CN219667962U - 一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理*** - Google Patents

一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理*** Download PDF

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杨瑞兆
杨志刚
张文博
班兵
李真庆
路星星
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Abstract

本实用新型涉及一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路;电机冷却回路与电池冷却回路通过多通阀管路连接;空调制冷回路与电机冷却回路、多通阀及所述电池冷却回路电连接;多通阀为五通阀。通过将电机冷却回路与电池冷却回路的集成方案,在高温环境下电机冷却***和电池冷却***独立工作;在低温环境下可以旁通散热器,减少了冷却***热量的损失,并通过电机与电池冷却***串联,实现电机余热利用,通过冷却液对电池包进行加热,从而降低了电池加热的能耗,对提高汽车续航里程有着重要的意义。

Description

一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***
技术领域
本实用新型涉及汽车热管理技术领域,尤其涉及一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***。
背景技术
纯电动汽车采用锂离子电池作为动力源,新能源商用车主要应用磷酸铁锂电池,在低温环境下磷酸铁锂电池活性下降,容量性能衰减10%,最大持续放电倍率限制到50%,为使电池工作在最佳温度区间,通常需要对电池进行加热;目前纯电动重卡热管理***由电机冷却***、动力电池热管理***(冷却及加热)、空调***(制冷及加热)三部分;电池加热功能(15kW~26kW)由电池包自带加热膜或者水加热PTC实现,COP(能效比)≈1,其能耗使车辆在低温环境下(-30℃~15℃)续驶里程衰减10%~4%。电机***余热利用是一项重要的降低电池加热的能耗手段;同时,电机冷却将电机热量直接置换到环境中,电子风扇等附件又消耗了部分电量;整车热量未能统筹利用,浪费了部分电量,降低了汽车的续航里程。因此,电机冷却和电池冷却集成的热管理***对纯电动汽车续航里程的提高有着重要的意义。
实用新型内容
本实用新型提出一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,通过多通阀实现了电机冷却回路的冷却液与电池冷却回路共用,同时实现了散热器旁通,降低了整车加热的能耗,对提高汽车续航里程有着重要的意义。
为了解决上述背景技术中的问题,本实用新型是通过以下技术方案来实现的:
一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路;所述电机冷却回路与所述电池冷却回路通过多通阀管路连接;所述空调制冷回路与所述电机冷却回路、所述多通阀及所述电池冷却回路电连接;所述多通阀为五通阀。
优选的,所述电机冷却回路包括驱动电机、电机控制器、高压集成控制器、散热器、风扇、电子水泵A、温度传感器A;所述五通阀设有的a口依次与所述驱动电机、电机控制器、高压集成控制器及电子水泵A的j口连接;所述电子水泵A的f口与所述散热器的h口管路连接,所述散热器的i口与所述五通阀设有的c口管路连接,所述散热器的i口与所述五通阀设有的c口连接管路上设有所述温度传感器A;所述电子水泵A的f口与所述散热器的h口连接管路设有g口,所述g口与所述五通阀设有的b口连接。
优选的,所述电池冷却回路包括板式热换器、电子水泵B、温度传感器B及电池包;所述电池包一端与所述电子水泵B的k口管路连接,所述电子水泵B的l口与所述板式热换器的m口管路连接,所述板式热换器的n口与所述五通阀设有的e口管路连接;所述电子水泵B的l口与所述板式热换器的m口连接管路设有所述温度传感器B;所述电池包另一端与所述五通阀设有的d口管路连接。
优选的,所述空调制冷回路包括冷凝器、电动压缩机、电子膨胀阀B、蒸发器、压力传感器及主控制器;所述冷凝器、所述电子膨胀阀B、电动压缩机、蒸发器、压力传感器及板式热换器均由所述主控制器控制连接;所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
优选的,将所述电子膨胀阀B替换为热力膨胀阀B,并增加电子截止阀B;
所述空调制冷回路还包括冷凝器、电动压缩机、蒸发器、压力传感器及主控制器,所述冷凝器、电动压缩机、蒸发器、压力传感器、热力膨胀阀B、电子截止阀B及板式热换器均由所述主控制器控制连接;所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
