CN103407346B - 一种纯电动汽车整车热管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纯电动汽车整车热管理***，其特征在于：包括电机***冷却回路、电池***低温散热回路、电池***较高温冷却回路、电池***充电加热回路、乘客舱加热器采暖回路以及乘客舱制冷回路，有效地满足电机***的冷却需求、电池***的加热和冷却需求、以及乘员舱的制冷及采暖需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种热管理***，尤其是涉及一种纯电动汽车整车热管理***。
背景技术
众所周知，电动汽车因为具有清洁无污染、能量转换效率高、结构简单、使用维护方便等优点,已成为当代汽车研究的热点。但是，动力电池及其他零部件对环境温度的要求相对较高，导致电动车相比于传统燃油车适用的地域范围小，推广难度大。
因此，如何冷却电机***，如何保证电池***在最佳工作温度范围，如何满足乘员舱的制冷和采暖等电动车热管理***的研究，对于推广普及电动汽车有着重大意义。
发明内容
本发明设计了一种纯电动汽车整车热管理***，其解决的技术问题是当前电动汽车缺少统一的整车热管理***，空调***单独满足乘客舱采暖及制冷需求，整车控制器或电驱动控制器单独控制冷却***，电池控制器单独管理电池***，各***缺少互相结合的热管理方案，效率较低，功能单一。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种纯电动汽车整车热管理***，其特征在于：包括电机***冷却回路、电池***低温散热回路、电池***较高温冷却回路、电池***充电加热回路、乘客舱加热器采暖回路以及乘客舱制冷回路，有效地满足电机***的冷却需求、电池***的加热和冷却需求、以及乘员舱的制冷及采暖需求。
进一步，储液壶（1）、电机散热器（2）、电机水泵（3）以及电机***（4）通过管路连接成所述电机***冷却回路，所述电机***冷却回路采用电机散热器冷却液冷却。
进一步，冷却风扇辅助电机散热器（2）散热。
进一步，电池散热器（5）、电池水泵（8）、电池包（9）通过管路连接成所述电池***低温散热回路，电池散热器（5）和电池水泵（8）之间的管路上设有电磁阀A（6），所述电池***低温散热回路采用电池散热器液体冷却。
进一步，电池***较高温冷却回路包括电池冷却液循环回路和空调冷媒循环回路，电池水泵（8）、电池包（9）、紧凑型冷却器（10）通过管路连接成所述电池冷却液循环回路，电池水泵（8）与紧凑型冷却器（10）之间设有电磁阀B（7）；紧凑型冷却器（10）、电动压缩机（11）以及冷凝器（12）通过管路连接成所述空调冷媒循环回路，在紧凑型冷却器（10）与冷凝器（12）之间设有电磁阀D（14）；电池冷却液和空调冷媒在紧凑型冷却器（10）中完成热交换从而冷却电池包（9）。
进一步，冷却风扇辅助冷凝器（12）散热。
进一步，电池包（9）、采暖水泵（17）以及液体加热器（18）通过管路连接成所述电池***充电加热回路，电池包（9）与液体加热器（18）之间的管路上设有电磁阀F（20）。
进一步，HVAC中的暖风芯子（16）、采暖水泵（17）以及液体加热器（18）通过管路连接成所述乘客舱加热器采暖回路，暖风芯子（16）与液体加热器（18）之间的管路上设有电磁阀E（19）。
进一步，HVAC中的空调蒸发器（15）、电动压缩机（11）以及冷凝器（12）通过管路连接成所述乘客舱制冷回路，HVAC中的空调蒸发器（15）与冷凝器（12）之间的管路上设有电磁阀C（13）。
