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一种纯电动汽车热管理集成模块及方法与流程
点击次数:54 更新时间:2024-06-13

  1.本发明涉及车辆领域,特别是涉及一种纯电动汽车热管理集成模块及方法。背景技术:2.随着纯电动汽车的发展,热管理系统也越发精细化,其中热泵系统因其节能的巨大优势被越来越多的主机厂采用。但热泵系统因其复杂的管路、阀门部件,产生乘员舱安全性低以及能量利用率低等技术难题。现有技术中,公开了一种使用八通阀门的热管理系统,从而节省布置空间和走线管路,但是发明人认为,此种设置仍然有改进空间。发明人进一步认为,现有技术中采用八通阀门,而无法扩展到更多阀门,其集成度仍然受到其管路复杂度的影响。技术实现要素:3.本发明的一个目的是要提供一种集成度高的纯电动汽车热管理集成模块。4.本发明一个进一步的目的是要使得空调降温工况时制冷剂可不进入乘员舱,从而提高乘员舱安全性。5.本发明另一个进一步的目的是要减少纯电动汽车热管理集成模块执行元件的数量,进而简化纯电动汽车热管理集成模块的控制步骤。6.特别地,本发明提供了一种纯电动汽车热管理集成模块,包括:7.多个管道;8.集成设置在所述管道上泵组件和多通阀组件,所述泵组件通过所述管道直接连接所述多通阀组件;9.集成设置在所述管道上的水冷冷凝器、**换热器、空调换热芯体、动力电池换热器、散热器和油冷器,所述水冷冷凝器、所述**换热器和所述散热器连接所述多通阀组件,所述空调换热芯体、动力电池换热器和油冷器连接所述泵组件和所述多通阀组件,所述多通阀组件用于控制所述热管理集成单元内的冷却液的流向。10.进一步地,所述动力电池换热器的冷媒输入通过所述多通阀组件与所述水冷冷凝器和/或所述空调换热芯体连通,所述动力电池换热器的冷媒输出端通过所述多通阀组件与所述散热器和/或油冷器连接;11.所述空调换热芯体的冷媒输入端通过所述多通阀组件与所述水冷冷凝器和/或所述**换热器连通;所述空调换热芯体的冷媒输出端通过所述多通阀组件与所述散热器和/或油冷器连接。12.进一步地,所述多通阀组件为十二通阀。所述十二通阀的**端口和第二端口连通所述**换热器;所述十二通阀的第三端口和第四端口连通所述空调换热芯体;所述十二通阀的第五端口和第六端口连通所述动力电池换热器;所述十二通阀的第七端口和第八端口连通所述水冷冷凝器;所述十二通阀的第九端口和第十端口连通所述散热器;所述十二通阀的第十一端口和第十二端口连通所述油冷器。13.进一步地,还包括气液分离器、消声器和压缩机,所述水冷冷凝器、所述**换热器、所述气液分离器、所述消声器和所述压缩机连接形成制冷剂回路;14.可选地,所述**换热器和所述水冷冷凝器之间还设有电子膨胀阀。15.特别地,本发明还公开了一种纯电动汽车热管理方法,使用所述的纯电动汽车热管理集成模块,包括以下步骤:16.获取所述泵组件、所述多通阀组件、所述水冷冷凝器、所述**换热器、所述空调换热芯体、所述动力电池换热器、所述散热器和所述油冷器的状态;17.根据所述泵组件、所述多通阀组件、所述水冷冷凝器、所述**换热器、所述空调换热芯体、所述动力电池换热器、所述散热器和所述油冷器的状态获取当前车辆温度调节的工作模式;18.设置车辆温度调节的工作任务;19.判断当前车辆温度调节的工作模式与车辆温度调节的工作任务是否匹配;20.若匹配,则维持所述泵组件、所述多通阀组件、所述水冷冷凝器、所述**换热器、所述空调换热芯体、所述动力电池换热器、所述散热器和所述油冷器的状态;若不匹配,则改变对应所述泵组件、所述多通阀组件、所述水冷冷凝器、所述**换热器、所述空调换热芯体、所述动力电池换热器、所述散热器和所述油冷器一个或多个的状态。