用于车辆的热管理系统
阅读说明：本技术 用于车辆的热管理系统 (Thermal management system for a vehicle ) 是由 金斗勋 金灦奎 安暻周 李镇载 韩仲万 于 2020-02-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于车辆的热管理系统,其中,本发明的目的是向单独地冷却和加热各个空调区域的每个空调单元供应足够的制冷剂,以改善每个空调单元的制冷和制热性能,并且充分降低朝向电池模块循环的冷却水的温度,以提高电池模块的冷却效率。为了实现上述目的,本发明提供一种用于车辆的单独热管理系统,其单独地冷却和加热车辆的多个空调区域中的每一个。所述热管理系统包括多个制冷剂循环管线,所述多个制冷剂循环管线通过将所述多个空调区域划分为一定数量的区域来冷却和加热所述多个空调区域,其中所述多个制冷剂循环管线分别配备有用于单独地冷却和加热相应的空调区域的一个或多个空调单元,并且向相应的空调单元供应制冷剂,以单独地冷却和加热与相应的空调单元相对应的空调区域。(The present invention relates to a thermal management system for a vehicle, in which it is an object of the present invention to supply sufficient refrigerant to each air conditioning unit individually cooling and heating respective air conditioning areas to improve cooling and heating performance of each air conditioning unit and to sufficiently lower the temperature of cooling water circulating toward battery modules to improve cooling efficiency of the battery modules. To achieve the above object, the present invention provides an individual thermal management system for a vehicle that individually cools and heats each of a plurality of air-conditioned areas of the vehicle. The thermal management system includes a plurality of refrigerant circulation lines cooling and heating the plurality of air-conditioning sections by dividing the plurality of air-conditioning sections into a certain number of sections, wherein the plurality of refrigerant circulation lines are respectively equipped with one or more air-conditioning units for individually cooling and heating the respective air-conditioning sections, and supply refrigerant to the respective air-conditioning units to individually cool and heat the air-conditioning sections corresponding to the respective air-conditioning units.)
技术领域
本发明涉及一种车辆热管理系统，更具体地，涉及这样一种车辆热管理系统，其能够通过向单独冷却和加热每个空调区域的每个空调单元供应足够量的制冷剂来改善每个空调单元的制冷和制热性能，并且能够通过充分降低循环到电池模块的冷却水的温度来改善电池模块的冷却效率。
背景技术
环境友好型车辆的实例包括电动车辆、混合动力车辆和燃料电池车辆(以下统称为“车辆”)。
如图1所示，这种车辆装备有用于冷却和加热车辆的空调区域和待冷却物体的空调器10。
近年来，空调器10具有单独冷却和加热多个空调区域和待冷却物体的单独冷却和加热结构。例如，空调器10具有用于独立地冷却和加热车厢中的前座部分、后座左侧部分、后座右侧部分和车辆电气部件的结构。
