新能源客车综合热管理系统技术方案

本发明专利技术新能源客车综合热管理系统，含有空调机组模块、废热利用模块和热管理模块，所述空调机组模块含有制冷和制热两个循环；空调机组模块的工质为第一工质，采用可燃制冷剂；废热利用模块采用第二工质、热管理模块采用第三工质——不可燃且防冻防锈的载冷剂；所述废热利用模块为空调机组模块提供冷源和热源，所述空调机组模块为热管理模块提供冷源和热源；本发明专利技术提供了一种新能源客车综合热管理系统，既能充分整合和合理利用新能源客车空调、动力电池、电机废热或其他废热的能量，又能使用环保制冷剂，能消除制冷剂发生燃烧或爆炸的潜在危险，提高新能源客车整车的能源利用效率，便于制造企业生产并在新能源客车上应用。

Integrated heat management system for new energy bus

The integrated heat management system of the new energy passenger car comprises an air-conditioning unit module, a waste heat utilization module and a heat management module. The air-conditioning unit module comprises two cycles of refrigeration and heating; the working medium of the air-conditioning unit module is the first working medium and combustible refrigerant is adopted; the waste heat utilization module adopts the second working medium and the heat management module. The third refrigerant, non-combustible, anti-freezing and anti-rust refrigerant, is adopted; the waste heat utilization module provides cold and heat sources for the air conditioning unit module, and the air conditioning unit module provides cold and heat sources for the heat management module; the invention provides a new energy bus comprehensive heat management system, which can fully integrate and rationally utilize the new energy bus. The energy of air conditioning, power battery, motor waste heat or other waste heat of energy bus can also be used as environmental friendly refrigerant, which can eliminate the potential danger of burning or explosion of refrigerant, improve the energy utilization efficiency of the whole vehicle of new energy bus, and is convenient for manufacturing enterprises to produce and apply in the new energy bus.

