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CN112455187A - 应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车 - Google Patents

应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车 Download PDF

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CN112455187A
CN112455187A CN202011462153.XA CN202011462153A CN112455187A CN 112455187 A CN112455187 A CN 112455187A CN 202011462153 A CN202011462153 A CN 202011462153A CN 112455187 A CN112455187 A CN 112455187A
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way valve
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CN202011462153.XA
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贝斯特
耿杰
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AVL List Technical Center Shanghai Co Ltd
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Abstract

本发明提供了应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车，其中，热管理系统包括：制冷剂回路、电池回路和电机回路；制冷剂回路包括内部冷凝器，电池回路包括动力电池，制冷剂回路和电池回路通过电池冷却器连接，电池回路通过第一电子三通阀与电机回路连接；内部冷凝器用于将制冷剂回路的制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖；电池冷却器用于将制冷剂回路中的制冷剂与电池回路的冷却液进行换热处理，以对热管理系统中的热量进行管理。本申请提供的热管理系统可以适用于多种环境温度，解决了现有热管理系统无法满足实际应用的需求，提高了能量利用率，从而提高了用户体验度。

Description

应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及热管理技术领域，尤其是涉及应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车。
背景技术
对电动汽车而言，热管理系统除了为乘员舱提供必要的制冷和采暖，以使用户获得较好的舒适度之外，还需对电池和电驱系统进行热管理，以保证电池和电驱系统工作在最佳的效率区间。因此，高效的热管理系统，可以有效降低整车能耗，提升续航里程，同时还可以提高零部件的寿命。
对于纯电动汽车，冬季温度较低，续航里程的衰减是一个严峻的挑战，由于没有发动机余热的存在，为了满足冬季采暖的需要，传统的解决方案是增加加热器，加热器直接将电能转换为热能，但是能量转换效率较低，将导致电动汽车续航里程大幅缩减。随着电动汽车技术的发展，越来越多的汽车厂家开始采用空气源热泵以满足冬季采暖的需求，在环境温度不是非常低的情况下，空气源热泵确实可以实现COP(Coefficient Of Performance，能效比)＞1，但是传统的空气源热泵系统也面临着在极低温度(如低于-10℃)下无法正常工作和系统布置过于复杂等问题，因此，现有的方法中热管理系统不能很好的满足实际需求，给人们生活造成不便。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车，以缓解上述问题，且，适用于多种环境温度，提高了能量利用率，从而提高了用户体验度。
第一方面，本发明实施例提供了一种应用于电动汽车的热管理系统，该热管理系统包括：制冷剂回路、电池回路和电机回路；其中，制冷剂回路包括内部冷凝器2；电池回路包括动力电池21；制冷剂回路和电池回路通过电池冷却器10连接，电池回路通过第一电子三通阀22与电机回路连接；内部冷凝器2，用于将制冷剂回路的制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖；电池冷却器10，用于将制冷剂回路中的制冷剂与电池回路的冷却液进行换热处理，以对热管理系统中的热量进行管理。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，电池冷却器10包括制冷剂侧换热器101和冷却液侧换热器102；上述制冷剂回路还包括：空调压缩机1、外部换热器5、内部蒸发器8、气液分离器11、第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第二电子膨胀阀7、第三电子膨胀阀9、第二两通电磁阀12和第三两通电磁阀13；其中，空调压缩机1、内部冷凝器2、第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、外部换热器5、第三两通电磁阀13和气液分离器11依次连接，气液分离器11还分别与空调压缩机1、内部蒸发器8和制冷剂侧换热器101连接，制冷剂侧换热器101、第三电子膨胀阀9、第一截止阀6和第三两通电磁阀13依次连接，内部蒸发器8、第二电子膨胀阀7、第二两通电磁阀12依次连接，第二两通电磁阀12还与第一两通电磁阀3连接，第一两通电磁阀3还与空调压缩机1连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述电池回路还包括：第二截止阀23、高压加热器24、第一电子水泵25、第二电子三通阀26和第二电子水泵27；其中，动力电池21与第一电子三通阀22的第一端口221连接，第一电子三通阀22的第二端口222与电机回路连接，第一电子三通阀22的第三端口223分别与第二电子三通阀26的第二端口262、第二截止阀23和冷却液侧换热器102连接，第二截止阀23、高压加热器24和第一电子水泵25依次连接，冷却液侧换热器102和第一电子水泵25还均与第二电子三通阀26的第三端口263连接，第二电子三通阀26的第一端口261经第二电子水泵27与动力电池21连接。