CN105346367A - 一种电动汽车冷却方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车冷却方法及系统，所述电动汽车冷却方法包括：S1、通过温度传感器检测电动汽车的驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度；S2、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速。本发明电动汽车冷却方法及系统中冷却水散热风扇和各冷却支路的冷却水流速可调，冷却效果好，能耗低。

Description

一种电动汽车冷却方法及系统

技术领域

本发明涉及电动汽车散热领域，特别是涉及一种电动汽车冷却方法及系统。

背景技术

电动汽车以电机作为直接动力源，在行驶过程中，电动汽车的驱动电机、控制器、电压变换模块(即DCDC模块)等都会产生大量的热量，为保证电动汽车的性能，需要对电机等系统进行冷却。

当前，电动汽车的驱动电机及其控制器、DCDC模块等主要靠水路循环来冷却。现有的水冷系统普遍采用一个散热器、一个水泵，将电机、电机控制器等串联或并联起来进行冷却。

无论采用哪种管路布置方式系统流量不变，系统的散热能力是恒定，无法根据部件温度进行调节。当电机等温度升高时，降低其运行效率；当电机等温度降低时，水泵始终大功率运行，浪费过多的电量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车冷却方法，以降低冷却系统的能耗，使电动汽车运行在最佳温度范围内。

本发明是这样实现的：

一种电动汽车冷却方法，包括：

S1、通过温度传感器检测电动汽车的驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度；

判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度的装置的散热风扇。

进一步的，在所述步骤S2之后还包括：

S3、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第二温度，若是，则开启冷却水散热风扇以低速档工作，其中，所述第二温度大于第一温度范围的上限。

进一步的，在所述步骤S3之后，还包括：

S4、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第三温度，若是，则将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档，其中，所述第三温度大于第二温度。

进一步的，在所述步骤S4中，所述将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档之后，还包括：

通过减小水泵转速来降低驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度未超过第三温度的装置的冷却水流速。

为解决上述技术问题，本发明提供的另一技术方案为：

一种电动汽车冷却系统，包括：冷却水散热器、冷却水散热风扇、控制器、温度传感器和水泵；

所述冷却水散热风扇设置于冷却水散热器进风端，为可调速风扇，用于降低冷却水散热器表面温度；

电动汽车的驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器分别通过管道并联于冷却水散热器的进水端与出水端之间，所述驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器上均设置有所述温度传感器；

所述水泵分别串联于驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器冷却水支路上，为可调速水泵，用于改变冷却水的流速；

所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块还设置有散热风扇；

所述水泵、温度传感器和散热风扇分别连接于所述控制器；

控制器通过温度传感器所检测驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度，并用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度的装置的散热风扇。

进一步的，所述控制器还用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第二温度，若是，则开启冷却水散热风扇以低速档工作，其中，所述第二温度大于第一温度范围的上限。

进一步的，所述控制器还用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第三温度，若是，则将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档，其中，所述第三温度大于第二温度。

进一步的，所述控制器还用于在将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档之后，还用于通过减小水泵转速来降低驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度未超过第三温度的装置的冷却水流速。

进一步的，所述电机控制器的散热器包括散热块和两个以上圆柱形的散热柱；

所述散热块的一表面为电机控制器的安装面，与所述安装面相对的散热块表面为冷却水的水道表面，所述水道表面为中间高两边低的双坡度倾斜表面，所述散热柱相互错位的竖直设置于所述水道表面上。

本发明的有益效果为：本发明驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的冷却水支路上分别设置有可调速的水泵，并根据驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的温度来调整对应水泵的转速，使每条冷却水支路的流速随着温度变化而调整，保证每个需要散热的装置都运行在最佳温度范围内；进一步的，在本发明中，冷却水散热风扇的转速可根据散热装置的温度进行调整，在保证系统在最佳温度范围的同时，又起到节约能耗的作用。

附图说明

图1为本发明实施方式电动汽车冷却方法的流程图；

图2为本发明另一实施方式电动汽车冷却系统的连接示意图；

图3为本发明实施方式中电机控制器的散热器的结构示意图；

图4为本发明实施方式电动汽车冷却系统的详细控制流程图。

标号说明：

1-冷却水散热器；2-散热风扇；3-控制器；4-水泵；5-水泵；

6-水泵；7-驱动电机；8-电机控制器；9-DCDC模块；

10-电机温度传感器；11-电机控制器温度传感器；

12-DCDC温度传感器；13、水泵；14、动力电池；

15、动力电池传感温度传感器；16、散热风扇；17、散热风扇；

18、散热风扇；19、散热风扇；100-散热块；101-散热柱；

102-水道表面；103-控制器安装面(简称安装面)。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

名词解释：

DCDC模块：直流电压转换模块。

请参阅图1，本发明实施方式一种电动汽车冷却方法，该电动汽车冷却方法包括以下步骤：

S1、通过温度传感器检测电动汽车的驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度；

判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度的装置的散热风扇。

其中，所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水道是采用并联式的，每个冷却水并联于冷却水散热器上，在冷却水散热器中冷却水与空气进行热交换，为提高热交换效率，在冷却水散热器旁设置有用于提高空气流速对散热器进行降温的冷却水散热风扇。在每个冷却水道支路上串联有所述水泵，通过所述水泵可调整每个冷却水道支路的流速，冷却水道中冷却水的流速提高了，对应支路的散热效果也就相应的提高。所述散热风扇是用于加速驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器散热。

