CN109591549A - 一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法 - Google Patents

一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法。管理***包括驱动电机、PTC加热器、电动水泵、第一电动截止阀、水暖散热器、鼓风机和车内蒸发器，所述驱动电机的冷却液通道一端通过第一管道与水暖散热器的一端连接，所述电动水泵、第一电动截止阀和PTC加热器依次设于第一管道上，所述电动水泵一端与驱动电机的冷却液通道一端连接，所述驱动电机的冷却液通道另一端通过第二管道与水暖散热器的另一端连接，所述鼓风机设于水暖散热器的一侧，所述车内蒸发器设于水暖散热器的另一侧。本发明可使汽车在冬春季节使用时能将驱动电机产生的热量回收到驾驶舱利用，将能降低PTC加热器的能耗，增加汽车在冬天续航里程。

Description

一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，更具体地说，特别涉及一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法。
背景技术
全球能源和环境***面临巨大的挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户，需要进行革命性的变革。目前全球新能源汽车发展已经形成了共识，从长期来看，包括纯电动、燃料电池技术在内的纯电驱动将是新能源汽车的主要技术方向，在短期内，油电混合、插电式混合动力将是重要的过渡路线。我国汽车工业以纯电驱动作为技术转型的主要战略方向，重点突破电池、电机和电控技术，推进纯电动汽车、插电式混合动力汽车产业化形成了以纯电动、油电混合动力、燃料电池三条技术路线为“三纵”，以动力蓄电池、驱动电机、动力总成控制***三种共性技术为“三横”的电动汽车研发格局。
传统的汽车空调利用发动机的余热来取暖，但电动汽车特别是纯电动汽车不再利用发动机的余热，这就需要一种既能制冷又能采暖的车用空调，空调***的能源消耗部分主要是制冷***和制热***，制冷***的主要能源消耗集中在压缩机上，一般需要消耗机械能或者电能等高品位的能源；制热***的能源消耗量更大一些，但其可以利用余热等低品位的能源，因此应根据整车的能源配置情况合理选择空调***的技术方案。与燃油汽车相比，对新能源汽车空调***的节能高效有了更高的要求，同时，新能源汽车空调***必须要解决制冷、制热两大问题。
纯电动专用车的电机功率大，功率损耗大，变成热能只能白白的损耗掉，能量损失大。电动汽车在冬天驾驶舱的制热主要依靠PTC加热，对电池的电量消耗大，对续航里程影响大。在冬天里，如能将电机产生的热量回收到驾驶舱利用，将能降低冬天PTC的能耗，增加车在冬天续航里程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法，以克服现有技术所存在的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新能源汽车大功率电机热量管理***，包括驱动电机和PTC加热器，其还包括电动水泵、第一电动截止阀、水暖散热器、鼓风机和车内蒸发器，所述驱动电机的冷却液通道一端通过第一管道与水暖散热器的一端连接，所述电动水泵、第一电动截止阀和PTC加热器依次设于第一管道上，所述电动水泵一端与驱动电机的冷却液通道一端连接，所述驱动电机的冷却液通道另一端通过第二管道与水暖散热器的另一端连接，所述鼓风机设于水暖散热器的一侧，所述车内蒸发器设于水暖散热器的另一侧。
进一步地，还包括散热循环***，所述散热循环***包括驱动电机散热器、空调冷凝器、冷凝风机、第二电动截止阀和驱动电机温度传感器，所述驱动电机散热器的一端通过第三管道与电动水泵的另一端连接，所述驱动电机散热器的另一端通过第四管道与驱动电机的冷却液通道另一端连接，所述驱动电机温度传感器设于驱动电机的冷却液通道一端，所述冷凝风机设于驱动电机散热器的一侧，所述空调冷凝器设于驱动电机散热器的另一侧。
进一步地，所述空调冷凝器的一端通过热力膨胀阀与车内蒸发器的一端连接，所述空调冷凝器的另一端通过电动压缩机与车内蒸发器的另一端连接，所述空调冷凝器与电动压缩机之间还连接有高低压开关。
进一步地，所述第二管道上靠近驱动电机的一侧还设有膨胀补水箱。