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述电池回路还通过常开支路A-B和第一电子三通阀22与电机回路连接；电机回路包括：直流变换器DCDC31、电机控制器32、电机33、电机散热器34、第三电子三通阀35和第三电子水泵36；其中，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子水泵36连接，第三电子水泵36还分别与第一电子三通阀22的第二端口222和DCDC31连接，DCDC31、电机控制器32、电机33和电机散热器34依次连接，电机33还与第三电子三通阀35的第二端口352连接，电机散热器34还与第三电子三通阀35的第三端口353连接。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，乘员舱快速采暖模式下，第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，且，第一两通电磁阀3、第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7、第三两通电磁阀13和第二截止阀23的阀门均为开启状态，常开支路A-B为开启状态。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，化霜模式下，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4和第三两通电磁阀13的阀门均为关闭状态，常开支路A-B处于关闭状态；第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的端口262接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，且，第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7、第一截止阀6、第三电子膨胀阀9和第二截止阀23的阀门均为开启状态。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，化霜+采暖模式下，第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，常开支路A-B处于关闭状态；第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通；且，第一两通电磁阀3、第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7和第二截止阀23的阀门均为开启状态。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，快充模式下，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，常开支路A-B处于关闭状态；第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第三端口353接通；且，第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7、第三两通电磁阀13和第二截止阀23的阀门均为开启状态。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，制热除湿模式下，第二两通电磁阀12和第二电子膨胀阀7的阀门均为关闭状态；第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第三两通电磁阀13、第三电子膨胀阀9、第二截止阀23、第一电子三通阀22和第二电子三通阀26的阀门均为开启状态，且，常开支路A-B处于开启状态。
第二方面，本发明实施例还提供一种电动汽车，其中，电动汽车配置有第一方面的应用于电动汽车的热管理系统，还包括乘员舱；应用于电动汽车的热管理系统，用于对乘员舱进行采暖或制冷。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供了应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车，通过内部冷凝器将制冷剂回路的制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖或制冷，以及，制冷剂回路和电池回路通过电池冷却器进行换热，电池回路和电机回路通过第一电子三通阀进行热量流动，从而实现三个回路之间的热量可以充分利用，可以适用于多种环境温度，解决了现有热管理系统无法满足实际应用的需求，提高了能量利用率，从而提高了用户体验度。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种热管理系统形式的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种空气源热泵和电加热器的功率对比示意图；
