车辆热管理系统及车辆的制作方法

1.本技术涉及车辆的部件技术领域，具体而言，涉及一种车辆热管理系统及车辆。


背景技术：

2.近年来，新能源汽车的发展十分迅速，新能源汽车热管理技术的发展也是日新月异。随着整车续航里程不断增加，一方面需要提升电池包能量密度，另一方面需要发展整车节能技术。新能源汽车的电驱、电池、乘员舱的热管理也就需要朝着集成化、高效化、节能化发展。
3.其中，为了保证车辆的电池的充放电效率，电池需要有合适的工作温度，温度过高或过低都会对电池的性能及续航能力造成影响。在现有技术中，通常利用空调系统的冷媒与电池所在的冷却液流路进行换热，然后再利用冷却液去加热或冷却电池。然而，由于在冷媒与冷却液换热过程中存在热量损失，导致换热效率低，不利于电池的加热或冷却。


技术实现要素：

4.本技术旨在提供一种车辆热管理系统及车辆，该车辆热管理系统的结构简单重量较轻。
5.为了实现上述目的，根据本技术的第一方面，本技术提供一种车辆热管理系统，包括热泵空调系统、电池热管理系统、电驱热管理系统和换热器，所述电池热管理系统具有电池冷却流路，所述电池冷却流路上设置有动力电池，所述电池冷却流路与所述热泵空调系统相连，以使所述热泵空调系统的冷媒能够进入所述电池冷却流路，以对所述动力电池进行加热或冷却，所述电驱热管理系统通过所述换热器与所述电池冷却流路换热。
6.可选地，所述热泵空调系统包括压缩机，所述电池冷却流路的一端用于与所述压缩机的冷媒出口相连，另一端用于与所述压缩机的冷媒入口相连。
7.可选地，所述电池冷却流路上还设置有第一电磁阀、第二电磁阀、第一电子膨胀阀，其中，所述第一电磁阀设置在所述压缩机的冷媒出口与所述动力电池之间的冷媒流路上，所述第二电磁阀设置在所述动力电池与所述压缩机的冷媒入口之间的冷媒流路上，所述第一电子膨胀阀设置在所述动力电池与所述第二电磁阀之间的冷媒流路上，所述换热器设置所述第一电子膨胀阀与所述第二电磁阀之间的冷媒流路上。
8.可选地，所述热泵空调系统具有冷媒干路和冷媒支路，所述冷媒干路的一端与所述压缩机的冷媒出口相连，所述冷媒干路的另一端与所述压缩机的冷媒入口相连；所述冷媒干路上还依次设置有第二电子膨胀阀、室内换热器、第三电子膨胀阀、室外换热器以及气液分离器，所述压缩机的冷媒出口分别与所述第二电子膨胀阀的一端以及所述电池冷却流路的一端相连。
9.可选地，所述热泵空调系统还具有冷媒支路，所述冷媒支路上设置有第四电子膨胀阀和室内蒸发器；所述冷媒干路上还设置有第三电磁阀和第四电磁阀，所述第三电磁阀的一端与所述压缩机的冷媒出口相连，另一端与所述第三电子膨胀阀的冷媒入口相连；所
述第四电磁阀位于所述室外换热器与所述气液分离器之间，所述冷媒支路的两端分别对应连接在所述第四电磁阀的冷媒入口和冷媒出口位置；
10.可选地，所述车辆热管理系统还包括第五电磁阀和第六电磁阀；所述第五电磁阀的一端与所述室外换热器的冷媒出口相连，另一端与所述换热器的入口相连；所述第六电磁阀的一端连接在所述第一电磁阀和所述动力电池之间冷媒流路上，另一端用于与所述压缩机的冷媒入口相连。
11.可选地，所述车辆热管理系统还包括第一pt传感器，和/或，第二pt传感器，和/或，第三pt传感器；所述第一pt传感器设置在所述室内换热器的冷媒出口处，以用于检测所述室内换热器出口处的冷媒的压力和温度；所述第二pt传感器设置在所述动力电池与所述第一电子膨胀阀之间的冷媒流路上，以用于检测流入动力电池或流出动力电池的冷媒的温度；所述车辆热管理系统还包括风扇，所述第三pt传感器设置在所述室外换热器的冷媒出口处，用于检测所述室外换热器的出口的冷媒的压力和温度，所述风扇响应所述第三pt传感器的检测结果，以调节自身的转速。
