缩机、所述第二开关阀、所述内置气冷器、所述第一双向节流阀、所述换热器、所述第二双向节流阀、所述蒸发器、所述第四开关阀和所述气液分离器依次连通，形成乘客舱制冷除湿/电池加热回路。
11.可选地，所述第一回路还包括第四双向节流阀，所述压缩机、所述第二开关阀、所述内置气冷器、所述第四双向节流阀、所述蒸发器、所述第二双向节流阀、所述换热器、所述
第一开关阀和所述气液分离器依次连通，形成乘客舱制热/电池冷却回路。
12.可选地，所述第一回路还包括第六开关阀，所述压缩机、所述第六开关阀、所述外置气冷器、所述气液分离器、所述第三双向节流阀、所述第二双向节流阀、所述换热器、所述第一开关阀和所述气液分离器依次连通，形成电池冷却回路。
13.可选地，所述第一回路还包括第五开关阀，所述压缩机、所述第二开关阀、所述内置气冷器、所述第五开关阀、所述外置气冷器、所述气液分离器和所述第三双向节流阀依次连通，所述第三双向节流阀分别与所述第二双向节流阀和所述蒸发器连通，所述第二双向节流阀与所述换热器、所述第一开关阀和所述气液分离器依次连通，所述蒸发器与所述第四开关阀和所述气液分离器依次连通，形成乘客舱制冷除湿/电池冷却回路。
14.可选地，所述第一回路中设置co2介质。
15.可选地，所述第二回路中设置冷却液。
16.可选地，所述第一回路还包括板式换热器，所述板式换热器设置于所述第一双向节流阀和所述换热器之间；所述第二回路还包括第一三通水阀、第二三通水阀和板式换热器，所述电池、所述第一三通水阀、所述换热器和所述第二三通水阀依次连通，所述板式换热器设置于所述第一三通水阀和所述第二三通水阀之间。
17.此外，本实用新型还公开了一种电动汽车，包括如上所述任意一项适用于电动汽车的热管理设备。
18.采用上述技术方案，本实用新型所述的适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车具有如下有益效果：
19.本实用新型适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车通过第一双向节流阀的开启和第一开关阀的关闭形成电池加热回路，可以使第一回路中的介质通过换热器与第二回路中的介质进行换热，从而实现电池加热功能。此外，可以取消ptc等电池加热的零件，节省成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
21.图1为本技术实施例一种工况下的适用于电动汽车的热管理设备的结构示意图；
22.图2为为本技术实施例另一种工况下的适用于电动汽车的热管理设备的结构示意图；
23.图3为为本技术实施例另一种工况下的适用于电动汽车的热管理设备的结构示意图；
24.图4为为本技术实施例另一种工况下的适用于电动汽车的热管理设备的结构示意图；
25.图5为为本技术实施例另一种工况下的适用于电动汽车的热管理设备的结构示意图；
26.图6为为本技术实施例另一种工况下的适用于电动汽车的热管理设备的结构示意
图；
27.以下对附图作补充说明：
28.1-压缩机；2-内置气冷器；3-换热器；4-气液分离器；5-外置气冷器； 6-蒸发器；7-第一双向节流阀；8-第二双向节流阀；9-第三双向节流阀；10-电池；11-第一开关阀；12-第二开关阀；13-第三开关阀；14-第四开关阀；15-第四双向节流阀；16-第五开关阀；17-第六开关阀；18-板式换热器；19-第一三通水阀；20-第二三通水阀。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。
30.此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
