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一種純電動汽車熱管理集成模塊及方法與流程
點擊次數:26 更新時間:2024-06-13

  1.本發明涉及車輛領域,特別是涉及一種純電動汽車熱管理集成模塊及方法。背景技術:2.隨著純電動汽車的發展,熱管理系統也越發精細化,其中熱泵系統因其節能的巨大優勢被越來越多的主機廠采用。但熱泵系統因其復雜的管路、閥門部件,產生乘員艙安全性低以及能量利用率低等技術難題。現有技術中,公開了一種使用八通閥門的熱管理系統,從而節省布置空間和走線管路,但是發明人認為,此種設置仍然有改進空間。發明人進一步認為,現有技術中采用八通閥門,而無法擴展到更多閥門,其集成度仍然受到其管路復雜度的影響。技術實現要素:3.本發明的一個目的是要提供一種集成度高的純電動汽車熱管理集成模塊。4.本發明一個進一步的目的是要使得空調降溫工況時制冷劑可不進入乘員艙,從而提高乘員艙安全性。5.本發明另一個進一步的目的是要減少純電動汽車熱管理集成模塊執行元件的數量,進而簡化純電動汽車熱管理集成模塊的控制步驟。6.特別地,本發明提供了一種純電動汽車熱管理集成模塊,包括:7.多個管道;8.集成設置在所述管道上泵組件和多通閥組件,所述泵組件通過所述管道直接連接所述多通閥組件;9.集成設置在所述管道上的水冷冷凝器、**換熱器、空調換熱芯體、動力電池換熱器、散熱器和油冷器,所述水冷冷凝器、所述**換熱器和所述散熱器連接所述多通閥組件,所述空調換熱芯體、動力電池換熱器和油冷器連接所述泵組件和所述多通閥組件,所述多通閥組件用于控制所述熱管理集成單元內的冷卻液的流向。10.進一步地,所述動力電池換熱器的冷媒輸入通過所述多通閥組件與所述水冷冷凝器和/或所述空調換熱芯體連通,所述動力電池換熱器的冷媒輸出端通過所述多通閥組件與所述散熱器和/或油冷器連接;11.所述空調換熱芯體的冷媒輸入端通過所述多通閥組件與所述水冷冷凝器和/或所述**換熱器連通;所述空調換熱芯體的冷媒輸出端通過所述多通閥組件與所述散熱器和/或油冷器連接。12.進一步地,所述多通閥組件為十二通閥。所述十二通閥的**端口和第二端口連通所述**換熱器;所述十二通閥的第三端口和第四端口連通所述空調換熱芯體;所述十二通閥的第五端口和第六端口連通所述動力電池換熱器;所述十二通閥的第七端口和第八端口連通所述水冷冷凝器;所述十二通閥的第九端口和第十端口連通所述散熱器;所述十二通閥的第十一端口和第十二端口連通所述油冷器。13.進一步地,還包括氣液分離器、消聲器和壓縮機,所述水冷冷凝器、所述**換熱器、所述氣液分離器、所述消聲器和所述壓縮機連接形成制冷劑回路;14.可選地,所述**換熱器和所述水冷冷凝器之間還設有電子膨脹閥。15.特別地,本發明還公開了一種純電動汽車熱管理方法,使用所述的純電動汽車熱管理集成模塊,包括以下步驟:16.獲取所述泵組件、所述多通閥組件、所述水冷冷凝器、所述**換熱器、所述空調換熱芯體、所述動力電池換熱器、所述散熱器和所述油冷器的狀態;17.根據所述泵組件、所述多通閥組件、所述水冷冷凝器、所述**換熱器、所述空調換熱芯體、所述動力電池換熱器、所述散熱器和所述油冷器的狀態獲取當前車輛溫度調節的工作模式;18.設置車輛溫度調節的工作任務;19.判斷當前車輛溫度調節的工作模式與車輛溫度調節的工作任務是否匹配;20.若匹配,則維持所述泵組件、所述多通閥組件、所述水冷冷凝器、所述**換熱器、所述空調換熱芯體、所述動力電池換熱器、所述散熱器和所述油冷器的狀態;若不匹配,則改變對應所述泵組件、所述多通閥組件、所述水冷冷凝器、所述**換熱器、所述空調換熱芯體、所述動力電池換熱器、所述散熱器和所述油冷器一個或多個的狀態。