一种集成电池热管理的车辆空调及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种集成电池热管理的车辆空调及其控制方法，集成电池热管理的车辆空调包括：空调制冷剂回路、电池换热管路和电机换热管路，所述空调制冷剂回路包括压缩机、车外换热器、车内换热器、节流装置和中间换热器，所述电池换热管路上设置有电池，所述电机换热管路上设置有电机，所述电池换热管路能与所述中间换热器换热连接，所述电机换热管路也能与所述中间换热器换热连接。根据本发明专利技术能够将电池、电机热管理系统和纯电动客车车内空调系统集成在一起，能够对乘客舱空调、电池和电机的热量进行集中管理，提高客车电池的能源利用率，并且结构紧凑。并且结构紧凑。并且结构紧凑。

【技术实现步骤摘要】
一种集成电池热管理的车辆空调及其控制方法


[0001]本专利技术涉及空调
，具体涉及一种集成电池热管理的车辆空调及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球环境保护和低碳化的要求，客车产业未来的发展必将新能源化，而随着新能源客车的发展，国家政策也在不断调整，新的补贴政策要求新能源客车向高续航里程、低电能消耗率、高电池能量密度等技术要求发展。随着新能源客车电池容量和电池能量密度的提高及电池快充的要求，电池传统风冷冷却方式无法满足电池散热要求，需要对新能源客车电池采用液冷方式冷却，提升电池效率和寿命。
[0003]现有技术中，为了提升电池效率和寿命，现阶段产品主要采用独立的电池热管理系统对电池进行降温，同时采用独立的热泵空调机组对整车进行降温和采暖，独立电池热管理系统和独立的热泵空调系统虽然可以满足新能源客车电池热管理和整车舒适性的需求，但是由于两套系统完全独立，空调和热管理机组需要有各自的压缩机、冷凝器、冷凝风机等部件，系统成本较高、且重量较重。
[0004]专利号为CN201821499806.X的专利公开了一种采用电子膨胀阀的集成电池热管理系统，但是该技术方案仅能够满足快充和行车时电池降温需求，但对于冬季，一种很常见的情形是，电池需要冷却，而空调需要加热，二者需求相反，只能满足电池的冷却需求，空调无法制热，只能通过在空调或整车上增加PTC加热器进行制热，此方案能效低，整车续航里程较短。
[0005]由于现有技术中的车用空调需要分别对电机和电池进行分别换热而设置不同的换热器，导致增设换热器使得体积增大，结构不紧凑等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种集成电池热管理的车辆空调及其控制方法。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的车用空调需要分别对电机和电池进行分别换热而设置不同的换热器，导致增设换热器使得体积增大，结构不紧凑的缺陷，从而提供一种集成电池热管理的车辆空调及其控制方法。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供一种集成电池热管理的车辆空调，其包括：
[0008]空调制冷剂回路、电池换热管路和电机换热管路，所述空调制冷剂回路包括压缩机、车外换热器、车内换热器、节流装置和中间换热器，所述电池换热管路上设置有电池，所述电机换热管路上设置有电机，所述电池换热管路能与所述中间换热器换热连接，所述电机换热管路也能与所述中间换热器换热连接。
[0009]在一些实施方式中，当所述电池需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器被控制制冷，所述中间换热器与所述车内换热器并联设置；
[0010]当所述电池需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器被控制制热，
所述中间换热器与所述车外换热器并联设置；
[0011]当所述电池需要被加热且所述电机需要被冷却时，所述电池换热管路被控制与所述电机换热管路连通，所述中间换热器不与所述空调制冷剂回路换热；
[0012]当所述电池和所述电机均需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器被控制制冷，所述中间换热器与所述车内换热器并联设置，控制所述电池换热管路与所述电机换热管路连通；
[0013]当所述电池和所述电机均需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器被控制制热，所述中间换热器与所述车外换热器并联设置，所述电池换热管路被控制与所述电机换热管路连通。
[0014]在一些实施方式中，所述空调制冷剂回路还包括第一四通换向阀、三通阀、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和第五管路，所述第一管路的一端与所述第一四通换向阀的D端连通、另一端与所述第二管路的一端连通，所述车外换热器设置于所述第一管路上，所述第三管路的一端与所述第一管路的另一端连通，所述第三管路的另一端与所述三通阀的第二端连通，所述中间换热器设置于所述第三管路上；所述第四管路的一端与所述第一四通换向阀的S端连通、另一端与所述三通阀的第三端连通，所述第五管路的一端与所述第一四通换向阀的E端连通、另一端与所述三通阀的第一端连通，所述第二管路的另一端与所述第四管路连通，所述车内换热器设置于所述第二管路上。
