CN104044444B - 电动汽车整车集成热管理系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电动汽车整车集成热管理系统及工作方法，电动汽车的驱动电机上设置电机冷却管和第一温度传感器，电动汽车的电池组上设置电池组散热器和第二温度传感器，电机冷却管的输入端通过管路依次连接水泵、冷却液箱和第三二位二通电磁阀，第三二位二通电磁阀与电机冷却管的输出端连接，水泵连接水泵电机；水泵的输出端经第一个二位二通电磁阀后连接电池组散热器的输入端，电机冷却管的输出端经第二个二位二通电磁阀后也连接电池组散热器的输入端，电池组散热器的输出端连接冷却液箱；实现对电动汽驱动电机的冷却以及在各种不同天气条件下始终使电池组在适当的温度下工作，提高了驱动电机和电池组的寿命与性能。
Description
技术领域
本发明涉及的是电动汽车领域，具体是关于电动汽车的整车热管理系统。
背景技术
受石油危机和节能环保重要性的影响，越来越多的汽车厂商已经意识到未来混合动力汽车和纯电动汽车必然会取代现在的燃油汽车。相关的汽车新技术也在不断涌现。由于混合动力汽车和纯电动汽车的动力源和驱动装置与燃油汽车不同，原先适用于燃油汽车的热管理系统已然不能满足电动汽车的热管理。
电动汽车由电池组作为动力源来驱动电机工作从而使汽车行驶，而电池组的寿命与其性能都需要适合的温度，不适当的温度会影响到电动汽车电池组的寿命及其性能。电动车的驱动需要电机来完成，而电机的运动会使电机自身温度不断升高，因此需要给电机降温才能保持电机优良的工作性能。因此，电动汽车的热管理系统最主要就是对电池组和电机进行管理。
中国专利公开号为CN102050007、名称为一种电动车的热管理系统的专利文献公开的系统由电池组温度控制系统、冷却液循环系统、制冷剂循环系统组成，制冷剂循环系统通过水冷器与电池组温度控制系统连通，冷却液循环系统通过三通水阀与电池组温度控制系统连通，由此三个系统组成一个互通循环的控制系统，控制的是车厢内的温度及电池组电器件的温度。但该热管理系统无法对电机降温，其结构及相应的控制系统复杂，涉及的系统和控制器元件过多，从而使得整个系统的稳定性相对较差，难以保证系统的正常运行。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种对电动汽车的电机和电池组热量管理的热管理系统，该系统能够有效地控制电动汽车的驱动电机和电池组的温度，从而提高电机和电池组的寿命与性能。
为实现上述目的，本发明电动汽车整车集成热管理系统采用的技术方案为：电动汽车的驱动电机上设置电机冷却管和第一温度传感器，电动汽车的电池组上设置电池组散热器和第二温度传感器，电机冷却管的输入端通过管路依次连接水泵、冷却液箱和第三二位二通电磁阀，第三二位二通电磁阀与电机冷却管的输出端连接，水泵连接水泵电机；水泵的输出端经第一个二位二通电磁阀后连接电池组散热器的输入端，电机冷却管的输出端经第二个二位二通电磁阀后也连接电池组散热器的输入端，电池组散热器的输出端连接冷却液箱；两个温度传感器、三个二位二通电磁阀和一个水泵电机分别通过控制线连接控制器。
本发明电动汽车整车集成热管理系统的工作方法采用的技术方案为：当第二温度传感器测出电池组的工作温度低于电池组的最佳工作温度时，控制器关闭第一个、第三个二位二通电磁阀，开启第二个二位二通电磁阀和水泵电机，冷却液箱流出的冷却液经过电机冷却管，电机运转产生的热量对流经电机冷却管的冷却液预热，预热的冷却液通过第二个二位二通电磁阀流经电池组散热器对电池组预热；当第二温度传感器检测到的电池组的工作温度及第一温度传感器检测到的驱动电机的工作温度均达到控制器预设的电池组和电机最佳工作温度时，控制器关闭第二个二位二通电磁阀，开启水泵电机和第一、第二个二位二通电磁阀，冷却液箱流出的冷却液先经过水泵后分两路，一路经第一个二位二通电磁阀和电池组散热器对电池组冷却散热后流入冷却液箱形成电池组冷却液循环回路，另一条经电机冷却管对驱动电机冷却散热，再经第三个二位二通电磁阀后流进冷却液箱形成电机冷却液循环回路；当第二温度传感器检测到电池组的工作温度达到电池组的最佳工作温度时而第一温度传感器检测到的驱动电机的工作温度在合理的范围内，电池组冷却液循环回路开始工作对电池组冷却降温；当第一温度传感器检测到驱动电机的工作温度达到电机的最佳工作温度时而第二温度传感器检测到电池组的工作温度在合理范围内，电机冷却液循环回路开始工作对驱动电机冷却降温。
