[发明专利]一种用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统

说明书

本发明涉及用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统、包括该热管理及空调系统的汽车及该热管理及空调系统的操作方法，所述用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统包括制冷剂循环回路和水循环回路；其特征在于：该制冷剂循环回路包括电子压缩机、水冷式冷凝器、水冷式换热器电子膨胀阀和水冷式换热器；该水循环回路包括水循环干路和至少两个水循环支路，其中，一个水循环支路的循环水与上述水冷式换热器热交换，用于对乘员舱和/或电池组进行冷却，另一个水循环支路的循环水与上述水冷式冷凝器热交换，用于对乘员舱进行加热；对乘员舱进行冷却的部件为制冷器，对乘员舱进行加热的部件为加热器，制冷器和加热器构成水冷式空调系统。与传统的汽车空调不同，本发明采用水冷式空调系统，利用串联布置的制冷器和加热器对乘员舱进行制冷和/或加热，可以充分发挥空调制冷效率高的优势，并充分利用汽车其他部件产生的热能，节约能源。

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及新能源汽车的热管理，具体来说，涉及一种用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统。

背景技术

随着目前环境问题的日益突出，新能源汽车的兴起已是社会发展的必然趋势，其不仅能够减少人们对化石燃料的依赖，而且能够降低汽车尾气的排放，有效改善环境质量。目前电动汽车越来越被人们接受，销量也越来越高，车用动力电池技术是新能源汽车中的关键技术之一，车用动力电池的性能直接影响了新能源汽车的性能。在新能源汽车的发展过程中，续航能力成了制约新能源汽车发展的最重要的因素之一，虽然动力电池的能量密度不断提高，但是其电池技术还处在瓶颈期，电动汽车的续航里程依然是用户使用的最大痛点。

在夏季高温和冬季低温的环境中使用时，由于需要额外的功率去进行制冷和加热，电动汽车的续航里程会大打折扣。特别是在冬季低温环境中，目前绝大部分的电动汽车采用的是 PTC辅助电加热系统来进行，其消耗的电功率需要达到5KW甚至以上才能保证车内的舒适温度，会大大降低车辆的续航里程。如果增加电池容量，不但导致车辆的重量大为增加降低能量利用效率，而且会大为增加制造和使用成本。使用热泵系统虽然可以得到一定的缓解，但是目前的热泵系统结构和控制都过于复杂，成本较高，而且在较低温度时的改善效果并不十分明显。

发明内容

针对现有技术中电动汽车制热和制冷能力不足的缺陷，本发明提出一种用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统，与传统的汽车空调不同，本发明增设了水冷式空调系统，通过制冷剂与循环水的热交换，使水冷式汽车空调与水循环回路配合，仅仅通过控制几个阀门的切换，既可以对车辆在使用过程中产生的热量进行充分利用，同时充分发挥空调制冷效率高的优势，从而大大降低了车辆在使用过程中进行温度调节所需要的额外功率，并且大大提高了制热和制冷效率，达到了节约能源并降低成本的目的。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

提供了一种用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统，所述用于电动汽车的水循环式热管理及空调系统包括制冷剂循环回路和水循环回路；其特征在于：该制冷剂循环回路包括电子压缩机、水冷式冷凝器、水冷换热器电子膨胀阀和水冷式换热器；该水循环回路包括水循环干路和至少两个水循环支路，其中，一个水循环支路的循环水与上述水冷式换热器热交换，用于对乘员舱和/或电池组进行冷却，另一个水循环支路的循环水与上述水冷式冷凝器热交换，用于对乘员舱进行加热；对乘员舱进行冷却的部件为制冷器，对乘员舱进行加热的部件为加热器，制冷器和加热器构成水冷式空调系统。通过制冷剂与循环水的热交换，使得循环水可以用来冷却或加热乘员舱，或者用来冷却电池组，可以充分发挥空调制冷效率高的优势，并充分利用汽车其他部件产生的热能，节约能源。

优选的，水循环干路依次包括主膨胀水壶、主水泵、散热器三通阀、散热器、旁通管路、主管路；散热器与旁通管路并联并位于散热器三通阀与主管路之间，散热器还配备有冷却风扇；散热器三通阀可以控制水循环至散热器和/或旁通管路。通过设置并联的散热器和旁通管路，使得可以根据需求控制循环水的制冷量。