集成式热管理系统、集成式热管理系统的运行方法及车辆与流程

    专利查询2025-05-21  8


    本发明涉及热管理系统,具体为一种集成式热管理系统、集成式热管理系统的运行方法及车辆。


    背景技术:

    1、随着电池技术、电机技术以及电控技术的不断发展,新能源驱动平台正逐步从汽车扩展至工程机械领域,以电动装载机、电动叉车、电动自卸车、电动升降工作平台为代表的新能源工程机械,正获得快速发展。

    2、上述的新能源工程机械,其电池系统、电机系统以及乘员舱(空调制冷或制暖)都是热管理对象,因此,对于新能源工程机械,其热管理系统不仅承担空调制冷、制暖以及除霜等功能,还承担电池系统和电机系统的冷却/保温功能,以保障电池系统和电机系统处于最佳的工作效率。

    3、相比于传统的燃油式工程机械,新能源工程机械对电转换效率的要求更高,若能够将电池系统、电机系统以及乘员舱的热管理系统集成为一体,则能够有效提高新能源工程机械的电转换效率,还能提高该热管理系统和新能源工程机械的经济性。

    4、综上所述,如何为新能源工程机械提供集成式热管理系统,成为亟待解决的问题之一。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种集成式热管理系统、集成式热管理系统的运行方法及车辆,其具有集成化程度高、功能丰富、可靠度高、可控性佳、用电效率高以及经济性佳的特性。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种集成式热管理系统,应用在车辆上,所述车辆包括电池组和至少一个电能转换部件;其包括冷媒循环模组、液冷介质循环模组、加热循环模组、乘员舱空调模组以及主风机;所述冷媒循环模组包括压缩机、热泵换热器、第一节流装置、冷凝器、带有节流装置的蒸发换热器、乘员舱蒸发器以及第二节流装置;所述冷媒循环模组的压缩机、热泵换热器的冷媒通道、第一节流装置、冷凝器、第二节流装置以及乘员舱蒸发器能够选择性地依次循环连通,构成第一冷媒循环支路;所述冷媒循环模组的压缩机、热泵换热器的冷媒通道、第一节流装置、冷凝器以及蒸发换热器的冷媒通道能够选择性地依次循环连通,构成第二冷媒循环支路;所述冷媒循环模组的压缩机、热泵换热器的冷媒通道、第一节流装置以及冷凝器能够选择性地依次循环连通,构成第三冷媒循环支路;所述第一冷媒循环支路与所述第二冷媒循环支路具有交叉连通节点,并且,所述第一冷媒循环支路、所述第二冷媒循环支路以及所述第三冷媒循环支路均能够选择性地进行制冷循环和制热循环;所述液冷介质循环模组包括第一循环泵、第二循环泵以及散热水箱,所述液冷介质循环模组设置有:第一液冷介质支路,由所述第一循环泵和所述电能转换部件的液冷介质通道连通后构成;第二液冷介质支路,由所述第二循环泵和所述电池组的液冷介质通道连通后构成;第三液冷介质支路,由所述散热水箱构成;第四液冷介质支路,由所述冷媒循环模组的蒸发换热器的液冷介质通道构成;第五液冷介质支路,仅由液冷介质管道构成;所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路、第二液冷介质支路、第三液冷介质支路、第四液冷介质支路以及第五液冷介质支路能够选择性地任意组合并相互循环连通;所述加热循环模组包括第三循环泵、液体换热器、加热装置以及暖风换热芯体;所述第三循环泵、所述冷媒循环模组的热泵换热器的液冷介质通道、所述加热装置以及所述暖风换热芯体能够选择性地依次循环连通,构成第一加热循环支路;所述第三循环泵、所述冷媒循环模组的热泵换热器的液冷介质通道、所述加热装置以及所述液体换热器能够选择性地依次循环连通,构成第二加热循环支路;所述第一加热循环支路与所述第二加热循环支路具有交叉连通节点;所述加热循环模组之中的液冷介质,能够通过所述冷媒循环模组的热泵换热器,与所述冷媒循环模组之中的冷媒发生热交换,并且,所述加热循环模组之中的液冷介质,还能够通过所述液体换热器,与所述液冷介质循环模组之中的液冷介质发生热交换;所述冷媒循环模组的乘员舱蒸发器和所述加热循环模组的暖风换热芯体,均位于所述乘员舱空调模组之中;所述主风机能够对所述冷媒循环模组的冷凝器和/或所述液冷介质循环模组的散热水箱作强迫对流。

    3、一种集成式热管理系统的运行方法,其应用在上述的集成式热管理系统处;该方法包括,根据车辆和/或所述集成式热管理系统的至少一个工况信号,选择性地进入下述其中一种运行模式:

    4、冷媒循环模组抽真空模式/冷媒循环模组加注模式:启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路,并停歇所述冷媒循环模组的第二冷媒循环支路和第三冷媒循环支路、所述液冷介质循环模组、所述加热循环模组、所述乘员舱空调模组以及所述主风机,直至所述冷媒循环模组完成抽真空过程,或者,直至所述冷媒循环模组完成冷媒加注过程;

