一种集成式热管理系统及控制方法和电动汽车

1.本发明属于新能源汽车热管理技术领域，特别是涉及一种集成式热管理系统及控制方法和电动汽车。


背景技术：

2.现今电动汽车发展迅速，整车热管理技术也得到了广泛的关注。热管理系统作为电动汽车的重要组成部分，一方面能够使得电机、电池等关键零部件工作在合适的温度范围内，保证安全性、使用寿命以及使用性能；另一方面面能够满足乘员舱制热、制冷、除霜、除雾等舒适性需求，此外尽可能减小热管理能量的消耗，使能量合理利用以提升续驶里程，保证节能性。
3.但是现有技术中电动汽车的热管理系统不能够在低温下进行多层级余热回收，且在中、高温下不能同时充分冷却电池、电驱和座舱，难以实现在不同环境温度和车辆运行工况状况下以低能耗满足多种热管理需求。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供一种集成式热管理系统，包括热泵制冷剂循环、座舱加热循环、电驱冷却液循环和电池冷却液循环。热泵制冷剂循环包括压缩机、水冷凝器第一电子膨胀阀、室外换热器、风扇、第二电子膨胀阀、蒸发器、鼓风机、第三电子膨胀阀和气液分离器。座舱加热循环包括第一水泵、三通阀、第一加热器和加热器芯。电驱冷却循环包括第二水泵、电驱动系统、散热器、副水箱和五通阀。电池冷却循环包括第三水泵、动力电池、第二加热器、开关阀和冷水机。本发明所述高效整车热管理系统，能够在低温下进行多层级余热回收，在中、高温下同时充分冷却电池、电驱和座舱，并且在不同环境温度下以低能耗满足多种热管理需求。
5.本发明还提供一种集成式热管理系统的控制方法。
6.本发明还提供一种包括所述集成式热管理系统的电动汽车。
7.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
8.一种集成式电动汽车热管理系统，整车热管理系统包括热泵制冷剂循环、座舱加热循环、电驱冷却液循环、电池冷却液循环和控制模块；
9.所述热泵制冷剂循环包括压缩机、水冷凝器、第一电子膨胀阀、室外换热器、第二电子膨胀阀、蒸发器、第三电子膨胀阀和气液分离器；所述座舱加热循环包括第一水泵、三通阀、第一加热器和加热器芯；所述电驱冷却循环包括第二水泵、电驱动系统、散热器、副水箱和五通阀；所述电池冷却循环包括第三水泵、动力电池、第二加热器、开关阀和冷水机；
10.所述压缩机吸气口与气液分离器出口连通；水冷凝器第二端口与压缩机排气口连通；水冷凝器第一端口与第一电子膨胀阀第二端口连通；第一电子膨胀阀第一端口与室外换热器第二端口连通；管道节点e分别与室外换热器第一端口、第二电子膨胀阀第二端口和第三电子膨胀阀第二端口连通；第二电子膨胀阀第一端口与蒸发器第二端口连通；管道节
点d分别与蒸发器第一端口、冷水机第三端口和气液分离器入口连通，第三电子膨胀阀第一端口与冷水机第四端口连通；第一水泵出水口和三通阀第三端口连通；三通阀第二端口和第一加热器第二端口连通；管道节点a分别与三通阀第一端口、散热器第二端口和管道节点f连通；第一加热器第一端口和加热器芯第一端口连通；管道节点b分别与加热器芯第二端口、管道节点c和水冷凝器第四端口连通；第一水泵入水口和水冷凝器第三端口连通；管道节点f分别与管道节点a、电驱动系统第一端口和管道节点g连通；管道节点c分别与管道节点b、散热器第一端口、五通阀第三端口和副水箱第一端口连通；副水箱第二端口和散热器第三端口相连通；第二水泵的出水口和电驱动系统第二端口连通；第二水泵入水口和五通阀第二端口连通；第三水泵入水口与五通阀第一端口连通；第三水泵出水口和动力电池第二端口连通；管道节点h分别与动力电池第一端口、开关阀第二端口和第二加热器第二端口连通；第二加热器第一端口和五通阀第五端口连通；管道节点g分别与管道节点f、开关阀第一端口和冷水机入口连通；冷水机出口与五通阀第四端口连通。
11.上述方案中，还包括风扇；所述风扇用于为室外换热器的冷却液与空气热量交换提供所需的空气流量；还为散热器冷却液与空气热量交换提供所需要的空气流量.
