汽车热管理空调系统、电动汽车的制作方法

1.本实用新型属于空气调节技术领域，具体涉及一种汽车热管理空调系统、电动汽车。

背景技术：

2.纯电动汽车因其具有环保和使用成本低的特点，受到越来越多的用户欢迎。由于电池、电机和电控系统需要在合适的温度下工作，需要做好热管理系统，保证整车能够高效节能运行。专利号为202010817180.8的专利公开了一种热管理系统、控制方法和电动车，其电池热管理系统采用制冷剂与冷却液进行热交换，冷却液再与电池换热的方式，另外，其还具有水箱换热器、冷却器、水泵、四通水阀等零部件，结构复杂、换热效率较低。

技术实现要素：

3.因此，本实用新型提供一种汽车热管理空调系统、电动汽车，能够解决现有技术中汽车热管理空调系统采用制冷剂与冷却液进行热交换之后将冷却液作为冷却介质与电池等其他热源换热，结构复杂且采用的零部件较大，换热效率相对较低的技术问题。
4.为了解决上述问题，本实用新型提供一种汽车热管理空调系统，包括压缩机、车内蒸发器、第一节流元件、第二节流元件、车外换热器、电机电控散热器、第一通断阀、第二通断阀、第一流路切换阀、第三节流元件、电池散热器，其中，所述压缩机的排气口通过第一管路与所述第二节流元件的第一端连通，所述第二节流元件的第二端与所述车外换热器的第一端连通，所述第二通断阀与所述电机电控散热器串联形成第一分支路，所述第一通断阀所在的流路为第二分支路，所述第一分支路与所述第二分支路并联形成第一并联管路，所述第一并联管路的第一端与所述车外换热器的第二端连通，所述第一并联管路的第二端与所述第一流路切换阀的第一端连通，所述第一流路切换阀的第二端通过所述第三节流元件与所述电池散热器的第一端连通，所述电池散热器的第二端通过第二管路与所述压缩机的吸气口连通，所述第一并联管路的所述第二端还通过第三管路与所述压缩机的吸气口连通，所述第一节流元件以及车内蒸发器串联于所述第三管路上且所述第一节流元件处于所述车内蒸发器靠近所述第一流路切换阀的一侧，所述第一流路切换阀的所述第一端与所述第二端之间的流路可控通断。
5.在一些实施方式中，所述第一流路切换阀还具有第三端与第四端，所述第一流路切换阀的所述第三端通过第四管路与所述第二节流元件的所述第一端连通，所述第一流路切换阀的所述第四端通过第五管路与所述第三管路连通，所述第三管路上还连接有第二流路切换阀，所述第二流路切换阀具有的第一端与所述电池散热器的所述第二端连通，所述第二流路切换阀的第二端与所述压缩机的吸气口连通且处于所述第五管路与所述第二管路的连通点远离所述压缩机的一侧，所述第二流路切换阀的第三端通过第六管路与所述压缩机的排气口连通。
6.在一些实施方式中，所述第一流路切换阀为四通阀，和/或，所述第二流路切换阀
为三通阀。
7.在一些实施方式中，所述压缩机为补气增焓压缩机，所述第一管路上串联有闪发器，所述闪发器的补气口通过补气管路与所述压缩机的补气口可控连通，且所述第四管路与所述闪发器连通。
8.在一些实施方式中，所述汽车热管理空调系统还包括车内冷凝器、第四节流元件，所述车内冷凝器与所述第四节流元件依次串联形成第七管路，所述第一管路上具有第三通断阀，所述第三通断阀所在的管段与所述车内冷凝器及所述第四节流元件所在的管段形成第二并联管路。
9.在一些实施方式中，所述补气管路上串联有第四通断阀。
10.本实用新型还提供一种电动汽车，包括上述的汽车热管理空调系统。
11.本实用新型提供的一种汽车热管理空调系统、电动汽车，采用冷媒循环进行各相关部件的温度调控，取消现有技术中的水箱以及配套的各部件例如水泵等，零部件数量得到精简，成本相应得到降低，同时由于直接采用冷媒进行温度调节，不采用制冷剂与载冷剂的热交换后进行温度调节，运行效率更高。
附图说明
12.图1为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统的原理示意图；
13.图2为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行乘员舱、电池及电机电控同时冷却模式时的系统循环示意图；
14.图3为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行乘员舱制冷模式时的系统循环示意图；
15.图4为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行电池冷却模式时的系统循环示意图；
