一种油电混合动力整车热管理器的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车热管理系统技术领域，具体来讲是一种油电混合动力整车热管理器。


背景技术：

2.以前汽车基本都是内燃油发动机作为动力。随着时代的发展，本着节约能源保护环境减少碳排放。各汽车整车厂开始研发新能源汽车，为了与传统燃油车在一次补给能源所行驶里程相媲美，决定研发油电混合动力能源车。为了解决电池组温度过高或过低而放电，整车驾驶室也需要升温和降温的舒适环境温度、发动机的散热问题，所以决定将电池组的热管理和整车热管理统筹集成为整车热管理器，从而需要开发整车综合的热管理器，继而一种油电混合动力整车热管理器构想应运而生。
3.专利文件《一种混合动力汽车整车热管理装置及管理方法》(专利申请号：202011008421.0)公开了一种混合动力汽车整车热管理装置，针对发动机行驶工况和纯电动行驶工况，又可以将第三散热区与第一散热区或第二散热区进行联合，来对发动机或电驱动系统进行散热，从而很好地兼顾了散热性能。但是该方案存在以下缺陷：
4.1、该装置的零部件布置在整车各区域，不仅不便于维修，而且提高了维修成本。
5.2、该装置的零部件较多(例如需要4个水泵、2个电子三通阀)，不仅导致其结构复杂，还提高了企业成本。
6.3、该装置使用的散热区分成独立的3个散热区，制造复杂，成本高。


技术实现要素：

7.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种油电混合动力整车热管理器，整车采用燃油发动机和电池能源动力，将两者热管理有机结合，从而使整车驾乘舒适，经济、环保、节约。
8.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种油电混合动力整车热管理器，包括箱体，所述箱体内设置有暖风电子水泵、wptc、电子三通阀、水侧板式换热器、电子四通阀；所述暖风电子水泵、wptc、电子三通阀、水侧板式换热器、电子四通阀组成第一水侧回路，用于为电池组供热；所述暖风电子水泵、wptc、电子三通阀、外部的暖风芯体、电子四通阀组成第二水侧回路，用于为驾驶室供热。
9.进一步改进在于：当整车采用电池动力时，所述电子四通阀的1号口和4号口、2号口和3号口导通；当整车采用燃油机动力时，所述电子四通阀的1号口和2号口、3号口和4号口导通，且wptc停止电加热。
10.进一步改进在于：所述箱体内还设置有电动压缩机、压-冷管、冷-蒸管ⅰ、冷媒侧板式换热器、蒸-压管ⅰ、冷媒电磁阀、冷-蒸管ⅱ、蒸-压管ⅱ；
11.所述电动压缩机、压-冷管、外部的冷凝器、冷-蒸管ⅰ、电子膨胀阀、冷媒侧板式换热器、蒸-压管ⅰ组成第一冷媒回路；
12.电动压缩机、压-冷管、外部的冷凝器、冷-蒸管ⅰ、冷媒电磁阀、冷-蒸管ⅱ、外部的蒸发器、蒸-压管ⅱ组成第二冷媒回路。
13.进一步改进在于：所述第一水侧回路和第二水侧回路是并联关系；所述第一冷媒回路和第二冷媒回路是并联关系。
14.进一步改进在于：所述箱体内还设置有电池电子水泵，所述电池电子水泵、水侧板式换热器、冷媒侧板式换热器、外部的电池组组成电池组水侧循环回路。
15.进一步改进在于：所述冷媒电磁阀的一端依次与第一三通、冷-蒸管ⅰ、第一压板接口连接；冷媒电磁阀的一端依次与冷-蒸管ⅱ、第三压板接口连接；所述冷-蒸管ⅰ上设置有高低压开关。
16.进一步改进在于：所述蒸-压管ⅰ上设置有温度压力传感器，且蒸-压管ⅰ的一端依次与第二三通、第二压板接口连接。
