本發(fā)明涉及車輛熱管理，尤其涉及一種多熱源分級(jí)加熱電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的重要組成部分，需要營造舒適的乘員艙熱濕環(huán)境以及維持電池、電機(jī)、電控等關(guān)鍵部件運(yùn)行在合適溫度范圍內(nèi)，對(duì)于保證電動(dòng)汽車的安全、高效運(yùn)行至關(guān)重要。

2、由于傳統(tǒng)ptc電加熱技術(shù)能耗高、易導(dǎo)致大幅度的續(xù)航里程衰減，為滿足電動(dòng)汽車冬季熱管理需求，當(dāng)前技術(shù)主要包括：熱泵技術(shù)，能夠利用室外空氣中的低品位熱量；余熱回收技術(shù)，能夠回收利用電機(jī)電控運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量。

3、然而，當(dāng)前的電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)雖應(yīng)用熱泵技術(shù)和余熱回收技術(shù)，一定程度上改善了電動(dòng)汽車低溫性能，但由于未考慮不同運(yùn)行環(huán)境中系統(tǒng)中各熱源(室外空氣、電機(jī)電控余熱)以及各熱匯(乘員艙、電池)的能量品位差異，導(dǎo)致當(dāng)前熱管理系統(tǒng)的綜合能效低，且無法高效適應(yīng)中低溫環(huán)境以及有效適應(yīng)極端低溫環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種多熱源分級(jí)加熱電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)如下技術(shù)效果：可根據(jù)系統(tǒng)中不同熱源、熱匯的能量品位切換適應(yīng)當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境的熱管理模式，實(shí)現(xiàn)熱系統(tǒng)中能源與負(fù)荷的品位匹配，并通過三介質(zhì)換熱器降低能量傳遞級(jí)數(shù)，滿足電動(dòng)汽車乘員艙、動(dòng)力電池、電機(jī)電控多樣化熱管理需求的同時(shí)提高系統(tǒng)的綜合能效與集成度，有利于提高電動(dòng)汽車的低溫適應(yīng)性與續(xù)航里程，拓寬電動(dòng)汽車的運(yùn)行溫區(qū)。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多熱源分級(jí)加熱電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)，包括制冷劑循環(huán)回路和載冷劑循環(huán)回路；

3、所述制冷劑循環(huán)回路與所述載冷劑循環(huán)回路之間設(shè)置有第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器、第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器和室外三介質(zhì)換熱器，其中，所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器和所述第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器均設(shè)置在室內(nèi)風(fēng)道內(nèi)，所述室外三介質(zhì)換熱器設(shè)置在室外風(fēng)道內(nèi)；

4、所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器具有第一制冷劑通路、第一載冷劑通路和連通所述室內(nèi)風(fēng)道的第一空氣通路；所述第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器具有第二制冷劑通路、第二載冷劑通路和連通所述室內(nèi)風(fēng)道的第二空氣通路；所述室外三介質(zhì)換熱器具有第三制冷劑通路、第三載冷劑通路和連通所述室外風(fēng)道的第三空氣通路；

5、所述制冷劑循環(huán)回路包括壓縮機(jī)、所述第一制冷劑通路、所述第二制冷劑通路、所述第三制冷劑通路和若干個(gè)制冷劑閥門；

6、所述載冷劑循環(huán)回路包括所述第一載冷劑通路、所述第二載冷劑通路、所述第三載冷劑通路、電池模塊、電驅(qū)電控模塊、若干個(gè)載冷劑閥門和若干個(gè)四通閥；

7、其中，系統(tǒng)通過控制若干個(gè)所述制冷劑閥門、若干個(gè)所述載冷劑閥門和若干個(gè)所述四通閥中至少一個(gè)的開閉以切換運(yùn)行模式，并實(shí)現(xiàn)所述室內(nèi)風(fēng)道、所述室外風(fēng)道、所述電池模塊和所述電驅(qū)電控模塊中至少任意兩個(gè)與制冷劑循環(huán)回路(1)或載冷劑循環(huán)回路(2)之間的熱量交換。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述載冷劑循環(huán)回路包括第一四通閥、第二四通閥、第三四通閥、第四四通閥，還包括流經(jīng)所述電池模塊的第四載冷劑通路和流經(jīng)所述電驅(qū)電控模塊的第五載冷劑通路；

