CN112706582A - 电动汽车空调热管理***及电动汽车 - Google Patents

电动汽车空调热管理***及电动汽车 Download PDF

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高威敏
吴金
陈淋
陈龙
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Jiangxi Jiangling Group New Energy Automobile Co Ltd
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车空调热管理***及电动汽车，该电动汽车空调热管理***包括：包括溢水壶、电子水泵、车载充电器、电控***、电机、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、空调水泵、PTC加热器、HVAC总成、三通阀、第三三通电磁阀。本发明通过设计合理的水路循环，能够将车载充电器、电控***、电机等电子器件工作发热收集起来，当进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值时，所以此时循环中的水已足够热，能够用于空调采暖中，被加热的水进入到HVAC总成中的暖芯中，最后通过暖芯以及鼓风机的作用将热风导入车内，起到为乘员舱供暖的效果，比单纯的使用PTC加热器，能够有效降低电池包的能量消耗，有助于提升电池汽车的续航里程。

Description

电动汽车空调热管理***及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车空调热管理***及电动汽车。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展和人们生活条件的不断改善，汽车已经成为人们出行不可或缺的交通工具之一。汽车保有量逐年增加，越来越多的人拥有了私家车。而电动汽车是目前汽车行业发展的方向。
对于电动汽车来说，电池包续航能力显得尤为重要，现有技术中，电动汽车在通过暖通空调***(HAVC)为乘员舱供暖时，主要是通过PTC加热器消耗电池包的电能来实现的，单纯的使用PTC加热器会导致电池包的续航能力降低，尤其是冬季时，会大幅降低续航里程，影响用户的驾驶体验。
发明内容
为此，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车空调热管理***，以解决现有技术中，单纯的使用PTC加热器会导致电池包的续航能力降低的问题。
一种电动汽车空调热管理***，包括溢水壶、电子水泵、车载充电器、电控***、电机、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、空调水泵、PTC加热器、HVAC总成、三通阀、第三三通电磁阀；
所述电子水泵与所述车载充电器之间、所述车载充电器与所述电控***之间、所述电控***与所述电机之间、所述电机与所述第一三通电磁阀之间、所述第一三通电磁阀与所述第二三通电磁阀之间、所述第二三通电磁阀与所述空调水泵之间、所述空调水泵与所述PTC加热器之间、所述PTC加热器与所述HVAC总成之间、所述HVAC总成与所述三通阀之间、所述三通阀与所述第三三通电磁阀之间、所述第三三通电磁阀与所述电子水泵之间分别通过水管连接，以形成水路循环，所述溢水壶提供的水用于在所述水路循环中流通；
所述第一三通电磁阀与所述第二三通电磁阀之间设有进水水温传感器；
当所述进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值时，所述电控***控制所述第一三通电磁阀、所述第二三通电磁阀以及所述第三三通电磁阀的工作状态，以使所述电机与所述空调水泵之间的水路连通，且所述HVAC总成与所述电子水泵之间的水路连通，被加热的水依次经过所述电子水泵与所述车载充电器之间的水管、所述车载充电器与所述电控***之间的水管、所述电控***与所述电机之间的水管、所述电机与所述第一三通电磁阀之间的水管、所述第一三通电磁阀与所述第二三通电磁阀之间的水管、所述第二三通电磁阀与所述空调水泵之间的水管、所述空调水泵与所述PTC加热器之间的水管、所述PTC加热器与所述HVAC总成之间的水管，最后进入所述HVAC总成中的暖芯中，通过所述暖芯以及鼓风机的作用将热风导入车内。
