CN106458009B - 电动车的温控系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种电动车的温控系统，该温控系统可视环境、动力系统、车内空调的温度状况，调整切换冷却液的循环路径，以进行三种不同的模式运作，以达到稳定动力系统温度，提升动力系统内装置的运作效能及使用寿命，并可节约空调耗能。

Description

电动车的温控系统
技术领域
本公开关于一种温控系统，尤指一种可视环境、动力系统、车内空调的温度状况来调整切换冷却液的循环路径，以进行三种不同模式运作的电动车的温控系统。
背景技术
一般而言，电动车主要是通过动力系统来进行相关的控制与运作，其中动力统包括马达、马达控制器、马达驱动器及电池等。动力系统在持续运作的过程中会产生热能(或称废热能)，使动力系统的温度上升，造成动力系统内的装置效能衰退且降低使用寿命。为了使电动车的动力系统冷却，部分电动车利用散热箱且将冷却液于运作的动力系统以及散热箱之间进行循环，借此可将动力系统运作时所产生的热能移转至冷却液并经由散热箱散热至空气中。
然而，散热箱的冷却效能会受到环境气温显著地影响，举例而言，当环境气温上升(例如环境气温达摄氏35度以上)时，散热箱内的冷却液的温度亦随之上升，且当动力系统的运作功率较大时，冷却液流经动力系统后再经由散热箱降温而输出的温度可能达摄氏50度至60度，此冷却液的温度将会高于动力系统的理想作业温度(例如摄氏5度至40度)，于此情况下，动力系统在散热箱的冷却液进行冷却循环后仍无法降温至理想作业温度，如此将容易造成其内部装置效能衰退甚至输出不稳定，且会导致装置使用寿命缩短。因此，现有的电动车动力系统需要一种能够在各种环境气温下均能有效保持冷却液的温度介于其理想作业温度的温控系统。
此外，由于电动车的空调系统所输出的暖气利用电能转换原理提供热能，因此在寒冷气候下行驶时，为提供使用者所需的车内空气温度，电动车的空调系统需损耗相当的电能，故相较于传统车辆，电动车在酷寒环境下反而无法达到节能减碳的效果，且会造成每次充电行驶的里程数大幅降低。因此，现有的电动车亦需要一种能够提升在寒冷气候时的能源利用效率的暖气供应手段以及温控系统。
发明内容
本公开的目的在于提供一种电动车的温控系统，其可视环境、动力系统、车内空调的温度状况来自动调整切换冷却液的循环路径，以进行三种不同模式运作，以达到稳定动力系统温度，提升动力系统内装置的运作效能及使用寿命，并可节约空调耗能。
本公开的另一目的在于提供一种电动车的温控系统，使温控系统的冷却液在环境气温上升或动力系统持续运作于高负载时仍能维持于理想作业温度，并于寒冷环境中将电动车的动力系统所产生的废热能回收以提供车内空调暖气，进而降低空调的耗能，以使电动车可适用于各种运作环境。
为达上述目的，本公开的一较佳实施方式为提供一种电动车的温控系统，包含：第一流路切换装置及第二流路切换装置，分别具有第一端口、第二端口及第三端口；液温调节装置，具有第一连通口连接至第一流路切换装置的第一端口，以及第二连通口连接至第二流路切换装置的第一端口；车内空调热交换器，具有入口连接至第一流路切换装置的第二端口，以及出口连接至第二流路切换装置的第二端口；马达冷却管路，具有出口连接至第一流路切换装置的第三端口，以及入口连接至第二流路切换装置的第三端口；以及散热箱，具有出口连接至马达冷却管路的入口，以及入口连接至马达冷却管路的出口；其中，第一流路切换装置及第二流路切换装置分别依据电动车的温控系统的常态冷却模式、热回收暖气模式及辅助冷却模式而切换形成不同流路，以设定冷却液的循环路径，以于常态冷却模式时将液温调节装置所输出的冷却液传送至车内空调热交换器，于热回收暖气模式时将马达冷却管路所输出的冷却液传送至车内空调热交换器，以及于辅助冷却模式时将液温调节装置所输出的冷却液传送至马达冷却管路。
附图说明
图1为本公开电动车的温控系统于常态冷却模式的架构示意图。
图2为本公开电动车的温控系统于热回收暖气模式的架构示意图。
图3为本公开电动车的温控系统于辅助冷却模式的架构示意图。
图4为本公开电动车的温控系统的电路方块图。
【符号说明】
