飞行汽车热管理系统

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飞行汽车热管理系统
申请号	CN202310435858.X	申请日	2023-04-12	公开(公告)号	CN116803708A	公开(公告)日	2023-09-26
申请人	杭州三花研究院有限公司;			发明人	沈志康; 尹斌; 请求不公布姓名; 请求不公布姓名;
摘要	本申请揭示了一种飞行汽车热管理系统，包括主路、第一支路和第二支路，第一支路和第二支路均与主路连接，第一支路与第二支路并联设置，主路设有压缩机和第一换热装置，第一支路设有第二换热装置，第二换热装置用于座舱温度调节，第二支路设有换热件，换热件用于与电池包换热，热管理系统还包括第一节流元件和第二节流元件，第一节流元件设于第一支路，第一节流元件与第二换热装置相串联，第二节流元件设于第二支路，第二节流元件与换热件相串联。本申请通过第一节流元件和第二节流元件控制流入第一支路和第二支路的冷媒的流量，使冷媒流量得到有效分配，能够满足电池包和座舱的散热需求。
权利要求	1.一种飞行汽车热管理系统，其特征在于，包括主路、第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路均与所述主路连接，所述第一支路与所述第二支路并联设置，所述主路设有压缩机和第一换热装置，所述第一支路设有第二换热装置，所述第二换热装置用于座舱温度调节，所述第二支路设有换热件，所述换热件用于与电池包换热，所述热管理系统还包括第一节流元件和第二节流元件，所述第一节流元件设于所述第一支路，所述第一节流元件与所述第二换热装置串联，所述第二节流元件设于所述第二支路，所述第二节流元件与所述换热件串联。 2.根据权利要求1所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述主路、所述第一支路和所述第二支路均具有用于冷媒流通的流道，所述第二换热装置和所述换热件并联；所述飞行汽车热管理系统具有散热模式，在散热模式下，所述第一换热装置为冷凝器，所述第二换热装置为蒸发器，所述蒸发器用于给所述座舱降温，所述换热件用于给所述电池包散热。 3.根据权利要求1所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述主路还设有换向阀，所述换向阀具有第一开口、第二开口、第三开口和第四开口；所述压缩机具有进口和出口，所述第一开口与所述压缩机的所述出口连通，所述第二开口与所述第二换热装置连通，所述第三开口与所述压缩机的所述进口连通，所述第四开口与所述第一换热装置连通；所述飞行汽车热管理系统具有散热模式和加热模式，在散热模式下，第一开口和第四开口连通，所述第一换热装置为冷凝器，所述第二换热装置为蒸发器，所述蒸发器用于给所述座舱降温，所述换热件用于给所述电池包散热；在加热模式下，所述第一开口和第二开口连通，所述第一换热装置为蒸发器，所述第二换热装置为冷凝器，所述冷凝器用于所述座舱升温，所述换热件用于给所述电池包加热。 4.根据权利要求1至3任意一项所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述换热件包括换热板，所述换热板具有用于冷媒流通的通道，所述换热板与所述电池包接触。 5.根据权利要求4所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述第一支路还包括第一风机，所述第一风机位于所述第二换热装置旁，所述第一风机用于输送风经过所述第二换热装置，并将经过第二换热装置的风带至所述座舱。 6.根据权利要求5所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括主风管和与所述主风管连接的至少一个支风管，每个所述支风管均设有风阀；所述第二换热装置和所述第一风机位于所述主风管内，或者，所述主风管具有第一进风口，所述第一风机靠近所述第一进风口设置；所述支风管至少为两个，不同支风管连接于所述座舱的不同位置。 7.根据权利要求6所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括回风管，所述回风管具有第二进风口和第二出风口，所述第二进风口与所述座舱连通，所述第二出风口朝向所述第二换热装置。 