[0015]在一些实施方式中，所述压缩机的排气端通过第六管路与所述第一四通换向阀的C端连通，所述压缩机的吸气端连接有气液分离器，所述气液分离器通过第七管路与所述第五管路连通，所述第一四通换向阀具有第一连通模式：C端与D端连通，同时E端与S端连通，以及第二连通模式：C端与S端连通，同时D端与E端连通，所述第一四通换向阀能在所述第一连通模式与第二连通模式之间进行切换；所述三通阀能在所述第一端和所述第二端连通的模式与所述第二端和所述第三端连通的模式之间切换。
[0016]在一些实施方式中，所述节流装置包括设置在所述第二管路上的第一电子膨胀阀和设置在所述第三管路上的第二电子膨胀阀。
[0017]在一些实施方式中，所述中间换热器部分设置于所述第三管路上，部分设置于所述电池换热管路上，使得所述电池换热管路能在所述中间换热器处与所述第三管路中的冷媒换热；所述电机换热管路能在与所述电池换热管路的连通与不连通之间切换，以使得所述电机换热管路通过所述电池换热管路与所述中间换热器换热连接。
[0018]在一些实施方式中，还包括第二四通换向阀，所述第二四通换向阀包括第五端、第六端、第七端和第八端，所述第五端与所述电池换热管路的一端连通，所述第八端与所述电池换热管路的另一端连通，所述第六端与所述电机换热管路的一端连通，所述第七端与所述电机换热管路的另一端连通，所述第二四通换向阀具有第三连通模式：所述第五端与所述第六端连通，同时所述第七端与所述第八端连通；以及第四连通模式：所述第五端与所述第八端连通，同时所述第七端与所述第六端连通。
[0019]在一些实施方式中，当需要利用电机热量来加热电池时，所述第二四通换向阀被控制执行所述第三连通模式，使得所述电机换热管路与所述电池换热管路连通，此时所述中间换热器不换热；
[0020]当所述电池和所述电机均需要被冷却时，所述第二四通换向阀被控制执行所述第
三连通模式，所述电机换热管路与所述电池换热管路连通，此时所述中间换热器换热。
[0021]在一些实施方式中，所述电池换热管路上还设置有电池水泵，所述电机换热管路上还设置有电机水泵和电机控制器，所述车辆空调还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱与所述电机换热管路连通，以能对所述电机换热管路中供给水。
[0022]本专利技术还提供一种如前述的集成电池热管理的车辆空调的控制方法，其包括：
[0023]判断步骤，判断车辆空调的运行模式为乘客舱制冷模式、乘客舱制热模式、电池+电机自循环模式、电机加热电池模式、电池冷却模式、电池加热模式、乘客舱制冷+电池冷却模式、乘客舱制热+电池热回收模式、乘客舱制冷+电池冷却+电机冷却模式和乘客舱制热+电池加热+电机热回收模式中的具体哪种运行模式；
[0024]控制步骤，根据所述车辆空调的运行模式控制车内换热器是制冷还是制热、中间换热器是否运行、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：包括：空调制冷剂回路、电池换热管路(301)和电机换热管路(302)，所述空调制冷剂回路包括压缩机(8)、车外换热器(7)、车内换热器(6)、节流装置和中间换热器(9)，所述电池换热管路(301)上设置有电池(17)，所述电机换热管路(302)上设置有电机(22)，所述电池换热管路(301)能与所述中间换热器(9)换热连接，所述电机换热管路(302)也能与所述中间换热器(9)换热连接。2.根据权利要求1所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：当所述电池(17)需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器(6)被控制制冷，所述中间换热器(9)与所述车内换热器(6)并联设置；当所述电池(17)需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器(6)被控制制热，所述中间换热器(9)与所述车外换热器(7)并联设置；当所述电池(17)需要被加热且所述电机(22)需要被冷却时，所述电池换热管路(301)被控制与所述电机换热管路(302)连通，所述中间换热器(9)不与所述空调制冷剂回路换热；当所述电池(17)和所述电机(22)均需要被冷却且所述车内需要被降温时，所述车内换热器(6)被控制制冷，所述中间换热器(9)与所述车内换热器(6)并联设置，所述电池换热管路(301)被控制与所述电机换热管路(302)连通；当所述电池(17)和所述电机(22)均需要被冷却且所述车内需要被制热时，所述车内换热器(6)被控制制热，所述中间换热器(9)与所述车外换热器(7)并联设置，所述电池换热管路(301)被控制与所述电机换热管路(302)连通。3.根据权利要求2所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：所述空调制冷剂回路还包括第一四通换向阀(14)、三通阀(13)、第一管路(101)、第二管路(102)、第三管路(103)、第四管路(104)和第五管路(105)，所述第一管路(101)的一端与所述第一四通换向阀(14)的D端(D)连通、另一端与所述第二管路(102)的一端连通，所述车外换热器(7)设置于所述第一管路(101)上，所述第三管路(103)的一端与所述第一管路(101)的另一端连通，所述第三管路(103)的另一端与所述三通阀(13)的第二端(132)连通，所述中间换热器(9)设置于所述第三管路(103)上；所述第四管路(104)的一端与所述第一四通换向阀(14)的S端(S)连通、另一端与所述三通阀(13)的第三端(133)连通，所述第五管路(105)的一端与所述第一四通换向阀(14)的E端(E)连通、另一端与所述三通阀(13)的第一端(131)连通，所述第二管路(102)的另一端与所述第四管路(104)连通，所述车内换热器(6)设置于所述第二管路(102)上。