專利名稱：電動汽車及其熱管理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及熱量分配技術領域，特別涉及一種熱管理系統。本發明還涉及一種包括上述熱管理系統的電動電動汽車。
背景技術：
電動汽車由于具有節能環保的特點，成為今后汽車發展的方向。隨著汽車的發展，車廂內的舒適度越來越受到人們的重視，傳統的內燃機式汽車， 可以利用內燃機的余熱和發動機排氣的熱量來加熱車廂，內燃機車的循環水在車輛正常行駛的狀態下的溫度一般大于80度，已經基本上可以滿足車廂各種情況下的取暖要求，而電動汽車的動力主要來在于電機，電動汽車的冷卻循環水的溫度只有50度，缺少了發動機的熱量可以利用，從而很難達到取暖要求；另一方面，電動汽車內設置有多個發熱部件，比如電機變頻器、電池等，需要采用相應的散熱裝置進行冷卻，以保證上述元件能夠在允許的溫度范圍內工作。現有技術中，為了實現電動汽車的車廂內的溫度保持在人體感覺舒適的溫度，現有技術中采用了多種方式向車廂內加熱一、采用獨立熱源，即利用PTC加熱，或者利用汽油、煤油、乙醇等燃料加熱；二、采用回收設備余熱，再輔助采用獨立熱源；三、采用熱泵保證車廂內的溫度始終保持在舒適的溫度范圍內；另一方面，為了保證發熱部件在正常的溫度范圍內工作，現有技術中一般采用風冷散熱器配合水循環實現對上述元件的冷卻。然而，上述各種加熱方式中，若采用獨立熱源，比如PTC進行加熱，則需要消耗較多電池的能量，進而會減少汽車的行駛里程；若采用燃料加熱，不僅加熱效率較低，而且還會對環境產生污染，同時會增加汽車的負載，另一方面，發熱部件還需要采用獨立的散熱器進行散熱，不僅熱量沒有得到較好地利用，而且環境溫度較高的情況下，對發熱部件的冷卻效果也較差，不能控制發熱部件在最佳的溫度下工作；采用回收設備余熱并輔助采用獨立熱源時，盡管利用了發熱部件的熱量，但采用獨立熱源的問題仍然存在，同時對發熱部件的冷卻問題也仍然存在；當采用熱泵調整車廂的溫度時，加熱元件的熱量利用問題以及加熱元件的降溫問題仍然存在。因此，如何提高電動汽車的發熱部件熱量利用的合理性及發熱部件的冷卻效果， 同時提高電動汽車的車廂的舒適度，實現電動汽車的熱系統的全面管理，就成為本領域的技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種熱管理系統，該熱管理系統能夠保證電動汽車的發熱部件的熱量得到充分的利用，減小熱量的浪費，同時提高發熱部件的冷卻效果和車廂的舒適度。本發明的另一目的是提供一種包括上述熱管理系統的電動汽車。為解決上述技術問題，本發明提供一種用于電動汽車的熱管理系統，包括發熱部件冷卻裝置和熱泵裝置，所述熱泵裝置包括通過管路連通并形成回路的壓縮機、第一熱交換器、節流元件和第二熱交換器，管路中流通有制冷劑；
所述第一熱交換器和第二熱交換器分別為雙流道換熱器，上述兩個熱交換器的兩個流道之間分別密封隔離，第一熱交換器和第二熱交換器的第一流道分別通過管道與所述熱泵裝置的其他部件連通；所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一熱交換器的第二流道和第二熱交換器的第二流道連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一熱交換器和第二熱交換器形成的兩個回路擇一開通。優選地，還包括第一風冷換熱器，所述第一風冷換熱器通過管道與所述發熱部件冷卻裝置連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一風冷換熱器、第一熱交換器、第二熱交換器形成的三個回路中的至少一個回路開通。優選地，還包括客艙內熱交換器，所述客艙內熱交換器分別與所述第二熱交換器的第二流道和發熱部件冷卻裝置通過管路連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一風冷換熱器、客艙內熱交換器、第一熱交換器、第二熱交換器形成的四個回路中的至少一個回路開通。優選地，所述第一熱交換器的第二流道的管道上設有第二泵、進口管道上還設有第二儲存箱。優選地，所述第一熱交換器包括串聯設置的從熱交換器和主熱交換器，所述主熱交換器的第二流道與所述第一風冷熱交換器連通形成回路，所述主熱交換器的第二流道的進口管道上設有第二儲存箱和第二泵，所述從熱交換器的第二流道還連接有第二風冷熱交換器，所述從熱交換器的第二流道的進口管道上設有第三儲存箱和第三泵；
所述第一風冷換熱器的出口管道上設有第一三通閥，所述第一三通閥的第一閥口與所述第一風冷換熱器的出口管道連通，所述第一三通閥的第二閥口與所述第一風冷換熱器的進口管道連通，所述第一三通閥的第三閥口與所述發熱部件冷卻裝置的進口管道連通；
所述第一風冷換熱器通過管道與所述第一熱交換器的第二流道連通形成回路，所述第一熱交換器的第二流道的進口管道與所述發熱部件冷卻裝置的出口管道連通，所述第一熱交換器的第二流道的出口管道分別與所述第一三通閥的第二閥口以及所述第一風冷換熱器的進口管道連通；
