本發(fā)明屬于電動汽車熱泵空調(diào)系統(tǒng)，尤其涉及基于儲熱儲冷的熱泵-orc雙向循環(huán)的新能源汽車熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，電動汽車的熱管理問題逐漸凸顯，成為制約其續(xù)航里程和市場接受度的關(guān)鍵因素之一。與傳統(tǒng)燃油汽車不同，電動汽車以車載電池為動力源，電動機驅(qū)動行駛，而在車輛運行過程中，動力電池需同時為電動機、空調(diào)、車燈等系統(tǒng)供電。其中，空調(diào)系統(tǒng)的制冷與制熱耗電量僅次于電動機，對電動汽車的續(xù)航里程構(gòu)成了顯著影響。

2、在寒冷地區(qū)，尤其是冬季工況下，熱泵空調(diào)的制熱效率和速度受到環(huán)境溫度的嚴重制約，導(dǎo)致制熱效果不佳且能耗急劇上升。此外，低溫環(huán)境還會加劇動力電池的性能衰減，影響其輸出功率和循環(huán)壽命。傳統(tǒng)的ptc加熱器雖然能有效加熱電池，但其高能耗特性進一步縮短了電動汽車的續(xù)航里程，加劇了用戶的里程焦慮。

3、為改善電動汽車的續(xù)航能力，近年來，相關(guān)從業(yè)人員也針對制冷制熱能耗問題提出了一些技術(shù)方案。

4、如專利公開號為cn115284820a的中國專利公開了一種冷媒直冷直熱式電動車熱泵熱管理系統(tǒng)，通過充分利用空氣源、電機余熱回收和電池余熱，用于乘員艙及電池制熱，有效降低了熱管理能耗，提升了電動汽車在冬季的續(xù)航里程。然而，該方案在極端寒冷環(huán)境下的制熱效果仍有待提升。專利公開號為cn117021899a一種儲熱裝置與熱泵空調(diào)耦合的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，在傳統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了儲熱裝置作為額外熱源，這一設(shè)計不僅可以直接為乘員艙供熱，還能在熱泵系統(tǒng)除霜時保持供熱狀態(tài)，同時回收電機電控與動力電池產(chǎn)生的廢熱，為動力電池加熱保溫。雖然該方案在一定程度上提高了熱管理系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，但其應(yīng)用場景仍受到一定限制，難以在嚴寒地區(qū)實現(xiàn)電動汽車續(xù)航能力的顯著提升。

5、盡管上述現(xiàn)有技術(shù)通過余熱回收、熱管理系統(tǒng)優(yōu)化以及添加儲熱裝置等手段，在一定程度上降低了制冷制熱的能耗、緩解了里程焦慮問題，但其應(yīng)用場景和效果仍受到一定限制，難以在寒冷及嚴寒地區(qū)實現(xiàn)電動汽車續(xù)航能力的全面提升。特別是在儲能/儲熱裝置的利用上，現(xiàn)有技術(shù)往往局限于特定工況或功能，未能充分發(fā)揮儲熱裝置在多種運行模式下的綜合作用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在解決新能源汽車熱管理系統(tǒng)中存在的制熱效率低、能耗高、續(xù)航里程受限以及電池包在不同工況下溫度管理困難等技術(shù)問題。本發(fā)明公開一種基于儲熱儲冷的熱泵-orc雙向循環(huán)的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)熱能的儲存、釋放和熱電轉(zhuǎn)換，從而有效提升電動汽車的續(xù)航能力和熱管理系統(tǒng)的整體效率。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

3、基于儲熱儲冷的熱泵-orc雙向循環(huán)的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，包括：乘員艙溫控子系統(tǒng)，包括乘員艙內(nèi)的車內(nèi)換熱器、循環(huán)泵和制冷劑-水換熱器；熱泵子系統(tǒng)，包括依次連接的制冷劑-水換熱器、氣液分離器、壓縮膨脹單元、儲熱儲冷單元和節(jié)流裝置；orc循環(huán)子系統(tǒng)，包括依次連接的儲熱儲冷單元、壓縮膨脹單元、環(huán)境熱交換器和工質(zhì)泵，電池?zé)犭姽芾碜酉到y(tǒng)，包括電池包、供電單元、第二水泵、循環(huán)泵和制冷劑-水換熱器，所述供電單元與壓縮膨脹單元耦合連接；所述儲熱儲冷單元為三相熱化學(xué)儲熱裝置，依次包括相變吸熱層、第一換熱層、發(fā)生/吸收層、多孔疏水膜、冷凝/蒸發(fā)層和第二換熱層，第一換熱層內(nèi)設(shè)有第一水流通道和第一制冷劑通道；第二換熱層內(nèi)設(shè)有第二水流通道和第二制冷劑通道；所述相變吸熱層內(nèi)填充相變材料，用于吸收新能源汽車的余熱；所述發(fā)生/吸收層用于儲存內(nèi)部的工質(zhì)再生或稀釋產(chǎn)生的化學(xué)熱；所述冷凝/蒸發(fā)層用于儲存發(fā)生/吸收層內(nèi)的工質(zhì)相變時透過多孔疏水膜產(chǎn)生的冷凝熱或蒸發(fā)熱；所述第一水流通道與orc循環(huán)子系統(tǒng)中的水流管道接通；所述第二水流通道與電池?zé)犭姽芾碜酉到y(tǒng)中的第二水泵接通；所述系統(tǒng)包括供冷模式和供暖模式，供冷模式下，熱泵子系統(tǒng)的制冷劑通道與儲熱儲冷單元中的第二制冷劑通道接通；供暖模式下，熱泵子系統(tǒng)的制冷劑通道與儲熱儲冷單元中的第一制冷劑通道接通。

