CN105539123A - 一种高效的电动汽车冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效的电动汽车冷却系统，包括冷却控制装置、水冷装置和压缩冷却装置；所述冷却控制装置包括控制器和多个温度传感器；水冷装置包括冷却水散热器、冷却水散热风扇和两个以上水冷支路，水冷支路由依次串联的水泵和水冷散热器组成，所述压缩冷却装置包括压缩机、冷凝器和两个以上蒸发支路，蒸发支路由依次串联的比例电磁阀、膨胀阀和蒸发散热器组成，所述水冷散热器和蒸发散热器分别与电动汽车的大功率发热器件连接；温度传感器用于检测电动汽车大功率发热器件的温度，所述温度传感器、水泵、压缩机和比例电磁阀分别连接于所述控制器。本发明电动汽车冷却系统冷却性能好且功耗低。

Description

一种高效的电动汽车冷却系统
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及一种高效的电动汽车冷却系统。
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。
并且，现有的电动汽车冷却系统的冷却效率有限，在夏天高温或极限驾驶时，无法对大功率发热器件及时有效的降温，影响电动汽车的性能和使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种高效的电动汽车冷却系统，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。
一种高效的电动汽车冷却系统，包括冷却控制装置、水冷装置和压缩冷却装置；
所述冷却控制装置包括控制器和多个温度传感器；
所述水冷装置包括冷却水散热器、冷却水散热风扇和两个以上水冷支路，所述水冷支路由依次串联的水泵和水冷散热器组成，所述水冷支路通过管道并联设置于冷却水散热器的两端；
所述压缩冷却装置包括压缩机、冷凝器和两个以上蒸发支路，所述蒸发支路由依次串联的比例电磁阀、膨胀阀和蒸发散热器组成，所述压缩机与冷凝器串联设置，所述蒸发支路通过管道并联设置于压缩机和冷凝器的两端；
所述水冷散热器和蒸发散热器分别与电动汽车的大功率发热器件连接；
所述温度传感器用于检测电动汽车大功率发热器件的温度，所述温度传感器、水泵、压缩机和比例电磁阀分别连接于所述控制器。
进一步的，所述水冷散热器和蒸发散热器分别与电动汽车的驱动电机、电机控制器和DCDC模块连接。
进一步的，所述压缩冷却装置还包括用于降低冷凝器表面温度的冷凝器散热风扇。
进一步的，对同一大功率发热器件冷却的水冷散热器和蒸发散热器集成于同一集成散热器内；
所述集成散热器包括铝合金材质的散热器主体和设置于散热器主体内的冷却水通道和压缩制冷剂通道，所述冷却水通道和压缩制冷剂通道均为蛇形通道；
所述散热器主体通过螺栓固定于电动汽车的大功率发热器件上，所述冷却水通道串联于所述水冷支路上，所述压缩制冷剂通道串联于所述蒸发支路上。
进一步的，所述冷却控制装置根据检测到的大功率发热器件的温度，控制所述水冷装置和压缩冷却装置工作；
若各大功率发热器件的温度均小于预设的第一温度，则控制水冷装置中各水冷支路的水泵以低转速工作；
若大功率发热器件的温度大于预设的第一温度且小于第二温度，则控制所述水冷装置中对该大功率发热器件进行冷却的水冷支路的水泵提高转速，以提高该水冷支路的冷却水流速；
若大功率发热器件的温度大于预设的第二温度，则同时开启对该大功率发热器件进行冷却的水冷支路和蒸发支路。
进一步的，当两个以上大功率发热器件的温度大于第二温度时，所述蒸发支路的比例电磁阀的导通角度与该蒸发支路所对应的大功率发热器件的温度成正比。
进一步的，当大功率发热器件的温度大于第二温度时，降低或暂停温度未超过第一温度的大功率发热器件所对应的水冷支路的水泵的转速。
本发明的有益效果为：本发明高效的电动汽车冷却系统包括水冷装置和压缩冷却装置，水冷装置包括多个水冷支路，压缩冷却装置包括多个蒸发支路，电动汽车的大功率发热器件由一个水冷支路和蒸发支路进行冷却，其中，每条水冷支路的冷却水流速可调，每条蒸发支路的蒸发速率可调，因此，本电动汽车冷却系统不仅具有很强的冷却性能，可使电动汽车的各大功率发热器件的温度控制在适合的范围，并且冷却控制方法灵活多样，兼具高冷却性能和低能耗的优点。
附图说明
图1为本发明实施方式电动汽车冷却系统中水冷装置的模块连接示意图；
图2为本发明实施方式电动汽车冷却系统中压缩冷却装置的模块连接示意图；
图3为本发明实施方式电动汽车冷却系统中集成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冷却控制流程图。
标号说明：