所述第一三通閥的第三閥口與所述發熱部件冷卻裝置的進口管道之間連接有第四調節閥，所述第一三通閥的第三閥口與所述第四調節閥的一端以及第一熱交換器的第二流道的進口管道之間連接有第六調節閥，所述發熱部件冷卻裝置的出口管道與所述第一熱交換器的第二流道的進口管道之間連接有第五調節閥。優選地，還包括客艙內熱交換器，所述客艙內熱交換器分別與所述第二熱交換器的第二流道和發熱部件冷卻裝置通過管路連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述客艙內熱交換器、第一熱交換器、第二熱交換器形成的三個回路中的至少一個回路開通。優選地，所述發熱部件冷卻裝置的進口管道上設有控制閥，所述第二熱交換器的管道上設有第一泵、進口管道上還設有第一儲存箱。優選地，所述客艙內熱交換器的進口管道與所述第二熱交換器的出口管道連通， 所述客艙內熱交換器的出口管道與發熱部件冷卻裝置的進口管道連通，所述第二熱交換器的第二流道的出口管道與所述客艙內熱交換器的進口管道之間通過第二三通閥連通，所述客艙內熱交換器的出口管道下游側的發熱部件冷卻裝置的進口管道和發熱部件冷卻裝置的出口管道通過可關閉的連通管道連通，所述第二三通閥的第三接口通過管道與所述客艙內熱交換器的出口管道連通；
所述客艙內熱交換器和所述發熱部件冷卻裝置通過連接有調節閥的管路連接，通過所述調節閥實現所述發熱部件冷卻裝置與所述客艙內熱交換器的可選擇連接，所述調節閥包括第一調節閥、第二調節閥和第三調節閥，所述連通管道上設有第三調節閥用于開關所述連通管道，所述第三調節閥的第一端與發熱部件冷卻裝置的進口管道之間連接有第一調節閥，所述第三調節閥的第二端與發熱部件冷卻裝置的出口管道之間連接有所述第二調節閥。優選地，發熱部件冷卻裝置為發熱部件熱交換器，所述發熱部件熱交換器包括變頻器熱交換器、電池熱交換器和發動機熱交換器，所述各發熱部件熱交換器并聯連接。為解決上述技術問題，本發明還提供一種電動汽車，包括車廂和熱管理系統，所述熱管理系統為上述任一項所述的熱管理系統。本發明所提供的用于電動汽車的熱管理系統，主要可以通過三個途徑冷卻發熱部件1)通過第二熱交換器的第二流道內的冷卻液與第二熱交換器的第一流道內的低溫制冷劑進行熱交換；2)通過第一熱交換器的第二流道內的冷卻液與第一熱交換器的第一流道內的低溫制冷劑進行熱交換；3)通過第一風冷換熱器與發熱部件連通的回路內的介質與發熱部件進行熱交換；4)通過發熱部件換熱裝置與客艙內熱交換器連通形成的回路內的流體分別流經客艙內熱交換器和發熱部件冷卻裝置同時實現提高客艙內溫度和降低發熱部件溫度。發熱部件冷卻裝置可選擇地與第二熱交換器的第二流道、第一熱交換器的第二流道、第一風冷換熱器以及客艙內熱交換器中的至少一者連通進行熱交換。本發明的熱管理系統中多處設有調節閥和三通閥，調節閥和三通閥在本發明中的作用即為調節各管路的啟閉狀態，從而實現管路在不同工作狀態下的連通狀況。當電動汽車的客艙內需要制冷時，發熱部件采用第一種方式冷卻。制冷劑在壓縮機的作用下沿熱泵裝置的回路流動的過程中，第一熱交換器的第一流道內流通有高溫制冷劑，第二熱交換器的第一流道內流通有低溫制冷劑。可以通過第一熱交換器的兩個流道實現高溫制冷劑與客艙外部件(包括風冷換熱器和外界環境)進行熱量的交換降低第一熱交換器的第一流道流出的高溫制冷劑的溫度，進一步通過節流元件實現制冷劑溫度的降低， 低溫制冷劑進入發熱部件冷卻裝置第二熱交換器的第一流道，第二熱交換器的兩個流道內不同流體之間發生熱交換，客艙內的溫度得以降低，發熱部件也得以冷卻。優選地，還可以利用客艙內熱交換器內流出的低溫制冷劑冷卻發熱部件。這種方式不僅使得客艙內和發熱部件的溫度都得以降低，還回收利用了客艙內熱交換器的制冷余量，使得制冷劑的制冷量得到最大化的利用。優選地，發熱部件冷卻裝置帶中的冷卻液對發熱部件進行冷卻后，通過第一風冷換熱器，與外界環境進行熱交換，實現冷卻液溫度的降低。當電動汽車需要制熱時，發熱部件可以采用第二種方式冷卻。制冷劑在壓縮機的作用下沿熱泵裝置的回路流動的過程中，第一熱交換器的第一流道內流通有低溫制冷劑，第二熱交換器的第一流道內流通有高溫制冷劑。可以通過第二熱交換器的兩個流道內的流體發生熱交換實現客艙內溫度的升高。進一步通過節流元件實現制冷劑溫度的降低，低溫制冷劑進入第一熱交換器的第一流道，第一熱交換器的兩個流道實現低溫制冷劑與客艙外部件(包括風冷換熱器、發熱部件和外界環境)進行熱量的交換，發熱部件得以冷卻。優選地，還可以利用客艙內熱交換器內流出的低溫制冷劑冷卻發熱部件。這種方式不僅使得客艙內和發熱部件的溫度都得以降低，還回收利用了客艙內熱交換器的制冷余量，使得制冷劑的制冷量得到最大化的利用。優選地，發熱部件冷卻裝置帶中的冷卻液對發熱部件進行冷卻后，通過第一風冷換熱器，與外界環境進行熱交換，實現冷卻液溫度的降低。當電動汽車需要制熱時，發熱部件還可以采用第四種方式冷卻。發熱部件換熱裝置與客艙內熱交換器連通形成的回路內的流體分別流經客艙內熱交換器和發熱部件冷卻裝置同時實現提高客艙內溫度和降低發熱部件溫度。這種方式適用于客艙溫度偏低，但無需使用空調系統，只需要連通客艙內熱交換器和發熱部件連通形成的回路，利用發熱部件的熱量即可滿足客艙內的取暖需求的狀況。