17.进一步改进在于：所述箱体内设置有电池组换热接口，电池组换热接口上设置有水温传感器。
18.进一步改进在于：所述冷媒侧板式换热器和水侧板式换热器为一体式结构，所述冷媒侧板式换热器分为冷媒侧和水侧；所述水侧板式换热器分为独立的两侧水侧。
19.进一步改进在于：所述箱体内还设置有高压预充电器盒、热管理控制器、电子膨胀阀、信号接口、低压电源接口、暖风接口、发动冷却水接口、高压电源接口。
20.本发明的有益效果在于：
21.1、本发明中，电动压缩机、高压预充电器盒、电子三通阀、电池电子水泵、热管理控制器、wptc、电子膨胀阀、冷媒侧板式换热器、水侧板式换热器、电子四通阀、暖风电子水泵、冷媒电磁阀集中集成与一个箱体内，为整车节省了空间，其中冷媒侧管路和水侧管路缩短了长度，减少了成本。高度集成有利于模块化、标准化设计装配。
22.2、本发明中，暖风电子水泵、wptc、电子三通阀、水侧板式换热器、电子四通阀组成回路，实现整车电能和燃油动力相互切换。从而实现油电混动力时电池组和驾驶室制冷制热需要的有机结合。
23.3、本发明中，电动压缩机、冷凝器、电子膨胀阀、冷媒侧板式换热器组成冷媒侧回路；电动压缩机、冷凝器、冷媒电磁阀、蒸发器组成冷媒侧回路，实现电池组和驾驶室制冷制热模式的需要。
24.4、本发明中，电池电子水泵、水侧板式换热器、冷媒侧板式换热器、电池组组成电池水回路制冷制热模式的需要。
25.5、本发明中，wptc、电子四通阀、电子三通阀密切配合实现电能和发动机动力工作时所需热量获取。从而实现油电混动时有机切换和适配。
26.6、本发明为集成总成，其内零部件都布置在箱体内。节省了管路降低了成本、标准化高、维护维修方便、可靠性高。
27.7、本发明只利用了电池电子水泵和暖风电子水泵2个水泵、以及1个电子三通阀，减少了联通管路，降低了成本、可靠性高、控制简单，控制策略更加优化。
28.8、本发明利用原燃油动力普通散热器无分区，散热器制造简单，成本低。
附图说明
29.图1为本发明实施例中油电混合动力整车热管理器的结构示意图；
30.图2为本发明实施例中冷-蒸管1、冷媒电磁阀、冷-蒸管ⅱ组装配立体结构图；
31.图3为本发明实施例中蒸-压管立体结构图；
32.图4为本发明实施例中电池组换热接口立体结构图；
33.图5为本发明实施例中冷媒侧板式换热器和水侧板式换热器总成立体结构图；
34.图6为本发明实施例中油电混合动力整车热管理器的原理图；
35.图7为本发明实施例中箱体的结构示意图。
36.附图标记：
37.1-箱体；1001-前侧板；1002-底盘；1003-后侧板；1004-固定支耳；1005-右侧板；1006-左侧板；1007-上盖；2-电动压缩机；3-高压预充电器盒；4-电子三通阀；5-电池电子水泵；6-热管理控制器；7-冷-蒸管ⅰ；71-高低压开关；72-第一三通；73-第一压板接口；8-蒸-压管ⅰ；81-温度压力传感器；82-第二三通；83-第二压板接口；9-wptc；10-电子膨胀阀；11-冷媒侧板式换热器；12-水侧板式换热器；13-信号接口；14-电池组换热接口；141-水温传感器；15-低压电源接口；16-暖风接口；17-压-冷管；18-电子四通阀；19-发动冷却水接口；20-高压电源接口；21-蒸-压管ⅱ；22-冷-蒸管ⅱ；221-第三压板接口；23-暖风电子水泵；24-冷媒电磁阀。
具体实施方式
38.下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(x)”、“纵向(y)”、“竖向(z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
