一种集成化热泵模块、热泵空调系统及热管理系统的制作方法

1.本实用新型属于新能源汽车热管理技术领域,具体为一种集成化热泵模块、热泵空调系统及热管理系统。


背景技术：

2.随着新能源汽车的不断发展和普及，为提升制热效率，降低采暖能耗，提升续航里程，特别是低温续航里程，电动汽车热管理系统普遍采用热泵方案。但热泵系统为了实现制冷剂反向循环，需增加受控元件，热泵系统零件众多，对系统装配、机舱布置等各方面均产生一定的不利影响，导致零件布置困难，成本较高，且不利于安装及维护。
3.因此，如何解决上述问题成为本领域专业技术人员的主要研究方向。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决现有技术的上述问题，旨在提出一种新能源汽车热管理系统，采用集成化热泵模块，在统筹零件功能的基础上，节约空间，方便布置，降低成本，便于安装与维护。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种集成化热泵模块、热泵空调系统及热管理系统，包括：模块本体、固定支架、水冷冷凝器组成，模块本体上设有第一电子膨胀阀、单向阀和多个二通阀，水冷冷凝器通过固定支架固定在模块本体上。
6.进一步地，模块本体和水冷冷凝器上还设有多个接口，模块本体上的一个接口与水冷冷凝器上的一个接口通过管路相连。
7.进一步地，
8.接口n和接口b在模块本体内部分别通过管路与第一电子膨胀阀相连；
9.接口n、接口c、接口d和单向阀在模块本体内部分别通过管路与第一二通阀相连；
10.接口f和接口e在模块本体内部分别通过管路与第三二通阀相连；
11.接口f、接口h和第四二通阀在模块本体内部分别通过管路与第二二通阀相连；
12.接口g在模块本体内部通过管路与第四二通阀相连。
13.进一步地，还包括压缩机、室外冷凝器、热力截止膨胀阀、气液分离器、蒸发器和电池冷却器。
14.进一步地，接口a与压缩机出口相连；接口b与室外冷凝器进口相连；接口c与热力截止膨胀阀和第二电子膨胀阀进口相连；接口d与室外冷凝器第一出口相连；接口e与室外冷凝器第二出口相连；接口f与气液分离器进口相连；接口g与压缩机进口相连；接口h与蒸发器和电池冷却器出口相连；接口k与冷却液进口相连；接口j与冷却液出口相连；接口p与膨胀水箱相连。
15.与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
16.本实用新型采用集成化热泵空调系统，在统筹零件功能的基础上，简化了系统管路结构，较大的节省了车辆机舱内部空间，节省阀体安装支架，降低成本，便于系统的安装
与维护。
附图说明
17.图1本实用新型集成化热泵模块的热管理系统示意图。
18.图2本实用新型集成化热泵模块示意图i。
19.图3本实用新型集成化热泵模块示意图ii。
20.图4为本实用新型乘员舱制冷模式的热管理系统示意图；
21.图5为本实用新型电池冷却模式的热管理系统示意图；
22.图6为本实用新型乘员舱制冷+主动电池冷却模式的热管理系统示意图；
23.图7为本实用新型空气源热泵模式的热管理系统示意图；
24.图8为本实用新型水源热泵模式的热管理系统示意图；
25.图9为本实用新型双热源热泵模式的热管理系统示意图；
26.图10为本实用新型除湿模式i的热管理系统示意图；
27.图11为本实用新型除湿模式ii的热管理系统示意图；
28.图中：
29.101-压缩机；102-水冷冷凝器；103-第一电子膨胀阀；104-第一二通阀；105-室外冷凝器；106-单向阀；107-热力截止膨胀阀；108-蒸发器；109-第二电子膨胀阀；110-电池冷却器；111-第二二通阀；112-第三二通阀；113-第四二通阀；114-气液分离器；201-模块本体；202-固定支架；a-接口a；b-接口b；c-接口c；d-接口d；e-接口e；f-接口f；g-接口g；h-接口h；j-接口j；k-接口k；m-接口m；n-接口n；p-接口p。
具体实施方式
30.需要说明的是，在本实用新型的描述中术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；连接可以是机械连接，也可以是电连接；相连可以是直接相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.本实用新型为一种集成化热泵模块、热泵空调系统及热管理系统。
33.一种集成化热泵模块200，包含模块本体201，固定支架202，水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，二通阀104，单向阀106，二通阀111，二通阀112，二通阀113等，主要通过内部流道，外部管路将相关元件连通。集成化热泵模块共有4个固定点与车辆固定。
34.电子膨胀阀103，二通阀104，二通阀111，二通阀112，二通阀113等元件安装在模块本体201上部，单向阀106安装在模块本体201前部。
35.模块本体201安装在固定支架202的上部，水冷冷凝器102安装在固定支架202的前部。
36.集成化热泵模块200共有13个接口，除接口m、接口n两个接口外的11个接口，均与外部零部件相连接。具体如下：
37.水冷冷凝器102的接口a与压缩机101出口相连接，接口m通过外部管路与模块本体201的接口n相连接；
38.水冷冷凝器102的接口k与冷却液进口相连接，接口j与冷却液出口相连接，接口p通过水管与膨胀水箱相连接；
39.模块本体201的接口n通过内部流道与电子膨胀阀103相连接，通过内部流道与模块本体201的接口b相连接；
40.模块本体201的接口n通过内部流道与二通阀104相连接，通过内部流道与单向阀106及接口d相连接，通过内部流道与模块本体201的接口c相连接；
41.模块本体201的接口e通过内部流道与二通阀112相连接，通过内部流道与模块本体201的接口f相连接，通过内部流道与二通阀111相连接，通过内部流道与二通阀113相连接，通过内部流道与模块本体201的接口g相连接，通过内部流道与模块本体201的接口h相连接；
