一种电动汽车的热管理系统及其控制方法与流程

本发明涉及电动汽车，特别是涉及一种电动汽车的热管理系统及其控制方法。

背景技术：

1、新能源汽车产业的发展速度越来越快，特别是电动汽车已经成为现代汽车产业发展的重要方向，电动汽车的整车热管理技术也越来越重要。

2、对于电动汽车，由于对续航里程的焦虑，如何通过高效节能的热管理技术来提高电动汽车的续航里程也逐渐成为了大家重点研究的方向。

3、目前电动汽车的乘客舱、电池主要采用的是电加热方案，然而，电加热效率较低，会导致电动汽车的续航里程大幅缩减。

技术实现思路

1、本发明提供一种电动汽车的热管理系统及其控制方法，旨在解决现有电动汽车的热管理效率低，会导致续航里程大幅缩减的问题。

2、本发明的第一方面，提供一种电动汽车的热管理系统，包括：制冷剂回路和冷却液回路；

3、所述制冷剂回路包括：第一管道和由所述第一管道依次连通的压缩机构、冷凝机构、储液机构、膨胀阀、蒸发机构；所述第一管道内流通有制冷剂；

4、所述冷却液回路包括：第二管道和连接在所述第二管道中的水泵、十通阀、乘客舱换热机构、电机和电池；所述第二管道内流通有冷却液；

5、所述制冷剂回路和所述冷却液回路之间通过所述冷凝机构和所述蒸发机构连接；

6、通过所述水泵和所述十通阀的协作，将所述冷却液输送至乘客舱换热机构、电机和电池三者中的至少一处。

7、本发明实施例中，压缩机构用来将低温低压的制冷剂蒸汽压缩成高温高压的制冷剂蒸汽，冷凝机构将高温高压的制冷剂进行冷凝，将其变成高温高压的液态制冷剂，储液机构用来储存多余的液态制冷剂，膨胀阀用来对制冷剂进行节流，将高温高压的制冷剂液体节流成低温低压的气液两相制冷剂。蒸发机构将两相态的制冷剂蒸发成气态制冷剂，同时将冷却液进行降温。也就是冷凝机构可以制备热量，可以给冷却液提供热量，可以将冷却液加热，蒸发机构可以制备冷量，可以给冷却液提供冷量，可以对冷却液降温，再由水泵和十通阀进行协作，将冷却液输送至乘客舱换热机构、电机、电池三者中的至少一处，也就是将冷量和热量送到需要的位置，即本技术采用的是泵加热方式，相对于电加热而言，泵加热的热管理效率高节约了电池能耗，对续航里程的衰减影响小，可以提高电动汽车的续航里程。而且该热管理系统为全二次回路系统，制冷剂回路仅使用了一个膨胀阀无需换向，就是说制冷剂回路仅为一个单回路，而且仅通过蒸发机构和冷凝机构这两个换热器就可以实现与冷却液进行热交换，制冷剂回路结构简单，大大缩减了制冷剂回路的部件，大大减少了制冷剂的用量或者说大大减少了制冷剂的充注量，使得该热管理系统可以适用多种制冷剂(如高压制冷剂、可燃制冷剂等)，便于该热管理系统的后续升级以及制冷剂的更换，实用性更强。而且，通过十通阀简化了冷却液回路，减少了零部件的数量，降低了成本。

8、可选的，所述冷却液回路还包括：三通阀；所述十通阀包括：依次分布的a端口、b端口、c端口、d端口、e端口、f端口、g端口、h端口、i端口、j端口；所述三通阀的第一端口和所述十通阀的b端口连接；

9、所述电动汽车的热管理系统基于所述三通阀和所述十通阀在不同的工作模式之间切换。

10、可选的，所述水泵包括第一水泵和第二水泵；所述乘客舱换热机构包括：冷风芯体和暖风芯体；所述冷却液回路还包括：外部换热器和风扇；所述三通阀的第一端口、所述十通阀的g端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的h端口、所述十通阀的c端口、所述十通阀的j端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的i端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；

11、所述蒸发机构、所述冷风芯体、所述十通阀的g端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口依次连通，所述十通阀的a端口、所述十通阀的h端口、所述第一水泵、所述蒸发机构依次连通，形成第一冷却回路的部分路径；所述第一冷却回路至少用于对电池和/或乘客舱进行冷却；