12.可选地，所述电驱热管理系统具有冷却液干路、第一冷却液支路和第二冷却液支路以及三通阀；所述冷却液干路的一端与所述三通阀的第一端口相连，所述第一冷却液支路的一端与所述三通阀的第二端口相连，所述第二冷却液支路的一端与所述三通阀的第三端口相连；所述第一冷却液支路的另一端和所述第二冷却液支路的另一端分别与所述冷却液干路的另一端相连；所述冷却液干路上设置有电驱系统和水泵，所述第一冷却液支路上设置有散热器，所述换热器设置在所述第二冷却液支路上。
13.可选地，所述空调系统还包括ptc加热器，所述ptc加热器用于加热车辆的乘员舱。
14.根据本公开的另一方面，提供一种车辆，所述车辆包括上述的车辆热管理系统。
15.相较于现有的采用空调系统的冷媒与动力电池所在的流路的冷却液换热的技术方案，本技术提供的车辆热管理系统利用热泵空调系统的冷媒直接对动力电池进行加热或冷却，省去了冷媒与冷却液换热的步骤，避免了在该换热过程中导致的热量损失，能够提升热泵空调系统对动力电池的加热或冷却效率，有利于将动力电池保持在合适的温度。
16.而且，由于省去了冷媒与冷却液之间换热步骤，相应地，可省去设置在两者之间的换热器。同时，也可简化动力电池所在冷却流路的结构，也间接减少了冷却液的用量，降低了整车热管理系统的重量，而且减少了热管理系统在整车上的占用空间。
17.另外，由于电驱热管理系统与电池热管理系统能够进行换热，可将电驱热管理系统中的热量提供给动力电池，进行电池的加热。尤其是在环境温度较低时，可通过换热器的热泵作用将电驱热管理系统的多余的热量提供给动力电池，使动力电池可以在较低温度下维持在适宜的温度工作，使得动力电池加热不受环境温度的限制，保证了动力电池的加热需求。这样，不仅保证动力电池工作的可靠性，而且还对合理利用了电驱热管理系统的余热。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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
些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本技术一种实施例的车辆热管理系统的结构示意图，其中，示出了对车辆的乘员舱和动力电池加热的工况；
20.图2为本技术一种实施例的车辆热管理系统的结构示意图，其中，示出了对车辆的乘员舱冷却的工况；
21.图3为本技术一种实施例的车辆热管理系统的结构示意图，其中，示出了对乘员舱和动力电池同时冷却的工况，并且，hvac总成中室内加热通道关闭，不对乘员舱加热。
22.图标：10-换热器；20-动力电池；30-压缩机；31-压缩机的冷媒出口；32-压缩机的冷媒入口；41-第一电磁阀；43-第三电磁阀；44-第四电磁阀；45-第五电磁阀；46-第六电磁阀；51-第一电子膨胀阀；52-第二电子膨胀阀；53-第三电子膨胀阀；54-第四电子膨胀阀；60-室内换热器；70-室外换热器；80-气液分离器；90-室内蒸发器；101-第一pt传感器；102-第二pt传感器；103-第三pt传感器；110-三通阀；111-三通阀的第一端；112-三通阀的第二端；113-三通阀的第三端；120-电驱系统；130-ips组件；140-ptc加热器；150-风扇；160-鼓风机；170-水泵；180-散热器；200-hvac总成。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本技术的描述中，需要说明的是，本技术的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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技术中的具体含义。