31.为了解决现有技术中存在的对动力电池的加热以及冷却不能全工况满足的问题，本实用新型公开了一种适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车。
32.实施例1：
33.结合图1所示，本实施例1提供的适用于电动汽车的热管理设备包括第一回路和第二回路。
34.第一回路包括压缩机1、第二开关阀12、内置气冷器2、第一双向节流阀7、换热器3、第二双向节流阀8、第三双向节流阀9、气液分离器4、外置气冷器5和第三开关阀13。压缩机1的出口与第二开关阀12的入口连通，第二开关阀12的出口与内置气冷器2的入口连通，内置气冷器2的出口与第一双向节流阀7的入口连通，第一双向节流阀7的出口与换热器3的入口3a连通，换热器3的出口3b与第二双向节流阀8的入口连通，第二双向节流阀8的出口与第三双向节流阀9的入口连通，第三双向节流阀9的出口与气液分离器4的入口4a连通，气液分离器4的出口4b与外置气冷器5的入口连通，外置气冷器5的出口与第三开关阀13的入口连通，第三开关阀13的出口与气液分离器4的入口4c连通，气液分离器4的出口4d 与压缩机1的入口连通，形成连通的第一回路。
35.第二回路包括电池10和换热器3，电池10的出口与换热器3的入口 3c连通，换热器3的出口3d与电池10的入口连通，形成连通的第二回路。
36.当乘客舱和电池10同时存在加热请求时，第六开关阀17、第四双向节流阀15、第五开关阀16、第一开关阀11和第四开关阀14关闭，第二开关阀12、第二双向节流阀8、第三双向节流阀9和第三开关阀13打开，第一双向节流阀7根据需求全开或者进行必要的节流，第一回路中的co2介质在内置气冷器2进行部分放热，实现乘客舱的加热，然后co2介质进入换热器3再次进行放热，与第二回路中的冷却液进行热量交换，实现冷却液的加热，冷却液在第二回路中循环，从而实现电池的加热；当只有电池有加热请求时，乘客舱没有加热请求时乘客舱的鼓风机关闭，此时，第一双向节流阀7根据需求全开，第一回路中的co2介质进入内置气冷器2不进行放热，co2介质进入换热器3进行全部放热，与第二回路中的冷却液进行热量交换，实现冷却液的加热，冷却液在第二回路中循环，从而实现电池的加热。
37.实施例1通过第一双向节流阀7的开启和第一开关阀11的关闭形成整车加热回路，可以使第一回路中的co2介质通过换热器与第二回路中的冷却液进行换热，从而实现电池加热功能。此外，可以取消ptc等电池加热的零件，节省成本。
38.实施例2：
39.结合图2所示，本实施例2提供的适用于电动汽车的热管理设备包括第一回路和第二回路。
40.第一回路包括压缩机1、第二开关阀12、内置气冷器2、第一双向节流阀7、换热器3、第二双向节流阀8、蒸发器6、第四开关阀14和气液分离器4。压缩机1的出口与第二开关阀12的入口连通，第二开关阀12的出口与内置气冷器2的入口连通，内置气冷器2的出口与第一双向节流阀7的入口连通，第一双向节流阀7的出口与换热器3的入口3a连通，换热器3 的出口3b与第二双向节流阀8的入口连通，第二双向节流阀8的出口与蒸发器6的入口连通，蒸发器6的出口与第四开关阀14的入口连通，第四开关阀14的出口与气液分离器4的入口4c连通，气液分离器4的出口4d与压缩机1的入口连通，形成连通的第一回路。
41.第二回路包括电池10和换热器3，电池10的出口与换热器3的入口 3c连通，换热器3的出口3d与电池10的入口连通，形成连通的第二回路。
42.当乘客舱有制冷除湿请求且电池10有加热请求时，第六开关阀17、第四双向节流阀15、第五开关阀16、第一开关阀11、第三双向节流阀9和第三开关阀13关闭，第二开关阀12、第二双向节流阀8和第四开关阀14打开，第一双向节流阀7根据需求全开或者进行必要的节流，第一回路中的 co2介质进入内置气冷器2进行部分放热，高温co2介质进入换热器3再次进行放热，与第二回路中的冷却液进行热量交换，实现冷却液的加热，冷却液在第二回路中循环，从而实现电池的加热，低温co2介质在第二双向节流阀8节流后进入蒸发器6进行吸热除湿，实现乘客舱的制冷除湿。