12、所述冷凝机构、所述暖风芯体、所述十通阀的i端口、所述十通阀的e端口、所述电机、所述外部换热器、所述十通阀的c端口、所述十通阀的j端口、所述第二水泵、所述冷凝机构依次连通，形成第一散热回路；所述风扇转动，对所述外部换热器进行吹扫，所述第一散热回路至少用于将从所述第一冷却回路和电机中吸收的热量从所述外部换热器散掉。

13、可选的，所述乘客舱换热机构还包括：鼓风机；所述第一冷却回路包括：乘客舱的冷却回路；所述三通阀的第二端口关闭，所述三通阀的第三端口开启并连通所述十通阀的a端口，与所述第一冷却回路的部分路径形成所述乘客舱的冷却回路；

14、在乘客舱制冷工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到制冷状态，所述乘客舱的冷却回路对乘客舱进行冷却；或，

15、在乘客舱制冷除湿工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到中间状态，所述乘客舱的冷却回路对乘客舱进行冷却并除湿；所述中间状态异于制冷状态和制热状态。

16、可选的，所述冷却液回路还包括：第三水泵；所述第一冷却回路包括：电池的冷却回路；在电池冷却工作模式，所述三通阀的第三端口关闭且所述三通阀的第二端口开启；所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、电池、所述十通阀的a端口依次连通，与所述第一冷却回路的部分路径形成所述电池的冷却回路；所述电池的冷却回路对电池进行冷却。

17、可选的，所述乘客舱换热机构还包括：鼓风机；所述第一冷却回路包括：乘客舱和电池的冷却回路；所述冷却液回路还包括：第三水泵；

18、所述三通阀的第三端口和所述三通阀的第二端口均开启，所述三通阀的第三端口连通所述十通阀的a端口，且所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、电池、所述十通阀的a端口依次连通，与所述第一冷却回路的部分路径形成所述乘客舱和电池的冷却回路；

19、在乘客舱和电池同时冷却工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到制冷状态，所述乘客舱和电池的冷却回路对电池和乘客舱均进行冷却；或，

20、在乘客舱制冷除湿和电池冷却工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到中间状态，所述乘客舱的冷却回路对乘客舱进行冷却并除湿，还对电池进行冷却；所述中间状态异于制冷状态和制热状态。

21、可选的，所述水泵包括：第一水泵和第二水泵；所述乘客舱换热机构包括：冷风芯体和暖风芯体；所述冷却液回路还包括：外部换热器、风扇和与所述冷风芯体并联的第一并联支路；所述三通阀的第一端口、所述十通阀的f端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的c端口、所述十通阀的h端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的i端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的j端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；

22、所述蒸发机构、所述第一并联支路、所述十通阀的f端口、所述十通阀的e端口、所述电机、所述外部换热器、所述十通阀的c端口、所述十通阀的h端口、所述第一水泵、所述蒸发机构依次连通，形成第一吸热回路；所述第一吸热回路用于至少对所述电机进行冷却，并从所述电机处吸收余热；所述风扇转动，通过所述外部换热器吸收电动汽车外部的热量；

23、所述冷凝机构、所述暖风芯体、所述十通阀的i端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口依次连通，所述十通阀的a端口、所述十通阀的j端口、所述第二水泵、所述冷凝机构依次连通，形成第一制热回路的部分路径；所述第一制热回路至少用于对电池，和/或，乘客舱进行制热。

24、可选的，所述第一制热回路包括：乘客舱制热回路、电池制热回路、乘客舱和电池制热回路三者中的一个；

25、所述乘客舱换热机构还包括：鼓风机；所述三通阀的第二端口关闭，所述三通阀的第三端口开启，所述三通阀的第三端口连通所述十通阀的a端口，与所述第一制热回路的部分路径形成所述乘客舱制热回路；在乘客舱制热工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到制热状态，所述乘客舱制热回路对乘客舱进行制热；或，

26、所述冷却液回路还包括：第三水泵；所述三通阀的第三端口关闭，所述三通阀的第二端口开启，所述三通阀的第二端口、所述第三水泵7、所述电池和所述十通阀的a端口依次连通，与所述第一制热回路的部分路径形成所述电池制热回路；在电池制热工作模式，所述电池制热回路对电池进行制热；或，

27、所述乘客舱换热机构还包括：鼓风机；所述冷却液回路还包括：第三水泵；所述三通阀的第二端口和所述三通阀的第三端口均开启，所述三通阀的第三端口连通所述十通阀的a端口，所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、所述电池和所述十通阀的a端口依次连通，与所述第一制热回路的部分路径形成所述乘客舱和电池制热回路；在乘客舱和电池同时制热工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到制热状态，所述乘客舱和电池制热回路对乘客舱和电池均进行制热。

