一种基于燃油加热器整车热管理系统

摘要

本发明公开了一种基于燃油加热器整车热管理系统，包括制冷剂回路、电池冷却液回路以及空调冷却液回路，三者之间通过热交换机连接。电池冷却液回路包括动力电池和电池冷却水泵，动力电池、电池冷却水泵和热交换机依次连接。空调冷却液回路包括依次连接的空调加热水泵、燃油加热器、电子三通阀以及空调加热器，电子三通阀的另一端口与热交换机连接，热交换机还与空调加热水泵连接并形成回路，以使得空调冷却液回路与电池冷却液回路实现热交换。本发明针对环境温度较低(＜‑20℃)，整车采暖效果提升较为明显，提升寒冷季节热舒适性，且不消耗动力电池能量，有利于增加续航里程；另外，电池包制热效果提升较为明显，且不消耗动力电池能量。

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车热管理技术领域，更具体地，涉及一种基于燃油加热器整车热管理系统。

背景技术

目前电动汽车整车热管理主要包含乘员舱热管理和动力电池热管理，电动车由于没有发动机余热，在冬季普遍采用高压电加热器辅助动力电池或乘员舱制热或者使用热泵抽取空气中热量进行制热，电加热器的加热效率低，严重影响电动汽车的续航里程吗，热泵制热只能针对-20℃以上。

乘员舱加热普遍采用电加热辅助空调系统，外加正温度系数热敏电阻(英文简称PTC)加热器辅助加热。PTC加热器的缺点是，PTC加热器的电转换成热的效率理论上限为1.0，实际的转换率COP<0.9，制热效率较低，对汽车续航里程影响较大。电池舱加热通常采用水加热器辅助加热(英文简称是WPTC)，水加热器的特点是通过外加高压热敏电阻对电池冷却液进行加热，缺点是低温时制热效率低，耗电量大，对整车续航里程影响大。

因此，如何提供一种针对环境温度较低(＜-20℃)，整车采暖效果提升较为明显，且不消耗动力电池能量，有利于增加续航里程的整车热管理系统成为本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于燃油加热器整车热管理系统，针对环境温度较低(＜-20℃)，整车采暖效果提升较为明显，提升寒冷季节热舒适性，且不消耗动力电池能量，有利于增加续航里程；另外，电池包制热效果提升较为明显，且不消耗动力电池能量。

根据本发明的一方面，提供了一种基于燃油加热器整车热管理系统，包括制冷剂回路、电池冷却液回路以及空调冷却液回路，三者之间通过热交换机连接；

所述电池冷却液回路包括动力电池和电池冷却水泵，所述动力电池、所述电池冷却水泵和所述热交换机依次连接；

所述空调冷却液回路包括依次连接的空调加热水泵、燃油加热器、电子三通阀以及空调加热器，所述电子三通阀的另一端口与所述热交换机连接，所述热交换机还与所述空调加热水泵连接并形成回路，以使得所述空调冷却液回路与所述电池冷却液回路实现热交换；

所述制冷剂回路包括依次连接的电动压缩机、冷凝器、第一电磁阀、第一膨胀阀以及空调主机蒸发器，所述冷凝器的后方还设有制冷剂支路，所述制冷剂支路包括第二电磁阀和第二膨胀阀，所述第二膨胀阀与所述热交换机连接，所述热交换机还与所述电动压缩机连接并形成回路。

可选地，根据本发明的基于燃油加热器整车热管理系统，所述热交换机包括壳体，所述壳体的内部沿着纵向分成第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的中间位置设有第一隔板，所述第一隔板上开设有通孔，所述第一腔体的上方设有电池冷却液进口、下方设有电池冷却液出口，所述电池冷却液进口和所述电池冷却液出口通过所述通孔连通，且所述电池冷却液进口和所述电池冷却液出口分别与所述电池冷却水泵和所述动力电池连接；

所述第二腔体的中间位置设有第二隔板，所述第二隔板将所述第二腔体分割成上腔体和下腔体，所述上腔体的顶部分别设有制冷剂进口和制冷剂出口，所述制冷剂进口和所述制冷剂出口分别与第二膨胀阀和所述电动压缩机连接；所述下腔体的底部分别设有热水进口和热水出口，所述热水进口和所述热水出口分别与所述电子三通阀和所述空调加热水泵连接。

