具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当前的新能源汽车包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和增程式电动汽车等等，上述新能源汽车均存在续航里程有限的问题。

其中，热管理系统是一个整合的概念，汽车中的每个零件经常是独立而分裂的，热管理就是要做好多个零部件之间的关联性。

经发明人研究发现，传统的热管理做法是通过加热器PTC对电池加热并且加热到目标温度后关闭PTC，系统中剩余的热量以自然冷却的方式散失到空气中。同样，电驱系统(包括电机、逆变器等)的余热利用率非常低，也经常以冷却耗散的方式散失到外界中。

新能源汽车中的热管理系统不仅承担电驱系统和电池系统的管理的重任，还涉及空调系统管理。在冬季时，由于冬季气温低，零部件系统及乘员对热量的需求增大，在冬季纯电模式下，空调系统和电池包的加热基本完全依赖PTC加热，导致能量利用率低下新能源汽车的续航里程大打折扣。

基于此，本发明实施例提供的一种热管理系统和新能源汽车，通过直流变换器、车载充电器与动力电源相串联，实现热量对电池加热的回收利用，提升系统的能量利用率，提高车辆续航里程。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种热管理系统进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的一种热管理系统结构示意图。

如图1所示，该系统包括整车控制器(图中未示出)、电池温度监测模块(图中未示出)和电池回路，电池回路中包括依次串联的直流变换器、车载充电器、动力电源、加热器和第一三通阀；

示例性地，直流变换器的一端与水泵的一端相连接，直流变换器的另一端与车载充电器的一端相连接，车载充电器的另一端与动力电源的一端相连接，动力电源的另一端与加热器PTC的一端相连接，加热器PTC的另一端与第一三通阀的f端口相连接。

其中，车载充电器(On board charger，OBC)。一般是低功率充电机。分为车载有线充电和车载无线充电。直流变换器(DC-DC converter，DCDC)是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。直流变换器和车载充电器在使用过程中会释放较多热量。PTC是PTC加热器的简称，是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热器件，其原理是PTC热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值，该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。

电池温度监测模块，与整车控制器相连接，对电池回路中的动力电源温度进行监测，并将监测到的温度发送给整车控制器。

整车控制器，在动力电源温度低于第一温度阈值或接收到电池加热需求信号时，控制第一三通阀的相应端口开启，如第一三通阀的f端口和d端口，以使车载充电器和直流变换器在工作时发出的热量用于为动力电源加热。

在实际应用的优选实施例中，通过将直流变换器、车载充电器与动力电源串联在同一回路中，整车控制器在温度监测模块的作用下，当需要对动力电源加热时，控制第一三通阀相应接口的开启，使得直流变换器、车载充电器工作产生的热量能够通过第一三通阀开启的端口为动力电源加热，提高余热能量利用率，进而降低加热器的使用，保证车辆的续航里程。其中，余热回收是指通过将驱动电机和电力电子产生的尚未完全利用地热量，用来给车辆电池系统或者空调系统进行加热，该方式相比于现有的电池系统或空调系统独立加热的方案，实现了电驱系统余热的回收利用，在一定程度上增加了车辆的续驶里程，提高了新能源汽车上的能量利用效率。

在一些实施例中，整车控制器，在动力电源温度低于第一温度阈值或接收到电池加热需求信号时，控制所述加热器工作，为所述动力电源提供热量。

在一些实施例中，可采用相应降温器件，以避免动力电源的温度过高，降低电池寿命，电池回路还包括水泵和电池冷却器，第一三通阀包括第一端口d、第二端口e和第三端口f；示例性地，第一三通阀的第一端口d与电池冷却器的一端相连接，电池冷却器的另一端与水泵的另一端相连接；

整车控制器，在接收到动力电源温度高于第二温度阈值或电池冷却需求信号时，控制第一三通阀的第二端口和第三端口开启，并控制水泵和电池冷却器工作，以使水泵和电池冷却器为动力电源降温。

在一些实施例中，为了使电池长时间保持最佳工作效率，保持电池处于最佳工作温度范围，通过增加三通阀和储能装置和优化回路设计，避免出行电池过温或过冷。当电池处于过冷/过热时，通过调整三通阀使冷却液不经过动力电池总成，多余的冷量/热量可收集到储能装置中，用以回收利用。电池回路还包括储能装置，储能装置的一端与第一三通阀的第一端口相连接，储能装置的另一端分别与动力电源和车载充电器相连接；