本发明的技术效果在于：
1、本发明实现了对电动汽车驱动电机的冷却以及在各种不同天气条件下始终使电池组在适当的温度下工作，提高了驱动电机和电池组的寿命与性能，是一种高效、节能的电动车整车集成热管理系统。
2、本发明中的所有的冷却液均由同一个冷却液箱供给，使得该系统更为简单更容易拆换，同时也大大减少了电器元件的使用，更加地节省了成本。
3、本发明能在节能的条件下对电池组进行预热，提高电池组的性能与寿命。
4、通过三个二位二通电磁阀的切换可以使得电机冷却液循环回路和电池组温度控制回路各自独立地运行，从而提高了整车热管理系统的散热能力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1.冷却液箱；2.水泵；3.水泵电机；4.第一个二位二通电磁阀；5.驱动电机；6.电机冷却管；7.第二个二位二通电磁阀；8.控制器；9.第一温度传感器；10.第三个二位二通电磁阀；11.第二温度传感器；12.电池组散热器；13.电池组；14.排气风扇。
具体实施方式
参见图1，在电动汽车的驱动电机5上设置电机冷却管6和第一温度传感器9，电机冷却管6绕在驱动电机5的外表面上，第一温度传感器9采集驱动电机5的工作温度；在电动汽车的电池组13上设置电池组散热器12和第二温度传感器11，电池组散热器12对电池组13起散热作用，第二温度传感器11采集电池组13的温度信息。
电机冷却管6的输入端通过管路依次连接水泵2、冷却液箱1、第三二位二通电磁阀10，经第三二位二通电磁阀10与电机冷却管6的输出端连接，电机冷却管6、水泵2、冷却液箱1和第三二位二通电磁阀10通过管路连接成一个循环的封闭回路。水泵2还连接水泵电机3，水泵电机3带动水泵2工作，将冷却液箱1中的冷却液泵入电机冷却管6中，对驱动电机5冷却后经第三个二位二通电磁阀10又流入冷却液箱1中，实现循环工作。
水泵2的输出端经第一个二位二通电磁阀4后连接电池组散热器12的输入端，电机冷却管6的输出端经第二个二位二通电磁阀7后也连接电池组散热器12的输入端，电池组散热器12的输出端连接冷却液箱1。第一个二位二通电磁阀4的输入口与水泵2的输出口相连，第二个二位二通电磁阀7的输入口和电机冷却管6的输出口相连，第一个二位二通电磁阀4和第二个二位二通电磁阀7的输出口均与电池组散热器12的输入口相连。这样，冷却液箱1、水泵2、电机冷却管6、第二个二位二通电磁阀7、电池组散热器12通过管路连接成循环的回路。
第一温度传感器9、第二温度传感器11、第一个二位二通电磁阀4、第二个二位二通电磁阀7、第三个二位二通电磁阀10和水泵电机3分别通过控制线连接控制器8。控制器8通过第一温度传感器9传来的信号对第三个二位二通电磁阀10进行控制。控制器8通过第二温度传感器11传来的信号对第一个二位二通电磁阀4、第二个二位二通电磁阀7进行控制。在电池组13的旁侧安装排气风扇14，排气风扇14也经控制线连接控制器8，由控制器8控制排气风扇14的启停。
若天气寒冷，当第二温度传感器11测出电池组13的工作温度T1低于控制器8预设的最佳工作温度T0时，说明需要对电池组13预热，此时控制器8分别给第一、第二、第三个二位二通电磁阀4、7、10一个指令，关闭第一个二位二通电磁阀4和第三个二位二通电磁阀10，开启第二个二位二通电磁阀7和水泵电机3，此时冷却液箱1流出的冷却液经过电机冷却管6，电机5运转产生的热量对流经电机冷却管6的冷却液进行预热，预热的冷却液通过第二个二位二通电磁阀7流经电池组散热器12，有效地对电池组13进行预热，因此可以有效地利用电机5工作时产生的热量对电池组13进行预热，在节能的前提下提升电池组13的寿命与性能。
当第二温度传感器11检测到的电池组13的工作温度T1达到控制器8预设的电池组最佳工作温度T2以及第一温度传感器9检测到的驱动电机5的工作温度T3达到控制器8预设的电机最佳工作温度T4时，控制器8分别给第一、第二、第三个二位二通电磁阀4、7、10一个指令，关闭第二个二位二通电磁阀7，开启水泵电机3、第一个二位二通电磁阀4和第三个二位二通电磁阀10，此时同时对驱动电机5和电池组13进行冷却，对驱动电机5和电池组13冷却的两个工作回路是相互独立。冷却液箱1流出的冷却液先经过水泵2后分两路，一路经第一个二位二通电磁阀4和电池组散热器12对电池组13进行散热后最终流入冷却液箱1形成电池组冷却液循环回路。另一条经电机冷却管6对驱动电机5进行冷却散热，再经第三个二位二通电磁阀10后流进冷却液箱1形成电机冷却液循环回路。
