CN116605000A - 一种纯电动汽车热管理*** - Google Patents

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CN116605000A CN202310592739.5A CN202310592739A CN116605000A CN 116605000 A CN116605000 A CN 116605000A CN 202310592739 A CN202310592739 A CN 202310592739A CN 116605000 A CN116605000 A CN 116605000A
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王天禹
陈博
杜魏魏
刘建祥
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时双
顾世林
侯婉
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Abstract

本发明提供一种纯电动汽车热管理***，包括：五通阀、散热器、板式换热器和WPTC加热器。五通阀的第一连通口与电驱总成散热回路相连通，五通阀的第二连通口与电池散热回路相连通，五通阀的第三连通口与电池加热回路相连通，五通阀的第四连通口与板式换热器的第一换热回路相连通，板式换热器的第二换热回路与车辆空调***相连通，所述第一换热回路与所述第二换热回路进行热交换，五通阀的第五连通口与散热器相连通，散热器还与所述电驱总成散热回路和所述电池散热回路相连通。通过对五通阀的转换控制，实现空调***给电池加热，电驱总成和电池产生的热量给乘客舱采暖。本发明能减少电动汽车的能耗，增加续航里程。

Description

一种纯电动汽车热管理***
技术领域
本发明涉及汽车热管理的技术领域，具体为一种纯电动汽车热管理***。
背景技术
纯电动汽车对热管理***设计要求较高，不但要考虑乘客舱的舒适性问题，同时还考虑电池、电机及控制部件的热管理需求。现有纯电动汽车热管理架构，对电驱回路、电池回路和空调回路的热管理相对独立。电驱热量通过前端散热器散热，电池包加热热量由WPTC提供，电池包多余热量由空调***通过冷却装置Chiller带走，冷却装置还用于实现乘客舱的冷却，乘客舱的加热需求由APTC满足。现有的热管理***由于电驱回路只有散热功能，在低温环境下电驱余热不能被回收再利用，存在热量散失。同时，在电池回路中存在冷却无自然散热功能，只要电池需要散热，就一定要通过空调冷却装置Chiller带走多余热量，会有额外能量消耗。因此，如何对纯电动车进行热管理，以减少能耗，增加电动汽车的行驶里程，具有重要的意义。
发明内容
本发明提供一种纯电动汽车热管理***，解决现有纯电动汽车在热管理上存在余热利用率低，能耗大的问题，能减少电动汽车的能耗，增加续航里程。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种纯电动汽车热管理***，包括：五通阀、散热器、板式换热器和WPTC加热器；
所述五通阀的第一连通口与电驱总成散热回路相连通，所述五通阀的第二连通口与电池散热回路相连通，所述五通阀的第三连通口与电池加热回路相连通，所述五通阀的第四连通口与所述板式换热器的第一换热回路相连通，所述板式换热器的第二换热回路与车辆空调***相连通，所述第一换热回路与所述第二换热回路进行热交换，所述五通阀的第五连通口与所述散热器相连通，所述散热器还与所述电驱总成散热回路和所述电池散热回路相连通；
通过对所述五通阀的转换控制，使所述电驱总成散热回路、所述电池散热回路和所述电池加热回路通过所述板式换热器与车辆空调***进行能量传递，实现空调***给电池加热，电驱总成和电池产生的热量给乘客舱采暖。
优选的，所述车辆空调***包括：压缩机、外冷凝器、内置冷凝器和蒸发器；
所述压缩机分别与所述外冷凝器、所述内置冷凝器和所述板式换热器的第二热热回路相连通，所述压缩机用于对空调***中的制冷剂回路进行制冷剂的抽吸与循环运转；
所述外冷凝器与所述内置冷凝器并联设置，并与所述蒸发器串接在制冷剂回路中。
优选的，所述制冷剂回路中设有空调储液瓶，所述空调储液瓶设在所述压缩机的输入端，所述空调储液瓶中设有制冷剂。
优选的，所述车辆空调***还包括：APTC加热器、电子风扇和空调鼓风机；
