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CN112339527B - 一种新能源汽车热管理系统及其工作方法 - Google Patents

一种新能源汽车热管理系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车热管理系统，包括用于制冷剂流通的制冷剂回路，用于对电池进行热管理的电池冷却回路，用于对电机、电控设备进行热管理的电机电控冷却回路，电池冷却回路和电机电控冷却回路通过冷却液四通阀连接；制冷剂回路包括热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路，热泵循环管路上设置制冷剂四通阀，热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路之间通过制冷剂四通阀连通；本发明对电池、电机、电控设备运行产生的余热进行回收，通过温度传感器监测环境温度、制冷剂温度和室外换热器的温度，同时对电池电机系统和乘员舱进行热管理，并且可以防止室外换热器结霜，能够有效地提升能源利用效率及舒适性。

Description

一种新能源汽车热管理系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及车辆热管理技术领域，具体涉及一种新能源汽车热管理系统及其工作方法。
背景技术
电动汽车的发展速度和市场占有率越来越高，正在逐步取代传统燃油车市场，其安全性和节能要求也越来越重要。目前，常规电动汽车热管理系统都是分散管理，动汽车乘客舱的采暖主要采用电加热或热泵的方案，电机、电池、空调都是单独的热管理回路，同时，电加热效率低，耗能高，热泵受环境影响较大，换热器容易结霜，影响新能源汽车续航能力。
发明内容
技术目的：针对现有新能源汽车缺乏余热回收利用，电池能耗大，换热器易结霜影响车辆运行等不足，本发明公开了一种能够有效利用汽车余热，避免换热器结霜，提升汽车续航能力的新能源汽车热管理系统及其工作方法。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新能源汽车热管理系统，包括用于制冷剂流通的制冷剂回路，用于对电池进行热管理的电池冷却回路，用于对电机、电控设备进行热管理的电机电控冷却回路，电池冷却回路和电机电控冷却回路通过冷却液四通阀连接；
制冷剂回路包括热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路，热泵循环管路上设置制冷剂四通阀，热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路之间通过制冷剂四通阀连通。
优选地，所述热泵循环管路包括顺序连接的电动压缩机、室内冷凝器、制冷剂四通阀和气液分离器，制冷剂四通阀包括四个管路接口，制冷剂四通阀的第一管路接口与气液分离器连接，沿顺时针方向，依次为第二管路接口、第三管路接口和第四管路接口，制冷剂四通阀的第三管路接口与冷凝器连接；
所述蒸发冷却管路包括一条分支管路，主管路上设置第二电子膨胀阀和蒸发器，第二电子膨胀阀与制冷剂四通阀的第四管路接口连接，蒸发器连接第二电子膨胀阀和气液分离器，分支管路并联在第二电子膨胀阀、蒸发器的两端，分支管路上沿制冷剂流动方向设置的第一电子膨胀阀和换热器，电池冷却回路的冷却液流经换热器；
所述室外换热管路的两端分别与制冷剂四通阀的第二管路接口、第四管路接口连接，室外换热管路上设置依次连接的单向阀、室外换热器和低压温度传感器，单向阀的两端并联有第三电子膨胀阀，室外换热器前方设置有风扇，室外换热器的表面设置有室外换热器温度传感器。
优选地，所述电池冷却回路连接汽车的电池模块，包括沿冷却液流动方向顺序设置的第二电子水泵、冷却液PTC加热器和冷却液四通阀，第二电子水泵的出口端连接冷却液PTC加热器，冷却液四通阀包括四个管路接头，冷却液PTC加热器与冷却液四通阀第一管路接头连接，沿冷却液四通阀顺时针方向，依次为第二管路接头、第三管路接头和第四管路接头，第二电子水泵的进口端与冷却液四通阀的第二管路接头连接，电池冷却回路的管路穿过换热器，换热器位于第二电子水泵的进口端和冷却液四通阀之间；
所述电机电控冷却回路的两端分别与冷却液四通阀的第三管路接头和第四管路接头连接，电机电控冷却回路连接新能源汽车的电机和电控设备，电机电控冷却回路上设置第一电子水泵和冷却液三通阀，第一电子水泵的进口端与冷却液四通阀的第四管路接头连接，冷却液三通阀连接第一电子水泵的出口端和冷却液四通阀的第三管路接头，电机、电控设备位于冷却液三通阀和冷却液四通阀之间。
优选地，所述电机电控冷却回路还包括低温散热管路，低温散热管路上设置低温散热器，低温散热管路一端与冷却液三通阀连接，另一端连接电机、电控设备。