21.进一步地,设置车辆温度调节的工作任务为乘员舱降温、电机降温时,所述多通阀配置为:22.将所述空调换热芯体和所述**换热器连通形成**冷却液回路,将所述散热器、所述水冷冷凝器、所述油冷器连通形成第二冷却液回路;23.将所述驱动电机、所述油冷器连通形成油路回路;24.将所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述**换热器和消音器连通形成制冷剂回路。25.进一步地,设置车辆温度调节的工作任务为乘员舱降温、动力电池降温时,所述多通阀配置为:26.将所述空调换热芯体、所述动力电池和所述板式换热器连通形成**冷却液回路,将所述散热器、所述水冷冷凝器和所述油冷器连通形成第二冷却液回路;27.将所述驱动电机和所述油冷器连通形成油路回路;28.将所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述**换热器和消音器连通形成制冷剂回路。29.进一步地,设置车辆温度调节的工作任务仅为乘员舱加热时,所述多通阀配置为:30.将所述空调换热芯体和所述水冷冷凝器连通形成**冷却液回路,将所述散热器、所述**换热器和所述油冷器连通形成第二冷却液回路;31.将所述驱动电机和所述油冷器连通形成油路回路;32.将所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述**换热器和消音器连通形成制冷剂回路。33.进一步地,设置车辆温度调节的工作任务为乘员舱加热、动力电池加热时,所述多通阀配置为:34.将所述空调换热芯体、所述动力电池和所述水冷冷凝器连通形成**冷却液回路,将所述散热器、所述**换热器和所述油冷器连通形成第二冷却液回路;35.将所述驱动电机和所述油冷器连通形成油路回路;36.将所述压缩机、所述水冷冷凝器、所述**换热器和消音器连通形成制冷剂回路。37.进一步地,所述**换热器为板式换热器。38.本发明中,水冷冷凝器和**换热器同时连接压缩机、空调换热芯体和动力电池换热器,制冷剂可以通过水冷冷凝器和**换热器进行换热,而水冷冷凝器和**换热器使得乘员舱内布置非可燃制冷工质制冷的管路成为可能,因此空调降温工况时制冷剂可不进入乘员舱,避免了可燃制冷工质进入乘员舱的安全隐患。39.进一步地,本发明中,还设计了热管理集成模块,通过内部多通阀实现不同的非可燃制冷工质制冷的管路循环,缩减了布置空间,集成度高,节省布置空间,美化机舱布置。40.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明41.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解,这些附图未必是按比例绘制的。附图中:42.图1是根据本发明一个实施例的纯电动汽车热管理集成模块示意性系统图;43.图2是在一种状态下图1所示纯电动汽车热管理集成模块工作的十二通阀液体流向图;44.图3是在另一种状态下图1所示纯电动汽车热管理集成模块工作的十二通阀液体流向图;45.图中:46.1-散热器;47.2-液压组件;48.3-油冷器;49.4-压缩机;50.5-消声器;51.6-空调换热芯体;52.7-动力电池;53.8-**泵;54.9-十二通阀;55.10-储液干燥器;56.11-第三泵;57.12-第二泵;58.13-气液分离器;59.14-**换热器;60.15-水冷冷凝器;61.16-三通阀。具体实施方式62.图1是根据本发明一个实施例的纯电动汽车热管理集成模块示意性系统图。