纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统技术方案

本发明专利技术提出了纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统，其包括：三换热器热泵空调系统、电池热管理系统、电机电控热管理系统。乘员舱的热泵空调系统为新型的三换热器热泵空调系统，电池热管理系统与热泵空调系统换热构成二次回路，电池热管理系统通过电子膨胀阀调节和电子水泵实现不同的控温需求，通过三通阀的切换实现不同的模式功能。三电热管理系统的热管理功能由两个三通阀、五个电磁阀和一个单向阀控制。电机电控散热时既可以通过低温水箱独立散热，也可以与电池串联后通过低温水箱共同散热。本发明专利技术的电动汽车整车热管理系统综合了乘员舱热管理、电池热管理、电机电控热管理的功能，可以实现全范围工况的热管理需求。

Integrated passenger compartment heat pump air conditioning and three electric heating management system for pure electric vehicle

The invention provides an integrated passenger compartment heat pump air conditioner and a three electric heating management system for pure electric vehicles, which includes a three heat exchanger heat pump air conditioning system, a battery heat management system and an electric motor control heat management system. The heat pump air conditioning system of passenger compartment is a new three heat exchanger heat pump air conditioning system. The battery heat management system and the heat pump air conditioning system form a secondary circuit. The battery heat management system realizes different temperature control requirements through electronic expansion valve regulation and electronic water pump, and realizes different mode functions through the switching of three-way valve. The thermal management function of the three electric heating management system is controlled by two three-way valves, five solenoid valves and one check valve. When the motor is electrically controlled, the heat can be dissipated independently through the low-temperature water tank or in series with the battery through the low-temperature water tank. The electric vehicle thermal management system of the invention integrates the functions of occupant compartment thermal management, battery thermal management and electric motor thermal management, and can realize the thermal management requirements of the full range of working conditions.