1：温控系统
101：液温调节装置
101a：第一连通口
101b：第二连通口
102：车内空调热交换器
103：马达冷却管路
104：散热箱
105：第一泵
106：第二泵
107：第三泵
108：第一流路切换装置
109：第二流路切换装置
110：控制器
111：单向逆止阀
112：温度传感器
102a、103b、104b：入口
102b、103a、104a：出口
108a、109a：第一端口
108b、109b：第二端口
108c、109c：第三端口
S：信号
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本公开。
图1为本公开电动车的温控系统于常态冷却模式的架构示意图，图2为本公开电动车的温控系统于热回收暖气模式的架构示意图，图3为本公开电动车的温控系统于辅助冷却模式的架构示意图，以及图4为本公开电动车的温控系统的电路方块图。如第1、2、3及4图所示，本公开电动车的温控系统1适用于大型电动车，例如但不限于电动巴士。本公开电动车的温控系统1包括液温调节装置101、车内空调热交换器102、马达冷却管路103、散热箱104、第一泵105、第二泵106、第三泵107、第一流路切换装置108、第二流路切换装置109以及控制器110，其中控制器110电性连接于第一泵105、第二泵106、第三泵107、第一流路切换装置108以及第二流路切换装置109，以控制第一泵105、第二泵106与第三泵107的作动以及控制第一流路切换装置108与第二流路切换装置109的流路切换运作。第一流路切换装置108及第二流路切换装置109架构于依据温控系统的常态冷却模式、热回收暖气模式(或称辅助加热模式)及辅助冷却模式而切换形成不同流路以设定冷却液的循环路径，且第一流路切换装置108具有第一端口108a、第二端口108b及第三端口108c，第二流路切换装置109具有第一端口109a、第二端口109b及第三端口109c。
液温调节装置101接收冷却液并将该冷却液降温后输出。于本实施例中，液温调节装置101可为利用冷媒压缩循环制冷的冷液供应机。液温调节装置101的第一连通口101a经由第一泵105连接至第一流路切换装置108的第一端口108a，液温调节装置101的第二连通口101b连接至第二流路切换装置109的第一端口109a。当电动车的温控系统1于常态冷却模式时，液温调节装置101接收经由第二流路切换装置109所导引的冷却液，将该冷却液降温，并且经由第一泵105将降温的冷却液输出至第一流路切换装置108的第一端口108a。此外，当电动车的温控系统1于辅助冷却模式时，液温调节装置101接收经由第一流路切换装置108及第一泵105而导入的冷却液，将该冷却液降温，并且将降温的冷却液输出至第二流路切换装置109的第一端口109a。
车内空调热交换器102为一组利用冷却液以调节车内空气温度的热交换器。车内空调热交换器102的入口102a连接至第一流路切换装置108的第二端口108b，车内空调热交换器102的出口102b连接至第二流路切换装置109的第二端口109b。
马达冷却管路103为一组利用冷却液循环于动力系统内装置(例如但不限于马达、马达驱动器、马达控制器及/或电池)以吸收废热能的冷却循环管路。马达冷却管路103的出口103a经由第二泵106连接至第一流路切换装置108的第三端口108c，马达冷却管路103的入口103b连接至第二流路切换装置109的第三端口109c。
散热箱104为一组利用环境空气降低冷却液温度的散热箱，故其冷却功率根据环境温度的变化而变化，例如当环境温度升高时，散热箱104的冷却功率降低。散热箱104的出口104a连接至马达冷却管路103的入口103b及第二流路切换装置109的第三端口109c，而入口104b经由第三泵107连接至马达冷却管路103的出口103a，且经由第三泵107、第二泵106连接至第一流路切换装置108的第三端口108c。
