一种电动汽车热管理系统及热管理集成模块的制作方法

本发明涉及电动汽车，具体涉及一种电动汽车热管理系统及热管理集成模块。

背景技术：

1、电动汽车的热管理系统中，通常将电动压缩机、换热器、电子水泵、水阀、膨胀阀、传感器、膨胀水壶、电加热器等零部件分散按装到车上的各个位置，零部件之间通过管路进行连接。安装复杂而且管路连接点多，安装费时易出错，安装时间，而且制冷剂泄漏风险大，零件成本高。

2、公知领域中热泵系统的各个零部件是通过管路进行连接的，集成化程度很低。常见的集成设计就是电子膨胀阀和chiller组装在一起。常见的技术方案采用电池chiller来回收电机和电池余热，水路复杂回收效果差，控制复杂且低温环境下对电池温度造成不利影响。

3、鉴于上述问题，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种具有高效余热回收功能的电动汽车热管理系统和基于该系统的热管理集成模块，提高装配效率，减小管路对接数量进而降低泄漏风险。

2、本发明采用的技术方案在于：

3、一方面，提供一种电动汽车热管理系统，包括：制冷剂回路、电池冷却液回路、电机冷却液回路和暖风芯体冷却液回路；

4、所述制冷剂回路通过水冷冷凝器1与所述电机冷却液回路耦合，利用所述水冷冷凝器1实现电机余热回收；

5、所述制冷剂回路通过chiller与所述电池冷却液回路耦合；

6、所述制冷剂回路通过水冷冷凝器2与所述暖风芯体冷却液回路耦合；

7、所述电池冷却液回路通过八通阀与所述电机冷却液回路耦合，能够实现电机发热直接加热电池；

8、所述暖风芯体冷却液回路通过水/水换热器与所述电池冷却液回路耦合，实现两回路共用ptc加热器。

9、进一步地，所述制冷剂回路包括依次串联形成闭环的压缩机、第一制冷剂并联组、第二制冷剂并联组、气液分离器；所述第一制冷剂并联组由依次串联的截止阀1、水冷冷凝器2、机械单向阀与依次串联的截止阀2、水冷冷凝器1、电子膨胀阀1并联；所述第二制冷剂并联组由依次串联的电子膨胀阀2、蒸发器与依次串联的电子膨胀阀3、chiller并联；还包括截止阀3，截止阀3的一端连接在截止阀2和水冷冷凝器1之间，另一端连接在第二制冷剂并联组与气液分离器之间。

10、进一步地，所述电池冷却液回路包括依次串联形成闭环的chiller、水/水换热器、八通阀-子件1、水泵2、三通比例阀2、由超级电容和电池水冷板并联形成的整体；其中水泵2加压后的冷却液由三通比例阀2分为两路，分别流向超级电容、电池水冷板。

11、进一步地，所述电机冷却液回路包括依次串联形成闭环的电机、八通阀-子件2、水冷冷凝器1、散热器、水泵1、八通阀-子件1；其中，所述电机冷却液回路通过八通阀-子件1与所述电池冷却液回路耦合。

12、进一步地，所述暖风芯体冷却液回路包括依次串联形成闭环的水冷冷凝器2、水泵3、ptc加热器、比例三通阀1、由水/水换热器和暖风芯体并联形成的整体；其中经过ptc加热器的冷却液通过比例三通阀1分成两路，分别流向暖风芯体、水/水换热器。

13、进一步地，制冷模式下：

14、所述制冷剂回路走向：压缩机出来的制冷剂通过截止阀2流经水冷冷凝器1冷凝，再通过电子膨胀阀1后分为两路，一路通过电子膨胀阀2到蒸发器冷却乘员舱，另一路通过电子膨胀阀3到chiller冷却电池侧的冷却液，流出的制冷剂汇合后流经气液分离器回到压缩机；

15、所述暖风芯体冷却液回路不工作；

16、所述电机冷却液回路走向：从电机流出的冷却液流到散热器经过环境空气冷却后再流经水泵1流回电机；

17、所述电池冷却液回路走向：从chiller流出的经过制冷剂冷却的低温冷却液经过水/水换热器通过水泵2加压后进入三通比例阀2分两路进入电池水冷板和超级电容，变成高温冷却液再回到chiller。

18、进一步地，热泵采暖模式下：

19、所述制冷剂回路走向：压缩机出来的制冷剂通过截止阀1流经水冷冷凝器2冷凝，通过单向阀，再通过电子膨胀阀1节流后到水冷冷凝器1，然后通过截止阀3和气液分离器后回到压缩机；

20、所述暖风芯体冷却液回路走向：从水冷冷凝器2流出的冷却液经过水泵3增压后经过ptc加热器，此时ptc加热器不工作，再通过比例三通阀1到达暖风芯体加热乘员舱，最后流回到水冷冷凝器2；

21、所述电机冷却液回路走向：从电机流出的冷却液经八通阀后到水冷冷凝器1，经过低温制冷剂冷却后，再通过水泵1增压流回电机；

22、所述电池冷却液回路走向：从chiller流出的经过制冷剂冷却的低温冷却液经过水/水换热器通过水泵2加压后进入三通比例阀2分两路进入电池水冷板和超级电容，变成高温冷却液再回到chiller。

23、进一步地，ptc加热器加热车舱和电池模式下：

24、所述制冷剂回路不工作。

25、所述暖风芯体冷却液回路走向：从水冷冷凝器2流出的低温冷却液经过水泵3增压后经过ptc加热器加热，再通过比例三通阀1分成两路，一路到达暖风芯体加热乘员舱，另一路到达水/水换热器与电池侧低温冷却液换热从而加热电池，两股冷却液汇合后再回到水冷冷凝器2；