根据本发明提供的电动汽车空调热管理***，通过设计合理的水路循环，能够将车载充电器、电控***、电机等电子器件工作发热收集起来，对循环水路中的水进行加热，当进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值时，所以此时循环中的水已足够热，能够用于空调采暖中，被加热的水进入到HVAC总成中的暖芯中，最后通过暖芯以及鼓风机的作用将热风导入车内，起到为乘员舱供暖的效果，比单纯的使用PTC加热器，能够有效降低电池包的能量消耗，有助于提升电池汽车的续航里程。
另外，根据本发明上述的电动汽车空调热管理***，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述HVAC总成与所述三通阀之间设有出水水温传感器；当所述出水水温传感器检测到的水温值大于或等于第二预设温度值时，所述电控***控制所述第三三通电磁阀的工作状态，以断开所述HVAC总成与所述电子水泵之间的水路连通。
进一步地，当所述进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值、且小于第三预设温度值时，所述第三预设温度值大于所述第一预设温度值，所述电控***控制控制所述PTC加热器进行加热工作，当所述进水水温传感器检测到的水温值大于所述第三预设温度值时，所述电控***控制控制所述PTC加热器停止加热工作。
进一步地，所述电动汽车空调热管理***还包括车外散热器，所述车外散热器分别与所述第一三通电磁阀和所述第三三通电磁阀通过水管连接，通过所述电控***控制所述第一三通电磁阀和所述第三三通电磁阀的工作状态，以使所述溢水壶提供的水在所述车外散热器与所述第三三通电磁阀之间的水管、所述第三三通电磁阀与所述电子水泵之间的水管、所述电子水泵与所述车载充电器之间的水管、所述车载充电器与所述电控***之间的水管、所述电控***与所述电机之间的水管、所述电机与所述第一三通电磁阀之间的水管、所述第一三通电磁阀与所述车外散热器之间的水管循环流通。
进一步地，所述电动汽车空调热管理***还包括四通热交换器，所述四通热交换器分别与所述第二三通电磁阀和所述三通阀通过水管连接。
进一步地，通过所述电控***控制所述第二三通电磁阀的工作状态，以断开所述电机与所述空调水泵之间的水路连通，并使所述溢水壶提供的水在所述PTC加热器与所述HVAC总成之间的水管、所述HVAC总成与所述三通阀之间的水管、所述三通阀与所述四通热交换器之间的水管、所述四通热交换器与所述第二三通电磁阀之间的水管、所述第二三通电磁阀与所述空调水泵之间的水管、所述空调水泵与所述PTC加热器之间的水管循环流通。
进一步地，所述电动汽车空调热管理***还包括电池包水泵和电池包，所述四通热交换器分别与所述电池包水泵和所述电池包通过水管连接，所述电池包水泵和电池包通过水管连接，所述溢水壶提供的水还用于在所述四通热交换器与所述电池包水泵之间的水管、所述电池包水泵与所述电池包之间的水管、所述电池包与所述四通热交换器之间的水管循环流通。
进一步地，所述四通热交换器带有膨胀阀，冷媒介质用于在所述四通热交换器与所述电池包水泵之间的水管、所述电池包水泵与所述电池包之间的水管、所述电池包与所述四通热交换器之间的水管循环流通。
本发明的另一个目的在于提出一种采用上述电动汽车空调热管理***的电动汽车。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的电动汽车空调热管理***的结构示意图；
图2是电动汽车空调热管理***处于第一种工作状态下的水路循环示意图；
图3是电动汽车空调热管理***处于第二种工作状态下的水路循环示意图；
图4是电动汽车空调热管理***处于第三种工作状态下的水路循环示意图；
图5是电动汽车空调热管理***处于第四种工作状态下的水路循环示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明一实施例提供的电动汽车空调热管理***，包括溢水壶(图未示)、电子水泵11、车载充电器12、电控***13、电机14、第一三通电磁阀15、第二三通电磁阀16、空调水泵17、PTC加热器18、HVAC总成19、三通阀20、第三三通电磁阀21。其中，车载充电器12还可以换成直流转换器等发热器件，或者同时包括车载充电器和直流转换器。
