热管理系统
文献发布时间:2023-06-19 10:05:17
技术领域
本申请涉及热管理技术领域,尤其涉及一种热管理系统。
背景技术
车辆(例如电动汽车)的空调系统可以通过热管理对乘客舱内环境温度进行调节和对电池进行热管理,相关热管理系统包括制冷剂系统和冷却液系统,制冷剂系统存在多个单向节流阀,系统结构相对复杂,冷却液系统与制冷剂系统的热交换方式单一。
发明内容
鉴于相关技术存在的上述问题,本申请提供了一种系统结构简单且制冷剂系统和冷却液系统换热方式丰富的热管理系统。
为了达到上述目的,本申请采用以下技术方案:一种热管理系统,包括:制冷剂系统和冷却液系统;
所述制冷剂系统包括压缩机、室内换热器、第一流量调节装置、第二流量调节装置及室外换热器;所述压缩机和室外换热器之间具有并联设置的第一支路和第二支路,所述第一流量调节装置和室内换热器连接于第一支路;
所述热管理系统包括第一换热器,所述第一换热器包括不相连通的第一换热部和第二换热部,所述第一换热部连接于制冷剂系统,所述第二换热部连接于冷却液系统,所述制冷剂系统的制冷剂和所述冷却液系统的冷却液能够通过第一换热部和第二换热部进行热交换,所述第二流量调节装置和第一换热部连接于所述第二支路,所述第一流量调节装置和第二流量调节装置均具有双向节流功能,所述第一支路的第一端和第二支路的第一端均与所述室外换热器的第一端口连接;
所述室外换热器的第二端口和所述压缩机的出口连接,所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端均与所述压缩机的进口连接;或,所述室外换热器的第二端口和所述压缩机的进口连接,所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端均与所述压缩机的出口连接;
所述冷却液系统包括第一流路、第二流路及第一流体切换装置,所述第一流路和所述第一流路均与所述第一流体切换装置连接,所述第一流路设有电池换热组件和第一流体驱动装置,所述第二换热部连接于所述第一流路,所述第二流路设有电机换热组件和第二流体驱动装置;
所述第一流体切换装置具有第一连通状态和第二连通状态,在所述第一连通状态下,所第一流路和第一流路并联形成两个独立回路,在所述第二连通状态下,所述第一流路和第一流路串联形成同一循环回路。
本申请中冷却液系统可以通过第一流体切换装置实现冷却液系统中电池所在流路和电机所在流路的串并联设置,通过能够进行制冷剂系统和冷却液系统热交换的第一换热器配合两个具有双向流量调节的装置,可以减少制冷剂系统的流量调节装置的数量及简化系统结构,丰富制冷剂系统和冷却液系统的热量交换方式。
附图说明
图1是本申请的热管理系统一实施例第一制热模式的工作原理示意图;
图2是本申请的热管理系统一实施例第二制热模式第一状态的工作原理示意图;
图3是本申请的热管理系统一实施例第二制热模式第二状态的工作原理示意图;
图4是本申请的热管理系统一实施例第二制热模式第三状态的工作原理示意图;
图5是本申请的热管理系统一实施例第一制冷模式的工作原理示意图;
图6是本申请的热管理系统一实施例第二制冷模式第一状态的工作原理示意图;
图7是本申请的热管理系统一实施例第二制冷模式第二状态的工作原理示意图;
图8是本申请的热管理系统一实施例制热除湿模式工作原理示意图;
图9是本申请的热管理系统一实施例第一化霜模式工作原理示意图;
图10是本申请的热管理系统一实施例第二化霜模式工作原理示意图;
图11是本申请的热管理系统一实施例第一散热模式工作原理示意图;
图12是本申请的热管理系统一实施例第二散热模式工作原理示意图;
图13是本申请的热管理系统另一实施例的示例性的工作原理示意图,其中第三流体切换装置处于第一工作模式;
图14是本申请的热管理系统另一实施例的示例性的工作原理示意图,其中第三流体切换装置处于第二工作模式;
图15是本申请的热管理系统又一实施例的示例性的工作原理示意图,其中第三流体切换装置处于第一工作模式;
图16是本申请的热管理系统又一实施例的示意图,其中第三流体切换装置处于第二工作模式;
图17是相关管壳式液冷换热器的立体结构局部示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解,本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。同样,“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制,而是表示存在至少一个;“多个”表示两个及两个以上的数量。除非另行指出,“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明,而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同,并不排除其他元件或者物件。
下面结合附图,对本申请示例性实施例的热管理系统进行详细说明,本申请实施例提供的热管理系统均可用于电动汽车。在不冲突的情况下,下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。
根据本申请的热管理系统一个具体实施例,参考图1所示,热管理系统包括压缩机1、室内换热器2、第一流量调节装置3、第二流量调节装置4、室外换热器5、第一换热器6、第二换热器7、电池换热组件8、电机换热组件9、第一流体切换装置10、第一流体驱动装置11、第二流体驱动装置12、第三流体切换装置13、气液分离器14、第三换热器16、第二流体切换装置17及加热装置18。
第一换热器6包括能够进行热交换的第一换热部61和第二换热部62,第一换热部61和第二换热部62均设置有流道,第一换热部61的流道和第二换热部62的流道相互隔离不连通。第二换热器7包括能够进行热交换的第三换热部72和第四换热部71,第三换热部72和第四换热部71均设置有流道,第三换热部72的流道和第四换热部71的流道相互隔离不连通。制冷剂通过第一换热器6可以与冷却液进行热交换,第一换热器6可以是板式换热器、管壳式的液冷换热器或其他液冷换热器。制冷剂可以通过第二换热器7与冷却液进行热交换,第二换热器7可以是板式换热器、管壳式的液冷换热器或其他液冷换热器,第一换热器6和第二换热器7可以相同,也可以不同。
当制冷剂采用高压冷媒时(例如CO2冷媒),第一换热器6和第二换热器7均选取管壳式换热器,相对板式换热器,管壳式换热器耐压能力更强,爆破风险更低。管壳式换热器包括若干并列排布的微通道扁管、连接于微通道扁管相反两端的两集流件以及包围在微通道扁管外且位于两集流件之间的外壳(参照图17)。制冷剂可以从一侧集流件流入再经过微通道扁管中流动后从另一侧集流管流出,冷却液在外壳形成的腔体内与微通道扁管之间的间隙中流动,从而实现制冷剂和冷却液的热量交换。