图3为本发明实施例提供的一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图12为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种应用于电动汽车的热管理系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，电动汽车在热管理系统上主要有如图1所示的几种形式，其中，PTC(Positive Temperature Coefficient，热敏电阻)加热系统直接将电能转化为热能，能量转换效率较低，在冬季将会导致电动汽车续航里程大幅衰减；目前车用热泵系统使用较多的则是单级压缩空气源热泵，在环境温度不太低的情况下，相比加热器系统，具有较好的能效比COP，但在环境温度极低时，室外换热器换热困难。为了保证换热，室外换热器需要更低的蒸发温度和蒸发压力，而低蒸发温度将会导致室外换热器的结霜更加严重，结霜时的通风和换热面积减少，使得换热更加恶化；以及，低蒸发压力将会导致压缩机的压缩比增大，从而导致压缩机排气压力超出安全范围，因此，现有的车用热泵系统，一般在-5℃以下，控热能力衰减加剧，一般需要加热器辅助加热；而在-10℃以下，空气源热泵系统则一般无法正常工作。如图2所示，纵轴表示功率，横轴则表示环境温度，其中，曲线1表示空气源热泵的效率曲线，曲线2则表示电加热器的效率曲线，可以看到，空气源热泵在环境温度-5℃～10℃之间具有良好的能效比，但是低于-10℃，则效率急剧下降，相比电加热器则已经没有明显优势，从而无法满足实际应用需求，给用户造成不便。
针对现有的热管理系统无法满足实际应用需求的问题，本发明实施例提供了应用于电动汽车的热管理系统及电动汽车，缓解了上述问题，且，适用于多种环境温度，提高了能量利用率，从而提高了用户体验度。
为便于对本实施例进行理解，下面首先对本发明实施例提供的一种应用于电动汽车的热管理系统进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种应用于电动汽车的热管理系统，如图3所示，该热管理系统包括：制冷剂回路S1、电池回路S2和电机回路S3；其中，制冷剂回路S1包括内部冷凝器2；电池回路S2包括动力电池21；制冷剂回路S1和电池回路S2通过电池冷却器10连接，可选的，制冷剂回路S1和电池回路S2设置在电机回路S3内部，电池回路S2通过第一电子三通阀22与电机回路S3连接，从而通过第一电子三通阀22电池回路S2和电机回路S3的连通或者独立，具体可以根据实际情况进行设置。
其中，内部冷凝器2用于将制冷剂回路的制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖；电池冷却器10则用于将制冷剂回路中的制冷剂与电池回路的冷却液进行换热处理，以对电动汽车的电池进行降温，从而实现对热管理系统中的热量进行管理。具体地，取消了常规热管理系统系统中用于制热的暖风芯体，仅通过内部冷凝器2满足制热需求，此时，制冷剂回路中的制冷剂与电池回路的冷却液通过电池冷却器进行换热处理，从而可以利用空气源、电池源或混合热源对热管理系统中的热泵提供换热介质，从而适用于多种环境温度，提高了能量利用率。
本发明实施例提供的应用于电动汽车的热管理系统，通过内部冷凝器将制冷剂回路的制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖或制冷，以及，制冷剂回路和电池回路通过电池冷却器进行换热，电池回路和电机回路通过第一电子三通阀进行热量流动，从而实现三个回路之间的热量可以充分利用，可以适用于多种环境温度，解决了现有热管理系统无法满足实际应用的需求，提高了能量利用率，从而提高了用户体验度。
具体地，如图4所示，上述电池冷却器10包括制冷剂侧换热器101和冷却液侧换热器102；制冷剂回路还包括：空调压缩机1、外部换热器5、内部蒸发器8、气液分离器11、第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第二电子膨胀阀7、第三电子膨胀阀9、第二两通电磁阀12和第三两通电磁阀13；其中，空调压缩机1、内部冷凝器2、第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、外部换热器5、第三两通电磁阀13和气液分离器11依次连接，气液分离器11还分别与空调压缩机1、内部蒸发器8和制冷剂侧换热器101连接，制冷剂侧换热器101、第三电子膨胀阀9、第一截止阀6和第三两通电磁阀13依次连接，内部蒸发器8、第二电子膨胀阀7、第二两通电磁阀12依次连接，第二两通电磁阀12还与第一两通电磁阀3连接，第一两通电磁阀3还与空调压缩机1连接。
以及，上述电池回路还包括：第二截止阀23、高压加热器24、第一电子水泵25、第二电子三通阀26和第二电子水泵27；其中，动力电池21与第一电子三通阀22的第一端口221连接，第一电子三通阀22的第二端口222与电机回路连接，第一电子三通阀22的第三端口223分别与第二电子三通阀26的第二端口262、第二截止阀23和冷却液侧换热器102连接，第二截止阀23、高压加热器24和第一电子水泵25依次连接，冷却液侧换热器102和第一电子水泵25还均与第二电子三通阀26的第三端口263连接，第二电子三通阀26的第一端口261经第二电子水泵27与动力电池21连接。
此外，电池回路还通过常开支路A-B和第一电子三通阀22与电机回路连接；因此，通过常开支路A-B和第一电子三通阀22可以实现电池回路和电机回路的串联和并联两种方式。其中，电机回路包括：DCDC(Direct Current，直流变换器)31、电机控制器32、电机33、电机散热器34、第三电子三通阀35和第三电子水泵36；其中，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子水泵36连接，第三电子水泵36还分别与第一电子三通阀22的第二端口222和DCDC31连接，DCDC31、电机控制器32、电机33和电机散热器34依次连接，电机33还与第三电子三通阀35的第二端口352连接，电机散热器34还与第三电子三通阀35的第三端口353连接。