28.如图1至图3所示，根据本技术的第一方面，提供一种车辆热管理系统，该车辆热管理系统包括热泵空调系统、电池热管理系统、电驱热管理系统和换热器10。其中，电池热管理系统具有电池冷却流路，电池冷却流路上设置有动力电池20，电池冷却流路与热泵空调系统相连，以使热泵空调系统的冷媒能够进入电池冷却流路，以对动力电池20进行加热或冷却，电驱热管理系统通过换热器10与电池冷却流路换热。
29.相较于现有的采用空调系统的冷媒与动力电池20所在的流路的冷却液换热的技
术方案，本技术提供的车辆热管理系统利用热泵空调系统的冷媒直接对动力电池20进行加热或冷却，省去了冷媒与冷却液换热的步骤，避免了在该换热过程中导致的热量损失，能够提升热泵空调系统对动力电池20的加热或冷却效率，有利于将动力电池20保持在合适的温度。
30.而且，由于省去了冷媒与冷却液之间换热步骤，相应地，可省去设置在两者之间的换热器10。同时，也可简化动力电池20所在冷却流路的结构，也间接减少了冷却液的用量，降低了整车热管理系统的重量，而且减少了热管理系统在整车上的占用空间。
31.另外，由于电驱热管理系统与电池热管理系统能够进行换热，可将电驱热管理系统中的热量提供给动力电池20，进行动力电池20的加热。尤其是在环境温度较低时，可通过换热器10的热泵作用将电驱热管理系统的多余的热量提供给动力电池20，使动力电池20可以在较低温度下维持在适宜的温度工作，使得动力电池20加热不受环境温度的限制，保证了动力电池20的加热需求。这样，不仅保证动力电池20工作的可靠性，而且还对合理利用了电驱热管理系统的余热。
32.因此，通过上述技术方案，能够提升车辆热管理系统的热管理效率。
33.如图1至图3所示，在本技术的一种实施例中，热泵空调系统可包括压缩机30，电池冷却流路的一端用于与压缩机的冷媒出口31相连，另一端用于与压缩机的冷媒入口32相连。这样，若动力电池20有加热需求，可启动压缩机30，经由压缩机的冷媒出口31流出的高温冷媒流入电池冷却流路中，能够实现对动力电池20进行加热。
34.可选地，如图1所示，电池冷却流路上还设置有第一电磁阀41、第二电磁阀、第一电子膨胀阀51。其中，第一电磁阀41设置在压缩机的冷媒出口31与动力电池20之间的冷媒流路，第二电磁阀设置在动力电池20与压缩机的冷媒入口32之间的冷媒流路上。第一电子膨胀阀51设置在动力电池20与第二电磁阀之间的冷媒流路上，换热器10设置第一电子膨胀阀51与第二电磁阀之间的冷媒流路上。
35.在本实施例中，当不需要利用冷媒给动力电池20加热时，可使第一电磁阀41保持关闭。当需要利用冷媒给动力电池20加热时，如图1所示，首先，可使第一电磁阀41保持打开状态，使得从压缩机的冷媒出口31流出的呈高温高压状态的冷媒流经动力电池20(如流进动力电池20内的换热结构)，实现对动力电池20的加热。然后，冷媒降温成为中温高压的液体，并再流经第一电子膨胀阀51节流降压为低温低压的液态流入换热器10。之后，低温低压的液态冷媒与换热器10(这里，换热器10起到热泵作用)进行热交换，吸收电驱热管理系统中的余热转化为中温低压的气体；然后，再经第二电磁阀流回压缩机30中，此时，第二电磁阀可全开，以便冷媒快速回流。
36.本技术对热泵空调系统的具体结构不做限定。可选地，如图1至图3所示，在本技术的一种实施例中，热泵空调系统可具有冷媒干路和冷媒支路，冷媒干路的一端与压缩机的冷媒出口31相连，冷媒干路的另一端与压缩机的冷媒入口32相连。冷媒干路上还依次设置有第二电子膨胀阀52、室内换热器60、第三电子膨胀阀53、室外换热器70以及气液分离器80，压缩机的冷媒出口31分别与第二电子膨胀阀52的一端以及电池冷却流路的一端相连。这里，室内换热器60为hvac总成200(采暖通风及空调总成)中的室内换热器60。