8.根据权利要求5所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述主路还包括位于所述第一换热装置旁的第二风机，所述第二风机用于将外界环境中的空气输送经过所述第一换热装置。 9.根据权利要求8所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括控制器和第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测外界环境温度，所述第一温度传感器和所述控制器电性连接；所述控制器根据外界环境温度变化调节所述压缩机的频率、所述第一风机的转速和所述第二风机的转速中的至少一者。 10.根据权利要求9所述的飞行汽车热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括设于所述座舱的第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测所述座舱内环境温度，所述第二温度传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据座舱内环境温度调节所述压缩机的频率、所述第一风机的转速和所述第二风机的转速中的至少一者。
说明书全文	飞行汽车热管理系统技术领域 [0001] 本申请涉及热管理的技术领域，尤其是一种飞行汽车热管理系统。背景技术 [0002] 飞行汽车通常指电动垂直起降飞行器，主要用于城市空中交通。飞行汽车在飞行过程中，电池放电倍率较大，因此需要对电池进行散热，防止过热减少寿命；同时，在夏季等高温天气，相对密闭的座舱内有电子设备发热，人体发热，太阳热载荷等，座舱内空气温度较高。 [0003] 相关技术中，主要依靠风冷，采用外界空气，强制对流换热来冷却散热；但是在夏天高温天的冷却效果差，而且采用风冷方式给飞行汽车的电池包散热，散热均匀性差，影响电池输出能力和使用寿命。 [0004] 因此，有必要提供一种能够对飞行汽车进行热管理的系统。发明内容 [0005] 本申请的目的在于提供一种飞行汽车热管理系统，能够满足飞行汽车飞行过程中电池包和座舱的散热需求。 [0006] 本申请的目的通过以下技术方案来实现： [0007] 一种飞行汽车热管理系统，包括主路、第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路均与所述主路连接，所述第一支路与所述第二支路并联设置， [0008] 所述主路设有压缩机和第一换热装置，所述第一支路设有第二换热装置，所述第二换热装置用于座舱温度调节，所述第二支路设有换热件，所述换热件用于与电池包换热，[0009] 所述热管理系统还包括第一节流元件和第二节流元件，所述第一节流元件设于所述第一支路，所述第一节流元件与所述第二换热装置相串联，所述第二节流元件设于所述第二支路，所述第二节流元件与所述换热件相串联。 [0010] 在本申请中飞行汽车热管理系统包括主路、第一支路和第二支路，第一支路设有第二换热装置，所述第二换热装置用于座舱温度调节，所述第二支路设有换热件，所述换热件用于与电池包换热，通过第一支路和第二支路能分别对座舱和电池包进行换热，通过第一节流元件和第二节流元件控制流入第一支路和第二支路的冷媒的流量，能够满足飞行汽车飞行过程中电池包和座舱的散热需求。附图说明 [0011] 图1为本申请飞行汽车热管理系统第一种实施方式的示意图； [0012] 图2为图1中部分系统的示意图； [0013] 图3为本申请第二种实施方式的制冷模式示意图； [0014] 图4为图3中部分系统的示意图； [0015] 图5为本申请第二种实施方式的制热模式示意图； [0016] 图6为图5中部分系统的示意图。具体实施方式 [0017] 下面将结合附图详细地对本申请示例性具体实施方式进行说明。如果存在若干具体实施方式，在不冲突的情况下，这些实施方式中的特征可以相互组合。当描述涉及附图时，除非另有说明，不同附图中相同的数字表示相同或相似的要素。