优选地，所述电机电控冷却回路和电池冷却回路上设置用于给管路补水或者溢水的膨胀水壶，所述电机电控冷却回路和电池冷却回路分别通过管路与膨胀水壶连接。
优选地，所述新能源汽车热管理系统还设有用于检测环境温度的环境温度传感器以及设置在热泵循环管路室内冷凝器的后方的用于加热空气的空气PTC加热器。
所述新能源汽车热管理系统的工作方法，新能源汽车热管理系统通过控制制冷剂、冷却液的流向，配合空调系统温度风门的开闭，改变空气流向，使空气经过蒸发器冷却或者空气PTC加热器加热进行乘客舱的制热和制冷；制冷模式包括乘客舱制冷模式、电池冷却模式以及乘客舱与电池同时冷却模式，在制冷模式下，空气PTC加热器均不启动，制热模式包括热泵制热模式、电池保温模式、余热回收制热模式、热泵与电池加热同时制热模式、乘客舱混合制热与电池保温模式组合、乘客舱混合制热与电池冷却模式组合、制热除湿模式以及室外融霜模式；
在乘客舱制冷模式下，制冷剂四通阀将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀关闭，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀开启，制冷剂从电动压缩机依次流经室内冷凝器、制冷剂四通阀、室外换热器、单向阀、第二电子膨胀阀、蒸发器和气液分离器，最后流回电动压缩机，此时温度风门关闭，空气流经蒸发器，空气在蒸发器处于制冷剂进行换热，最后流入乘客舱，对乘客舱进行冷却；
在电池冷却模式下，制冷剂四通阀将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀关闭，第一电子膨胀阀开启，制冷剂从电动压缩机依次流经室内冷凝器、制冷剂四通阀、室外换热器、单向阀、第一电子膨胀阀、换热器和气液分离器，最后流回电动压缩机；同时电池冷却回路启动，冷却液四通阀将电池冷却回路和电机电控冷却回路断开，冷却液PTC加热器不启动，第二电子水泵启动，电池冷却回路的冷却液依次流经第二电子水泵、冷却液PTC加热器、冷却液四通阀和板式换热器，最后回流至第二电子水泵，冷却液和制冷剂在换热器内换热，对电池进行冷却；
在乘客舱与电池同时冷却模式下，制冷剂四通阀将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀开启，第一电子膨胀阀开启，制冷剂同时流经蒸发冷却管路的主管路和分支管路，冷却液和制冷剂在换热器（13）内换热，对电池进行冷却，此时温度风门关闭，空气流经蒸发器，空气在蒸发器处与制冷剂进行换热，最后流入乘客舱，对乘客舱进行冷却；
在热泵制热模式下，制冷剂四通阀将热泵循环管路与蒸发冷却管路断开，热泵循环管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀开启，制冷剂从电动压缩机依次流经室内冷凝器、制冷剂四通阀、第三电子膨胀阀、室外换热器回流至制冷剂四通阀，再从制冷剂四通阀流向气液分离器，最后流回电动压缩机，此时温度风门开启，空气经过室内冷凝器与制冷剂换热，并经过空气PTC加热器加热后流向乘客舱，对乘客舱进行加热；
在电池保温模式下，冷却液四通阀将电池冷却回路和电机电控冷却回路连通，第一电子水泵启动，第二电子水泵启动，冷却液三通阀将低温散热管路与电机电控冷却回路断开，冷却液自第一电子水泵依次流经冷却液三通阀、冷却液四通阀、板式换热器、第二电子水泵、冷却液PTC加热器、冷却液四通阀，最后回流至第一电子水泵，冷却液循环对电池进行冷却；
在余热回收制热模式下，冷却液四通阀将电池冷却回路和电机电控冷却回路连通，冷却液在电池冷却回路和电机电控冷却回路中维持电池保温模式下的运行方式，制冷剂四通阀将热泵循环管路和蒸发冷却管路接通，第二电子膨胀阀关闭，第一电子膨胀阀开启，第三电子膨胀阀关闭，制冷剂自从电动压缩机依次流经室内冷凝器、制冷剂四通阀、第一电子膨胀阀、换热器和气液分离器，最后流回电动压缩机，制冷剂在换热器内吸收冷却液的热量，此时温度风门打开，空气在室内冷凝器处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器加热后流入乘客舱，进行制热；
在热泵与电池加热同时制热模式下，热泵循环管路维持热泵制热模式下的运行方式，电池冷却回路的冷却液PTC加热器启动，冷却液依次流经第二电子水泵、冷却液PTC加热器、冷却液四通阀和板式换热器，最后回到第二电子水泵，此时空调温度风门打开，空气在室内冷凝器处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器加热后流入乘客舱，进行制热；