【技术实现步骤摘要】
新能源客车综合热管理系统
本专利技术涉及新能源客车空调系统
，涉及新能源客车空调系统的电池热管理系统、电控热管理系统、电机废热利用系统，具体的是一种新能源客车综合热管理系统。
技术介绍
随着新能源汽车的快速发展，其在应用中也陆续出现了一些问题，诸如：⑴整车主要的附件能耗过高，影响续航里程，影响乘客满意度。⑵整车中的电池、电机、乘员舱、电控等部件均需要热管理，但各系统（部件）之间的热管理均为独立进行的，不能对整车的能源进行合理的分配，能源利用效率不高，存在能源浪费。⑶作为整车的重要附件，车用空调长期以来一直在使用R407C、R410A等制冷剂，这些制冷剂虽然对大气臭氧层没有破环作用，但其温室效应值（GWP）偏高，属于国际《蒙特利尔议定书》基加利修正案列入的未来削减使用的物品。因此，解决新能源汽车存在的问题，使新能源汽车能稳妥、快速地发展是目前新型汽车制造领域急需解决的问题。客车空调是新能源汽车重要的耗能部件，其能耗要占到整车总能耗的20%以上；在冬季尤甚。冬天，环境温度在-3℃以下时，新能源汽车就只能使用PTC加热给乘员舱供暖，此时的能耗会大大增加。所以在北方，新能源客车有安装燃油加热器的：在环境温度过低、空调无法开启时，会使用燃油加热器给乘员舱供暖。但是，这种供暖方式不仅与新能源的理念相悖，而且加热器效率低，污染环境，也会给司机带来不便。因此，如何解决新能源客车空调在冬季的供暖是一个很重要的问题。电池是新能源客车的动力来源，所以，电池性能是新能源客车质量好坏的重要指标之一。由于材料的原因，新能源客车的动力电池必须在适宜的温度区间才能发挥最佳的工作性能，温度过高，动力电池的副反应会增多，不仅影响电池寿命，电池的安全性也会有隐患；温度过低，动力电池的活性会降低，造成电池的电量无法充满，会严重影响新能源客车的续航能力。目前，新能源客车动力电池的冷却方式多采用空气冷却、独立空调冷却、乘员舱空调冷却等，其中，空气冷却因为冷却效果较差已被逐渐淘汰。独立空调虽冷却效果较好，但是为动力电池独立配备一台空调的成本太高，且还需要额外的空调安装空间，因此，该技术方案现在也较少使用。相比较，乘员舱空调冷却是目前最好的解决方案，其成本低且不需要占用额外的安装空间；但是，动力电池与乘员舱共用一台空调的话，目前在技术上是存在一些困难的，虽然国内已有少数企业推出了这样的产品，但几乎都不是很成熟。在新能源客车中，电机是属于具有独立散热系统的机构。电机的运行温度一般会控制在一定的运行温度范围以内。因此，目前新能源客车电机运行时产生的热量一般是通过散热系统直接转移到室外空气中去的，对之几乎没有任何的再利用，这就造成了一定的能源浪费。在新能源客车空调所用的制冷剂方面，目前采用的既不破坏臭氧层又球温室效应值较低的制冷剂要么具有可燃性，要么系统压力很高，例如R290、R1270、R600、R600a、R32及其混合物。而传统客车空调均是采用制冷剂直接冷却或加热车内空气以实现客车降温或加热的目的。如若制冷剂具有可燃性，一旦发生泄漏，制冷剂会直接进入客车车厢，会危机乘客安全。若采用压力很高的制冷剂，如CO2等，一旦泄漏或发生碰撞很容易发生爆炸，会严重危害乘客生命和旅客财产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供适一种新能源客车综合热管理系统，它既能充分整合和合理利用新能源客车空调、动力电池、电机废热或其他废热的能量，又能使用环保制冷剂，消除制冷剂发生燃烧或爆炸的危害，提高新能源客车整车的能源利用效率；而且便于企业生产和在新能源客车上应用。为实现上述的目的，本专利技术采用了以下技术方案。