    5、液冷介质循环模组抽真空模式/液冷介质循环模组加注模式:启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第三液冷介质支路,启动所述加热循环模组的第二加热循环支路,并停歇所述冷媒循环模组、所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路、第四液冷介质支路、第五液冷介质支路、所述加热循环模组的第一加热循环支路、所述乘员舱空调模组以及所述主风机,直至所述液冷介质循环模组和所述加热循环模组完成抽真空过程,或者,直至所述液冷介质循环模组和所述加热循环模组完成液冷介质加注过程;

    6、(乘员舱单制冷+电能转换部件风冷冷却)模式:启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路,使所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器制冷,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路和第三液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电能转换部件处吸收热量,并在所述散热水箱处散热,启动所述主风机,为所述冷媒循环模组的冷凝器和所述液冷介质循环模组的散热水箱散热;

    7、(电池组单制冷冷却+电能转换部件风冷冷却)模式:启动所述冷媒循环模组的第二冷媒循环支路,使所述冷媒循环模组的蒸发换热器制冷,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第四液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电池组处吸收热量,并在所述蒸发换热器处散热,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路和第三液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电能转换部件处吸收热量,并在所述散热水箱处散热,启动所述主风机,为所述冷媒循环模组的冷凝器和所述液冷介质循环模组的散热水箱散热;

    8、(乘员舱制冷+电池组制冷冷却+电能转换部件风冷冷却)模式:启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路,使所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器制冷,启动所述冷媒循环模组的第二冷媒循环支路,使所述冷媒循环模组的蒸发换热器制冷,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第四液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电池组处吸收热量,并在所述蒸发换热器处散热,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路和第三液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电能转换部件处吸收热量,并在所述散热水箱处散热,启动所述主风机,为所述冷媒循环模组的冷凝器和所述液冷介质循环模组的散热水箱散热;

    9、乘员舱制冷除湿模式:启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路,使所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器制冷,启动所述主风机,为所述冷媒循环模组的冷凝器散热;

    10、乘员舱热泵除湿模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路,使所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器制热,并使所述冷媒循环模组的热泵换热器制热,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热;

    11、电池组热泵加热模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第三冷媒循环支路,使所述冷媒循环模组的热泵换热器制热,启动所述加热循环模组的第二加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器处吸收热量,并在所述液体换热器处放热,启动所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第五液冷介质支路,使液冷介质能够从所述加热循环模组的液体换热器处吸收热量,并在所述电池组处放热;

    12、乘员舱热泵制热模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第三冷媒循环支路,使所述冷媒循环模组的热泵换热器制热,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热;

    13、(乘员舱热泵制热+电池组热泵加热)模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第三冷媒循环支路,使所述冷媒循环模组的热泵换热器制热,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热,启动所述加热循环模组的第二加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器处吸收热量,并在所述液体换热器处放热,启动所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第五液冷介质支路,使液冷介质能够从所述加热循环模组的液体换热器处吸收热量,并在所述电池组处放热;

    14、(乘员舱电制热+电池组电加热)模式:启动所述加热循环模组的加热装置,以加热所述加热循环模组之中的液冷介质,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体放热,启动所述加热循环模组的第二加热循环支路,使所述液体换热器放热,启动所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第五液冷介质支路,使液冷介质能够从所述加热循环模组的液体换热器处吸收热量,并在所述电池组处放热;

    15、乘员舱电制热模式:启动所述加热循环模组的加热装置,以加热所述加热循环模组之中的液冷介质,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体放热;

    16、电池组电加热模式:启动所述加热循环模组的加热装置,以加热所述加热循环模组之中的液冷介质,启动所述加热循环模组的第二加热循环支路,使所述液体换热器放热,启动所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第五液冷介质支路,使液冷介质能够从所述加热循环模组的液体换热器处吸收热量,并在所述电池组处放热;

    17、电能转换部件风冷冷却模式:启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路和第三液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电能转换部件处吸收热量,并在所述散热水箱处散热,选择性地启动/停歇所述主风机,为所述液冷介质循环模组的散热水箱散热,或者,使所述液冷介质循环模组的散热水箱自然对流散热;

    18、电池组自然冷却模式:启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第三液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电池组处吸收热量,并在所述散热水箱处散热,选择性地启动/停歇所述主风机,为所述液冷介质循环模组的散热水箱散热,或者,使所述液冷介质循环模组的散热水箱自然对流散热;

    19、(电池组余热回收+电能转换部件余热回收+乘员舱热泵制热)模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路和第二冷媒循环支路,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第五液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电池组处吸收热量,并在所述加热循环模组的液体换热器处放热,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路和第四液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电能转换部件处吸收热量,并在所述冷媒循环模组的蒸发换热器处放热,以加热所述冷媒循环模组之中的冷媒,所述冷媒循环模组的热泵换热器制热,所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器制热,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路和第二加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器和所述液体换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热;