37.在本实施例中，当需要利用热泵空调系统对车辆的乘员舱进行加热时，如图1所示，首先，可使第二电子膨胀阀52处于开启状态，使得从压缩机的冷媒出口31流出的呈高温
高压状态的气态冷媒流入hvac总成200的室内换热器60(此时起到冷凝器作用)，在室内换热器60内进行冷凝，释放热量，实现对乘员舱的加热。然后，冷媒降温成为中温高压的液体；之后，冷媒再流经第三电子膨胀阀53节流降压为低温低压的液态并流入室外换热器70(此时，室外换热器70起到热泵的作用)，实现冷媒与车外气体热的交换，冷媒吸收车外气体的热量转化为中温低压的气体；之后，再经气液分离器80，分离出来的气态冷媒流回到压缩机30中。
38.通过设置气液分离器80，能够防止液态冷媒进入到压缩机30而损坏压缩机30，从而可以延长压缩机30的使用寿命，并提高整个热泵空调系统的效率。
39.可以理解的是，在本技术的实施例中，电池冷却流路的另一端也可通过一个气液分离器80与压缩机30相连，以避免电池冷却流路中的液态冷媒进入到压缩机30。
40.可选地，如图1和图2所示，在本技术的一种实施例中，热泵空调系统与电池热管理系统可共用一个气液分离器80，以简化结构，降低成本以及节约空间。
41.如图1所示，由于设置有第二电子膨胀阀52，根据乘员舱及动力电池20的加热需求，可调节第二电子膨胀阀52的开度，以分配进入室内换热器60及进入到电池冷却流路中的冷媒的量。
42.如图1至图3所示，热泵空调系统还具有冷媒支路，冷媒支路上设置有第四电子膨胀阀54和室内蒸发器90。冷媒干路上还设置有第三电磁阀43和第四电磁阀44，第三电磁阀43的一端与压缩机的冷媒出口31相连，另一端与第三电子膨胀阀53的冷媒入口相连。第四电磁阀44位于室外换热器70与气液分离器80之间，冷媒支路的两端分别对应连接在第五电磁阀45的冷媒入口和冷媒出口位置。
43.这样，在本实施例中，当需要利用热泵空调系统对车辆的乘员舱进行降温时，如图2所示，首先，可使第三电磁阀43处于开启状态，使第二电子膨胀阀52处于关闭状态，使得从压缩机的冷媒出口31流出的呈高温高压状态的气态冷媒流经第三电磁阀43；然后，冷媒再流经第三电子膨胀阀53(可全开)流入室外换热器70；在室外换热器70处冷媒继续放热为中温高压液态；之后，冷媒继续经过第四电子膨胀阀54节流降压为低温低压的液态冷媒，并在室内蒸发器90处蒸发吸热，从而达到降低乘员舱温度的效果。从室内蒸发器90流出的冷媒最终经气液分离器80，将分离出来的气态冷媒流回压缩机30中。
44.如图1和图2所示，车辆热管理系统还包括第五电磁阀45和第六电磁阀46，第五电磁阀45的一端与室外换热器70的冷媒出口相连，另一端与换热器10的入口相连。第六电磁阀46的一端连接在第一电磁阀41和动力电池20之间冷媒流路上，另一端用于与压缩机的冷媒入口32相连。通过设置第五电磁阀45和第六电磁阀46，可连接热泵空调系统的冷媒干路和电池冷却流路，从而能够利用热泵空调系统对动力电池20进行冷却降温。
45.具体地，当需要对电池进行降温时，如图2所示，可使得从压缩机的冷媒出口31流出的呈高温高压状态的气态冷媒流入室内换热器60，在室内换热器60内进行冷凝，此时，hvac总成200中的加热通道可根据情况决定开启或关闭，例如，如果此时乘员舱不需要加热，则关闭该加热通道；然后，冷媒降温成为中温高压的液体；之后，冷媒再流经第三电子膨胀阀53(全开)流入室外换热器70，在室外换热器70处冷媒继续放热为中温高压液态；之后，冷媒继续经过第五电磁阀45流经换热器10(此时，可使换热器10不进行换热，仅作为冷媒通道)；之后冷媒继续经过第一电子膨胀阀51节流降压为低温低压的液体，并在动力电池20内
部(例如动力电池20内部的蒸发结构)处蒸发吸热，从而达到降低电池包温度的效果；之后冷媒再通过第六电磁阀46，并经气液分离器80将分离出来的气态冷媒流动到压缩机30中。在此过程中，第一电磁阀41出于完全关闭的状态。