进一步，冷却风扇辅助冷凝器（12）散热。
该纯电动汽车整车热管理***与传统纯电动汽车整车热管理***相比，具有以下有益效果：
（1）本发明可有效满足电机***的冷却需求、电池***的加热和冷却需求以及乘员舱的制冷及采暖需求，并且本套热管理***功能完善，可保证整车适用的温度范围更广，因此产品覆盖的市场范围更广阔。
（2）本发明中电池***较高温冷却回路采用紧凑型冷却器辅助电池***冷却，有效的将空调制冷功能和电池的冷却需求相结合，提升了整车在夏季的使用性能。
（3）本发明中电池***充电加热回路采用液体加热器，保证电池在较低环境温度下能够充电，有效提升了整车在冬季的使用性能。
附图说明
图1：本发明纯电动汽车整车热管理***的原理图；
图2：本发明中电机***冷却回路工作原理图；
图3：本发明中电池***低温散热回路工作原理图；
图4：本发明中电池***较高温冷却回路工作原理图；
图5：本发明中电池***充电加热回路工作原理图；
图6：本发明中乘客舱加热器采暖回路工作原理图；
图7：本发明中乘客舱制冷回路工作原理图。
附图标记说明：
1—储液壶；2—电机散热器；3—电机水泵；4—电机***；5—电池散热器；6—电磁阀A；7—电磁阀B；8—电池水泵；9—电池包；10—紧凑型冷却器；11—电动压缩机；12—冷凝器；13—电磁阀C；14—电磁阀D；15—空调蒸发器；16—暖风芯子；17—电池加热与乘员舱采暖水泵；18—液体加热器；19—电磁阀E；20—电磁阀F。
具体实施方式
下面结合图1至图6，对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种纯电动汽车整车热管理***，其特征在于：包括电机***冷却回路、电池***低温散热回路、电池***较高温冷却回路、电池***充电加热回路、乘客舱加热器采暖回路以及乘客舱制冷回路。储液壶1、电机散热器2、电机水泵3以及电机***4通过管路连接成电机***冷却回路，电机***冷却回路采用电机散热器冷却液冷却。冷却风扇辅助电机散热器2散热。电池散热器5、电池水泵8、电池包9通过管路连接成电池***低温散热回路，电池散热器5和电池水泵8之间的管路上设有电磁阀A6，电池***低温散热回路采用电池散热器液体冷却。电池***较高温冷却回路包括电池冷却液循环回路和空调冷媒循环回路，电池水泵8、电池包9、紧凑型冷却器10通过管路连接成所述电池冷却液循环回路，电池水泵8与紧凑型冷却器10之间设有电磁阀B7；紧凑型冷却器10、电动压缩机11以及冷凝器12通过管路连接成空调冷媒循环回路，在紧凑型冷却器10与冷凝器12之间设有电磁阀D14；电池冷却液和空调冷媒在紧凑型冷却器10中完成热交换从而冷却电池包9。冷却风扇辅助冷凝器12散热。电池包9、采暖水泵17以及液体加热器18通过管路连接成电池***充电加热回路，电池包9与液体加热器18之间的管路上设有电磁阀F20。HVAC中的暖风芯子16、采暖水泵17以及液体加热器18通过管路连接成所述乘客舱加热器采暖回路，暖风芯子16与液体加热器18之间的管路上设有电磁阀E19。HVAC中的空调蒸发器15、电动压缩机11以及冷凝器12通过管路连接成乘客舱制冷回路，HVAC中的空调蒸发器15与冷凝器12之间的管路上设有电磁阀C13。
本发明纯电动汽车整车热管理***工作方法如下：
步骤一：电驱动***的冷却包括对驱动电机和电机控制器的冷却，冷却液流经电机散热器2，冷却风扇辅助电机散热器2散热，冷却回路如图2所示。