12.上述方案中，还包括鼓风机；鼓风机用于为蒸发器制冷剂与空气热量交换提供所需要的空气流量，还为加热器芯冷却液与空气热量交换提供所需要的空气流量。
13.上述方案中，所述控制模块输出接口分别与压缩机、第一水泵、第一电子膨胀阀、风扇、三通阀、鼓风机、第二电子膨胀阀、第一加热器、第二水泵、五通阀、第三电子膨胀阀、第二加热器、第三水泵和开关阀进行通讯连接。
14.一种电动汽车，包括所述的集成式热管理系统。
15.一种根据所述的集成式热管理系统的控制方法，包括以下步骤：
16.所述控制模块通过控制压缩机控制制冷剂流量，通过控制第一水泵、第二水泵和第三水泵控制冷却液流量，通过控制第一加热器和第二加热器控制加热功率，通过控制开关阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、三通阀、五通阀、控制流体的连通、断开或实现指定的流动状态，通过控制风扇和鼓风机控制空气流量，从而实现整车热管理系统在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热加热电池、在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热回收、在中温环境下电池和电驱散热器冷却、在高温环境下座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式。
17.上述方案中，所述控制模块控制第二加热器、第二电子膨胀阀、五通阀第三端口和三通阀第一端口关闭，控制第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀和开关阀打开，控制五通阀第一端口、五通阀第二端口、五通阀第四端口和五通阀第五端口打开，控制三通阀第二端口和三通阀第三端口打开，控制压缩机制冷剂流量，控制第一水泵、第二水泵和第三水泵冷却液流量，控制风扇和鼓风机的空气流量，控制第一加热器加热功率，实现在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热加热电池模式。
18.上述方案中，所述控制模块控制第二电子膨胀阀、开关阀、五通阀第三端口和三通阀第一端口关闭，控制第一电子膨胀阀和第三电子膨胀阀，控制五通阀第一端口、五通阀第二端口、五通阀第四端口和五通阀第五端口打开，控制三通阀第二端口和三通阀第三端口打开，控制压缩机制冷剂流量，控制第一水泵、第二水泵和第三水泵冷却液流量，控制风扇和鼓风机的空气流量，控制第一加热器和第二加热器加热功率，实现在低温环境下热泵加
热座舱与电驱余热回收模式。
19.上述方案中所述控制模块控制压缩机、第一水泵、第一加热器、第二加热器、鼓风机、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀、开关阀、五通阀第四端口和三通阀关闭，控制五通阀第一端口、五通阀第二端口、五通阀第三端口和五通阀第五端口打开，控制第二水泵和第三水泵冷却液流量，控制风扇的空气流量，实现在中温环境下电池和电驱散热器冷却模式。
20.上述方案中，所述控制模块控制第一加热器、第二加热器、第一水泵、五通阀第五端口和三通阀关闭，控制开关阀、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀打开，控制五通阀第一端口、五通阀第二端口、五通阀第三端口和五通阀第四端口打开，控制三通阀第一端口和三通阀第三端口打开，控制压缩机制冷剂流量，控制第一水泵和第三水泵冷却液流量，控制风扇和鼓风机的空气流量，实现在高温环境下座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明整车热管理系统采用五通阀将热泵制冷剂循环、座舱加热循环、电驱冷却液循环和电池冷却液循环连接，且可以利用电驱余热加热座舱和电池，通过简明的拓扑结构提供多个工作模式，从而满足不同的热管理需求实现了热泵加热座舱与电驱余热加热电池模式、热泵加热座舱与电驱余热回收模式、电池和电驱散热器冷却模式、座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式在内的多种工作模式，涵盖了不同环境温度下多种热管理需求，并通过合理的余热利用降低了能耗。本发明的整车热管理系统中各个部件的连接关系易于实施，并且控制逻辑简单明确。