9、所述第一載冷劑通路的第一端與所述第一四通閥的d接口連接且兩者之間設(shè)有第一載冷劑閥門，所述第一載冷劑通路的第二端與所述第二四通閥的d接口連接，所述第二載冷劑通路的第一端與所述第一四通閥的a接口連接且兩者之間設(shè)有第二載冷劑閥門，所述第二載冷劑通路的第二端與所述第二四通閥的c接口連接，所述第三載冷劑通路的第一端與所述第一四通閥的b接口連接且兩者之間設(shè)有第三載冷劑閥門，所述第三載冷劑通路的第二端與所述第二四通閥的b接口連接，所述第四載冷劑通路的第一端與所述第一四通閥的a接口連接且兩者之間設(shè)有第四載冷劑閥門，所述第四載冷劑通路的第一端還與所述第三四通閥的b接口連接，所述第四載冷劑通路的第二端與所述第二四通閥的c接口連接，所述第四載冷劑通路的第二端還與所述第四四通閥的b接口連接，所述第五載冷劑通路的第一端與所述第三四通閥的a接口連接，所述第五載冷劑通路的第二端與所述第四四通閥的c接口連接，所述第三四通閥的c接口與所述第四四通閥的a接口連接且兩者之間設(shè)有第五載冷劑閥門，所述第三四通閥的d接口與所述第一四通閥的c接口連接，所述第四四通閥的d接口與所述第二四通閥的a接口連接。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一制冷劑通路的第一端與所述第二制冷劑通路的第一端連接且兩者之間設(shè)有第一膨脹閥，所述第三制冷劑通路的第一端與所述第二制冷劑通路的第一端連接且兩者之間設(shè)有第二膨脹閥，所述第一制冷劑通路的第二端與所述壓縮機(jī)的吸氣端連接，所述第二制冷劑通路的第二端與所述壓縮機(jī)的排氣端連接且兩者之間設(shè)有第一制冷劑閥門，所述第三制冷劑通路的第二端與所述壓縮機(jī)的吸氣端連接且兩者之間設(shè)有第二制冷劑閥門，所述第三制冷劑通路的第二端還與所述壓縮機(jī)的排氣端連接且兩者之間設(shè)有第三制冷劑閥門。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電池模塊包括電池、水暖式輔助加熱裝置和第一循環(huán)泵，所述第一循環(huán)泵的進(jìn)口端為所述第四載冷劑通路的第二端；所述電驅(qū)電控模塊包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電控裝置和第二循環(huán)泵，所述第二循環(huán)泵的進(jìn)口端為所述第五載冷劑通路的第一端；和/或，所述室內(nèi)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有風(fēng)暖式輔助加熱裝置，所述室內(nèi)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)使空氣依次流經(jīng)所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器、第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器和所述風(fēng)暖式輔助加熱裝置的室內(nèi)風(fēng)機(jī)，所述室外風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有用于驅(qū)使空氣流經(jīng)所述室外三介質(zhì)換熱器的室外風(fēng)機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)乘員艙制冷、電池冷卻、電機(jī)電控散熱的第一運(yùn)行模式；

12、在第一運(yùn)行模式下，制冷劑循環(huán)回路運(yùn)行制冷模式，第一膨脹閥、第二膨脹閥節(jié)流，第一制冷劑閥門、第二制冷閥門關(guān)閉，第三制冷劑閥門開啟；第一四通閥ad連接且bc連接；第二四通閥ab連接且cd連接；第三四通閥ad連接且dc連接；第四四通閥ab連接且cd連接；第一載冷劑閥門、第三載冷劑閥門、第四載冷劑閥門開啟；第二載冷劑閥門、第五載冷劑閥門關(guān)閉；載冷劑循環(huán)回路被分為相互獨(dú)立的電池載冷劑循環(huán)回路與電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路，且所述第一載冷劑通路位于所述電池載冷劑循環(huán)回路內(nèi)，所述第三載冷劑通路位于所述電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路內(nèi)；

13、在所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第一制冷劑通路分別對(duì)第一載冷劑通路和室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制冷，以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電池模塊的冷卻和對(duì)乘員艙的制冷；

14、在所述室外三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第三制冷劑通路和第三載冷劑通路均向室外風(fēng)道進(jìn)行散熱，以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷劑循環(huán)回路的散熱和對(duì)電驅(qū)電控模塊的散熱。