与压缩机1相连通的回路为制冷剂回路,与第一流体驱动装置11、第二流体驱动装置12相连通的回路为冷却液回路。第一换热部61的流道用于流通制冷剂,第二换热部62的流道用于流通冷却液,第三换热部72的流道用于流通制冷剂,第四换热部71的流道用于流通冷却液。制冷剂可以是R134A或二氧化碳或其它换热介质。冷却液可以是乙醇和水的混合溶液,第一流体驱动装置11和第二流体驱动装置12可以是电子水泵等驱动液体流动的装置。
热管理系统的各个组件通过管路连接形成两大子系统,分别是制冷剂系统和冷却液系统,制冷剂系统的制冷剂与冷却液系统的冷却液相互隔离而不流通,其中第一换热部61的流道和第三换热部72的流道连接于制冷剂系统,第二换热部62的流道和第四换热部71的流道连接于冷却液系统。
需要解释的是,这里所述的“第一换热部61的流道和第三换热部72的流道连接于制冷剂系统”指,制冷剂系统中的制冷剂能够流入以及流出第一换热部61的流道和第三换热部72的流道,第一换热部61和第三换热部72能通过管路与制冷剂系统中的部件连接,在热管理系统工作时通过管路连通后形成回路。这里所述的“第二换热部62的流道和第四换热部71的流道连接于冷却液系统”指,冷却液系统中的冷却液能够流入以及流出第二换热部62的流道和第四换热部71的流道,第二换热部62和第四换热部71能通过管路与冷却液系统中的部件连接,在热管理系统工作时通过管路连通后形成回路。
制冷剂系统包括:压缩机1、室内换热器2、第一流量调节装置3、第二流量调节装置4、室外换热器5、第一换热器6的第一换热部61、第二换热器7的第三换热部72、第三流体切换装置13及气液分离器14,上述部件与部件之间可以通过管路或阀件间接连接。
制冷剂系统包括并联设置的第一支路a和第二支路b,第一流量调节装置3和室内换热器2设于第一支路a,第二流量调节装置4和第一换热部61设于第二支路b。可选的,第一流量调节装置3和第二流量调节装置4可以为双向节流阀,第一流量调节装置3和第二流量调节装置4也可以为其他阀件的组合,可以具有导通和双向节流功能即可。
第一支路的第一端a1和第二支路的第一端b1均与室外换热器的第一端口51连接,第一流量调节装置3连接于室外换热器的第一端口51和室内换热器2之间。本实施例中,室内换热器2仅设有一个换热器。第二支路b的第二流量调节装置4连接于室外换热器的第一端口51和第一换热器6的第一换热部61之间。根据热管理系统的工作模式的不同,在一些模式下(例如制冷模式),室外换热器的第二端口52与压缩机1的出口连通,第三换热部72连接于室外换热器5与压缩机1之间,第一支路的第二端a2和第二支路的第二端b2均与压缩机1的进口连通。在另外一些模式下(例如制热模式),室外换热器的第二端口52与压缩机1的进口连通,第三换热部72连接于室外换热器5与压缩机1之间,第一支路的第二端a2和第二支路的第二端b2均与压缩机1的出口连通。
所述第一支路的第一端a1、第二支路的第一端b1以及室外换热器5之间可以用三通管连接,所述第一支路的第二端a2、第二支路的第二端b2以及压缩机1之间可以用三通管连接。在一些实施例中,所述室外换热器5的两个端口、所述压缩机1进口和出口、第一支路a的两端、第二支路b的两端之间可以设置多个截止阀、或三通阀或多个阀组件,从而实现制冷剂系统中制冷剂的流向控制。
在本实施例中,所述热管理系统通过所述第三流体切换装置13对制冷剂系统中的制冷剂流向进行切换。可选的,所述第三流体切换装置13可以是四通阀或者多个阀件的组合。本实施例中,第三流体切换装置13是四通阀。具体的:所述第三流体切换装置13包括第一连接口131、第二连接口132、第三连接口133和第四连接口134,所述第一连接口131和所述压缩机1的出口通过管路连接,所述第一支路的第二端a2和所述第二支路的第二端b2均与所述第二连接口132通过管路连接,所述第三连接口133与所述气液分离器14的进口通过管路连接,气液分离器14的出口与所述压缩机1的进口通过管路连接,所述第四连接口134与所述室外换热器的第二端口52通过管路连接。在一些实施例中,可不设置气液分离器14,所述第三连接口133与所述压缩机1的进口通过管路直接连接。
所述第三流体切换装置13包括第一工作模式和第二工作模式;在所述第一工作模式下,所述第一连接口131和所述第二连接口132连通,所述第三连接口133和所述第四连接口134连通。在所述第二工作模式下,所述第一连接口131和所述第四连接口134连通,所述第二连接口132和所述第三连接口133连通。
冷却液系统包括电池换热组件8、第一流体驱动装置11、第二换热部62、电机换热组件9、第一流体切换装置10、第四换热部71、第三换热器16及第二流体切换装置17。
冷却液系统包括第一流路c和第二流路d,通过切换第一流体切换装置10的状态,第一流路c和第二流路d可以串联或并联设置,即,第一流路c和第二流路d可以相互独立形成回路运行,也可以相互连通后形成回路共同运行。第一流体切换装置10包括第一接口101、第二接口102、第三接口103及第四接口104,第一流路c的一端与第一接口101连接,第一流路c的另一端与第二接口102连接,第二流路d的一端与第三接口103连接,第二流路d的另一端与第四接口104连接。
电池换热组件8、第二换热部62和第一流体驱动装置11设于第一流路c,热管理系统运行时,第二换热部62的流道为冷却液回路的一部分。第四换热部71、电机换热组件9、第二流体驱动装置12、第三换热器16及第二流体切换装置17设于第二流路d,热管理系统运行时,第四换热部71的流道为冷却液回路的一部分。第二流路d包括并联设置的第三支路d1和第四支路d2,第三支路d1由管路构成,第三换热器16设于第四支路d2。可选的,第三换热器16可以是低温水箱,第三换热器16与环境空气进行热交换,可以降低冷却液的温度。第三支路d1连接于第一流体切换装置10和第二流体切换装置17之间,第四支路d2连接于第一流体切换装置10和第二流体切换装置17之间。第二流体切换装置17包括第五接口171、第六接口172及第七接口173,所述第三支路d1的一端连接于第五接口171另一端连接于第四接口104,所述第四支路d2一端连接于第七接口173另一端连接于第四接口104,第六接口172连接于第四换热部71。
冷却液系统具有第一工作状态和第二工作状态。参照图1、5,在第一工作状态下,第一流体切换装置10处于第一连通状态,其第一接口101与第二接口102连通,第三接口103与第四接口104连通,第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8连通形成第一冷却液回路,且第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第一流体切换装置10及第三支路d1连通形成第二冷却液回路,或者,第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第一流体切换装置10及第四支路d2连通形成第二冷却液回路,第一冷却液回路和第二冷却液回路相互独立运行,第二流量调节装置4未截止时,第一冷却液回路中冷却液能够通过第一换热器6与制冷剂进行热交换,第二冷却液回路中冷却液能够通过第二换热器7与制冷剂进行热交换,第二流量调节装置4截止时,第二冷却液回路中冷却液能够通过第二换热器7与制冷剂进行热交换。第一流体驱动装置11可以驱动冷却液在第一冷却液回路中流动,第一换热器6可用于调节电池换热组件8的温度,第二流体驱动装置12可以驱动冷却液在第二冷却液回路中流动,第二换热器7可用于调节电机换热组件9的温度,第一冷却液回路中的冷却液与第二冷却液回路中的冷却液不连通。此时,可通过设置第二流体切换装置17的工作状态,选择性的连通第三支路d1或第四支路d2。