纯电动汽车热管理集成模块一般性地可包括泵组件、多通阀组件、水冷冷凝器15、**换热器14、空调换热芯体6、动力电池7换热器、散热器1、油冷器3和多个管道,泵组件和多通阀组件集成设置在管道上,泵组件通过管道直接连接多通阀组件,水冷冷凝器15、**换热器14、空调换热芯体6、动力电池7换热器、散热器1和油冷器3集成设置在管道上,水冷冷凝器15、**换热器14和散热器1连接多通阀组件,空调换热芯体6、动力电池7换热器和油冷器3连接泵组件和多通阀组件,多通阀组件用于控制热管理集成单元内的冷却液的流向。63.本实施例中,水冷冷凝器15和**换热器14同时连接压缩机4、空调换热芯体6和动力电池7换热器,制冷剂可以通过水冷冷凝器15和**换热器14进行换热,而水冷冷凝器15和**换热器14使得乘员舱内布置非可燃制冷工质制冷的管路成为可能,因此空调降温工况时制冷剂可不进入乘员舱,避免了可燃制冷工质进入乘员舱的安全隐患。本实施例中,还设计了热管理集成模块,通过内部多通阀实现不同的非可燃制冷工质制冷的管路循环,缩减了布置空间,集成度高,节省布置空间,美化机舱布置。64.根据本发明的一个实施例,上述纯电动汽车热管理集成模块用于车辆的空调系统,车辆的空调系统一般至少包括压缩机4、蒸发器和冷凝器,制冷剂在压缩机4、蒸发器和冷凝器发生物态变化以实现制冷或制热,在此不再赘述。然而传统车辆的空调系统中,直接供冷的蒸发器一般直接布置在成员舱中,空调系统使用的制冷剂一般都是有毒的,当车辆出现安全事故时,乘员舱内的制冷剂有很大概率散逸,危害乘员舱内的人员安全。本实施例中,将蒸发器(气液分离器13)布置于乘员舱外,使用水冷冷凝器15和**换热器14为主要部件构成乘员舱制冷或制热管路,能够极大地降低乘员舱内制冷剂散逸的概率,从而保护乘员舱人员的安全。65.根据本发明的一个实施例,泵组件为各种供液体流动的管路中常用的泵组件。本实施例中的泵组件共包括三个泵,为了便于描述,该三个泵可以分别命名为**泵8、第二泵12和第三泵11。本实施例中的多通阀组件为各种供液体流动的管路中常用的多通阀组件。本实施例中的多通阀组件为十二通阀9。本实施例中管道则包括五组,为了便于理解,五组管道分别为制冷剂循环回路管道、油路循环回路管道、动力电池7循环回路管道、空调换热芯体6循环回路管道和散热器1循环回路管道。制冷剂循环回路管道将压缩机4、气液分离器13、**换热器14、水冷冷凝器15和消声器5连通为一个制冷剂循环回路,制冷剂循环回路还连通储液干燥器10。油路循环回路管道将油冷器3、驱动电机和液压组件2连通为一个油路循环回路,可以理解的是,驱动电机还连接odp(集成式车载电源管理模块)/mcu(微控制器)以受控地工作。动力电池7循环回路管道将动力电池7换热器和**泵8连通为一个动力电池7循环回路。空调换热芯体6循环回路管道将空调换热芯体6和第二泵12连通为一个空调换热芯体6循环回路,在该循环回路中,空调换热芯体6循环回路管道作为空调换热芯体6和多通阀之间的循环通路,循环介质在空调换热芯体6和多通阀之间循环,第二泵12则作为该循环通路的泵辅助该循环通路的运行。散热器1循环回路管道将散热器1和第三泵11连通为一个散热器1循环回路,在该循环回路中,散热器1循环回路管道作为散热器1和多通阀之间的循环通路,循环介质在散热器1和多通阀之间循环,第三泵11则作为该循环通路的泵辅助该循环通路的运行。上述制冷剂循环回路管道、油路循环回路管道、动力电池7循环回路管道、空调换热芯体6循环回路管道和散热器1循环回路管道均连通十二通阀9。此外,水冷冷凝器15靠近电机设置,可直接用于电机温度的调节。66.根据本发明的一个实施例,考虑到动力电池7的冷却形式,上述动力电池7换热器实际上就是动力电池7循环回路管道本身在动力电池7内形成的动力电池7温度调节管道,该动力电池7循环回路管道中除**泵8外还设有一三通阀16。