集成式热管理系统的制作方法

本发明涉及一种集成式热管理系统。

背景技术：

1、近年来，电动车辆被认为是用于实现环保技术和解决社会问题(例如，能源枯竭)的必要手段。电动车辆利用通过电池供电来输出动力的电机运行。由于电动车辆不排放二氧化碳，产生非常低的噪音，并且使用能效高于发动机能效的电机，因此电动车辆作为环保车辆备受瞩目。

2、用于实现电动车辆的关键技术涉及电池模块。近年来，已经积极地进行了关于减轻电池重量、减小电池尺寸和减少电池充电所需时间的研究。电池模块需要在最佳温度环境下使用，以保持最佳性能和较长的使用寿命。然而，由于外部温度和电池模块工作时产生的热量的变化，电池模块很难在最佳温度环境下使用。

3、此外，由于电动车辆不排放废热(所述废热是在单独的内燃机燃烧过程中产生的)，电动车辆在冬季使用电加热装置来加热车内。另外，由于在寒冷的天气条件下电动车辆需要预热以提高电池的充放电性能，电动车辆使用加热冷却液的单独的电加热器。也就是说，存在一种技术，该技术使用与车内空调的冷却/加热系统分开的用于调节电池模块温度的冷却/加热系统，以保持电池模块的最佳温度环境。

4、在这种情况下，用于调节车内空气的空调系统通过采用使加热能量消耗最小化的热泵技术来使能量消耗最小化，以增加行驶距离。

5、因此，在相关技术中，应用了电气组件、电池和集成式激冷器(chiller)，但是制冷剂总是循环通过集成式激冷器以实现热泵。因此，即使在使电池温度升高时，制冷剂也流动通过集成式冷却器并吸收与电池进行热交换的冷却液的热量，这导致使电池温度升高的性能变差的问题。此外，在相关技术中，仅使用正温度系数(positive temperaturecoefficient，ptc)加热器来加热调节空气以加热车内而不使用热泵，这导致过度能耗的问题。

6、解释为背景技术的前述内容仅旨在帮助理解本发明的实施方案的背景技术，并不旨在意味着本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。

技术实现思路

1、本发明涉及一种集成式热管理系统。具体实施方案涉及一种集成式热管理系统，其中单个集成式热交换器实施冷却电气(power electric，pe)组件和电池的过程并且实现热泵，从而即使在使电池的温度升高的过程中也可以通过改进制冷剂回路来使整个回路紧凑并实现热泵。

2、本发明的实施方案可以解决本领域中的问题并且提供一种集成式热管理系统，其中单个集成式热交换器实施冷却pe组件和电池的过程，并且通过与制冷剂的热交换实现热泵，从而即使在使电池的温度升高的过程中也可以通过改进制冷剂回路来使整个回路紧凑并实现热泵。

3、本发明的实施方案提供了一种集成式热管理系统，包括：第一制冷剂管线、第二制冷剂管线、第三制冷剂管线、膨胀模块、第一冷却液管线以及第二冷却液管线，所述第一制冷剂管线配置为使得制冷剂能够流动通过并且包括压缩机、内部热交换器、第一膨胀器、外部热交换器、第二膨胀器和蒸发器；所述第二制冷剂管线包括集成式热交换器并且从第一制冷剂管线的外部热交换器的后端分支，第二制冷剂管线连接到压缩机的前端；所述第三制冷剂管线从第二制冷剂管线的集成式热交换器的前端分支并且连接到压缩机的前端；所述膨胀模块设置在第二制冷剂管线与第三制冷剂管线之间的分支点处，并且配置为使得已经通过第一制冷剂管线的制冷剂能够流向集成式热交换器或流动通过第三制冷剂管线，膨胀模块配置为使流向集成式热交换器的制冷剂选择性地膨胀；所述第一冷却液管线配置为使得冷却液能够流动通过并且连接到集成式热交换器，以便冷却液与制冷剂进行热交换，第一冷却液管线包括第一水泵、pe组件、第一散热器和第一阀；所述第二冷却液管线配置为使得冷却液能够流动通过并且连接到集成式热交换器，以便冷却液与制冷剂进行热交换，第二冷却液管线包括第二水泵、电池、第二散热器和第二阀。

4、膨胀模块可以包括：第一端口、第二端口以及第三端口，所述第一端口配置为与第一制冷剂管线选择性地连通；所述第二端口配置为与集成式热交换器选择性地连通；所述第三端口配置为与第三制冷剂管线选择性地连通，并且第三膨胀器可以与膨胀模块集成，以选择性地使从第一端口流向第二端口的制冷剂膨胀。

5、膨胀模块可以包括：切换阀和第三膨胀器，所述切换阀包括配置为与第一制冷剂管线选择性地连通的第一端口、配置为与集成式热交换器选择性地连通的第二端口，以及配置为与第三制冷剂管线选择性地连通的第三端口；所述第三膨胀器与切换阀间隔开并且设置在集成式热交换器的前端。

6、第一阀可以配置为使已经循环通过第一水泵和pe组件的冷却液选择性地循环到第一散热器或集成式热交换器，第二阀可以配置为使已经循环通过第二水泵和电池的冷却液选择性地循环到第二散热器或集成式热交换器。