23.通过考虑以下具体实施方案、附图和权力要求，本发明的其他特征、优点和实施案例可以被阐述或变得显而易见。另外，上述发明内容和以下具体实施方案均为示例性，并且旨在提供进一步的解释，而不限制要求保护的本发明的范围。然而，具体实施方案和具体实例仅指示本发明的优选实施案例。对于本领域的技术人员而言，在本发明范围内的各种变化和修改将通过该具体实施方式变得显而易见。
附图说明
24.图1是本发明一实施方式的整车热管理系统的系统图；
25.图2是本发明一实施方式的整车热管理系统各个功能模块的传热传质原理图；
26.图3是图1中控制模块与整车热管理系统各执行器的通讯连接示意图；
27.图4是图3所示的控制模块示意性的内部结构图；
28.图5是图1所示整车热管理系统在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热加热电池模式下的系统图；
29.图6是图1所示整车热管理系统在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热回收模式下的系统图；
30.图7是图1所示整车热管理系统在中温环境下电池和电驱散热器冷却模式下的系统图；
31.图8是图1所示整车热管理系统在高温环境下座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式下的系统图。
32.其中，100、整车热管理系统；101、压缩机；102、第一水泵；103、水冷凝器；104、第一电子膨胀阀；105、风扇；106、室外换热器；107、散热器；108、副水箱；109、三通阀；110、加热器芯；111、气液分离器；112、蒸发器；113、鼓风机；204、第二电子膨胀阀；、第一加热器；115、电驱动系统；202、第二水泵；304、第三电子膨胀阀；116、五通阀；117、冷水机；214、第二加热器；118、动力电池；302；第三水泵；119、开关阀；1011、压缩机排气口；1012、压缩机吸气口；1021、第一水泵出水口；1022、第一水泵入水口；1031、水冷凝器第一端口；1032、水冷凝器第二端口；1033、水冷凝器第三端口；1034、水冷凝器第四端口；1041、第一电子膨胀阀第一端口；1042、第一电子膨胀阀第二端口；1061、室外换热器第一端口；1062、室外换热器第二端口；1071、散热器第一端口；1072、散热器第二端口；1073、散热器第三端口；1081、副水箱第一端口；1082、副水箱第二端口；1091、三通阀第一端口；1092、三通阀第二端口；1093、三通阀第三端口；1101、加热器芯第一端口；1102、加热器芯第一二端口；1111、气液分离器出口；1112、气液分离器入口；2041、第二电子膨胀阀第一端口；2042、第二电子膨胀阀第二端口；1141、第一加热器第一端口；1142、第一加热器第二端口；1151、电驱动系统第一端口；1152、电驱动系统第二端口；1161、五通阀第一端口；1162、五通阀第二端口；1163、五通阀第三、端口；1164、五通阀第四端口；1165、五通阀第五端口；1171、冷水机第一端口；1172、冷水机第二端口；1173、冷水机第三端口；1174、冷水机第四端口；1181、动力电池第一端口；1182、动力电池第二端口；1191、开关阀第一端口；1192、开关阀第二端口；8000、控制模块；8001、总线；8002、输入接口；8003、存储器；8004、处理器；8005、输出接口；8101、第一输出接口；8102、第二输出接口；8103、第三输出接口；8104、第四输出接口；8105、第五输出接口；8106、第六输出接口；8107、第七输出接口；8108、第八输出接口；8109、第九输出接口；8110、第十输出接口；8111、第十一输出接口；8112、第十二输出接口；8113、第十三输出接口；8114、第十四输出接口；8200、输入信号。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发
明中的具体含义。