第一泵105、第二泵106及第三泵107分别为可抽送冷却液且可控制冷却液流量的冷却液驱动装置，其中，第一泵105连接于液温调节装置101的第一连通口101a及第一流路切换装置108的第一端口108a之间，用于将液温调节装置101内的冷却液驱动传送至第一流路切换装置108的第一端口108a，或从第一流路切换装置108的第一端口108a将冷却液驱动传送至液温调节装置101的第一连通口101a。第二泵106连接于马达冷却管路103的出口103a及第一流路切换装置108的第三端口108c之间，用于将马达冷却管路103内的冷却液驱动传送至第一流路切换装置108的第三端口108c。第三泵107连接于马达冷却管路103的出口103a及散热箱104的入口104b之间，用于将马达冷却管路103内的冷却液驱动传送至散热箱104的入口104b。
第一流路切换装置108依照各运作模式来设定冷却液循环路径，当电动车的温控系统1于常态冷却模式时，第一流路切换装置108的第一端口108a及第二端口108b的管路相连通，使液温调节装置101内的冷却液经由第一泵105驱动并传送至车内空调热交换器102的入口102a。当电动车的温控系统1于热回收暖气模式时，第一流路切换装置108的第二端口108b及第三端口108c的管路相连通，使马达冷却管路103内的冷却液由第二泵106驱动并传送至车内空调热交换器102的入口102a。当电动车的温控系统1于辅助冷却模式时，第一流路切换装置108的第一端口108a及第三端口108c的管路相连通，使马达冷却管路103内的冷却液由第二泵106及第一泵105驱动并传送至液温调节装置101的第一连通口101a。
第二流路切换装置109依照各运作模式来设定冷却液循环路径，当电动车的温控系统1于常态冷却模式时，第二流路切换装置109的第一端口109a及第二端口109b的管路相连通，使冷却液可由车内空调热交换器102的出口102b输出至液温调节装置101的第二连通口101b。当电动车的温控系统1于热回收暖气模式时，第二流路切换装置109的第二端口109b及第三端口109c的管路相连通，使冷却液可由车内空调热交换器102的出口102b输出至马达冷却管路103的入口103b。当电动车的温控系统1于辅助冷却模式时，第二流路切换装置109的第一端口109a及第三端口109c的管路相连通，使冷却液可由液温调节装置101的第二连通口101b流至马达冷却管路103的入口103b。
于本实施例中，电动车的温控系统1还包括一单向逆止阀111，设置于散热箱104的出口104a及马达冷却管路103的入口103b所相连接的管路之间。当电动车的温控系统1在热回收暖气模式时，单向逆止阀111可阻挡冷却液由车内空调热交换器102经由第二流路切换装置109流向散热箱104。当电动车的温控系统1在辅助冷却模式时，单向逆止阀111可阻挡冷却液由液温调节装置101经由第二流路切换装置109流向散热箱104。于一些实施例中，电动车的温控系统1还包括多个温度传感器112，架构于感测例如但不限于环境温度、车内空气温度、马达冷却管路103的入口103的冷却液温度。
以下将根据三种不同的作业模式进一步说明本公开电动车的温控系统的运作方式。请再参阅图1，当电动车所处的环境气温适中且不需要加强对其动力系统制冷功率时，电动车的温控系统1可运作于常态冷却模式。于常态冷却模式下，第一流路切换装置108因应控制器110的控制将其第一端口108a与第二端口108b相连通，第二流路切换装置109因应控制器110的控制将其第一端口109a与第二端口109b相连通。第一泵105因应控制器110的控制而运作，使液温调节装置101内的冷却液经由第一泵105驱动并传送至第一流路切换装置108的第一端口108a、第二端口108b，进而导向车内空调热交换器102的入口102a，使冷却液导向车内空调热交换器102中循环以吸收车内空气的热能(亦即使车内空气降温)，再经由车内空调热交换器102的出口102b、第二流路切换装置109的第二端口109b、第一端口109a而流向液温调节装置101的第二连通口101b，再由液温调节装置101将相对高温的冷却液降温。通过冷却液于前述路径内循环，可使车内空调热交换器102依据使用者需求降低车内空气温度。