需要说明的是，如图5所示，上述热管理系统在制冷剂回路中还包括空调主机、鼓风机和低压PTC，从而通过制冷剂回路、电池回路、电机回路、空调主机、鼓风机和低压PTC的相互配合，实现热管理系统能量的管理，以使热管理系统适用于较多的环境温度，提高了热管理系统的应用温度范围，以满足用户的多种需求，从而提高了用户的体验度。
在其中一种可能的实施例中，乘员舱快速采暖模式下，且，电池温度不是太低的情况，如图6所示，第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，从而第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9处于接通状态，即处于工作状态，第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，且，第一两通电磁阀3、第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7、第三两通电磁阀13和第二截止阀23的阀门均为开启状态，常开支路A-B均为开启状态，即处于不工作状态。
此时，对于制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，进入内部冷凝器2，以使内部冷凝器2根据制冷剂对乘员舱进行采暖，以及，内部冷凝器2输出的制冷剂经第一电子膨胀阀4流入至外部换热器5，以使外部换热器5根据外部环境进行吸热处理，并将吸热处理后的制冷剂经过第一截止阀6和第三电子膨胀阀9输入至制冷剂侧换热器101，以使制冷剂侧换热器101根据制冷剂和冷却液侧换热器102中的冷却液进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂经气液分离器11返回至空调压缩机1，完成制冷剂回路的乘员舱采暖循环。
对于电池回路：由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，从而电池回路和电机回路独立开来，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，流入冷却液侧换热器102，与制冷剂侧换热器101中的制冷剂进行换热处理，并通过第二电子三通阀26的第三端口263、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路中冷却液的循环。
以及，对于电机回路：冷却液分别流经DCDC31、电机控制器32、电机33后到达第三电子三通阀35，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，则冷却液经第三电子水泵36后重新返回至DCDC31，实现电机回路中冷却液的循环。
此外，在乘员舱快速采暖模式下，如果外部环境温度极低，此时乘员舱和电池均需加热，即热泵系统已无法从外界吸取热量，则采用高压加热器进行辅助加热。具体地，如图7所示，第二两通电磁阀12和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，第二两通电磁阀12和第三电子膨胀阀9处于接通状态，即处于工作状态，第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，第二电子三通阀26的第一端口261、第二电子三通阀26的第二端口262和第二电子三通阀26的第三端口263均接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，且，第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第一两通电磁阀3和第三两通电磁阀13的阀门均处于开启状态，常开支路A-B均为开启状态，即处于不工作状态。
此时，制冷剂回路以热泵模式运转，即制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，进入内部冷凝器2，以使内部冷凝器2根据制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖，以及，内部冷凝器2输出的制冷剂经第二两通电磁阀12和第三电子膨胀阀9至制冷剂侧换热器101，以使制冷剂侧换热器101根据制冷剂和冷却液侧换热器102中的冷却液进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂经气液分离器11返回至空调压缩机1，完成制冷剂回路的乘员舱采暖循环。
对于电池回路：由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，从而电池回路和电机回路独立开来，动力电池21和高压加热器24并联，此时，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，分为两路，一路流入第二电子三通阀26的第二端口262，并经第二电子水泵27返回至动力电池21中，另一路则与高压加热器24流出的冷却液汇合，流入至冷却液侧换热器102，与制冷剂侧换热器101中的制冷剂进行换热处理，换热处理后的冷却液，一部分经第一电子水泵25返回至高压加热器24中，另一部分则通过第二电子三通阀26的第三端口263、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路中冷却液的循环。需要说明的是，这里由于第二电子水泵27的功率大于第一电子水泵25的功率，因此将会产生上述冷却液的流动方向，具体的冷却液的流量可以根据第二电子三通阀26的开度在各个支路间进行调整，本发明实施例在此不作限制说明。
对于电机回路：冷却液分别经DCDC31、电机控制器32、电机33后流入第三电子三通阀35，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，则冷却液经第三电子水泵36后重新返回至DCDC31，实现电机回路中冷却液的循环。