36.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文描述的实施例。例如电子膨胀阀、开关阀可以通过其他合理的阀门种类进行替换。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。下面将参考构成说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方案进行描述。应该理解的是，本发明中所使用的诸如“第一”、“第二”等序数词仅仅用于区分和标识，而不具有任何其他含义，如未特别指明则不表示特定的顺序，也不具备特定的关联性。例如，例如术语“第一水泵”本身并不暗示“第二水泵”的存在，术语“第二加热器”本身也不暗示“第一加热器”的存在。
37.实施例1
38.图1所示为本发明所述集成式热管理系统的一种较佳实施方式，整车热管理系统100包括热泵制冷剂循环、座舱加热循环、电驱冷却液循环、电池冷却液循环和控制模块。
39.所述热泵制冷剂循环包括压缩机101、水冷凝器103、第一电子膨胀阀104、风扇105、室外换热器106、第二电子膨胀阀204、蒸发器112、鼓风机113、第三电子膨胀阀304和气液分离器111；所述座舱加热循环包括第一水泵102、三通阀109、第一加热器114和加热器芯110；所述电驱冷却循环包括第二水泵202、电驱动系统115、散热器107、副水箱108和五通阀116；所述电池冷却循环包括第三水泵302、动力电池118、第二加热器214、开关阀119和冷水机117。
40.图1是本发明的一个实施例的整车热管理系统100的系统图，以示出整车热管理系统100中各部件及其连接关系。如图1所示，整车热管理系统100包括压缩机101、第一水泵102、水冷凝器103、第一电子膨胀阀104、风扇105、室外换热器106、散热器107、副水箱108、三通阀109、加热器芯110、气液分离器111、蒸发器112、鼓风机113、第二电子膨胀阀204、第一加热器114、电驱动系统115、第二水泵202、第三电子膨胀阀304、五通阀116、冷水机117、第二加热器214、动力电池118、第三水泵302和开关阀119，以及用连线表示的各个部件之间的连接管路。
41.根据本实施例，优选的，整车热管理系统100各个部件的选型和作用描述如下：其中，压缩机101选用涡旋式或其他种类的电动压缩机，其作用是将制冷剂蒸发压缩成过热蒸汽，并推动其在制冷剂循环系统中流动。其中，第一水泵102、第二水泵202和第三水泵302中使用的水泵类型为电动水泵，推动冷却液在冷却液循环系统中流动。其中，水冷凝器103和冷水机117为水侧换热器，提供冷却液和制冷剂间的热量交换。其中，室外换热器106和蒸发器112为空气侧换热器，提供空气和制冷剂之间的热量交换。其中，加热器芯110和散热器107为空气侧换热器，提供空气与冷却液之间的热量交换。其中，开关阀119可以是电磁阀式开关阀或者电动式开关阀，控制阀门的开关。其中，第一电子膨胀阀104、第二电子膨胀阀204和第三电子膨胀阀304可以是电磁式膨胀阀或者电动式膨胀阀，通过控制阀孔开度达到过热度或过冷度的温度精度。其中，三通阀109可以是电磁阀，也可以设置为其他类型的阀，只要符合特定的连通方式就可以进行合理的替换。其中，五通阀116可以是电磁阀，也可以设置为其他类型的阀，只要符合特定的连通方式就可以进行合理的替换。其中，鼓风机113可以是不同类型的电动鼓风机，不仅为蒸发器112制冷剂与空气热量交换提供所需要的空气流量，还为加热器芯110冷却液与空气热量交换提供所需要的空气流量。其中，风扇105可
以是不同类型的风扇，不仅为室外换热器106制冷剂与空气热量交换提供所需要的空气流量，还为散热器107冷却液与空气热量交换提供所需要的空气流量。其中，气液分离器111使得制冷剂循环中的液态制冷剂和气态制冷剂分离。其中，三通阀109仅仅连通三通阀第二端口1092和三通阀第三端口1093、仅仅连通三通阀第一端口1091和三通阀第三端口1093。开关阀119、三通阀109和五通阀116目的是为了控制其阀门端口相邻部件的连通和断开，达到在不同模式下运行的目的。
