[发明专利]一种电动汽车集成热管理系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车集成热管理系统及实现方法，其设置包括一压缩机，以及，一室内换热器和一室外换热器，包括相对独立设置的一制冷剂回路和一第二液体回路；所述第一热交换器和所述第二热交换器分别设置在所述制冷剂回路中所述压缩机的下游和上游；在所述第二液体回路中设置包括有通过管路连接的所述室外热交换器和所述第一热交换器的二次侧，及所述第二热交换器的二次侧；在所述第二液体回路中还设置有用于连接电池热交换器的管路。本发明电动汽车集成热管理系统及实现方法由于采用了相对独立设置的制冷剂回路和第二液体回路，室外换热器处于第二液体回路，无需承受制冷剂回路的高压，提高了其工作可靠性。

技术领域

本发明涉及一种车辆的空调装置及系统和方法，尤其涉及的是一种电动汽车的集成热管理系统、装置及方法的改进。

背景技术

现有技术中，电动汽车取代燃油汽车已成为必然趋势，因其具有低噪音、加速机动性能好、使用几乎零碳排放、使用成本相对较低等优点，越来越受到社会各界大众消费者的青睐。但电动汽车的工作原理与传统燃油车不同，在设计上必须要有相应同步更新，才能满足用户对舒适性、节能和续航里程等方面日益提高的品质要求。

传统燃油车在发动机工作时，不可避免地会放出大量的热量，在寒冷的冬天正好可以利用这些工作废热透过液体热交换器(热风芯子)加热空气，从而使乘客舱内温度升高；夏天则可利用发动机的机械动力带动空调压缩机等所构成的制冷系统从蒸发器(冷风芯子)吸收驾乘室空气热量进行制冷降温。

目前大多数的电动汽车则完全依靠自身电池所存储的电量，通过PTC等电阻性发热元件加热热风芯子使乘客舱内温度升高以度过寒冬，夏天则利用电池驱动电动压缩机所构成的制冷系统，通过蒸发器(冷风芯子)来进行车内制冷降温。热风芯子和冷风芯子互为独立完成制冷与制热功能。

采用PTC陶瓷发热元件制热，能耗比相对较大，其单位制热量所消耗的电能比(COP，Positive Temperature Coefficient)约为1，如用4000W功率的加热器，制热量最大值为4000W。为了提高制热效率，一些车型开始使用热泵空调，制热的能效系数(COP)比较高，即制热量与耗电量的比值较大，一般可达2以上，如当耗电功率为2000W时，室内获得的热量可以在4000W以上，但其电力消耗仍对续航里程存在不可忽视的负面影响。

另一方面，目前的动力电池(如磷酸铁锂电池和三元锂电池)在低温条件下充电易发生负极析锂，形成锂枝晶后可能刺穿隔膜，严重影响电池安全和寿命，所以在低温工况下,电池管理系统(BMS，Battery Management System)会更严格限制其工作充放电边界；再者，气温越低，电池中化学成分的活性就越低、电解液变得粘稠后导电能力就会下降，同时电池内阻变大，充放电功率都明显降低。

一些研究表明，在其他条件不变时，当气温降低到零下25℃时，锂电池充放电容量比常温(如正5摄氏度时)要衰减达50％或以上，并且，因充电性能下降，低温下为了保护电池，车辆大都会减少或放弃制动能量回收，光制动能量回收这一部份对续航里程的影响就可达到10％或以上。所以现今很多电动汽车在低温环境下续航里程会急剧下降。

综上，低温下的续航里程一直是制约新能源汽车推广普及的痛点，在现有条件下如何提高低温工况下电池的续航里程关键在于热管理，在于对电池的有效热管理提高电池充放电容量，以及提高空调制热效率减少电力消耗量。

纯电动汽车上所有的热量最终都来源于电池输出的电，电机和电机控制器对于电池用电的效率较高，电机控制器的用电效率一般在0.96～0.97左右，电机的用电高效率点也在0.96左右，传动系的发热量较低，电机余热可以用来给电池加热，当电机出口水温达到一定条件之后即可以用来给电池加热。

目前，电池的质量一般在350kg～500kg，在一些相关技术实现方式中，热管理较为简单，单纯地利用电机余热对电池进行加热，但电机余热并不能在所有状态下都能把电池加热到理想的温度，以使电池具有很好的充放电能力。