单个空调器10是热泵型的，并且设置有制冷剂循环管线12。单个空调器10包括压缩机14、高压侧热交换器15、制热模式膨胀阀16、室外热交换器17、前座空调单元20、后座左侧空调单元22、后座右侧空调单元24和电气部件空调单元26，其中空调单元20、22、24和26彼此并行安装。
特别地，前座空调单元20、后座左侧空调单元22、后座右侧空调单元24和电气部件空调单元26分别用于冷却和加热车辆的前座部分、后座左侧部分、后座右侧部分和电气部件，例如电气部件模块C和电池模块B，并且分别包括制冷模式膨胀阀20a、22a、24a和26a以及低压侧热交换器20b、22b、24b和26b。
制冷剂循环管线12在空调模式下打开制热模式膨胀阀16，使得制冷剂可以在不经过制热模式膨胀阀16的情况下循环。
通过该制冷剂循环，在前座空调单元20、后座左侧空调单元22、后座右侧空调单元24以及电气部件空调单元26的各低压侧热交换器20b、22b、24b、26b中产生低温冷空气。所产生的冷空气被分别供应到前座部分、后座左侧部分、后座右侧部分、电气部件模块C和电池模块B。因此，前座部分、后座左侧部分、后座右侧部分、电气部件模块C和电池模块B被冷却。
对此，电气部件空调单元26将在低压侧热交换器26b中产生的冷空气以水冷的方式传递到冷却水循环管线30，以间接地冷却电气部件模块C和电池模块B。
冷却水循环管线30包括用于冷却电池模块B的电池模块侧冷却水循环管线部分32和用于冷却电气部件模块C的电气部件模块侧冷却水循环管线部分34、以及用于将这两个冷却水循环管线部分32和34连接成一个的连接管线36。
冷却水循环管线30使冷却水在电气部件空调单元26的低压侧热交换器26b与电气部件模块C及电池模块B之间循环。
因此，从电气部件空调单元26的低压侧热交换器26b接收的冷空气在电气部件模块C和电池模块B之间循环，从而冷却电气部件模块C和电池模块B。
另一方面，在制热模式下或当空调器10关闭时，限制向各个空调单元20、22、24和26的制冷剂供应，从而限制各个空调单元20、22、24和26的制冷作用。
特别地，限制了电气部件空调单元26的制冷作用。由于电气部件空调单元26的制冷作用限制结构，在制热模式下或当空调器10关闭时，用于电池模块B和电气部件模块C的制冷作用被限制。
因此，在制热模式下或当空调器10关闭时，在电池模块B和电气部件模块C之间循环的冷却水循环管线30中的冷却水被散热器38冷却。
因此，在制热模式下或当空调器10关闭时，由散热器38冷却的冷却水循环通过电池模块B和电气部件模块C，以冷却电池模块B和电气部件模块C。
结果，尽管限制了电气部件空调单元26的制冷作用，也可以冷却电池模块B和电气部件模块C。
然而，传统的单个空调器10的缺点在于，在通过散热器38冷却在电池模块B和电气部件模块C之间循环的冷却水循环管线30的冷却水以冷却电池模块B和电气部件模块C的过程中，电池模块B没有被充分冷却。
特别地，与电池模块B的发热温度相比，电气部件模块C的发热温度相对较高。存在的缺点是，已吸收具有相对低温的电池模块B的热量的冷却水在循环通过具有相对高温的电气部件模块C的同时被另外加热。
因此，存在这样的问题：当通过电气部件模块C的冷却水在通过散热器38时没有被充分冷却。这导致以下缺点：即使流经散热器38的冷却水在返回到电池模块侧冷却水循环管线部分32的同时循环通过电池模块B，电池模块B也未被充分冷却。因此，存在电池模块B的冷却效率非常低的问题。
此外，由于传统的单个空调器10具有其中相应的空调单元20、22、24和26并行连接到一个制冷剂循环管线12的结构，因此存在的缺点是，制冷剂必须通过安装在制冷剂循环管线12上的一个压缩机14供应到所有的空调单元20、22、24和26。
因此，存在以下问题：没有向相应的空调单元20、22、24和26供应足够量的制冷剂，结果相应的空调单元20、22、24和26的冷却性能降低。
此外，存在的缺点是，在利用一个压缩机14将制冷剂供应到相应的空调单元20、22、24和26的过程中，过度的负载被施加到压缩机14。这导致的问题是，压缩机14的耐久性变差，其寿命降低，以及压缩机14过早地故障和损坏。
发明内容
技术问题
鉴于现有技术中固有的上述问题，本发明的一个目的是提供一种车辆热管理系统，其能够通过改进冷却水循环管线的冷却水流量和冷却结构来提高冷却水循环管线中的冷却水的冷却效率。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够充分地降低循环通过电池模块的冷却水的温度，并因此通过提高冷却水循环管线中的冷却水的冷却效率来提高电池模块的冷却效率。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够通过改进用于各个空调单元的制冷剂供应结构而将足够量的制冷剂供应到各个空调单元。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够通过采用能够向各个空调单元供应足够量的制冷剂的配置来改善各个空调单元的制冷和制热性能，从而改善车辆的各个空调区域的制冷和制热性能。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够通过改进用于各个空调单元的制冷剂供应结构来降低施加到压缩机的工作负荷，而不降低制冷和制热性能。