所述空调鼓风机设置在所述蒸发器处，用于对所述蒸发器进行吹风散热；
所述APTC加热器设置在所述内置冷凝器处，以对所述内置冷凝器放出热量进行利用，并将热量传递到乘客舱进行供暖；
所述电子风扇设置在所述外冷凝器处，用于将所述外冷凝器排放出热量进行吹风散热，所述外冷凝器处还设有所述散热器。
优选的，所述车辆空调***还包括：AC控制器；
所述AC控制器分别与所述压缩机、所述APTC控制器及所述制冷剂回路中的电磁阀和电子膨胀阀信号连接，用于根据接收到的空调指令控制所述制冷剂回路的导通及运转。
优选的，还包括：水壶、第一电子水泵和第二电子水泵；
所述水壶设置在所述五通阀的第五连通口与所述散热器之间的连通管路中，所述水壶内设有循环液，用于对所述电驱总成散热回路、所述电池散热回路和所述电池加热回路进行循环液供应；
所述第一电子水泵设置在所述五通阀的第一连通口与所述电驱总成散热回路的连通管路中，用于驱动所述电驱总成散热回路中的循环液转动；
所述第二电子水泵设置在所述五通阀的第二连通口与所述电池散热回路的连通管路中，有于驱动所述电池散热回路中的循环液转动。
优选的，还包括：VCU控制器；
所述VCU控制器分别与所述五通阀、所述第一电子水泵、所述第二电子水泵、所述电子风扇及设置在所述电驱总成散热回路中的温度传感器信号连接，并根据循环液温度控制所述第一电子水泵和所述第二电子水泵的运转。
优选的，在电池包和电驱总成处设有温度传感器，以检测电池温度和电驱温度；
所述VCU控制器根据所述电池温度和/或所述电驱温度确定热管理模式，进而根据所述热管理模式控制所述五通阀各个连通口之间的导通或阻断，以对电池包和/或电驱总成进行散热控制。
优选的，所述VCU控制器在电池温度低于第一温度阈值时进入电池加热的热管理模式，所述VCU控制器控制所述五通阀的第一连通口与第二连通口相导通，以利用电驱总成产生的热量对电池进行加热；及控制所述五通阀的第二连通口与第三连通口相导通，并利用所述WPTC加热器对电池进行加热；或
所述AC控制器控制车辆空调***通过所述板式换热器对电池包进行加热。
本发明提供一种纯电动汽车热管理***，通过设置五通阀，并使所述五通阀分别与电驱总成散热回路、电池散热回路、电池加热回路、板式换热器和散热器相连接，并进行转换控制实现通能量传递和余热利用。解决现有纯电动汽车在热管理上存在余热利用率低，能耗大的问题，能减少电动汽车的能耗，增加续航里程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种纯电动汽车热管理***的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前电动汽车在热管理上存在余热利用率低和能耗大的问题，本发明提供一种纯电动汽车热管理***，解决现有纯电动汽车在热管理上存在余热利用率低，能耗大的问题，能减少电动汽车的能耗，增加续航里程。
如图1所示，一种纯电动汽车热管理***，包括：五通阀1、散热器、板式换热器和WPTC加热器。所述五通阀的第一连通口与电驱总成散热回路相连通，所述五通阀的第二连通口与电池散热回路相连通，所述五通阀的第三连通口与电池加热回路相连通，所述五通阀的第四连通口与所述板式换热器的第一换热回路相连通，所述板式换热器的第二换热回路与车辆空调***相连通，所述第一换热回路与所述第二换热回路进行热交换，所述五通阀的第五连通口与所述散热器相连通，所述散热器还与所述电驱总成散热回路和所述电池散热回路相连通。通过对所述五通阀的转换控制，使所述电驱总成散热回路、所述电池散热回路和所述电池加热回路通过所述板式换热器与车辆空调***进行能量传递，实现空调***给电池加热，电驱总成和电池产生的热量给乘客舱采暖。
具体地，电驱总成散热回路的管路依次经过五通阀的第一连通口、电驱总成、散热器和五通阀的第五连通口。电池散热回路的管路依次经过五通阀的第二连通口、电池包、散热器和五通阀的第五连通口。电池加热回路的管路依次经过五通阀的第二连通口、电池包、WPTC加热器和五通阀的第三连通口。五通阀的第四连通口与板式换热器的第一换热回路相连通，使电驱总成散热回路、电池散热回路和电池加热回路通过第一换热回路与板式换热器内的第二换热回路进行热交换，且第二换热回路与车辆空调***的管路相连通，使空调***中的制冷剂回路通过板式换热器对电池包和电驱总成进行换热，实现余热利用、电池和电驱总成散热。该***能通过五通阀的转换控制，可实现电驱散热、电池散热和电池加热的功能，并通过板式换热器进行能量传递，可实现空调热泵给电池加热、电机/电池给乘客舱采暖，能减少电动汽车的能耗，增加续航里程。