這種發熱部件的冷卻方式充分利用了發熱部件的熱量，還滿足了客艙的舒適性要求。第四種方式也可以配合第一種方式和/或第三種方式共同使用以冷卻發熱部件。在電動汽車無需制冷或者制熱時，可以采用第三種方式冷卻發熱部件。第三種方式也可以配合其它三種方式共同使用以冷卻發熱部件。本發明的熱管理系統在多處設有控制閥、儲存箱和泵，泵的作用是為循環回路提供流體流動的動力；儲存箱的作用之一是為防止流體在不同溫度下的熱脹冷縮產生的體積變化，補充流通過程中流體的損失，作用之二是為各回路預留足夠的流體以防止管道中產生氣泡，作用之三是釋放流體在流動過程中產生的氣泡；控制閥則用于根據各不同工況控制管路的流體流量。本發明所提供的電動汽車的有益效果與上述熱管理系統的有益效果類似，在此不再贅述。


圖1為本發明第一種具體實施方式
所提供的熱管理系統處于第一種工作模式下的結構示意圖2為圖1所示的熱管理系統處于第二種工作模式下的結構示意圖； 圖3為圖1所示的熱管理系統處于第三種工作模式下的結構示意圖； 圖4為本發明一種具體實施方式
所提供的熱管理系統處于第二種工作模式下的結構示意圖5為圖4所示的熱管理系統處于第二種工作模式下的結構示意圖； 圖6為圖4所示的熱管理系統處于第三種工作模式下的結構示意圖； 圖7為圖4所示的熱管理系統處于第四種工作模式下的結構示意圖； 圖8為圖4所示的熱管理系統處于第五種工作模式下的結構示意圖； 圖9為本發明第三種具體實施方式
所提供的熱管理系統處于第一種工作模式下的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種熱管理系統，該熱管理系統能夠保證電動汽車的發熱元件的熱量得到充分的利用，減小熱量的浪費，同時提高發熱元件的冷卻效果和車廂的舒適度。本發明的另一核心是提供一種包括上述熱管理系統的電動汽車。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1至圖9，本發明用于電動汽車的熱管理系統包括發熱部件冷卻裝置和熱泵裝置，熱泵裝置包括通過管路連通并形成回路的壓縮機11、第一熱交換器13、節流元件16和第二熱交換器18，管路中流通有制冷劑。其中，壓縮機11為制冷劑的循環提供動力，由于壓縮機11的出口不可改變，因此， 在回路中連接四通閥12，通過四通閥12的不同閥口之間的連通，實現制冷劑在制冷劑回路中流動方向的改變，滿足制冷和制熱的需要；由于在制冷和制熱的狀態下，回路中流通的制冷劑的量是不同的，因此回路中還設置儲液器17，而儲液器17的進液口和出液口不可改變，為了滿足制冷劑流動方向的改變，在回路中還設置了單向閥組15，保證無論制冷劑如何流動，始終是由儲液器17的進口流入，出口流出；節流元件16實現制冷劑的溫度的降低。具體地，節流元件16可以為電子膨脹閥或者其他可以實現降溫功能的元件，節流元件16、儲液器17和單向閥組15具體可以按照圖中所示的方式在制冷劑回路中連接。這樣，工作過程中，當需要同時對發熱部件和客艙進行冷卻時，如圖1所示，將四通閥12置于冷卻位置，制冷劑在壓縮機11的作用下以高溫高壓狀態沿管路流出，經過四通閥12到達第一熱交換器13散熱，到達單向閥組15、儲液器17，并經過節流元件16再一次降溫，較低溫度的制冷劑到達第二熱交換器18，在第二熱交換器18與發熱部件冷卻裝置進行熱量的交換，發熱部件冷卻裝置的冷卻液流經發熱部件熱交換器M和客艙內熱交換器23 時，吸收發熱部件和客艙內的熱量，并將熱量帶至第二熱交換器18，經過熱量交換溫度較低的冷卻液在進入下一循環，達到冷卻的目的。本發明中，發熱部件冷卻裝置為多個發熱部件熱交換器M，各發熱部件熱交換器 M串聯連接。在電動汽車中，發熱部件熱交換器M可以為變頻器熱交換器對2、電池熱交換器241和發動機熱交換器等。當然也可以包括其他需要降熱的發熱部件，如發動機熱交換器(圖中未示出)等。具體地，上述變頻器熱交換器M2、電池熱交換器241和發動機熱交換器還可以通過并聯方式連接。由于各發熱部件的正常工作溫度并不完全一致，將各發熱部件的熱交換器并聯， 就可以在變頻器熱交換器M2、電池熱交換器241和發動機熱交換器M的各自回路中均連接控制閥28，以實現對各發熱部件的單獨控制，保證各用冷元件M工作在其正常溫度范圍內。當然，上述變頻器熱交換器M2、電池熱交換器241和發動機熱交換器也可以通過串聯方式連接。 在本發明中，第一熱交換器13和第二熱交換器18分別為雙流道換熱器，上述兩個熱交換器的兩個流道之間分別密封隔離。兩個流道內分別流通有互相隔絕的流體，兩種流體分別在流經換熱器的時候發生熱交換。第一熱交換器13和第二熱交換器18的第一流道分別通過管道與熱泵裝置的其他部件連通。發熱部件冷卻裝置分別與第一熱交換器13和第二熱交換器18的第二流道連通形成回路，發熱部件冷卻裝置分別與第一熱交換器13和第二熱交換器18形成的兩個回路擇一開通。本發明用于電動汽車的熱管理系統還包括客艙內熱交換器23。客艙內熱交換器 23分別與第二熱交換器18的第二流道通過管路連通形成可關閉回路。