本发明的另一目的是提供一种车辆热管理系统，其能够通过采用能够在不降低制冷和制热性能的情况下降低施加到压缩机的工作负荷的配置来提高压缩机的耐久性，降低压缩机故障和损坏的风险，并延长压缩机的寿命。
技术方案
根据本发明的一个方面，提供了一种用于单独地冷却和加热车辆的多个空调区域的车辆热管理系统，所述系统包括：多个制冷剂循环管线，所述多个制冷剂循环管线被配置为冷却和加热由所述多个制冷剂循环管线单独共享的空调区域，其中，所述多个制冷剂循环管线设置有用于单独地冷却和加热相应的空调区域的一个或多个空调单元，并且被配置为向对应的空调单元供应制冷剂以单独地冷却和加热对应于所述一个或多个空调单元的空调区域。
在该系统中，所述多个制冷剂循环管线可包括第一制冷剂循环管线和第二制冷剂循环管线，所述第一制冷剂循环管线用于冷却和加热乘客舱中的前座部分并冷却所述车辆的电气部件，所述第二制冷剂循环管线用于冷却和加热所述乘客舱中的后座左侧部分和后座右侧部分。
在该系统中，所述第一制冷剂循环管线可包括压缩机、高压侧热交换器、制热模式膨胀阀、室外热交换器、多个制冷模式膨胀阀、以及对应于所述多个制冷模式膨胀阀的多个低压侧热交换器，并且所述第一制冷剂循环管线可被配置为在空调模式下在所述多个低压侧热交换器中产生冷空气，以单独地冷却对应于所述多个低压侧热交换器的所述前座部分和电气部件。
在该系统中，所述第二制冷剂循环管线可包括压缩机、高压侧热交换器、多个制冷模式膨胀阀、以及对应于所述多个制冷模式膨胀阀的多个低压侧热交换器，并且所述第二制冷剂循环管线可被配置为在空调模式下在所述多个低压侧热交换器中产生冷空气，以单独地冷却对应于所述多个低压侧热交换器的所述后座左侧部分和所述后座右侧部分。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆热管理系统，所述系统包括：水冷式冷却装置，所述水冷式冷却装置被配置为以水冷的方式单独地冷却车辆的多个冷却目标对象，其中，所述水冷式冷却装置包括用于使冷却水在所述冷却目标对象与散热器之间循环的冷却水循环管线，并且所述冷却水循环管线具有以与所述冷却目标对象对应的关系设置的独立的冷却水循环结构，以便独立地冷却具有不同发热温度的所述冷却目标对象。
在该系统中，所述水冷式冷却装置可包括：电池模块侧冷却水循环管线，所述电池模块侧冷却水循环管线用于使冷却水在电池模块与散热器之间循环以冷却所述电池模块；以及电气部件模块侧冷却水循环管线，所述电气部件模块侧冷却水循环管线用于使冷却水在电气部件模块与散热器之间循环以冷却所述电气部件模块，并且所述电池模块侧冷却水循环管线和所述电气部件模块侧冷却水循环管线可具有以与所述电池模块和所述电气部件模块对应的关系设置的独立的冷却水循环结构，以便分别独立地冷却所述电池模块和所述电气部件模块。
有利效果
根据本发明的车辆热管理系统，电池模块侧冷却水循环管线的冷却水和电气部件模块侧冷却水循环管线的冷却水通过单独的散热器独立地冷却。因此，可以利用独立的冷却水循环结构来冷却具有不同发热温度的电池模块和电气部件模块。
另外，由于可以利用独立的冷却水循环结构来冷却具有不同发热温度的电池模块和电气部件模块，与通过单个冷却水循环结构同时冷却电池模块和电气部件模块的传统技术不同，可以显著提高电池模块和电气部件模块的冷却效率。
特别地，具有相对低的发热温度的电池模块由独立的冷却水循环结构冷却。因此，电池模块的冷却不受具有相对高的发热温度的电气部件模块的影响。因此，可以与电气部件模块无关地有效地冷却电池模块。
另外，车辆热管理系统具有包括多个制冷剂循环管线的结构，所述多个制冷剂循环管线用于冷却和加热由多个制冷剂循环管线单独共享的空调区域。因此，制冷剂循环管线可以共享向空调单元的制冷剂供应，用于单独地冷却和加热各个空调区域。
此外，由于向空调单元的制冷剂供应由制冷剂循环管线共享，所以可以向各个空调单元供应足够量的制冷剂。
另外，由于可以向各个空调单元供应足够量的制冷剂，因此能够改善各个空调单元的制冷和制热性能，从而改善车辆的各个空调区域的制冷和制热性能。
此外，由于向空调单元的制冷剂供应由相应的制冷剂循环管线共享，并且足够量的制冷剂可被供应到相应的空调单元，因此可以减小施加到相应的制冷剂循环管线的压缩机的工作负荷，而不降低相应的空调单元的制冷和制热性能。
此外，由于可以在不降低相应空调单元的制冷和制热性能的情况下减小施加到相应制冷剂循环管线的压缩机的工作负荷，所以可以提高压缩机的耐久性，从而降低压缩机发生故障和损坏的风险，并延长压缩机的寿命。
