新能源车辆的热管理系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种新能源车辆的热管理系统，包括制冷剂回路、电驱散热回路、发动机散热回路和半导体换热器。半导体换热器设置于制冷剂回路、电驱散热回路以及发动机散热回路之间，以通过半导体换热器调节制冷剂回路、电驱散热回路以及发动机散热回路之间的热传递状态。本方案通过设置半导体换热器，使得各回路可以利用其他回路的余热、或将热量分散。在冬季工况，通过半导体换热器利用发动机的余热；在夏季工况，半导体换热器将电驱散热回路的热量分散到发动机散热回路中进行散热，以提高散热效率。在纯电动模式下，乘客舱需要制热时，也能将电驱散热回路的热量传递至制冷剂回路中，无需增加额外的加热元件，降低了热管理系统的成本和布置难度。成本和布置难度。成本和布置难度。

【技术实现步骤摘要】
新能源车辆的热管理系统


[0001]本技术涉及车辆热管理
，特别涉及一种新能源车辆的热管理系统。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的多样化发展，现有新能源汽车的动力总成也存在多种动力总成共存的现状。对于插电式混合动力和增程式电动车型，其既有纯电动的工作模式，也有发动机介入的工作模式。而对于上述车型来说，现有技术中乘客舱制热解决方案主要有几种：
[0003]第一种，对应纯电动模式。乘客舱制热一般采用水侧PTC加热器加热冷却液，同时配有独立的电子水泵驱动发动机不工作时的冷却液的循环，另配有三通阀关闭发动机回路形成水侧PTC加热器与乘客舱暖风芯体的最小循环回路。当发动机工作时，乘客舱的热量来自于发动机余热，水侧PTC加热器作为暖机启动前期的辅助加热；此方案空调箱也沿用传统空调箱的设计而采用两芯体方案，即蒸发器和暖风芯体的方案。如图1所示。
[0004]第二种，对应纯电动模式。即乘客舱制热采用风侧高压电加热器直接加热乘客舱空气，此方案无需另配像第一种方案中的电子水泵和三通阀，冷却液回路简单，但空调箱变成三芯体设计，即蒸发器、暖风芯体和风侧高压PTC加热器。这种方案空调箱在乘客舱内的结构复杂，尺寸增大，成本上升。
[0005]第三种，对应纯电动模式。乘客舱制热采用热泵系统，但在
‑
10℃之下，热泵系统受电驱特性的影响，会出现不工作或者制热能力不够的问题。因此，在此种方案下，仍需额外的热源对乘客舱的制热进行补充，如利用水侧PTC加热器补充。
[0006]第四种，对应发动机运行模式。发动机工作时，乘客舱制热采用发动机余热。
[0007]上述四种方案中，纯电动模式采用水侧PTC加热器或者风侧PTC加热器，乘客舱制热效率较低。如果要增加热泵系统，对乘客舱的制热进行补充，但受热泵电驱特性的限制，仍需额外的PTC加热器以辅助补充热量。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于解决现有技术中新能源车辆的热管理系统乘客舱制热效率较低，需要额外的PTC加热器以辅助对乘客舱的制热进行补充，成本较高、布置难度较大的问题。
[0009]为解决上述问题，本技术的实施方式公开了一种新能源车辆的热管理系统，新能源车辆具有发动机总成、电驱系统和电池系统；并且，热管理系统包括：制冷剂回路，制冷剂回路用于对新能源车辆的乘客舱和电池系统的温度进行调节；电驱散热回路，电驱散热回路用于对电驱系统的温度进行调节；发动机散热回路，发动机散热回路用于对发动机总成的温度进行调节；并且热管理系统还包括半导体换热器，半导体换热器设置于制冷剂回路、电驱散热回路以及发动机散热回路之间，以通过半导体换热器调节制冷剂回路、电驱散热回路以及发动机散热回路之间的热传递状态。
[0010]采用上述方案，由于在制冷剂回路、电驱散热回路和发动机散热回路之间设置有