本实施方式中，通过温度传感器检测驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的温度，并根据驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的温度来调整对应水泵的转速，使每条冷却水支路的流速随着温度变化而调整，并控制对应的散热风扇工作，保证每个需要散热的装置都运行在最佳温度范围内。

进一步的，在本实施方式中，在步骤S2之后还包括：

S3、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第二温度，若是，则开启冷却水散热风扇以低速档工作，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第二温度的装置的散热风扇，其中，所述第二温度大于第一温度范围的上限。

在本实施方式中，若驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度低于所述第一温度范围的最小值时，所述冷却水散热风扇和水泵是停止不工作的，使整个冷却系统的能耗为零；当驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块温度大于第一温度范围的最小值时，对应的水泵才开始工作。从而有效控制冷却系统在保证冷却性能的同时，以最低能耗运行。

进一步的，在本实施方式中，在所述步骤S3之后，还包括：

S4、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第三温度，若是，则将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档，其中，所述第三温度大于第二温度。

并且，所述将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档之后，还包括：

通过减小水泵转速来降低驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度未超过第三温度的装置的冷却水流速。

在本实施方式中，冷却水散热风扇的转速也是可调的，其转速根据冷却系统的散热需要进行增加或减少，当驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块中某一装置的温度达到上限值时，提高风扇转速到高档位。由于每个部件的散热需求不同，提高了风扇转速必定会使其余两个装置的散热性能也提高，此时控制向该装置所对应的水泵发出降低转速信号，直到其温度稳定在最佳运行区域，从而使温度较高装置能够获得足够的散热效果。

请参阅图2，本发明的另一实施方式为，电动汽车冷却系统，该冷却系统包括：冷却水散热器1、冷却水散热风扇2、控制器3、温度传感器10、11、12、15和水泵4、5、6、13；

所述冷却水散热风扇2设置于冷却水散热器1进风端，为可调速风扇，用于降低冷却水散热器表面温度；

电动汽车的驱动电机7、电机控制器8、动力电池14和DCDC模块9的散热器分别通过管道并联于冷却水散热器1的进水端与出水端之间，所述驱动电机7上设置有所述温度传感器10，电机控制器8上设置有所述温度传感器11，DCDC模块9上设置有所述温度传感器12；

所述水泵4串联于驱动电机7的散热器冷却水支路上，水泵5设置于电机控制器的散热器冷却水支路上，水泵6设置于DCDC模块的散热器冷却水支路上，所述水泵4、5、6均为可调速水泵，用于改变冷却水的流速；

驱动电机7、电机控制器8、动力电池14和DCDC模块9的散热器还设置有散热风扇，即图2中的16、17、18、19；

所述水泵4、5、6、温度传感器10、11、12和冷却水散热风扇2以及散热风扇16、17、18、19分别连接于所述控制器3；

控制器3通过温度传感器所检测驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度，并用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速；并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度的装置的散热风扇加速冷却。

本实施方式通过温度传感器检测驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的温度，并根据驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的温度来调整对应水泵的转速，使每条冷却水支路的流速随着温度变化而调整，并控制对应的散热风扇工作，保证每个需要散热的装置都运行在最佳温度范围内。

进一步的，在本实施方式中，所述控制器3还用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第二温度，若是，则开启冷却水散热风扇以低速档工作，其中，所述第二温度大于第一温度范围的上限。

在本实施方式中，若驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度低于所述第一温度范围的最小值时，所述冷却水散热风扇和水泵是停止不工作的，使整个冷却系统的能耗为零；当驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块温度大于第一温度范围的最小值时，对应的水泵才开始工作。从而有效控制冷却系统在保证冷却性能的同时，以最低能耗运行。

进一步的，所述控制器还用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第三温度，若是，则将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档，其中，所述第三温度大于第二温度。

并且，所述控制器还用于在将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档之后，还用于通过减小水泵转速来降低驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度未超过第三温度的装置的冷却水流速。

在本实施方式中，冷却水散热风扇的转速也是可调的，其转速根据冷却系统的散热需要进行增加或减少，当驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块中某一装置的温度达到上限值时，提高风扇转速到高档位。由于每个部件的散热需求不同，提高了风扇转速必定会使其余两个装置的散热性能也提高，此时控制向该装置所对应的水泵发出降低转速信号，直到其温度稳定在最佳运行区域，从而使温度较高装置能够获得足够的散热效果。

进一步的，请参阅图3，所述电机控制器的散热器包括散热块100和两个以上圆柱形的散热柱101；

所述散热块100的一表面为电机控制器的安装面103，与所述安装面相对的散热块表面为冷却水的水道表面102，所述水道表面102为中间高两边低的双坡度倾斜表面，所述散热柱101相互错位的竖直设置于所述水道表面上。