40.此外，如有术语“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隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.下面结合说明书的附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
42.本发明涉及的部分技术名称解释：
43.蒸-压管8是连接冷媒侧板式换热器11和蒸发器到电动压缩机2。其上设置有温度压力传感器81。
44.wptc9是整车在用电能时电池组升温和驾驶室获得暖风的水侧加热器。
45.电子膨胀阀10是电池组制冷降温时冷媒侧节流降压装置。
46.冷媒侧板式换热器11是通过系统冷媒侧制冷将水侧降温的冷媒侧与水侧板式换热的部件。
47.水侧板式换热器12是分开的水侧与水侧换热的板式换热的部件。
48.信号接口13是热管理器与整车控制器通信的信道接口。
49.电池组换热接口14是热管理器与电池组冷却水路管路进出连接的接口。在进出接口上都设置有水温传感器141。
50.低压电源接口15是热管理器与整车之间低压电连接接口。
51.暖风接口16是热管理器与整车驾驶室暖风水管管路连接接口。
52.压-冷管17是热管理器与整车冷凝器连接的管路。
53.电子四通阀18是热管理器里用于切换水路，是用wptc9热水还是整车发动热水。
54.发动冷却水接口19是热管理器与整车发动机的连接的管路接口。
55.高压电源接口20是热管理器与整车之间高压电连接接口。
56.蒸-压管ⅱ21是热管理器与整车蒸发器连接的管路。
57.暖风电子水泵23是电池组水侧和暖风水侧换热回路水质驱动部件。
58.冷媒电磁阀24是驾驶室制冷冷媒侧关闭开启电子部件。
59.高压预充电器盒3，该热管理器内部所有电器件包含电动压缩机、电子三通阀、电池电子水泵、热管理控制器、wptc、电子膨胀阀、电子四通阀、暖风电子水泵、冷媒电磁阀的用电配置。
60.电池电子水泵5是电池组制冷制热水路水质驱动部件。
61.热管理控制器6是该种油电混合动力整车热管理器程序控制大脑。用于对管理器内部电子三通阀、电池电子水泵、wptc、电子膨胀阀、电子四通阀、暖风电子水泵、冷媒电磁阀等各电器零部件及传感器的逻辑控制。
62.参见图1～图6所示，本发明实施例提供一种油电混合动力整车热管理器，包括箱体1，箱体1内设置有暖风电子水泵23、wptc9、电子三通阀4、水侧板式换热器12、电子四通阀18；具体的，箱体1内还设置有高压预充电器盒3、热管理控制器6、电子膨胀阀10、信号接口13、低压电源接口15、暖风接口16、发动冷却水接口19、高压电源接口20、成型胶管等。电动压缩机2集成在箱体1内，通过压缩机支架固定于箱体1底部上。电动压缩进口端连接蒸-压管21，蒸-压管21另一端伸出箱体1，从蒸发器出来的冷媒回流到电动压缩机2。电动压缩机2出口端联接压-冷管17，压-冷管17另一端伸出箱体1，将电动压缩机2出口的冷媒通向冷凝器。因各功能部件都集成在箱体内部，水路侧都是根据走向和空间有机布置并采用胶管连接。有利于减少空间布局和管路长度从而节约了产品成本。
63.暖风电子水泵23、wptc9、电子三通阀4、水侧板式换热器12、电子四通阀18组成第一水侧回路，用于为电池组供热；此路水是电加热给水板式换热器提供热量，从而将热量提供给冷媒侧板式换热器，此时冷媒侧板式换热器停止制冷，将获得的热量通过水侧传递给电池组，此时是电池组升温状态。