需要理解的是,在冷却液系统的第一工作状态和第二工作状态下,当第二流量调节装置4截止时,第一流体驱动装置11可以处于工作状态,即第一流路c中的冷却液处于继续流动状态,但由于第二流量调节装置4截止,所以第一换热器6处制冷剂与冷却液不发生热交换,此时第一流路c中的冷却液处于继续流动状态,以便于热管理系统对电池换热组件8的温度进行较为准确的测量,从而较为准确的电池换热组件8进行热管理。另外,此时冷却液处于继续流动状态,电池换热组件8可以与冷却液进行热交换。
参照图3、7、10、12,在第二工作状态下,第一流体切换装置10处于第二连通状态,第一接口101与第四接口104连通,第二接口102与第三接口103连通,第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第一流体切换装置10、第二换热部62、电池换热组件8、第一流体驱动装置11及第三支路d1连通形成第三回路,或者,第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第一流体切换装置10、第二换热部62、电池换热组件8、第一流体驱动装置11及第四支路d2连通形成第三回路,第一流路c和第二流路d通过第一流体切换装置10串联,第二流量调节装置4未截止时,冷却液能够通过第一换热器6和第二换热器7分别与制冷剂进行热交换,第二流量调节装置4截止时,冷却液能够通过第二换热器7与制冷剂进行热交换,第一流体驱动装置11和第二流体驱动装置12共同驱动冷却液在第三回路中流动。此时,可通过设置第二流体切换装置17的工作状态,选择性的连通第三支路d1或第四支路d2。
当第四支路d2接入冷却液回路中,即第三换热器16接入冷却液回路中时,可以实现通过第三换热器16与空气进行换热,实现降低冷却液温度的目的,从而可以降低电机换热组件9和电池换热组件8的温度。
于本实施例中,热管理系统还包括与室内换热器2相邻设置的加热装置18,加热装置18相对室内换热器2位于空气流的下游侧,加热装置18可以为风冷型的PTC电加热器或者液冷型的PTC电加热器。室内换热器2和加热装置18设置于汽车空调箱内。室外换热器5和第三换热器16(低温水箱)组成的前端模块设置于汽车前进气格栅附近,压缩机1和气液分离器14设置于驾驶室的前方机腔内。
本实施例的热管理系统具有多种工作模式,包括制热模式、制冷模式、制热除湿模式、化霜模式、散热模式。在不同工作模式中,室外换热器5可以用作蒸发器或冷凝器。所述室内换热器2和加热装置18可以与进入乘客舱空调箱内的空气进行热交换,室内换热器2和加热装置18设置在空调箱内,空调箱内还可以设置鼓风机用于输送空气。所述室内换热器2在制热模式下可以用作冷凝器,在制冷模式下可以用作蒸发器,从而对乘客舱内空气温度进行调节。
本实施例的热管理系统不仅适用于车辆,还适用于其他需要热管理的换热系统,为便于描述,本申请的说明书以车辆为例进行说明。
如图1至图4所示,当环境温度较低的情况下,乘客舱有加热需求,根据电机换热组件9和电池换热组件8是否有散热需求,可调节第二流量调节装置4、第一流体切换装置10和第二流体切换装置17的状态,冷却液系统实现电池换热组件8加热且电机换热组件9余热回收、电池换热组件8不与制冷剂回路换热且电机换热组件9余热回收、电池换热组件8和电机换热组件9均散热至环境中,以及电池换热组件8不与制冷剂回路换热且电机换热组件9散热等功能。根据电池换热组件8是否有加热需求,热管理系统具有第一制热模式和第二制热模式,根据电池换热组件8和电机换热组件9是否有散热需求,第二制热模式分为第二制热模式第一状态、第二制热模式第二状态及第二制热模式第三状态。
参照图1,当乘客舱和电池换热组件8均有加热需求且电机换热组件9有余热可回收时,热管理系统处于第一制热模式,室外换热器的第二端口52和压缩机1的进口连通,第一支路的第二端a2和第二支路的第二端b2均与压缩机1的出口连通,第三流体切换装置13处于第一工作模式,第一流量调节装置3和第二流量调节装置4均处于节流状态。压缩机1、室内换热器2、第一流量调节装置3、室外换热器5、第三换热部72及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路,且压缩机1、第一换热部61、第二流量调节装置4、室外换热器5、第三换热部72及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第一工作状态,第一流路c与第二流路d并联,且第二流体切换装置17的第五接口171与第六接口172连通,第三支路d1接入冷却液回路中。第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8之间连通形成第一冷却液回路,且第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三支路d1及第一流体切换装置10之间连通形成第二冷却液回路。制冷剂通过第一换热器6与第一冷却液回路中的冷却液进行热交换,且制冷剂通过第二换热器7与第二冷却液回路中的冷却液进行热交换。
经压缩机1压缩后的高温制冷剂通过第三流体切换装置13后分成两路,一路流向第一支路a,另一路流向第二支路b,制冷剂进入连接在第一支路a的室内换热器2中,室内换热器2用作冷凝器,制冷剂与乘客舱的空气进行热交换,从而加热进入乘客舱内的空气,达到乘客舱制热的目的。制冷剂进入连接在第二支路b的第一换热部61内,第一换热部61内的制冷剂与第二换热部62内的冷却液进行热交换,温度较高的制冷剂将热量传递给冷却液,使冷却液升温,加热后的冷却液在第一流体驱动装置11的驱动下流向电池换热组件8,从而实现电池换热组件8的加热。流出室内换热器2的制冷剂经第一流量调节装置3节流降温,流出第一换热部61的制冷剂经第二流量调节装置4节流降温,两路制冷剂先汇合再流向所述室外换热器5,气液两相状态的低温制冷剂在室外换热器5内吸收空气的热量,流出室外换热器5的制冷剂流入第三换热部72中,第三换热部72内的制冷剂与第四换热部71内的冷却液进行热交换,温度较高的冷却液将热量传递给制冷剂,制冷剂在第二换热器7中再次吸收来自冷却液的热量,从而实现电机的余热回收,最后通过第三流体切换装置13和气液分离器14后回到压缩机1内,如此循环。