优选的,将所述热力膨胀阀B及电子截止阀B替换为电子膨胀阀A、电子膨胀阀B;
所述空调制冷回路还包括蒸发器、冷凝器、压力传感器、电动压缩机及主控制器;所述蒸发器、冷凝器、压力传感器、电动压缩机、电子膨胀阀A、电子膨胀阀B及板式热换器均由所述主控制器控制连接;所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
优选的,将所述电子膨胀阀A、电子膨胀阀B替换为热力膨胀阀A、热力膨胀阀B;并增加电子截止阀A、电子截止阀B;
所述空调制冷回路还包括冷凝器、蒸发器、电动压缩机、压力传感器及主控制器;所述冷凝器、蒸发器、电动压缩机、压力传感器、电子截止阀A、热力膨胀阀A、电子截止阀B、热力膨胀阀B及所述板式热换器均由所述主控制器控制连接;所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益的技术效果:
通过将电机冷却回路与电池冷却回路的集成方案,在高温环境下电机冷却***和电池冷却***独立工作;在低温环境下可以旁通散热器,减少了冷却***热量的损失,并通过电机与电池冷却***串联,实现电机余热利用,通过冷却液对电池包进行加热,从而降低了电池加热的能耗,对提高汽车续航里程有着重要的意义。
附图说明
图1为本实用新型框架示意图一;
图2为本实用新型框架示意图二;
图3为本实用新型框架示意图三;
图4为本实用新型框架示意图四。
附图标注
1、冷凝器;2、散热器;3、风扇;4、电子水泵A;5、电动压缩机;6、多通阀;7、板式热换器;8、温度传感器B;9、电子水泵B;10、热力膨胀阀B;11、电子截止阀B;12、主控制器;13、蒸发器;14、热力膨胀阀A;15、电子截止阀A;16、温度传感器A;17、压力传感器;18、驱动电机;19、电机控制器;20、高压集成控制器;21、电池包;22、电子膨胀阀B;23、电子膨胀阀A。
具体实施方式
实施例1
如图1所述,一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于:包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路;电机冷却回路与电池冷却回路通过多通阀6管路连接;空调制冷回路与电机冷却回路、多通阀6及电池冷却回路电连接;多通阀6为五通阀。
电机冷却回路包括驱动电机18、电机控制器19、高压集成控制器20、散热器2、风扇3、电子水泵A4、温度传感器A16;五通阀设有的a口依次与驱动电机18、电机控制器19、高压集成控制器20及电子水泵A4的j口连接;电子水泵A4的f口与散热器2的h口管路连接,散热器2的i口与五通阀设有的c口管路连接,散热器2的i口与五通阀设有的c口连接管路上设有温度传感器A16;电子水泵A4的f口与散热器2的h口连接管路设有g口,g口与五通阀设有的b口连接。
电池冷却回路包括板式热换器7、电子水泵B9、温度传感器B8及电池包21;电池包21一端与电子水泵B9的k口管路连接,电子水泵B9的l口与板式热换器7的m口管路连接,板式热换器7的n口与五通阀设有的e口管路连接;电子水泵B9的l口与板式热换器7的m口连接管路设有温度传感器B8;电池包21另一端与五通阀设有的d口管路连接。
将图4中电子膨胀阀A23、电子膨胀阀B22替换为热力膨胀阀A14、热力膨胀阀B10;并增加电子截止阀A15、电子截止阀B11,详见图1所示,
空调制冷回路还包括冷凝器1、蒸发器13、电动压缩机5、压力传感器17及主控制器12;冷凝器1、蒸发器13、电动压缩机5、压力传感器17、电子截止阀A15、热力膨胀阀A14、电子截止阀B11、热力膨胀阀B10及板式热换器7均由主控制器12控制连接;主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
实施例2
在低温环境下,控制器12控制多通阀6的a、e口,b、d口分别接通,此时冷却液循环回路为:冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18,通过多通阀6的a、e口,进入板式热换器7,并通过电子水泵B9进入电池包21,此时温度传感器B8进行温度检测,通过多通阀6的b、d口返回电子水泵A4;电机冷却回路与电池冷却回路串联,此时,散热器2旁通,实现对电池***加热;
当电机冷却回路与电池冷却回路串联时,随着冷却液温度升高,冷却液温度达到设定温度T1,控制器12控制多通阀6的a、e口,c、d口分别接通,冷却液循环回路为:冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18,通过多通阀6的a、e口,进入板式热换器7,并通过电子水泵B9进入电池包21,此时温度传感器B8进行温度检测,通过多通阀6的c、d口进入散热器2,并通过温度传感器A16进行温度检测;从散热器2返回电子水泵A4;稳定冷却液温度,避免电池包21过热;
