[发明专利]一种基于相变蓄热的空气源热泵型电动汽车热管理系统

说明书

本发明提供一种基于相变蓄热的空气源热泵型电动汽车热管理系统，仅通过控制八个简单阀门，即可以满足五个温度工况及三个行驶工况的全工况需求。本发明在动力总成热管理子系统内增设了相变蓄热模块，可以高效回收系统中各部件产生的余热，并在合适的时候释放余热，克服了能量在供需上存在的数量、形态和时间的差异，可以实现高效制热及制冷。采用空气源热泵的方式，由空气源、系统余热、少量电能提供低温热源，可以实现不同低温工况的需求，并有效提高能源利用效率。本发明将三个子系统进行有机整合，阀门控制可操作性强、组成部件结构紧凑、集成度高；其中，相变蓄热模块的增设可以减小前端散热器面积，从而可以减小迎风面积、降低风阻、提高续航里程。

技术领域

本发明涉及电动汽车热管理系统，尤其是涉及一种基于相变蓄热的空气源热泵型电动汽车热管理系统。

背景技术

电动汽车的发展在应对全球变暖和减少全球汽车污染方面起重要作用。随着电动汽车的迅猛发展，其续航能力、电池寿命、安全性、舒适性、高效性等问题开始突显，成为掣肘电动汽车发展的重要因素。因此，一套高性能热管理系统对增加续航里程、增加电池使用寿命、降低电池能耗、提升整车可靠性和舒适性起决定性作用。

对于电动汽车乘员舱热管理子系统，冬季低温高效制热和夏季高温高效制冷是关键难点。与传统燃油车不同，电动汽车没有发动机余热为制热系统提供热源。目前，绝大部分电动汽车采用风热PTC电加热器进行制热，其能效比始终小于1，需要消耗电功率达5kW甚至以上才能保证车内热舒适要求，部分车型在采用风热PTC进行制热时续航里程衰减了30％～50％，严重增加了乘客里程焦虑。热泵系统能效比始终大于1，是替代风热PTC制热的优良方案。目前，现有技术中采用的空气源热泵仅仅依赖于空气提供热源，压缩机在低温下吸气温度低，导致系统效率低、功耗大、制热性能差，在极端低温下甚至无法运行，车外蒸发器容易结霜甚至结冰。此外，在一些非极端低温时的冷启动，由于动力系统等部分的发热量较小，需要耗能进行预热，会消耗过多的能量。另外，夏季高温下，绝大部分相关技术仅利用前端散热器冷却，然而，电机功率密度高、输出电压变化剧烈、发热量大，对冷却系统提出了更高要求。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种基于相变蓄热的空气源热泵型电动汽车热管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于相变蓄热的空气源热泵型电动汽车热管理系统，包括乘员舱热管理子系统、电池热管理子系统和动力总成热管理子系统，还包括第一比例三通阀、前端散热器、车外换热器、相变蓄热模块和第二比例三通阀，所述动力总成热管理子系统的输出端连接至第一比例三通阀的输入端，所述第一比例三通阀的第一输出端连接至相变蓄热模块的输入端，第二输出端连接第二比例三通阀的输入端，所述相变蓄热模块的输出端连接至第二比例三通阀的输入端，所述电池热管理子系统的输出端连接至第二比例三通阀的输入端，所述第二比例三通阀的第一输出端连接至前端散热器的输入端，第二输出端连接至电池热管理子系统和动力总成热管理子系统的输入端，所述前端散热器的输出端连接至电池热管理子系统和动力总成热管理子系统的输入端，所述车外换热器连接至乘员舱热管理子系统，并与前端散热器进行热交换。

所述系统还包括膨胀水箱，所述膨胀水箱分别连接电池热管理子系统和动力总成热管理子系统的输入端。

所述电池热管理子系统包括依次连接的第三水泵、电池模块和第一电磁阀，所述第一电磁阀的输出端连接至第二比例三通阀的输入端。

所述系统还包括车外冷却器，所述电池热管理子系统还包括第二水泵，所述第二水泵的输入端作为电池热管理子系统的输入端，输出端连接至第三水泵的输入端和车外冷却器的第一管路的第一端，所述车外冷却器的第一管路的第二端连接至第一电磁阀的输入端，所述车外冷却器的第二管路连接至乘员舱热管理子系统。

所述第三水泵和电池模块之间设有热水电加热器。