以下示例性具体实施方式中所描述的内容并不代表与本申请相一致的所有实施方式；相反，它们仅是与本申请的权利要求书中所记载的、与本申请的一些方面相一致的装置、产品和/或方法的例子。 [0018] 在本申请中使用的术语是仅仅出于描述具体实施方式的目的，而非旨在限制本申请的保护范围。在本申请的说明书和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”或“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。 [0019] 应当理解，本申请的说明书以及权利要求书中所使用的，例如“第一”、“第二”以及类似的词语，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分特征的命名。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，本申请中出现的“前”、“后”、“上”、“下”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于某一特定位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语是一种开放式的表述方式，意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面的元件及其等同物，这并不排除出现在“包括”或者“包含”前面的元件还可以包含其他元件。本申请中如果出现“若干”，其含义是指两个以及两个以上。 [0020] 图1示出了本申请飞行汽车热管理系统的第一种实施方式的示意图，如图1所示，飞行汽车热管理系统包括主路10、第一支路20和第二支路30，第一支路20和第二支路30均与主路10连接，第一支路20与第二支路30并联设置。主路10、第一支路20和第二支路30均具有用于冷媒流通的流道。主路10设有压缩机1和第一换热装置2，第一支路20设有第二换热装置3，第二换热装置3用于座舱100温度调节。 [0021] 本申请图示的实施方式中，第一换热装置2为冷凝器，第二换热装置3为蒸发器，蒸发器用于向座舱100提供冷量，以对座舱100内降温。第一换热装置2、第二换热装置3可以采用微通道换热器。蒸发器用于冷媒的蒸发，冷媒吸收空气的热量蒸发为气态，实现空气的冷却；冷凝器用于冷媒的冷凝，冷媒释放热量变为液态，热量传递至空气。 [0022] 继续参见图1，第二支路30设有换热件4，换热件4用于与电池包200换热，第二换热装置3和换热件4相并联。换热件4包括换热板，换热板具有用于冷媒流通的通道。在一些实施方式中，换热板与电池包200直接接触，用于给电池包200散热。相关技术采用风冷对电池包散热，容易造成电池包散热不均匀。本申请采用换热板，冷量分布均匀，有利于电池包200散热。当然，在其他实施方式中，换热板与电池包200也可以间接接触，例如，换热板和电池包200之间加设导热垫片等。 [0023] 如图1所示，热管理系统还包括第一节流元件51和第二节流元件52，第一节流元件51设于第一支路20，第一节流元件51与第二换热装置3相串联，第二节流元件52设于第二支路30，第二节流元件52与换热件4相串联。本实施例中，串联的含义无先后顺序，且串联可以表示直接连接，也可以是间接连接，例如两者之间通过管路、阀件等连接。压缩机1、第一换热装置2、第一节流元件51和第二换热装置3依次连通形成第一回路，压缩机1、第一换热装置2、第二节流元件52和换热件4依次连通形成第二回路，冷媒在第一回路循环，也在第二回路循环。工作时，气态冷媒经过压缩机1压缩变成高温高压的气体，经过第一换热装置2，并与环境进行对流换热变成低温高压液体，然后分成两路，第一路经过第一节流元件51到第二换热装置3给座舱100内降温。第二路经过第二节流元件52到换热板，用于给电池包200散热，第一路和第二路换热后的冷媒回到压缩机1，完成一整个循环。 [0024] 参见图2，第二换热装置3具有第一接口31和第二接口32，换热件4具有第三接口41和第四接口42。在本申请图示的实施方式中，第一接口31和第三接口41均为进口，用于冷媒流入。第二接口32和第四接口42均为出口，用于冷媒流出。第一节流元件51相对第二换热装置3的出口靠近进口设置，第二节流元件52相对换热件4的出口靠近进口设置。