当第二温度传感器11检测到电池组13的工作温度T1达到它的最佳工作温度T2时而第一温度传感器9检测到的驱动电机5的工作温度T3在合理的范围内，该合理范围是根据各种型号的驱动电机5的性能以及经验确定的，此时电池组冷却液循环回路开始工作，控制器8关闭第二个二位二通电磁阀7和第三个二位二通电磁阀10，开启第一个二位二通电磁阀4，冷却液箱1流出的冷却液先经过水泵2，再经第一个二位二通电磁阀4，通过电池组散热器12对电池组13进行散热后最终流入冷却液箱1从而完成对电池组的冷却降温。
当第一温度传感器9检测到驱动电机5的工作温度T3达到它的最佳工作温度T4时而第二温度传感器11检测到电池组13的工作温度T1在合理范围内，该合理范围是根据电池组13的性能以及经验确定的，此时电机冷却液循环回路开始工作，控制器8关闭第一个二位二通电磁阀4和第二个二位二通电磁阀7，开启第三个二位二通电磁阀10，此时电机冷却液循环系统开始工作，冷却液箱1流出的冷却液先经过水泵2，再流经电机冷却管6对驱动电机5进行冷却散热，再通过第三个二位二通电磁阀10流进冷却液箱1从而完成对驱动电机5的冷却降温。
电池组13的旁侧的排气风扇14由控制器8控制其定时开启，排出由于电池组13的运作而产生的少量氢气，防止由于氢气的产生而引起的爆炸等意外。
Claims (3)
1.一种电动汽车整车集成热管理系统，电动汽车的驱动电机（5）上设置电机冷却管（6）和第一温度传感器（9），电动汽车的电池组（13）上设置电池组散热器（12）和第二温度传感器（11），其特征是：电机冷却管（6）的输入端通过管路依次连接水泵（2）、冷却液箱（1）和第三二位二通电磁阀（10），第三二位二通电磁阀（10）与电机冷却管（6）的输出端连接，水泵（2）连接水泵电机（3）；水泵（2）的输出端经第一个二位二通电磁阀（4）后连接电池组散热器（12）的输入端，电机冷却管（6）的输出端经第二个二位二通电磁阀（7）后也连接电池组散热器（12）的输入端，电池组散热器（12）的输出端连接冷却液箱（1）；两个温度传感器（9、11）、三个二位二通电磁阀（4、7、10）和一个水泵电机（3）分别通过控制线连接控制器（8）。
2.根据权利要求1所述电动汽车整车集成热管理系统，其特征是：电池组（13）的旁侧设置排气风扇（14），排气风扇（14）经控制线连接控制器（8）。
3. 一种如权利要求1所述电动汽车整车集成热管理系统的工作方法，其特征是：
当第二温度传感器（11）测出电池组（13）的工作温度低于电池组的最佳工作温度时，控制器（8）关闭第一、第三个二位二通电磁阀（4、10），开启第二个二位二通电磁阀（7）和水泵电机（3），冷却液箱（1）流出的冷却液经过电机冷却管（6），电机（5）运转产生的热量对流经电机冷却管（6）的冷却液预热，预热的冷却液通过第二个二位二通电磁阀（7）流经电池组散热器（12）对电池组（13）预热；
当第二温度传感器11检测到的电池组（13）的工作温度及第一温度传感器（9）检测到的驱动电机（5）的工作温度均达到控制器（8）预设的电池组和电机最佳工作温度时，控制器（8）关闭第二个二位二通电磁阀（7），开启水泵电机（3）和第一、第三个二位二通电磁阀（4、10），冷却液箱（1）流出的冷却液先经过水泵（2）后分两路，一路经第一个二位二通电磁阀（4）和电池组散热器（12）对电池组（13）冷却散热后流入冷却液箱（1）形成电池组冷却液循环回路，另一条经电机冷却管（6）对驱动电机（5）冷却散热，再经第三个二位二通电磁阀（10）后流进冷却液箱（1）形成电机冷却液循环回路；
当第二温度传感器（11）检测到电池组（13）的工作温度达到电池组的最佳工作温度时而第一温度传感器（9）检测到的驱动电机（5）的工作温度在合理的范围内，电池组冷却液循环回路开始工作对电池组（13）冷却降温；
当第一温度传感器（9）检测到驱动电机（5）的工作温度达到电机的最佳工作温度时而第二温度传感器（11）检测到电池组（13）的工作温度在合理范围内，电机冷却液循环回路开始工作对驱动电机（5）冷却降温。
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