新能源客车车厢和电池集中热管理系统技术方案

本发明专利技术新能源客车车厢和电池集中热管理系统，含有空调系统各结构以及水泵、膨胀水箱、电池箱、散热器、加热器、换热器和车外散热器，其中，空调系统采用制冷剂进行循环，热管理系统采用防锈防冻液作为循环液，电池箱用于与电池进行热交换；车厢散热器用于与车厢内空气进行热交换；换热器用于与可以是多种来源的外界冷源或热源进行热交换，车外散热器用于与环境空气进行热交换；本发明专利技术具有电池冷却模式、电池加热模式和车厢制热模式，具有集中热管理的优化结构、底部供热及乘坐舒适的优点，形成了适用于新能源客车的车厢和电池集中热管理系统，能实现整车能源合理的综合利用，最大化节能降耗，对新能源客车的发展具有积极的促进作用。

【技术实现步骤摘要】
新能源客车车厢和电池集中热管理系统
本专利技术属于新能源汽车研发和制造
，具体的涉及新能源客车车厢和电池集中热管理系统。
技术介绍
由于石油资源短缺以及环境保护等因素，世界各国政府和汽车制造企业都在大力推进新能源汽车。目前，新能源客车的动力主要是由电池提供电能，因而，动力电池的性能是新能源客车性能的重要指标。此外，新能源客车越来越多地采用快充技术，而影响快充技术的关键因素也涉及电池的热管理技术。目前，三元锂电池因能量密度高是公认的适合新能源汽车使用的动力电池。但是，三元锂电池对温度特别敏感：夏季，在充电过程中电池会快速升温，需要对电池进行热管理，及时冷却，否则电池会有热失控的风险；在新能源客车行驶过程中，也需要对动力电池进行热管理，及时进行冷却。而在冬季的充电过程中，通常电池的温度过低，会严重影响电池的充电量，进而影响客车的续航能力，所以，冬季的电池充电需要对动力电池进行预热。新能源客车的动力电池只有在稳定的温度下才能发挥最佳的性能，才能延长电池的寿命，保证新能源客车的性能。因此，对新能源汽车动力电池的热管理被大家所高度重视。目前，新能源客车采用的电池热管理技术主要是采用独立空调机组的技术方案。该技术方案为新能源客车的电池单独配备了一套空调机组，夏季为电池冷却，冬季为电池加热，从而保证电池温度的稳定。但是，此种技术方案需要整车预留额外的空调安装空间，因此，不仅占用的空间增大，而且整车的重量增加，这样不利于新能源客车整体的精简设计和节能降耗。空调是新能源客车重要的耗能附件，它会严重影响整车的续航能力和乘坐的舒适性。目前新能源客车的制冷和制热采用的是一套热泵空调，这导致空调制冷或制热时，空调都不能达到最高能效，尤其是制热运行时能效更低：因为空调热风是从车辆顶部风道吹出，热风密度较低且向车厢上部汇聚，这就造成车厢下部温度较低，不仅影响乘客的舒适性，而且也增加了空调的能耗，进而影响整车的续航能力。因此，现有新能源客车在车厢和电池热管理技术上存在的不足有：⑴独立设置电池热管理空调的成本高，且需要额外的安装空间，会增加整车重量，不利于新能源客车的节能降耗。⑵车厢制冷和制热采用热泵型电动空调，因需要兼顾制冷和制热使空调不能达到最高能效，而且空调的热风从车顶风道吹出，不利于车辆节能和乘坐舒适。⑶整车车厢和电池热管理是分开的独立设备，没有实现整车的集中热管理，容易造成能源浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新能源客车车厢和电池集中热管理系统，它采用外界冷源和外界热源，能最大化节能降耗、实现车厢和电池的集中热管理、实现整车能源的合理的综合利用、实现车厢供热由底部出风，能提高乘坐的舒适性，有助于我国新能源客车的发展。为实现上述的目的，本专利技术采用了以下技术方案。一种新能源客车车厢和电池集中热管理系统，含有压缩机、第一电磁阀、第二电磁阀、第三换热器、蒸发风机、第一膨胀阀、第二膨胀阀、第四换热器和冷凝风机，其特征在于，还含有水泵、膨胀水箱、电池箱、车厢第一散热器、车厢第二散热器、车厢第三散热器、加热器、第一换热器、第二换热器和车外散热器，其中，空调系统采用制冷剂进行循环，热管理系统采用具有防冻、防锈作用的防冻液作为循环液进行循环，所述电池箱作用于与其内部的电池进行热交换；所述车厢第一散热器、车厢第二散热器和车厢第三散热器作用于与车厢内空气进行热交换；所述第一换热器和第二换热器作用于与外界冷源或外界热源进行热交换，所述外界冷源或是蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量或是热电制冷设备提供的冷量或是其他冷源提供的冷量；所述外界热源或是蒸汽压缩式热泵提供的热量或是热电设备提供的热量或是其他热源提供的热量；所述车外散热器作用于与环境空气进行热交换；将压缩机的排气口通过管路与四通阀的a端口连接，将四通阀的b端