42.水冷冷凝器102的接口a，通过外部管路与压缩机101的出口相连接；
43.模块本体201的接口b，通过外部管路与室外冷凝器105的进口相连接；
44.模块本体201的接口c，通过外部管路与热力截止膨胀阀107和电子膨胀阀109的进口相连接；
45.模块本体201的接口d，通过外部管路与室外冷凝器105的第一出口相连接；
46.模块本体201的接口e，通过外部管路与室外冷凝器105的第二出口相连接；
47.模块本体201的接口f，通过外部管路与气液分离器114的进口相连接；
48.模块本体201的接口g，通过外部管路与压缩机101的进口相连接；
49.模块本体201的接口h，通过外部管路与蒸发器108，电池冷却器110的出口相连接；
50.水冷冷凝器102的接口k，与冷却液进口相连接，接口j与冷却液出口相连接，接口p通过水管与膨胀水箱相连接；
51.集成化热泵模块200的内部连接如下：
52.水冷冷凝器102的接口m通过模块自带管路与模块本体201的接口n相连接；
53.模块本体201的接口n通过内部流道与电子膨胀阀103相连接，电子膨胀阀103通过内部流道与模块本体201的接口b相连接；
54.模块本体201的接口n通过内部流道与二通阀104相连接，二通阀104通过内部流道与单向阀106及接口d相连接，另一路，二通阀104通过内部流道5与模块本体201的接口c相连接；
55.模块本体201的接口f通过内部流道与二通阀112相连接，二通阀112通过内部流道与模块本体201的接口e相连接；
56.模块本体201的接口f通过内部流道与二通阀111相连接，二通阀111通过内部流道与模块本体201的接口h相连接，二通阀111通过内部流道与二通阀113相连接，二通阀113通过内部流道与模块本体201的接口g相连接。
57.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的描述，显然，下面所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
58.本实用新型旨在提出一种集成化热泵模块，以及采用集成化热泵模块的热泵空调系统，可应用于新能源汽车热管理系统。系统制冷剂为r134a，冷却液为50％乙二醇水溶液。
59.参阅图1，其主要包括：集成化热泵模块200，压缩机101，室外冷凝器105，热力截止膨胀阀107，蒸发器108，电子膨胀阀109，电池冷却器110。
60.其中，集成化热泵模块200主要包括：水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，二通阀104，单向阀106，二通阀111，二通阀112，二通阀113，气液分离器114等零件。
61.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明：
62.参阅图4，mode 1(乘员舱制冷模式)：
63.当乘员舱温度较高，乘员舱有制冷需求时，启动mode 1。
64.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，室外冷凝器105，单向阀106，热力截止膨胀阀107，蒸发器108，二通阀113，再回到压缩机101。
65.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中直接流过，不发生热量交换，在室外冷凝器105中放热，在蒸发器111吸热。
66.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103开度最大作为通路，二通阀104关闭，热力截止膨胀阀107打开，电子膨胀阀109关闭，二通阀111关闭，二通阀112关闭，二通阀113打开。
67.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处不循环，电池冷却器110处也不循环。
68.参阅图5，mode 2(电池冷却模式)：
69.当电池温度较高，电池有制冷需求时，启动mode 2。
70.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，室外冷凝器105，单向阀106，电子膨胀阀109，电池冷却器110，二通阀113，再回到压缩机101。
71.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中直接流过，不发生热量交换，在室外冷凝器105中放热，在电池冷却器110吸热。
72.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103开度最大作为通路，二通阀104关闭，热力截止膨胀阀107关闭，电子膨胀阀109打开，二通阀111关闭，二通阀112关闭，二通阀113打开。
73.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处不循环，电池冷却器110处循环放热。
74.参阅图6，mode 3(乘员舱制冷+主动电池冷却模式)：
75.当乘员舱温度较高，电池温度较高，乘员舱和电池均有制冷需求时，启动mode 3。
76.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，室外冷凝器105，单向阀106，热力截止膨胀阀107，蒸发器108，电子膨胀阀109，电池冷却器110，二通阀113，再回到压缩机101。其中，热力截止膨胀阀107，蒸发器108，与电子膨胀阀109，电池冷却器110，为并联结构。
77.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中直接流过，不发生热量交换，在室外冷凝器106中放热，在蒸发器111和电池冷却器110吸热。