發熱部件冷卻裝置分別與客艙內熱交換器23、第一熱交換器13、第二熱交換器18形成的三個回路中的至少一個回路開通。優選地，客艙內熱交換器23的進口管道與第二熱交換器18的出口管道連通。客艙內熱交換器23的出口管道與發熱部件冷卻裝置的進口管道連通。第二熱交換器18的第二流道的出口管道與客艙內熱交換器23的進口管道之間通過第二三通閥四連通。客艙內熱交換器23的出口管道下游側的發熱部件冷卻裝置的進口管道和發熱部件冷卻裝置的出口管道通過可關閉的連通管道連通，第二三通閥四的第三接口通過管道與客艙內熱交換器23的出口管道連通。優選地，客艙內熱交換器23和發熱部件冷卻裝置通過連接有調節閥的管路連接， 通過調節閥實現發熱部件冷卻裝置與客艙內熱交換器23的可選擇連接。調節閥包括第一調節閥25、第二調節閥沈和第三調節閥27，連通管道上設有第三調節閥27用于開關所述連通管道，第三調節閥27的第一端與發熱部件冷卻裝置的進口管道之間連接有第一調節閥25，第三調節閥27的第二端與發熱部件冷卻裝置的出口管道之間連接有第二調節閥26。發熱部件冷卻裝置的進口管道上設有控制閥觀，第二熱交換器18的管道上設有第一泵21、進口管道上設有第一儲存箱22。優選地，如圖4-圖9所示，本發明用于電動汽車的熱管理系統還包括第一風冷換熱器34，第一風冷換熱器34通過管道與發熱部件冷卻裝置連通形成可關閉回路。發熱部件冷卻裝置分別與第一風冷換熱器34、第一熱交換器13、第二熱交換器18形成的三個回路中的至少一個回路開通。或者發熱部件冷卻裝置分別與第一風冷換熱器34、客艙內熱交換器 23、第一熱交換器13、第二熱交換器18形成的四個回路中的至少一個回路開通。第一風冷換熱器；34的出口管道上設有第一三通閥33，第一三通閥33的第一閥口與第一風冷換熱器34的出口管道連通，第一三通閥33的第二閥口與第一風冷換熱器34的進口管道連通，第一三通閥33的第三閥口與發熱部件冷卻裝置的進口管道連通。第一風冷換熱器34通過管道與第一熱交換器13的第二流道連通形成回路。第一熱交換器13的第二流道的進口管道與發熱部件冷卻裝置的出口管道連通， 第一熱交換器13的第二流道的出口管道分別與第一三通閥33的第二閥口以及風冷換熱器 ；34的進口管道連通。第一三通閥33的第三閥口與發熱部件冷卻裝置的進口管道之間連接有第四調節閥31，第一三通閥33的第三閥口與第四調節閥(31)的一端以及第一熱交換器13的第二流道的進口管道之間連接有第六調節閥37，發熱部件冷卻裝置的出口管道與第一熱交換器 13的第二流道的進口管道之間連接有第五調節閥32。
優選地，如圖9所示，第一熱交換器13包括串聯設置的從熱交換器131和主熱交換器132，主熱交換器132的第二流道與第一風冷熱交換器34連通形成回路，從熱交換器 131的第二流道還連接有第二風冷熱交換器41。主熱交換器132的第二流道的進口管道上設有第二儲存箱36和第二泵35，從熱交換器131的第二流道的進口管道上設有第三儲存箱42和第三泵43。在圖1所示的具體實施方式
中，熱泵裝置處于制冷狀態。發熱部件冷卻裝置通過第二熱交換器18的第二流道內的介質與第二熱交換器18的第一流道內的低溫制冷劑進行熱交換冷卻發熱部件。具體地，如圖1所示，第一調節閥25、第二調節閥沈開啟，第三調節閥27關閉，第四調節閥31和第五調節閥32關閉；第二三通閥四的第一接口和第二接口開啟、第三接口關閉。熱泵裝置的管路中裝有制冷劑，在壓縮機11的作用下，制冷劑在管路中流動，在流動過程中，第一熱交換器13的第一流道內流通有高溫制冷劑，第二熱交換器18的第一流道內流通有低溫制冷劑。制冷劑從壓縮機11流出后，進入第一熱交換器13。接著制冷劑通過節流元件16的節流作用，降低制冷劑的溫度，第二熱交換器18第一流道內的制冷劑和第二流道內的冷卻液在第二熱交換器內發生熱交換，冷卻液在流經發熱部件冷卻裝置和客艙內熱交換器23分別進行熱量的交換，從而起到降低客艙內溫度和冷卻發熱部件的作用。發熱部件冷卻裝置的管路中的冷卻液在的動力部件(通常為水泵，本發明中為第一泵21。)的作用下流動。冷卻液在第二熱交換器18中和低溫制冷劑發生熱交換后，先流經客艙內熱交換器23，與客艙內部環境發生熱交換降低客艙內溫度后，進入發熱部件冷卻裝置。這樣在滿足客艙內環境舒適度要求的同時，滿足了發熱部件的工作環境要求，還充分利用了制冷劑的制冷量，使得回流到壓縮機中的制冷劑溫度相對只有客艙內熱交換器的熱管理系統的制冷劑溫度偏高。在圖2所示的具體實施方式