16.图5为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行乘员舱、电池加热兼电机余热回收模式时的系统循环示意图；
17.图6为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行乘员舱制热及电池冷却模式时的系统循环示意图；
18.图7为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行乘员舱制热、电池冷却及电机电控余热回收模式时的系统循环示意图；
19.图8为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行电池预热模式时的系统循环示意图；
20.图9为本实用新型实施例的汽车热管理空调系统运行乘员舱制热模式时的系统循环示意图。
21.附图标记表示为：
22.1、压缩机；21、车内蒸发器；22、车内冷凝器；31、第一节流元件；32、第二节流元件；33、第三节流元件；34、第四节流元件；4、车外换热器；5、电机电控散热器；61、第一通断阀；62、第二通断阀；63、第三通断阀；64、第四通断阀；71、第一流路切换阀；72、第二流路切换阀；8、电池散热器；100、第一管路；101、第一分支路；102、第二分支路；200、第二管路；300、第三管路；400、第四管路；500、第五管路；600、第六管路；700、补气管路；800、第七管路；91、
闪发器；92、气液分离器。
具体实施方式
23.结合参见图1至图9所示，根据本实用新型的实施例，提供一种汽车热管理空调系统，包括压缩机1、车内蒸发器21、第一节流元件31、第二节流元件32、车外换热器4、电机电控散热器5、第一通断阀61、第二通断阀62、第一流路切换阀71、第三节流元件33、电池散热器8，其中，压缩机1的排气口通过第一管路100与第二节流元件32的第一端连通，第二节流元件32的第二端与车外换热器4的第一端连通，第二通断阀62与电机电控散热器5串联形成第一分支路101，第一通断阀61所在的流路为第二分支路102，第一分支路101与第二分支路102并联形成第一并联管路，第一并联管路的第一端与车外换热器4的第二端连通，第一并联管路的第二端与第一流路切换阀71的第一端连通，第一流路切换阀71的第二端通过第三节流元件33与电池散热器8的第一端连通，电池散热器8的第二端通过第二管路200与压缩机1的吸气口连通，第一并联管路的第二端还通过第三管路300与压缩机1的吸气口连通，第一节流元件31以及车内蒸发器21串联于第三管路300上且第一节流元件31处于车内蒸发器21靠近第一流路切换阀71的一侧，第一流路切换阀71的第一端与第二端之间的流路可控通断，空调系统中形成冷媒循环。该技术方案中，采用冷媒循环进行各相关部件的温度调控，取消现有技术中的水箱以及配套的各部件例如水泵等，零部件数量得到精简，成本相应得到降低(经测算约降低30％)，同时由于直接采用冷媒进行温度调节，不采用制冷剂与载冷剂的热交换后进行温度调节，运行效率更高。
24.需要说明的是，该技术方案中，通过第一流路切换阀71的流通端口选择以及第一通断阀61及第二通断阀62的通断控制能够至少满足该空调系统的乘员舱、电池及电机电控三者同时冷却(制冷)的需求(如图2所示)、单独乘员舱制冷需求(如图3所示)、单独电池冷却需求(如图4所示)，系统结构简单、控制方便。
25.在一些实施方式中，第一流路切换阀71还具有第三端与第四端，第一流路切换阀71的第三端通过第四管路400与第二节流元件32的第一端连通，第一流路切换阀71的第四端通过第五管路500与第三管路300连通，第三管路300上还连接有第二流路切换阀72，第二流路切换阀72具有的第一端与电池散热器8的第二端连通，第二流路切换阀72的第二端与压缩机1的吸气口连通且处于第五管路500与第二管路200的连通点远离压缩机1的一侧，第二流路切换阀72的第三端通过第六管路600与压缩机1的排气口连通。如此设置，能够使本实用新型的空调系统满足单独对电池进行预热的需求，如图8所示。
26.前述的第一流路切换阀71为四通阀，和/或，第二流路切换阀72为三通阀，从而使系统管路的连接布置进一步得到简化。