在乘客舱混合制热与电池保温模式组合情况下，乘客舱混合制热为热泵制热模式、余热回收制热模式同时进行，制冷剂四通阀将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀开启，第一电子膨胀阀开启，第二电子膨胀阀关闭，制冷剂依次流经电动压缩机、室内冷凝器、制冷剂四通阀，在制冷剂四通阀处，部分制冷剂从第三电子膨胀阀流经室外换热器回流至制冷剂四通阀，再从制冷剂四通阀流向气液分离器，最后流回电动压缩机，另一部分制冷剂依次流经第一电子膨胀阀、换热器和气液分离器，最后流回电动压缩机，电池冷却回路和电机电控冷却回路维持电池保温模式下的运行方式，冷却液PTC加热器依据电池的温度，选择开启或者关闭，此时温度风门打开，空气在室内冷凝器处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器加热后流入乘客舱，进行制热；
在乘客舱混合制热与电池冷却模式组合情况下，制冷剂四通阀将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，三者维持乘客舱混合制热模式下的运行方式，电池冷却回路维持电池冷却模式下的运行方式；
制热除湿模式下，制冷剂四通阀将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀开启，第一电子膨胀阀关闭，第二电子膨胀阀开启，制冷剂依次流经电动压缩机、室内冷凝器、制冷剂四通阀，在制冷剂四通阀处，部分制冷剂从第三电子膨胀阀流经室外换热器回流至制冷剂四通阀，再从制冷剂四通阀流向气液分离器，最后流回电动压缩机，另一部分制冷剂依次流经第二电子膨胀阀、蒸发器和气液分离器，最后流回电动压缩机，此时空调温度风门打开，空气在室内冷凝器处与制冷剂换热，空气经制冷剂冷却，内部水汽液化进入室内冷凝器，再经空气PTC加热器加热后流入乘客舱，进行制热；
在室外融霜模式下，空气PTC加热器开启，制冷剂冷却回路保持乘客舱制冷模式下的运行方式，制冷剂经过室外换热器时，室外空气在室外换热器表面液化放热，进行室外换热器表面的除霜，空气经过蒸发器冷却以后，再经空气PTC加热器加热进行热量补偿，依据室外换热器上的室外换热器温度传感器控制室外融霜模式的开启和关闭。
有益效果：本发明所提供的一种新能源汽车热管理系统及其工作方法具有如下有益效果：
1、本发明的电机电控冷却回路与电池冷却回路通过冷却液四通阀串联，电机回路用一个三通阀将低温散热管路短路，可以利用电机、电控设备的余热给电池保温，节省冷却液PTC加热器的耗电量，节省能源，提升新能源汽车的续航能力。
2、本发明通过换热器实现电池冷却回路与蒸发冷却管路的换热，对电池、电机、电控设备的余热进行充分回收利用，辅助进行乘客舱加热，节省能耗。
3、本发明在制热模式下，制冷剂可以单独或者同时通过室外换热器和电池冷却回路上的换热器，可以依据汽车外部温度状况，进行灵活调整，适用各种温度状况。
4、本发明在电池冷却回路上设置冷却液PTC加热器，用于对电池进行加热和保温，使电池保持在最佳放电状态，提升电能利用率，提高新能源汽车稳定性。
5、本发明在制冷剂回路上设置用于检测制冷剂温度的低压温度传感器，检测室外换热器表面温度的室外换热器温度传感器以及环境温度传感器，判断出外换热器内部制冷剂状态及室外换热器表面结霜状态，及时切换至室外融霜模式，对室外换热器进行除霜，提高系统运行的稳定性和乘客舱的舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明热管理系统示意图；
图2为本发明乘客舱制冷模式运行示意图；
图3为本发明电池冷却模式运行示意图；
图4为本发明乘客舱与电池同时冷却模式运行示意图；
图5为本发明热泵制热模式运行示意图；
图6为本发明电池保温模式运行示意图；
图7为本发明余热回收制热模式运行示意图；
图8为本发明热泵与电池加热同时制热模式运行示意图；
图9为本发明乘客舱混合制热与电池保温模式组合运行示意图；
图10为本发明乘客舱混合制热与电池冷却模式组合运行示意图；
图11为本发明制热除湿模式运行示意图；
图12为本发明室外融霜模式运行示意图；
其中，1-低温散热器、2-室外换热器、3-风扇、4-电动压缩机、5-制冷剂四通阀、6-气液分离器、7-单向阀、8-冷却液三通阀、9-冷却液四通阀、10-第一电子水泵、11-膨胀水壶、12-第一电子膨胀阀、13-换热器、14-第二电子水泵、15-冷却液PTC加热器、16-蒸发器、17-第二电子膨胀阀、18-室内冷凝器、19-空气PTC加热器、20-低压温度传感器、21-换热器温度传感器、22-环境温度传感器、23-第三电子膨胀阀。
具体实施方式