1、冷却水散热器；2、冷却水散热风扇；3、控制器；
4、5、6为水泵；7、8、9为水冷散热器；
10、11、12为温度传感器；13、冷凝器；14、压缩机；
15、比例电磁阀；16、膨胀阀；17、蒸发散热器；
18、散热器主体；181、冷却水通道；182、压缩制冷剂通道。
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。
请参阅图1和图2，为本发明实施方式一种电动汽车冷却系统中水冷装置和压缩冷却装置的模块连接示意图，该电动汽车冷却系统包括两套冷却装置，即水冷装置(如图1所示)和压缩冷却装置(如图2所示)，以及用于控制整个冷却过程的冷却控制器。所述冷却控制装置包括控制器和多个温度传感器，即图1中的10、11、和12，所述温度传感器用于采集电动汽车发热器件的温度；所述水冷装置即通过冷却水进行循环冷却降温，所述压缩冷却装置其原理与现有的压缩制冷一样，是通过压缩机对制冷进行压缩后再通过蒸发吸热来对发热器件冷却。
所述水冷装置包括冷却水散热器1、冷却水散热风扇2和两个以上水冷支路。其中，冷却水散热器1是用于对冷却水进行降温，冷却水散热风扇2设置于冷却水散热器1旁，用于提高冷却水散热器空气对流，加速冷却水降温。一个水冷支路用于对一个大功率发热器件进行冷却。其中，电动汽车大功率发热器件包括驱动电机、DCDC模块和电机控制器。每路水冷支路由水泵和水冷散热器组成，图1中水泵4与水冷散热器7组成一水冷支路，水泵5与与水冷散热器8组成一水冷支路，水泵6与与水冷散热器9组成一水冷支路。其中，水泵与水冷散热器通过管道串联，水冷散热器与大功率发热器件物理连接，大功率发热器件产生的热量传递给水冷散热器，再由水冷散热器热交换至冷却水中。每个水冷支路相互并联设置于冷却水散热器1的进水端与出水端之间，从而实现冷却水循环利用，中每个水冷支路中均设置了水泵，该水泵为可调速水泵，所述水泵连接于冷却控制装置的控制器3，通过调整水泵的转速即可控制该水冷支路的冷却水流速(水冷支路的冷却性能与冷却水流速正相关)，从而改变对应水冷支路的冷却性能。
所述压缩冷却装置包括压缩机14、冷凝器13和多个蒸发支路，其中，所述蒸发支路由依次串联的比例电磁阀15、膨胀阀16和蒸发散热器17组成。所述压缩机14与冷凝器13串联设置，所述蒸发支路通过管道并联设置于压缩机14和冷凝器13的两端。因此整个压缩冷却装置形成一密封的多支路循环管路，在该循环管路里流动的压缩制冷剂。压缩冷却装置经压缩机1压缩，由气态转变为液态，压缩过程所述产生的热量经冷凝器13热交换冷却，而液态的压缩制冷剂在各蒸发支路中经过比例电磁阀15和膨胀阀16后，在蒸发散热器17内蒸发，并由液态转变为气态，在此过程中吸收大量的热量，而蒸发散热器是连接于大功率发热器件，从而使大功率发热器件的温度降低，实现冷却目的。在本实施方式中，在每个蒸发支路中均设置有比例电磁阀15，并且，所述比例电磁阀15、压缩机14均连接于冷却控制装置的控制器3，通过控制所述比例电磁阀的导通角度，即可调整该蒸发支路中压缩制冷剂的蒸发量和蒸发速率，从而控制该支路的冷却性能。
为了提高压缩冷却装置冷却效率，即热交换效率，该装置还设置有冷凝器散热风扇，冷凝器散热风扇设置于冷凝器的进气端，用于提高冷凝器表面的空气对流速率，从而提高冷凝器与外部空气的热交换效率。
可见，本电动汽车冷却系统具有水冷装置和压缩冷却装置两套冷却装置，并且，每套冷却装置均包括多个可独立控制和调整的冷却支路，每个大功率发热器件均对应有一个水冷支路和压缩制冷支路，因此，使本电动汽车冷却系统不仅具有极强的冷却性能，可应对各种高温天气和极限驾驶情况，并且，还可根据需要关闭部分冷却支路，对温度高的器件进行集中冷却降温，从而兼具高冷却性能和低能耗的优点。
进一步的，请参阅图3，在本实施方式中，对同一大功率发热器件冷却的水冷散热器和蒸发散热器集成于同一集成散热器内；该集成散热器包括铝合金材质的散热器主体18，散热器主体通过螺栓固定于大功率发热器件上，在散热器主体内设置有冷却水通道181和压缩制冷剂通道182，为提高热交换效率，所述冷却水通道181和压缩制冷剂通道182均为蛇形通道。所述冷却水通道181串联于所述水冷支路上，所述压缩制冷剂通道182串联于所述蒸发支路上。
相对于水冷与压缩冷却相互分立的散热器，所述集成散热器不仅大大节省了散热器的用料，降低了生产成本，减小了散热器的总体积，并且，集成散热器可提高水冷支路和蒸发支路与发热器件的热交换效率，从而使其冷却效果明显优于分立式散热器。
请参阅图4，为本实施方式电动汽车冷却系统的冷却控制流程图；在所述电动汽车冷却系统中所述冷却控制装置根据检测到的大功率发热器件的温度，控制所述水冷装置和压缩冷却装置工作；