15、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)乘員艙制熱、電池加熱、電機(jī)電控余熱回收模式一的第二運(yùn)行模式；

16、在第二運(yùn)行模式下，制冷劑循環(huán)回路運(yùn)行制熱模式，第二膨脹閥節(jié)流，第一制冷劑閥門、第二制冷劑閥門開，第一膨脹閥、第三制冷劑閥門關(guān)閉；第一四通閥ab連接且cd連接；第二四通閥ad連接且bc連接；第三四通閥ad連接且bc連接；第四四通閥ab連接且cd連接；第一載冷劑閥門、第二載冷劑閥門、第四載冷劑閥門開啟；第三載冷劑閥門、第五載冷劑閥門關(guān)閉；載冷劑循環(huán)回路被分為相互獨(dú)立的電池載冷劑循環(huán)回路與電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路，且所述第一載冷劑通路位于所述電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路內(nèi)，所述第二載冷劑通路位于所述電池載冷劑循環(huán)回路內(nèi)；

17、在所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第一載冷劑通路利用從所述電驅(qū)電控模塊內(nèi)的熱量并對(duì)室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制熱，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)風(fēng)道內(nèi)空氣的第一級(jí)制熱；在所述第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第二制冷劑通路分別對(duì)第二載冷劑通路和室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制熱，以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電池模塊的制熱和對(duì)室內(nèi)風(fēng)道內(nèi)空氣的第二級(jí)加熱；在所述室外三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第三制冷劑通路從室外風(fēng)道吸收熱量。

18、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)乘員艙制熱、電池加熱、電機(jī)電控余熱回收模式二的第三運(yùn)行模式；

19、在第三運(yùn)行模式下，制冷劑循環(huán)回路運(yùn)行制熱模式，第二膨脹閥節(jié)流，第一制冷劑閥門、第二制冷劑閥門開啟，第一膨脹閥、第三制冷劑閥門關(guān)閉；第一四通閥ad連接且bc連接；第二四通閥ab連接且cd連接；第三四通閥ad連接且bc連接；第四四通閥ab連接且cd連接；第二載冷劑閥門、第三載冷劑閥門、第四載冷劑閥門開啟；第一載冷劑閥門、第五載冷劑閥門關(guān)閉；載冷劑循環(huán)回路被分為相互獨(dú)立的電池載冷劑循環(huán)回路與電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路，且所述第二載冷劑通路位于所述電池載冷劑循環(huán)回路內(nèi)，所述第三載冷劑通路位于所述電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路內(nèi)；

20、在所述第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第二制冷劑通路分別對(duì)第二載冷劑通路和室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制熱，以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)所述電池模塊的制熱和對(duì)乘員艙的制熱；在所述室外三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第三制冷劑通路分別從第三載冷劑通路和室外風(fēng)道吸收熱量。

21、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)乘員艙制熱、電池加熱、電機(jī)電控余熱回收模式三的第四運(yùn)行模式；

22、在第四運(yùn)行模式下，制冷劑循環(huán)回路不運(yùn)行，第一膨脹閥、第二膨脹閥、第一制冷劑閥門、第二制冷劑閥門、第三制冷劑閥門關(guān)閉；第一四通閥ab連接且cd連接；第二四通閥ab連接且cd連接；第三四通閥ad連接且bc連接；第四四通閥ab連接且cd連接；第一載冷劑閥門、第二載冷劑閥門、第三載冷劑閥門開啟；第四載冷劑閥門、第五載冷劑閥門關(guān)閉；

23、在所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第一載冷劑通路利用從所述電驅(qū)電控模塊內(nèi)吸收的熱量對(duì)室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制熱，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)風(fēng)道中空氣的第一級(jí)加熱；

24、在所述第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第二載冷劑通路利用從所述電驅(qū)電控模塊內(nèi)吸收的熱量對(duì)室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制熱，以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)風(fēng)道中空氣的第二級(jí)加熱。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)電池冷卻、電機(jī)電控散熱的第五運(yùn)行模式；