所述电子水泵11与所述车载充电器12之间、所述车载充电器12与所述电控***13之间、所述电控***13与所述电机14之间、所述电机14与所述第一三通电磁阀15之间、所述第一三通电磁阀15与所述第二三通电磁阀16之间、所述第二三通电磁阀16与所述空调水泵17之间、所述空调水泵17与所述PTC加热器18之间、所述PTC加热器18与所述HVAC总成19之间、所述HVAC总成19与所述三通阀20之间、所述三通阀20与所述第三三通电磁阀21之间、所述第三三通电磁阀21与所述电子水泵11之间分别通过水管连接，以形成水路循环，所述溢水壶提供的水用于在所述水路循环中流通，溢水壶可以车内的其它位置，溢水壶通过管路接入水路循环中，从而向水路循环提供水。
所述第一三通电磁阀15与所述第二三通电磁阀16之间设有进水水温传感器31。
请参阅图2，当所述进水水温传感器31检测到的水温值大于或等于第一预设温度值时，所述电控***13控制所述第一三通电磁阀15、所述第二三通电磁阀16以及所述第三三通电磁阀21的工作状态，具体是控制第一三通电磁阀15中的a1端口和a2端口连通，第二三通电磁阀16的b1端口和b2端口连通，第三三通电磁阀21的c1端口和c2端口连通，以使所述电机14与所述空调水泵17之间的水路连通，且所述HVAC总成19与所述电子水泵11之间的水路连通(三通阀20一直处于连通状态)，被加热的水依次经过所述电子水泵11与所述车载充电器12之间的水管、所述车载充电器12与所述电控***13之间的水管、所述电控***13与所述电机14之间的水管、所述电机14与所述第一三通电磁阀15之间的水管、所述第一三通电磁阀15与所述第二三通电磁阀16之间的水管、所述第二三通电磁阀16与所述空调水泵17之间的水管、所述空调水泵17与所述PTC加热器18之间的水管、所述PTC加热器18与所述HVAC总成19之间的水管，最后进入所述HVAC总成19中的暖芯中，通过所述暖芯以及鼓风机的作用将热风导入车内，实现采暖。
然后，水经过HVAC总成19后被降温，降温后的水依次流过HVAC总成19与三通阀20之间的水管、三通阀20与第三三通电磁阀21之间的水管、第三三通电磁阀21与电子水泵11之间的水管，实现水路循环。
上述水路循环主要用于冬季工况，当空调有采暖需求时，通过进水水温传感器31判断的水温值是否大于或等于第一预设温度值(例如30℃)，若是，则控制第一三通电磁阀15中的a1端口和a2端口连通，第二三通电磁阀16的b1端口和b2端口连通，第三三通电磁阀21的c1端口和c2端口连通。此外，具体实施时，还可以根据暖芯的进水温度，决定PTC加热器18是否开启和开启功率。
此外，作为一种可选的实施方式，当所述进水水温传感器31检测到的水温值大于或等于第一预设温度值、且小于第三预设温度值时，所述第三预设温度值大于所述第一预设温度值，所述电控***13控制控制所述PTC加热器18进行加热工作，当所述进水水温传感器31检测到的水温值大于所述第三预设温度值时，所述电控***13控制控制所述PTC加热器18停止加热工作。
例如，当空调采暖需求功率为2000W时，过车载充电器12、电控***13、电机14的发热对水温加热，折算的功率只有1000W时(即进水水温传感器31检测到的水温值大于或等于第一预设温度值、且小于第三预设温度值时)，则可以开启PTC加热器18，通过PTC加热器18补充1000W的功率。可以理解的，若直接通过PTC加热器18来满足功率为2000W采暖需求，则会消耗大量的能量，而采用上述水路循环则可以很好的缓解这一问题。当空调采暖需求功率为1000W时，通过车载充电器12、电控***13、电机14的发热对水温加热，加热后的水温已经能够达到需求(即进水水温传感器31检测到的水温值大于第三预设温度值时)，则可以不开启PTC加热器18。
此外，本实施例中，所述HVAC总成19与所述三通阀20之间设有出水水温传感器32；当所述出水水温传感器32检测到的水温值大于或等于第二预设温度值时，所述电控***13控制所述第三三通电磁阀21的工作状态，具体是断开c1端口和c2端口的连通，以断开所述HVAC总成19与所述电子水泵之间的水路连通，防止水温过高影响电控***13、电机14的正常工作。