42.所述整车热管理系统100各个部件之间的连接管路描述如下：压缩机吸气口1012与气液分离器出口1111连通；水冷凝器第二端口1032与压缩机排气口1011连通；水冷凝器第一端口1031与第一电子膨胀阀第二端口1042连通；第一电子膨胀阀第一端口1041与室外换热器第二端口1062连通；管道节点e分别与室外换热器第一端口1061、第二电子膨胀阀第二端口2042和第三电子膨胀阀第二端口3042连通；第二电子膨胀阀第一端口2041与蒸发器第二端口1122连通；管道节点d分别与蒸发器第一端口1121、冷水机第三端口1173和气液分离器入口1112连通，第三电子膨胀阀第一端口3041与冷水机第四端口1174连通。第一水泵出水口1021和三通阀第三端1093口连通；三通阀第二端口1092和第一加热器第二端口1142连通；管道节点a分别与三通阀第一端口1091、散热器第二端口1072和管道节点f连通；第一加热器第一端口1141和加热器芯第一端口1101连通；管道节点b分别与加热器芯第二端口1102、管道节点c和水冷凝器第四端口1034连通；第一水泵入水口1022和水冷凝器第三端口1033连通；管道节点f分别与管道节点a、电驱动系统第一端口1151和管道节点g连通；管道节点c分别与管道节点b、散热器第一端口1071、五通阀第三端口1163和副水箱第一端口1081连通；副水箱第二端口1082和散热器第三端口1073相连通；第二水泵的出水口2021和电驱动系统第二端口1152连通；第二水泵入水口2022和五通阀第二端口1162连通；第三水泵入水口3022与五通阀第一端口1161连通；第三水泵出水口3021和动力电池第二端口1182连通；管道节点h分别与动力电池第一端口1181、开关阀第二端口1192和第二加热器第二端口2142连通；第二加热器第一端口2141和五通阀第五端1165口连通；管道节点g分别与管道节点f、开关阀第一端口1191和冷水机入口1172连通；冷水机第一端口1171与五通阀第四端口1164连通。风扇105为室外换热器106制冷剂和散热器107冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量；鼓风机113为蒸发器112制冷剂和加热器芯110冷却液与空气热交换提供所需要的空气流量。本发明的整车热管理系统100通过简明的拓扑结构提供多个工作模式，从而满足不同的热管理需求。
43.图2是图1所示整车热管理系统各个功能模块的传热传质原理图。如图2所示，整车热管理系统包括热泵制冷剂循环、座舱加热循环、电驱冷却液循环和电池冷却液循环。其中，热泵制冷剂循环是热管理系统通过制冷剂进行加热和冷却的功能模块，通过水冷凝器103向座舱加热循环释放热量，通过冷水机117向电池冷却液循环吸收热量。其中，座舱加热循环、电驱冷却液循环和电池冷却液循环之间可以通过五通阀116进行冷却液传质和热量交换。申请的整车热管理系统通过水冷凝器103、冷水机117和五通阀116实现灵活的传热传质功能。
44.图3是图1中控制模块与整车热管理系统各个执行器的通讯连接示意图。如图3所示，控制模块8000决定整车热管理系统100各个执行器的工作状态。控制模块8000的输出接口8005包括第一输出接口8101、第二输出接口8102、第三输出接口8103、第四输出接口
8104、第五输出接口8105、第六输出接口8106、第七输出接口8107、第八输出接口8108、第九输出接口8109、第十输出接口8110、第十一输出接口8111、第十二输出接口8112、第十三输出接口8113和第十四输出接口8114分别与压缩机101、第一水泵102、第一电子膨胀阀104、风扇105、三通阀109、鼓风机113、第二电子膨胀阀204、第一加热器114、第二水泵202、五通阀116、第三电子膨胀阀304、第二加热器214、第三水泵302和开关阀119实现通讯连接。控制模块8000控制压缩机101控制制冷剂流量。控制模块8000控制第一水泵102、第二水泵202和第三水泵302控制冷却液流量。控制模块8000控制第一加热器114和第二加热器214控制加热功率。控制模块8000控制开关阀119、第一电子膨胀阀104、第二电子膨胀阀204、第三电子膨胀阀304、三通阀109和五通阀控制流体的连通、断开或者实现指定的流动状态。控制模块8000通过控制鼓风机113和风扇105控制空气流量。本发明的整车热管理系统100的控制逻辑简单明确，便于实施。