另一方面，马达冷却管路103接收由散热箱104流经单向逆止阀111所提供的冷却液，并使冷却液循环于动力系统中以吸收动力系统所产生的废热能，第二泵106因应控制器110的控制而不运作，第三泵107因应控制器110的控制而运作，以驱动马达冷却管路103内的冷却液并导向散热箱104的入口104b，通过散热箱104的冷却循环以使冷却液降温，并由散热箱104的出口104a将冷却液输出至马达冷却管路103的入口103b。通过冷却液于前述路径内循环，可对动力系统进行散热。因此，于常态冷却模式下，液温调节装置101可视需求而提供低温的冷却液至车内空调热交换器102以使车内空气降温，且马达冷却管路103可将吸收废热能的冷却液导向散热箱104散热，使冷却液维持低温循环(保持冷却液的温度不超过动力系统的理想作业温度)，确保动力系统的运作效能。
请再参阅图2，当电动车所处的环境气温过低时，电动车的温控系统1自动切换运作于热回收暖气模式。于热回收暖气模式下，第一流路切换装置108因应控制器110的控制将其第二端口108b与第三端口108c相连通，第二流路切换装置109因应控制器110的控制将其第二端口109b与第三端口109c相连通，此时，第一流路切换装置108、液温调节装置101与第二流路切换装置109所构成的流路关闭。控制器110接收关于使用者暖气用量需求的信号S并控制第二泵106运作，第二泵106根据暖气的用量需求将马达冷却管路103内相对高温的冷却液部分传送至第一流路切换装置108的第三端口108c、第二端口108b，进而导向车内空调热交换器102的入口102a，使相对高温的冷却液循环于车内空调热交换器102中以提供车内空气热能(亦即使车内空气升温)，再经由车内空调热交换器102的出口102b、第二流路切换装置109的第二端口109b、第三端口109c而流向马达冷却管路103的入口103b。
于一些实施例中，第三泵107可因应控制器110的控制而运作，以将马达冷却管路103内相对高温的冷却液部分传送至散热箱104的入口104b，并利用散热箱104对该些冷却液进行冷却后，再经由散热箱104的出口104a、单向逆止阀111导回马达冷却管路103的入口103b，借此可调节车内空调热交换器102的热能变化，并确保无论暖气用量需求高低冷却液皆能在马达冷却管路103内保持一定的温度。于一些实施例中，当环境温度过低时，第三泵107可因应控制器110的控制而不运作，此时散热箱104亦停止运作。因此，于热回收暖气模式下，马达冷却管路103利用于动力系统中所吸收的废热能提供至车内空调热交换器102，使车内产生暖气，通过冷却液于前述路径内循环，可对动力系统散热并将动力系统所产生的废热能回收利用以降低空调的能耗。
请再参阅图3，当电动车所处的环境气温过高或动力系统的装置持续运作于高负载时，电动车的温控系统1自动切换运作于辅助冷却模式。于辅助冷却模式下，第一流路切换装置108因应控制器110的控制将其第一端口108a与第三端口108c相连通，第二流路切换装置109因应控制器110的控制将其第一端口109a与第三端口109c相连通。第二泵106通过控制器110的控制而运作，以将马达冷却管路103内相对高温的冷却液传送至第一流路切换装置108的第三端口108c、第一端口108a，再经由第一泵105而导向液温调节装置101的第一连通口101a，利用液温调节装置101进行冷却，再由液温调节装置101的第二连通口101b、第二流路切换装置109的第一端口109a、第三端口109c导回马达冷却管路103的入口103b。
于一些实施例中，控制器110可根据环境气温来控制第三泵107是否运作，若环境气温过高时，例如但不限于摄氏35度以上时，控制器110控制第三泵107停止运作，以避免相对高温的冷却液循环至散热箱104时反被加温，而若环境气温适中时，控制器110亦可控制第三泵107运作，并利用散热箱104来降低冷却液的温度。因此，于辅助冷却模式下，马达冷却管路103将相对高温的冷却液导向液温调节装置101以进行降温，通过冷却液于前述路径循环，可使冷却液降低至环境气温以下，确保导回马达冷却管路103的冷却液的温度维持低温，使动力系统在经由冷却液降温的过程中其装置能正常运作且可保持其效能。