46.如图1至图3所示，车辆热管理系统还可包括第一pt传感器101和/或第二pt传感器102。其中，第一pt传感器101设置在室内换热器60的冷媒出口处，以用于检测室内换热器60出口处的冷媒的压力和温度。根据第一pt传感器101的检测结果，一方面可以监测压缩机30以及室内换热器60的运行状况；另一方面可以根据第一pt传感器101的检测结果，判断从压缩机30分配到室内换热器60的冷媒的量是否合适，以此作为调节第二电子膨胀阀52的开度的依据，以增加或减少进入到室内换热器60的冷媒的量。
47.第二pt传感器102设置在动力电池20与第一电子膨胀阀51之间的冷媒流路上，以用于检测流入动力电池20或流出动力电池20的冷媒的温度。根据第二pt传感器102的检测结果，一方面也可以监测压缩机30的运行状况；另一方面可以根据第二pt传感器102的检测结果，判断从压缩机30分配到电池冷却流路的冷媒的量是否合适，以此作为调节第二电子膨胀阀52或者第一电子膨胀阀51的开度的依据，以增加或减少进入到电池冷却流路的冷媒的量。
48.如图1和图2所示，在本技术的一种实施例中，车辆热管理系统还包括第三pt传感器103和风扇150，第三pt传感器103设置在室外换热器70的冷媒出口处，用于检测室外换热器70的出口的冷媒的压力和温度，风扇150响应第三pt传感器103的检测结果，以调节自身的转速。
49.这样，在对乘员舱或者电池进行冷却的过程中，根据第三pt传感器103的检测结果，可增大或减小风扇150的转速，以对冷媒的温度进行适当调节。例如，如果第三pt传感器103检测到的温度较高，则可增大风扇150的转速，以降低冷媒的温度。
50.在本技术对电驱热管理系统的具体结构不做限定。可选地，如图1至图3所示，在本技术的一种实施例中，电驱热管理系统具有冷却液干路、第一冷却液支路和第二冷却液支路以及三通阀110。冷却液干路的一端与三通阀的第一端111口相连，第一冷却液支路的一端与三通阀的第二端112口相连，第二支冷却液支路的一端与三通阀的第三端113口相连。第一冷却液支路的另一端和第二冷却液支路的另一端分别与冷却液干路的另一端相连。冷却液干路上设置有电驱系统120和水泵170，第一冷却液支路上设置有散热器180，换热器10设置在第二冷却液支路上。三通阀110的设置，有利于简化车辆热管理系统的结构。这里，第一冷却液支路的另一端和第二冷却液支路的另一端可通过另一个三通阀110分别与冷却液干路的另一端相连，或者，第一冷却液支路的另一端和第二冷却液支路的另一端可分别通过一个电磁阀与冷却液干路的另一端相连。
51.电驱系统120可包括电机控制器，工作过程中产生的热量可通过散热器180散热或通过换热器10向动力电池20提供热量。
52.如图1所示，在本技术的一种实施例中，电驱热管理系统的散热器180与热泵空调系统中的室外换热器70可共用一个风扇150。该风扇150可以为电子风扇。
53.如图1至图3所示，电驱热管理系统可还包括ips组件130，ips组件130可包括车载充电器和dc-dc变换器等。
54.如图1至图3所示，空调系统还包括ptc加热器140，ptc加热器140用于加热车辆的
乘员舱。当热泵空调系统的供热需求不足或环境温度过低时风，可使得ptc加热器140工作，实现对乘员舱的加热。
55.这里，可选地，ptc加热器140可为风式ptc加热器140。如图1所示，热泵空调系统还包括鼓风机160，鼓风机160可用于向ptc加热器140吹风。该鼓风机160还可用于向室内蒸发器90吹风。
56.根据本技术的另一方面，提供一种车辆，该车辆包括上述的车辆热管理系统。
57.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。