综上，在需要快速给乘员舱加热时，通过使用混合源热泵，即同时利用空气源和电池源给乘员舱进行加热，达到快速采暖的目的，此时，能效比COP远远大于1，提高了能量利用率。以及，在极低温度下，还可以通过空气源、电池源和高压加热器三个热源同时对乘员舱和电池进行加热，从而可以使热管理系统适用于更大的温度区间，如-20℃以下等；需要说明的是，此时，除了高压加热器之外，低压PTC和压缩机等均可以作为加热器使用，本发明实施例对此不作限制说明。
在另一种可能的实施例中，当热泵系统运行一段时间之后，外部换热器5将产生结霜，此时需要以化霜模式运行。具体地，化霜模式下，这种化霜模式也称为三角化霜方式，如图8所示，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4和第三两通电磁阀13的阀门均为关闭状态，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4和第三两通电磁阀13处于接通状态，常开支路A-B处于关闭状态，即均处于工作状态；第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第二端口262接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，且，第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7、第一截止阀6、第三电子膨胀阀9和第二截止阀23的阀门均为开启状态，即均处于不工作状态。
此时，对于以化霜模式运转的制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，经过第一两通电磁阀3和第一电子膨胀阀4流入外部换热器5，以使外部换热器5进行化霜处理，此时，外部换热器5输出到的制冷剂通过第三两通电磁阀13和气液分离器11返回至空调压缩机1。
由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，则电池回路和电机回路串联。此时，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，流经DCDC31、电机控制器32、电机33后到达第三电子三通阀35，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，则冷却液经第三电子水泵36、常开支路A-B、第二电子三通阀26的第二端口262、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路和电机回路中冷却液的循环。
在另一种可能的实施例中，当化霜同时，乘员舱具有采暖需求时，即在化霜+采暖模式下，如图9所示，第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9处于接通状态，常开支路A-B处于关闭状态，即均处于工作状态；第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第二端口352接通；且，第一两通电磁阀3、第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7和第二截止阀23的阀门均为开启状态，即均处于不工作状态。
此时，对于制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，进入内部冷凝器2，以使内部冷凝器2根据制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对乘员舱进行采暖，以及，内部冷凝器2输出的制冷剂经第一电子膨胀阀4进入外部换热器5，以使外部换热器5进行化霜处理；此时，外部换热器5输出到的制冷剂通过第一截止阀6和第三电子膨胀阀9至制冷剂侧换热器101，以使制冷剂侧换热器101根据制冷剂和冷却液侧换热器102中的冷却液进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂经气液分离器11返回至空调压缩机1，实现了乘员舱采暖，同时进行化霜处理。
由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，则电池回路和电机回路串联。此时，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，流经DCDC31、电机控制器32、电机33后到达第三电子三通阀35，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，则冷却液经第三电子水泵36和常开支路A-B进入冷却液侧换热器102中，与制冷剂侧换热器101的制冷剂进行换热后，经过第二电子三通阀26的第三端口263、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路和电机回路中冷却液的循环。
综上，通过对现有的热泵系统的化霜方式进行优化，即采用三角化霜和采暖化霜两种模式运行，可以更加灵活的满足冬季化霜需求，与现有化霜方式相比，还提高了化霜速度。此外，如图8或9，通过将内部冷凝器2和外部换热器5进行串联布置，一方面可以平衡外部换热器5化霜时的压力水平，另一方面还兼顾了化霜和采暖的共同需求，进而可以更好的控制冬季化霜过程，同时，每个换热器都和一个两通电磁阀并联设置，还可以在流量和能量分配上做到更好多的平衡，从而提高了能量的利用率，满足了用户的多种需求。
在另一种可能的实施例中，对于环境温度不是极端炎热下的快充模式下，如图10所示，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9的阀门均为关闭状态，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6和第三电子膨胀阀9处于接通状态，常开支路A-B处于关闭状态，即均处于工作状态；第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第三端口353接通；且，第二两通电磁阀12、第二电子膨胀阀7、第三两通电磁阀13和第二截止阀23的阀门均为开启状态，即均处于不工作状态。