进一步，所述车辆空调***包括：压缩机2、外冷凝器、内置冷凝器和蒸发器。所述压缩机分别与所述外冷凝器、所述内置冷凝器和所述板式换热器的第二热热回路相连通，所述压缩机用于对空调***中的制冷剂回路进行制冷剂的抽吸与循环运转。所述外冷凝器与所述内置冷凝器并联设置，并与所述蒸发器串接在制冷剂回路中。
进一步，所述制冷剂回路中设有空调储液瓶，所述空调储液瓶设在所述压缩机的输入端，所述空调储液瓶中设有制冷剂。
进一步，所述车辆空调***还包括：APTC加热器、电子风扇3和空调鼓风机4。所述空调鼓风机4设置在所述蒸发器处，用于对所述蒸发器进行吹风散热。所述APTC加热器设置在所述内置冷凝器处，以对所述内置冷凝器放出热量进行利用，并将热量传递到乘客舱进行供暖。所述电子风扇3设置在所述外冷凝器处，用于将所述外冷凝器排放出热量进行吹风散热，所述外冷凝器处还设有所述散热器。
进一步，所述车辆空调***还包括：AC控制器；所述AC控制器分别与所述压缩机、所述APTC控制器及所述制冷剂回路中的电磁阀和电子膨胀阀8信号连接，用于根据接收到的空调指令控制所述制冷剂回路的导通及运转。
该***还包括：水壶、第一电子水泵6和第二电子水泵5；所述水壶设置在所述五通阀的第五连通口与所述散热器之间的连通管路中，所述水壶内设有循环液，用于对所述电驱总成散热回路、所述电池散热回路和所述电池加热回路进行循环液供应。所述第一电子水泵6设置在所述五通阀的第一连通口与所述电驱总成散热回路的连通管路中，用于驱动所述电驱总成散热回路中的循环液转动。所述第二电子水泵5设置在所述五通阀的第二连通口与所述电池散热回路的连通管路中，有于驱动所述电池散热回路中的循环液转动。
该***还包括：VCU控制器；所述VCU控制器分别与所述五通阀、所述第一电子水泵、所述第二电子水泵、所述电子风扇及设置在所述电驱总成散热回路中的温度传感器信号连接，并根据循环液温度控制所述第一电子水泵和所述第二电子水泵的运转。
进一步，在电池包和电驱总成处设有温度传感器7，以检测电池温度和电驱温度。所述VCU控制器根据所述电池温度和/或所述电驱温度确定热管理模式，进而根据所述热管理模式控制所述五通阀各个连通口之间的导通或阻断，以对电池包和/或电驱总成进行散热控制。
进一步，所述VCU控制器在电池温度低于第一温度阈值时进入电池加热的热管理模式，所述VCU控制器控制所述五通阀的第一连通口与第二连通口相导通，以利用电驱总成产生的热量对电池进行加热；及控制所述五通阀的第二连通口与第三连通口相导通，并利用所述WPTC加热器对电池进行加热；或所述AC控制器控制车辆空调***通过所述板式换热器对电池包进行加热。
在实际应用中，通过控制五通阀的第一连通口、第二连通口和第五连通口导通，使电池包与电驱总成并联，并通过散热器实现散热。如需要单独对电驱总成进行冷却，通过控制五通阀的第一连通口与第五连通口导通，实现散热器对电驱总成进行冷却。当电池需要进行加热时，通过控制五通阀的第一连通口、第二连通口和第三连通口相导通，使WPTC加热器对电池包加热，并利用电驱总成的余热对电池包进行加热。在电池需要冷却时，也可通过控制五通阀的第一连通口、第二连通口、第四连通口和第五连通口，使空调***通过板式换热器对电池进行换热制冷。当然，实现不同的热管理模式，可通过对五通阀的各个连通口之间进行相应的导通或阻断，实现余热利用、冷却和加热控制，能达到高效和节能效果。
可见，本发明提供一种纯电动汽车热管理***，通过设置五通阀，并使所述五通阀分别与电驱总成散热回路、电池散热回路、电池加热回路、板式换热器和散热器相连接，并进行转换控制实现通能量传递和余热利用。解决现有纯电动汽车在热管理上存在余热利用率低，能耗大的问题，能减少电动汽车的能耗，增加续航里程。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种纯电动汽车热管理***，其特征在于，包括：五通阀、散热器、板式换热器和WPTC加热器；
所述五通阀的第一连通口与电驱总成散热回路相连通，所述五通阀的第二连通口与电池散热回路相连通，所述五通阀的第三连通口与电池加热回路相连通，所述五通阀的第四连通口与所述板式换热器的第一换热回路相连通，所述板式换热器的第二换热回路与车辆空调***相连通，所述第一换热回路与所述第二换热回路进行热交换，所述五通阀的第五连通口与所述散热器相连通，所述散热器还与所述电驱总成散热回路和所述电池散热回路相连通；