在一些实施例中,室外换热器5包括两个连接口,两路制冷剂也可以直接于所述室外换热器5内汇合。制冷剂在室外换热器5内吸收空气的热量之后,再在第二换热器7内吸收冷却液的热量,制冷剂的干度增加,最后流向所述气液分离器14。气液分离器14用于将气液两相状态的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,液态制冷剂储存在气液分离器14中,气态制冷剂流向压缩机1,减少压缩机液击的风险。在一些实施例中,压缩机1内设置有储液罐或者经室外换热器5吸热后的制冷剂全部为气态时,也可以不设置气液分离器14,制冷剂直接回到压缩机1内。
电机换热组件9和电池换热组件8均具有较佳的工作温度区间,在此温度区间内工作效率较高且安全性较高。当环境温度较低且电池换热组件8温度也较低时,乘客舱和电池换热组件8均有加热需求,在第一制热模式下,一方面,通过第一换热器6利用制冷剂的温度加热电池换热组件8,使电池换热组件8达到较佳的工作温度,相较于利用高压水路PTC电加热器加热电池换热组件8,可以省掉冷却液回路中高压水路PTC电加热器,从而降低成本并提高安全性;另一方面,流出室外换热器5的制冷剂通过第二换热器7吸收冷却液的热量后再回到压缩机1,可以提高系统的能效比(COP)和制热能力,还可以实现给电机冷却降温的目的。
参照图2,当电池换热组件8工作在较佳工作温度区间,仅乘客舱有加热需求且电机换热组件9有余热可回收时,热管理系统处于第二制热模式第一状态,室外换热器的第二端口52和压缩机1的进口连通,第一支路a的第二端a2与压缩机1的出口连通,第三流体切换装置13处于第一工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第二流量调节装置4处于截止状态。压缩机1、室内换热器2、第一流量调节装置3、室外换热器5、第三换热部72及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第一工作状态,第二流量调节装置4处于截止状态,第一换热器6中制冷剂与冷却液不进行热交换,第二流路d中的第二流体驱动装置12为冷却液循环流动提供动力,且第二流体切换装置17的第五接口171与第六接口172连通,第三支路d1接入冷却液回路中。第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三支路d1及第一流体切换装置10之间连通形成冷却液回路,制冷剂通过第二换热器7与冷却液进行热交换。可以理解的是,此时第一流体驱动装置11可以处于工作状态,即第一流体驱动装置11为冷却液循环流动提供动力,此时第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8之间连通形成冷却液回路,但冷却液与制冷剂不发生热交换。
经压缩机1压缩后的高温制冷剂通过第三流体切换装置13后流向第一支路a,制冷剂进入连接在第一支路a的室内换热器2中,室内换热器2用作冷凝器,制冷剂与空气进行热交换,从而加热进入乘客舱内的空气,达到乘客舱制热的目的。流出室内换热器2的制冷剂经第一流量调节装置3节流降温后流向所述室外换热器5,气液两相状态的低温制冷剂在室外换热器5内吸收空气的热量,流出室外换热器5的制冷剂流入第三换热部72中,第四换热部71中温度较高的冷却液将热量传递给第三换热部72中的制冷剂,通过冷却液回路的循环流动,从而实现电机的余热回收,最后通过第三流体切换装置13和气液分离器14后回到压缩机1内,如此循环。
在第二制热模式第一状态下,流出室外换热器5的制冷剂通过第二换热器7吸收电机换热组件9的热量后再回到压缩机1,可以提高系统的能效比(COP)和制热能力,还可以实现给电机冷却降温的目的。
参照图3,当乘客舱有加热需求且电池换热组件8和电机换热组件9有散热需求时,热管理系统处于第二制热模式第二状态,室外换热器5的第二端口52和压缩机1的进口连通,第一支路的第二端a2与压缩机1的出口连通,第三流体切换装置13处于第一工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第二流量调节装置4处于截止状态。压缩机1、室内换热器2、第一流量调节装置3、室外换热器5、第三换热部72及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第二工作状态,第一流路c和第二流路d串联,第一流路c中的第一流体驱动装置11和第二流路d中的第二流体驱动装置12共同为冷却液循环流动提供动力,且第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路中。第一流体驱动装置11、电池换热组件8、第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三换热器16、第一流体切换装置10及第二换热部62之间连通形成冷却液回路,制冷剂通过第二换热器7与冷却液进行热交换。
该模式下的制冷剂的流动状态与第二制热模式第一状态下的制冷剂的流动原理类似,在此不再赘述。
在第二制热模式第二状态下,将第一流路c与第二流路d串联形成一个大的冷却液回路,并将第三换热器16接入冷却液回路中,一方面,通过第二换热器7传递冷却液的部分热量至制冷剂中,提高系统的能效比(COP)和制热能力;另一方面,冷却液通过第三换热器16与空气进行热交换,实现降低冷却液温度的目的,降温后的冷却液循环流动,从而实现为电机换热组件9和电池换热组件8散热。
参照图4,当电池换热组件8工作在较佳工作温度区间,乘客舱有加热需求且电机换热组件9有散热需求时,热管理系统处于第二制热模式第三状态,室外换热器的第二端口52和压缩机1的进口连通,第一支路的第二端a2与压缩机1的出口连通,第三流体切换装置13处于第一工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第二流量调节装置4处于截止状态。压缩机1、室内换热器2、第一流量调节装置3、室外换热器5、第三换热部72及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第一工作状态,第二流量调节装置4处于截止状态,第一换热器6中制冷剂与冷却液不进行热交换,第二流路d中的第二流体驱动装置12为冷却液循环流动提供动力,且第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路中。第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三换热器16及第一流体切换装置10之间连通形成冷却液回路,制冷剂通过第二换热器7与冷却液进行热交换。可以理解的是,此时第一流体驱动装置11可以处于工作状态,即第一流体驱动装置11为冷却液循环流动提供动力,此时第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8之间连通形成冷却液回路,但冷却液与制冷剂不发生热交换。