新能源客车综合热管理系统，其特征在于，含有空调机组模块、废热利用模块和热管理模块，所述空调机组模块的工质为第一工质，所述废热利用模块的工质为第二工质，所述热管理模块的工质为第三工质，所述废热利用模块为空调机组模块提供冷源和热源，所述空调机组模块为热管理模块提供冷源和热源；所述空调机组模块含有压缩机、四通阀、第Ⅰ换热器、节流机构和第Ⅱ换热器；所述第Ⅰ换热器用于第一工质与第二工质进行换热，所述第Ⅱ换热器用于第一工质与第三工质进行换热；所述空调机组模块含有制冷和制热两个循环：在其制冷循环中，压缩机排出的高温高压蒸汽经四通阀进入第Ⅰ换热器，通过第二工质将第Ⅰ换热器中的第一工质冷却成液体，同时，第二工质温度升高，第一工质进入节流机构后节流降温降压形成气液两相的蒸汽，然后进入第Ⅱ换热器蒸发吸收第三工质的热量并通过四通阀回到压缩机，形成一个制冷循环并将第三工质降温冷却；其制热循环为：压缩机排出高温高压蒸汽经四通阀进入第Ⅱ换热器并与其中的第三工质进行热交换：第一工质冷却成液体工质，第三工质温度上升；然后第一工质进入节流机构节流降温降压形成气液两相蒸汽，再进入第Ⅱ换热器与第二工质进行热交换，第一工质吸热而蒸发，再通过四通阀返回压缩机，形成一个制热循环并将第二工质温度降低；所述废热利用模块含有第Ⅰ加热器、第Ⅰ三通水阀、电机散热器、电机、第Ⅰ水泵、第Ⅰ膨胀壶以及第Ⅴ三通水阀、冷凝散热器、第Ⅳ膨胀壶、第Ⅳ水泵、第Ⅵ三通水阀；当空调机组模块制冷运行时，第Ⅴ三通水阀的a通道、c通道开启，第Ⅰ三通水阀的b通道、c通道开启，第Ⅵ三通水阀的b通道、c通道开启，第Ⅰ加热器不工作，其具体循环为：第Ⅳ膨胀壶中的第二工质通过第Ⅳ水泵进入第Ⅰ换热器，在第Ⅰ换热器中第一工质与第二工质进行热交换：第一工质冷却成液体，第二工质被加热升温，经第Ⅰ加热器和第Ⅴ三通水阀的a、c通道进入冷凝散热器与环境工质进行热交换，第二工质被冷却后回到第Ⅳ膨胀壶，形成一个循环；与此同时，第Ⅰ膨胀壶中的第二工质通过第Ⅰ水泵进入电机对电机进行冷却，使电机的温度降低，而第二工质温度升高后进入冷凝散热器，由环境工质将冷凝散热器内的第二工质冷却，冷却后的第二工质经第Ⅰ三通水阀的b、c通道和第Ⅵ三通水阀的b、c通道回到第Ⅰ膨胀壶，形成一个循环；当空调机组模块制热运行时，第Ⅴ三通水阀的a、b通道开启，第Ⅰ三通水阀的a通道、b通道开启，第Ⅵ三通水阀的a通道、c通道开启，冷凝散热器、第Ⅳ膨胀壶和第Ⅳ水泵不参与循环，其具体循环为：第Ⅰ膨胀壶中的第二工质通过第Ⅰ水泵进入电机进行热交换，使电机温度降低，第二工质温度升高后再进入冷凝散热器，若第二工质温度过高，则第二工质与环境工质进行热交换温度降低；若第二工质温度适宜，则第二工质与环境工质不进行热交换，经第Ⅰ三通水阀的a、b通道和第Ⅴ三通水阀的a、b通道进入第Ⅰ加热器；若第二工质的温度不能满足要求，则第Ⅰ加热器工作，第二工质温度继续升高；若第二工质的温度能满足要求，则第Ⅰ加热器不工作，第二工质经过第Ⅰ加热器进入第Ⅰ换热器，在第Ⅰ换热器中第二工质与第一工质进行热交换，为空调机组模块制热运行提供热源：第一工质蒸发吸收第二工质中的热量，第二工质温度降低，通过第Ⅵ三通水阀的a、c通道回到第Ⅰ膨胀壶，形成一个循环；所述热管理模块含有第Ⅱ膨胀壶、第Ⅱ水泵、第Ⅱ三通水阀、除霜器、第Ⅰ车内散热器、第Ⅱ车内散热器、第Ⅲ三通水阀、第Ⅲ膨胀壶、第Ⅲ水泵、第Ⅱ加热器、电池箱、第Ⅳ三通水阀、电控器件和第Ⅶ三通水阀；当空调机组模块制冷运行时，第Ⅱ三通水阀的a通道、b通道和第Ⅶ三通水阀的a通道、b通道开启，其具体循环为：第Ⅱ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新能源客车综合热管理系统，其特征在于，含有空调机组模块、废热利用模块和热管理模块，所述空调机组模块的工质为第一工质，所述废热利用模块的工质为第二工质，所述热管理模块的工质为第三工质，所述废热利用模块为空调机组模块提供冷源和热源，所述空调机组模块为热管理模块提供冷源和热源；所述空调机组模块含有压缩机（1）、四通阀（2）、第Ⅰ换热器（3）、节流机构（4）和第Ⅱ换热器（5）；所述第Ⅰ换热器（3）用于第一工质与第二工质进行换热，所述第Ⅱ换热器（5）用于第一工质与第三工质进行换热；所述空调机组模块含有制冷和制热两个循环：在其制冷循环中，压缩机（1）排出的高温高压蒸汽经四通阀（2）进入第Ⅰ换热器（3），通过第