27.在另一个实施例中，压缩机1为补气增焓压缩机，第一管路100上串联有闪发器91，闪发器91的补气口通过补气管路700与压缩机1的补气口可控连通，且第四管路400与闪发器91连通，从而能够提升空调系统的低温制热模式下的能效。具体而言，结合参见图5至图7以及图9所示，汽车热管理空调系统还包括车内冷凝器22、第四节流元件34，车内冷凝器22与第四节流元件34依次串联形成第七管路800，第一管路100上具有第三通断阀63，第三通断阀63所在的管段与车内冷凝器22及第四节流元件34所在的管段形成第二并联管路。如此可以进一步通过控制第三通断阀63的通断形成各个加热升温工况下的运行模式的切换。进
一步地，补气管路700上串联有第四通断阀64。
28.前述的第一通断阀61、第二通断阀62、第三通断阀63以及第四通断阀64皆可以采用电磁阀实现。
29.根据本实用新型的实施例，还提供一种汽车热管理空调系统的控制方法，用于控制如上述的汽车热管理空调系统，包括如下步骤：
30.获取汽车热管理空调系统的工作模式；
31.根据工作模式控制第一流路切换阀71、第二流路切换阀72的流路切换以及第一通断阀61、第二通断阀62、第三通断阀63、第四通断阀64的通断。
32.具体而言，参见图2所示，当工作模式为乘员舱、电池及电机电控同时冷却模式时，控制第一流路切换阀71的第一端与第二端流通、第二流路切换阀72的第一端与第二端流通，第二通断阀62、第三通断阀63流通，第一通断阀61、第四通断阀64截断，具体的，当乘员舱空调制冷开机时，视为有制冷需求，当电池温度t电池》t预设1时，电池有冷却需求时，当电机或电控温度t电机电控》t预设2时，电机电控有冷却需求时，系统循环流路如下：首先，压缩机1排气通过第三通断阀63，进入闪发器91，经第二节流元件32(此时膨胀阀开度最大，不节流)，进入车外换热器4，高温高压的制冷剂气体冷却为中温的液态冷媒，此时第一通断阀61关闭，冷媒通过第二通断阀62后，对电机电控系统降温，此后分为两路，一部分冷媒经第一流路切换阀71后，进入第三节流元件33，节流降压为汽液两相态，经过电池散热器8对电池降温，经过第二流路切换阀72进入气液分离器92；另外一部分冷媒冷却电机电控系统后，经过第一节流元件31，节流降压后进入车内蒸发器21，对车内降温，然后进入气液分离器92，与冷却电池的冷媒汇合后被吸入压缩机1完成一个完整制冷循环，达到对电池，电机，乘员舱降温的目的。
33.参见图3所示，当工作模式为乘员舱制冷模式时，控制第一流路切换阀71及第二流路切换阀72分别具有的各个端口皆截断，控制第一通断阀61、第三通断阀63流通，第二通断阀62、第四通断阀64截断，具体的，当乘员舱有制冷或除雾需求时，系统循环如下，压缩机1排气通过第三通断阀63，进入闪发器91，经第二节流元件32(此时膨胀阀开度最大，不节流)，进入车外换热器4，高温高压的制冷剂气体被冷却为中温的液态冷媒，经过第一通断阀61(第二通断阀62关闭)，第一节流元件31节流降压后，进入车内蒸发器21，对车内降温，然后进入气液分离器92，再被吸入压缩机1完成一个完整制冷循环，达到对乘员舱降温的目的。
34.参见图4所示，当工作模式为电池冷却模式时，控制第一流路切换阀71的第一端与第二端流通、第二流路切换阀72的的第一端与第二端流通，控制第一通断阀61、第三通断阀63流通，第二通断阀62、第四通断阀64截断，具体的，当电池温度t电池》t预设1时，电池有冷却需求时，系统循环流路如下：首先，压缩机1排气通过第三通断阀63(第四节流元件34关闭)，进入闪发器91，经第二节流元件32(此时膨胀阀开度最大，不节流)，进入车外换热器4，高温高压的制冷剂气体冷却为中温的液态冷媒，通过第一通断阀61(第二通断阀62关闭)，冷媒经第一流路切换阀71后，进入第三节流元件33，节流降压为汽液两相态，经过电池散热器8对电池降温，经过第二流路切换阀72进入气液分离器92；被吸入压缩机1完成一个完整制冷循环，达到对电池冷却的目的。
35.参见图5所示，当工作模式为乘员舱、电池加热兼电机余热回收模式时，控制第一
流路切换阀71的第二端与第三端流通、第一端与第四端流通、第二流路切换阀72的第一端与第三端流通，第二通断阀62、第四通断阀64流通，第一通断阀61、第三通断阀63截断，具体的，当乘员舱有制热需求，电池温度t电池《t预设3时，且电池有加热需求时，系统循环流路如下，首先，压缩机1高温高压的排气分为两部分，一部分通过车内冷凝器22，对乘员舱加热，冷媒被冷却为高压液态冷媒，经过第四节流元件34，节流到中间压力，然后进入闪发器91；另外一部分冷媒通过第二流路切换阀72进入电池散热器8，对电池加热，冷媒被冷却为高压液态，通过第三节流元件33节流到中间压力，第一流路切换阀71，然后进入闪发器91。在闪发器中快速闪发的气体经过第四通断阀64，通过压缩机的补气口进入压缩机，完成补气循环；闪发器下面的液体达到饱和状态，再经第二节流元件32节流后进入车外换热器4，与空气换热后，再通过第二通断阀62，电机电控散热器5进一步吸收热量后，通过第一流路切换阀71，气液分离器92回到压缩机1吸气，完成一个制热循环。