【技术实现步骤摘要】
纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统
本专利技术涉及汽车热管理
，尤其涉及纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统。
技术介绍
近年来，随着石油等传统能源的不断消耗，为了顺应时代的发展，电动汽车正在迅速发展并逐渐替代传统燃油汽车，越来越多的企业也将大量的人力和物力投入到电动汽车的研究和生产当中。电动汽车与燃油汽车的驱动动力不同，两者空调也存在很大的差别。主要体现在：燃油汽车的空调系统的制冷压缩机是经由发动机的传动皮带轮带动运转，而电动汽车空调的压缩机直接换成直流变频压缩机，直接用车载蓄电池进行驱动。电动汽车在冬天时也没有发动机余热对车室内进行供暖，因此，和燃油汽车的空调只需要实现夏季制冷不同，电动汽车的空调还需要考虑冬季采暖的问题。然而电动汽车的电池容量是有限的，在冬天空调系统占据相当一部分能量，考虑到电动汽车的续航问题，这就更加需要空调系统能够做到节能高效。相比于传统燃油发动机热管理系统，电动热管理系统更复杂和高端，部件数量增加。传统燃油发动机热管理一般采用结构简单且技术成熟的水冷却系统。相比而言，电动系统的热管理更为复杂，零部件数量更多且高端。研究表明：电动汽车只有在20～25℃时才能发挥最佳能力，当电池工作温度高于45℃时，电池的使用时间就会明显缩短，60℃时，电池会有爆炸的风险。而当电池的工作温度过低时，又会使充电时间大大增加。总的来说，电池需要维持在适宜的温度区间内，使得其容量和使用寿命不至于出现大幅衰减。电机电控等其余热源需要散热，在低温环境条件下，还需要对余热进行利用，以对乘员舱和电池进行辅助加热。综合考虑，需要完善的热管理系统，实现所需要的功能，本文基于以上思路，设计了一套包含热泵空调系统、电池热管理系统、电机电控热管理系统的热管理系统，系统组成具有独特性，功能全面，是具有实际应用价值的高效型热管理系统。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述技术问题，提供一种纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统，其包括：三换热器热泵空调系统、电池热管理系统、电机电控热管理系统；所述三换热器热泵空调系统包括：压缩机(27)、室内蒸发器(1701)、室外换热器(1702)、室内冷凝器(1703)、气液分离器A/D(28)，所述气液分离器A/D(28)连接于压缩机(27)、压缩机(27)连接于室内冷凝器(1703)，室内冷凝器(1703)连接于并联的第一电子膨胀阀(1201)、第一电磁阀(1101)，并联的第一电子膨胀阀(1201)、第一电磁阀(1101)另一端连接于室外换热器(1702)，所述室外换热器(1702)连接于室内蒸发器(1701)，所述室内蒸发器(1701)安装有带截止功能的热力膨胀阀(26)，所述室外换热器(1702)在制冷模式过冷段出口与室内蒸发器(1701)的进口之间的第一管路安装有第一单向阀(1501)，所述室外换热器(1702)在制热模式下出口与室内蒸发器(1701)的进口之间的第二管路安装有第四电磁阀(1104)，室外换热器(1702)的出口与过冷段进口之间安装有第三电磁阀(1103)，室内冷凝器(1703)的出口与第一单向阀(1501)的输出端之间安装有第二电磁阀(1102)，室内蒸发器(1701)、室内冷凝器(1703)设置于汽车空调箱内，三换热器热泵空调系统通过第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一电子膨胀阀和带截止功能的热力膨胀阀的通断来切换空调模式、热泵模式和除湿加热模式；所述电池热管理系统包括：第五电磁阀(1105)、第六电磁阀(1106)、第七电磁阀(1107)、第二电子膨胀阀(1202)、chiller(23)、第一电子水泵(1401)、第一副水箱(1601)、水PTC(19)、电池液冷板(22)、第二三通阀(1302)、第二单向阀(1502)，所述chiller(23)连接于第二管路，chiller(23)的制冷剂进口安装有第二电子膨胀阀(1202)，所述第二电子膨胀阀(1202)并联有第五电磁阀(1105)，chiller(23)的冷却液出口连接有第一副水箱(1601)，所述第一副水箱(1601)连接于第二单向阀(1502)，所述chiller(23)的冷却液进口连接有第一电子水泵(1401)，所述第一电子水泵(1401)连接于第二三通阀(1302)，所述第二三通阀(1302)一个端口连接于水PTC(19)、另一个端口连接于第七电磁阀(1107)和电池液冷板(22)之间，所述水PTC(19)连接于第六电磁阀(1106)、第七电磁阀(1107)之间；所述电机电控热管理系统包括：电控液冷板(20)、电机液冷板(21)、第一三通阀(1301)、低温水箱(18)、第二副水箱(1602)、第二电子水泵(1402)、第八电磁阀(1108)、第九电磁阀(1109)，电控液冷板(20)连接于电机液冷板(21)，电机液冷板(21)连接于第二电子水泵(1402)，第二电子水泵(1402)连接于第八电磁阀(1108)，第八电磁阀(1108)另一端连接于第二单向阀(1502)和电池液冷板(22)，所述电控液冷板(20)连接于第一三通阀(1301)，第一三通阀(1301)一个端口连接于低温水箱(18)、另一个端口连接于第二副水箱(1602)第一端，所述低温水箱(18)连接于第二副水箱(1602)第二端，所述第九电磁阀(1109)、第六电磁阀(1106)连接于第二副水箱(1602)第一端。