可选地，根据本发明的基于燃油加热器整车热管理系统，所述第一腔体设有多层堆叠的板式换热器，所述电池冷却液进口和所述电池冷却液出口设置在所述第一腔体的右端，所述通孔设置在所述第一隔板的左端，所述板式换热器分布在所述通孔和所述电池冷却液进口以及所述通孔和所述电池冷却液出口之间。

可选地，根据本发明的基于燃油加热器整车热管理系统，所述上腔体和下腔体内均设有多层堆叠的板式换热器，所述制冷剂出口和所述制冷剂进口分别设置在所述上腔体的左右两端，所述热水进口和所述热水出口分别设置在所述下腔体的左右两端，所述板式换热器分布在所述热水进口和所述热水出口之间以及所述制冷剂出口和所述制冷剂进口之间。

可选地，根据本发明的基于燃油加热器整车热管理系统，所述制冷剂进口延伸至所述上腔体的底部，所述上腔体的中间位置还设有第三隔板，所述第三隔板位于所述制冷剂出口的通道处。

可选地，根据本发明的基于燃油加热器整车热管理系统，所述电池冷却水泵与所述动力电池之间还设有第一膨胀水壶。

可选地，根据本发明的基于燃油加热器整车热管理系统，所述空调加热水泵的前方还设有第二膨胀水壶，所述热水出口与所述第二膨胀水壶连接。

本发明所公开的基于燃油加热器整车热管理系统，其针对环境温度较低(＜-20℃)，整车采暖效果提升较为明显，提升寒冷季节热舒适性，且不消耗动力电池能量，有利于增加续航里程；另外，电池包制热效果提升较为明显，且不消耗动力电池能量。单独对乘员舱加热时，通过燃油加热器加热空调冷却液实现空调制热；单独对动力电池加热时，燃油加热器加热空调冷却液，冷却液流经热交换机与电池冷却液进行热交换，加热电池包；乘员舱和电池舱一起加热时，燃油加热器加热空调冷却液，加热后的冷却液经过电子三通阀分流给空调加热器加热车内冷空气，另一部分加热后的冷却液进入热交换机与电池冷却液进行热交换加热动力电池。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明所公开的基于燃油加热器整车热管理系统的工作原理图；

图2为本发明所公开的热交换机的结构示意图；

图3为本发明所公开的第一腔体的结构示意图；

图4为本发明所公开的第二腔体的结构示意图。

附图标记说明：1-热交换机；101-制冷剂进口；102-制冷剂出口；103-电池冷却液进口；104-电池冷却液出口；105-热水进口；106-热水出口；107-上腔体；108-下腔体；109-板式换热器；110-第一隔板；111-第一腔体；112-通孔；113-第二隔板；114-第三隔板；

2-电池冷却水泵；3-第一膨胀水壶；4-动力电池；5-空调主机蒸发器；6-空调加热器；7-空调主机；8-电子三通阀；9-第一膨胀阀；10-第二膨胀阀；11-第一电磁阀；12-第二电磁阀；13-燃油加热器；14-空调加热水泵；15-第二膨胀水壶；16-冷凝器；17-电动压缩机。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据图1至图4所示，本发明提供了一种基于燃油加热器整车热管理系统，包括制冷剂回路、电池冷却液回路以及空调冷却液回路，三者之间通过热交换机1连接；电池冷却液回路包括动力电池4和电池冷却水泵2，动力电池4、电池冷却水泵2和热交换机1依次连接。

空调冷却液回路包括依次连接的空调加热水泵14、燃油加热器13、电子三通阀8以及空调加热器6，电子三通阀8的另一端口与热交换机1连接，热交换机1还与空调加热水泵14连接并形成回路，以使得空调冷却液回路与电池冷却液回路实现热交换。

制冷剂回路包括依次连接的电动压缩机17、冷凝器16、第一电磁阀11、第一膨胀阀9以及空调主机蒸发器5，冷凝器16的后方还设有制冷剂支路，制冷剂支路包括第二电磁阀12和第二膨胀阀10，第二膨胀阀10与热交换机1连接，热交换机1还与电动压缩机17连接并形成回路。空调主机蒸发器5和空调加热器6构成一个整体的空调主机7。