当驱动电机或者驱动电机控制器温度达到某值时，电机水泵3工作，冷却液循环流动散热，继续完成对二者的散热。当驱动电机或者驱动电机控制器温度达到更高值时，电机水泵3和冷却风扇都工作，加快对电机***4的散热。
步骤二：动力电池处于充电或放电状态时，其单体或平均温度高于某值时，电池水泵8工作，即开启电池低温散热回路，低温散热回路如图3。
电磁阀6开启，电磁阀7关闭，冷却液经电池散热器散5热后回流至动力电池包9，对电池***散热。充电时，风扇、电池水泵8及电磁阀A6由充电机供电（充电机从电网取电），减少能源转化环节，提高能源利用率。
当电池***温度更高，低温散热不满足冷却需求时，则开启电池较高温冷却回路对电池***进行散热，请参考步骤三。
步骤三：动力电池包9处于充电或放电状态时，当电池单体或平均温度更高，低温散热回路不足以带走电池***热量时，开启较高温散热回路对动力电池散热，电池高温散热回路如图4。
当动力电池包9高温放电时，若动力电池温度过高，低温散热回路不足以带走电池***热量时，电磁阀6关闭，即关闭低温散热回路；电磁阀B7和电磁阀D14开启，即电动压缩机11、电池水泵8都工作，电池冷却液和空调冷媒都流经紧凑型冷却器10，在紧凑型冷却器10中完成温度传递，从而冷却电池；电磁阀C13可根据乘客舱的实际制冷需求控制开启或关闭。
当动力电池包9高温充电时，若动力电池温度过高，低温散热回路不足以带走电池***热量时，热管理***控制充电回路继电器断开（停止充电，延缓电池温升），电磁阀A6关闭，即关闭低温散热回路；电磁阀B7和电磁阀D14开启，即电动压缩机11、电池水泵8都工作，电池冷却液和空调冷媒都流经紧凑型冷却器10，在紧凑型冷却器10中完成温度传递，从而冷却电池；电磁阀C13关闭。当电池温度低于一定值时，关闭电动压缩机11制冷和紧凑型冷却器10，关闭电磁阀B7和电磁阀D14，充电回路继续充电。以此循环工作，直至动力电池电量充满。充电时，风扇、电动压缩机11、紧凑型冷却器10、电池水泵8及电磁阀由充电机供电（充电机从电网取电），减少能源转化环节，提高能源利用率。
步骤四：动力电池包9充电过程中，若电池温度过低（比如-20℃到0℃），则需启动电池充电加热回路，如图5所示。
电磁阀E19关闭，即关闭乘客舱采暖回路；电磁阀F20开启，采暖水泵17和液体加热器18工作，将液体加热后流经电池***，将电池温度加热到一定温度值时，热管理***方可允许充电机充电，且关闭电磁阀20，关闭水泵17和液体加热器18。充电时，液体加热器18、采暖水泵17及电磁阀由充电机供电（充电机从电网取电），减少能源转化环节，提高能源利用率。
步骤五：当整车行驶、乘客舱有采暖需求时，乘客舱加热器采暖回路工作如图6。
电磁阀E19开启，即启动乘客舱采暖回路；电磁阀F20关闭，采暖水泵17和液体加热器18将水加热后流经HVAC中的暖风芯子16，鼓风机将热风吹至乘客舱。行驶中，液体加热器18、采暖水泵17及电磁阀由动力电池供电。
步骤六：当乘客舱有制冷需求时，乘客舱制冷回路工作如图7所示。
电磁阀C13开启，即开启乘客舱制冷回路，电动压缩机11工作，鼓风机将冷风吹至乘客舱。电磁阀D14根据电池***需求判断开启或关闭，若开启，工作模式参考步骤三。