此时，对于制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，经过第一两通电磁阀3和第一电子膨胀阀4进入外部换热器5，以使外部换热器5与乘员舱空气进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂通过第一截止阀6和第三电子膨胀阀9至制冷剂侧换热器101，以使制冷剂侧换热器101根据制冷剂和冷却液侧换热器102中的冷却液进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂经气液分离器11返回至空调压缩机1。
由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，则电池回路和电机回路串联。此时，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，流经DCDC31、电机控制器32、电机33后进入电机散热器34中，以使电机散热器34与环境进行换热处理，换热处理后的冷却液到达第三电子三通阀35，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第三端口353接通，则冷却液经第三电子水泵36和常开支路A-B进入冷却液侧换热器102中，与制冷剂侧换热器101的制冷剂进行换热后，经过第二电子三通阀26的第三端口263、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路和电机回路中冷却液的循环。
因此，上述快充模式下，为了满足充电功率到的需求，需要尽快达到最佳的电池温度工作区间；同时，快充时会产生大量热量，需要良好的冷却保证温度不超过温度阈值，以达到保护电池的目的，延长电池的使用寿命。本申请中冷却液经过电机散热器34和电池冷却器10的两次换热后，温度可以快速降低，可以满足中高温下高压电池的制冷需求，以及，在冬季可以使用高压加热器对电池包进行快速加热，从而解决了快充条件下动力电池21的散热问题。
在另一种可能的实施例中，在环境温度不高，同时需要兼顾小负荷加热和除湿的制热除湿模式下，如图11所示，第二两通电磁阀12和第二电子膨胀阀7的阀门均为关闭状态，第二两通电磁阀12和第二电子膨胀阀7处于接通状态，即均处于工作状态；第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第三两通电磁阀13、第三电子膨胀阀9、第二截止阀23、第一电子三通阀22和第二电子三通阀26的阀门均为开启状态，且，常开支路A-B处于开启状态。
此时，对于制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，进入内部冷凝器2，以使内部冷凝器2根据制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，对乘员舱进行采暖，换热处理后的制冷剂经第二两通电磁阀12和第二电子膨胀阀7进入内部蒸发器8中，以使内部蒸发器8与乘员舱进行换热处理，以达到除湿的效果，内部蒸发器8输出的制冷剂经气液分离器11返回至空调压缩机1。
对于电机回路：冷却液经DCDC31、电机控制器32、电机33后流入至第三电子三通阀35的第二端口352，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，则冷却液经第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子水泵36返回至DCDC31，实现电机回路中冷却液的循环。
在另一种可能的实施例中，对于夏季乘员舱和电池同时需要制冷的模式，此时，如图12所示，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第二电子膨胀阀7和第三电子膨胀阀9的阀门均处于关闭状态，第一两通电磁阀3、第一电子膨胀阀4、第一截止阀6、第二电子膨胀阀7和第三电子膨胀阀9处于接通状态，即处于工作状态，第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第三端口263接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第三端口353接通；且，第二两通电磁阀12、第三两通电磁阀13和第二截止阀23的阀门均为开启状态，常开支路A-B处于开启状态，即均处于不工作状态。
此时，对于制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，经过第一两通电磁阀3和第一电子膨胀阀4进入外部换热器5，以使外部换热器5与乘员舱空气进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂经过第一截止阀6后分为两路，一路经过第三电子膨胀阀9至制冷剂侧换热器101，以使制冷剂侧换热器101根据制冷剂和冷却液侧换热器102中的冷却液进行换热处理，并将换热处理后的制冷剂流入气液分离器11；另一路则通过第二电子膨胀阀7流入至内部蒸发器8中，以使内部蒸发器8与乘员舱进行换热处理，内部蒸发器8流出的制冷剂至气液分离器11，以使两路制冷剂在气液分离器11汇合后流入至空调压缩机1。
对于电池回路：由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第三端口223接通，从而电池回路和电机回路独立开来，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，流入至冷却液侧换热器102，与制冷剂侧换热器101中的制冷剂进行换热处理，换热处理后的冷却液通过第二电子三通阀26的第三端口263、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路的冷却液循环。