中，第一調節閥25、第二調節閥沈關閉；第三調節閥 27開啟；第二三通閥四的第一接口和第二接口開啟、第三接口關閉；第四調節閥31和第五調節閥32開啟。熱泵裝置處于制熱狀態。發熱部件冷卻裝置通過第一熱交換器13的第二流道內的介質與第一熱交換器13的第一流道內的低溫制冷劑進行熱交換冷卻發熱部件。具體地，如圖2，熱泵裝置的管路中裝有制冷劑，在壓縮機11的作用下，制冷劑在管路中流動，在流動過程中，第一熱交換器13的第一流道內流通有低溫制冷劑，第二熱交換器18的第一流道內流通有高溫制冷劑。制冷劑從壓縮機11流出后，進入第二熱交換器 18。第二熱交換器18第一流道內的高溫制冷劑和第二流道內的冷卻液在第二熱交換器18 內發生熱交換，冷卻液在流經客艙內熱交換器23時進行熱量的交換，從而起到提高客艙內溫度的作用。接著制冷劑通過節流元件16的節流作用，進一步降低制冷劑的溫度，制冷劑通過第一熱交換器13實現與客艙外部件(包括風冷換熱器、發熱部件冷卻裝置和外界環境) 進行熱量的交換，從而實現發熱部件的冷卻。另一方面，發熱部件冷卻裝置的管路中的冷卻液在的動力部件(通常為水泵，本發明中為第一泵21和第二泵35。)的作用下流動。冷卻液在流經所述第一熱交換器13的第二流道時，第一熱交換器13的第二流道內的冷卻液和流經第一熱交換器13的第一流道內的低溫制冷劑發生熱交換，冷卻液溫度得以降低，低溫冷卻液回流至各發熱部件冷卻裝置中與發熱部件發生熱交換，從而使得發熱部件的溫度得以降低。這樣，在客艙內需要供暖時，采用發熱部件冷卻裝置與第一熱交換器的第二流道連通的方式，不僅滿足了客艙內的供暖需求，還滿足了發熱部件的冷卻需求，而且還不用消耗額外的能源。在圖3所示的，具體實施方式
中，熱泵裝置處于關閉狀態，第一調節閥25、第二調節閥26處于開啟狀態；第三調節閥27、第四調節閥31和第五調節閥32處于關閉狀態。客艙內熱交換器23與發熱部件冷卻裝置連接形成的回路處于連通狀態。發熱部件冷卻裝置中的冷卻液在第一泵21的作用下分別流經客艙內熱交換器和發熱部件冷卻裝置，使得客艙內的空氣和發熱部件間接發生熱交換。從而在實現客艙內溫度升高的同時冷卻了各發熱部件。本實施例的實施方式，充分利用了發熱部件的熱量，還滿足了客艙的舒適性要求。 但是這種方式適用于客艙溫度偏低，但無需使用空調系統，只需要連通客艙內熱交換器和發熱部件連通形成的回路，利用發熱部件的熱量即可滿足客艙內的取暖需求的狀況。本實施例的實施方式在需要空調供暖才能滿足供暖需求時可以配合圖2所示的具體實施方式
使用。同樣可以利用發熱部件的熱量來加熱客艙，以減少空調系統的能耗量。 同時還能滿足客艙的舒適性要求和冷卻發熱部件的需求。在圖4所示的具體實施方式
中， 熱泵裝置處于制冷狀態。發熱部件冷卻裝置通過第二熱交換器18的第二流道內的介質與第二熱交換器18的第一流道內的低溫制冷劑進行熱交換冷卻發熱部件。具體地，如圖4所示，第一調節閥25、第二調節閥沈開啟，第三調節閥27關閉，第二三通閥四的第一接口和第二接口開啟、第三接口關閉。熱泵裝置的管路中裝有制冷劑， 在壓縮機11的作用下，制冷劑在管路中流動，在流動過程中，第一熱交換器13的第一流道內流通有高溫制冷劑，第二熱交換器18的第一流道內流通有低溫制冷劑。制冷劑從壓縮機 11流出后，進入第一熱交換器13。制冷劑通過第一熱交換器13實現與客艙外部件(包括風冷換熱器和外界環境)進行熱量的交換。接著制冷劑通過節流元件16的節流作用，降低制冷劑的溫度，第二熱交換器18第一流道內的制冷劑和第二流道內的冷卻液在第二熱交換器內發生熱交換，冷卻液在流經發熱部件冷卻裝置和客艙內熱交換器23分別進行熱量的交換，從而起到降低客艙內溫度和冷卻發熱部件的作用。發熱部件冷卻裝置的管路中的冷卻液在的動力部件(通常為水泵，本發明中為第一泵21。)的作用下流動。第一三通閥33的第一接口和第三接口開啟、第二接口關閉，第一風冷換熱器34與第一熱交換器13的第二流道所形成的回路開啟。在高溫高壓的制冷劑流經第一熱交換器 13的第一流道時候，冷卻液在第二泵35的作用下分別流經第一熱交換器13的第二流道和第一風冷換熱器34，使得制冷劑在第一熱交換器13內與冷卻液發生熱交換，制冷劑的溫度得以降低。在圖5和圖6所示的具體實施方式
中，第一調節閥25、第二調節閥沈關閉；第三調節閥27開啟；第二三通閥四的第一接口和第二接口開啟、第三接口關閉；第四調節閥31 和第五調節閥32開啟；第六調節閥37關閉。熱泵裝置處于制熱狀態。發熱部件冷卻裝置通過第一熱交換器13的第二流道內的介質與第一熱交換器13的第一流道內的低溫制冷劑進行熱交換冷卻發熱部件。具體地，如圖5和圖6所示，熱泵裝置的管路中裝有制冷劑，在壓縮機11的作用下，制冷劑在管路中流動，在流動過程中，第一熱交換器13的第一流道內流通有低溫制冷劑，第二熱交換器18的第一流道內流通有高溫制冷劑。制冷劑從壓縮機11流出后，進入第二熱交換器18。第二熱交換器18第一流道內的高溫制冷劑和第二流道內的冷卻液在第二熱交換器18內發生熱交換，冷卻液在流經客艙內熱交換器23時進行熱量的交換，從而起到提高客艙內溫度的作用。接著制冷劑通過節流元件16的節流作用，進一步降低制冷劑的溫度，制冷劑通過第一熱交換器13實現與客艙外部件(包括風冷換熱器、發熱部件冷卻裝置和外界環境)進行熱量的交換，從而實現發熱部件的冷卻。另一方面，發熱部件冷卻裝置的管路中的冷卻液在的動力部件(通常為水泵，本發明中為第一泵21和第二泵35。)的作用下流動。如圖5所示，圖5和圖6的區別在于圖5 中的第一三通閥33的第一接口和第三接口開啟、第二接口關閉，圖6中的第一三通閥33的第二接口和第三接口開啟、第一接口關閉。圖5中所示的實施例冷卻液在流動過程中，通過第一風冷換熱器34和第一熱交換器13帶走發熱部件的熱量，對發熱部件進行冷卻。實施例3中的冷卻液則不流經第一風冷換熱器34，只通過第一熱交換器13帶走發熱部件的熱量，對發熱部件進行冷卻。在圖7所示的具體實施方式