4、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述供冷模式包括乘員艙供冷模式、行車電池冷卻模式和駐車電池冷卻模式，所述乘員艙供冷模式和行車電池冷卻模式下，熱泵子系統(tǒng)通過制冷劑-水換熱器為乘員艙或電池提供冷量；所述駐車電池冷卻模式下，第二水泵開啟，水通過儲熱儲冷單元的第二換熱層放熱以為電池提供可持續(xù)的冷量。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述系統(tǒng)還包括熱變電模式，用于冬季續(xù)航不足時，所述熱變電模式下，熱泵子系統(tǒng)關(guān)閉，orc循環(huán)子系統(tǒng)中的工質(zhì)泵開啟，工質(zhì)依次經(jīng)所述第一換熱層中的第一制冷劑通道、壓縮膨脹單元的工質(zhì)通道、環(huán)境熱交換器后返回；儲熱儲冷單元中第一換熱層的熱能通過熱能-內(nèi)能-電能的轉(zhuǎn)換，為電池充電。

6、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，還包括余熱回收子系統(tǒng)，包括余熱換熱器、第三水泵和儲熱儲冷單元，余熱換熱器用于吸收新能源汽車的余熱，第三水泵與儲熱儲冷單元的第一水流通道接通。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述系統(tǒng)還包括行車余熱回收模式，該模式下，系統(tǒng)僅開啟第三水泵，水吸收余熱以儲存在儲熱儲冷單元的第一換熱層中。

8、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述余熱回收子系統(tǒng)還包括第一水泵，所述第一水泵設(shè)于余熱換熱器和制冷劑-水換熱器之間；所述供暖模式下，第一水泵開啟，水吸收余熱換熱器的熱量并將熱量傳遞至制冷劑-水換熱器中。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述熱泵子系統(tǒng)中，儲熱儲冷單元與節(jié)流裝置之間設(shè)有四通閥，所述四通閥的第一接口連接至所述儲熱儲冷單元的第二水流通道，第二接口連接至orc循環(huán)子系統(tǒng)中的工質(zhì)泵，第三接口連接至所述儲熱儲冷單元的第一制冷劑通道，第四接口連接至節(jié)流裝置。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述熱泵子系統(tǒng)中，儲熱儲冷單元與壓縮膨脹單元之間設(shè)有三通閥，所述三通閥的第一接口連接至壓縮膨脹單元的工質(zhì)入口，第二接口連接至氣液分離器，第三接口連接至儲熱儲冷單元的第一制冷劑通道。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述熱泵子系統(tǒng)中，制冷劑-水換熱器與壓縮膨脹單元之間設(shè)有第一開關(guān)閥，制冷劑-水換熱器與氣液分離器之間設(shè)有第二開關(guān)閥，所述三通閥與氣液分離器之間設(shè)有第三開關(guān)閥。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案之一，所述儲熱儲冷單元中，第一制冷劑通道設(shè)于第一水流通道內(nèi)；第二制冷劑通道設(shè)于第二水流通道內(nèi)。

13、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具備以下有益效果：

14、本發(fā)明所述基于儲熱儲冷的熱泵-orc雙向循環(huán)的新能源汽車熱管理系統(tǒng)，將三相熱化學(xué)儲熱儲冷裝置引入熱泵子系統(tǒng)和orc循環(huán)子系統(tǒng)中，并將熱泵子系統(tǒng)的制冷劑通道與儲熱儲冷單元的兩條并列的制冷劑通道連接，借助儲熱儲冷單元的三相熱化學(xué)儲熱特性，通過余熱來驅(qū)動儲熱儲冷單元內(nèi)發(fā)生/吸附層、冷凝/蒸發(fā)層內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的熱量或冷量，再去驅(qū)動整個熱管理系統(tǒng)的多模式運行，相比于現(xiàn)有技術(shù)中單純依靠余熱或者蓄熱材料來輔助冷凝或蒸發(fā)的熱泵熱管理系統(tǒng)，供冷和供熱效率顯著增加。

15、本發(fā)明將熱泵子系統(tǒng)與orc循環(huán)子系統(tǒng)通過儲熱儲冷單元耦合在一起，可以利用儲熱儲冷單元的三相熱化學(xué)儲能特性，將熱能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)新能源汽車在冬季續(xù)航不足時為電池包提供應(yīng)急補電，不僅大幅提升了整車的能源利用效率和熱能循環(huán)利用率，而且有效降低了能耗、延長了電池壽命、提高了車輛續(xù)航里程。

16、本發(fā)明利用儲熱儲冷單元中三相熱化學(xué)儲熱特性，可在駐車充電模式下無需啟動車輛，直接冷卻電池?zé)犭姽芾碜酉到y(tǒng)，同時通過儲熱儲冷單元中的相變儲熱通道，回收駐車充電電池?zé)崃浚行Ы档土四芎模岣吡顺潆娺^程電池?zé)峁芾硇省?/p>

17、本發(fā)明充分利用新能源汽車各個部件的余熱，例如發(fā)動機余熱、電池包的余熱等等，通過余熱來驅(qū)動儲熱儲冷單元產(chǎn)生熱量或冷量的同時，還可為乘員艙內(nèi)的制冷劑-水換熱器提供充足的熱量，以滿足熱管理系統(tǒng)的多模式高效運行需求。同時，在春秋季節(jié)，還可將余熱儲存在儲熱儲冷單元中，使得儲熱儲冷單元可在四季均能儲存一定的能量，蓄能效果較佳。