以及，对于电机回路：冷却液分别流经DCDC31、电机控制器32、电机33后到达电机散热器34中，以使电机散热器34与环境进行换热处理，换热处理后的冷却液到达第三电子三通阀35，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第三端口353接通，则冷却液经第三电子三通阀35的第三端口353和第三电子水泵36后返回至DCDC31，实现电机回路中冷却液的循环。
在另一种可能的实施例中，对于环境温度不是极端低温下的日常行驶工况，此时，乘员舱采用热泵进行采暖，同时，通过电机回路的余热加热电池。如图13所示，第一电子膨胀阀4和第三两通电磁阀13的阀门处于关闭状态，第一电子膨胀阀4和第三两通电磁阀13处于接通状态，常开支路A-B处于关闭状态，即均处于工作状态，第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子三通阀26的第二端口262接通，第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通；且，第一两通电磁阀3、第一截止阀6、第二电子膨胀阀7和第三电子膨胀阀9、第二两通电磁阀12和第二截止阀23的阀门均为开启状态，即均处于不工作状态。
此时，对于制冷剂回路：制冷剂经过空调压缩机1压缩处理后，进入内部冷凝器2，以使内部冷凝器2根据制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，对乘员舱进行采暖，换热处理后的制冷剂通过第一电子膨胀阀4进入外部换热器5，以使外部换热器5与乘员舱空气进行换热处理，从外界环境吸收热量，此时，制冷剂通过第三两通电磁阀13和气液分离器11返回至空调压缩机1。
由于第一电子三通阀22的第一端口221和第一电子三通阀22的第二端口222接通，则电池回路和电机回路串联。此时，动力电池21出来的冷却液经过第一电子三通阀22后，流经DCDC31、电机控制器32、电机33后流入至第三电子三通阀35的第二端口352，由于第三电子三通阀35的第一端口351和第三电子三通阀35的第二端口352接通，则冷却液经过第三电子三通阀35的第一端口351、第三电子水泵36、常开支路A-B、第二电子三通阀26的第二端口262、第二电子三通阀26的第一端口261和第二电子水泵27返回至动力电池21，实现电池回路和电机回路的冷却液循环，以便通过电机回路的余热加热电池。
此外，对于电动汽车在其他工况下的热管理的具体情况，可以参考前述实施例，本发明实施例再次不再详细赘述。
综上，本申请提供的热管理系统，与现有的热管理系统相比，具有如下优势：(1)在环境温度较低的冬季中具有较高的能效比；(2)具有更大的适用温度范围，如通过空气源和/或电池源提供换热介质等；(3)在冬季具有较灵活的化霜速度，如前述三角化霜和采暖化霜等；(4)可以实现快充下对电池快速冷却的需求；如通过电机散热器34和电池冷却器10进行两次换热等；(5)取消了常规热管理系统中的暖风芯体，仅通过内部冷凝器2满足制热需求，从而节省了空间；此外，内部冷凝器2还可以灵活控制，从而实现乘员舱达到良好舒适的空气温度后再加热到的需求，因此，本申请提供的热管理系统，可以满足用户的多种需求，从而提高了用户的体验度。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种电动汽车，该电动汽车配置有上述应用于电动汽车的热管理系统，还包括乘员舱；在实际应用中，上述应用于电动汽车的热管理系统用于对乘员舱进行采暖或制冷，具体过程可以参考前述实施例，本发明实施例在此不再详细赘述。
本发明实施例提供的电动汽车，与上述实施例提供的应用于电动汽车的热管理系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电动汽车的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统包括：制冷剂回路、电池回路和电机回路；其中，所述制冷剂回路包括内部冷凝器(2)；所述电池回路包括动力电池(21)；所述制冷剂回路和所述电池回路通过电池冷却器(10)连接，所述电池回路通过第一电子三通阀(22)与所述电机回路连接；
所述内部冷凝器(2)，用于将所述制冷剂回路的制冷剂与乘员舱中空气进行换热处理，以对所述乘员舱进行采暖；
所述电池冷却器(10)，用于将所述制冷剂回路中的制冷剂与所述电池回路的冷却液进行换热处理，以对所述热管理系统中的热量进行管理。
2.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述电池冷却器(10)包括制冷剂侧换热器(101)和冷却液侧换热器(102)；所述制冷剂回路还包括：空调压缩机(1)、外部换热器(5)、内部蒸发器(8)、气液分离器(11)、第一两通电磁阀(3)、第一电子膨胀阀(4)、第一截止阀(6)、第二电子膨胀阀(7)、第三电子膨胀阀(9)、第二两通电磁阀(12)和第三两通电磁阀(13)；
其中，所述空调压缩机(1)、所述内部冷凝器(2)、所述第一两通电磁阀(3)、所述第一电子膨胀阀(4)、所述外部换热器(5)、所述第三两通电磁阀(13)和气液分离器(11)依次连接，所述气液分离器(11)还分别与所述空调压缩机(1)、所述内部蒸发器(8)和所述制冷剂侧换热器(101)连接，所述制冷剂侧换热器(101)、所述第三电子膨胀阀(9)、所述第一截止阀(6)和所述第三两通电磁阀(13)依次连接，所述内部蒸发器(8)、所述第二电子膨胀阀(7)、所述第二两通电磁阀(12)依次连接，所述第二两通电磁阀(12)还与所述第一两通电磁阀(3)连接，所述第一两通电磁阀(3)还与所述空调压缩机(1)连接。
3.根据权利要求2所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述电池回路还包括：第二截止阀(23)、高压加热器(24)、第一电子水泵(25)、第二电子三通阀(26)和第二电子水泵(27)；