21.進一步地,設置車輛溫度調節的工作任務為乘員艙降溫、電機降溫時,所述多通閥配置為:22.將所述空調換熱芯體和所述**換熱器連通形成**冷卻液回路,將所述散熱器、所述水冷冷凝器、所述油冷器連通形成第二冷卻液回路;23.將所述驅動電機、所述油冷器連通形成油路回路;24.將所述壓縮機、所述水冷冷凝器、所述**換熱器和消音器連通形成制冷劑回路。25.進一步地,設置車輛溫度調節的工作任務為乘員艙降溫、動力電池降溫時,所述多通閥配置為:26.將所述空調換熱芯體、所述動力電池和所述板式換熱器連通形成**冷卻液回路,將所述散熱器、所述水冷冷凝器和所述油冷器連通形成第二冷卻液回路;27.將所述驅動電機和所述油冷器連通形成油路回路;28.將所述壓縮機、所述水冷冷凝器、所述**換熱器和消音器連通形成制冷劑回路。29.進一步地,設置車輛溫度調節的工作任務僅為乘員艙加熱時,所述多通閥配置為:30.將所述空調換熱芯體和所述水冷冷凝器連通形成**冷卻液回路,將所述散熱器、所述**換熱器和所述油冷器連通形成第二冷卻液回路;31.將所述驅動電機和所述油冷器連通形成油路回路;32.將所述壓縮機、所述水冷冷凝器、所述**換熱器和消音器連通形成制冷劑回路。33.進一步地,設置車輛溫度調節的工作任務為乘員艙加熱、動力電池加熱時,所述多通閥配置為:34.將所述空調換熱芯體、所述動力電池和所述水冷冷凝器連通形成**冷卻液回路,將所述散熱器、所述**換熱器和所述油冷器連通形成第二冷卻液回路;35.將所述驅動電機和所述油冷器連通形成油路回路;36.將所述壓縮機、所述水冷冷凝器、所述**換熱器和消音器連通形成制冷劑回路。37.進一步地,所述**換熱器為板式換熱器。38.本發明中,水冷冷凝器和**換熱器同時連接壓縮機、空調換熱芯體和動力電池換熱器,制冷劑可以通過水冷冷凝器和**換熱器進行換熱,而水冷冷凝器和**換熱器使得乘員艙內布置非可燃制冷工質制冷的管路成為可能,因此空調降溫工況時制冷劑可不進入乘員艙,避免了可燃制冷工質進入乘員艙的安全隱患。39.進一步地,本發明中,還設計了熱管理集成模塊,通過內部多通閥實現不同的非可燃制冷工質制冷的管路循環,縮減了布置空間,集成度高,節省布置空間,美化機艙布置。40.根據下文結合附圖對本發明具體實施例的詳細描述,本領域技術人員將會更加明了本發明的上述以及其他目的、優點和特征。附圖說明41.后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解,這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:42.圖1是根據本發明一個實施例的純電動汽車熱管理集成模塊示意性系統圖;43.圖2是在一種狀態下圖1所示純電動汽車熱管理集成模塊工作的十二通閥液體流向圖;44.圖3是在另一種狀態下圖1所示純電動汽車熱管理集成模塊工作的十二通閥液體流向圖;45.圖中:46.1-散熱器;47.2-液壓組件;48.3-油冷器;49.4-壓縮機;50.5-消聲器;51.6-空調換熱芯體;52.7-動力電池;53.8-**泵;54.9-十二通閥;55.10-儲液干燥器;56.11-第三泵;57.12-第二泵;58.13-氣液分離器;59.14-**換熱器;60.15-水冷冷凝器;61.16-三通閥。具體實施方式62.圖1是根據本發明一個實施例的純電動汽車熱管理集成模塊示意性系統圖。