4.根据权利要求3所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：所述压缩机(8)的排气端通过第六管路(106)与所述第一四通换向阀(14)的C端(C)连通，所述压缩机(8)的吸气端连接有气液分离器(16)，所述气液分离器(16)通过第七管路(107)与所述第五管路(105)连通，所述第一四通换向阀(14)具有第一连通模式：C端与D端连通，同时E端与S端连通，以及第二连通模式：C端与S端连通，同时D端与E端连通，所述第一四通换向阀(14)能在所述第一连通模式与第二连通模式之间进行切换；所述三通阀(13)能在所述第一端(131)和所述第二端(132)连通的模式与所述第二端(132)和所述第三端(133)连通的模式之间切换。
5.根据权利要求4所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：所述节流装置包括设置在所述第二管路(102)上的第一电子膨胀阀(10)和设置在所述第三管路(103)上的第二电子膨胀阀(11)。6.根据权利要求3
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5中任一项所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：所述中间换热器(9)部分设置于所述第三管路(103)上，部分设置于所述电池换热管路(301)上，使得所述电池换热管路(301)能在所述中间换热器(9)处与所述第三管路(103)中的冷媒换热；所述电机换热管路(302)能在与所述电池换热管路(301)的连通与不连通之间切换，以使得所述电机换热管路(302)通过所述电池换热管路(301)与所述中间换热器(9)换热连接。7.根据权利要求6所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：还包括第二四通换向阀(20)，所述第二四通换向阀(20)包括第五端(201)、第六端(202)、第七端(203)和第八端(204)，所述第五端(201)与所述电池换热管路(301)的一端连通，所述第八端(204)与所述电池换热管路(301)的另一端连通，所述第六端(202)与所述电机换热管路(302)的一端连通，所述第七端(203)与所述电机换热管路(302)的另一端连通，所述第二四通换向阀(20)具有第三连通模式：所述第五端(201)与所述第六端(202)连通，同时所述第七端(203)与所述第八端(204)连通；以及第四连通模式：所述第五端(201)与所述第八端(204)连通，同时所述第七端(203)与所述第六端(202)连通。8.根据权利要求7所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：当需要利用电机热量来加热电池时，所述第二四通换向阀(20)被控制执行所述第三连通模式，使得所述电机换热管路(302)与所述电池换热管路(301)连通，此时所述中间换热器(9)不换热；当所述电池和所述电机均需要被冷却时，所述第二四通换向阀(20)被控制执行所述第三连通模式，所述电机换热管路(302)与所述电池换热管路(301)连通，此时所述中间换热器(9)换热。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的集成电池热管理的车辆空调，其特征在于：所述电池换热管路(301)上还设置有电池水泵(19)，所述电机换热管路(302)上还设置有电机水泵(21)和电机控制器(23)，所述车辆空调还包括膨胀水箱(18)，所述膨胀水箱(18)与所述电机换热管路(302)连通，以能对所述电机换热管路(302)中供给水。10.一种如权利要求1
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9中任一项所述的集成电池热管理的车辆空调的控制方法，其特征在于：包括：判断步骤，判断车辆空调的运行模式为乘客舱制冷模式、乘客舱制热模式、电池+电机自循环模式、电机加热电池模式、电池冷却模式、电池加热模式、乘客舱制冷+电池冷却模式、乘客舱制热+电池热回收模式、乘客舱制冷+电池冷却+电机冷却模式和乘客舱制热+电池加热+电机热回收模式中的具体哪种运行模式；控制步骤，根据所述车辆空调的运行模式控制车内换热器(6)是制冷还是制热、中间换热器(9)是否运行、电池换热管路(301)是否接通和电机换热管路(302)是否接通。11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于：所述控制步骤中，当运行模式为乘客舱制冷模式时，控制所述压缩机(8)打开，所述车内换热器(6)制冷，所述中间换热器(9)不换热；
当所述运行模式为乘客舱制热模式时，控制所述压缩机(8)打开，所述车内换热器(6)制热，所述中间换热器(9)不换热；当所述运行模式为电池+电机自循环模式时，控制所述压缩机(8)关闭，所述中间换热器(9)不换热，所述电池换热管路(301)与所述电机换热管路(302)不连通，所述电池换热管路(301)和所述电机换热管路(302)各自运行；当所述运行模式为电机加热电池模式时，控制所述压缩机(8)关闭，所述中间换热器(9)不换热，所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，谭锋，刘岩，曲嘉诚，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：