该模式下的制冷剂的流动状态与第二制热模式第一状态下的制冷剂的流动原理类似,在此不再赘述。
在第二制热模式第三状态下,第二流路d中第三换热器16接入冷却液回路,一方面,通过第二换热器7传递冷却液的部分热量至制冷剂中,提高系统的能效比(COP)和制热能力;另一方面,冷却液通过第三换热器16与空气进行热交换,实现降低冷却液温度的目的,降温后的冷却液循环流动,从而实现为电机换热组件9散热。
如图5至图7所示,当环境温度较高的情况下,乘客舱有降温需求,根据电机换热组件9和电池换热组件8的温度,可调节第二流量调节装置4、第一流体切换装置10和第二流体切换装置17的状态,实现电池换热组件8通过制冷剂降温且电机换热组件9通过第三换热器16降温、电池换热组件8不与制冷剂流路换热且电机换热组件9散热、电池换热组件8和电机换热组件9均通过第三换热器16散热等功能。根据电池换热组件8是否通过制冷剂降温,热管理系统分为第一制冷模式和第二制冷模式,根据电池换热组件8和电机换热组件9是否均通过冷却液回路降温,第二制冷模式分为第二制冷模式第一状态及第二制冷模式第二状态。
参照图5,当电池换热组件8、乘客舱及电机换热组件9均有降温需求,可以通过制冷剂给电池换热组件8和乘客舱降温,通过第三换热器16给电机换热组件9降温,热管理系统处于第一制冷模式,室外换热器的第二端口52和压缩机1的出口连通,第一支路的第二端a2和第二支路的第二端b2均与压缩机1的进口连通,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3和第二流量调节装置4均处于节流状态。压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第一流量调节装置3、室内换热器2及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路,且压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第二流量调节装置4、第一换热部61及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第一工作状态,第一流路c与第二流路d并联,且第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路中。第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8之间连通形成第一冷却液回路,且第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三换热器16及第一流体切换装置10之间连通形成第二冷却液回路。制冷剂通过第一换热器6与第一冷却液回路中的冷却液进行热交换,且制冷剂通过第二换热器7与第二冷却液回路中的冷却液进行热交换。
经压缩机1压缩后的高温制冷剂流入第三换热部72中,第三换热部72中温度较高的制冷剂将热量传递给第四换热部71中的冷却液,通过冷却液回路的循环流动带走制冷剂的部分热量,然后制冷剂流入室外换热器5,与空气进行热交换后制冷剂温度再次降低,从室外换热器5中流出的制冷剂分成两路,一路流向第一支路a,另一路流向第二支路b。制冷剂进入第一支路a经第一流量调节装置3节流后流入室内换热器2中,室内换热器2用作蒸发器,制冷剂与乘客舱空调箱内的空气进行热交换,从而实现乘客舱降温。制冷剂进入第二支路b经第二流量调节装置4节流后流入第一换热部61,第一换热部61内的制冷剂与第二换热部62内的冷却液进行热交换,使冷却液温度降低,通过冷却液的循环流动,从而实现电池换热组件8降温的目的。第一支路a和第二支路b中的制冷剂先汇合再流向气液分离器14,然后回到压缩机1,如此循环。气液分离器14用于将气液两相状态的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,液态制冷剂储存在气液分离器中,气态制冷剂流动至压缩机1。在一些实施例中,若压缩机1内设置有储液罐或者流入压缩机1的制冷剂全部为气态时,也可以不设置气液分离器14,制冷剂直接回到压缩机1内。
本申请的热管理系统,通过第二换热器7和室外换热器5的作用,使制冷剂在分别流向第一支路a和第二支路b之前温度降低两次,从而使分别经第一流量调节装置3和第二流量调节装置4节流后的制冷剂具有更低的温度,从而使第一支路a的制冷剂可以在室内换热器2内吸收更多空气的热量,提升制冷效果,在第二支路b的制冷剂吸收更多第一冷却液回路中的冷却液的热量,提升电池冷却效果。在该模式下,可以通过制冷剂实现电池降温,可以达到较好的降温效果。另一方面,第二冷却液回路中的冷却液通过第三换热器16与空气进行热交换,实现降低冷却液温度的目的,降温后的冷却液循环流动,从而实现为电机换热组件9散热的目的。
参照图6,当电池换热组件8温度适宜,乘客舱及电机换热组件9均有降温需求时,通过第三换热器16给电机换热组件9降温,热管理系统处于第二制冷模式第一状态,室外换热器5的第二端口52和压缩机1的出口连通,第一支路的第二端a2与压缩机1的进口连通,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第二流量调节装置4处于截止状态。压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第一流量调节装置3、室内换热器2及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第一工作状态,第二流量调节装置4处于截止状态,第一换热器6中制冷剂与冷却液不进行热交换,第二流路d中的第二流体驱动装置12为冷却液循环流动提供动力,且第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路中。第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三换热器16及第一流体切换装置10之间连通形成冷却液回路。制冷剂通过第二换热器7与冷却液进行热交换。可以理解的是,此时第一流体驱动装置11可以处于工作状态,即第一流体驱动装置11为冷却液循环流动提供动力,此时第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8之间连通形成冷却液回路,但冷却液与制冷剂不发生热交换。