下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示为本发明所提供的一种新能源汽车热管理系统及其工作方法，包括用于制冷剂流通的制冷剂回路，用于对电池进行热管理的电池冷却回路，用于对电机、电控设备进行热管理的电机电控冷却回路，电池冷却回路和电机电控冷却回路通过冷却液四通阀9连接；制冷剂回路包括热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路，热泵循环管路上设置制冷剂四通阀5，热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路之间通过制冷剂四通阀5连通。
所述热泵循环管路包括依次连接的电动压缩机4、室内冷凝器18、制冷剂四通阀5和气液分离器6，制冷剂四通阀5包括四个管路接口，制冷剂四通阀5的第一管路接口与气液分离器6连接，沿顺时针方向，依次为第二管路接口、第三管路接口和第四管路接口，制冷剂四通阀5的第三管路接口与冷凝器18连接。
所述蒸发冷却管路包括一条分支管路，主管路上设置第二电子膨胀阀17和蒸发器16，第二电子膨胀阀17与制冷剂四通阀5的第四管路接口连接，蒸发器16连接第二电子膨胀阀17和气液分离器6，分支管路并联在第二电子膨胀阀17、蒸发器16的两端，分支管路上沿制冷剂流动方向设置的第一电子膨胀阀12和换热器13，电池冷却回路的冷却液流经换热器13。
所述室外换热管路的两端分别与制冷剂四通阀5的第二管路接口、第四管路接口连接，室外换热管路上设置依次连接的单向阀7、室外换热器2和低压温度传感器20，单向阀7的两端并联有第三电子膨胀阀23，室外换热器2前方设置有风扇3，室外换热器2的表面设置有换热器温度传感器21。
所述电池冷却回路连接汽车的电池模块，包括沿冷却液流动方向顺序设置的第二电子水泵14、冷却液PTC加热器15和冷却液四通阀9，第二电子水泵14的出口端连接冷却液PTC加热器15，冷却液四通阀9包括四个管路接头，冷却液PTC加热器15与冷却液四通阀9第一管路接头连接，沿冷却液四通阀9顺时针方向，依次为第二管路接头、第三管路接头和第四管路接头，第二电子水泵14的进口端与冷却液四通阀9的第二管路接头连接，电池冷却回路的管路穿过换热器13，换热器13位于第二电子水泵14的进口端和冷却液四通阀9之间；
所述电机电控冷却回路的两端分别与冷却液四通阀9的第三管路接头和第四管路接头连接，电机电控冷却回路连接新能源汽车的电机和电控设备，电机电控冷却回路上设置第一电子水泵10和冷却液三通阀8，第一电子水泵10的进口端与冷却液四通阀9的第四管路接头连接，冷却液三通阀8连接第一电子水泵10的出口端和冷却液四通阀9的第三管路接头，电机、电控设备位于冷却液三通阀8和冷却液四通阀10之间。
所述电机电控冷却回路还包括低温散热管路，低温散热管路上设置低温散热器1，低温散热管路一端与冷却液三通阀8连接，另一端连接电机、电控设备，低温散热管路在电池、电机、电控设备的热量超出使用要求，需要进行主动冷却时，通过打开冷却液三通阀8，将低温散热管路与电机电控冷却回路接通，多余的热量通过风扇3和低温散热器1配合，将多余的热量排入大气，减少冷却电池所需的能耗。
所述电机电控冷却回路和电池冷却回路上设置用于给管路补水或者溢水的膨胀水壶11，电机电控冷却回路和电池冷却回路分别通过管路与膨胀水壶11连接，通过膨胀水壶11进行管路的溢水与补水，保证管路中的冷却液含量维持稳定。
所述新能源汽车热管理系统还设有用于检测环境温度的环境温度传感器22以及设置在热泵循环管路室内冷凝器18的后方的用于加热制冷剂的空气PTC加热器19，在新能源汽车的控制系统中增加对室外换热器2的融霜功能，通过检测制冷剂温度、环境温度、室外换热器表面的温度，判断室外换热器2是否结霜，及时进行融霜处理，保证车辆运行的稳定。
一种新能源汽车热管理系统的工作方法，所述新能源汽车热管理系统通过控制制冷剂、冷却液的流向，配合空调系统温度风门的开闭，改变空气流向，使空气经过蒸发器16冷却或者空气PTC加热器19加热进行乘客舱的制热和制冷；制冷模式包括乘客舱制冷模式、电池冷却模式以及乘客舱与电池同时冷却模式，在制冷模式下，空气PTC加热器19均不启动，制热模式包括热泵制热模式、电池保温模式、余热回收制热模式、热泵与电池加热同时制热模式、乘客舱混合制热与电池保温模式组合、乘客舱混合制热与电池冷却模式组合、制热除湿模式以及室外融霜模式。
如图2所示，在乘客舱制冷模式下，制冷剂四通阀5将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀23关闭，第一电子膨胀阀12关闭，第二电子膨胀阀17开启，制冷剂从电动压缩机4依次流经室内冷凝器18、制冷剂四通阀5、室外换热器2、单向阀7、第二电子膨胀阀17、蒸发器16和气液分离器6，最后流回电动压缩机4，此时温度风门关闭，空气流经蒸发器16，空气在蒸发器16处于制冷剂进行换热，最后流入乘客舱，对乘客舱进行冷却。