7、在设置有内部热交换器和蒸发器的空调壳体中，温度调节门可以布置在蒸发器与内部热交换器之间，并且可以对调节空气的温度进行调节，加热器装置可以布置在内部热交换器的后部并且可以在运行期间补充热源。

8、集成式热管理系统可以进一步包括控制器，所述控制器配置为基于空调模式和热管理模式来控制压缩机、水泵、膨胀器、阀、膨胀模块、温度调节门和加热器装置。

9、第二冷却液管线可以进一步包括冷却液加热器，并且控制器可以在使电池的温度升高时控制并运行冷却液加热器。

10、在冷却内部时，控制器可以打开第一膨胀器，使得第二膨胀器能够执行膨胀操作，控制膨胀模块以阻止制冷剂流向第二制冷剂管线，并且控制温度调节门以便调节空气不通过内部热交换器。

11、在冷却内部的过程中通过利用外部空气冷却pe组件时，控制器可以运行第一水泵并且控制第一阀，以使冷却液循环通过第一散热器，在冷却内部的过程中通过利用外部空气冷却电池时，控制器可以运行第二水泵并且控制第二阀，以使冷却液循环通过第二散热器。

12、在冷却内部的过程中通过利用集成式热交换器来冷却pe组件时，控制器可以打开第一膨胀器，使得第二膨胀器能够执行膨胀操作，使得膨胀模块能够膨胀制冷剂，同时使得制冷剂能够流向集成式热交换器，运行第一水泵并控制第一阀，以使冷却液循环通过集成式热交换器。

13、在冷却内部的过程中通过利用集成式热交换器冷却电池时，控制器可以打开第一膨胀器，使得第二膨胀器能够执行膨胀操作，使得膨胀模块能够膨胀制冷剂，同时使得制冷剂能够流向集成式热交换器，运行第二水泵并控制第二阀，以使冷却液循环通过集成式热交换器。

14、在加热内部时，控制器可以使得第一膨胀器能够执行膨胀操作，关闭第二膨胀器，控制膨胀模块以使制冷剂能够流向第三制冷剂管线，并且控制温度调节门以便调节空气通过内部热交换器。

15、在加热内部并冷却pe组件时，控制器可以打开第一膨胀器，关闭第二膨胀器，控制膨胀模块以使制冷剂膨胀，同时使得制冷剂能够流向集成式热交换器，运行第一水泵，并控制第一阀以便冷却液流向集成式热交换器。

16、在加热内部并冷却电池时，控制器可以打开第一膨胀器，关闭第二膨胀器，控制膨胀模块以使制冷剂膨胀，同时使得制冷剂流向集成式热交换器，运行第二水泵，并且控制第二阀以便冷却液流向集成式热交换器。

17、在加热内部的过程中从外部空气吸收热量、冷却pe组件或冷却电池时，控制器可以使得第一膨胀器能够执行膨胀操作，关闭第二膨胀器，并且控制膨胀模块以便制冷剂流向集成式热交换器并且不膨胀。在冷却pe组件时，控制器可以运行第一水泵并控制第一阀，以使冷却液能够流向集成式热交换器，在冷却电池时，控制器可以运行第二水泵并控制第二阀，以使冷却液能够流向集成式热交换器。

18、在使电池的温度升高时，控制器可以控制膨胀模块以使制冷剂能够流向第三制冷剂管线，并且可以控制并运行第二水泵和冷却液加热器。

19、在加热并除湿内部的过程中冷却pe组件或冷却电池时，控制器可以打开第一膨胀器，使得第二膨胀器能够执行膨胀操作，并且控制膨胀模块以便制冷剂流向集成式热交换器并且膨胀。在冷却pe组件时，控制器可以运行第一水泵并控制第一阀，以使冷却液能够流向集成式热交换器，在冷却电池时，控制器可以运行第二水泵并控制第二阀，以使冷却液能够流向集成式热交换器。

20、在加热并除湿内部的过程中通过制冷剂从外部空气吸收热量时，控制器可以使得第一膨胀器能够执行膨胀操作，打开第二膨胀器，控制膨胀模块以阻止制冷剂流向第二制冷剂管线，并且控制温度调节门以便调节空气通过内部热交换器。

21、在加热并除湿内部的过程中，通过制冷剂从外部空气吸收热量并且冷却pe组件或冷却电池时，控制器可以控制膨胀模块以便制冷剂流向集成式热交换器，并且制冷剂不膨胀。在冷却pe组件时，控制器可以运行第一水泵并控制第一阀，以使冷却液能够流向集成式热交换器，在冷却电池时，控制器可以运行第二水泵并控制第二阀，以使冷却液能够流向集成式热交换器。

22、根据如上所述构造的集成式热管理系统，单个集成式热交换器实施冷却pe组件和电池的过程，并且通过与制冷剂的热交换来实现热泵，从而即使在使电池的温度升高的过程中，也可以通过改进制冷剂回路来使整个回路紧凑并实现热泵。如上所述，可以在使电池的温度升高时实现热泵，这提高了加热内部的能量效率。

23、此外，基于各种类型的热管理模式，借助于循环通过各个冷却液管线的冷却液与循环通过制冷剂管线的制冷剂之间的热交换，执行冷却电气组件和电池的过程以及通过利用电气组件和电池的废热来加热内部的过程，从而提高了热管理效率，进而可以确保机动化车辆的行驶距离。