电机电控的多种功能切换可以通过切换第一三通阀和第二三通阀的流动方向来实现，电机电控可以与电池独立散热，也可串联通过低温水箱共同散热，还可以实现水PTC的加热功能和电机电控的余热利用功能。本专利技术提供的纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统中，所述汽车空调箱内设置有风PTC(25)；所述汽车空调箱处安装有鼓风机(24)。本专利技术提供的纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统中，所述室外换热器(1702)处设置有冷却风扇(29)，冷却风扇置于室外换热器后端。本专利技术中，热泵空调系统包含三个换热器和风PTC，通过不同阀门的通断来控制空调和热泵模式，室外换热器在空调和热泵模式下分别做冷凝器和蒸发器；水PTC可以直接供给乘员舱热量，也可以在电机电控余热利用模式时将余热供给乘员舱。本专利技术中，冷却液的冷源来自chiller与制冷剂回路的冷量，第二电子膨胀阀可以根据电池散热的冷量和控温需求来调节开度，第五电磁阀避免了热泵模式下第二电子膨胀阀带来的二次节流问题；第一电子水泵串联在冷却液回路中，实现冷却液的流量调节；第一三通阀和第二三通阀流动方向的切换可以实现电池与电机电控回路的复合功能，以进行独立散热、联合散热、电机电控余热利用等功能。在恶劣天气下，水PTC电加热器为冷却液供热，可利用水PTC为电池进行预热，使电池迅速达到电池运行时的适宜温度，解决汽车在低温工况下的冷启动问题；也可通过风PTC为乘员舱辅助加热，解决冬季热泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统，其特征在于，其包括：三换热器热泵空调系统、电池热管理系统、电机电控热管理系统；/n所述三换热器热泵空调系统包括：压缩机(27)、室内蒸发器(1701)、室外换热器(1702)、室内冷凝器(1703)、气液分离器A/D(28)，所述气液分离器A/D(28)连接于压缩机(27)、压缩机(27)连接于室内冷凝器(1703)，室内冷凝器(1703)连接于并联的第一电子膨胀阀(1201)、第一电磁阀(1101)，并联的第一电子膨胀阀(1201)、第一电磁阀(1101)另一端连接于室外换热器(1702)，所述室外换热器(1702)连接于室内蒸发器(1701)，所述室内蒸发器(1701)安装有带截止功能的热力膨胀阀(26)，所述室外换热器(1702)在制冷模式过冷段出口与室内蒸发器(1701)的进口之间的第一管路安装有第一单向阀(1501)，所述室外换热器(1702)在制热模式下出口与室内蒸发器(1701)的进口之间的第二管路安装有第四电磁阀(1104)，室外换热器(1702)的出口与过冷段进口之间安装有第三电磁阀(1103)，室内冷凝器(1703)的出口与第一单向阀(1501)的输出端之间安装有第二电磁阀(1102)，室内蒸发器(1701)、室内冷凝器(1703)设置于汽车空调箱内；/n所述电池热管理系统包括：第五电磁阀(1105)、第六电磁阀(1106)、第七电磁阀(1107)、第二电子膨胀阀(1202)、液-液板式换热器(23)、第一电子水泵(1401)、第一副水箱(1601)、水PTC(19)、电池液冷板(22)、第二三通阀(1302)、第二单向阀(1502)，所述液-液板式换热器(23)连接于第二管路，液-液板式换热器(23)的制冷剂进口安装有第二电子膨胀阀(1202)，所述第二电子膨胀阀(1202)并联有第五电磁阀(1105)，液-液板式换热器(23)的冷却液出口连接有第一副水箱(1601)，所述第一副水箱(1601)连接于第二单向阀(1502)，所述液-液板式换热器(23)的冷却液进口连接有第一电子水泵(1401)，所述第一电子水泵(1401)连接于第二三通阀(1302)，所述第二三通阀(1302)一个端口连接于水PTC(19)、另一个端口连接于第七电磁阀(1107)和电池液冷板(22)之间，所述水PTC(19)连接于第六电磁阀(1106)、第七电磁阀(1107)之间；/n所述电机电控热管理系统包括：电控液冷板(20)、电机液冷板(21)、第一三通阀(1301)、低温水箱(18)、第二副水箱(1602)、第二电子水泵(1402)、第八电磁阀(1108)、第九电磁阀(1109)，电控液冷板(20)连接于电机液冷板(21)，电机液冷板(21)连接于第二电子水泵(1402)，第二电子水泵(1402)连接于第八电磁阀(1108)，第八电磁阀(1108)另一端连接于第二单向阀(1502)和电池液冷板(22)，所述电控液冷板(20)连接于第一三通阀(1301)，第一三通阀(1301)一个端口连接于低温水箱(18)、另一个端口连接于第二副水箱(1602)第一端，所述低温水箱(18)连接于第二副水箱(1602)第二端，所述第九电磁阀(1109)、第六电磁阀(1106)连接于第二副水箱(1602)第一端。/n...