如图3所示，在电池冷却模式下，制冷剂四通阀5将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀23关闭，第二电子膨胀阀17关闭，第一电子膨胀阀12开启，制冷剂从电动压缩机4依次流经室内冷凝器18、制冷剂四通阀5、室外换热器2、单向阀7、第一电子膨胀阀12、换热器13和气液分离器6，最后流回电动压缩机4；同时电池冷却回路启动，冷却液四通阀9将电池冷却回路和电机电控冷却回路断开，冷却液PTC加热器15不启动，第二电子水泵14启动，电池冷却回路的冷却液依次流经第二电子水泵14、冷却液PTC加热器15、冷却液四通阀9和板式换热器13，最后回流至第二电子水泵14，冷却液和制冷剂在换热器13内换热，对电池进行冷却。
如图4所示，在乘客舱与电池同时冷却模式下，制冷剂四通阀5将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀23关闭，第二电子膨胀阀17开启，第一电子膨胀阀12开启，制冷剂同时流经蒸发冷却管路的主管路和分支管路，冷却液和制冷剂在换热器13内换热，对电池进行冷却，此时温度风门关闭，空气流经蒸发器16，空气在蒸发器16处与制冷剂进行换热，最后流入乘客舱，对乘客舱进行冷却。
如图5所示，在热泵制热模式下，制冷剂四通阀5将热泵循环管路与蒸发冷却管路断开，热泵循环管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀23开启，制冷剂从电动压缩机4依次流经室内冷凝器18、制冷剂四通阀5、第三电子膨胀阀23、室外换热器2回流至制冷剂四通阀5，再从制冷剂四通阀5流向气液分离器6，最后流回电动压缩机4，此时温度风门开启，空气经过室内冷凝器18与制冷剂换热，并经过空气PTC加热器19加热后流向乘客舱，对乘客舱进行加热。
如图6所示，在电池保温模式下，冷却液四通阀9将电池冷却回路和电机电控冷却回路连通，第一电子水泵10启动，第二电子水泵14启动，冷却液三通阀8将低温散热管路与电机电控冷却回路断开，冷却液自第一电子水泵10依次流经冷却液三通阀8、冷却液四通阀9、板式换热器13、第二电子水泵14、冷却液PTC加热器15、冷却液四通阀9，最后回流至第一电子水泵10，冷却液循环对电池进行冷却。
如图7所示，在余热回收制热模式下，冷却液四通阀9将电池冷却回路和电机电控冷却回路连通，冷却液在电池冷却回路和电机电控冷却回路中维持电池保温模式下的运行方式，制冷剂四通阀5将热泵循环管路和蒸发冷却管路接通，第二电子膨胀阀17关闭，第一电子膨胀阀12开启，第三电子膨胀阀23关闭，制冷剂自从电动压缩机4依次流经室内冷凝器18、制冷剂四通阀5、第一电子膨胀阀12、换热器13和气液分离器6，最后流回电动压缩机4，制冷剂在换热器13内吸收冷却液的热量，此时温度风门打开，空气在室内冷凝器18处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器19加热后流入乘客舱，进行制热。
如图8所示，在热泵与电池加热同时制热模式下，热泵循环管路维持热泵制热模式下的运行方式，电池冷却回路的冷却液PTC加热器15启动，冷却液依次流经第二电子水泵14、冷却液PTC加热器15、冷却液四通阀9和板式换热器13，最后回到第二电子水泵14，此时空调温度风门打开，空气在室内冷凝器18处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器19加热后流入乘客舱，进行制热。
如图9所示，在乘客舱混合制热与电池保温模式组合情况下，乘客舱混合制热为热泵制热模式、余热回收制热模式同时进行，制冷剂四通阀5将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀23开启，第一电子膨胀阀12开启，第二电子膨胀阀17关闭，制冷剂依次流经电动压缩机4、室内冷凝器18、制冷剂四通阀5，在制冷剂四通阀5处，部分制冷剂从第三电子膨胀阀23流经室外换热器2回流至制冷剂四通阀5，再从制冷剂四通阀5流向气液分离器6，最后流回电动压缩机4，另一部分制冷剂依次流经第一电子膨胀阀12、换热器13和气液分离器6，最后流回电动压缩机4，电池冷却回路和电机电控冷却回路维持电池保温模式下的运行方式，冷却液PTC加热器15依据电池的温度，选择开启或者关闭，此时温度风门打开，空气在室内冷凝器18处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器19加热后流入乘客舱，进行制热。
如图10所示，在乘客舱混合制热与电池冷却模式组合情况下，制冷剂四通阀5将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，三者维持乘客舱混合制热模式下的运行方式，电池冷却回路维持电池冷却模式下的运行方式。
