一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，所述系统包括制冷剂循环、电池冷却液循环和电机电控冷却液循环，采用中间换热器作为制冷剂循环和电池冷却液循环的介质，将制冷剂循环的热量或冷量转移到电池冷却液系统中，实现电池组和热泵空调的耦合运行；在空调制冷时，制冷剂循环中的内侧蒸发器和所述中间换热器并联控制，而空调制热时，制冷剂循环中内侧冷凝器和中间换热器串联控制。本实用新型专利技术可实现空调制冷+电池冷却、空调制热+电池冷却、空调制热+电池加热、空调除湿等诸多模式，可满足所有工况下空调和电池的控温需求，实用价值高。

An Integrated Thermal Management System Based on Heat Pump Air Conditioner with Integrated Battery, Motor and Electronic Control

The utility model discloses an integrated thermal management system based on heat pump air conditioning, which includes refrigerant cycle, battery coolant cycle and electronically controlled cooling fluid cycle. The refrigerant cycle is realized by using an intermediate heat exchanger as the medium of refrigerant cycle and battery coolant cycle. Heat or cooling capacity is transferred to the battery coolant system to realize the coupled operation of battery pack and heat pump air conditioning; when air conditioning is cooled, the inner evaporator and the intermediate heat exchanger in the refrigerant cycle are controlled in parallel, while when air conditioning is heated, the inner condenser and the intermediate heat exchanger in the refrigerant cycle are controlled in series. The utility model can realize many modes, such as air conditioning refrigeration + battery cooling, air conditioning heating + battery cooling, air conditioning heating + battery heating, air conditioning dehumidification, etc. It can meet the temperature control requirements of air conditioning and battery under all working conditions, and has high practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统
本技术涉及一种综合热管理系统，具体涉及一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统。
技术介绍
目前市场上的电动汽车空调通常采用单冷空调制冷+PTC制热的模式，制热能效低，影响电动汽车续航。此外，现有的电动汽车上使用的热管理系统通常只有电池冷却功能，而低温下还是得靠PTC加热才能使电池保持在最佳温度。搭载热泵空调，并采用热泵空调既给电池冷却又给电池加热，充分利用热泵能效高的特点，打造以热泵空调为基础，集成电池、电机、电控的综合热管理系统是电动汽车整车未来发展的趋势。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本技术的目的在于提供一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，可满足所有工况下空调和电池的控温需求，实用价值高。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，所述综合热管理系统包括制冷剂循环、电池冷却液循环和电机电控冷却液循环，采用中间换热器作为制冷剂循环和电池冷却液循环的介质，将制冷剂循环的热量或冷量转移到电池冷却液系统中，实现电池组和热泵空调的耦合运行；在空调制冷时，制冷剂循环中的内侧蒸发器和所述中间换热器并联控制，而空调制热时，制冷剂循环中内侧冷凝器和中间换热器串联控制。所述制冷剂循环：压缩机分别连接电磁三通阀、汽液分离器和补气电磁二通阀，电磁三通阀再连接车外换热器A和第二车内换热器，第二车内换热器连接至所述中间换热器；车外换热器A依次连接第一节流元件、闪发器和所述补气电磁二通阀，闪发器依次连接第二节流元件、第一电磁二通阀、第一车内换热器和所述汽液分离器；闪发器还依次连接第三节流元件和所述中间换热器，所述中间换热器通过第三电磁二通阀可连接至所述汽液分离器，此外所述汽液分离器通过第二电磁二通阀连接所述车外换热器A；第一车内换热器和第二车内换热器侧设有PTC电加热；所述电池冷却液循环：电池冷却液循环水泵依次第一冷却液系统电磁三通阀、电池组、第二冷却液系统电磁三通阀、车外换热器B、冷却液系统膨胀水箱形成循环回路，其中第一冷却液系统电磁三通阀还依次连接所述中间换热器和电池组；所述电机电控冷却液循环：电机电控循环水泵依次连接整车控制器、整车驱动电机、车外换热器C、电机电控膨胀水箱形成循环回路。进一步地，所述第一车内换热器和第二车内换热器侧串联HVAC内部换热器替换PTC电加热，HVAC内部换热器可利用热泵空调排气热量代替PTC。进一步地，所述电机电控冷却液循环：增加辅助PTC电加热、电机电控电磁二通阀和暖风芯，实现电机电控的热回收；若暖风芯散热不足时，所述车外换热器C和暖风芯并联散热；若进入电机电控之前的冷却液温度不高，则直接由暖风芯进行热回收。