26、所述电机冷却液回路走向：从电机流出的冷却液经八通阀后到水冷冷凝器1，经过低温制冷剂冷却后，再通过水泵1增压流回电机；

27、所述电池冷却液回路走向：从chiller流出的经过制冷剂冷却的低温冷却液经过水/水换热器通过水泵2加压后进入三通比例阀2分两路进入电池水冷板和超级电容，变成高温冷却液再回到chiller。

28、进一步地，除雾模式下：

29、所述制冷剂回路走向：从压缩机排气口出来的制冷剂通过截止阀1流经水冷冷凝器2冷凝，通过单向阀和电子膨胀阀2节流后到蒸发器蒸发吸热对空气除湿，流出蒸发器的制冷剂再经过气液分离器回到压缩机；

30、所述暖风芯体冷却液回路走向：从水冷冷凝器2流出的冷却液经过水泵3增压后经过ptc加热器，此时ptc加热器不工作，再通过比例三通阀1到达暖风芯体加热乘员舱，最后流回到水冷冷凝器2；

31、所述电机冷却液回路走向：从电机流出的冷却液流到散热器经过环境空气冷却后再流经水泵1流回电机；

32、所述电池冷却液回路走向：从chiller流出的经过制冷剂冷却的低温冷却液经过水/水换热器通过水泵2加压后进入三通比例阀2分两路进入电池水冷板和超级电容，变成高温冷却液再回到chiller。

33、进一步地，除冰模式下：

34、所述制冷剂回路走向：从压缩机排气口出来的高温高压气态制冷剂通过截止阀2流经水冷冷凝器1变为高压液态制冷剂，再通过电子膨胀阀3再到chiller冷却电池侧的冷却液，回到压缩机吸气口；

35、所述电机冷却液回路走向：从电机流出的冷却液流到散热器经过环境空气冷却后再流经水泵1流回电机；

36、所述电池冷却液回路走向：从chiller流出的经过制冷剂冷却的低温冷却液经过水/水换热器通过水泵2加压后进入三通比例阀2分两路进入电池水冷板和超级电容，变成高温冷却液再回到chiller。

37、另一方面，提供一种电动汽车热管理集成模块，采用上述的电动汽车热管理系统的架构；

38、该集成模块包括背对背连接的冷却液流道板和制冷剂流道板，形成冷却液侧和制冷剂侧；

39、水泵1、水泵2、水泵3、三通比例阀1、三通比例阀2、三通比例阀3、水/水换热器、八通阀、膨胀水壶安装在冷却液流道板上，形成冷却液侧部分；气液分离器、水冷冷凝器1、水冷冷凝器2、水/水换热器、chiller安装在制冷剂流道板上，形成制冷剂侧部分；冷却液侧部分与制冷剂侧部分通过水冷冷凝器1、水冷冷凝器2和chiller进行耦合。

40、进一步地，冷却液流道板和制冷剂流道板作为各回路管道，采用一个膨胀水壶实现对电池冷却液回路、电机冷却液回路、暖风芯体冷却液回路的冷却液的加注和排气。

41、与现有技术比较本发明的有益效果在于：

42、本发明的电动汽车热管理系统及热管理集成模块的板式换热器、水冷冷凝器、电子水泵、气液分离器、膨胀水箱、单向阀、电磁阀、电子膨胀阀、传感器等集成到一体。将连接各零部件的管路融合到剂侧阀板和水侧阀板中，减少零部件之间的管路连接，提高了装车效率，降低了装配错误，后续故障检修也较为方便。

43、本发明的电动汽车热管理系统主要包括制冷剂回路，电池冷却液回路，电机冷却液回路和暖风芯体冷却液回路，能够实现乘员舱制冷，电池冷却，乘员舱热泵采暖，乘员舱余热回收采暖，低温(-18℃)环境下乘员舱采暖和电池加热，除雾和除霜等主要工作模式。

44、本发明的电动汽车热管理系统采用单独的水冷冷凝器1来回收电机余热效率高且控制灵活，由于该种余热回收方式不需要电机和电池水回路串联，所以在环境温度较低的情况下对电池温度不会造成不利影响。解决了现有技术方案采用电池chiller来回收电机和电池余热，水路复杂回收效果差，控制复杂且低温环境下对电池温度造成不利影响的问题。

45、本发明的电动汽车热管理系统的电池水回路和暖风芯体水回路共用水ptc加热器，通过水-水换热器耦合暖风芯体水回路和电池水回路。

46、本发明的电动汽车热管理系统采用间接式热泵，通过水冷冷凝器加热暖芯，空调箱内只有蒸发器和暖芯，可以与传统车共用hvac总成，开发成本低。

47、本发明的热管理集成模块分为制冷剂侧和冷却液侧两部分，冷却液侧与制冷剂侧通过水冷冷凝器1、水冷冷凝器2和chiller进行耦合。

48、本发明的热管理集成模块将电池冷却液回路、电机冷却液回路、暖风芯体冷却液回路三者的膨胀水壶合而为一，即使用一个膨胀水壶实现对三个回路冷却液的加注和排气，节省空间和零件数量。

49、本发明的热管理集成模块将大部分原本需要管路连接的零部件通过冷却液流道板和制冷剂流道板集成到一体，极大的减少了管路接头数量和成本，降低系统泄漏风险，提高了装车效率，更有利于后续的检修和更换。