36.参见图6所示，当工作模式为乘员舱制热及电池冷却模式时，控制第一流路切换阀71的第二端与第三端流通、第一端与第四端截断、第二流路切换阀72的第一端与第二端流通，第二通断阀62、第四通断阀64、第一通断阀61、第三通断阀63皆截断，具体的，乘员舱制热，电池有冷却需求，二者需求接近，不需车外换热器4参与换热的系统循环图。当乘员舱空调有制热需求，电池温度t电池》t预设1，电池有冷却需求时，系统循环流路如下。首先，压缩机1高温高压的排气进入车内冷凝器22，对乘员舱加热，换热结束后冷媒被冷却为高压液态冷媒，经过第四节流元件34(开度最大，不节流)，第一流路切换阀71后，经第三节流元件33节流后进入电池散热器8，对电池冷却，然后通过第二流路切换阀72，进入气液分离器92回到压缩机1吸气，完成一个循环。
37.参见图7所示，当工作模式为乘员舱制热、电池冷却及电机电控余热回收模式时，控制第一流路切换阀71的第二端与第三端流通、第一端与第四端流通、第二流路切换阀72的第一端与第二端流通，第二通断阀62、第四通断阀64流通，第一通断阀61、第三通断阀63截断，具体的，乘员舱制热，电池有冷却需求，电机余热回收，驾驶舱热量需求较大，需要车外换热器4参与换热的系统循环图。当乘员舱有制热需求，电池温度t电池》t预设1，电池有冷却需求时，系统循环流路如下：首先，压缩机1高温高压的排气分通过车内冷凝器22，对乘员舱加热，冷媒被冷却为高压液态冷媒，经过第四节流元件34，节流到中间压力，一部分冷媒通过第一流路切换阀71，经第三节流元件33节流后，进入电池散热器8对电池降温，然后进入第二流路切换阀72，气液分离器92回到压缩机1；另外一部分冷媒进入闪发器91，在闪发器中快速闪发的气体经过第四通断阀64，通过压缩机的补气口进入压缩机，完成补气循环；闪发器下面的液体达到饱和状态，再经第二节流元件32节流后进入车外换热器4，吸收空气中的热量后，再通过第二通断阀62，电机电控散热器5吸收热量后，通过第一流路切换阀71，气液分离器92回到压缩机1吸气，完成一个循环。
38.参见图8所示，当工作模式为电池预热模式时，控制第一流路切换阀71的第二端与第三端流通、第一端与第四端流通、第二流路切换阀72的第一端与第三端流通，第一通断阀61、第四通断阀64流通，第二通断阀62、第三通断阀63截断，具体的，当电池温度t电池《t预设3，且电池有加热需求时，系统循环流路如下：首先，压缩机1高温高压的排气通过第二流路切换阀72进入电池散热器8，对电池加热，冷媒被冷却为高压液态，通过第三节流元件33节流到中间压力，第一流路切换阀71，然后进入闪发器91。在闪发器中快速闪发的气体经过
第四通断阀64，通过压缩机的补气口进入压缩机，完成补气循环；闪发器下面的液体达到饱和状态，经第二节流元件32节流后进入车外换热器4，吸收空气中的热量后，通过第一通断阀61后，进入第一流路切换阀71，气液分离器92回到压缩机1吸气，完成一个制热循环。
39.参见图9所示，当工作模式为乘员舱制热模式时，控制第一流路切换阀71的第一端与第四端流通、第二端与第三端截断、第二流路切换阀72的各端口皆截断，第一通断阀61、第四通断阀64流通，第二通断阀62、第三通断阀63截断，具体的，首先，压缩机1高温高压的排气通过车内冷凝器22，对乘员舱加热，冷媒被冷却为高压液态冷媒，经过第四节流元件34，节流到中间压力，然后进入闪发器91；在闪发器中快速闪发的气体经过第四通断阀64，通过压缩机的补气口进入压缩机，完成补气循环；闪发器91下面的液体达到饱和状态，经第二节流元件32节流后进入车外换热器4，吸收空气中的热量后，再经过第一通断阀61，通过第一流路切换阀71，气液分离器92回到压缩机1吸气，完成一个制热循环。
40.进一步的，基于图8或者图9所示的管路流通结构，可以进一步控制第二通断阀62流通、第一通断阀61截断，以实现对电机电控的余热回收，提高循环能效。
41.在一个具体的实施例中，t预设1＝35℃，t预设2＝55℃，t预设3＝10℃，当然也可以是其他合理数值。