半导体换热器，该半导体换热器能够调节制冷剂回路、电驱散热回路、发动机散热回路之间的热传递状态，使得各回路可以利用其他回路的余热、或将热量分散。如此一来，在冬季工况，可以通过半导体换热器利用发动机的余热；在夏季工况，可以利用半导体换热器将电驱散热回路的热量分散到发动机散热回路中进行散热，以提高散热效率。在纯电动模式下，乘客舱需要制热时，也能将电驱散热回路的热量传递至制冷剂回路中，无需增加额外的加热元件，降低了热管理系统的成本和布置难度。
[0011]根据本技术的另一具体实施方式，本技术实施方式公开的新能源车辆的热管理系统，半导体换热器包括沿半导体换热器的厚度方向依次叠设的第一冷却液流经层、第一制冷剂流经层、第二冷却液流经层、第二制冷剂流经层、半导体层和第三冷却液流经层；其中第一冷却液流经层和第三冷却液流经层均为电驱散热回路的冷却液的流经层；第二冷却液流经层为发动机散热回路的冷却液的流经层；第一制冷剂流经层和第二制冷剂流经层为制冷剂回路的制冷剂的流经层。
[0012]采用上述方案，在第二制冷剂流经层和第三冷却液流经层之间设置半导体层，该半导体层能够增强制冷剂回路的制冷剂与电驱散热回路的冷却液之间的导热效率。并且，对该半导体层进行通电，并对电流大小进行控制以调节半导体层的导热能力。此外，通过调整半导体层的电流方向，也可以对该半导体换热器的冷侧、热侧进行调整，使得半导体换热器既具有制冷的功能、也具有制热的功能。
[0013]根据本技术的另一具体实施方式，本技术实施方式公开的新能源车辆的热管理系统，第一冷却液流经层、第二冷却液流经层和第三冷却液流经层的一端均设置有供电驱散热回路的冷却液流出的出口、另一端均设置有供电驱散热回路的冷却液流入的进口；第一制冷剂流经层和第二制冷剂流经层的一端均设置有供制冷剂回路的制冷剂流入的进口、另一端均设置有供制冷剂回路的制冷剂流出的出口。
[0014]采用上述方案，空调系统制热时，即车内冷凝器制热，该半导体换热器是水冷式蒸发器；在空调箱总成制冷时，该半导体换热器是水冷式冷凝器。从而可以使得前端模块无需设置风冷冷凝器，节省了前端模块的布置空间。
[0015]根据本技术的另一具体实施方式，本技术实施方式公开的新能源车辆的热管理系统，制冷剂回路包括电池冷却流路、空调制冷流路和空调制热流路，电池冷却流路上设有电池直冷换热器，空调制冷流路上设有蒸发器，空调制热流路上设有车内冷凝器；电池冷却流路、空调制冷流路和空调制热流路的输入端均彼此连通，电池冷却流路和空调制冷流路的输出端均连接至车内冷凝器靠近空调制热流路的输入端的一侧；并且第一制冷剂流经层、第二制冷剂流经层的一端均与空调制热流路的输出端连通，另一端均与电池冷却流路、空调制冷流路、以及空调制热流路的输入端连通。
[0016]根据本技术的另一具体实施方式，本技术实施方式公开的新能源车辆的热管理系统，在制冷剂回路中，电池冷却流路还包括第一膨胀阀，第一膨胀阀设置在电池直冷换热器与电池冷却流路的输入端之间；空调制冷流路还包括第二膨胀阀和单向阀，第二膨胀阀设置在蒸发器与空调制冷流路的输入端之间，单向阀设置在蒸发器与空调制冷流路的输出端之间；空调制热流路还包括开关阀和第三膨胀阀，开关阀设置在车内冷凝器与空调制热流路的输入端之间，第三膨胀阀设置在车内冷凝器与空调制热流路的输出端之间；并且电池冷却流路、空调制冷流路和空调制热流路的输入端均与半导体换热器连通；空调
制热流路的输出端与半导体换热器连通。
[0017]根据本技术的另一具体实施方式，本技术实施方式公开的新能源车辆的热管理系统，空调制热流路还包括气液分离器和电动压缩机；其中在制冷剂的流动方向，气液分离器和电动压缩机在开关阀与车内冷凝器之间依次连接；并且蒸发器与车内冷凝器集成在同一壳体内部。
[0018]采用上述方案，将蒸发器与车内冷凝器集成，能够节省为乘客舱进行制冷、制热的空调系统的布置空间。