45.图4是图3所示的控制模块示意性的内部结构图。如图3所示，整车热管理系统100的控制模块8000包括总线8001、输入接口8002、存储器8003、处理器8004以及输出接口8005。具体来说，存储器8003用于存储程序、指令和数据，而处理器8004从存储器8003读取程序、指令和数据，并且能向存储器8003写入数据。通过执行存储器8003读取程序和指令，处理器8004通过输入接口8002和输出接口8005实现信号交换。如图3所示，控制模块8000输入接口8002通过输入信号8200接受整车热管理系统100的运行请求与其他运行参数，输出接口8005的第一输出接口8101、第二输出接口8102、第三输出接口8103、第四输出接口8104、第五输出接口8105、第六输出接口8106、第七输出接口8107、第八输出接口8108、第九输出接口8109、第十输出接口8110、第十一输出接口8111、第十二输出接口8112、第十三输出接口8113和第十四输出接口8114分别与压缩机101、第一水泵102、第一电子膨胀阀104、风扇105、三通阀109、鼓风机113、第二电子膨胀阀204、第一加热器114、第二水泵202、五通阀116、第三电子膨胀阀304、第二加热器214、第三水泵302和开关阀119实现通讯连接。通过执行器8003中的程序和指令，处理器8004控制整车热管理系统100的运行。具体来说，控制装置8000可以通过输入接口8002接受控制整车热管理系统100的运行请求或者其他部件的信号，并通过输出接口8005向各被控部件发出控制信号，从而使得整车热管理系统100能够在指定的工作模式运行并可以在不同模式之间进行切换。
46.实施例2
47.一种根据实施例1所述的集成式热管理系统的控制方法，包括以下步骤：
48.所述控制模块8000通过控制压缩机101控制制冷剂流量，通过控制第一水泵102、第二水泵202和第三水泵302控制冷却液流量，通过控制第一加热器114和第二加热器214控制加热功率，通过控制开关阀119、第一电子膨胀阀104、第二电子膨胀阀204、第三电子膨胀阀304、三通阀109、五通阀116、控制流体的连通、断开或实现指定的流动状态，通过控制风扇105和鼓风机113控制空气流量，从而实现整车热管理系统在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热加热电池、在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热回收、在中温环境下电池和电驱散热器冷却、在高温环境下座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式。
49.图5-8是图1所示的整车热管理系统100的系统图，以示出整车热管理系统100在不同工作模式下运行的流体流动状态，其中，中空线箭头表示冷却液的流向和流动路径，加粗实线箭头表示制冷剂的流向和流动路径，其他实线表示无流体流动。下面详述图5-8所示的
各个工作模式。
50.图5是图1所示整车热管理系统100在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热加热电池模式下的系统图。所述控制模块8000控制第二加热器214、第二电子膨胀阀204、五通阀第三端口1163和三通阀第一端1091口关闭，控制第一电子膨胀阀104、第三电子膨胀阀304和开关阀119打开，控制五通阀第一端口1161、五通阀第二端口1162、五通阀第四端口1164和五通阀第五端口1165打开，控制三通阀第二端口1092和三通阀第三端口1093打开，控制压缩机101制冷剂流量，控制第一水泵102、第二水泵202和第三水泵302冷却液流量，控制风扇105和鼓风机113的空气流量，控制第一加热器114加热功率，实现在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热加热电池模式，在实现低温环境热泵加热座舱的同时还可以达到通过电驱余热加热电池的目的，从而缓解低低温对电池的影响。
51.具体的，在低温环境下，整车热管理系统100在收到座舱加热指令或控制模块8000自动产生座舱加热指令，同时识别到电驱动系统115出口冷却液温度较高时，可以通过热泵加热座舱，同时利用电驱余热对电池进行加热。如图4所示，从压缩机排气口1011流出高温高压的制冷剂流入水冷凝器第二端口1032，在水冷凝器103冷凝作用下，制冷剂由气态变成液态。液态高压制冷剂由水冷凝器103第一端口1031流出经第一电子膨胀阀104，在第一电子膨胀阀104减压增积的作用下，形成低温低压的液雾状混合物流向室外换热器第二端口1062，此时，室外换热器106用作蒸发器，其会吸收环境空气中大量热量，使得制冷剂变成气态，并从室外换热器第一端口1061流出，经过管道节点e流入第三电子膨胀阀第二端口3042，经第三电子膨胀阀第一端口3041流入冷水机第四端口1174，之后由冷水机第三端口1173排出流入气液分离器入口1112，经过气液分离器111将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1012从气液分离器出口1111吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。