整车控制器在监测到动力电源温度满足目标温度范围时，控制第一三通阀的第一端口和第二端口开启；其中，该目标温度范围可包括34度-36度，该目标温度范围可根据当前季节等实际情况进行设置。

储能装置存储来自车载充电器和直流变换器的热量或来自电池冷却器的冷量。

例如，当冬天电池温度高于35度，或没有加热需求时，关闭流向电池回路的第一三通阀端口，把多余热量流向储能装置，待电池有需求时优先从储热装置供给。

为了多阶次的回收和利用上述系统中的热量，本发明实施例中着重从电池的热管理角度出发，从回路优化上进行系统回路设计，避免电池出现过冷过热的情况，同时，将过冷过热剩余的热量/冷量通过储能装置进行回收，待有制冷/加热需求时，优先使用储能装置中回收的能量。从而提升整个系统的热量利用率和电池的使用寿命，进而提升电动车的续航里程。

在一些实施例中，整车控制器还用于在动力电源温度低于第一温度阈值或接收到电池加热需求信号时，控制第一三通阀的第一端口和第三端口开启，以使储能装置中存储的热量对动力电源加热；

或者，

整车控制器还用于在动力电源温度高于第二温度阈值或接收到电池冷却需求信号时，控制第一三通阀的第一端口和第三端口开启，以使储能装置中存储的冷量对动力电源冷却。

在实际应用过程中，由于电池慢充的使用场景比较多且大部分时间处于夜间长时间充电，因此将直流变换器和车载充电器串联于电池回路中，当电池充电需要加热时调整第一三通阀d与f端口通，关闭e端口侧通路，收直流变换器和车载充电器的热量并配合加热器的使用，给电池加热，其目的减少加热器的使用功率，降低能耗。

当电池温度达到目标温度后，为了避免电池出现过温/过冷时，调整第一三通阀通d、e口，关闭f口，将多余的热量/冷量流经储能装置中进行能量储存。当电池有加热/制冷需求时，调整三通阀d和f口的开口比例，优先将储能装置中的冷量/热量供给动力电池使用，这样可以降低压缩机和电池冷却器或加热器的使用频率，降低整车能耗。

在一些实施例中，如图2所示，系统还包括电驱回路、空调回路、四通阀以及与四通阀相配合的第二三通阀；

整车控制器还用于控制四通阀和第二三通阀的相应端口开启，并将电驱回路产生的热量或冷量提供给空调回路或电池回路。

根据电驱系统(包括电机、逆变器、DC/DC等)的余热利用的频次使用，优化DCDC和OBC在系统中的位置，将其布置在电池回路中，并将其产生的热量进行回收利用，提升系统的能量利用率。

空调回路包括鼓风机14、空调箱中的暖风芯体16、高压PTC 17、第三水泵19、第二截止阀15等器件组成。电驱回路是在驾驶员的控制下面将动力电池的能量转化成车轮的动能，包括车辆的电动机以及控制器等组成，电驱回路首先核心的装置是电动机，本发明实施例中的电驱回路中主要采用液冷方式，由电机散热器1、电子冷却风扇2、三合一集成总成13、水温传感器3、第一水泵4、第一截止阀12等零部件组成。电驱回路的热管理主要依靠冷却水泵带动电驱回路中的冷却液在冷却管道中循环流动，通过在电机散热器1的热交换等物理过程，冷却液带走电动机与控制器产生的热量，实现电驱回路的热管理循环。

电池回路包括电池冷却器20、第二水泵7、四通阀5、直流变换器6、车载充电器8、加热器10、储能装置9、第二三通阀18、第一三通阀21和动力电源11。

本发明中将直流变换器、车载充电器等零部件串联在电池回路中，当电池充电时(尤其是冬季充电时)，直流变换器和车载充电器在充电过程中会产生大量的热量(统称为余热)，此时通过第二水泵7启动与第一三通阀21的配合使用，将热量分配到电池中。具体地，当电池需求加热时，四通阀5的端口i和端口j相通，通过第二水泵7流经第二三通阀18通过端口b和端口c开通，第一三通阀21通过端口d和端口f开通，经过动力电池给电池进行加热；若余热不足时，需要开启加热器10配合整个系统中的余热的利用，达到尽可能减少加热器10的使用。当电池加热的需求不高时，调整第一三通阀21，此时这部分的热量流过储能装置9进行能量储存，从而实现避免电池的过量加热。当系统中再次需求热量时，通过调整第一三通阀21的三通阀开口端口e和端口f的流量比例，将储能装置的此部分热量释放到电池回路中，以实现加热电池的目的。