请参阅图1和图3，本实施例中，所述电动汽车空调热管理***还包括车外散热器22，所述车外散热器22分别与所述第一三通电磁阀15和所述第三三通电磁阀21通过水管连接，通过所述电控***13控制所述第一三通电磁阀15和所述第三三通电磁阀21的工作状态，具体是控制第一三通电磁阀15中的a1端口和a3端口连通，第三三通电磁阀21的c1端口和c3端口连通，以使所述溢水壶提供的水在所述车外散热器22与所述第三三通电磁阀21之间的水管、所述第三三通电磁阀21与所述电子水泵11之间的水管、所述电子水泵11与所述车载充电器12之间的水管、所述车载充电器12与所述电控***13之间的水管、所述电控***13与所述电机14之间的水管、所述电机14与所述第一三通电磁阀15之间的水管、所述第一三通电磁阀15与所述车外散热器22之间的水管循环流通。该水路循环的作用是，当空调采暖无需求时，通过与车外散热器22串联，预防电控***13和电机14的温度过高，主要用于夏天和春秋的工况。
请参阅图1和图4，此外，本实施例中，所述电动汽车空调热管理***还包括四通热交换器23，所述四通热交换器23分别与所述第二三通电磁阀16和所述三通阀20通过水管连接。
通过所述电控***13控制所述第二三通电磁阀16的工作状态，具体是控制第二三通电磁阀16的b2端口和b3端口的连通、断开b1端口和b2端口的连通，以断开所述电机14与所述空调水泵17之间的水路连通，并使所述溢水壶提供的水在所述PTC加热器18与所述HVAC总成19之间的水管、所述HVAC总成19与所述三通阀20之间的水管、所述三通阀20与所述四通热交换器23之间的水管、所述四通热交换器23与所述第二三通电磁阀16之间的水管、所述第二三通电磁阀16与所述空调水泵17之间的水管、所述空调水泵17与所述PTC加热器18之间的水管循环流通。上述水管循环是通过单独的PTC加热器18实现采暖，主要用于：A、前除霜有暖风需求时，B、空调采暖需水温快速上升时，C、电池包有升温需求时等工况。
请参阅图1和图5，所述电动汽车空调热管理***还包括电池包水泵24和电池包25，所述四通热交换器23分别与所述电池包水泵24和所述电池包25通过水管连接，所述电池包水泵24和电池包25通过水管连接，所述溢水壶提供的水还用于在所述四通热交换器23与所述电池包水泵24之间的水管、所述电池包水泵24与所述电池包25之间的水管、所述电池包25与所述四通热交换器23之间的水管循环流通。该水路循环可以配合PTC加热器18的加热工作，主要用于当电池包有升温需求时，通过四通热交换器23将热量传递给电池包25，达到给电池包25升温的目的。
具体的，所述四通热交换器23带有膨胀阀，冷媒介质用于在所述四通热交换器23与所述电池包水泵24之间的水管、所述电池包水泵24与所述电池包25之间的水管、所述电池包25与所述四通热交换器23之间的水管循环流通。该水路循环主要用于当电池包有降温需求时，空调压缩机开启，通过冷媒介质对电池包进行降温。
综上，根据本实施例提供的电动汽车空调热管理***，通过设计合理的水路循环，能够将车载充电器、电控***、电机等电子器件工作发热收集起来，对循环水路中的水进行加热，当进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值时，所以此时循环中的水已足够热，能够用于空调采暖中，被加热的水进入到HVAC总成中的暖芯中，最后通过暖芯以及鼓风机的作用将热风导入车内，起到为乘员舱供暖的效果，比单纯的使用PTC加热器，能够有效降低电池包的能量消耗，有助于提升电池汽车的续航里程。
此外，本发明的另一实施例还提供一种电动汽车，该电动汽车至少包括上述的电动汽车空调热管理***。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电动汽车空调热管理***，其特征在于，包括溢水壶、电子水泵、车载充电器、电控***、电机、第一三通电磁阀、第二三通电磁阀、空调水泵、PTC加热器、HVAC总成、三通阀、第三三通电磁阀；
所述电子水泵与所述车载充电器之间、所述车载充电器与所述电控***之间、所述电控***与所述电机之间、所述电机与所述第一三通电磁阀之间、所述第一三通电磁阀与所述第二三通电磁阀之间、所述第二三通电磁阀与所述空调水泵之间、所述空调水泵与所述PTC加热器之间、所述PTC加热器与所述HVAC总成之间、所述HVAC总成与所述三通阀之间、所述三通阀与所述第三三通电磁阀之间、所述第三三通电磁阀与所述电子水泵之间分别通过水管连接，以形成水路循环，所述溢水壶提供的水用于在所述水路循环中流通；
所述第一三通电磁阀与所述第二三通电磁阀之间设有进水水温传感器；