经压缩机1压缩后的高温制冷剂流入第三换热部72中,第三换热部72中温度较高的制冷剂将热量传递给第四换热部71中的冷却液,通过冷却液回路的循环流动带走制冷剂的部分热量,然后制冷剂流入室外换热器5,与空气进行热交换后制冷剂的温度再次降低,从室外换热器5中流出的制冷剂流向第一支路a。制冷剂进入第一支路a经第一流量调节装置3节流后流入室内换热器2中,室内换热器2用作蒸发器,制冷剂与乘客舱内的空气进行热交换,从而实现乘客舱降温。流出第一支路a制冷剂流向气液分离器14,然后回到压缩机1,如此循环。气液分离器14用于将气液两相状态的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,液态制冷剂储存在气液分离器中,气态制冷剂流入压缩机1。在一些实施例中,若压缩机1内设置有储液罐或者流入压缩机1的制冷剂全部为气态时,也可以不设置气液分离器14,制冷剂直接回到压缩机1内。
热管理系统处于第二制冷模式第一状态,通过第三换热器16与空气进行热交换,降低冷却液的温度,通过冷却液的循环流动既可以实现给电机换热组件9降温的目的,又可以通过第二换热器7实现降低进入流入第一支路a之前的制冷剂的温度的目的,可以在实现电机换热组件9降温的同时,提升热管理系统的制冷效果。
参照图7,当电池换热组件8、乘客舱及电机换热组件9均有降温需求,可以通过第三换热器16给电池换热组件8和电机换热组件9降温,热管理系统处于第二制冷模式第二状态,室外换热器的第二端口52和压缩机1的出口连通,第一支路的第二端a2与压缩机1的进口连通,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第二流量调节装置4处于截止状态。压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第一流量调节装置3、室内换热器2及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。
此时,冷却液系统处于第二工作状态,第一流路c和第二流路d串联,第一流路c中的第一流体驱动装置11和第二流路d中的第二流体驱动装置12共同为冷却液循环流动提供动力,且第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路中。第一流体驱动装置11、电池换热组件8、第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三换热器16、第一流体切换装置10及第二换热部62之间连通形成冷却液回路,制冷剂通过第二换热器7与冷却液进行热交换。
该模式下的制冷剂的流动状态与第二制冷模式第一状态下的制冷剂的流动原理类似,在此不再赘述。
第二制冷模式第二状态下,通过第三换热器16与空气进行热交换,降低冷却液的温度,通过冷却液的循环流动既可以同时实现给电机换热组件9和电池换热组件8降温的目的,又可以通过第二换热器7实现降低进入流入第一支路a之前的制冷剂的温度的目的,可以在实现电机换热组件9和电池换热组件8降温的同时,提升热管理系统的制冷效果。
本实施例的第一流量调节装置3和第二流量调节装置4均为双向节流阀,使热管理系统阀件的数量和连接管路减少,热管理系统的结构更加简单,且第一流量调节装置3和第二流量调节装置4在热管理系统运行时同时处于各自支路的上游端或下游端,当乘客舱制热时,可以给电池换热组件8加热,当乘客舱制冷时,可以给电池换热组件8冷却,可以通过制冷剂实现电池换热组件8的加热或降温,节省冷却液回路中的高压水冷PTC电加热器,可以降低成本且提高安全性。室外换热器5和压缩机1之间设有第二换热器7,当乘客舱制热时,可以回收利用冷却液回路的热量,提升系统的制热效果,当乘客舱制冷时,可以实现两次降低节流前的冷却液的温度,提升系统的制冷效果。
当冬天环境温度较低乘客舱内温度较高时,乘客舱内温度与车外环境温度相差较大,车窗上会凝结水雾或水珠,对视线造成影响,开车时会有安全隐患。本实施例的热管理系统具有制热除湿模式。参照图8,室外换热器的第二端口52和压缩机1的出口连通,第一支路的第二端a2与压缩机1的进口连通,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态。压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第一流量调节装置3、室内换热器2及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路。此时,加热装置18开启,可选,加热装置18为风冷型PTC电加热器。
该模式下冷却液回路的流动状态及第二流量调节装置4的状态,根据电机换热组件9和电池换热组件8的状态进行调整,具体调整方式可参照上述制热模式和制冷模式,此处不再赘述。
经压缩机1压缩后的高温制冷剂流入第三换热部72中,第三换热部72中温度较高的制冷剂将热量传递给第四换热部71中的冷却液,通过冷却液回路的循环流动带走制冷剂的部分热量,然后制冷剂流入室外换热器5,与空气进行热交换后制冷剂的温度再次降低,从室外换热器5中流出的制冷剂流向第一支路a。制冷剂进入第一支路a经第一流量调节装置3节流后流入室内换热器2中,室内换热器2用作蒸发器,制冷剂与乘客舱内的空气进行热交换,由于室内换热器2的温度相对较低,乘客舱空调箱内空气温度较高,乘客舱空调箱内空气中的水分在空调箱中凝结成水珠然后排出,从而使乘客舱进入内空气的湿度降低,加热装置18相对室内换热器2位于空气流的下游侧,流过室内换热器2后的空气与加热装置18进行热交换,从而加热进入乘客舱内的空气,从而实现乘客舱的加热。流出第一支路a的制冷剂流向气液分离器14,流出气液分离器14的制冷剂流入压缩机1,如此循环。气液分离器14用于将气液两相状态的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,气态制冷剂流入压缩机1。在一些实施例中,若压缩机1内设置有储液罐或者流入压缩机1的制冷剂全部为气态时,也可以不设置气液分离器14,制冷剂直接回到压缩机1内。该模式下,通过室内换热器2,降低乘客舱内空气的湿度,并通过加热装置18加热进入乘客舱内空气的温度,实现制热除湿功能。
当乘客舱有加热需求,热管理系统在第一制热模式、第二制热模式第一状态、第二制热模式第二状态或第二制热模式第三状态运行一段时间后,由于室外环境温度较低,且室外换热器5用作蒸发器,室外换热器5会有结霜的可能,室外换热器5结霜后,室外换热器5的换热性能降低,影响热管理系统的正常运行,对乘客舱内舒适性也会有影响。如图9和图10所示,根据热管理系统的状态,本实施例的热管理系统具有第一化霜模式和第二化霜模式。
参照图9,电机换热组件9温度适中,电池换热组件8具有余热时,热管理系统处于第一化霜模式,室外换热器的第二端口52和压缩机1的出口连通,第二支路的第二端b2与压缩机1的进口连通,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3处于截止状态,第二流量调节装置4处于节流状态。压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第二流量调节装置4、第一换热部61及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路,且加热装置18处于加热状态,从而加热进入乘客舱内的空气。