43.实施例2通过第一双向节流阀7的开启和第一开关阀11的关闭形成电池加热回路，可以使第一回路中的co2介质通过换热器与第二回路中的冷却液进行换热，从而实现电池加热功能。此外，可以取消ptc等电池加热的零件，节省成本。
44.实施例3：
45.结合图3所示，本实施例3提供的适用于电动汽车的热管理设备包括第一回路和第二回路。
46.第一回路包括压缩机1、第二开关阀12、内置气冷器2、第四双向节流阀15、蒸发器6、第二双向节流阀8、换热器3、第一开关阀11、气液分离器4、第三双向节流阀9、外置气冷器
5和第三开关阀13。压缩机1的出口与第二开关阀12的入口连通，第二开关阀12的出口与内置气冷器2的入口连通，内置气冷器2的出口与第四双向节流阀15的入口连通，第四双向节流阀15的出口与蒸发器6的入口连通，蒸发器6的出口与第二双向节流阀8的入口连通，蒸发器6的出口同时与第三双向节流阀9的入口连通，第二双向节流阀8的出口与换热器3的入口3b连通，换热器3的出口3a 与第一开关阀11的入口连通，第一开关阀11的出口与气液分离器4的入口4c连通，第三双向节流阀9的出口与气液分离器4的入口4a连通，气液分离器4的出口4b与外置气冷器5的入口连通，外置气冷器5的出口与第三开关阀13的入口连通，第三开关阀13的出口同时也与气液分离器4 的入口4c连通，气液分离器4的出口4d与压缩机1的入口连通，形成连通的第一回路。
47.第二回路包括电池10和换热器3，电池10的出口与换热器3的入口 3c连通，换热器3的出口3d与电池10的入口连通，形成连通的第二回路。
48.当乘客舱有制热除湿请求且电池10有冷却请求时，第六开关阀17、第五开关阀16、第一双向节流阀7和第四开关阀14关闭，第二开关阀12、第三开关阀13和第一开关阀11打开，第二双向节流阀8、第三双向节流阀 9和第四双向节流阀15根据需求进行必要的节流，第一回路中的co2介质进入内置气冷器2进行放热，实现乘客舱的加热，然后在第四双向节流阀 15节流后进入蒸发器6吸热，实现乘客舱的除湿，部分co2介质在第二双向节流阀8节流后进入换热器3进行吸热，与第二回路中的冷却液进行热量交换，实现冷却液的冷却，冷却液在第二回路中循环，从而实现电池的冷却；部分co2介质在第三双向节流阀9节流后进入外置气冷器5(此时用做蒸发器)进行吸热，最终回到压缩机1。
49.实施例4：
50.结合图4所示，本实施例4提供的适用于电动汽车的热管理设备包括第一回路和第二回路。
51.第一回路包括压缩机1、第六开关阀17、外置气冷器5、气液分离器4、第三双向节流阀9、第二双向节流阀8、换热器3和第一开关阀11。压缩机 1的出口与第六开关阀17的入口连通，第六开关阀17的出口与外置气冷器 5的入口连通，外置气冷器5的出口与气液分离器4的入口4b连通，气液分离器4的出口4a与第三双向节流阀9的入口连通，第三双向节流阀9的出口与第二双向节流阀8的入口连通，第二双向节流阀8的出口与换热器3 的入口3b连通，换热器3的出口3a与第一开关阀11的入口连通，第一开关阀11的出口与气液分离器4的入口4c连通，气液分离器4的出口4d与压缩机1的入口连通，形成连通的第一回路。
52.第二回路包括电池10和换热器3，电池10的出口与换热器3的入口 3c连通，换热器3的出口3d与电池10的入口连通，形成连通的第二回路。