28、可选的，所述水泵包括第一水泵和第二水泵；所述冷却液回路还包括：外部换热器和风扇；所述乘客舱换热机构包括：冷风芯体、暖风芯体和鼓风机；所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的g端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的c端口、所述十通阀的h端口、所述十通阀的i端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的j端口均开启，所述十通阀的剩余端口均关闭；所述蒸发机构、所述冷风芯体、所述十通阀的g端口、所述十通阀的e端口、所述电机、所述外部换热器、所述十通阀的c端口、所述十通阀的h端口、所述第一水泵、所述蒸发机构依次连通形成第二吸热回路；所述第二吸热回路至少对所述电机进行冷却，并从所述电机处吸收余热；所述风扇转动，通过所述外部换热器吸收电动汽车外部的热量；

29、所述冷凝机构、所述暖风芯体、所述十通阀的i端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的j端口、所述第二水泵、所述冷凝机构依次连通；

30、所述三通阀的第二端口关闭，形成乘务舱制热除湿回路；在乘客舱制热除湿工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到中间状态，所述乘务舱制热除湿回路用于对乘客舱进行制热和除湿；所述中间状态异于制冷状态和制热状态；或，

31、所述冷却液回路还包括：第三水泵；所述三通阀的第二端口开启，且所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、所述电池、所述十通阀的a端口依次连通，形成乘务舱制热除湿及电池制热回路；在乘客舱制热除湿和电池制热工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到中间状态，所述乘务舱制热除湿及电池制热回路用于对乘客舱进行制热和除湿并对电池进行加热；所述中间状态异于制冷状态和制热状态。

32、可选的，所述水泵包括第一水泵、第二水泵和第三水泵；所述乘客舱换热机构包括：冷风芯体、暖风芯体和鼓风机；所述冷却液回路还包括：外部换热器、与所述冷风芯体并联的第一并联支路和与外部换热器并联的第二并联支路；所述三通阀的第一端口、第二端口、第三端口、所述十通阀的f端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的d端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的h端口、所述十通阀的i端口、所述十通阀的j端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；

33、所述蒸发机构、所述第一并联支路、所述十通阀的f端口、所述十通阀的e端口、所述电机、所述第二并联支路、所述十通阀的d端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的a端口依次连通，且所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、电池、所述十通阀的a端口、所述十通阀的h端口、所述第一水泵、所述蒸发机构依次连通，形成第三吸热回路；所述第三吸热回路至少对所述电机和电池进行冷却，并从所述电机和所述电池处吸收余热；

34、所述冷凝机构、所述暖风芯体、所述十通阀的i端口、所述十通阀的j端口、所述第二水泵、所述冷凝机构依次连通，形成余热回收制热乘客舱回路；在余热回收制热乘客舱工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到制热状态，所述余热回收制热乘客舱回路用于对乘客舱进行制热。

35、可选的，所述水泵包括第一水泵、第二水泵和第三水泵；所述乘客舱换热机构包括：冷风芯体、暖风芯体和鼓风机；所述冷却液回路还包括：外部换热器、与所述冷风芯体并联的第一并联支路和与所述外部换热器并联的第二并联支路；所述三通阀的第一端口、第二端口、第三端口、所述十通阀的f端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的d端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的h端口、所述十通阀的i端口、所述十通阀的j端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；

36、所述蒸发机构、所述第一并联支路、所述十通阀的f端口、所述十通阀的e端口、所述电机、所述第二并联支路、所述十通阀的d端口、所述十通阀的h端口、所述第一水泵、所述蒸发机构依次连通形成第四吸热回路；所述第四吸热回路至少对所述电机进行冷却，并从所述电机处吸收余热；

37、所述冷凝机构、所述暖风芯体、所述十通阀的i端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的a端口依次连通，且所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、所述电池、所述十通阀的a端口、所述十通阀的j端口、所述第二水泵、所述冷凝机构依次连通，形成余热回收制热乘客舱和电池回路；在余热回收制热乘客舱和电池工作模式，所述鼓风机转动，车内空调箱温度风门调到制热状态，所述余热回收制热乘客舱和电池回路用于对乘客舱和电池进行制热。