中，熱泵裝置處于關閉狀態，第一調節閥25、第二調節閥沈開啟；第三調節閥27、第四調節閥31、第五調節閥32關閉；第二三通閥四的第一接口和第二接口開啟、第三接口關閉；第一三通閥33的第一接口和第三接口開啟、第二接口關閉。客艙內熱交換器23與發熱部件冷卻裝置連接形成的回路處于連通狀態。發熱部件冷卻裝置中的冷卻液在第一泵21的作用下分別流經客艙內熱交換器和發熱部件冷卻裝置， 使得客艙內的空氣和發熱部件簡接發生熱交換。從而在實現客艙內溫度升高的同時冷卻了各發熱部件。本實施例的實施方式，充分利用了發熱部件的熱量，還滿足了客艙的舒適性要求。 但是這種方式適用于客艙溫度偏低，但無需使用空調系統，只需要連通客艙內熱交換器和發熱部件連通形成的回路，利用發熱部件的熱量即可滿足客艙內的取暖需求的狀況。本實施例的實施方式在需要空調供暖才能滿足供暖需求時可以配合圖5和圖6所示的具體實施方式
使用。同樣可以利用發熱部件的熱量來加熱客艙，以減少空調系統的能耗量。同時還能滿足客艙的舒適性要求和冷卻發熱部件的需求。在圖8所示的具體實施方式
中，客艙內無需制冷或制熱即為客艙通過發熱部件提供熱量進行供暖。如圖5所示，熱泵裝置回路關閉，發熱部件冷卻裝置中的冷卻液在第二泵 35的作用下流經發熱部件冷卻裝置和第一風冷換熱器34，使得客艙外的空氣和發熱部件間接發生熱交換。從而在利用發熱部件和室外溫度差冷卻了各發熱部件。在客艙內溫度偏低的情況下，為更好的控制客艙內的溫度以及更好的滿足發熱部件的冷卻需求，還可以在本實施例的基礎上開通發熱部件冷卻裝置與客艙內熱交換器23 連通的回路。這樣一部分冷卻液流經發熱部件冷卻裝置后再第二泵35的作用下會流經第一風冷換熱器34，與外部環境發生熱交換，冷卻液溫度降低后再流經發熱部件冷卻裝置； 一部分冷卻液流經客艙內熱交換器23，與客艙內部環境發生熱交換，冷卻液溫度降低后再流經發熱部件冷卻裝置。如此往復循環，具體兩個回路里冷卻液的流量通過控制閥觀控制。本實施例的實施方式，充分利用了發熱部件的熱量，還滿足了客艙的舒適性要求。 但是這種方式適用于客艙溫度偏低，但無需使用空調系統且發熱部件所供給的熱量超出客艙供暖需求的情況下，只需要在連通客艙內熱交換器和發熱部件連通形成的回路的同時， 連通第一風冷換熱器和發熱部件冷卻裝置連通形成的回路，同時利用第一風冷換熱器和發熱部件的熱量即可同時滿足客艙內的取暖需求的狀況和發熱部件的冷卻需求。本發明的核心在于發熱部件熱交換器M中的冷卻液與熱泵裝置中的低溫制冷劑在流經熱泵裝置的熱交換器(第一熱交換器13或第二熱交換器18)時發生熱交換，實現熱泵裝置與發熱部件的熱交換。當然，汽車空調的熱泵并非始終處于工作狀態，可以根據需要，選擇適當的熱交換途徑，使發熱部件熱交換器M根據需要與客艙內熱交換器23、第一風冷熱交換器34、第一熱交換器13以及第二熱交換器18進行熱交換，以實現在各種情況下，對發熱部件和客艙的溫度的控制，滿足發熱部件始終在正常溫度范圍內工作，以及人們對于客艙溫度舒適度的要求。可以看出，本發明所提供的熱管理系統，可以利用發熱部件熱交換器M和客艙內熱交換器23，實現發熱部件的熱量向客艙的傳遞，提高了熱量的利用率的同時，達到了冷卻發熱部件的目的；還可以利用發熱部件熱交換器M和第一風力熱交換器34，實現發熱部件與外界環境的熱交換，并可以利用發熱部件熱交換器對、第一熱交換器13和第二熱交換器18實現熱泵系統對發熱部件的冷卻，從而在對發熱部件進行冷卻時，可以根據外界環境的溫度選擇適當的冷卻方式，在保證資源合理利用的同時，降低了冷卻過程對外界環境溫度的依賴程度，保證了冷卻效果；同時，還可以利用客艙內熱交換器23和第二熱交換器18 實現熱泵裝置對客艙溫度的調整，保證了在發熱部件的熱量不能滿足客艙加熱要求的情況下，以及在客艙溫度本身超過客艙舒適度溫度時，對客艙溫度的控制，使得客艙始終滿足人們對于舒適度的要求；這樣，本發明所提提供的熱管理系統全面地解決了發熱部件的散熱問題、客艙的溫度控制問題以及熱量的合理利用問題，實現了對電動汽車的熱系統地全面管理。在一種具體實施方式
中，本發明所提供的熱管理系統的熱泵裝置還可以包括流路控制元件，當發熱部件冷卻裝置中的發熱部件熱交換器M與客艙內熱交換器23、第一風冷熱交換器34、第一熱交換器13中的至少一者進行熱交換時，可以通過流路控制元件實現熱泵裝置的開啟/關閉和制冷/制熱的轉換。當然，上述流路控制元件可以包括控制壓縮機11工作與否的開關元件和控制制冷劑流向的換向元件(具體可以為四通閥12或者單向閥組15)，從而通過開關元件狀態的改變實現熱泵裝置的開啟和關閉，通過換向元件的狀態的改變，實現熱泵裝置的制冷和制熱的轉換。具體地，熱泵裝置可以包括壓縮機11 (包含開關元件)、四通閥12、單向閥組15、降溫元件16和儲液器17，其中，四通閥12的第一閥口與第一熱交換器13連接，其第二閥口與壓縮機11的輸出口連接，其第三閥口與第二熱交換器18連接，其第四閥口與壓縮機11的輸入口連接；第二熱交換器18和第一熱交換器13之間連接單向閥組15、儲液器17和節流元件16 ；當四通閥12的第一閥口與其第二閥口連通時，其第三閥口與其第四閥口連通，當四通閥12的第一閥口與其第四閥口連通時，其第三閥口與其第二閥口連通。