53.当仅有电池10有冷却请求时，第二开关阀12、第四双向节流阀15、第五开关阀16、第一双向节流阀7、第四开关阀14和第三开关阀13关闭，第六开关阀17和第一开关阀11打开，第三双向节流阀9和第二双向节流阀8根据需求进行必要的节流，第一回路中的co2介质进入外置气冷器5 进行冷却后进入带内部换热器的气液分离器4，co2介质经过第三双向节流阀9和第二双向节流阀8分别节流后进入换热器3进行蒸发吸热，与第二回路中的冷却液进行热量交换，实现冷却液的冷却，冷却液在第二回路中循环，从而实现电池的冷却。
54.实施例5：
55.结合图5所示，本实施例5提供的适用于电动汽车的热管理设备包括第一回路和第
二回路。
56.第一回路包括压缩机1、第二开关阀12、内置气冷器2、第五开关阀16、外置气冷器5、气液分离器4、第三双向节流阀9、第二双向节流阀8、换热器3、第一开关阀11、蒸发器6和第四开关阀14。压缩机1的出口与第二开关阀12的入口连通，第二开关阀12的出口与内置气冷器2的入口连通，内置气冷器2的出口与第五开关阀16的入口连通，第五开关阀16 的出口与外置气冷器5的入口连通，外置气冷器5的出口与气液分离器4 的入口4b连通，气液分离器4的出口4a与第三双向节流阀9的入口连通，第三双向节流阀9的出口与第二双向节流阀8的入口连通，第三双向节流阀9的出口同时与蒸发器6的入口连通，第二双向节流阀8的出口与换热器3的入口3b连通，换热器3的出口3a与第一开关阀11的入口连通，第一开关阀11的出口与气液分离器4的入口4c连通，蒸发器6的出口与第四开关阀14的入口连通，第四开关阀14的出口也与气液分离器4的入口 4c连通，气液分离器4的出口4d与压缩机1的入口连通，形成连通的第一回路。
57.第二回路包括电池10和换热器3，电池10的出口与换热器3的入口 3c连通，换热器3的出口3d与电池10的入口连通，形成连通的第二回路。
58.当乘客舱有制冷除湿请求且电池10有冷却请求时，第六开关阀17、第三开关阀13、第一双向节流阀7和第四双向节流阀15关闭，第二开关阀 12、第五开关阀16、第一开关阀11和第四开关阀14打开，第三双向节流阀9和第二双向节流阀8根据需求进行必要的节流，第一回路中的co2介质进入内置气冷器2进行部分放热，然后进入外置气冷器5进行再次放热，在第三双向节流阀9节流后的部分co2介质进入蒸发器6进行蒸发吸热，实现乘客舱的制冷除湿，在第三双向节流阀9节流后的部分co2介质通过第二双向节流阀8节流后进入换热器3进行吸热，与第二回路中的冷却液进行热量交换，实现冷却液的冷却，冷却液在第二回路中循环，从而实现电池的冷却。
59.实施例6：
60.结合图6所示，本实施例6提供的适用于电动汽车的热管理设备在前述实施例的基础上增加板式换热器和三通水阀等零件，第一回路增加板式换热器18，板式换热器18设置于第一双向节流阀7和换热器3之间；第二回路增加第一三通水阀19、第二三通水阀20和板式换热器18，电池10、第一三通水阀19、换热器3和第二三通水阀20依次连通，板式换热器18 设置于第一三通水阀19和第二三通水阀20之间。通过增加板式换热器和三通水阀等零件，实现电池的加热，使换热器3仅在有电池冷却的工况下使用。
61.基于上述方案，本实用新型公开的一种适用于电动汽车的热管理设备和电动汽车的有益效果如下：
62.1.通过第一双向节流阀7的开启和第一开关阀11的关闭形成电池加热回路，可以使第一回路中的co2介质通过换热器与第二回路中的冷却液进行换热，从而实现电池加热功能。
63.2.可以取消ptc等电池加热的零件，节省成本。
64.3.通过各阀体不同的通断组合方式，形成不同的循环回路，实现电池/ 乘客舱的加热/冷却功能全工况满足。
65.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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。