78.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103开度最大作为通路，二通阀104关闭，热力截止膨胀阀107打开，电子膨胀阀109打开，二通阀111关闭，二通阀112关闭，二通阀113打开。
79.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处不循环，电池冷却器110处循环放热。
80.参阅图7，mode 4(空气源热泵模式)
81.当外界环境温度较低，乘员舱或电池有加热需求，若空气源热泵制热满足启动条件，启动mode 4。
82.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，室外冷凝器105，二通阀112，气液分离器114，再回到压缩机101。
83.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中放热，在室外冷凝器105吸热。
84.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103打开作为节流元件，二通阀104关闭，热力截止膨胀阀107关闭，电子膨胀阀109关闭，二通阀111关闭，二通阀112打开，二通阀113关闭。
85.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处循环吸热，电池冷却器110处不循环。
86.参阅图8，mode 5(水源热泵模式)
87.当外界环境温度较低，乘员舱或电池有加热需求，若水源热泵制热满足启动条件且空气热泵不满足启动条件时，启动mode 5。
88.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，二通阀104，电子膨胀阀109，电池冷却器110，二通阀111，气液分离器114，再回到压缩机101。
89.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中放热，在电池冷却器110中吸热。
90.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103关闭，二通阀104打开，热力截止膨胀阀107关闭，电子膨胀阀109打开，二通阀111打开，二通阀112关闭，二通阀113关闭。
91.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处循环吸热，电池冷却器110处循环放热。
92.参阅图9，mode 6(双热源(空气源+水源)热泵模式)
93.当外界环境温度较低，乘员舱或电池有加热需求，若空气热泵和水源热泵均满足启动条件时，启动mode 6。
94.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，电子膨胀阀103，二通阀104，室外冷凝器105，电子膨胀阀109，电池冷却器110，二通阀111，二通阀112，气液分离器114，再回到压缩机101。其中，电子膨胀阀103、室外冷凝器105、二通阀112，与二通阀104、电子膨胀阀109、电池冷却器110、二通阀111，为并联结构。
95.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中放热，在室外冷凝器105和电池冷却器110中吸热。
96.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103打开作为节流元件，二通阀104打开，热力截止膨胀阀107关闭，电子膨胀阀109打开，二通阀111打开，二通阀112打开，二通阀113关闭。
97.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处循环吸热，电池冷却器110处循环放热。
98.参阅图10，mode 7(除湿模式i)
99.当外界环境温度较低，乘员舱有加热需求同时接收到除湿信号后，当制冷剂在水冷冷凝器102中放热，则启动mode 7。
100.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102，二通阀104，热力截止膨胀阀107，蒸发器108，二通阀113，再回到压缩机101。
101.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中放热，在蒸发器108中吸热。
102.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103关闭，二通阀104打开，热力截止膨胀阀107打开，电子膨胀阀109关闭，二通阀111关闭，二通阀112关闭，二通阀113打开。
103.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处循环吸热，电池冷却器110处不循环。
104.参阅图11，mode 8(除湿模式ii)
105.当外界环境温度较低，乘员舱有加热需求同时接收到除湿信号后，当制冷剂在水冷冷凝器102中吸热，则启动mode 8。
106.制冷剂依次经过压缩机101，水冷冷凝器102电子膨胀阀103，室外冷凝器105，单向阀106，热力截止膨胀阀107，蒸发器108，二通阀113，再回到压缩机101。
107.此模式下，制冷剂运行状况：在水冷冷凝器102中吸热，在室外冷凝器105中放热，在蒸发器108中吸热。
108.此模式下，各零件运行情况：压缩机101运行，电子膨胀阀103开度最大作为通路，二通阀104关闭，热力截止膨胀阀107打开，电子膨胀阀109关闭，二通阀111关闭，二通阀112关闭，二通阀113打开。
109.此模式下，冷却液运行状况：水冷冷凝器102处循环放热，电池冷却器110处不循环。
110.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本区域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。