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种纯电动汽车整车热管理***，其特征在于：包括电机***冷却回路、电池***低温散热回路、电池***较高温冷却回路、电池***充电加热回路、乘客舱加热器采暖回路以及乘客舱制冷回路，有效地满足电机***的冷却需求、电池***的加热和冷却需求、以及乘员舱的制冷及采暖需求；储液壶（1）、电机散热器（2）、电机水泵（3）以及电机***（4）通过管路连接成所述电机***冷却回路，所述电机***冷却回路采用电机散热器冷却液冷却；电池散热器（5）、电池水泵（8）、电池包（9）通过管路连接成所述电池***低温散热回路，电池散热器（5）和电池水泵（8）之间的管路上设有电磁阀A（6），所述电池***低温散热回路采用电池散热器液体冷却；电池***较高温冷却回路包括电池冷却液循环回路和空调冷媒循环回路，电池水泵（8）、电池包（9）、紧凑型冷却器（10）通过管路连接成所述电池冷却液循环回路，电池水泵（8）与紧凑型冷却器（10）之间设有电磁阀B（7）；紧凑型冷却器（10）、电动压缩机（11）以及冷凝器（12）通过管路连接成所述空调冷媒循环回路，在紧凑型冷却器（10）与冷凝器（12）之间设有电磁阀D（14）；电池冷却液和空调冷媒在紧凑型冷却器（10）中完成热交换从而冷却电池包（9）；电池包（9）、采暖水泵（17）以及液体加热器（18）通过管路连接成所述电池***充电加热回路，电池包（9）与液体加热器（18）之间的管路上设有电磁阀F（20）；HVAC中的暖风芯子（16）、采暖水泵（17）以及液体加热器（18）通过管路连接成所述乘客舱加热器采暖回路，暖风芯子（16）与液体加热器（18）之间的管路上设有电磁阀E（19）；HVAC中的空调蒸发器（15）、电动压缩机（11）以及冷凝器（12）通过管路连接成所述乘客舱制冷回路，HVAC中的空调蒸发器（15）与冷凝器（12）之间的管路上设有电磁阀C（13）；步骤一、当电池***温度更高，低温散热不满足冷却需求时，则开启电池较高温冷却回路对电池***进行散热，请参考步骤二；步骤二：动力电池包（9）处于充电或放电状态时，当电池单体或平均温度更高，低温散热回路不足以带走电池***热量时，开启较高温散热回路对动力电池散热，当动力电池包（9）高温放电时，若动力电池温度过高，低温散热回路不足以带走电池***热量时，电磁阀A（6）关闭，即关闭低温散热回路；电磁阀B（7）和电磁阀D（14）开启，即电动压缩机（11）、电池水泵（8）都工作，电池冷却液和空调冷媒都流经紧凑型冷却器（10），在紧凑型冷却器（10）中完成温度传递，从而冷却电池；电磁阀C（13）可根据乘客舱的实际制冷需求控制开启或关闭；当动力电池包（9）高温充电时，若动力电池温度过高，低温散热回路不足以带走电池***热量时，热管理***控制充电回路继电器断开，电磁阀A（6）关闭，即关闭低温散热回路；电磁阀B（7）和电磁阀D（14）开启，即电动压缩机（11）、电池水泵（8）都工作，电池冷却液和空调冷媒都流经紧凑型冷却器（10），在紧凑型冷却器（10）中完成温度传递，从而冷却电池；电磁阀C（13）关闭；当电池温度低于一定值时，关闭电动压缩机（11）制冷和紧凑型冷却器（10），关闭电磁阀B（7）和电磁阀D（14），充电回路继续充电；以此循环工作，直至动力电池电量充满；充电时，风扇、电动压缩机（11）、紧凑型冷却器（10）、电池水泵（8）及电磁阀由充电机供电；步骤三：动力电池包（9）充电过程中，若电池温度过低（-20℃到0℃），则需启动电池充电加热回路，电磁阀E（19）关闭，即关闭乘客舱采暖回路；电磁阀F（20）开启，采暖水泵（17）和液体加热器（18）工作，将液体加热后流经电池***，将电池温度加热到一定温度值时，热管理***方可允许充电机充电，且关闭电磁阀F（20），关闭水泵（17）和液体加热器（18）；充电时，液体加热器（18）、采暖水泵（17）及电磁阀由充电机供电。
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