口通过管路与第一电磁阀的一端、第二电磁阀的一端连接，将四通阀的c端口通过管路与压缩机的回气口连接，将四通阀的d端口通过管路与第四换热器的一端连接，将第一电磁阀的另一端通过管路与第三换热器的一端连接，将第三换热器的另一端通过管路与第一电子膨胀阀的一端连接；将第二电磁阀的另一端通过管路与第一换热器、第二换热器制冷剂侧的一端连接，将第一换热器、第二换热器制冷剂侧的另一端通过管路与第二电子膨胀阀的一端连接，将第二电子膨胀阀以及第一电子膨胀阀的另一端与第四换热器的另一端连接；将所述水泵的出口通过管路与车外换热器的一端、第一换热器的一端以及第二换热器的一端并联连接，将车外换热器的另一端与第Ⅱ三通水阀的c端口相连，将第一换热器和第二换热器的另一端与第Ⅱ三通水阀的a端口连接，将所述第Ⅱ三通水阀的b端口通过管路与加热器的一端连接，将加热器的另一端与第Ⅰ三通水阀的a端口连接，将所述第Ⅰ三通水阀的b端口与电池箱的一端相连，将所述第Ⅰ三通水阀的c端口通过管路与车厢第一散热器、车厢第二散热器、车厢第三散热器的一端并联连接，将车厢第一散热器、车厢第二散热器、车厢第三散热器的另一端以及所述电池箱的另一端通过管路与水泵的进口端连接，在所述水泵的进口管路上设有膨胀水箱，所述膨胀水箱的补水口与水泵的进口端连接；本热管理系统有三个工作模式：电池冷却模式、电池加热模式和车厢制热模式：所述电池冷却模式：在环境温度较高，电池需要外界冷源进行冷却时，第Ⅰ三通水阀的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀的a、b端口连通、c端口不通，循环液通过水泵泵入第一换热器、第二换热器吸收外界的冷量，冷却后的循环液再通过第Ⅱ三通水阀的a、b端口进入加热器，而加热器这时不工作，再通过第Ⅰ三通水阀的a、b端口进入电池箱内部冷却电池，尔后温度升高的循环液返回水泵，形成一个电池冷却循环；在环境温度较低、电池需要冷却时，第Ⅰ三通水阀的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀的b、c端口连通、a端口不通，循环液通过水泵泵入车外散热器与环境工质进行热交换，冷却后的循环液再通过第Ⅱ三通水阀的b、c端口进入加热器，加热器这时不工作，再通过第Ⅰ三通水阀的a、b端口进入电池箱冷却电池，尔后温度升高的循环液返回水泵，形成一个电池冷却循环；所述电池加热模式：在环境温度较低电池充电前需要预热时，第Ⅰ三通水阀的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀的a、b端口连通、c端口不通，循环液通过水泵泵入第一换热器和第二换热器吸收外界的热量，加热后的循环液通过第Ⅱ三通水阀的a、b端口进入加热器，若循环液温度太低则加热器工作，若循环液温度适合则加热器不工作，循环液再通过第Ⅰ三通水阀的a、b端口进入电池箱加热电池，尔后温度降低的循环液返回水泵，形成一个电池加热循环；所述车厢供热模式：在环境温度较低车厢需要供热时，第Ⅰ三通水阀的a、c端口连通、b端口不通，第Ⅱ三通水阀的a、b端口连通、c端口不通，循环液通过水泵泵入第一换热器和第二换热器吸收外界的热量，加热后的循环液通过第Ⅱ三通水阀的a、b端口进入加热器，若循环液温度太低则加热器工作，若循环液温度适合则加热器不工作，循环液再通过第Ⅰ三通水阀的a、c端口进入车厢第一散热器、车厢第二散热器和车厢第三散热器与车厢内空气进行热交换，尔后温度降低的循环液返回水泵，形成一个车厢供热循环。进一步，所述车厢第一散热器、车厢第二散热器、车厢第三散热器采用管片式换热器或微通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源客车车厢和电池集中热管理系统，含有压缩机(13)、第一电磁阀(15)、第二电磁阀(16)、第三换热器(17)、蒸发风机(18)、第一膨胀阀(19)、第二膨胀阀(20)、第四换热器(21)和冷凝风机(22)，其特征在于，还含有水泵(1)、膨胀水箱(2)、电池箱(3)、车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)、车厢第三散热器(6)、加热器(8)、第一换热器(10)、第二换热器(11)和车外散热器(12)，其中，空调系统采用制冷剂进行循环，热管理系统采用具有防冻、防锈作用的防冻液作为循环液进行循环，所述电池箱(3)作用于与其内部的电池进行热交换；所述车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)和车厢第三散热器(6)作用于与车厢内空气进行热交换；所述