同样的，当给电池降温时，开启第二水泵7和电池冷却器chiller20，待电池降至电池目标温度后，第一三通阀21开启端口d与端口e，将整个系统回路中多余的冷量在储能装置中进行储存。当动力电池再次有冷却需求时，优先使用储能装置9内的冷量，其目的是尽可能的避免电池的温度过冷，降低电池的寿命损耗，同时减少chiller的开启降低整车使用能耗，延长续航里程。以此类推，拥有此储能装置的回路可用以回收电机回路的余热，用以给电池回路进行加热。

在一些实施例中，电驱回路的热量或冷量可用于提供给电池加热或降温。整车控制器还用于在动力电源温度低于第一温度阈值或接收到电池加热需求信号时，控制四通阀的第二端口h和四通阀的第三端口i、第二三通阀的第三端口c和第二三通阀的第二端口b开启，将电驱回路产生的热量提供给电池回路；

或者，

整车控制器还用于在动力电源温度高于第二温度阈值或接收到电池冷却需求信号时，控制四通阀的第二端口h和四通阀的第三端口i、第二三通阀的第三端口c和第二三通阀的第二端口b开启，将电驱回路产生的冷量提供给电池回路。

在一些实施例中，电驱回路的热量或冷量可用于提供给空调回路加热或降温。整车控制器还用于在接收到空调加热需求信号时，控制四通阀的第二端口h和四通阀的第三端口i、第二三通阀的第一端口a和第二三通阀的第二端口b开启，将电驱回路产生的热量提供给空调回路；

或者，

整车控制器还用于在接收到空调冷却需求信号时，控制四通阀的第二端口h和四通阀的第三端口i、第二三通阀的第一端口a和第二三通阀的第二端口b开启，将电驱回路产生的冷量提供给空调回路。

在一些实施例中，电驱回路的热量或冷量可在电池回路和空调回路都不具有相应需求时提供给储能装置。整车控制器在监测到动力电源温度满足目标温度范围时，控制四通阀的第二端口h和四通阀的第三端口i、第二三通阀的第三端口c和第二三通阀的第二端口b、第一三通阀的第一端口d和第一三通阀的第二端口e开启，将电驱回路产生的热量或冷量提供给储能装置。

示例性地，本发明实施例还可用以利用电驱回路的余热，通过控制四通阀5中端口h与端口i相通，将电驱回路的余热进行利用，再控制第二三通阀18开通端口b以及端口a或端口b以及端口c实现对电驱回路的余热分配，可给空调或电池进行加热，通过控制第一三通阀21控制此电驱热量是否都给空调利用，当电池系统和空调系统都没有加热需求时，控制第二三通阀18和第一三通阀21，使电驱回路的热量均流经储能装置9进行相应的热量储存，当电池有相应的热量需求时，转换四通阀5的连通方向，驱动第二水泵7工作，优先使用储能装置内储存的热量对电池进行相应的加热，从而实现整个系统中电驱余热的最大化利用。

本发明实施例中增加了储能装置，此装置不仅可以回收电池回路中车载充电器和直流变换器产生的热量，还可以用以回收电驱回路中的热量，此部分回收的热量可用以给电池加热或保温。

本发明实施例提供的热管理系统是一种纯电动新能源车辆的热管理系统，包括电驱系统热管理、电池系统热管理和空调系统热管理，整车控制器通过接收空调控制器CLM、电池控制器BMS的需求信号，控制整个系统回路中阀类、水泵及传感器的开启和关闭，实现空调系统、电池系统和电驱系统之间的相互关联，从单纯产热散热功能到实现汽车整车各系统零部件达到一个热平衡状态。

在一些实施例中，还提供一种新能源汽车，包括车辆主体，还包括如上所述的热管理系统，应用上述热管理系统的车辆，能够通过提高余热回收利用，使得电池加热组件与冷却组件的使用频次降低，进而保证车辆用于续航的电量，提高续航里程。

本发明实施例提供的新能源汽车，与上述实施例提供的热管理系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。