当所述进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值时，所述电控***控制所述第一三通电磁阀、所述第二三通电磁阀以及所述第三三通电磁阀的工作状态，以使所述电机与所述空调水泵之间的水路连通，且所述HVAC总成与所述电子水泵之间的水路连通，被加热的水依次经过所述电子水泵与所述车载充电器之间的水管、所述车载充电器与所述电控***之间的水管、所述电控***与所述电机之间的水管、所述电机与所述第一三通电磁阀之间的水管、所述第一三通电磁阀与所述第二三通电磁阀之间的水管、所述第二三通电磁阀与所述空调水泵之间的水管、所述空调水泵与所述PTC加热器之间的水管、所述PTC加热器与所述HVAC总成之间的水管，最后进入所述HVAC总成中的暖芯中，通过所述暖芯以及鼓风机的作用将热风导入车内。
2.根据权利要求1所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，所述HVAC总成与所述三通阀之间设有出水水温传感器；当所述出水水温传感器检测到的水温值大于或等于第二预设温度值时，所述电控***控制所述第三三通电磁阀的工作状态，以断开所述HVAC总成与所述电子水泵之间的水路连通。
3.根据权利要求1所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，当所述进水水温传感器检测到的水温值大于或等于第一预设温度值、且小于第三预设温度值时，所述第三预设温度值大于所述第一预设温度值，所述电控***控制控制所述PTC加热器进行加热工作，当所述进水水温传感器检测到的水温值大于所述第三预设温度值时，所述电控***控制控制所述PTC加热器停止加热工作。
4.根据权利要求1所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，所述电动汽车空调热管理***还包括车外散热器，所述车外散热器分别与所述第一三通电磁阀和所述第三三通电磁阀通过水管连接，通过所述电控***控制所述第一三通电磁阀和所述第三三通电磁阀的工作状态，以使所述溢水壶提供的水在所述车外散热器与所述第三三通电磁阀之间的水管、所述第三三通电磁阀与所述电子水泵之间的水管、所述电子水泵与所述车载充电器之间的水管、所述车载充电器与所述电控***之间的水管、所述电控***与所述电机之间的水管、所述电机与所述第一三通电磁阀之间的水管、所述第一三通电磁阀与所述车外散热器之间的水管循环流通。
5.根据权利要求1所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，所述电动汽车空调热管理***还包括四通热交换器，所述四通热交换器分别与所述第二三通电磁阀和所述三通阀通过水管连接。
6.根据权利要求5所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，通过所述电控***控制所述第二三通电磁阀的工作状态，以断开所述电机与所述空调水泵之间的水路连通，并使所述溢水壶提供的水在所述PTC加热器与所述HVAC总成之间的水管、所述HVAC总成与所述三通阀之间的水管、所述三通阀与所述四通热交换器之间的水管、所述四通热交换器与所述第二三通电磁阀之间的水管、所述第二三通电磁阀与所述空调水泵之间的水管、所述空调水泵与所述PTC加热器之间的水管循环流通。
7.根据权利要求6所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，所述电动汽车空调热管理***还包括电池包水泵和电池包，所述四通热交换器分别与所述电池包水泵和所述电池包通过水管连接，所述电池包水泵和电池包通过水管连接，所述溢水壶提供的水还用于在所述四通热交换器与所述电池包水泵之间的水管、所述电池包水泵与所述电池包之间的水管、所述电池包与所述四通热交换器之间的水管循环流通。
8.根据权利要求7所述的电动汽车空调热管理***，其特征在于，所述四通热交换器带有膨胀阀，冷媒介质用于在所述四通热交换器与所述电池包水泵之间的水管、所述电池包水泵与所述电池包之间的水管、所述电池包与所述四通热交换器之间的水管循环流通。
9.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电动汽车空调热管理***。
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