进一步地，所述水暖散热器包括散热器本体，所述散热器本体上设有进口和出口，所述出口的一侧设有排水堵头，所述散热器本体的上端设有安装卡，所述散热器本体的下端设有定位柱，所述散热器本体上还设有感温探头安装孔。
本发明还提供一种新能源汽车大功率电机热量管理***的管理方法，该管理方法包括散热循环工作模式和热能回收工作模式，
所述散热循环工作模式为：在夏秋季节，驱动电机工作需要进行散热，驱动电机温度传感器感应到电机冷却液温度达到设定值，第二电动截止阀打开，第一电动截止阀关闭，电动水泵启动，电机冷却液循环到驱动电机散热器并通过空调***的冷凝风机进行散热，导出电机热量；
所述热能回收工作模式为：在冬春季节，乘员舱需要制暖时，打开PTC加热器进行制暖，驱动电机温度传感器在感应到电机冷却液上升到一定的温度，第二电动截止阀关闭，第一电动截止阀打开，电动水泵启动，电机冷却液循环到水暖散热器，通过鼓风机进行散热制暖。
进一步地，在热能回收工作模式中，当乘员舱温度上升到设定温度时，PTC加热器关闭，使用驱动电机回收的热量进行乘员舱制暖。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种新能源汽车大功率电机热量管理***及管理方法，使汽车在冬春季节使用时能将驱动电机产生的热量回收到驾驶舱利用，将能降低PTC加热器的能耗，增加汽车在冬天续航里程；而在夏秋季节时，可直接通过驱动电机散热器将驱动电机的热能排出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明新能源汽车大功率电机热量管理***的框架图。
图2是本发明新能源汽车大功率电机热量管理***中水暖散热器的结构图。
附图标记说明：1驱动电机散热器、2空调冷凝器、3冷凝风机、4电动水泵、5驱动电机、6第一电动截止阀、7第二电动截止阀、8PTC加热器、9水暖散热器、10鼓风机、11电动压缩机、12高低压开关、13热力膨胀阀、14车内蒸发器、15驾驶舱回风温度传感器、16驱动电机温度传感器、17膨胀补水箱，20、散热器本体，21、进口，22、出口，23、排水堵头，24、定位柱，25、感温探头安装孔，26、安装卡。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种新能源汽车大功率电机热量管理***，包括驱动电机5、PTC加热器8、电动水泵4、第一电动截止阀6、水暖散热器9、鼓风机10和车内蒸发器14，所述驱动电机5的冷却液通道一端通过第一管道与水暖散热器9的一端连接，所述电动水泵4、第一电动截止阀6和PTC加热器8依次设于第一管道上，所述电动水泵4一端与驱动电机5的冷却液通道一端连接，所述驱动电机5的冷却液通道另一端通过第二管道与水暖散热器9的另一端连接，所述鼓风机10设于水暖散热器9的一侧，所述车内蒸发器14设于水暖散热器9的另一侧。
本发明进一步还包括散热循环***，所述散热循环***包括驱动电机散热器1、空调冷凝器2、冷凝风机3、第二电动截止阀7和驱动电机温度传感器16，所述驱动电机散热器1的一端通过第三管道与电动水泵4的另一端连接，所述驱动电机散热器1的另一端通过第四管道与驱动电机5的冷却液通道另一端连接，所述驱动电机温度传感器16设于驱动电机5的冷却液通道一端，所述冷凝风机3设于驱动电机散热器1的一侧，所述空调冷凝器2设于驱动电机散热器1的另一侧。
其中，所述空调冷凝器2的一端通过热力膨胀阀13与车内蒸发器14的一端连接，所述空调冷凝器2的另一端通过电动压缩机11与车内蒸发器14的另一端连接，所述空调冷凝器2与电动压缩机11之间还连接有高低压开关12。
所述的第二管道上靠近驱动电机5的一侧还设有膨胀补水箱17。
本发明的热量管理***的工作模式包括：散热循环工作模式和热能回收工作模式。
本发明中的水暖散热器为现有可以直接购买的，其结构图如图2所示。所述水暖散热器包括散热器本体20，所述散热器本体20上设有进口21和出口22，所述出口22的一侧设有排水堵头23，所述散热器本体20的上端设有安装卡26，所述散热器本体20的下端设有定位柱24，所述散热器本体20上还设有感温探头安装孔25。
所述的散热循环工作模式为：在夏秋季节，驱动电机5工作需要进行散热，驱动电机温度传感器16感应到电机冷却液温度达到设定值，第二电动截止阀7打开，第一电动截止阀6关闭，电动水泵4启动，电机冷却液循环到驱动电机散热器1并通过空调***的冷凝风机3进行散热，导出电机热量；