第一换热器(10)和第二换热器(11)作用于与外界冷源或外界热源进行热交换，所述外界冷源或是蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量或是热电制冷设备提供的冷量或是其他冷源提供的冷量；所述外界热源或是蒸汽压缩式热泵提供的热量或是热电设备提供的热量或是其他热源提供的热量；所述车外散热器(12)作用于与环境空气进行热交换；将压缩机(13)的排气口通过管路与四通阀(14)的a端口连接，将四通阀(14)的b端口通过管路与第一电磁阀(15)的一端、第二电磁阀(16)的一端连接，将四通阀(14)的c端口通过管路与压缩机(13)的回气口连接，将四通阀(14)的d端口通过管路与第四换热器(21)的一端连接，将第一电磁阀(15)的另一端通过管路与第三换热器(17)的一端连接，将第三换热器(17)的另一端通过管路与第一电子膨胀阀(19)的一端连接；将第二电磁阀(16)的另一端通过管路与第一换热器(10)、第二换热器(11)制冷剂侧的一端连接，将第一换热器(10)、第二换热器(11)制冷剂侧的另一端通过管路与第二电子膨胀阀(20)的一端连接，将第二电子膨胀阀(20)以及第一电子膨胀阀(19)的另一端与第四换热器(21)的另一端连接；将所述水泵(1)的出口通过管路与车外换热器(12)的一端、第一换热器(10)的一端以及第二换热器(11)的一端并联连接，将车外换热器(12)的另一端与第Ⅱ三通水阀(9)的c端口相连，将第一换热器(10)和第二换热器(11)的另一端与第Ⅱ三通水阀(9)的a端口连接，将所述第Ⅱ三通水阀(9)的b端口通过管路与加热器(8)的一端连接，将加热器(8)的另一端与第Ⅰ三通水阀(7)的a端口连接，将所述第Ⅰ三通水阀(7)的b端口与电池箱(3)的一端相连，将所述第Ⅰ三通水阀(7)的c端口通过管路与车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)、车厢第三散热器(6)的一端并联连接，将车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)、车厢第三散热器(6)的另一端以及所述电池箱(3)的另一端通过管路与水泵(1)的进口端连接，在所述水泵(1)的进口管路上设有膨胀水箱(2)，所述膨胀水箱(2)的补水口与水泵(1)的进口端连接；本热管理系统有三个工作模式：电池冷却模式、电池加热模式和车厢制热模式：所述电池冷却模式：在环境温度较高，电池需要外界冷源进行冷却时，第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀(9)的a、b端口连通、c端口不通，循环液通过水泵(1)泵入第一换热器(10)、第二换热器(11)吸收外界的冷量，冷却后的循环液再通过第Ⅱ三通水阀(9)的a、b端口进入加热器(8)，而加热器(8)这时不工作，再通过第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口进入电池箱(3)内部冷却电池，尔后温度升高的循环液返回水泵(1)，形成一个电池冷却循环；在环境温度较低、电池需要冷却时，第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀(9)的b、c端口连通、a端口不通，循环液通过水泵(1)泵入车外散热器(12)与环境工质进行热交换，冷却后的循环液再通过第Ⅱ三通水阀(9)的b、c端口进入加热器(8)，加热器(8)这时不工作，再通过第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口进入电池箱(3)冷却电池，尔后温度升高的循环液返回水泵(1)，形成一个电池冷却循环；所述电池加热模式：在环境温度较低电池充电前需要预热时，第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀(9)的a、b端口连通、c端口不通，循环液通过水泵(1)泵入第一换热器(10)和第二换热器(11)吸收外界的热量，加热后的循环液通过第Ⅱ三通水阀(9)的a、b端口进入加热器(8)，若循环液温度太低则加热器(8)工作，若循环液温度适合则加热器(8)不工作，循环液再通过第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口进入电池箱(3)加热电池，尔后温度降低的循环液返回水泵(1)，形成一个电池加热循环；所述车厢供热模式：在环境温度较低车厢需要供热时，第Ⅰ三通水阀(7)的a、c端口连通、b端口不通，第Ⅱ...