二工质将第Ⅰ换热器（3）中的第一工质冷却成液体，同时，第二工质温度升高，第一工质进入节流机构（4）后节流降温降压形成气液两相的蒸汽，然后进入第Ⅱ换热器（5）蒸发吸收第三工质的热量并通过四通阀（2）回到压缩机（1），形成一个制冷循环并将第三工质降温冷却；其制热循环为：压缩机（1）排出高温高压蒸汽经四通阀（2）进入第Ⅱ换热器（5）并与其中的第三工质进行热交换：第一工质冷却成液体工质，第三工质温度上升；然后第一工质进入节流机构（4）节流降温降压形成气液两相蒸汽，再进入第Ⅱ换热器（5）与第二工质进行热交换，第一工质吸热而蒸发，再通过四通阀（2）返回压缩机（1），形成一个制热循环并将第二工质温度降低；所述废热利用模块含有第Ⅰ加热器（6）、第Ⅰ三通水阀（7）、电机散热器（8）、电机（9）、第Ⅰ水泵（10）、第Ⅰ膨胀壶（11）以及第Ⅴ三通水阀（25）、冷凝散热器（26）、第Ⅳ膨胀壶（27）、第Ⅳ水泵（28）、第Ⅵ三通水阀（29）；当空调机组模块制冷运行时，第Ⅴ三通水阀（25）的a通道、c通道开启，第Ⅰ三通水阀（7）的b通道、c通道开启，第Ⅵ三通水阀（29）的b通道、c通道开启，第Ⅰ加热器（6）不工作，其具体循环为：第Ⅳ膨胀壶（27）中的第二工质通过第Ⅳ水泵（28）进入第Ⅰ换热器（3），在第Ⅰ换热器（3）中第一工质与第二工质进行热交换：第一工质冷却成液体，第二工质被加热升温，经第Ⅰ加热器（6）和第Ⅴ三通水阀（25）的a、c通道进入冷凝散热器（26）与环境工质进行热交换，第二工质被冷却后回到第Ⅳ膨胀壶（27），形成一个循环；与此同时，第Ⅰ膨胀壶（11）中的第二工质通过第Ⅰ水泵（10）进入电机（9）对电机（9）进行冷却，使电机（16）的温度降低，而第二工质温度升高后进入冷凝散热器（26），由环境工质将冷凝散热器（26）内的第二工质冷却，冷却后的第二工质经第Ⅰ三通水阀（7）的b、c通道和第Ⅵ三通水阀（29）的b、c通道回到第Ⅰ膨胀壶（11），形成一个循环；当空调机组模块制热运行时，第Ⅴ三通水阀（25）的a、b通道开启，第Ⅰ三通水阀（7）的a通道、b通道开启，第Ⅵ三通水阀（29）的a通道、c通道开启，冷凝散热器（26）、第Ⅳ膨胀壶（27）和第Ⅳ水泵（28）不参与循环，其具体循环为：第Ⅰ膨胀壶（11）中的第二工质通过第Ⅰ水泵（10）进入电机（9）进行热交换，使电机（9）温度降低，第二工质温度升高后再进入冷凝散热器（26），若第二工质温度过高，则第二工质与环境工质进行热交换温度降低；若第二工质温度适宜，则第二工质与环境工质不进行热交换，经第Ⅰ三通水阀（7）的a、b通道和第Ⅴ三通水阀（25）的a、b通道进入第Ⅰ加热器（6）；若第二工质的温度不能满足要求，则第Ⅰ加热器（6）工作，第二工质温度继续升高；若第二工质的温度能满足要求，则第Ⅰ加热器（6）不工作，第二工质经过第Ⅰ加热器（6）进入第Ⅰ换热器（3），在第Ⅰ换热器（3）中第二工质与第一工质进行热交换，为空调机组模块制热运行提供热源：第一工质蒸发吸收第二工质中的热量，第二工质温度降低，通过第Ⅵ三通水阀（29）的a、c通道回到第Ⅰ膨胀壶（11），形成一个循环；所述热管理模块含有第Ⅱ膨胀壶（12）、第Ⅱ水泵（13）、第Ⅱ三通水阀（14）、除霜器（15）、第Ⅰ车内散热器（16）、第Ⅱ车内散热器（17）、第Ⅲ三通水阀（18）、第Ⅲ膨胀壶（19）、第Ⅲ水泵（20）、第Ⅱ加热器（21）、电池箱（22）、第Ⅳ三通水阀（23）、电控器件（24）和第Ⅶ三通水阀（30）；当空调机组模块制冷运行时，第Ⅱ三通水阀（14）的a通道、b通道和第Ⅶ三通水阀（30）的a通道、b通道开启，其具体循环为：第Ⅱ膨胀壶（12）中的第三工质通过第Ⅱ水泵（13）经第Ⅱ三通水阀（14）的a通道、b通道进入第Ⅱ换热器（5），在第Ⅱ换热器（5）中第三工质与第一工质进行热交换：第一工质蒸发吸收第三工质的热量使第三工质温度降低，被冷却的第三工质通过第Ⅶ三通水阀（30）的a、b通道进入除霜器（15），但不与环境工质换热，然后进入第Ⅰ车内散热器（16）和第Ⅱ车内散热器（...