当电机冷却液温度达到设定温度T2,控制器12控制多通阀6的a、c口,e、d口分别接通,电机冷却回路与电池冷却回路并联,电池包21冷却自循环工作,电机冷却旁通散热器2自循环工作,此时冷却液循环回路为:冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18,通过多通阀6的a口进入多通阀6,并从多通阀6的c口进入散热器2,从散热器2返回电子水泵A4,此时温度传感器A16进行温度检测;冷却液通过多通阀6的e口进入板式热换器7,通过电子水泵B9进入电池包21,并通过温度传感器B8进行温度检测;从电池包21通过多通阀6的d口返回;当电机冷却液达到设定温度T3,电池冷却液温度大于T2,控制器12控制多通阀6的a、b口,e、d口分别接通,电机冷却回路与电池冷却回路并联,并独立自循环工作;此时冷却液循环回路为:冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18,通过多通阀6的a口进入多通阀6,并从多通阀6的b口返回电子水泵A4;冷却液通过多通阀6的e口进入板式热换器7,通过电子水泵B9进入电池包21,并通过温度传感器B8进行温度检测;电池包21通过多通阀6的d口返回;
当电机冷却液达到设定温度T4、电池包冷却液温度达到T5,控制器12控制多通阀6的a、c口,e、d口分别接通,控制器12控制启动风扇3、电动压缩机5、电子截止阀B11,使电机冷却回路与电池冷却回路并联,电池冷却回路进入制冷模式工作,电机冷却回路进入散热模式工作;此时冷却液循环回路为:冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18,通过多通阀6的a口进入多通阀6;冷却液通过多通阀6的c口进入散热器2,此时温度传感器A16进行检测,并返回至电子水泵A4;空调制冷回路为:冷媒通过电动压缩机5依次进入冷凝器1、电子截止阀B11、热力膨胀阀B10,进入板式热换器7,此时压力传感器17进行压力检测,并从板式热换器7返回至电动压缩机5;
当电机冷却液温度达到T4、电池冷却液温度达到T5、驾驶室空调发出制冷请求,控制器12控制多通阀6的a、c口,e、d口分别接通,并控制启动风扇3、电动压缩机5、电子截止阀A15、电子截止阀B11,电机冷却回路与电池冷却回路并联,电池冷却回路进入制冷模式,电机冷却回路进入散热模式,空调进入制冷模式;此时冷却液循环回路为:冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18,通过多通阀6的a口进入多通阀6;并从多通阀6的c口进入散热器2,此时温度传感器A16进行温度检测,并从散热器2返回至电子水泵A4;冷却液从多通阀6的e口;空调制冷回路为:冷媒依次通过电动压缩机5、冷凝器1、电子截止阀B11、热力膨胀阀B10进入板式热换器7,此时压力传感器17进行压力检测,并通过板式热换器7返回电动压缩机5;同时,冷媒依次通过电动压缩机5,进入冷凝器1、电子截止阀A15、热力膨胀阀A14进入蒸发器13,并从蒸发器13返回电动压缩机5。
实施例3
如图2所示,空调制冷回路包括冷凝器1、电动压缩机5、电子膨胀阀B22、蒸发器13、压力传感器17及主控制器12;冷凝器1、电子膨胀阀B22、电动压缩机5、蒸发器13、压力传感器17及板式热换器7均由主控制器12控制连接;主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
实施例4
将图2中电子膨胀阀B22替换为热力膨胀阀B10,并增加电子截止阀B11;如图3所示,
空调制冷回路还包括冷凝器1、电动压缩机5、蒸发器13、压力传感器17及主控制器12,所述冷凝器1、电动压缩机5、蒸发器13、压力传感器17、热力膨胀阀B10、电子截止阀B11及板式热换器7均由主控制器12控制连接;主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
实施例5
将图3中热力膨胀阀B10及电子截止阀B11替换为电子膨胀阀A23、电子膨胀阀B22,如图4所示,