38、可选的，所述水泵包括第二水泵；所述乘客舱换热机构包括：暖风芯体；所述冷却液回路还包括：外部换热器和风扇；所述十通阀的i端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的c端口、所述十通阀的j端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；所述冷凝机构、所述暖风芯体、所述十通阀的i端口、所述十通阀的e端口、电机、外部换热器、所述十通阀的c端口、所述十通阀的j端口、所述第二水泵、所述冷凝机构依次连通，形成电机散热回路；在电机散热工作模式，所述风扇转动，将电机的热量通过所述外部换热器排放至电动汽车外部；或，

39、所述水泵包括第三水泵；所述冷却液回路还包括：外部换热器和风扇；所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第二端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的e端口、所述十通阀的c端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的a端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；所述十通阀的e端口、电机、所述外部换热器、所述十通阀的c端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的a端口依次连通，且所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、所述电池、所述十通阀的a端口、所述十通阀的e端口依次连通形成电机电池散热回路；在电机和电池散热工作模式，所述风扇转动，将电机的热量和电池的热量通过所述外部换热器排放至电动汽车外部；或，

40、所述水泵包括第三水泵；所述冷却液回路还包括：外部换热器和与所述外部换热器并联的第二并联支路；所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第二端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的d端口、所述十通阀的b端口、所述十通阀的a端口、所述十通阀的e端口均开启；所述十通阀的剩余端口均关闭；所述十通阀的e端口、电机、第二并联支路、所述十通阀的d端口、所述十通阀的b端口、所述三通阀的第一端口、所述三通阀的第三端口、所述十通阀的a端口依次连通，且所述三通阀的第二端口、所述第三水泵、所述电池、所述十通阀的a端口、所述十通阀的e端口依次连通形成电机加热电池回路；在电机加热电池工作模式，所述电机加热电池回路，通过电机的余热加热电池。

41、可选的，所述冷却液回路还包括：与所述十通阀并联的膨胀水壶。

42、可选的，所述制冷剂回路还包括：与所述压缩机构并联的热气旁通阀。

43、本发明的电动汽车的热管理系统为全间接式的热管理系统，只采用了一个膨胀阀，制冷剂回路简单，且制冷剂回路不用换向。冷却液回路采用一个十通阀进行工作模式切换，实现了冷却液侧的热量分配。通过三通阀、水泵与十通阀的配合使用，可以通过调节冷热冷却液流量的方式进行不同温度的冷却液混合，从而达到电池需要的温度，进行电池热管理，减少了换热器的使用，降低了成本。使用冷凝机构对制冷剂和冷却液进行热交换的方式，可以将冷媒管路及部件大大缩减，减小冷媒的充注量，此系统可以适配多种制冷剂(高压冷媒，可燃冷媒)，便于进行后期系统的升级与制冷剂的更换，实用性更强。本系统既能实现制热除湿又能实现制冷除湿，可以无需ptc(陶瓷加热器)辅助。本系统通过十通阀及系统回路的设计，仅需三个水泵就能实现全间接式热泵系统的整车所有功能需求，零部件总数大大降低，节省了系统成本。本系统的电机可以进行自发热，在此基础上进行余热回收利用，可以在超低温下进行热泵制热。

44、本发明的第二方面，提供一种电动汽车的热管理系统的控制方法，应用于任一前述的电动汽车的热管理系统中，所述方法包括：

45、接收控制指令；所述控制指令包括：乘客舱制冷工作指令、电池冷却工作指令、乘客舱和电池同时冷却工作指令、乘客舱制冷除湿工作指令、乘客舱制冷除湿和电池冷却工作指令、乘客舱制热工作指令、电池制热工作指令、乘客舱和电池同时制热工作指令、乘客舱制热除湿工作指令、乘客舱制热除湿和电池制热工作指令、余热回收制热乘客舱工作指令、余热回收制热乘客舱和电池工作指令、电机散热工作指令、电机和电池散热工作指令和电机加热电池工作指令；

46、控制所述电动汽车的热管理系统切换至所述工作指令对应的工作模式；所述工作模式包括：乘客舱制冷工作模式、电池冷却工作模式、乘客舱和电池同时冷却工作模式、乘客舱制冷除湿工作模式、乘客舱制冷除湿和电池冷却工作模式、乘客舱制热工作模式、电池制热工作模式、乘客舱和电池同时制热工作模式、乘客舱制热除湿工作模式、乘客舱制热除湿和电池制热工作模式、余热回收制热乘客舱工作模式、余热回收制热乘客舱和电池工作模式、电机散热工作模式、电机和电池散热工作模式、和/或电机加热电池工作模式。

47、上述电动汽车的热管理系统、电动汽车的热管理系统的控制方法具有相同或相似的有益效果，为了避免重复，此处不再赘述。