64.暖风电子水泵23、wptc9、电子三通阀4、外部的暖风芯体、电子四通阀18组成第二水侧回路，此路是利用发动冷却热水为驾驶室供热。
65.具体的，当整车采用电池动力时，电子四通阀18的1号口和4号口、2号口和3号口导通；当整车采用燃油机动力时，电子四通阀18的1号口和2号口、3号口和4号口导通，且wptc9
停止电加热。
66.具体的，箱体1内还设置有电动压缩机2、压-冷管17、冷-蒸管ⅰ7、电子膨胀阀10、冷媒侧板式换热器11、蒸-压管ⅰ8、冷媒电磁阀24、冷-蒸管ⅱ22、蒸-压管ⅱ21；
67.电动压缩机2、压-冷管17、外部的冷凝器、冷-蒸管ⅰ7、电子膨胀阀10、冷媒侧板式换热器11、蒸-压管ⅰ8组成第一冷媒回路；
68.电动压缩机2、压-冷管17、外部的冷凝器、冷-蒸管ⅰ7、冷媒电磁阀24、冷-蒸管ⅱ22、外部的蒸发器、蒸-压管ⅱ21组成第二冷媒回路。具体的，第一水侧回路和第二水侧回路是并联关系；第一冷媒回路和第二冷媒回路是并联关系。
69.具体的，箱体1内还设置有电池电子水泵5，电池电子水泵5、水侧板式换热器12、冷媒侧板式换热器11、外部的电池组组成电池组水侧循环回路。电池电子水泵将为电池组制冷或升温的水吸入，通过水侧板式换热器、冷媒侧板式换热器再回流到电池组，形成电池组水侧循环回路。当电池组需要制冷时，系统冷媒走第一冷媒回路，此时电池组水侧循环回路将降温的水送入电池组，为电池组降温，同时第一水侧回路和第二水侧回路停止工作。与此同时系统冷媒走第二冷媒回路，此时驾驶室蒸发器制冷为驾驶室降温。
70.参见图2所示，冷媒电磁阀24的一端依次与第一三通72、冷-蒸管ⅰ7、第一压板接口73连接；冷媒电磁阀24的一端依次与冷-蒸管ⅱ22、第三压板接口221连接；冷-蒸管ⅰ7上设置有高低压开关71。冷-蒸管ⅰ7、冷媒电磁阀24、冷-蒸管ⅱ22装配组成总成，第一三通72将冷媒分向冷媒侧板式换热器11；另外通过冷媒电磁阀24到蒸发器。在冷-蒸管ⅰ7上设置有高低压开关71。高低压开关71将冷-蒸管ⅰ7内的高低压力数据，传给热管理控制器6。管理控制器6内程序根据需要控制电动压缩机2启停及冷凝风扇风机转速。保证冷媒通道冷媒在一定的压力下稳定工作。冷媒电磁阀24主要是开启关闭蒸发器冷媒通道，蒸发器不需要制冷时冷媒电磁阀24关闭，否则开启。
71.参见图3所示，蒸-压管ⅰ8上设置有温度压力传感器81，且蒸-压管ⅰ8的一端依次与第二三通82、第二压板接口83连接。蒸-压管ⅰ8是将冷媒侧板式换热器11和蒸发器里的冷媒通过第二三通82汇集后流回压缩机，其上设置有温度压力传感器81，温度压力传感器81将蒸-压管8内的温度压力数据，传给热管理控制器6，管理控制器6内程序根据需要控制电子膨胀阀10开度、冷媒电磁阀24通断。
72.参见图4所示，箱体1内设置有电池组换热接口14，电池组换热接口14上设置有水温传感器141。电池组换热接口14，其上在进出口设置水温传感器141各1个，用于将电池组进出管内的水温度数据传递给热管理控制器6，管理控制器6内程序根据需要是需要采取制冷或制热控制。
73.参见图5所示，冷媒侧板式换热器11和水侧板式换热器12为一体式结构，冷媒侧板式换热器11分为冷媒侧和水侧，其换热是将冷媒侧冷量传递给其上水侧；水侧板式换热器12分为独立的两侧水侧，水侧板式换热器12其中一侧水侧与冷媒侧板式换热器11的水侧联通，是为电池组水路制冷；水侧板式换热器12另一侧水侧时利用wptc 9(电加热)或燃油动力发动机里的热水为电池组加热。