如图11所示，制热除湿模式下，制冷剂四通阀5将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀23开启，第一电子膨胀阀12关闭，第二电子膨胀阀17开启，制冷剂依次流经电动压缩机4、室内冷凝器18、制冷剂四通阀5，在制冷剂四通阀5处，部分制冷剂从第三电子膨胀阀23流经室外换热器2回流至制冷剂四通阀5，再从制冷剂四通阀5流向气液分离器6，最后流回电动压缩机4，另一部分制冷剂依次流经第二电子膨胀阀17、蒸发器16和气液分离器6，最后流回电动压缩机4，此时空调温度风门打开，空气在室内冷凝器18处与制冷剂换热，空气经制冷剂冷却，内部水汽液化进入室内冷凝器18，再经空气PTC加热器19加热后流入乘客舱，进行制热。
如图12所示，在室外融霜模式下，空气PTC加热器19开启，制冷剂冷却回路保持乘客舱制冷模式下的运行方式，制冷剂经过室外换热器2时，室外空气在室外换热器2表面液化放热，进行室外换热器2表面的除霜，空气经过蒸发器16冷却以后，再经空气PTC加热器19加热进行热量补偿，依据室外换热器2上的换热器温度传感器21控制室外融霜模式的开启和关闭。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种新能源汽车热管理系统，与车用空调系统配合使用，其特征在于：包括用于制冷剂流通的制冷剂回路，用于对电池进行热管理的电池冷却回路，用于对电机、电控设备进行热管理的电机电控冷却回路，电池冷却回路和电机电控冷却回路通过冷却液四通阀（9）连接；
制冷剂回路包括热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路，热泵循环管路上设置制冷剂四通阀（5），热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路之间通过制冷剂四通阀（5）连通；
所述热泵循环管路包括顺序连接的电动压缩机（4）、室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5）和气液分离器（6），制冷剂四通阀（5）包括四个管路接口，制冷剂四通阀（5）的第一管路接口与气液分离器（6）连接，沿顺时针方向，依次为第二管路接口、第三管路接口和第四管路接口，制冷剂四通阀（5）的第三管路接口与室内冷凝器（18）连接；
所述蒸发冷却管路包括一条分支管路，主管路上设置第二电子膨胀阀（17）和蒸发器（16），第二电子膨胀阀（17）与制冷剂四通阀（5）的第四管路接口连接，蒸发器（16）连接第二电子膨胀阀（17）和气液分离器（6），分支管路并联在第二电子膨胀阀（17）、蒸发器（16）的两端，分支管路上沿制冷剂流动方向设置的第一电子膨胀阀（12）和换热器（13），电池冷却回路的冷却液流经换热器（13）；
所述室外换热管路的两端分别与制冷剂四通阀（5）的第二管路接口、第四管路接口连接，室外换热管路上设置依次连接的单向阀（7）、室外换热器（2）和低压温度传感器（20），单向阀（7）的两端并联有第三电子膨胀阀（23），室外换热器（2）前方设置有风扇（3），室外换热器（2）的表面设置有室外换热器温度传感器（21）。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车热管理系统，其特征在于：所述电池冷却回路连接汽车的电池模块，包括沿冷却液流动方向顺序设置的第二电子水泵（14）、冷却液PTC加热器（15）和冷却液四通阀（9），第二电子水泵（14）的出口端连接冷却液PTC加热器（15），冷却液四通阀（9）包括四个管路接头，冷却液PTC加热器（15）与冷却液四通阀（9）第一管路接头连接，沿冷却液四通阀（9）顺时针方向，依次为第二管路接头、第三管路接头和第四管路接头，第二电子水泵（14）的进口端与冷却液四通阀（9）的第二管路接头连接，电池冷却回路的管路穿过换热器（13），换热器（13）位于第二电子水泵（14）的进口端和冷却液四通阀（9）之间；
所述电机电控冷却回路的两端分别与冷却液四通阀（9）的第三管路接头和第四管路接头连接，电机电控冷却回路连接新能源汽车的电机和电控设备，电机电控冷却回路上设置第一电子水泵（10）和冷却液三通阀（8），第一电子水泵（10）的进口端与冷却液四通阀（9）的第四管路接头连接，冷却液三通阀（8）连接第一电子水泵（10）的出口端和冷却液四通阀（9）的第三管路接头，电机、电控设备位于冷却液三通阀（8）和冷却液四通阀（9）之间。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车热管理系统，其特征在于：所述电机电控冷却回路还包括低温散热管路，低温散热管路上设置低温散热器（1），低温散热管路一端与冷却液三通阀（8）连接，另一端连接电机、电控设备。