【技术特征摘要】
1.纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统，其特征在于，其包括：三换热器热泵空调系统、电池热管理系统、电机电控热管理系统；
所述三换热器热泵空调系统包括：压缩机(27)、室内蒸发器(1701)、室外换热器(1702)、室内冷凝器(1703)、气液分离器A/D(28)，所述气液分离器A/D(28)连接于压缩机(27)、压缩机(27)连接于室内冷凝器(1703)，室内冷凝器(1703)连接于并联的第一电子膨胀阀(1201)、第一电磁阀(1101)，并联的第一电子膨胀阀(1201)、第一电磁阀(1101)另一端连接于室外换热器(1702)，所述室外换热器(1702)连接于室内蒸发器(1701)，所述室内蒸发器(1701)安装有带截止功能的热力膨胀阀(26)，所述室外换热器(1702)在制冷模式过冷段出口与室内蒸发器(1701)的进口之间的第一管路安装有第一单向阀(1501)，所述室外换热器(1702)在制热模式下出口与室内蒸发器(1701)的进口之间的第二管路安装有第四电磁阀(1104)，室外换热器(1702)的出口与过冷段进口之间安装有第三电磁阀(1103)，室内冷凝器(1703)的出口与第一单向阀(1501)的输出端之间安装有第二电磁阀(1102)，室内蒸发器(1701)、室内冷凝器(1703)设置于汽车空调箱内；
所述电池热管理系统包括：第五电磁阀(1105)、第六电磁阀(1106)、第七电磁阀(1107)、第二电子膨胀阀(1202)、液-液板式换热器(23)、第一电子水泵(1401)、第一副水箱(1601)、水PTC(19)、电池液冷板(22)、第二三通阀(1302)、第二单向阀(1502)，所述液-液板式换热器(23)连接于第二管路，液-液板式换热器(23)的制冷剂进口安装有第二电子膨胀阀(1202)，所述第二电子膨胀阀(1202)并联有第五电磁阀(1105)，液-液板式换热器(23)的冷却液出口连接有第一副水箱(1601)，所述第一副水箱(1601)连接于第二单向阀(1502)，所述液-液板式换热器(23)的冷却液进口连接有第一电子水泵(1401)，所述第一电子水泵(1401)连接于第二三通阀(1302)，所述第二三通阀(1302)一个端口连接于水PTC(19)、另一个端口连接于第七电磁阀(1107)和电池液冷板(22)之间，所述水PTC(19)连接于第六电磁阀(1106)、第七电磁阀(1107)之间；
所述电机电控热管理系统包括：电控液冷板(20)、电机液冷板(21)、第一三通阀(1301)、低温水箱(18)、第二副水箱(1602)、第二电子水泵(1402)、第八电磁阀(1108)、第九电磁阀(1109)，电控液冷板(20)连接于电机液冷板(21)，电机液冷板(21)连接于第二电子水泵(1402)，第二电子水泵(1402)连接于第八电磁阀(1108)，第八电磁阀(1108)另一端连接于第二单向阀(1502)和电池液冷板(22)，所述电控液冷板(20)连接于第一三通阀(1301)，第一三通阀(1301)一个端口连接于低温水箱(18)、另一个端口连接于第二副水箱(1602)第一端，所述低温水箱(18)连接于第二副水箱(1602)第二端，所述第九电磁阀(1109)、第六电磁阀(1106)连接于第二副水箱(1602)第一端。


2.根据权利要求1所述的纯电动汽车用集成乘员舱热泵空调及三电热管理系统，其特征在于，所述汽车空调箱内设置有风PTC(25)；
所述汽车空调箱处安装有鼓风机(24)。


3.根据权利要求1所述的纯电动汽车用集成乘员舱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明康，朱信达，余军，苏林，李康，方奕栋，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31