CN110509819A - 一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明多情景应用的电动汽车动力电池冷却***中水壶的输出端与散热器连接，散热器的出水口与水泵连接，水泵的输出端第一路经过电子阀后经过充电机、MCU、电机，第二路经过电池***，电子阀输出端与充电机连接，第一温度传感器位于电池***内部冷却管路入口，第二温度传感器位于电池***内部冷却管路出口，压缩机输出端与冷凝器输入端连接，冷凝器输出端与膨胀阀的输入端连接，膨胀阀输出端与第一电子三通阀输入端连接，蒸发器输出端与压缩机输入端连接，冷却器输出端分别与散热器输入端以及压缩机的输入端连接，第一电子三通阀输出端分别与蒸发器输入端以及冷却器的输入端连接，第二电子三通阀输出端分别与散热器输入端以及冷却器输入端连接。

Description

一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***及其控制方法，其属于电动汽车技术领域。
背景技术：
温升会影响电池的很多特性参数,如内阻、电压、SOC、可用容量、充放电效率和电池寿命。动力电池的冷却性能的好坏直接影响电池的效率，同时也会影响到电池寿命和使用安全。但当前市场上主流的电池***冷却方案相对于走经济适用路线的纯电动多用途乘用车/厢式运输车存在以下缺点：
(1)由于受车辆基本参数制约，布置空间有限，无法满足两套独力冷却***(电池***一套冷却***，电机及其他电气部件共用一套冷却***)的布置需求；
(2)采用大型号压缩机及电池Chiller***，会大幅增加整车成本；
(3)与电机***等电器部件共用一套常规冷却***，由于工作状态的电机***发热量造成的温升较高，会降低冷却液对动力电池的冷却效果；
(4)在只有电池***需要冷却时(主要使用情景为电池***充电时)，往往冷却回路需经过所有水冷电器部件，造成水冷回路过长，冷却不及时，影响水冷效果。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。
发明内容：
本发明提供一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***及其控制方法，其为空间有限，对成本把控严格，但又有动力电池冷却***需求的走经济适用路线的纯电动多用途乘用车/厢式运输车提供了一种可条件式控制的冷却***。
本发明采用如下技术方案：一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***，包括水壶、散热器、水泵、电子阀、充电机、MCU、电机、电池***、第一温度传感器、第二温度传感器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、第一电子三通阀、蒸发器、冷却器以及第二电子三通阀，所述水壶的输出端与散热器连接，另一端用于加注冷却液，散热器的出水口与水泵连接，所述水泵的输出端分两路冷却管路，第一路经过电子阀后经过需要水冷的充电机、MCU、电机，第二路经过需要水冷的电池***，所述电子阀的输出端与充电机连接，第一温度传感器位于电池***内部冷却管路的入口，用来检测电池***的入水口温度，并反馈检测值至VCU，第二温度传感器位于电池***内部冷却管路的出口，用来检测电池***出水口温度，并反馈检测值至VCU，所述压缩机输出端与冷凝器输入端连接，冷凝器输出端与膨胀阀的输入端连接，膨胀阀输出端与第一电子三通阀的输入端连接，蒸发器输出端与压缩机输入端连接，冷却器输出端分别与散热器的输入端以及压缩机的输入端连接，所述第一电子三通阀输出端分别与蒸发器输入端以及冷却器的输入端连接，第二电子三通阀输出端分别与散热器的输入端以及冷却器的输入端连接。
本发明还采用如下技术方案：一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的控制方法，步骤如下：
当电池***处于充电状态时，电子阀关闭，冷却液不流经除电池***以外的水冷电器部件；
当冷却液温度满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电池***→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式为：
冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵流向电池***，从电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环；
当冷却液温度不能满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电池***→冷却器→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式如下：
空调***打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器，蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环，冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环，冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵流向电池***，从电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。
本发明又采用如下技术方案：一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的控制方法，步骤如下：
当电池***处于放电状态时，电子阀开启，冷却液分两路流经所有的水冷电器部件；
当冷却液温度满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式为：
冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、MCU、电机，另外一条水路流向电池***，从电机***和电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环；
当冷却液温度不能满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→冷却器→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式如下：
空调***打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器，蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环，冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环，冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、MCU、电机，另外一条水路流向电池***，从电机和电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。
本发明具有如下有益效果：本发明能够规避现有技术中不利于经济适用型电动车辆使用的动力电池冷却***的缺点，在有限的车辆空间内，低成本的实现动力电池***的即经济又比较好的冷却效果。并且根据具体使用情景，制定不同的冷却***的控制方法。
附图说明：
图1为本发明多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的示意图。
图2为本发明多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的控制方法流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明多情景应用的电动汽车动力电池冷却***，包括水壶、散热器、水泵、电子阀、充电机、MCU、电机、电池***、第一温度传感器、第二温度传感器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、第一电子三通阀、蒸发器、冷却器以及第二电子三通阀。其中水壶的输出端与散热器连接，另一端用于加注冷却液，散热器的出水口与水泵连接，其作用是将冷却液中的热量通过热交换散发到空气中，进而冷却冷却液，水泵的输出端分两路冷却管路经过各需要水冷的电器部件，第一路分别经过电子阀后经过充电机、MCU、电机等需要水冷但除电池***以外的电器部件，第二路经过需要水冷的电池***，电子阀的输出端与充电机连接，用来控制冷却液是否流经充电机、MCU及电机等非电池***的水冷电器部件，第一温度传感器位于电池***内部冷却管路的入口，用来检测电池***的入水口温度，并反馈检测值至VCU，第二温度传感器位于电池***内部冷却管路的出口，用来检测电池***出水口温度，并反馈检测值至VCU，压缩机输出端与冷凝器输入端连接，其将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机，冷凝器输出端与膨胀阀的输入端连接，其将流入的高温高压的制冷剂气体散热降温后，冷凝成高温高压的液态制冷剂流出，膨胀阀输出端与第一电子三通阀的输入端连接，其将高温高压的液态制冷剂节流，变成低温低压的液态制冷剂，蒸发器输出端与压缩机输入端连接，其将低温低压的液态制冷剂与热空气进行热交换，制冷剂蒸发成低温低压的气态制冷剂，回流至压缩机，冷却器输出端分别与散热器的输入端以及压缩机的输入端连接。与散热器连接的一侧流从电器部件流出的冷却液，与压缩机连接的一侧流空调制冷剂,通过流动过程进行热交换，进而达到冷却冷却液的效果。第一电子三通阀输出端分别与蒸发器输入端以及冷却器的输入端连接。当电池***的温度传感器反馈的温度值高于设定值时，开启流向冷却器的阀门，使部分制冷剂流入冷却器与冷却液进行热交换。阀门的开闭程度与冷却液温度有关，冷却液的温度越高，需求流向冷却器的制冷剂流量越大，同时流向蒸发器的制冷剂流量减少，但空调***仍可以工作。第二电子三通阀输出端分别与散热器的输入端以及冷却器的输入端连接。当冷却液需要进入冷却器进行热交换冷却时，第二电子三通阀的流向冷却器的阀门打开，直接回流至散热器的阀门关闭。