通过对所述五通阀的转换控制，使所述电驱总成散热回路、所述电池散热回路和所述电池加热回路通过所述板式换热器与车辆空调***进行能量传递，实现空调***给电池加热，电驱总成和电池产生的热量给乘客舱采暖。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，所述车辆空调***包括：压缩机、外冷凝器、内置冷凝器和蒸发器；
所述压缩机分别与所述外冷凝器、所述内置冷凝器和所述板式换热器的第二热热回路相连通，所述压缩机用于对空调***中的制冷剂回路进行制冷剂的抽吸与循环运转；
所述外冷凝器与所述内置冷凝器并联设置，并与所述蒸发器串接在制冷剂回路中。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，所述制冷剂回路中设有空调储液瓶，所述空调储液瓶设在所述压缩机的输入端，所述空调储液瓶中设有制冷剂。
4.根据权利要求3所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，所述车辆空调***还包括：APTC加热器、电子风扇和空调鼓风机；
所述空调鼓风机设置在所述蒸发器处，用于对所述蒸发器进行吹风散热；
所述APTC加热器设置在所述内置冷凝器处，以对所述内置冷凝器放出热量进行利用，并将热量传递到乘客舱进行供暖；
所述电子风扇设置在所述外冷凝器处，用于将所述外冷凝器排放出热量进行吹风散热，所述外冷凝器处还设有所述散热器。
5.根据权利要求4所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，所述车辆空调***还包括：AC控制器；
所述AC控制器分别与所述压缩机、所述APTC控制器及所述制冷剂回路中的电磁阀和电子膨胀阀信号连接，用于根据接收到的空调指令控制所述制冷剂回路的导通及运转。
6.根据权利要求5所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，还包括：水壶、第一电子水泵和第二电子水泵；
所述水壶设置在所述五通阀的第五连通口与所述散热器之间的连通管路中，所述水壶内设有循环液，用于对所述电驱总成散热回路、所述电池散热回路和所述电池加热回路进行循环液供应；
所述第一电子水泵设置在所述五通阀的第一连通口与所述电驱总成散热回路的连通管路中，用于驱动所述电驱总成散热回路中的循环液转动；
所述第二电子水泵设置在所述五通阀的第二连通口与所述电池散热回路的连通管路中，有于驱动所述电池散热回路中的循环液转动。
7.根据权利要求6所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，还包括：VCU控制器；
所述VCU控制器分别与所述五通阀、所述第一电子水泵、所述第二电子水泵、所述电子风扇及设置在所述电驱总成散热回路中的温度传感器信号连接，并根据循环液温度控制所述第一电子水泵和所述第二电子水泵的运转。
8.根据权利要求7所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，在电池包和电驱总成处设有温度传感器，以检测电池温度和电驱温度；
所述VCU控制器根据所述电池温度和/或所述电驱温度确定热管理模式，进而根据所述热管理模式控制所述五通阀各个连通口之间的导通或阻断，以对电池包和/或电驱总成进行散热控制。
9.根据权利要求8所述的纯电动汽车热管理***，其特征在于，所述VCU控制器在电池温度低于第一温度阈值时进入电池加热的热管理模式，所述VCU控制器控制所述五通阀的第一连通口与第二连通口相导通，以利用电驱总成产生的热量对电池进行加热；及控制所述五通阀的第二连通口与第三连通口相导通，并利用所述WPTC加热器对电池进行加热；或
所述AC控制器控制车辆空调***通过所述板式换热器对电池包进行加热。
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CN116968543A (zh) * 2023-09-22 2023-10-31 豫新汽车热管理科技有限公司 一种集成式的热管理集成模块

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