當需要對客艙進行加熱，對發熱部件進行冷卻時，還可以是第一熱交換器13的第二流道與發熱部件冷卻裝置連通形成回路，同時發熱部件冷卻裝置與客艙內熱交換器23連通形成回路。如圖2、圖3和圖5所示，將四通閥12置于制熱位置，制冷劑在壓縮機11的作用下一高溫高壓狀態沿管路流出，經過四通閥12到達第二熱交換器18，制冷劑和冷卻液在第二熱交換器18內進行熱量的交換，冷卻液溫度升高后將熱量傳遞至客艙內熱交換器 23，最終傳遞至客艙內；與此同時，制冷劑流經單向閥組15、儲液器17，并經過降溫元件16 再一次降溫，較低溫度的制冷劑到達第一外熱交換器13的第一流道，與第一外熱交換器13 的第二流道內已流經發熱部件熱交換裝置，吸收了熱量的冷卻液進行熱交換，并在接下來的循環過程中將吸收的熱量傳遞至客艙內熱交換器23，實現冷卻和加熱的目的，同時合理地利用了發熱部件的熱量。在圖9所示的具體實施方式
中，第一熱交換器13為串聯設置的從熱交換器131和主熱交換器132，主熱交換器132的第二流道與第一風冷熱交換器34連通形成回路，從熱交換器131的第二流道還連接有第二風冷熱交換器41。本實施例中，第一風冷換熱器34可用于冷卻冷卻液，還可用于調節主熱交換器 132的第一流道內的制冷劑的溫度；第二風冷換熱器41用于調節從熱交換器131的第一流道內的制冷劑的溫度。本實施例的其他部分結構與圖4-圖8所示的5個實施例大致相同。這樣，可以在保證基本功能要求的基礎上，提高熱泵裝置與外界環境熱交換的效率，進而可以提高熱泵裝置的調節能力。當然，為了保證從熱交換器131與第二風冷熱交換器41所構成的回路中的冷卻液的流通，本發明所提供的熱管理系統的環境熱交換回路中的任何位置還可以連接有第三動力泵43。同時，該回路中也可以設置儲存箱42，以補充流通過程中的損失并方便產生氣泡的排出。在第三動力泵43的作用下，冷卻液在環境熱交換回路中流動，經過從熱交換器 131的第二流道時，與從熱交換器131的第一流道內的制冷劑發生熱交換，并在經過第二風冷換熱器41時與大氣發生熱交換。本發明所提供的電動汽車包括客艙、發熱部件和以上所述的熱管理系統；電動汽車的其他部分的結構與現有技術類似，本文不再展開。以上對本發明所提供的電動汽車及其熱管理系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于電動汽車的熱管理系統，包括發熱部件冷卻裝置和熱泵裝置，所述熱泵裝置包括通過管路連通并形成回路的壓縮機(11)、第一熱交換器(13)、節流元件(16)和第二熱交換器(18)，管路中流通有制冷劑；其特征在于，所述第一熱交換器(13)和第二熱交換器(18)分別為雙流道換熱器，上述兩個熱交換器的兩個流道之間分別密封隔離，第一熱交換器(13)和第二熱交換器(18)的第一流道分別通過管道與所述熱泵裝置的其他部件連通；所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一熱交換器(13)的第二流道和第二熱交換器 (18)的第二流道連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一熱交換器 (13)和第二熱交換器(18)形成的兩個回路擇一開通。
2.根據權利要求1所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，還包括第一風冷換熱器(34)，所述第一風冷換熱器(34)通過管道與所述發熱部件冷卻裝置連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一風冷換熱器(34)、第一熱交換器(13)、第二熱交換器(18)形成的三個回路中的至少一個回路開通。
3.根據權利要求2所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，還包括客艙內熱交換器(23)，所述客艙內熱交換器(23)分別與所述第二熱交換器(18)的第二流道和發熱部件冷卻裝置通過管路連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述第一風冷換熱器(34)、客艙內熱交換器(23)、第一熱交換器(13)、第二熱交換器(18)形成的四個回路中的至少一個回路開通。
4.根據權利要求2或3所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，所述第一熱交換器(13)的第二流道的管道上設有第二泵(35)、進口管道上還設有第二儲存箱(36)。