[0019]根据本技术的另一具体实施方式，本技术实施方式公开的新能源车辆的热管理系统，电驱散热回路包括电驱流路、电驱散热流路、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源车辆的热管理系统，其特征在于，所述新能源车辆具有发动机总成、电驱系统和电池系统；并且所述热管理系统包括：制冷剂回路，所述制冷剂回路用于对所述新能源车辆的乘客舱和所述电池系统的温度进行调节；电驱散热回路，所述电驱散热回路用于对所述电驱系统的温度进行调节；发动机散热回路，所述发动机散热回路用于对所述发动机总成的温度进行调节；并且所述热管理系统还包括半导体换热器，所述半导体换热器设置于所述制冷剂回路、所述电驱散热回路以及所述发动机散热回路之间，以通过所述半导体换热器调节所述制冷剂回路、所述电驱散热回路以及所述发动机散热回路之间的热传递状态。2.如权利要求1所述的新能源车辆的热管理系统，其特征在于，所述半导体换热器包括沿所述半导体换热器的厚度方向依次叠设的第一冷却液流经层、第一制冷剂流经层、第二冷却液流经层、第二制冷剂流经层、半导体层和第三冷却液流经层；其中所述第一冷却液流经层和所述第三冷却液流经层均为所述电驱散热回路的冷却液的流经层；所述第二冷却液流经层为所述发动机散热回路的冷却液的流经层；所述第一制冷剂流经层和所述第二制冷剂流经层为所述制冷剂回路的制冷剂的流经层。3.如权利要求2所述的新能源车辆的热管理系统，其特征在于，所述第一冷却液流经层、所述第二冷却液流经层和所述第三冷却液流经层的一端均设置有供所述电驱散热回路的冷却液流出的出口、另一端均设置有供所述电驱散热回路的冷却液流入的进口；所述第一制冷剂流经层和所述第二制冷剂流经层的一端均设置有供所述制冷剂回路的制冷剂流入的进口、另一端均设置有供所述制冷剂回路的制冷剂流出的出口。4.如权利要求3所述的新能源车辆的热管理系统，其特征在于，所述制冷剂回路包括电池冷却流路、空调制冷流路和空调制热流路，所述电池冷却流路上设有电池直冷换热器，所述空调制冷流路上设有蒸发器，所述空调制热流路上设有车内冷凝器；所述电池冷却流路、所述空调制冷流路和所述空调制热流路的输入端均彼此连通，所述电池冷却流路和所述空调制冷流路的输出端均连接至所述车内冷凝器靠近所述空调制热流路的输入端的一侧；并且所述第一制冷剂流经层、所述第二制冷剂流经层的所述一端均与所述空调制热流路的输出端连通，所述另一端均与所述电池冷却流路、所述空调制冷流路、以及所述空调制热流路的输入端连通。5.如权利要求4所述的新能源车辆的热管理系统，其特征在于，在所述制冷剂回路中，所述电池冷却流路还包括第一膨胀阀，所述第一膨胀阀设置在所述电池直冷换热器与所述电池冷却流路的输入端之间；所述空调制冷流路还包括第二膨胀阀和单向阀，所述第二膨胀阀设置在所述蒸发器与所述空调制冷流路的输入端之间，所述单向阀设置在所述蒸发器与所述空调制冷流路的输出端之间；所述空调制热流路还包括开关阀和第三膨胀阀，所述开关阀设置在所述车内冷凝器与
所述空调制热流路的输入端之间，所述第三膨胀阀设置在所述车内冷凝器与所述空调制热流路的输出端之间；并且所述电池冷却流路、所述空调制冷流路和所述空调制热流路的输入端均与所述半导体换热器连通；所述空调制热流路的输出端与所述半导体换热器连通。6.如权利要求5所述的新能源车辆的热管理系统，其特征在于，所述空调制热流路还包括气液分离器和电动压缩机；其中在制冷剂的流动方向，所述气液分离器和所述电动压缩机在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛凤仙，潘乐燕，王磊，周健，宫宇，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：