更加具体地,动力电池7温度调节管道本身呈封闭的环形形状,其上开设有两个连接位置以分别连接冷媒输入端和冷媒输输出端,上述**泵8即设于动力电池7温度调节管道上,上述三通阀16设于冷媒输入端和动力电池7温度调节管道连接处。67.根据本发明的一个实施例,上述动力电池7循环回路和空调换热芯体6循环回路是制冷或制热的需求部位,因此需要详细介绍其制冷工质的流动情况,其中,动力电池7换热器的冷媒输入端通过十二通阀9组件与水冷冷凝器15和/或空调换热芯体6连通,具体地,本领域技术人员可以根据的实际情况为十二通阀9组件与水冷冷凝器15和/或空调换热芯体6连通的控制进行编程,在此不再赘述。此外,动力电池7换热器的冷媒输出端通过十二通阀9组件与散热器1和/或油冷器3连接,空调换热芯体6的冷媒输入端通过十二通阀9组件与水冷冷凝器15或**换热器14连通,空调换热芯体6的冷媒输出端通过十二通阀9组件与散热器1和/或油冷器3连接。68.根据本发明的一个实施例,上述十二通阀9的**端口和第二端口通过特定的管路连通**换热器14,十二通阀9的第三端口和第四端口通过空调换热芯体6循环回路管道连通空调换热芯体6,十二通阀9的第五端口和第六端口通过动力电池7循环回路管道连通动力电池7换热器,十二通阀9的第七端口和第八端口通过特定的管路连通水冷冷凝器15,十二通阀9的第九端口和第十端口通过散热器1循环回路管道连通散热器1,十二通阀9的第十一端口和第十二端口通过油冷器3循环回路管道连通油冷器3。69.根据本发明的一个实施例,**散热器1采用板式换热器。板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器,各种板片之间形成薄矩形通道,通过板片进行热量交换,是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。**换热器14和水冷冷凝器15之间还设有电子膨胀阀以便于十二通阀9实现多种功能。70.根据本发明的一个或多个实施例,上述多通阀组件还可以为多个三通阀或四通阀构成的组合阀体,该种组合阀体可由本领域技术人员根据现场需要进行的配置,使用四个三通阀或三个四通阀实现十二通阀9的功能。71.根据本发明的一个实施例,上述纯电动汽车热管理集成模块中,根据功能可以分为制冷剂回路、冷却液回路和油液回路,其中冷却液回路包括上述动力电池7循环回路和空调换热芯体6循环回路,制冷剂回路即上述制冷剂循环回路,油液回路即上述油路循环回路。其中制冷剂回路和冷却液回路耦合形成二次回路,在应用中可将制冷剂回路包含的零部件全部置于机舱内部,热量的转移全部通过冷却液经由不同的循环传递到有需求零部件。72.根据本发明的一个实施例,上述水冷冷凝器15用于散热、**换热器14用于吸热,**换热器14还可用于动力电池7降温及余热回收。上述散热器1用于与环境空气进行热交换,上述水冷冷凝器15用于动力电池7、乘员舱加热。73.特别地,本发明还公开了一种纯电动汽车热管理方法,使用所述的纯电动汽车热管理集成模块,包括以下步骤:74.s1、获取泵组件、多通阀组件、水冷冷凝器15、**换热器14、空调换热芯体6、动力电池7换热器、散热器1和油冷器3的状态;75.s2、根据泵组件、多通阀组件、水冷冷凝器15、**换热器14、空调换热芯体6、动力电池7换热器、散热器1和油冷器3的状态获取当前车辆温度调节的工作模式;76.s3、设置车辆温度调节的工作任务;77.s4、判断当前车辆温度调节的工作模式与车辆温度调节的工作任务是否匹配;78.s5、若匹配,则维持泵组件、多通阀组件、水冷冷凝器15、**换热器14、空调换热芯体6、动力电池7换热器、散热器1和油冷器3的状态;若不匹配,则改变对应泵组件、多通阀组件、水冷冷凝器15、**换热器14、空调换热芯体6、动力电池7换热器、散热器1和油冷器3一个或多个的状态。