[发明专利]一种纯电动汽车的一体化热管理系统及纯电动汽车

说明书

本发明提供了一种纯电动汽车的一体化热管理系统及汽车，该系统包括：控制器、两位四通控制阀、乘员舱热管理回路、电池热管理回路、相连通的电驱动系统热管理回路和散热回路；所述乘员舱热管理回路内具有与所述控制器连接的三通控制阀组，以改变制冷介质在所述乘员舱热管理回路内部的流动方向；所述电池热管理回路的制冷介质通道通过一组三通比例控制阀连通所述乘员舱热管理回路，所述电池热管理回路的冷却液通道通过所述两位四通电磁阀连通所述电驱动系统热管理回路；所述控制器通过控制所述三通控制阀组、所述两位四通控制阀和第一组三通比例阀，实现对乘员舱的冷却或加热管理、电池包的冷却或加热管理以及电驱动系统的冷却。

技术领域

本发明属于电动汽车技术领域，涉及一种纯电动汽车的一体化热管理系统及纯电动汽车。

背景技术

电动汽车发展对安全性、续航里程和节能性等性能提出了更高要求。将电池热管理系统和高效暖通空调系统等进行集成，应用车辆热管理技术可以有效改善上述性能。目前应用车辆热管理系统改善能源利用效率主要有三种方式，即减少热负荷，提高热量传递效率及重复利用可用余热，因此，建立电动汽车集成式热管理系统，促进各子系统间协同控制，高效利用车载能源，实现电池热管理系统、空调热管理系统、电驱动热管理系统与蓄能系统之间的能量协同管理，对电动汽车的应用发展具有重要意义。

对比于冬季燃油车可利用发动机余热提供乘员舱以足够的热量，新能源汽车如强混动，尤其是纯电动车都将面临电机余热不足以支持冬季尤其极寒天气下乘员舱的热舒适性要求。目前，采用高压PTC材料电加热的方式被各大车企作首要解决方案。虽然其有着升温速率快及简易控制的特点，但基于电－热效率的极限，其COP永远小于1且实际值则随工况条件的不同而更小，因而，纯电动车其“空调+PTC制热系统”将大幅降低整车电池的剩余电量。由于电池随温度降低内阻大幅提升的特性，在恶劣低温环境下PTC对整车续航里程影响也迅速上升，使用PTC加热器会严重减少电动汽车的行驶里程。据美国汽车工业协会(SAE)研究，“空调+PTC制热系统”对于整车能源的消耗占比约33％。目前，随着热管理集成化技术的进一步发展，一些厂商开始采用更高效的“热泵空调+电机余热回收”的形式。热泵系统是目前最有潜力且效率最高的热管理解决方案。

ZHANG Z等人对两种空调系统(带PTC加热器的单一制冷空调系统和热泵空调系统)在中国30个城市的年度能耗进行了计算，结果表明，除了热带城市，热泵系统可以实现平均41.3％的节能。因此，热泵系统应用在电动汽车上，是很实际也是很有前景的。而且相比较单一的PTC加热器供热，在满足车内温度20℃条件下，混合供暖热泵系统的制热量提高了59％。

目前热泵空调存在的问题是在制热模式，车外换热器被当作蒸发器使用，其表面温度可能会低于0℃，这会引起换热器表面结霜或者结冰，从而使换热器的性能急剧下降导致热泵系统效率急剧下降。李会喜等人试验研究发现车外换热器结霜会严重降电动汽车热泵系统的热性能，空气通过车外换热器时流量减少了36.7％，制热量会减少大约34.7％，系统的COP降低了31.2％。研究还发现，车外换热器表面未被蒸发的水容易导致二次结冰，这又会降低系统的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纯电动汽车的一体化热管理系统及纯电动汽车，通过液压管道与电子阀的配合连接将热泵空调系统、电驱冷却系统和电池包热管理系统耦合为一体，集成到同一个控制器控制实现一体化热管理，能够完成电驱系统散热、电池包制冷和制热、乘员舱制冷和制热、电机余热回收、冬季除霜除雾功能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种纯电动汽车的一体化热管理系统，包括：

控制器、二位四通电磁阀、乘员舱热管理回路、电池热管理回路、相连通的电驱动系统热管理回路和散热回路；

所述乘员舱热管理回路内具有与所述控制器连接的三通控制阀组，以改变制冷介质在所述乘员舱热管理回路内部的流动方向；