4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车热管理系统，其特征在于：所述电机电控冷却回路和电池冷却回路上设置用于给管路补水或者溢水的膨胀水壶（11），所述电机电控冷却回路和电池冷却回路分别通过管路与膨胀水壶（11）连接。
5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车热管理系统，其特征在于：所述新能源汽车热管理系统还设有用于检测环境温度的环境温度传感器（22）以及设置在热泵循环管路室内冷凝器（18）后方的用于加热空气的空气PTC加热器（19）。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车热管理系统的工作方法，其特征在于：所述新能源汽车热管理系统通过控制制冷剂、冷却液的流向，配合空调系统温度风门的开闭改变空气流向，使空气经过蒸发器（16）冷却或者空气PTC加热器（19）加热进行乘客舱的制热和制冷；制冷模式包括乘客舱制冷模式、电池冷却模式以及乘客舱与电池同时冷却模式，在制冷模式下，空气PTC加热器（19）均不启动，制热模式包括热泵制热模式、电池保温模式、余热回收制热模式、热泵与电池加热同时制热模式、乘客舱混合制热与电池保温模式组合、乘客舱混合制热与电池冷却模式组合、制热除湿模式以及室外融霜模式；
在乘客舱制冷模式下，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀（23）关闭，第一电子膨胀阀（12）关闭，第二电子膨胀阀（17）开启，制冷剂从电动压缩机（4）依次流经室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5）、室外换热器（2）、单向阀（7）、第二电子膨胀阀（17）、蒸发器（16）和气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），此时温度风门关闭，空气流经蒸发器（16），空气在蒸发器（16）处于制冷剂进行换热，最后流入乘客舱，对乘客舱进行冷却；
在电池冷却模式下，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀（23）关闭，第二电子膨胀阀（17）关闭，第一电子膨胀阀（12）开启，制冷剂从电动压缩机（4）依次流经室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5）、室外换热器（2）、单向阀（7）、第一电子膨胀阀（12）、换热器（13）和气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4）；同时电池冷却回路启动，冷却液四通阀（9）将电池冷却回路和电机电控冷却回路断开，冷却液PTC加热器（15）不启动，第二电子水泵（14）启动，电池冷却回路的冷却液依次流经第二电子水泵（14）、冷却液PTC加热器（15）、冷却液四通阀（9）和换热器（13），最后回流至第二电子水泵（14），冷却液和制冷剂在换热器（13）内换热，对电池进行冷却；
在乘客舱与电池同时冷却模式下，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀（23）关闭，第二电子膨胀阀（17）开启，第一电子膨胀阀（12）开启，制冷剂同时流经蒸发冷却管路的主管路和分支管路，冷却液和制冷剂在换热器（13）内换热，对电池进行冷却，此时温度风门关闭，空气流经蒸发器（16），空气在蒸发器（16）处与制冷剂进行换热，最后流入乘客舱，对乘客舱进行冷却；
在热泵制热模式下，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路与蒸发冷却管路断开，热泵循环管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀（23）开启，制冷剂从电动压缩机（4）依次流经室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5）、第三电子膨胀阀（23）、室外换热器（2）回流至制冷剂四通阀（5），再从制冷剂四通阀（5）流向气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），此时温度风门开启，空气经过室内冷凝器（18）与制冷剂换热，并经过空气PTC加热器（19）加热后流向乘客舱，对乘客舱进行加热；