第一节流元件51、第二节流元件52均采用电子膨胀阀，可以到节流降压的作用。由于两个电子膨胀阀均独立设于第二换热装置3和换热件4的进口流路上，二者可以精确控制流入第二换热装置3和换热件4内的冷媒的流量，使冷媒流量得到有效分配，能够满足电池包和座舱的散热需求。当然，第一节流元件51和第二节流元件52也可以为热力膨胀阀类节流元件。 [0025] 参见图2，压缩机1具有第五接口11和第六接口12，第一换热装置2具有第七接口21和第八接口22。本申请图示的实施方式中，压缩机1的第五接口11为进口，第六接口12为出口，第一换热装置2的第七接口21为进口，第八接口22为出口。第二换热装置3的第二接口32与压缩机1的第五接口11连通，第六接口12与第七接口21连通。 [0026] 继续参见图2，第一支路20还包括位于第二换热装置3旁的第一风机71，第一风机71用于输送风经过第二换热装置3，并将经过第二换热装置3的风带至座舱100。本实施例中，第一风机71用于将第二换热装置3产生的冷量带至座舱100，以对座舱100进行降温。另外，在第一风机71的作用下，有利于蒸发器内的冷媒与空气进行强制对流换热，蒸发器内冷媒吸收空气热量变成气体，空气换热后温度降低。 [0027] 参见图1，热管理系统还包括主风管40和与主风管40连接的至少一个支风管50，每个支风管50均设有风阀501。第二换热装置3和第一风机71位于主风管40内，或者，主风管40具有第一进风口401，第一风机71靠近第一进风口401设置。 [0028] 支风管50至少为两个，不同支风管50连接于座舱100的不同位置。其中一个支风管50的出风口朝向挡风玻璃，经出风口吹出的风对挡风玻璃进行除雾；另一个支风管50的出风口朝向驾驶员座位，对驾驶员散热。风阀501用于支风管50的导通或截止。当某条支风管 50需要打开时，风阀501控制这条支风管50处于导通状态，导通状态指的是空气能够从支风管50的入口进、出口出；反之，处于截止状态。 [0029] 参见图1，热管理系统还包括回风管60，回风管60具有第二进风口601和第二出风口602，第二进风口601与座舱100连通，第二出风口602朝向第二换热装置3。座舱100内的空气通过回风管60回到蒸发器进行换热冷却。 [0030] 主路10还包括位于第一换热装置2旁的第二风机72，第二风机72用于将外界环境中的空气输送经过第一换热装置2。本实施例中，第二风机72用于将第一换热装置2产生的热量带至外界环境。另外，在第二风机72的作用下，有利于第一换热装置2内的冷媒与空气进行强制对流换热。 [0031] 如图1所示，热管理系统还包括控制器8和第一温度传感器91，第一温度传感器91用于检测外界环境温度，并反馈给控制器8；压缩机1、第一风机71、第二风机72和第一温度传感器91分别与控制器8电连接。控制器8根据不同的环境温度，可以对应不同控制策略。即控制器8根据外界环境温度变化调节压缩机1的频率、第一风机71的转速和第二风机72的转速中的至少一者。在散热模式下，当外界环境温度较高，控制器8可通过调节压缩机1频率、第一风机71转速、第二风机72的转速中的至少一者加大，有利于加快散热；当外界环境温度较低，控制器8调节压缩机1频率、第一风机71转速、第二风机72的转速中的至少一者降低，充分利用外界环境的冷量来满足散热需求，有利于节能。 [0032] 热管理系统还包括设于座舱100的第二温度传感器92，第二温度传感器92与控制器8电连接。第二温度传感器92用于检测座舱100内环境温度，并反馈给控制器8。控制器8根据座舱100内环境温度调节压缩机1的频率、第一风机71的转速和第二风机72的转速中的至少一者，来满足座舱内的温度需求。 [0033] 热管理系统还包括储液箱300，用于储存冷媒，对热管理系统中的冷媒容量进行调节和补充。储液箱300设置于与支路的进口连通的第一主路10。 [0034] 图3和图5示出了本申请飞行汽车热管理系统的第二种实施方式的示意图，如图2和图5所示，与第一种实施方式不同之处在于，主路10设有换向阀6，用于冷媒流动换向。第一种实施方式未设置换向阀，可以实现座舱100降温和电池包200散热。第二种实施方式可以实现座舱100降温和电池包200散热，也可以实现座舱100升温和电池包200加热。 [0035] 换向阀6采用四通阀。参见图4，四通阀具有第一开口61、第二开口62、第三开口63和第四开口64；压缩机1具有进口和出口，第一开口61与压缩机1的出口连通，第二开口62与第二换热装置3连通，第三开口63与压缩机1的进口连通，第四开口64与第一换热装置2连通。流动换向是指将冷媒从压缩机1的出口进入第一换热装置2转换为冷媒从压缩机1的出口进入第二换热装置3，相应的四通阀将第一开口61与第四开口64连通、第二开口62与第三开口63连通切换为第一开口61与第二开口62连通、第三开口63与第四开口64连通。四通阀可以采用活塞式阀件。例如当四通阀不通电时，使第一开口61与第四开口64连通、第二开口62与第三开口63连通；当四通阀通电，活塞向右移动，使第一开口61与第二开口62连通、第三开口63与第四开口64。 [0036] 第二换热装置3具有第一接口31和第二接口32，换热件4具有第三接口41和第四接口42，压缩机1具有第五接口11和第六接口12，第一换热装置2具有第七接口21和第八接口22。第一节流元件51相对第二换热装置3的第二接口32靠近第一接口31设置，即相对第二换热装置3的第二接口32而言，第一节流元件51更为靠近第一接口31设置；第二节流元件52相对换热件4的第四接口42靠近第三接口41设置，即相对换热件4的第四接口42而言，第二节流元件52更为靠近第三接口41设置。 [0037] 换向阀6的第一开口61与压缩机1的第六接口12连通，第二开口61与第二换热装置3的第二接口32连通，第三开口63与压缩机1的第五接口11连通，第四开口64与第一换热装置2的第七接口21连通。压缩机1的第五接口11为进口，用于冷媒流入，压缩机1的第六接口 12为出口，用于冷媒的流出。 [0038] 飞行汽车热管理系统具有散热模式和加热模式。在散热模式下，第一换热装置2为冷凝器，第二换热装置3为蒸发器，蒸发器用于座舱100降温，换热件4用于给电池包200散热。第一接口31和第三接口41均为进口，用于冷媒流入。第二接口32和第四接口42均为出口，用于冷媒流出。第一节流元件51相对第二换热装置3的出口而言更为靠近进口设置，第二节流元件52相对换热件4的出口而言更为靠近进口设置。 [0039] 热管理系统处于散热模式时，如图4所示，四通阀处于第一开口61与第四开口64连通，第二开口62与第三开口63连通，冷媒通过压缩机1变成高温高压气体，通过第一开口61、第四开口64排出，进入第一换热装置2，在第一换热装置2吸冷放热后变成液体，然后分成两路，第一路经过第一节流元件51到第二换热装置3给座舱100内降温。第二路经过第二节流元件52到换热板，用于给电池包200散热，第一路和第二路换热后的冷媒回到压缩机1，完成一整个循环。 [0040] 在加热模式下，第一换热装置2为蒸发器，第二换热装置3为冷凝器，冷凝器用于座舱100升温，换热件4用于给电池包200加热。在制热模式下，第二接口32和第四接口42均为进口，用于冷媒流入。第一接口31和第三接口41均为出口，用于冷媒流出。第一节流元件51相对第二换热装置3的进口而言更为靠近出口设置，第二节流元件52相对换热件4的进口而言更为靠近出口设置。 [0041] 在加热模式下的工作过程，如图6所示，四通阀处于第一开口61与第二开口62连通，第三开口63与第四开口64连通，冷媒通过压缩机1变成高温高压气体，通过第一开口61、第二开口62排出，然后分成两路，第一路进入第二换热装置3，在第二换热装置3吸冷放热后变成液体，放出的热量传递到座舱100内升温；第二路经过换热板用于给电池包200预热，防止温度过低，影响使用性能，第一路和第二路换热后的冷媒通过第一换热装置2回到压缩机1，完成一整个循环。 [0042] 以上实施方式仅用于说明本申请而并非限制本申请所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本申请已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本申请进行修改或者等同替换，而一切不脱离本申请的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。