    20、(电池组余热回收+乘员舱热泵制热)模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第五液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电池组处吸收热量,并在所述加热循环模组的液体换热器处放热,所述冷媒循环模组的热泵换热器制热,所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器制热,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路和第二加热循环支路,使液冷介质能够从所述冷媒循环模组的热泵换热器和所述液体换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热;

    21、(电能转换部件余热回收+乘员舱余热回收+乘员舱热泵制热)模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路、第二冷媒循环支路和第三冷媒循环支路,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第一液冷介质支路和第四液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电能转换部件处吸收热量,并在所述冷媒循环模组的蒸发换热器处放热,以加热所述冷媒循环模组之中的冷媒,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使液冷介质能够从所述热泵换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热,所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器,能够回收乘员舱之中的余热;

    22、(电池组余热回收+乘员舱余热回收+乘员舱热泵制热)模式:以制热循环的方式启动所述冷媒循环模组的第一冷媒循环支路、第二冷媒循环支路和第三冷媒循环支路,启动并循环连通所述液冷介质循环模组的第二液冷介质支路和第四液冷介质支路,使液冷介质能够从所述电池组处吸收热量,并在所述冷媒循环模组的蒸发换热器处放热,以加热所述冷媒循环模组之中的冷媒,启动所述加热循环模组的第一加热循环支路,使液冷介质能够从所述热泵换热器处吸收热量,并在所述乘员舱空调模组之中的暖风换热芯体处放热,所述乘员舱空调模组之中的乘员舱蒸发器,能够回收乘员舱之中的余热。

    23、一种车辆,其包括上述的集成式热管理系统。

    24、与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的集成式热管理系统、集成式热管理系统的运行方法及车辆,其集成有冷媒循环模组、液冷介质循环模组、加热循环模组、乘员舱空调模组以及主风机,并且能够提供至少21种运行/维护模式,从而同时满足车辆的电池组、电能转换部件以及乘员舱的制冷/冷却和制热/保温需求,在低温工况下,还可以对车辆的电池组、电能转换部件以及乘员舱作余热回收,具有集成化程度高、功能丰富、运行/维护模式多、可靠度高、可控性佳、用电效率高以及经济性佳的特性,从而提高车辆(尤其是以电池组储能、并以电机作为驱动力(之一)的新能源工程机械汽车或者新能源交通汽车)的性能、稳定性、舒适性以及使用寿命。


    技术特征:

    1.一种集成式热管理系统,应用在车辆上,所述车辆包括电池组和至少一个电能转换部件;其特征在于,

    2.根据权利要求1所述的集成式热管理系统,其特征在于,所述冷媒循环模组还包括第一支路控制阀、第二支路控制阀以及第三支路控制阀;

    3.根据权利要求1或2所述的集成式热管理系统,其特征在于,所述冷媒循环模组还包括气液分离器、低压侧传感器、高压侧传感器;

    4.根据权利要求1所述的集成式热管理系统,其特征在于,所述液冷介质循环模组还包括第一四通阀和第二四通阀;

    5.根据权利要求1或4所述的集成式热管理系统,其特征在于,所述液冷介质循环模组还包括第一三通阀和第一三通管;

    6.根据权利要求1所述的集成式热管理系统,其特征在于,所述加热循环模组还包括第二三通阀和第二三通管;

    7.根据权利要求1所述的集成式热管理系统,其特征在于,所述乘员舱空调模组包括:

    8.一种集成式热管理系统的运行方法,其特征在于,应用在权利要求1-7任一所述的集成式热管理系统处;

    9.根据权利要求8所述的集成式热管理系统的运行方法,其特征在于,所述冷媒循环模组还包括第一支路控制阀、第二支路控制阀以及第三支路控制阀;

    10.一种车辆,其特征在于,包括权利要求1-7任一所述的集成式热管理系统。


    技术总结
    本发明公开了一种集成式热管理系统、集成式热管理系统的运行方法及车辆,其包括冷媒循环模组、液冷介质循环模组、加热循环模组、乘员舱空调模组以及主风机;冷媒循环模组的第一冷媒循环支路与第二冷媒循环支路具有交叉连通节点,第一冷媒循环支路、第二冷媒循环支路以及第三冷媒循环支路均能够选择性地进行制冷循环和制热循环;液冷介质循环模组的第一液冷介质支路、第二液冷介质支路、第三液冷介质支路、第四液冷介质支路以及第五液冷介质支路能够选择性地任意组合并相互循环连通;本发明主要解决如何为新能源工程机械提供集成式热管理系统的问题;本发明具有集成化程度高、功能丰富、可靠度高、可控性佳、用电效率高和经济性佳的特性。

    技术研发人员:黄建芳,李杰,石魁星,蔡俊林,罗华焜,苏苑茵,李金强
    受保护的技术使用者:东莞市深合电气有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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