79.根据本发明的一个或多个实施例,上述步骤s3中,设置车辆温度调节的工作任务,共有如下三种:一、乘员舱降温、电机降温,二、乘员舱降温、动力电池7降温,三、乘员舱加热,四、乘员舱加热、动力电池7加热。80.图2是在一种状态下图1所示纯电动汽车热管理集成模块工作的十二通阀9液体流向图。根据本发明的一个实施例,当设置车辆温度调节的工作任务为乘员舱降温、电机降温时,多通阀配置为:将空调换热芯体6和**换热器14连通形成**冷却液回路,将散热器1、水冷冷凝器15、油冷器3连通形成第二冷却液回路,将驱动电机、油冷器3连通形成油路回路,将压缩机4、水冷冷凝器15、**换热器14、消音器连通形成制冷剂回路。本实施例中,制冷剂循环通过**换热器14吸收空调换热芯体6循环回路的热量实现乘员舱的降温,电机和水冷冷凝器15的废热经散热器1释放到环境空气中。可以理解的是,该实施例中,上述**泵8和三通阀16关闭。81.图2是在一种状态下图1所示纯电动汽车热管理集成模块工作的十二通阀9液体流向图。根据本发明的一个实施例,设置车辆温度调节的工作任务为乘员舱降温、动力电池7降温时,多通阀配置为:将空调换热芯体6、动力电池7和**换热器14连通形成**冷却液回路,在该循环回路中,空调换热芯体6、动力电池7和**换热器14通过十二通阀依次串联,将散热器1、水冷冷凝器15和油冷器3连通形成第二冷却液回路循环,将驱动电机和油冷器3连通形成油路回路,将压缩机4、水冷冷凝器15、**换热器14和消音器连通形成制冷剂回路。本实施例中,制冷剂回路通过**换热器14吸收空调换热芯体6、动力电池7循环回路的热量实现乘员舱的降温,动力电池7和水冷冷凝器15的废热经散热器1释放到环境空气中。可以理解的是,该实施例中,上述**泵8和三通阀16开启。82.图3是在另一种状态下图1所示纯电动汽车热管理集成模块工作的十二通阀9液体流向图。根据本发明的一个实施例,设置车辆温度调节的工作任务仅为乘员舱加热时,多通阀配置为:将空调换热芯体6和水冷冷凝器15连通形成**冷却液回路,将散热器1、**换热器14和油冷器3连通形成**冷却液回路,将驱动电机和油冷器3连通形成油路回路,将压缩机4、水冷冷凝器15、**换热器14和消音器连通形成制冷剂回路。本实施例中,制冷剂循环通过水冷冷凝器15传递热量至空调换热芯体6实现乘员舱的加热,**换热器14吸收环境热量及电机余热。可以理解的是,该实施例中,上述**泵8和三通阀16关闭。83.图3是在另一种状态下图1所示纯电动汽车热管理集成模块工作的十二通阀9液体流向图。根据本发明的一个实施例,设置车辆温度调节的工作任务为乘员舱加热、动力电池7加热时,多通阀配置为:将空调换热芯体6、动力电池7(内含上述动力电池7温度调节管道)和水冷冷凝器15连通形成**冷却液回路,将散热器1、**换热器14和油冷器3连通形成第二冷却液回路,将驱动电机和油冷器3连通形成油路回路,将压缩机4、水冷冷凝器15、**换热器14和消音器连通形成制冷剂回路。本实施例中,制冷剂循环通过水冷冷凝器15传递热量至空调换热芯/动力电池7实现乘员舱的加热和动力电池7加热,**换热器14吸收环境热量及电机余热。84.以上示例仅用于说明该架构可实现多种功能的组合切换,更多模式不再赘述。85.至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

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