若各大功率发热器件的温度均小于预设的第一温度，则控制水冷装置中各水冷支路的水泵以低转速工作；
若大功率发热器件的温度大于预设的第一温度且小于第二温度，则控制所述水冷装置中对该大功率发热器件进行冷却的水冷支路的水泵提高转速，以提高该水冷支路的冷却水流速；
若大功率发热器件的温度大于预设的第二温度，则同时开启对该大功率发热器件进行冷却的水冷支路和蒸发支路。
本冷却控制过程在发热器件的温度较低时，优先选用功耗较低的水冷装置进行冷却降温，而在发热器件温度较高时，通过提高水泵转速来增大对应水冷支路的冷却水流量，来提高对该发热器件的冷却效果，而当发热器件的温度继续上升时，则再开启对应的蒸发支路进行冷却降温，从而在保证冷却系统冷却性能的同时，又有效控制了冷却系统的功耗。
进一步的，在该冷却控制过程中，当遇到两个以上大功率发热器件的温度均大于第二温度时，所述蒸发支路的比例电磁阀的导通角度与该蒸发支路所对应的大功率发热器件的温度成正比。使温度越高的支路能够得到更多的制冷量，从而使有限的制冷量得到合理分配。
并且，在上述冷却控制过程中，当大功率发热器件的温度大于第二温度时，降低或暂停温度未超过第一温度的大功率发热器件所对应的水冷支路的水泵的转速。因水冷装置的总制冷量是一定的，通过降低或暂停温度未超过第一温度的支路的水泵，可使有限的制冷量信中于温度较高的发热器件，使其温度及时被控制在安全的区间内。
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 (7)

1.一种高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，包括冷却控制装置、水冷装置和压缩冷却装置；
所述冷却控制装置包括控制器和多个温度传感器；
所述水冷装置包括冷却水散热器、冷却水散热风扇和两个以上水冷支路，所述水冷支路由依次串联的水泵和水冷散热器组成，所述水冷支路通过管道并联设置于冷却水散热器的两端；
所述压缩冷却装置包括压缩机、冷凝器和两个以上蒸发支路，所述蒸发支路由依次串联的比例电磁阀、膨胀阀和蒸发散热器组成，所述压缩机与冷凝器串联设置，所述蒸发支路通过管道并联设置于压缩机和冷凝器的两端；
所述水冷散热器和蒸发散热器分别与电动汽车的大功率发热器件连接；
所述温度传感器用于检测电动汽车大功率发热器件的温度，所述温度传感器、水泵、压缩机和比例电磁阀分别连接于所述控制器。
2.根据权利要求1所述的高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述水冷散热器和蒸发散热器分别与电动汽车的驱动电机、电机控制器和DCDC模块连接。
3.根据权利要求1所述的高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述压缩冷却装置还包括用于降低冷凝器表面温度的冷凝器散热风扇。
4.根据权利要求1所述的高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，对同一大功率发热器件冷却的水冷散热器和蒸发散热器集成于同一集成散热器内；
所述集成散热器包括铝合金材质的散热器主体和设置于散热器主体内的冷却水通道和压缩制冷剂通道，所述冷却水通道和压缩制冷剂通道均为蛇形通道；
所述散热器主体通过螺栓固定于电动汽车的大功率发热器件上，所述冷却水通道串联于所述水冷支路上，所述压缩制冷剂通道串联于所述蒸发支路上。
5.根据权利要求1所述的高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，所述冷却控制装置根据检测到的大功率发热器件的温度，控制所述水冷装置和压缩冷却装置工作；
若各大功率发热器件的温度均小于预设的第一温度，则控制水冷装置中各水冷支路的水泵以低转速工作；
若大功率发热器件的温度大于预设的第一温度且小于第二温度，则控制所述水冷装置中对该大功率发热器件进行冷却的水冷支路的水泵提高转速，以提高该水冷支路的冷却水流速；
若大功率发热器件的温度大于预设的第二温度，则同时开启对该大功率发热器件进行冷却的水冷支路和蒸发支路。
6.根据权利要求5所述的高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，当两个以上大功率发热器件的温度大于第二温度时，所述蒸发支路的比例电磁阀的导通角度与该蒸发支路所对应的大功率发热器件的温度成正比。
7.根据权利要求6所述的高效的电动汽车冷却系统，其特征在于，当大功率发热器件的温度大于第二温度时，降低或暂停温度未超过第一温度的大功率发热器件所对应的水冷支路的水泵的转速。
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