74.参见图7所示，本发明的加工工艺制作方法包括：
75.第一步：设计制作箱体。如图所示前侧板1001、后侧板1003、底盘1002和固定支耳1004分开制作焊合一体。在前侧板1001上设置有高压预充电器盒3对应固定孔、电子三通阀
4支架固定孔、电池电子水泵5支架固定孔及与箱体左侧板1006和箱体右侧板1005固定的螺纹通孔；在底盘1002上设置有电动压缩机2支架固定孔、wptc9固定孔、电子四通阀18和暖风电子水泵23支架总成的固定孔；后侧板1003上设置有电池组换热接口14、信号接口13、低压电源接口15、暖风接口16、发动冷却水接口19、高压电源接口20、压-冷管17、冷-蒸管ⅰ7、蒸-压管ⅱ21、冷-蒸管ⅱ22固定接口及箱体左侧板1006和箱体右侧板1005；4个固定支耳1004分别焊合在前后侧板上；箱体左侧板1007和箱体右侧板1005两侧分别设置有8个凸焊螺母与前侧板1001和后侧板1003装配通孔相对应。
76.第二步：组装总成。依次固定电动压缩机2、wptc9、电子四通阀支架、电子三通阀支架、电池电子水泵支架、电池组换热接口14、低压电源接口15、暖风接口16、发动冷却水接口19、冷媒侧板式换热器11和水侧板式换热器12总成；
77.第三步：安装电子四通阀18、暖风电子水泵23、电子三通阀4、联接水回路成型胶管；
78.第四步：联接冷媒侧管路。电动压缩机2和蒸-压管ⅰ8及蒸-压管ⅱ21；电动压缩机2和压-冷管17，联接冷-蒸管ⅰ7、冷媒电磁阀24、冷-蒸管ⅱ22；
79.第五步：装高压预充电器盒3、热管理控制器6及热管理器线束总成；
80.第六步：安装箱体左侧板1006和箱体右侧板1005，再安装上盖1007。
81.本发明的工作原理为：
82.电动压缩机2、压-冷管17、冷凝器、冷-蒸管ⅰ7、电子膨胀阀10、冷媒侧板式换热器11、蒸-压管ⅰ8、电动压缩机2，组成电池组制冷冷媒循环的回路；
83.电动压缩机2、压-冷管ⅰ7、冷媒电磁阀24、冷-蒸管ⅱ22、蒸发器、蒸-压管21、电动压缩机2，组成驾驶室制冷冷媒循环的回路；
84.用电池动力时：
85.暖风电子水泵23、wptc 9、电子三通阀4、水侧板式换热器12、电子四通阀18(此时电子四通阀1和4、2和3导通)、暖风电子水泵23，组成电池组用电加热的水回路。
86.暖风电子水泵23、wptc 9、电子三通阀4、暖风芯体、电子四通阀18(此时电子四通阀1和4、2和3导通)、暖风电子水泵23，组成驾驶室用电加热的水回路。
87.用燃油机动力时：
88.暖风电子水泵23、wptc 9(此时停止电加热)、电子三通阀4、水侧板式换热器12、电子四通阀18(此时电子四通阀1和2、3和4导通)、暖风电子水泵23，组成为电池组加热利用燃油发动机热水的回路。
89.暖风电子水泵23、wptc 9(此时停止电加热)、电子三通阀4、暖风芯体、电子四通阀18(此时电子四通阀1和2、3和4导通)、暖风电子水泵23，组成驾驶室用加热利用燃油发动机热水的回路。
90.电池组传热水路：
91.电池电子水泵5、水侧板式换热器12、冷媒侧板式换热器11、电池组，组成为电池组传递制冷制热的水路。
92.本发明中，电池组温度控制回路为：电池进水口-电池电子水泵-水侧板式换热器-冷媒侧板式换热器-电池出水口；暖风用水回路为：进入暖风管接头-三通-电子四通阀-暖风电子水泵-wptc-电子三通阀一路到暖风接头出，另一路到水侧板式换热器-三通；发动机