純電動汽車熱管理集成模塊一般性地可包括泵組件、多通閥組件、水冷冷凝器15、**換熱器14、空調換熱芯體6、動力電池7換熱器、散熱器1、油冷器3和多個管道,泵組件和多通閥組件集成設置在管道上,泵組件通過管道直接連接多通閥組件,水冷冷凝器15、**換熱器14、空調換熱芯體6、動力電池7換熱器、散熱器1和油冷器3集成設置在管道上,水冷冷凝器15、**換熱器14和散熱器1連接多通閥組件,空調換熱芯體6、動力電池7換熱器和油冷器3連接泵組件和多通閥組件,多通閥組件用于控制熱管理集成單元內的冷卻液的流向。63.本實施例中,水冷冷凝器15和**換熱器14同時連接壓縮機4、空調換熱芯體6和動力電池7換熱器,制冷劑可以通過水冷冷凝器15和**換熱器14進行換熱,而水冷冷凝器15和**換熱器14使得乘員艙內布置非可燃制冷工質制冷的管路成為可能,因此空調降溫工況時制冷劑可不進入乘員艙,避免了可燃制冷工質進入乘員艙的安全隱患。本實施例中,還設計了熱管理集成模塊,通過內部多通閥實現不同的非可燃制冷工質制冷的管路循環,縮減了布置空間,集成度高,節省布置空間,美化機艙布置。64.根據本發明的一個實施例,上述純電動汽車熱管理集成模塊用于車輛的空調系統,車輛的空調系統一般至少包括壓縮機4、蒸發器和冷凝器,制冷劑在壓縮機4、蒸發器和冷凝器發生物態變化以實現制冷或制熱,在此不再贅述。然而傳統車輛的空調系統中,直接供冷的蒸發器一般直接布置在成員艙中,空調系統使用的制冷劑一般都是有毒的,當車輛出現安全事故時,乘員艙內的制冷劑有很大概率散逸,危害乘員艙內的人員安全。本實施例中,將蒸發器(氣液分離器13)布置于乘員艙外,使用水冷冷凝器15和**換熱器14為主要部件構成乘員艙制冷或制熱管路,能夠極大地降低乘員艙內制冷劑散逸的概率,從而保護乘員艙人員的安全。65.根據本發明的一個實施例,泵組件為各種供液體流動的管路中常用的泵組件。本實施例中的泵組件共包括三個泵,為了便于描述,該三個泵可以分別命名為**泵8、第二泵12和第三泵11。本實施例中的多通閥組件為各種供液體流動的管路中常用的多通閥組件。本實施例中的多通閥組件為十二通閥9。本實施例中管道則包括五組,為了便于理解,五組管道分別為制冷劑循環回路管道、油路循環回路管道、動力電池7循環回路管道、空調換熱芯體6循環回路管道和散熱器1循環回路管道。制冷劑循環回路管道將壓縮機4、氣液分離器13、**換熱器14、水冷冷凝器15和消聲器5連通為一個制冷劑循環回路,制冷劑循環回路還連通儲液干燥器10。油路循環回路管道將油冷器3、驅動電機和液壓組件2連通為一個油路循環回路,可以理解的是,驅動電機還連接odp(集成式車載電源管理模塊)/mcu(微控制器)以受控地工作。動力電池7循環回路管道將動力電池7換熱器和**泵8連通為一個動力電池7循環回路。空調換熱芯體6循環回路管道將空調換熱芯體6和第二泵12連通為一個空調換熱芯體6循環回路,在該循環回路中,空調換熱芯體6循環回路管道作為空調換熱芯體6和多通閥之間的循環通路,循環介質在空調換熱芯體6和多通閥之間循環,第二泵12則作為該循環通路的泵輔助該循環通路的運行。散熱器1循環回路管道將散熱器1和第三泵11連通為一個散熱器1循環回路,在該循環回路中,散熱器1循環回路管道作為散熱器1和多通閥之間的循環通路,循環介質在散熱器1和多通閥之間循環,第三泵11則作為該循環通路的泵輔助該循環通路的運行。上述制冷劑循環回路管道、油路循環回路管道、動力電池7循環回路管道、空調換熱芯體6循環回路管道和散熱器1循環回路管道均連通十二通閥9。此外,水冷冷凝器15靠近電機設置,可直接用于電機溫度的調節。66.根據本發明的一個實施例,考慮到動力電池7的冷卻形式,上述動力電池7換熱器實際上就是動力電池7循環回路管道本身在動力電池7內形成的動力電池7溫度調節管道,該動力電池7循環回路管道中除**泵8外還設有一三通閥16。