所述的热能回收工作模式为：在冬春季节，乘员舱需要制暖时，打开PTC加热器8进行制暖，驱动电机温度传感器16在感应到电机冷却液上升到一定的温度，第二电动截止阀7关闭，第一电动截止阀6打开，电动水泵4启动，电机冷却液循环到水暖散热器9，通过鼓风机10进行散热制暖，当乘员舱温度上升到设定温度时，PTC加热器8关闭，使用驱动电机5回收的热量进行乘员舱制暖。
本发明在夏秋季节不需要电机热量时，通过阀控制冷却液流向车头的空调冷凝器，对驱动电机进行散热，在冬春季节需要电机热量对乘员舱进行加热时，通过阀门控制冷却液流向驾驶舱蒸发器散热，对乘员舱加热，同时安装一个小功率PTC加热器进行辅助加热。确保快速制热以及除霜除雾达到法规要求。
下面介绍本发明应用在电动轻卡上的效果。
电动轻卡的驱动电机参数为：
电动轻卡的驱动电机的额定功率75KW。
驱动电机及电控效率为92％，损耗功率75KW*8％＝6KW。
损耗功率转换为热能效率为50％，热能6KW*50％＝3KW。
预计可以回收的热功率为3KW，原车内PTC加热功率需采用5KW，现可以采用2KW的PTC加热器来加热。每小时节约3°电能，轻卡预计为耗电量为30度电/百公里，节约电能能提高续航10％，总续航240KM，预计可以提升10％的续航里程24KM。通过本发明的实施，可以更好的提高电动轻卡的续航里程，更加节约能量。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车大功率电机热量管理***，包括驱动电机和PTC加热器，其特征在于：还包括电动水泵、第一电动截止阀、水暖散热器、鼓风机和车内蒸发器，所述驱动电机的冷却液通道一端通过第一管道与水暖散热器的一端连接，所述电动水泵、第一电动截止阀和PTC加热器依次设于第一管道上，所述电动水泵一端与驱动电机的冷却液通道一端连接，所述驱动电机的冷却液通道另一端通过第二管道与水暖散热器的另一端连接，所述鼓风机设于水暖散热器的一侧，所述车内蒸发器设于水暖散热器的另一侧。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车大功率电机热量管理***，其特征在于：还包括散热循环***，所述散热循环***包括驱动电机散热器、空调冷凝器、冷凝风机、第二电动截止阀和驱动电机温度传感器，所述驱动电机散热器的一端通过第三管道与电动水泵的另一端连接，所述驱动电机散热器的另一端通过第四管道与驱动电机的冷却液通道另一端连接，所述驱动电机温度传感器设于驱动电机的冷却液通道一端，所述冷凝风机设于驱动电机散热器的一侧，所述空调冷凝器设于驱动电机散热器的另一侧。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车大功率电机热量管理***，其特征在于：所述空调冷凝器的一端通过热力膨胀阀与车内蒸发器的一端连接，所述空调冷凝器的另一端通过电动压缩机与车内蒸发器的另一端连接，所述空调冷凝器与电动压缩机之间还连接有高低压开关。
4.根据权利要求2所述的新能源汽车大功率电机热量管理***，其特征在于：所述第二管道上靠近驱动电机的一侧还设有膨胀补水箱。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车大功率电机热量管理***，其特征在于：所述水暖散热器包括散热器本体，所述散热器本体上设有进口和出口，所述出口的一侧设有排水堵头，所述散热器本体的上端设有安装卡，所述散热器本体的下端设有定位柱，所述散热器本体上还设有感温探头安装孔。
6.一种新能源汽车大功率电机热量管理***的管理方法，其特征在于：该管理方法包括散热循环工作模式和热能回收工作模式；
所述散热循环工作模式为：在夏秋季节，驱动电机工作需要进行散热，驱动电机温度传感器感应到电机冷却液温度达到设定值，第二电动截止阀打开，第一电动截止阀关闭，电动水泵启动，电机冷却液循环到驱动电机散热器并通过空调***的冷凝风机进行散热，导出电机热量；
所述热能回收工作模式为：在冬春季节，乘员舱需要制暖时，打开PTC加热器进行制暖，驱动电机温度传感器在感应到电机冷却液上升到一定的温度，第二电动截止阀关闭，第一电动截止阀打开，电动水泵启动，电机冷却液循环到水暖散热器，通过鼓风机进行散热制暖。
7.根据权利要求6所述的新能源汽车大功率电机热量管理***的管理方法，其特征在于：在热能回收工作模式中，当乘员舱温度上升到设定温度时，PTC加热器关闭，使用驱动电机回收的热量进行乘员舱制暖。
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