冷却用水回路为：一种状态是进入发动机水路接头-四通阀-出发动机水路接头，另一种状态是根据暖风回路需要切换四通阀，将暖风回路切换到发动机水路循环，从而达到利用发动机冷却水给驾驶室供暖，同时给电池组加热需要。高温情况下通过车用空调冷媒制冷系统为电池组和驾驶室降温；低温情况下利用wptc和发动机冷却水为电池组和驾驶室升温。通过以上原理及高度集成的油电混合动力整车热管理器，降低了制造成本，为有效综合利用整车能源提供了可能。使得油电混动力源的整车有机运转，达到人机工程学舒适性要求。
93.本发明油电混合动力整车热管理器设计实现极大地改善了整车热管理布局，集约了空间，特别是内部管路的集成减少了成本，便于安装和维修，为油电混合动力车热管理模块化，标准化、程序控制化发展提供了支撑。
94.参见图6所示，本发明中油电混合动力整车热管理器的工作模式如下：
95.①
电池冷却：制冷剂(r134a)与冷却液(乙二醇+水)在冷媒侧板式换热器中热传导，降低冷却液温度，冷却液通过电池水泵在电池包冷却板内循环，实现电池降温。
96.②
空调制冷：制冷剂(r134a)在蒸发器内蒸发吸收热量，然后通过鼓风机将蒸发器表面的冷空气传送至驾驶室实现降温。
97.③
空调/电池双制冷：制冷剂(r134a)同时在板式换热器和蒸发器中进行热交换，根据电池和空调不同热负荷进行自动计算和分配，采用冷媒电磁阀调节制冷剂的分配流量。同时实现电池降温和空调制冷。
98.④
电池加热：当冷却温度达到一定温度≥t后，调节电子四通阀处于外循环状态，利用发动机水温热量；或当冷却液温度＜t后，调节电子四通阀处于内循环状态，wptc将冷却液进行加热升温后与电池测冷却液(乙二醇+水)在冷媒侧板式换热器中热传导(此时冷媒通路制冷停止)，冷却液进行升温，冷却液通过电池水泵在电池包冷却板内循环，实现电池升温。
99.⑤
空调采暖：当冷却温度达到一定温度≥t后，调节电子四通阀处于外循环状态，利用发动机水温热量；或当冷却液温度＜t后，调节电子四通阀处于内循环状态，水暖ptc将冷却液进行加热升温后，冷却液通过暖风水泵在暖风芯体内循环，然后通过鼓风机将吹出的空气通过暖风芯体进行升温后传送至驾驶室，实现驾驶室采暖。
100.⑥
空调/电池双采暖：当冷却温度达到一定温度≥t后，调节电子四通阀处于外循环状态，利用发动机水温热量；或当冷却液温度＜t后，调节电子四通阀处于内循环状态，水暖ptc将冷却液进行加热升温后，根据电池和空调不同热负荷进行自动计算和分配，控制电子三通阀使到空调和电池的冷却液流量分配比例，同时实现电池加热和空调采暖。
101.⑦
发动机散热：实时采集发动机冷却液温度和发动机转速信号，根据冷却液温度实时调节散热器电子风扇和冷凝器电子风扇转速，冷却液通过发动机散热水泵在散热器内循环，通过前后端散热器风扇、冷凝器风扇工作实现冷却液降温，从而降低发动机温度。
102.⑧
驱动电机散热：实时采集驱动电机、mcu、dcdc温度，根据驱动电机、mcu、dcdc温度实时调节冷凝器电子风扇转速，冷却液通过电机水泵在低温散热器内循环，通过冷凝器风扇工作实现冷却液降温，从而降低电机、mcu、dcdc温度。
103.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本发明的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的
是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。
104.通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定之。