5.根據權利要求4所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，所述第一熱交換器(13)包括串聯設置的從熱交換器(131)和主熱交換器(132)，所述主熱交換器(132)的第二流道與所述第一風冷熱交換器(34)連通形成回路，所述主熱交換器(132)的第二流道的進口管道上設有第二儲存箱(36 )和第二泵(35 )，所述從熱交換器(131)的第二流道還連接有第二風冷熱交換器(41 )，所述從熱交換器(131)的第二流道的進口管道上設有第三儲存箱(42)和第三泵(43)；所述第一風冷換熱器(34)的出口管道上設有第一三通閥(33)，所述第一三通閥(33) 的第一閥口與所述第一風冷換熱器(34)的出口管道連通，所述第一三通閥(33)的第二閥口與所述第一風冷換熱器(34)的進口管道連通，所述第一三通閥(33)的第三閥口與所述發熱部件冷卻裝置的進口管道連通；所述第一風冷換熱器(34)通過管道與所述第一熱交換器(13)的第二流道連通形成回路，所述第一熱交換器(13)的第二流道的進口管道與所述發熱部件冷卻裝置的出口管道連通，所述第一熱交換器(13)的第二流道的出口管道分別與所述第一三通閥(33)的第二閥口以及所述第一風冷換熱器(34)的進口管道連通；所述第一三通閥(33)的第三閥口與所述發熱部件冷卻裝置的進口管道之間連接有第四調節閥(31)，所述第一三通閥(33)的第三閥口與所述第四調節閥(31)的一端以及第一熱交換器(13)的第二流道的進口管道之間連接有第六調節閥(37)，所述發熱部件冷卻裝置的出口管道與所述第一熱交換器(13)的第二流道的進口管道之間連接有第五調節閥 (32)。
6.根據權利要求1所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，還包括客艙內熱交換器(23)，所述客艙內熱交換器(23)分別與所述第二熱交換器(18)的第二流道和發熱部件冷卻裝置通過管路連通形成可關閉回路，所述發熱部件冷卻裝置分別與所述客艙內熱交換器(23)、第一熱交換器(13)、第二熱交換器(18)形成的三個回路中的至少一個回路開通。
7.根據權利要求3或6所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，所述發熱部件冷卻裝置的進口管道上設有控制閥(28)，所述第二熱交換器(18)的管道上設有第一泵 (21)、進口管道上還設有第一儲存箱(22 )。
8.根據權利要求7所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，所述客艙內熱交換器(23)的進口管道與所述第二熱交換器(18)的出口管道連通，所述客艙內熱交換器 (23 )的出口管道與發熱部件冷卻裝置的進口管道連通，所述第二熱交換器(18 )的第二流道的出口管道與所述客艙內熱交換器(23)的進口管道之間通過第二三通閥(29)連通，所述客艙內熱交換器(23)的出口管道下游側的發熱部件冷卻裝置的進口管道和發熱部件冷卻裝置的出口管道通過可關閉的連通管道連通，所述第二三通閥(29 )的第三接口通過管道與所述客艙內熱交換器(23 )的出口管道連通；所述客艙內熱交換器(23 )和所述發熱部件冷卻裝置通過連接有調節閥的管路連接，通過所述調節閥實現所述發熱部件冷卻裝置與所述客艙內熱交換器(23 )的可選擇連接，所述調節閥包括第一調節閥(25)、第二調節閥(26)和第三調節閥(27)，所述連通管道上設有第三調節閥(27)用于開關所述連通管道，所述第三調節閥(27)的第一端與發熱部件冷卻裝置的進口管道之間連接有第一調節閥(25)，所述第三調節閥(27)的第二端與發熱部件冷卻裝置的出口管道之間連接有所述第二調節閥(26 )。
9.根據權利要求1-8任一項所述的用于電動汽車的熱管理系統，其特征在于，發熱部件冷卻裝置為發熱部件熱交換器(24)，所述發熱部件熱交換器(24)包括變頻器熱交換器 (242)、電池熱交換器(241)和發動機熱交換器，所述各發熱部件熱交換器(24)并聯連接。
10.一種電動汽車，包括客艙內熱交換器(23)、發熱部件熱交換器(24)和熱管理系統， 其特征在于，所述熱管理系統為權利要求1至9任一項所述的熱管理系統。
全文摘要
本發明公開了一種用于電動汽車的熱管理系統，包括發熱部件冷卻裝置和熱泵裝置，熱泵裝置包括通過管路連通并形成回路的壓縮機、第一熱交換器、節流元件和第二熱交換器；第一熱交換器和第二熱交換器分別為雙流道換熱器，上述兩個熱交換器的兩個流道之間分別密封隔離，第一熱交換器和第二熱交換器的第一流道分別通過管道與所述熱泵裝置的其他部件連通；發熱部件冷卻裝置分別與所述第一熱交換器的第二流道和第二熱交換器的第二流道連通形成可關閉回路，發熱部件冷卻裝置分別與第一熱交換器和第二熱交換器形成的兩個回路擇一開通。本發明的熱管理系統使得電動汽車的發熱元件的熱量得到充分的利用，同時提高發熱元件的冷卻效果和車廂的舒適度。
文檔編號B60K11/02GK102371869SQ20111020798
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月25日 優先權日2010年8月9日
發明者何煜, 史初良, 張榮榮, 王暉, 章劍敏 申請人:杭州三花研究院有限公司