所述水道表面102为中间高两边低的双坡度倾斜表面，所述冷却水流入端为所述双坡度倾斜表面的一坡脚端，冷却水流出端为双坡度倾斜表面的另一坡脚端，中箭头方向为冷却水的流向。本实施方式将水道表面设置为带坡度的倾斜表面，由于浮力的作用存在，由高温而产生的空气气泡就无法附着在水道顶面，必然会沿着坡度排出，这样可以有效排尽水道内的残留空气，充分提高水流与水道顶面的接触，提高散热效果。优选的，倾斜表面的坡度范围为5°～20°。

请参阅图4，为本实施方式电动汽车冷却系统的详细控制流程图。汽车启动时，控制器3上电，分别采集温度传感器10、11、12、15的温度信号，根据四者温度信号控制水泵4、5、6、13以及冷却水散热风扇2是否上电工作和工作转速。当温度传感器10、11、12、15的温度都小于等于a(所述a即为第一温度范围的下限值)时，水泵4、5、6、13以及冷却水散热风扇2均不工作；当温度传感器10、11、12、15其中一温度在a～b之间(即在第一温度范围内)时，控制对应的水泵上电工作以增大冷却水路流量，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第二温度的装置的散热风扇，以提高冷却效果，使温度控制在a～b之间。当温度达到设定的理想区域(即a～b)后，水泵转速稳定在该值不变。控制器在整个冷却过程中不断检测温度传感器10、11、12、15的温度，当其中某一部件的温度大于等于温度c(即第二温度)值时，控制器控制冷却水散热风扇2上电并以低速档工作，提高整个冷却水道的散热性能；开启冷却水散热风扇2后，控制器再次检测并判断温度传感器10、11、12、15的温度是否在a～b之间，若是，则控制水泵转速不变，若否，则增加或降低对应水泵的转速，使温度控制在a～b之间；而当其中至少一部件的温度大于等于温度d(却第三温度)时，则控制器控制散热风扇2以最高转速档工作。由于每个部件的散热需求不同，提高了风扇转速必定会提高其他散热需求小的部件的散热性能，此时控制器向该部件(即温度未达到d的部件)的水泵发出降低转速信号，使各部分温度稳定在最佳运行区域a～b内。当外界环境温度变化，三部件温度同时降低到某值后，控制器向散热风扇发出降低转速信号，将风扇转速调节至低转速。若在外界低温环境下运行，三部件温度同时低于某值，控制器向风扇发出停止信号停止其运行，若温度持续下降，则同时关闭水泵。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电动汽车冷却方法，其特征在于，包括：

S1、通过温度传感器检测电动汽车的驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度；

S2、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度的装置的散热风扇。

2.根据权利要求1所述的电动汽车冷却方法，其特征在于，在所述步骤S2之后还包括：

S3、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第二温度，若是，则开启冷却水散热风扇以低速档工作，其中，所述第二温度大于第一温度范围的上限。

3.根据权利要求2所述的电动汽车冷却方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，还包括：

S4、判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第三温度，若是，则将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档，其中，所述第三温度大于第二温度。

4.根据权利要求3所述的电动汽车冷却方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档之后，还包括：

通过减小水泵转速来降低驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度未超过第三温度的装置的冷却水流速。

5.一种电动汽车冷却系统，其特征在于，包括：冷却水散热器、冷却水散热风扇、控制器、温度传感器和水泵；

所述冷却水散热风扇设置于冷却水散热器进风端，为可调速风扇，用于降低冷却水散热器表面温度；

电动汽车的驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器分别通过管道并联于冷却水散热器的进水端与出水端之间，所述驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器上均设置有所述温度传感器；

所述水泵分别串联于驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块的散热器冷却水支路上，为可调速水泵，用于改变冷却水的流速；

所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块还设置有散热风扇；

所述水泵、温度传感器和散热风扇分别连接于所述控制器；

控制器通过温度传感器所检测驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度，并用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的温度是否低于或落在预设的第一温度范围内，若是，则保持驱动电机、电机控制器、动力电池以及DCDC模块的冷却水的流速在当前流速，若否，则通过水泵增大驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度范围的装置的冷却水流速，并且开启驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度超过第一温度的装置的散热风扇。

6.根据权利要求5所述的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述控制器还用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第二温度，若是，则开启冷却水散热风扇以低速档工作，其中，所述第二温度大于第一温度范围的上限。

7.根据权利要求6所述的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述控制器还用于判断所述驱动电机、电机控制器、动力电池或DCDC模块的温度是否大于预设的第三温度，若是，则将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档，其中，所述第三温度大于第二温度。

8.根据权利要求7所述的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述控制器还用于在将冷却水散热风扇的转速增加至最高转速档之后，还用于通过减小水泵转速来降低驱动电机、电机控制器、动力电池和DCDC模块这四个装置中温度未超过第三温度的装置的冷却水流速。

9.根据权利要求5至7任一所述的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述电机控制器的散热器包括散热块和两个以上圆柱形的散热柱；

所述散热块的一表面为电机控制器的安装面，与所述安装面相对的散热块表面为冷却水的水道表面，所述水道表面为中间高两边低的双坡度倾斜表面，所述散热柱相互错位的竖直设置于所述水道表面上。