附图说明
图1是示出传统的车辆热管理系统的视图。
图2是示出根据本发明一个实施例的车辆热管理系统的视图。
图3是示出构成根据本发明一个实施例的车辆热管理系统的散热器的共用主体的视图。
图4是示出根据本发明另一实施例的车辆热管理系统的视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述根据本发明的车辆热管理系统的优选实施例。
首先参见图2，根据本发明一个实施例的车辆热管理系统包括用于冷却和加热车辆的空调区域和冷却目标对象的空调器100，其中空调器100包括用于冷却和加热由制冷剂循环管线200和300单独共享的空调区域和冷却目标对象的多个制冷剂循环管线200和300。
制冷剂循环管线200和300包括用于冷却和加热乘客舱中的前座部分和车辆的电气部件(例如电池模块B)的第一制冷剂循环管线200、以及用于冷却和加热后座左侧部分和后座右侧部分的第二制冷剂循环管线300。
第一制冷剂循环管线200是热泵型的，并且包括压缩机202、高压侧热交换器204、制热模式膨胀阀206、室外热交换器208、前座空调单元210和电气部件空调单元220，其中前座空调单元210和电气部件空调单元220彼此并行安装。
具体地，前座空调单元210和电气部件空调单元220分别用于冷却和加热车辆的乘客舱中的前座部分和电池模块B，并且分别包括制冷模式膨胀阀210a和220a以及低压侧热交换器210b和220b。
第一制冷剂循环管线200在空调模式下打开制热模式膨胀阀206，使得制冷剂可以在不经过制热模式膨胀阀206的情况下循环。
通过该制冷剂循环，在前座空调单元210和电气部件空调单元220的低压侧热交换器210b和220b中的每一个中产生低温冷空气。所产生的冷空气被供应到乘客舱中的前座部分和电池模块B以冷却前座部分和电池模块B。
特别地，电气部件空调单元220将在低压侧热交换器220b中产生的冷空气传递到电池模块侧冷却水循环管线230以间接地冷却电池模块B。
对此，电池模块侧冷却水循环管线230使冷却水在电气部件空调单元220的低压侧热交换器220b与电池模块B之间循环，并且传递从电气部件空调单元220的低压侧热交换器220b接收的冷空气，由此冷却电池模块B。
同时，电池模块侧冷却水循环管线230还设置有用于冷却从电池模块B排出的冷却水的散热器232。
当第一制冷剂循环管线200的压缩机202关闭时，散热器232代替第一制冷剂循环管线200的电气部件空调单元220用于冷却电池模块B。
在这点上，电池模块侧冷却水循环管线230的散热器232被配置为包括共用主体400，共用主体400由电气部件模块侧冷却水循环管线240的散热器242共享，用于冷却电气部件模块C。
此时，如图3所示，共用主体400包括电气部件模块冷却区域402和电池模块冷却区域404，电气部件模块侧冷却水循环管线240的冷却水可循环通过电气部件模块冷却区域402，电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水可循环通过电池模块冷却区域404。
共用主体400分别通过各个区域402和404单独地冷却电气部件模块侧冷却水循环管线240的冷却水和电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水。
在一些情况下，如图4所示，电池模块侧冷却水循环管线230的散热器232可以被配置为相对于电气部件模块侧冷却水循环管线240的散热器242分离的主体。
再次参见图2，根据本发明一个实施例的车辆热管理系统还包括冷却水流量控制部分500，冷却水流量控制部分500根据需要选择性地使冷却水从电池模块侧冷却水循环管线230循环到散热器232。
冷却水流量控制部分500包括：旁通阀502，旁通阀502用于旁通从电池模块B排出的电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水；引入管线504，引入管线504用于将旁通的冷却水引入到散热器232；以及返回管线506，返回管线506用于将通过散热器232的冷却水返回到电池模块B的入口侧。
特别地，当不能使用空调器100的制冷剂时，例如当空调器100关闭时，旁通阀502使电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水朝向散热器232旁通。
因此，当不能使用空调器100的制冷剂时，电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水在朝向散热器232循环的同时被冷却，并且以此方式冷却的冷却水被引入到电池模块B以冷却电池模块B。
同时，当可以使用空调器100的制冷剂时，例如当空调器100开启时，旁通阀502停止冷却水朝向散热器232的旁通。