【技术特征摘要】
1.新能源客车综合热管理系统，其特征在于，含有空调机组模块、废热利用模块和热管理模块，所述空调机组模块的工质为第一工质，所述废热利用模块的工质为第二工质，所述热管理模块的工质为第三工质，所述废热利用模块为空调机组模块提供冷源和热源，所述空调机组模块为热管理模块提供冷源和热源；所述空调机组模块含有压缩机（1）、四通阀（2）、第Ⅰ换热器（3）、节流机构（4）和第Ⅱ换热器（5）；所述第Ⅰ换热器（3）用于第一工质与第二工质进行换热，所述第Ⅱ换热器（5）用于第一工质与第三工质进行换热；所述空调机组模块含有制冷和制热两个循环：在其制冷循环中，压缩机（1）排出的高温高压蒸汽经四通阀（2）进入第Ⅰ换热器（3），通过第二工质将第Ⅰ换热器（3）中的第一工质冷却成液体，同时，第二工质温度升高，第一工质进入节流机构（4）后节流降温降压形成气液两相的蒸汽，然后进入第Ⅱ换热器（5）蒸发吸收第三工质的热量并通过四通阀（2）回到压缩机（1），形成一个制冷循环并将第三工质降温冷却；其制热循环为：压缩机（1）排出高温高压蒸汽经四通阀（2）进入第Ⅱ换热器（5）并与其中的第三工质进行热交换：第一工质冷却成液体工质，第三工质温度上升；然后第一工质进入节流机构（4）节流降温降压形成气液两相蒸汽，再进入第Ⅱ换热器（5）与第二工质进行热交换，第一工质吸热而蒸发，再通过四通阀（2）返回压缩机（1），形成一个制热循环并将第二工质温度降低；所述废热利用模块含有第Ⅰ加热器（6）、第Ⅰ三通水阀（7）、电机散热器（8）、电机（9）、第Ⅰ水泵（10）、第Ⅰ膨胀壶（11）以及第Ⅴ三通水阀（25）、冷凝散热器（26）、第Ⅳ膨胀壶（27）、第Ⅳ水泵（28）、第Ⅵ三通水阀（29）；当空调机组模块制冷运行时，第Ⅴ三通水阀（25）的a通道、c通道开启，第Ⅰ三通水阀（7）的b通道、c通道开启，第Ⅵ三通水阀（29）的b通道、c通道开启，第Ⅰ加热器（6）不工作，其具体循环为：第Ⅳ膨胀壶（27）中的第二工质通过第Ⅳ水泵（28）进入第Ⅰ换热器（3），在第Ⅰ换热器（3）中第一工质与第二工质进行热交换：第一工质冷却成液体，第二工质被加热升温，经第Ⅰ加热器（6）和第Ⅴ三通水阀（25）的a、c通道进入冷凝散热器（26）与环境工质进行热交换，第二工质被冷却后回到第Ⅳ膨胀壶（27），形成一个循环；与此同时，第Ⅰ膨胀壶（11）中的第二工质通过第Ⅰ水泵（10）进入电机（9）对电机（9）进行冷却，使电机（16）的温度降低，而第二工质温度升高后进入冷凝散热器（26），由环境工质将冷凝散热器（26）内的第二工质冷却，冷却后的第二工质经第Ⅰ三通水阀（7）的b、c通道和第Ⅵ三通水阀（29）的b、c通道回到第Ⅰ膨胀壶（11），形成一个循环；当空调机组模块制热运行时，第Ⅴ三通水阀（25）的a、b通道开启，第Ⅰ三通水阀（7）的a通道、b通道开启，第Ⅵ三通水阀（29）的a通道、c通道开启，冷凝散热器（26）、第Ⅳ膨胀壶（27）和第Ⅳ水泵（28）不参与循环，其具体循环为：第Ⅰ膨胀壶（11）中的第二工质通过第Ⅰ水泵（10）进入电机（9）进行热交换，使电机（9）温度降低，第二工质温度升高后再进入冷凝散热器（26），若第二工质温度过高，则第二工质与环境工质进行热交换温度降低；若第二工质温度适宜，则第二工质与环境工质不进行热交换，经第Ⅰ三通水阀（7）的a、b通道和第Ⅴ三通水阀（25）的a、b通道进入第Ⅰ加热器（6）；若第二工质的温度不能满足要求，则第Ⅰ加热器（6）工作，第二工质温度继续升高；若第二工质的温度能满足要求，则第Ⅰ加热器（6）不工作，第二工质经过第Ⅰ加热器（6）进入第Ⅰ换热器（3），在第Ⅰ换热器（3）中第二工质与第一工质进行热交换，为空调机组模块制热运行提供热源：第一工质蒸发吸收第二工质中的热量，第二工质温度降低，通过第Ⅵ三通水阀（29）的a、c通道回到第Ⅰ膨胀壶（11），形成一个循环；所述热管理模块含有第Ⅱ膨胀壶（12）、第Ⅱ水泵（13）、第Ⅱ三通水阀（14）、除霜器（15）、第Ⅰ车内散热器（16）、第Ⅱ车内散热器（17）、第Ⅲ三通水阀（18）、第Ⅲ膨胀壶（19）、第Ⅲ水泵（20）、第Ⅱ加热器（21）、电池箱（22）、第Ⅳ三通水阀（23）、电控器件（24）和第Ⅶ三通水阀（30）；当空调机组模块制冷运行时，第Ⅱ三通水阀（14）的a通道、b通道和第Ⅶ三通水阀（30）的a通道、b通道开启，其具体循环为：第...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢艳青，熊国辉，黄定英，黄益，何国庚，
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