本发明多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的控制方法流程如下：
使用情景一：当电池***处于充电状态时，电子阀关闭，冷却液不流经除电池***以外的水冷电器部件。
当冷却液温度可以满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电池***→散热器进行冷却循环。具体的冷却方式为：
冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵流向电池***。从电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环；
当冷却液温度不能满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电池***→冷却器→散热器进行冷却循环。具体的冷却方式如下：
空调***打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小可自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器。蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环。冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环。冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵流向电池***。从电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。
其中冷却器的热交换速率及效果，可以根据冷却液的实际温度高于需求温度的程度，进行制冷剂的流量控制调节，空调***仍可以工作，虽然制冷效果稍微减弱。但是实现了有限的资源高效的利用，不会过度冷却造成不必要的浪费。冷却液达到需求温度时，冷却器停止工作，电子三通阀恢复常态，空调***可以恢复制冷效果。
使用情景二：当电池***处于放电状态时(车辆行驶时)，电子阀开启(常态)，冷却液分两路流经所有的水冷电器部件。
当冷却液温度可以满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→散热器进行冷却循环。具体的冷却方式为：
冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、MCU、电机***，另外一条水路流向电池***。从电机***和电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环。
当冷却液温度不能满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→冷却器→散热器进行冷却循环。具体的冷却方式如下：
空调***打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小可自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器。蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环。冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环。冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、MCU、电机***，另外一条水路流向电池***。从电机***和电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。
其中冷却器的热交换速率及效果，可以根据冷却液的实际温度高于需求温度的程度，进行制冷剂的流量控制调节，空调***仍可以工作，虽然制冷效果稍微减弱。但是实现了有限的资源高效的利用，不会过度冷却造成不必要的浪费。冷却液达到需求温度时，冷却器停止工作，电子三通阀恢复常态，空调***可以恢复制冷效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***，其特征在于：包括水壶、散热器、水泵、电子阀、充电机、MCU、电机、电池***、第一温度传感器、第二温度传感器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、第一电子三通阀、蒸发器、冷却器以及第二电子三通阀，所述水壶的输出端与散热器连接，另一端用于加注冷却液，散热器的出水口与水泵连接，所述水泵的输出端分两路冷却管路，第一路经过电子阀后经过需要水冷的充电机、MCU、电机，第二路经过需要水冷的电池***，所述电子阀的输出端与充电机连接，第一温度传感器位于电池***内部冷却管路的入口，用来检测电池***的入水口温度，并反馈检测值至VCU，第二温度传感器位于电池***内部冷却管路的出口，用来检测电池***出水口温度，并反馈检测值至VCU，所述压缩机输出端与冷凝器输入端连接，冷凝器输出端与膨胀阀的输入端连接，膨胀阀输出端与第一电子三通阀的输入端连接，蒸发器输出端与压缩机输入端连接，冷却器输出端分别与散热器的输入端以及压缩机的输入端连接，所述第一电子三通阀输出端分别与蒸发器输入端以及冷却器的输入端连接，第二电子三通阀输出端分别与散热器的输入端以及冷却器的输入端连接。
2.一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的控制方法，其特征在于：步骤如下：
当电池***处于充电状态时，电子阀关闭，冷却液不流经除电池***以外的水冷电器部件；
当冷却液温度满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电池***→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式为：
冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵流向电池***，从电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环；
当冷却液温度不能满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电池***→冷却器→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式如下：
空调***打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器，蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环，冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环，冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵流向电池***，从电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。
3.一种多情景应用的电动汽车动力电池冷却***的控制方法，其特征在于：步骤如下：
当电池***处于放电状态时，电子阀开启，冷却液分两路流经所有的水冷电器部件；
当冷却液温度满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式为：
冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、MCU、电机，另外一条水路流向电池***，从电机***和电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环；
当冷却液温度不能满足电池***的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→冷却器→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式如下：
空调***打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器，蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环，冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环，冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、MCU、电机，另外一条水路流向电池***，从电机和电池***流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。
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