【技术特征摘要】
2018.04.19 CN 20181035218501.一种新能源客车车厢和电池集中热管理系统，含有压缩机(13)、第一电磁阀(15)、第二电磁阀(16)、第三换热器(17)、蒸发风机(18)、第一膨胀阀(19)、第二膨胀阀(20)、第四换热器(21)和冷凝风机(22)，其特征在于，还含有水泵(1)、膨胀水箱(2)、电池箱(3)、车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)、车厢第三散热器(6)、加热器(8)、第一换热器(10)、第二换热器(11)和车外散热器(12)，其中，空调系统采用制冷剂进行循环，热管理系统采用具有防冻、防锈作用的防冻液作为循环液进行循环，所述电池箱(3)作用于与其内部的电池进行热交换；所述车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)和车厢第三散热器(6)作用于与车厢内空气进行热交换；所述第一换热器(10)和第二换热器(11)作用于与外界冷源或外界热源进行热交换，所述外界冷源或是蒸汽压缩式制冷系统提供的冷量或是热电制冷设备提供的冷量或是其他冷源提供的冷量；所述外界热源或是蒸汽压缩式热泵提供的热量或是热电设备提供的热量或是其他热源提供的热量；所述车外散热器(12)作用于与环境空气进行热交换；将压缩机(13)的排气口通过管路与四通阀(14)的a端口连接，将四通阀(14)的b端口通过管路与第一电磁阀(15)的一端、第二电磁阀(16)的一端连接，将四通阀(14)的c端口通过管路与压缩机(13)的回气口连接，将四通阀(14)的d端口通过管路与第四换热器(21)的一端连接，将第一电磁阀(15)的另一端通过管路与第三换热器(17)的一端连接，将第三换热器(17)的另一端通过管路与第一电子膨胀阀(19)的一端连接；将第二电磁阀(16)的另一端通过管路与第一换热器(10)、第二换热器(11)制冷剂侧的一端连接，将第一换热器(10)、第二换热器(11)制冷剂侧的另一端通过管路与第二电子膨胀阀(20)的一端连接，将第二电子膨胀阀(20)以及第一电子膨胀阀(19)的另一端与第四换热器(21)的另一端连接；将所述水泵(1)的出口通过管路与车外换热器(12)的一端、第一换热器(10)的一端以及第二换热器(11)的一端并联连接，将车外换热器(12)的另一端与第Ⅱ三通水阀(9)的c端口相连，将第一换热器(10)和第二换热器(11)的另一端与第Ⅱ三通水阀(9)的a端口连接，将所述第Ⅱ三通水阀(9)的b端口通过管路与加热器(8)的一端连接，将加热器(8)的另一端与第Ⅰ三通水阀(7)的a端口连接，将所述第Ⅰ三通水阀(7)的b端口与电池箱(3)的一端相连，将所述第Ⅰ三通水阀(7)的c端口通过管路与车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)、车厢第三散热器(6)的一端并联连接，将车厢第一散热器(4)、车厢第二散热器(5)、车厢第三散热器(6)的另一端以及所述电池箱(3)的另一端通过管路与水泵(1)的进口端连接，在所述水泵(1)的进口管路上设有膨胀水箱(2)，所述膨胀水箱(2)的补水口与水泵(1)的进口端连接；本热管理系统有三个工作模式：电池冷却模式、电池加热模式和车厢制热模式：所述电池冷却模式：在环境温度较高，电池需要外界冷源进行冷却时，第Ⅰ三通水阀(7)的a、b端口连通、c端口不通，第Ⅱ三通水阀(9)的a、b端口连通、c端口不通，循环液通过水泵(1)泵入第一换热器(10)、第二换热器(11)吸收外界的冷量，冷却后的循环液再通过第Ⅱ三通水阀(9)的a、b端口进入加热器(8)，而加热器(8)这时不工作，再通过第Ⅰ三通水阀(7)的a、b...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢艳青，熊国辉，黄定英，黄益，王春磊，
申请(专利权)人：上海加冷松芝汽车空调股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31