在电池保温模式下，冷却液四通阀（9）将电池冷却回路和电机电控冷却回路连通，第一电子水泵（10）启动，第二电子水泵（14）启动，冷却液三通阀（8）将低温散热管路与电机电控冷却回路断开，冷却液自第一电子水泵（10）依次流经冷却液三通阀（8）、冷却液四通阀（9）、换热器（13）、第二电子水泵（14）、冷却液PTC加热器（15）、冷却液四通阀（9），最后回流至第一电子水泵（10），冷却液循环对电池进行冷却；
在余热回收制热模式下，冷却液四通阀（9）将电池冷却回路和电机电控冷却回路连通，冷却液在电池冷却回路和电机电控冷却回路中维持电池保温模式下的运行方式，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路和蒸发冷却管路接通，第二电子膨胀阀（17）关闭，第一电子膨胀阀（12）开启，第三电子膨胀阀23关闭，制冷剂从电动压缩机（4）依次流经室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5）、第一电子膨胀阀（12）、换热器（13）和气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），制冷剂在换热器（13）内吸收冷却液的热量，此时温度风门打开，空气在室内冷凝器（18）处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器（19）加热后流入乘客舱，进行制热；
在热泵与电池加热同时制热模式下，热泵循环管路维持热泵制热模式下的运行方式，电池冷却回路的冷却液PTC加热器（15）启动，冷却液依次流经第二电子水泵（14）、冷却液PTC加热器（15）、冷却液四通阀（9）和换热器（13），最后回到第二电子水泵（14），此时空调温度风门打开，空气在室内冷凝器（18）处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器（19）加热后流入乘客舱，进行制热；
在乘客舱混合制热与电池保温模式组合情况下，乘客舱混合制热为热泵制热模式、余热回收制热模式同时进行，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀（23）开启，第一电子膨胀阀（12）开启，第二电子膨胀阀（17）关闭，制冷剂依次流经电动压缩机（4）、室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5），在制冷剂四通阀（5）处，部分制冷剂从第三电子膨胀阀（23）流经室外换热器（2）回流至制冷剂四通阀（5），再从制冷剂四通阀（5）流向气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），另一部分制冷剂依次流经第一电子膨胀阀（12）、换热器（13）和气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），电池冷却回路和电机电控冷却回路维持电池保温模式下的运行方式，冷却液PTC加热器（15）依据电池的温度，选择开启或者关闭，此时温度风门打开，空气在室内冷凝器（18）处与制冷剂换热，吸收制冷剂内的热量，并经过空气PTC加热器（19）加热后流入乘客舱，进行制热；
在乘客舱混合制热与电池冷却模式组合情况下，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，三者维持乘客舱混合制热模式下的运行方式，电池冷却回路维持电池冷却模式下的运行方式；
制热除湿模式下，制冷剂四通阀（5）将热泵循环管路、蒸发冷却管路和室外换热管路接通，第三电子膨胀阀（23）开启，第一电子膨胀阀（12）关闭，第二电子膨胀阀（17）开启，制冷剂依次流经电动压缩机（4）、室内冷凝器（18）、制冷剂四通阀（5），在制冷剂四通阀（5）处，部分制冷剂从第三电子膨胀阀（23）流经室外换热器（2）回流至制冷剂四通阀（5），再从制冷剂四通阀（5）流向气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），另一部分制冷剂依次流经第二电子膨胀阀（17）、蒸发器（16）和气液分离器（6），最后流回电动压缩机（4），此时空调温度风门打开，空气在室内冷凝器（18）处与制冷剂换热，空气经制冷剂冷却，内部水汽液化进入室内冷凝器（18），再经空气PTC加热器（19）加热后流入乘客舱，进行制热；
在室外融霜模式下，空气PTC加热器（19）开启，制冷剂冷却回路保持乘客舱制冷模式下的运行方式，制冷剂经过室外换热器（2）时，室外空气在室外换热器（2）表面液化放热，进行室外换热器（2）表面的除霜，空气经过蒸发器（16）冷却以后，再经空气PTC加热器（19）加热进行热量补偿，依据室外换热器（2）上的室外换热器温度传感器（21）控制室外融霜模式的开启和关闭。
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