26、在第五運(yùn)行模式下，制冷劑循環(huán)回路不運(yùn)行，第一膨脹閥、第二膨脹閥、第一制冷劑閥門、第二制冷劑閥門、第三制冷劑閥門關(guān)閉；第一四通閥ad連接且bc連接；第二四通閥ab連接且cd連接；第三四通閥ab連接且cd連接；第四四通閥ab連接且cd連接；第三載冷劑閥門、第五載冷劑閥門開啟；第一載冷劑閥門、第二載冷劑閥門、第四載冷劑閥門關(guān)閉；

27、在所述室外三介質(zhì)換熱器內(nèi)，所述第三載冷劑通路向所述室外風(fēng)道散熱，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)所述電驅(qū)電控模塊和所述電池模塊的冷卻。

28、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)具有實(shí)現(xiàn)乘員艙除濕制熱、電池加熱、電機(jī)電控余熱回收的第六運(yùn)行模式；

29、在第六運(yùn)行模式下，制冷劑循環(huán)回路運(yùn)行除濕再熱模式，第一膨脹閥、第二膨脹閥節(jié)流，第一制冷劑閥門、第二制冷劑閥門開啟，第三制冷劑閥門關(guān)閉；第一四通閥ad連接且bc連接；第二四通閥ab連接且cd連接；第三四通閥ad連接且bc連接；第四四通閥ab連接且cd連接；第二載冷劑閥門、第三載冷劑閥門、第四載冷劑閥門開啟；第一載冷劑閥門、第五載冷劑閥門關(guān)閉；載冷劑循環(huán)回路被分為相互獨(dú)立的電池載冷劑循環(huán)回路與電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路，且所述第二載冷劑通路位于所述電池載冷劑循環(huán)回路內(nèi)，所述第三載冷劑通路位于所述電驅(qū)電控載冷劑循環(huán)回路內(nèi)；

30、在所述第一室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第一載冷劑通路對(duì)室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制冷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)乘員艙的除濕；在所述第二室內(nèi)三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第二制冷劑通路分別對(duì)第二載冷劑通路和室內(nèi)風(fēng)道進(jìn)行制熱，以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)所述電池模塊的加熱和對(duì)乘員艙的制熱；

31、在所述室外三介質(zhì)換熱器內(nèi)，第三制冷劑通路從第三載冷劑通路吸收熱量。

32、因此，為了解決上述相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明給出一種多熱源分級(jí)加熱電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)相較于相關(guān)技術(shù)而言至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

33、(1)能量品位匹配：系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境和熱系統(tǒng)熱源/熱匯的能量品位，切換不同的余熱利用模式，實(shí)現(xiàn)能源與負(fù)荷的品位匹配。

34、(2)提高余熱利用效率：在低溫環(huán)境下，系統(tǒng)能夠最大限度地提高余熱利用效率，改善熱泵的制熱能效與制熱能力。

35、(3)低溫適應(yīng)性增強(qiáng)：系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了多種運(yùn)行模式以適應(yīng)低溫環(huán)境，有效保障了電動(dòng)汽車在極端低溫環(huán)境下的熱管理需求，且可有效解決低溫環(huán)境下熱泵的結(jié)霜問題，提高熱泵低溫能效。

36、(4)提高電池性能：在低溫環(huán)境中，系統(tǒng)通過熱泵加熱或回收電機(jī)電控余熱加熱電池，提高電池溫度，改善電池輸出能力，同時(shí)降低電池加熱導(dǎo)致的能量消耗。

37、(5)系統(tǒng)集成度高：應(yīng)用三介質(zhì)換熱器實(shí)現(xiàn)夏季供冷和冬季供熱，降低了系統(tǒng)換熱級(jí)數(shù)，同時(shí)減少了系統(tǒng)部件數(shù)量，提高了整車熱系統(tǒng)集成度、降低了系統(tǒng)載重。

38、(6)多樣化熱管理需求、智能化控制、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)且安全性提升：系統(tǒng)能夠滿足電動(dòng)汽車乘員艙、電池、電機(jī)電控多樣化的熱管理需求；系統(tǒng)通過智能控制策略，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)切換運(yùn)行模式，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮了不同季節(jié)和不同環(huán)境溫度下的運(yùn)行情況，具有很好的環(huán)境適應(yīng)性；通過維持電池和電機(jī)電控等關(guān)鍵部件在適宜的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，系統(tǒng)有助于提升電動(dòng)汽車的運(yùn)行安全性。