此时,冷却液系统处于第一工作状态,第一流路c中的第一流体驱动装置11为冷却液循环流动提供动力,第二流路d中的第二流体驱动装置12不工作,且第二流体切换装置17的第五接口171与第六接口172连通,第三支路d1接入冷却液回路中。第一流体驱动装置11、第一流体切换装置10、第二换热部62及电池换热组件8之间连通形成冷却液回路,制冷剂通过第一换热器6与冷却液进行热交换。第二流路d中的冷却液由于没有驱动动力,且第一流体切换装置10的第三接口103和第四接口104未连通,此时,制冷剂通过第二换热器7将热量传递至第二流路d的冷却液中,第二流路d中的冷却液作为一个热量储存器使用,可以避免进入室外换热器5的制冷剂温度被降低,提升化霜的性能。
在该模式下,室外换热器5作为冷凝器使用,第一换热器6作为蒸发器使用。经压缩机1压缩后的高温制冷剂流经第三换热部72后流入室外换热器5,高温的制冷剂与空气和霜层进行热交换后温度降低,室外换热器5的霜层会被加热然后融化,实现除霜的目的,从室外换热器5中流出的制冷剂流向第二支路b。制冷剂进入第二支路b经第二流量调节装置4节流后流入第一换热部61中,第一换热部61中温度较低的制冷剂与第二换热部62中的冷却液进行热交换,通过冷却液回路的循环流动将电池换热组件8的热量传递给制冷剂。此时,加热装置18处于工作状态,加热进入乘客舱的空气,实现乘客舱的加热。流出第二支路b的制冷剂流向气液分离器14,气液分离器14用于将气液两相状态的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,液态制冷剂储存在气液分离器14中,气态制冷剂流入压缩机1,如此循环。在一些实施例中,若压缩机1内设置有储液罐或者流入压缩机1的制冷剂全部为气态时,也可以不设置气液分离器14,制冷剂直接回到压缩机1内。通过室外换热器5作为冷凝器使用、第一换热器6作为蒸发器使用且开启加热装置18的加热功能,利用电池换热组件8的余热,在实现室外换热器5化霜的同时,保持乘客舱温度的稳定,提升舒适性。
参照图10,当电机换热组件9具有较多余热,电池换热组件8温度无余热时,或热管理系统处于第一化霜模式工作一段时间后电池换热组件8温度降低且电机换热组件9温度升高时,热管理系统处于第二化霜模式,室外换热器的第二端口52和压缩机1的出口连通,第二支路的第二端b2与压缩机1的进口连通,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3处于截止状态,第二流量调节装置4处于节流状态。压缩机1、第三换热部72、室外换热器5、第二流量调节装置4、第一换热部61及气液分离器14之间连通形成制冷剂回路,且加热装置18处于加热状态,加热进入乘客舱内的空气。
此时,冷却液系统处于第二工作状态,第一流路c和第二流路d串联,第一流体驱动装置11和第二流体驱动装置12同时为冷却液循环流动提供动力,且第二流体切换装置17的第五接口171与第六接口172连通,第三支路d1接入冷却液回路中。第一流体驱动装置11、电池换热组件8、第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三支路d1、第一流体切换装置10及第二换热部62连通形成冷却液回路,制冷剂通过第一换热器6与冷却液进行热交换,且制冷剂通过第二换热器7与冷却液进行热交换。
在该模式下,室外换热器5作为冷凝器使用,第一换热器6作为蒸发器使用。该模式下的制冷剂的流动状态与第一化霜模式的制冷剂的流动状态大致相同,相同之处在此不再赘述。
由于电池换热组件8无余热,若按照第一化霜模式运行,可能会造成电池换热组件8温度过低,从而影响电池换热组件8的正常运行。此时电机具有余热,第一流路c与第二流路d串联,通过冷却液的循环流动,利用电机的余热为第一换热器6提供热量来源,并可以保证电池换热组件8的工作温度,由于电机换热组件9具有余热,冷却液温度相对也较高,第二换热器7中的热交换较少,对室外换热器5的化霜效果影响较小。从另一方面讲,可以通过第二换热器7将制冷剂的部分热量传递至冷却液,通过冷却液的循环流动用于第一换热器6处使用。
在一些其他实施例中,可以通过设置一些阀件和管路,使第二流路d中的冷却液不流经第四换热部71,降低第二换热器7对化霜效果的影响。
如图11和图12所示,当乘客舱无加热或降温需求,根据电机换热组件9和电池换热组件8的状态,本实施例的热管理系统具有第一散热模式和第二散热模式。
参照图11,乘客舱无加热或降温需求,压缩机1处于关闭状态,当仅电机换热组件9具有降温需求时,热管理系统处于第一散热模式。冷却液系统处于第一工作状态,第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路,第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71及第三换热器16连通形成冷却液回路,通过第三换热器16与空气进行热交换,降低冷却液的温度,冷却液循环流动实现电机换热组件9降温的目的。
参照图12,乘客舱无加热或降温需求,压缩机1处于关闭状态,当电机换热组件9和电池换热组件8均具有降温需求时,热管理系统处于第二散热模式。冷却液系统处于第二工作状态,第二流体切换装置17的第六接口172与第七接口173连通,第四支路d2接入冷却液回路,第一流体驱动装置11、电池换热组件8、第二流体驱动装置12、电机换热组件9、第四换热部71、第三换热器16、第一流体驱动装置11及第二换热部62连通形成冷却液回路,通过第三换热器16与空气进行热交换,降低冷却液的温度,冷却液循环流动实现电机换热组件9和电池换热组件8降温的目的。
在一些其他实施例中,热管理系统还包括第四换热器15,第四换热器15包括第五换热部151和第六换热部152,第五换热部151和第六换热部152中流动的均为同一制冷剂系统中的制冷剂。以第四换热器15和气液分离器14分开设置为例,第五换热部151连接于压缩机1进口与气液分离器14的出口之间,第六换热部152连接于室外换热器的第一端口51和第一支路的第一端a1之间,且第六换热部152连接于室外换热器的第一端口51和第二支路的第一端b1之间。
当第三流体切换装置13处于第一工作模式下,气液分离器14的进口与室外换热器的第二端口52连接,当第三流体切换装置13处于第二工作模式下,气液分离器14的进口与第一支路的第二端a2和第二支路的第二端b2连接。