空调制冷回路还包括蒸发器13、冷凝器1、压力传感器17、电动压缩机5及主控制器12;蒸发器13、冷凝器1、压力传感器17、电动压缩机5、电子膨胀阀A23、电子膨胀阀B22及板式热换器7均由主控制器12控制连接;主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于:包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路;所述电机冷却回路与所述电池冷却回路通过多通阀(6)管路连接;所述空调制冷回路与所述电机冷却回路、所述多通阀(6)及所述电池冷却回路电连接;所述多通阀(6)为五通阀。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于,所述电机冷却回路包括驱动电机(18)、电机控制器(19)、高压集成控制器(20)、散热器(2)、风扇(3)、电子水泵A(4)、温度传感器A(16);所述五通阀设有的a口依次与所述驱动电机(18)、电机控制器(19)、高压集成控制器(20)及电子水泵A(4)的j口连接;所述电子水泵A(4)的f口与所述散热器(2)的h口管路连接,所述散热器(2)的i口与所述五通阀设有的c口管路连接,所述散热器(2)的i口与所述五通阀设有的c口连接管路上设有所述温度传感器A(16);所述电子水泵A(4)的f口与所述散热器(2)的h口连接管路设有g口,所述g口与所述五通阀设有的b口连接。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于,所述电池冷却回路包括板式热换器(7)、电子水泵B(9)、温度传感器B(8)及电池包(21);所述电池包(21)一端与所述电子水泵B(9)的k口管路连接,所述电子水泵B(9)的l口与所述板式热换器(7)的m口管路连接,所述板式热换器(7)的n口与所述五通阀设有的e口管路连接;所述电子水泵B(9)的l口与所述板式热换器(7)的m口连接管路设有所述温度传感器B(8);所述电池包(21)另一端与所述五通阀设有的d口管路连接。
4.根据权利要求2所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于,所述空调制冷回路包括冷凝器(1)、电动压缩机(5)、电子膨胀阀B(22)、蒸发器(13)、压力传感器(17)及主控制器(12);所述冷凝器(1)、所述电子膨胀阀B(22)、电动压缩机(5)、蒸发器(13)、压力传感器(17)及板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接;所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
5.根据权利要求4所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于,将所述电子膨胀阀B(22)替换为热力膨胀阀B(10),并增加电子截止阀B(11);所述空调制冷回路还包括冷凝器(1)、电动压缩机(5)、蒸发器(13)、压力传感器(17)及主控制器(12),所述冷凝器(1)、电动压缩机(5)、蒸发器(13)、压力传感器(17)、热力膨胀阀B(10)、电子截止阀B(11)及板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接;所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
6.根据权利要求5所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于,将所述热力膨胀阀B(10)及电子截止阀B(11)替换为电子膨胀阀A(23)、电子膨胀阀B(22);
所述空调制冷回路还包括蒸发器(13)、冷凝器(1)、压力传感器(17)、电动压缩机(5)及主控制器(12);所述蒸发器(13)、冷凝器(1)、压力传感器(17)、电动压缩机(5)、电子膨胀阀A(23)、电子膨胀阀B(22)及板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接;所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
7.根据权利要求6所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理***,其特征在于,将所述电子膨胀阀A(23)、电子膨胀阀B(22)替换为热力膨胀阀A(14)、热力膨胀阀B(10);并增加电子截止阀A(15)、电子截止阀B(11);
所述空调制冷回路还包括冷凝器(1)、蒸发器(13)、电动压缩机(5)、压力传感器(17)及主控制器(12);所述冷凝器(1)、蒸发器(13)、电动压缩机(5)、压力传感器(17)、电子截止阀A(15)、热力膨胀阀A(14)、电子截止阀B(11)、热力膨胀阀B(10)及所述板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接;所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
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