其中，所述动力电池(21)与所述第一电子三通阀(22)的第一端口(221)连接，所述第一电子三通阀(22)的第二端口(222)与所述电机回路连接，所述第一电子三通阀(22)的第三端口(223)分别与所述第二电子三通阀(26)的第二端口(262)、所述第二截止阀(23)和所述冷却液侧换热器(102)连接，所述第二截止阀(23)、所述高压加热器(24)和所述第一电子水泵(25)依次连接，所述冷却液侧换热器(102)和所述第一电子水泵(25)还均与所述第二电子三通阀(26)的第三端口(263)连接，所述第二电子三通阀(26)的第一端口(261)经所述第二电子水泵(27)与所述动力电池(21)连接。
4.根据权利要求3所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述电池回路还通过常开支路(A-B)和所述第一电子三通阀(22)与所述电机回路连接；所述电机回路包括：直流变换器DCDC(31)、电机控制器(32)、电机(33)、电机散热器(34)、第三电子三通阀(35)和第三电子水泵(36)；
其中，所述第三电子三通阀(35)的第一端口(351)和所述第三电子水泵(36)连接，所述第三电子水泵(36)还分别与所述第一电子三通阀(22)的第二端口(222)和所述DCDC(31)连接，所述DCDC(31)、所述电机控制器(32)、所述电机(33)和所述电机散热器(34)依次连接，所述电机(33)还与所述第三电子三通阀(35)的第二端口(352)连接，所述电机散热器(34)还与所述第三电子三通阀(35)的第三端口(353)连接。
5.根据权利要求4所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，乘员舱快速采暖模式下，所述第一电子膨胀阀(4)、所述第一截止阀(6)和所述第三电子膨胀阀(9)的阀门均为关闭状态，所述第一电子三通阀(22)的第一端口(221)和所述第一电子三通阀(22)的第三端口(223)接通，所述第二电子三通阀(26)的第一端口(261)和所述第二电子三通阀(26)的第三端口(263)接通，所述第三电子三通阀(35)的第一端口(351)和所述第三电子三通阀(35)的第二端口(352)接通，且，所述第一两通电磁阀(3)、所述第二两通电磁阀(12)、所述第二电子膨胀阀(7)、所述第三两通电磁阀(13)和所述第二截止阀(23)的阀门均为开启状态，所述常开支路(A-B)为开启状态。
6.根据权利要求4所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，化霜模式下，所述第一两通电磁阀(3)、所述第一电子膨胀阀(4)和所述第三两通电磁阀(13)的阀门均为关闭状态，所述常开支路(A-B)处于关闭状态；所述第一电子三通阀(22)的第一端口(221)和所述第一电子三通阀(22)的第二端口(222)接通，所述第二电子三通阀(26)的第一端口(261)和所述第二电子三通阀(26)的第二端口(262)接通，所述第三电子三通阀(35)的第一端口(351)和所述第三电子三通阀(35)的第二端口(352)接通，且，所述第二两通电磁阀(12)、所述第二电子膨胀阀(7)、所述第一截止阀(6)、所述第三电子膨胀阀(9)和所述第二截止阀(23)的阀门均为开启状态。
7.根据权利要求4所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，化霜+采暖模式下，所述第一电子膨胀阀(4)、所述第一截止阀(6)和所述第三电子膨胀阀(9)的阀门均为关闭状态，所述常开支路(A-B)处于关闭状态；所述第一电子三通阀(22)的第一端口(221)和所述第一电子三通阀(22)的第二端口(222)接通，所述第二电子三通阀(26)的第一端口(261)和所述第二电子三通阀(26)的端口(263)接通，所述第三电子三通阀(35)的第一端口(351)和所述第三电子三通阀(35)的第二端口(352)接通；且，所述第一两通电磁阀(3)、所述第二两通电磁阀(12)、所述第二电子膨胀阀(7)和所述第二截止阀(23)的阀门均为开启状态。
8.根据权利要求4所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，快充模式下，所述第一两通电磁阀(3)、所述第一电子膨胀阀(4)、所述第一截止阀(6)和所述第三电子膨胀阀(9)的阀门均为关闭状态，所述常开支路(A-B)处于关闭状态；所述第一电子三通阀(22)的第一端口(221)和所述第一电子三通阀(22)的第二端口(222)接通，所述第二电子三通阀(26)的第一端口(261)和所述第二电子三通阀(26)的第三端口(263)接通，所述第三电子三通阀(35)的第一端口(351)和所述第三电子三通阀(35)的第三端口(353)接通；且，所述第二两通电磁阀(12)、所述第二电子膨胀阀(7)、所述第三两通电磁阀(13)和所述第二截止阀(23)的阀门均为开启状态。
9.根据权利要求4所述的应用于电动汽车的热管理系统，其特征在于，制热除湿模式下，所述第二两通电磁阀(12)和所述第二电子膨胀阀(7)的阀门均为关闭状态；所述第三电子三通阀(35)的第一端口(351)和所述第三电子三通阀(35)的第二端口(352)接通，所述第一两通电磁阀(3)、所述第一电子膨胀阀(4)、所述第一截止阀(6)、所述第三两通电磁阀(13)、所述第三电子膨胀阀(9)、所述第二截止阀(23)、所述第一电子三通阀(22)和所述第二电子三通阀(26)的阀门均为开启状态，且，所述常开支路(A-B)处于开启状态。
10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车配置有上述权利要求1～9任一项所述的应用于电动汽车的热管理系统，还包括乘员舱；
所述应用于电动汽车的热管理系统，用于对所述乘员舱进行采暖或制冷。
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