更加具體地,動力電池7溫度調節管道本身呈封閉的環形形狀,其上開設有兩個連接位置以分別連接冷媒輸入端和冷媒輸輸出端,上述**泵8即設于動力電池7溫度調節管道上,上述三通閥16設于冷媒輸入端和動力電池7溫度調節管道連接處。67.根據本發明的一個實施例,上述動力電池7循環回路和空調換熱芯體6循環回路是制冷或制熱的需求部位,因此需要詳細介紹其制冷工質的流動情況,其中,動力電池7換熱器的冷媒輸入端通過十二通閥9組件與水冷冷凝器15和/或空調換熱芯體6連通,具體地,本領域技術人員可以根據的實際情況為十二通閥9組件與水冷冷凝器15和/或空調換熱芯體6連通的控制進行編程,在此不再贅述。此外,動力電池7換熱器的冷媒輸出端通過十二通閥9組件與散熱器1和/或油冷器3連接,空調換熱芯體6的冷媒輸入端通過十二通閥9組件與水冷冷凝器15或**換熱器14連通,空調換熱芯體6的冷媒輸出端通過十二通閥9組件與散熱器1和/或油冷器3連接。68.根據本發明的一個實施例,上述十二通閥9的**端口和第二端口通過特定的管路連通**換熱器14,十二通閥9的第三端口和第四端口通過空調換熱芯體6循環回路管道連通空調換熱芯體6,十二通閥9的第五端口和第六端口通過動力電池7循環回路管道連通動力電池7換熱器,十二通閥9的第七端口和第八端口通過特定的管路連通水冷冷凝器15,十二通閥9的第九端口和第十端口通過散熱器1循環回路管道連通散熱器1,十二通閥9的第十一端口和第十二端口通過油冷器3循環回路管道連通油冷器3。69.根據本發明的一個實施例,**散熱器1采用板式換熱器。板式換熱器是由一系列具有一定波紋形狀的金屬片疊裝而成的一種高效換熱器,各種板片之間形成薄矩形通道,通過板片進行熱量交換,是液—液、液—汽進行熱交換的理想設備。**換熱器14和水冷冷凝器15之間還設有電子膨脹閥以便于十二通閥9實現多種功能。70.根據本發明的一個或多個實施例,上述多通閥組件還可以為多個三通閥或四通閥構成的組合閥體,該種組合閥體可由本領域技術人員根據現場需要進行的配置,使用四個三通閥或三個四通閥實現十二通閥9的功能。71.根據本發明的一個實施例,上述純電動汽車熱管理集成模塊中,根據功能可以分為制冷劑回路、冷卻液回路和油液回路,其中冷卻液回路包括上述動力電池7循環回路和空調換熱芯體6循環回路,制冷劑回路即上述制冷劑循環回路,油液回路即上述油路循環回路。其中制冷劑回路和冷卻液回路耦合形成二次回路,在應用中可將制冷劑回路包含的零部件全部置于機艙內部,熱量的轉移全部通過冷卻液經由不同的循環傳遞到有需求零部件。72.根據本發明的一個實施例,上述水冷冷凝器15用于散熱、**換熱器14用于吸熱,**換熱器14還可用于動力電池7降溫及余熱回收。上述散熱器1用于與環境空氣進行熱交換,上述水冷冷凝器15用于動力電池7、乘員艙加熱。73.特別地,本發明還公開了一種純電動汽車熱管理方法,使用所述的純電動汽車熱管理集成模塊,包括以下步驟:74.s1、獲取泵組件、多通閥組件、水冷冷凝器15、**換熱器14、空調換熱芯體6、動力電池7換熱器、散熱器1和油冷器3的狀態;75.s2、根據泵組件、多通閥組件、水冷冷凝器15、**換熱器14、空調換熱芯體6、動力電池7換熱器、散熱器1和油冷器3的狀態獲取當前車輛溫度調節的工作模式;76.s3、設置車輛溫度調節的工作任務;77.s4、判斷當前車輛溫度調節的工作模式與車輛溫度調節的工作任務是否匹配;78.s5、若匹配,則維持泵組件、多通閥組件、水冷冷凝器15、**換熱器14、空調換熱芯體6、動力電池7換熱器、散熱器1和油冷器3的狀態;若不匹配,則改變對應泵組件、多通閥組件、水冷冷凝器15、**換熱器14、空調換熱芯體6、動力電池7換熱器、散熱器1和油冷器3一個或多個的狀態。79.