当第三流体切换装置13处于第二工作模式下,第六换热部152中温度较高的制冷剂与第五换热部151中温度较低的制冷剂进行热交换,可以降低进入第一支路a和第二支路b前制冷剂的温度,即节流前的制冷剂的温度,提升系统的制冷效果;还可以加热从气液分离器14流出的制冷剂,减少液态制冷剂进入压缩机1的可能性,减少压缩机1的液击风险。
当第三流体切换装置13处于第一工作模式下,第六换热部152中的制冷剂与第五换热部151中的制冷剂温度相差不大,热交换较少,热管理系统的影响较小。
在一些其他实施例中,第四换热器15和气液分离器14还可以作为一个整体设计,具体地,第四换热器15至少部分设于气液分离器14内部,第五换热部151为气液分离器14的一部分,气液分离器14的出口与压缩机1进口连接。第六换热部152与第五换热部151进行热交换,第六换热部152与气液分离器14固定连接。
根据本申请的热管理系统另一个具体实施例,如图13和14所示,其结构与上述实施例的结构基本相同,且工作原理也与上述实施例大致相同,其区别在于:室内换热器2包括第一室内换热器21和第二室内换热器22,热管理系统还包括连接于第一室内换热器21和第二室内换热器22之间第三流量调节装置23,第一室内换热器21的一端与第二支路b连接,第一室内换热器21的另一端与第三流量调节装置23连接,第二室内换热器22连接于第一流量调节装置3和第三流量调节装置23之间。第一室内换热器21相对第二室内换热器22位于空气流的下游侧,加热装置18相对第一室内换热器21位于空气流的下游侧。
当第三流体切换装置13处于第一工作模式下,第三流量调节装置23处于导通或者节流状态;当第三流体切换装置13处于第二工作模式下,第三流量调节装置23处于导通状态。
参照图13,当第三流体切换装置13处于第一工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第三流量调节装置23处于导通状态时,第一室内换热器21和第二室内换热器22均作为冷凝器使用,室外换热器5作为蒸发器使用,相较于只有一个室内换热器的结构,两个室内换热器可以提升制热能力。当第三流体切换装置13处于第一工作模式,第一流量调节装置3处于导通或者节流状态,第三流量调节装置23处于节流状态时,第一室内换热器21作为冷凝器使用,第二室内换热器22和室外换热器5均作为蒸发器使用,由于第一室内换热器21相对第二室内换热器22位于空气流的下游侧,乘客舱空气中的水汽由于第二室内换热器22的作用凝结成水珠从空调箱中排出,经过第二室内换热器22除湿后的空气被第一室内换热器21加热后进入乘客舱,实现热管理系统的制热除湿模式。
本实施例中,通过调整第一室内换热器21、第二室内换热器22、第一流量调节装置3及第三流量调节装置23的状态实现制热除湿模式,不需要调整制冷剂的流动方向,也不需要开启加热装置18加热,减少制冷剂流动方向改变带来的能量损耗和乘客舱内温度的波动,还可以减少加热装置18的使用,降低热管理系统的能耗,提升车辆续航里程。当然本实施例也可以使用与上述实施例相同的方法实现制热除湿模式,此时,第三流体切换装置13处于第二工作模式,第一流量调节装置3处于节流状态,第三流量调节装置23处于导通状态,加热装置18处于加热状态。
参照图14,当第三流体切换装置13处于第二工作模式下,第一流量调节装置3处于节流状态,第三流量调节装置23处于导通状态,第一室内换热器21和第二室内换热器22均作为蒸发器使用,室外换热器5作为冷凝器使用,相较于只有一个室内换热器的结构,两个室内换热器可以提升制冷能力。另外,相较于相关技术中的两个室内换热器,制冷模式时,高温制冷剂进入其中一个室内换热器,通过风门控制该室内换热器与乘客舱空气不换热的方案,因为本申请无室内换热器的漏热,提高了制冷效果。
本实施例中,冷却液回路的流动状态及第二流量调节装置4的状态,根据电机换热组件9和电池换热组件8的状态进行调整,具体调整方式可参照上述实施例。本实施例热管理系统的工作模式的设计与上述实施例相同之处,在此不再赘述。
根据本申请的热管理系统另一个具体实施例,如图15和16所示,其结构与上述实施例的结构基本相同,且工作原理也与上述实施例大致相同,其区别在于:第三流体切换装置13由第一阀13a、第二阀13b、第三阀13c及第四阀13d组成。第一阀的第一端13a1与压缩机1出口和第二阀的第一端13b1连接,第一阀的第二端13a2与第三换热部72和第四阀的第二端13d2连接。第二阀的第二端13b2与第三阀的第一端13c1连接,且与第一支路的第二端a2和第二支路的第二端b2连接。第三阀的第二端13c2与压缩机1的进口和第四阀的第一端13d1连接。通过调节第一阀13a、第二阀13b、第三阀13c及第四阀13d的状态,实现制冷剂流向的切换。可选的,第一阀13a、第二阀13b、第三阀13c及第四阀13d均可以为单向导通阀。
第一阀的第一端13a1和第二阀的第一端13b1的共同连接口为第一连接口131,第二阀的第二端13b2和第三阀的第一端13c1的共同连接口为第二连接口132,第三阀的第二端13c2和第四阀的第一端13d1的共同连接口为第三连接口133,第一阀的第二端13a2和第四阀的第二端13d2的共同连接口为第四连接口134。
参照图15,在第三流体切换装置13处于第一工作模式下:第一阀13a处于截止状态,第二阀13b处于导通状态,第三阀13c处于截止状态,第四阀13d处于导通状态。参照图16,在第三流体切换装置13处于第二工作模式下:第一阀13a处于导通状态,第二阀13b处于截止状态,第三阀13c处于导通状态,第四阀13d处于截止状态。
在一些实施例中,第一阀13a和第二阀13b可以设计为一个整体部件,第三阀13c和第四阀13d设计为一个整体部件,第一流量调节装置3和第二流量调节装置4可以设计为一个整体部件,达到减少热管理系统部件数量的目的,简化管路设计。
本实施例中,制冷剂回路的流动状态、冷却液回路的流动状态及第二流量调节装置4的状态,根据乘客舱、电机换热组件9和电池换热组件8的状态进行调整,具体调整方式可参照上述实施例。本实施例热管理系统的工作模式的设计与上述实施例相同之处,在此不再赘述。
本申请中两个部件之间的“连接”可以是直接连接,也可以是通过管路连接,两个部件之间可以仅设有管路,也可以两者之间还设有阀件或其他部件。同样的,本申请中两个部件之间的“连通”可以是直接连通,也可以是通过管路实现连通,两个部件之间可以仅设有管路连通,也可以两者之间还设有阀件或其他部件后连通。
以上所述仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请做任何形式上的限制,虽然本申请已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本申请技术方案的内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。
- 汽车电池热管理系统、汽车热管理系统及电动汽车
- 热管理系统、车辆和用于运行热管理系统的两个冷却回路的方法