在实施时，本发明针对环境温度较低(＜-20℃)，整车采暖效果提升较为明显，提升寒冷季节热舒适性，且不消耗动力电池4能量，有利于增加续航里程；另外，电池包制热效果提升较为明显，且不消耗动力电池4能量。在温度较高时，不需要然后加热器对空调进行加热，空调冷却回路可暂时关闭，通过制冷剂回路实现空调的降温并对电池冷却回路进行降温处理。燃油加热器13主要工作原理是利用油泵抽取小油箱(10L)，在加热器内部通过电火花点火燃烧加热来自外部的冷却液，实现加热功能。

当需要单独对乘员舱加热时，通过燃油加热器13加热空调冷却液实现空调制热，冷却液循环为燃油加热器13→电子三通阀8→空调加热器6→空调加热水泵14→燃油加热器13。空调加热水泵14工作将冷却液流经燃油加热器13加热，在通过电子三通阀8进入空调加热器6加热乘员舱空气，最终在返回到加热器。

当需要单独对动力电池4加热时，燃油加热器13加热空调冷却液，冷却液流经热交换机1与电池冷却液进行热交换，加热电池包；燃油加热器13侧水循环为：燃油加热器13→电子三通阀8→热交换机1→空调加热水泵14→燃油加热器13，电池侧水循环为：电池冷却水泵2→热交换机1→动力电池4。

当需要乘员舱和电池舱一起加热时，燃油加热器13加热空调冷却液，加热后的冷却液经过电子三通阀8分流给空调加热器6加热车内冷空气，另一部分加热后的冷却液进入热交换机1与电池冷却液进行热交换加热动力电池4。

进一步地，热交换机1包括壳体，壳体的内部沿着纵向分成第一腔体111和第二腔体，第一腔体111的中间位置设有第一隔板110，第一隔板110上开设有通孔112，第一腔体111的上方设有电池冷却液进口103、下方设有电池冷却液出口104，电池冷却液进口103和电池冷却液出口104通过通孔112连通，且电池冷却液进口103和电池冷却液出口104分别与电池冷却水泵2和动力电池4连接；

第二腔体的中间位置设有第二隔板113，第二隔板113将第二腔体分割成上腔体107和下腔体108，上腔体107的顶部分别设有制冷剂进口101和制冷剂出口102，制冷剂进口101和制冷剂出口102分别与第二膨胀阀10和电动压缩机17连接；下腔体108的底部分别设有热水进口105和热水出口106，热水进口105和热水出口106分别与电子三通阀8和空调加热水泵14连接。

在实施时，第一腔体111和第二腔体的板式换热器109为连通状态，热水流通下腔体108时，电池冷却液回路中位于第一隔板110下方的板式换热器109可以实现电池冷却液回路和空调冷却液回路的热交换，并且两者的流动方向相反，如图3和图4所示，在图3中，箭头为电池冷却液的流动方向，在图4中，位于下腔体108中的箭头为空调冷却液的流动方向，从而使得两者之间的热交换更加高效，保证对动力电池4进行加热；当温度较高时，需要对电池进行降温处理时，位于上腔体107中的制冷剂回路与位于第一隔板110上方的电池冷却液回路中的板式换热器109可实现两者之间的热交换，原理与前述的加热相同。

进一步地，第一腔体111设有多层堆叠的板式换热器109，电池冷却液进口103和电池冷却液出口104设置在第一腔体111的右端，通孔112设置在第一隔板110的左端，板式换热器109分布在通孔112和电池冷却液进口103以及通孔112和电池冷却液出口104之间。保证了板式换热器109为电池冷却液回路的必经之处，从而提升热交换效率。

再进一步地，上腔体107和下腔体108内均设有多层堆叠的板式换热器109，制冷剂出口102和制冷剂进口101分别设置在上腔体107的左右两端，热水进口105和热水出口106分别设置在下腔体108的左右两端，板式换热器109分布在热水进口105和热水出口106之间以及制冷剂出口102和制冷剂进口101之间。原理与上述电池冷却液回路相同，此处不再赘述。

进一步地，如图4所示，制冷剂进口101延伸至上腔体107的底部，上腔体107的中间位置还设有第三隔板114，第三隔板114位于制冷剂出口102的通道处。在实施时，可增加制冷剂回路的流通长度，有利于对电池冷却液的高效降温。

进一步地，电池冷却水泵2与动力电池4之间还设有第一膨胀水壶3，第一膨胀水壶3可以保证电池冷却液系统中的冷却液量。

再进一步地，空调加热水泵14的前方还设有第二膨胀水壶15，热水出口106与第二膨胀水壶15连接，第二膨胀水壶15可以保证空调冷却液系统中的冷却液量。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。