根據本發明的一個或多個實施例,上述步驟s3中,設置車輛溫度調節的工作任務,共有如下三種:一、乘員艙降溫、電機降溫,二、乘員艙降溫、動力電池7降溫,三、乘員艙加熱,四、乘員艙加熱、動力電池7加熱。80.圖2是在一種狀態下圖1所示純電動汽車熱管理集成模塊工作的十二通閥9液體流向圖。根據本發明的一個實施例,當設置車輛溫度調節的工作任務為乘員艙降溫、電機降溫時,多通閥配置為:將空調換熱芯體6和**換熱器14連通形成**冷卻液回路,將散熱器1、水冷冷凝器15、油冷器3連通形成第二冷卻液回路,將驅動電機、油冷器3連通形成油路回路,將壓縮機4、水冷冷凝器15、**換熱器14、消音器連通形成制冷劑回路。本實施例中,制冷劑循環通過**換熱器14吸收空調換熱芯體6循環回路的熱量實現乘員艙的降溫,電機和水冷冷凝器15的廢熱經散熱器1釋放到環境空氣中。可以理解的是,該實施例中,上述**泵8和三通閥16關閉。81.圖2是在一種狀態下圖1所示純電動汽車熱管理集成模塊工作的十二通閥9液體流向圖。根據本發明的一個實施例,設置車輛溫度調節的工作任務為乘員艙降溫、動力電池7降溫時,多通閥配置為:將空調換熱芯體6、動力電池7和**換熱器14連通形成**冷卻液回路,在該循環回路中,空調換熱芯體6、動力電池7和**換熱器14通過十二通閥依次串聯,將散熱器1、水冷冷凝器15和油冷器3連通形成第二冷卻液回路循環,將驅動電機和油冷器3連通形成油路回路,將壓縮機4、水冷冷凝器15、**換熱器14和消音器連通形成制冷劑回路。本實施例中,制冷劑回路通過**換熱器14吸收空調換熱芯體6、動力電池7循環回路的熱量實現乘員艙的降溫,動力電池7和水冷冷凝器15的廢熱經散熱器1釋放到環境空氣中。可以理解的是,該實施例中,上述**泵8和三通閥16開啟。82.圖3是在另一種狀態下圖1所示純電動汽車熱管理集成模塊工作的十二通閥9液體流向圖。根據本發明的一個實施例,設置車輛溫度調節的工作任務僅為乘員艙加熱時,多通閥配置為:將空調換熱芯體6和水冷冷凝器15連通形成**冷卻液回路,將散熱器1、**換熱器14和油冷器3連通形成**冷卻液回路,將驅動電機和油冷器3連通形成油路回路,將壓縮機4、水冷冷凝器15、**換熱器14和消音器連通形成制冷劑回路。本實施例中,制冷劑循環通過水冷冷凝器15傳遞熱量至空調換熱芯體6實現乘員艙的加熱,**換熱器14吸收環境熱量及電機余熱。可以理解的是,該實施例中,上述**泵8和三通閥16關閉。83.圖3是在另一種狀態下圖1所示純電動汽車熱管理集成模塊工作的十二通閥9液體流向圖。根據本發明的一個實施例,設置車輛溫度調節的工作任務為乘員艙加熱、動力電池7加熱時,多通閥配置為:將空調換熱芯體6、動力電池7(內含上述動力電池7溫度調節管道)和水冷冷凝器15連通形成**冷卻液回路,將散熱器1、**換熱器14和油冷器3連通形成第二冷卻液回路,將驅動電機和油冷器3連通形成油路回路,將壓縮機4、水冷冷凝器15、**換熱器14和消音器連通形成制冷劑回路。本實施例中,制冷劑循環通過水冷冷凝器15傳遞熱量至空調換熱芯/動力電池7實現乘員艙的加熱和動力電池7加熱,**換熱器14吸收環境熱量及電機余熱。84.以上示例僅用于說明該架構可實現多種功能的組合切換,更多模式不再贅述。85.至此,本領域技術人員應認識到,雖然本文已詳盡示出和描述了本發明的多個示例性實施例,但是,在不脫離本發明精神和范圍的情況下,仍可根據本發明公開的內容直接確定或推導出符合本發明原理的許多其他變型或修改。因此,本發明的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。

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