本技术提出以热泵空调为基础，集成电池、电机、电控的综合热管理系统，采用热泵空调的冷量或热量既给电池冷却又给电池加热，充分利用热泵空调高能效的特点给整车节能，提升整车续航；本技术巧妙采用系统循环，使空调制冷的内侧蒸发器和热管理的中间换热器并联控制，而空调制热的内侧冷凝器和热管理的中间换热器串联控制，系统原理更加合理，控制简单可靠；本技术的综合热管理系统可实现空调制冷+电池冷却、空调制热+电池冷却、空调制热+电池加热、空调除湿等诸多模式，可满足所有工况下空调和电池的控温需求，实用价值高；本技术具有驱动电机热回收功能，在车运行过程中实现对电机热量的回收，提高运行能效。综上，本技术具有如下优点：1、空调可以在实现制冷、制热、除湿等常规模式下对电池进行冷却或加热，取代常规PTC给电池加热，提升系统整体运行能效；2、常规汽车空调和热管理通常都是独立的，本技术通过合理的系统循环，提出以热泵空调为基础，集成电池、电机、电控的综合热管理系统，该系统功能强大，可使用热泵空调给电池加热等：可实现空调制冷+电池冷却、空调制热+电池冷却、空调制热+电池加热、空调除湿等诸多模式，可满足所有工况下空调和电池的控温需求。附图说明图1本技术基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统循环图；图2本技术空调制冷模式和电池冷却(热负荷较大时)系统循环图；图3本技术空调制冷模式和电池冷却(热负荷较小时)系统循环图；图4本技术空调制热模式和电池加热系统循环图；图5本技术空调制热模式和电池冷却系统循环图；图6本技术空调除湿模式系统循环图；图7本技术基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统循环图(替代方案一)；图8本技术基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统循环图(替代方案二)；其中，101为压缩机(为转子或涡旋等形式，可带或不带补气增焓功能)，102为电磁三通阀(切换空调制冷、制热模式)，103为车外换热器A(制冷剂外侧换热器，空调制冷做冷凝器，制热做蒸发器)，104为第一节流元件(可以为电子膨胀阀、毛细管等)，105为闪发器(产生制冷剂饱和气体用于补气)，106为补气电磁二通阀，107为第二节流元件，108为第一电磁二通阀，109为车内换热器1(用于空调制冷的蒸发器)，110为汽液分离器，111为第二电磁二通阀，112车内换热器2(用于空调制热的冷凝器)，113为第三电磁二通阀，114为中间换热器(热管理冷却液系统与制冷剂系统热交换的介质，可以为板式换热器、壳管式换热器等)，115为第三节流元件，116为HVAC内部风门(用于控制空调是否经过二次加热，用于实现双温区空调)，117为PTC电加热，118为车外风机，119为HVAC鼓风机，120为HVAC内部换热器(替换方案中的HVAC内部换热器，其作用是替换之前的PTC电加热)；201为冷却液系统循环水泵，202为第一冷却液系统电磁三通阀，203为电池组，204为第二冷却液系统电磁三通阀，205为车外换热器B(用于电池冷却循环)，206为冷却液系统膨胀水箱；301为电机电控循环水泵，302为整车控制器(包括DC-DC，变频器等)，303为整车驱动电机，304车外换热器C(用于电机和电控的冷却循环)，305为电机电控膨胀水箱，306为辅助PTC电加热(替换方案中替代原有117风冷PTC提供热源的装置)，307为暖风芯(通过冷却液散热的换热器)，308为电机电控电磁二通阀。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明。本实施例的基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，整个系统包括三个循环：制冷剂循环、电池冷却液循环、电机和电控冷却液循环。其中采用中间换热器114作为制冷剂循环和电池冷却液循环的介质，将制冷剂循环的热量和冷量转移到电池冷却液系统中，实现电池组和空调的耦合运行。空调制冷时，制冷剂循环中的内侧蒸发器和中间换热器114并联控制，而空调制热时，制冷剂循环中内侧冷凝器和中间换热器114串联控制。其中核心方案有三个，分别为图1、图7、图8；图1为主要方案，图7、图8为替换方案，其余附图都是对上面三个方案的延伸解释，图中用箭头表示了系统循环。制冷剂循环：压缩机101分别连接电磁三通阀102、汽液分离器110和补气电磁二通阀106，电磁三通阀102再连接车外换热器A103和车内换热器2112，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，其特征在于，所述综合热管理系统包括制冷剂循环、电池冷却液循环和电机电控冷却液循环，采用中间换热器作为制冷剂循环和电池冷却液循环的介质，将制冷剂循环的热量或冷量转移到电池冷却液系统中，实现电池组和热泵空调的耦合运行；在空调制冷时，制冷剂循环中的内侧蒸发器和所述中间换热器并联控制，而空调制热时，制冷剂循环中内侧冷凝器和中间换热器串联控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，其特征在于，所述综合热管理系统包括制冷剂循环、电池冷却液循环和电机电控冷却液循环，采用中间换热器作为制冷剂循环和电池冷却液循环的介质，将制冷剂循环的热量或冷量转移到电池冷却液系统中，实现电池组和热泵空调的耦合运行；在空调制冷时，制冷剂循环中的内侧蒸发器和所述中间换热器并联控制，而空调制热时，制冷剂循环中内侧冷凝器和中间换热器串联控制。2.如权利要求1所述的一种基于热泵空调的集成电池、电机、电控的综合热管理系统，其特征在于，所述制冷剂循环：压缩机分别连接电磁三通阀、汽液分离器和补气电磁二通阀，电磁三通阀再连接车外换热器A和第二车内换热器，第二车内换热器连接至所述中间换热器；车外换热器A依次连接第一节流元件、闪发器和所述补气电磁二通阀，闪发器依次连接第二节流元件、第一电磁二通阀、第一车内换热器和所述汽液分离器；闪发器还依次连接第三节流元件和所述中间换热器，所述中间换热器通过第三电磁二通阀可连接至所述汽液分离器，此外所述汽液分离器通过第二电磁二通阀连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊峰，陈华英，李潇，郭爱斌，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44