另一方面，低温冷却液流经水冷凝器103冷却液通道时会吸收制冷剂的热量从而产生高温冷却液，高温冷却液之后会由第一水泵出水口1021泵出并流入第一加热器第二端口1142，第一加热器114可以根据需要向第一加热器流入口1142的冷却液释放热量，从而提升座舱加热的功率和系统效率。接着，冷却液由第一加热器第一端口1141流入到加热器芯第一端口1101，高温冷却液在经过加热器芯110时会向鼓风机113吹出的空气释放热量加热座舱，并在加热器芯第二端口1102处变回低温冷却液，再经水冷凝器103冷却液通道流入第一水泵入水口1022形成座舱加热冷却液循环。同时电驱动系统第一端口1151冷却液温度较高，高温冷却液会依次经过管道节点f、管道节点g、冷水机117和五通阀流入第三水泵入水口3022，高温冷却液会从第三水泵出水口3021流出，流入动力电池第二端口1182，高温冷却液会对动力电池118进行加热并在动力电池第一端口1181形成低温冷却液，之后流入第二加热器第二端口2142，再通过五通阀流入第二水泵入水口2022，最终回到电驱动系统第二端口1152，形成电驱余热加热电池的冷却液循环。
52.图6是图1所示整车热管理系统在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热回收模式下的系统图。所述控制模块8000控制第二电子膨胀阀204、开关阀119、五通阀第三端口1163和三通阀第一端口1091关闭，控制第一电子膨胀阀104和第三电子膨胀阀304，控制五通阀第一端口1161、五通阀第二端口1162、五通阀第四端口1164和五通阀第五端口1165打开，控制三通阀第二端口1092和三通阀第三端口1093打开，控制压缩机101制冷剂流量，控制第一水泵102、第二水泵202和第三水泵302冷却液流量，控制风扇105和鼓风机113的空气流量，
控制第一加热器114和第二加热器214加热功率，实现在低温环境下热泵加热座舱与电驱余热回收模式，利用了热泵制冷剂循环提供加热，利用加热器对电池进行加热，同时对点驱动系统产生的余热进行了回收，从而降低了热管理系统的能耗。
53.具体的，在整车热管理系统100识别到热泵效率较低时，利用加热器对电池进行加热并且对电驱动系统的余热进行回收。由于制冷剂循环和座舱加热循环与图4所示的工作模式相同，因此不再赘述。在该模式下，电驱动系统第一端口1151冷却液温度较高，高温冷却液会依次经过管道节点f、管道节点g再通过冷水机117流入五通阀，此时高温冷却液会将传递给制冷回路，从而实现对电驱动系统余热的回收，之后低温冷却液流入第二水泵入水口2022，最终流回电驱动系统第二端口1152。电池加热则由第二加热器214对冷却液进行加热，加热后的冷却液从第二加热器第一端口2141流出，流经五通阀116后流入第三水泵入水口3022，高温冷却液由第三水泵出水口3021流入动力电池第二端口1182，并在动力电池第一端口1181形成低温冷却液，最后流经管道节点h回到第二加热器第二端口2142，形成电池加热循环。
54.图7是图1所示整车热管理系统在中温环境下电池和电驱散热器冷却模式下的系统图。所述控制模块8000控制压缩机101、第一水泵102、第一加热器114、第二加热器214、鼓风机113、第一电子膨胀阀104、第二电子膨胀阀204、第三电子膨胀阀304、开关阀119、五通阀第四端口1164和三通阀109关闭，控制五通阀第一端口1161、五通阀第二端口1162、五通阀第三端口1163和五通阀第五端口1165打开，控制第二水泵202和第三水泵302冷却液流量，控制风扇105的空气流量，实现在中温环境下电池和电驱散热器冷却模式，以确保中温环境下电驱的热安全，并达到降低热管理能耗的效果。