42.根据本实用新型的实施例，还提供一种电动汽车，包括上述的汽车热管理空调系统。
43.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。
44.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种汽车热管理空调系统，其特征在于，包括压缩机(1)、车内蒸发器(21)、第一节流元件(31)、第二节流元件(32)、车外换热器(4)、电机电控散热器(5)、第一通断阀(61)、第二通断阀(62)、第一流路切换阀(71)、第三节流元件(33)、电池散热器(8)，其中，所述压缩机(1)的排气口通过第一管路(100)与所述第二节流元件(32)的第一端连通，所述第二节流元件(32)的第二端与所述车外换热器(4)的第一端连通，所述第二通断阀(62)与所述电机电控散热器(5)串联形成第一分支路(101)，所述第一通断阀(61)所在的流路为第二分支路(102)，所述第一分支路(101)与所述第二分支路(102)并联形成第一并联管路，所述第一并联管路的第一端与所述车外换热器(4)的第二端连通，所述第一并联管路的第二端与所述第一流路切换阀(71)的第一端连通，所述第一流路切换阀(71)的第二端通过所述第三节流元件(33)与所述电池散热器(8)的第一端连通，所述电池散热器(8)的第二端通过第二管路(200)与所述压缩机(1)的吸气口连通，所述第一并联管路的所述第二端还通过第三管路(300)与所述压缩机(1)的吸气口连通，所述第一节流元件(31)以及车内蒸发器(21)串联于所述第三管路(300)上且所述第一节流元件(31)处于所述车内蒸发器(21)靠近所述第一流路切换阀(71)的一侧，所述第一流路切换阀(71)的所述第一端与所述第二端之间的流路可控通断。2.根据权利要求1所述的汽车热管理空调系统，其特征在于，所述第一流路切换阀(71)还具有第三端与第四端，所述第一流路切换阀(71)的所述第三端通过第四管路(400)与所述第二节流元件(32)的所述第一端连通，所述第一流路切换阀(71)的所述第四端通过第五管路(500)与所述第三管路(300)连通，所述第三管路(300)上还连接有第二流路切换阀(72)，所述第二流路切换阀(72)具有的第一端与所述电池散热器(8)的所述第二端连通，所述第二流路切换阀(72)的第二端与所述压缩机(1)的吸气口连通且处于所述第五管路(500)与所述第二管路(200)的连通点远离所述压缩机(1)的一侧，所述第二流路切换阀(72)的第三端通过第六管路(600)与所述压缩机(1)的排气口连通。3.根据权利要求2所述的汽车热管理空调系统，其特征在于，所述第一流路切换阀(71)为四通阀，和/或，所述第二流路切换阀(72)为三通阀。4.根据权利要求2或3所述的汽车热管理空调系统，其特征在于，所述压缩机(1)为补气增焓压缩机，所述第一管路(100)上串联有闪发器(91)，所述闪发器(91)的补气口通过补气管路(700)与所述压缩机(1)的补气口可控连通，且所述第四管路(400)与所述闪发器(91)连通。5.根据权利要求4所述的汽车热管理空调系统，其特征在于，还包括车内冷凝器(22)、第四节流元件(34)，所述车内冷凝器(22)与所述第四节流元件(34)依次串联形成第七管路(800)，所述第一管路(100)上具有第三通断阀(63)，所述第三通断阀(63)所在的管段与所述车内冷凝器(22)及所述第四节流元件(34)所在的管段形成第二并联管路。6.根据权利要求5所述的汽车热管理空调系统，其特征在于，所述补气管路(700)上串联有第四通断阀(64)。7.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的汽车热管理空调系统。

技术总结

本实用新型提供一种汽车热管理空调系统、电动汽车，其中空调系统中，压缩机排气口通过第二节流元件与车外换热器连通，第二通断阀与电机电控散热器串联形成第一分支路，第一通断阀所在的流路为第二分支路，两支路并联形成第一并联管路，第一并联管路连接于车外换热器与第一流路切换阀之间，第一流路切换阀通过第三节流元件与电池散热器连通，电池散热器以及第一并联管路与压缩机吸气口连通，第一节流元件以及车内蒸发器串联且第一节流元件处于车内蒸发器靠近第一流路切换阀的一侧。本实用新型零部件数量得到精简，成本相应得到降低，同时由于直接采用冷媒进行温度调节，不采用制冷剂与载冷剂的热交换后进行温度调节，运行效率更高。高。高。