因此，当可以使用空调器100的制冷剂时，当仅在电气部件空调单元220的低压侧热交换器220b与电池模块B之间循环的同时，允许电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水对电池模块B进行冷却。
再次参见图2，第二制冷剂循环管线300包括压缩机302、高压侧热交换器304、后座左侧空调单元310和后座右侧空调单元320，其中后座左侧空调单元310和后座右侧空调单元320彼此并行安装。
特别地，后座左侧空调单元310和后座右侧空调单元320分别用于冷却和加热乘客舱中的后座左侧部分和后座右侧部分，并且分别包括制冷模式膨胀阀310a和320a以及低压侧热交换器310b和320b。
第二制冷剂循环管线300在空调模式下使从压缩机302排出的制冷剂循环，以在后座左侧空调单元310和后座右侧空调单元320的低压侧热交换器310b和320b中产生低温冷空气。所产生的冷空气被供应到乘客舱中的后座左侧部分和后座右侧部分，以冷却后座左侧部分和后座右侧部分。
同时，第二制冷剂循环管线300还包括用于冷却高压侧热交换器304的水冷式冷却装置330。
水冷式冷却装置330包括热交换器侧冷却水循环管线332。热交换器侧冷却水循环管线332包括水泵334和散热器336。
热交换器侧冷却水循环管线332使冷却水在第二制冷剂循环管线300的高压侧热交换器304与散热器336之间循环。因此，高压侧热交换器304的热量可以通过散热器336耗散，从而冷却高压侧热交换器304。
对此，热交换器侧冷却水循环管线332的散热器336被配置为包括由电气部件模块侧冷却水循环管线240的散热器242和电池模块侧冷却水循环管线230的散热器232共享的共用主体400。
此时，如图3所示，共用主体400包括热交换器冷却区域406，热交换器侧冷却水循环管线332的冷却水可循环通过热交换器冷却区域406。热交换器侧冷却水循环管线332的冷却水通过热交换器冷却区域406冷却。
在一些情况下，如图4所示，热交换器侧冷却水循环管线332的散热器336可相对于电气部件模块侧冷却水循环管线240的散热器242和电池模块侧冷却水循环管线230的散热器232形成为单独体。
通过具有这种配置的根据本发明一个实施例的车辆热管理系统，电池模块侧冷却水循环管线230的冷却水和电气部件模块侧冷却水循环管线240的冷却水通过单独的散热器232独立地冷却。因此，可以利用独立的冷却水循环结构来冷却具有不同发热温度的电池模块B和电气部件模块C。
另外，由于可以利用独立的冷却水循环结构来冷却具有不同发热温度的电池模块B和电气部件模块C，与通过单个冷却水循环结构同时冷却电池模块B和电气部件模块C的传统技术不同，可以显著提高电池模块B和电气部件模块C的冷却效率。
特别地，具有相对低的发热温度的电池模块B由独立的冷却水循环结构冷却。因此，电池模块B的冷却不受具有相对高的发热温度的电气部件模块C的影响。因此，可以与电气部件模块C无关地有效地冷却电池模块B。
此外，用于冷却和加热车辆空调区域的多个制冷剂循环管线200和300由制冷剂循环管线200和300单独共享。因此，用于单独地冷却和加热相应空调区域的空调单元210、220、310和320的制冷剂供应可由制冷剂循环管线200和300共享。
此外，由于向空调单元210、220、310和320的制冷剂供应由制冷剂循环管线200和300共享，所以可以向相应的空调单元210、220、310和320供应足够量的制冷剂。
另外，由于可以向相应的空调单元210、220、310和320供应足够量的制冷剂，所以可以改善相应的空调单元210、220、310和320的制冷和制热性能，从而改善车辆的相应空调区域的制冷和制热性能。
此外，由于向空调单元210、220、310和320的制冷剂供应由相应的制冷剂循环管线200和300共享，并且足够量的制冷剂可被供应到相应的空调单元210、220、310和320，因此可以减小施加到相应的制冷剂循环管线200和300的压缩机202和302的工作负荷，而不降低相应的空调单元210、220、310和320的制冷和制热性能。
此外，由于可以在不降低相应的空调单元210、220、310和320的制冷和制热性能的情况下减小施加到相应制冷剂循环管线200和300的压缩机202和302的工作负荷，所以可以提高压缩机202和302的耐久性，从而降低压缩机202和302发生故障和损坏的风险，并延长压缩机202和302的寿命。
虽然上面已经描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于上述实施例。在不脱离权利要求中限定的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改和改变。
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