55.具体的，在中温环境下，座舱无加热和冷却需求时要对电驱进行冷却，一般此环境温度适合并且电驱产热量不大，电驱能利用散热器散热，从而可以关闭压缩机，起到了降低系统能耗的作用。在该模式下，动力电池118产生的高温冷却液由动力电池第一端口1181排除，流经第二加热器214，通过五通阀116流入第二水泵入水口2022，由第二水泵出水口2021泵出后流经电驱动系统115，高温冷却液流入散热器第二端口1072，在风扇105的风扇控制下，散热器第二端口1072的高温冷却液与空气发生热量交换和降温，在散热器第一端口1071形成低温冷却液，经管道节点c和五通阀116后流入第三水泵入水口3022，第三水泵出水口3021泵出的低温冷却液流入动力电池118，对动力电池118进行冷却，之后低温冷却液流经第二加热器214和五通阀116流入第二水泵入水口2022，由第二水泵出水口2021泵入电驱动系统115，从而实现对电池和电驱的冷却。
56.图8是图1所示整车热管理系统在高温环境下座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式下的系统图。所述控制模块8000控制第一加热器114、第二加热器214、第一水泵102、五通阀第五端口1165和三通阀109关闭，控制开关阀119、第一电子膨胀阀104、第二电子膨胀阀204和第三电子膨胀阀304打开，控制五通阀第一端口1161、五通阀第二端口1162、五通阀第三端口1163和五通阀第四端口1164打开，控制三通阀第一端口1091和三通阀第三端口1093打开，控制压缩机101制冷剂流量，控制第一水泵102和第三水泵302冷却液流量，控制风扇105和鼓风机113的空气流量，实现在高温环境下座舱冷却和电池冷水机制冷电驱散热器冷却模式，保证了高温下座舱的舒适性及电驱和电池热管理安全性，电池冷水机解决了电池散热器冷却在高温下散热不足的问题。
57.具体的，空气温度较高时，电池高温冷却液无法通过散热器与环境空气发生热量交换，因此需要通过冷水机进行冷却。当整车热管理系统100收到座舱空调制冷指令，或者控制模块8000自动产生座舱制冷指令，制冷剂循环对座舱制冷。从压缩机排气口1011流出高温高压的制冷剂流入水冷凝器103的第二端口1032，再由水冷凝器第一端口1031流出经第一电子膨胀阀104之后流向室外换热器第二端口1062，此时，室外换热器106用作散热，其会向环境空气中释放大量热量，使得制冷剂变成液态，并从室外换热器第一端口1061流出，制冷剂流经管道节点e后分别流向第二电子膨胀阀204和第三电子膨胀阀304，其中一部分制冷剂经第二电子膨胀阀204，在第二电子膨胀阀204减压增积的作用下，形成低温低压的液雾状混合物流向蒸发器第二端口1122，此时，制冷剂从鼓风机113吹出的空气中吸收热量并通过空气制冷降低湿度，之后由蒸发器第一端口1121流出。另一部分制冷剂流经第三电子膨胀阀304，在第三电子膨胀阀304减压增积的作用下，形成低温低压的液雾状混合物，流经冷水机117从而对电池冷却回路中的高温冷却液进行冷却。两部分制冷剂最终通过管道节点d汇聚，并流向气液分离器111第二端口，经过气液分离器111将液态制冷剂和气态制冷剂进行分离。压缩机进气口1012从气液分离器出口端口1111吸入气态制冷剂，开始下一个制冷剂循环的工作。在电池冷水机制冷循环中，高温制冷剂从动力电池第一端口1181流出，流经管道节点h，流向开关阀第二端口1192，之后由开关阀第一端口1191流出流向冷水机第二端口，经冷水机冷却后，低温冷却剂由冷水机第一端口1171流出，流经五通阀流向第三水泵入水口3022，第三水泵302将低温冷却剂从出水口3021泵向动力电池第二端口1182从而实现对电池的冷却。在电驱动系统散热器冷却循环中，由电驱动系统第一端口1151排出的高温冷却剂，经过管道节点f和管道节点a流向散热器第二端口1072，在风扇105的风扇控制下，散热器第二端口1072的高温冷却液与空气发生热量交换和降温，在散热器第一端口1071形成低温冷却液，再经过管道节点g流向五通阀116，低温冷却液经五通阀第二端口排出后流向第二水泵入水口2022，第二水泵2022将低温冷却剂通过出水口2021泵向电驱动系统第二端口1152，从而实现对于电驱动系统的冷却。
58.实施例3
59.一种电动汽车，该电动汽车包括实施例1所述的集成式热管理系统，所述集成式热管理系统通过实施例2所述的集成式热管理系统控制方法控制，因此具有实施例1和2的有益效果，此处不在赘述。
60.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
61.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。