综上所述，本公开提供一种电动车的温控系统，其可视环境、动力系统、车内空调的温度状况来自动调整切换冷却液的循环路径，以进行常态冷却模式、热回收暖气模式以及辅助冷却模式等不同模式运作，以达到稳定动力系统温度，提升动力系统内装置的运作效能及使用寿命，并可节约空调耗能。本公开电动车的温控系统可使冷却液在环境气温上升或动力系统持续运作于高负载时仍能维持于理想作业温度，并于寒冷环境中将电动车的动力系统所产生的废热能回收以提供车内空调暖气，进而降低空调的耗能，以使电动车可适用于各种运作环境。
本公开得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护范围。

Claims (9)

1.一种电动车的温控系统，包含：
一第一流路切换装置及一第二流路切换装置，分别具有一第一端口、一第二端口及一第三端口；
一液温调节装置，具有一第一连通口连接至该第一流路切换装置的该第一端口，以及一第二连通口连接至该第二流路切换装置的该第一端口；
一车内空调热交换器，具有一入口连接至该第一流路切换装置的该第二端口，以及一出口连接至该第二流路切换装置的该第二端口；
一马达冷却管路，具有一出口连接至该第一流路切换装置的该第三端口，以及一入口连接至该第二流路切换装置的该第三端口；以及
一散热箱，具有一出口连接至该马达冷却管路的该入口，以及一入口连接至该马达冷却管路的该出口；
其中，该第一流路切换装置及该第二流路切换装置分别依据该电动车的温控系统的一常态冷却模式、一热回收暖气模式及一辅助冷却模式而切换形成不同流路，以设定一冷却液的循环路径，以于该常态冷却模式时将该液温调节装置所输出的该冷却液传送至该车内空调热交换器，于该热回收暖气模式时将该马达冷却管路所输出的该冷却液传送至该车内空调热交换器，以及于该辅助冷却模式时将该液温调节装置所输出的该冷却液传送至该马达冷却管路。
2.如权利要求1所述的电动车的温控系统，其还包括：
一第一泵，连接于该液温调节装置的该第一连通口以及该第一流路切换装置的该第一端口之间，以驱动该冷却液；
一第二泵，连接于该马达冷却管路的该出口以及该第一流路切换装置的该第三端口之间，以驱动该冷却液；以及
一第三泵，连接于该马达冷却管路的该出口以及该散热箱的该入口之间，以驱动该冷却液。
3.如权利要求2所述的电动车的温控系统，其还包含一控制器，该控制器电性连接于该第一泵、该第二泵、该第三泵、该第一流路切换装置及该第二流路切换装置，以控制该第一泵、该第二泵与该第三泵的作动以及控制该第一流路切换装置与该第二流路切换装置的流路切换运作。
4.如权利要求2所述的电动车的温控系统，其中当该电动车的温控系统于该常态冷却模式运作时，该第一流路切换装置的该第一端口与该第二端口相连通，该第二流路切换装置的该第一端口与该第二端口相连通，且该第一泵致能运作，使该冷却液于该液温调节装置、该第一泵、该第一流路切换装置、该车内空调热交换器与该第二流路切换装置所形成的一循环路径中循环。
5.如权利要求4所述的电动车的温控系统，其中当该电动车的温控系统于该常态冷却模式运作时，该第三泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第三泵与该散热箱所形成的一循环路径中循环。
6.如权利要求2所述的电动车的温控系统，其中当该温控系统于该热回收暖气模式运作时，该第一流路切换装置的该第二端口与该第三端口相连通，该第二流路切换装置的第二端口与该第三端口相连通，且该第二泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第二泵、该第一流路切换装置、该车内空调热交换器与该第二流路切换装置所形成的一循环路径中循环。
7.如权利要求6所述的电动车的温控系统，其中当该温控系统于该热回收暖气模式运作时，该第三泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第三泵与该散热箱所形成的一循环路径中循环。
8.如权利要求2所述的电动车的温控系统，其中当该温控系统于该辅助冷却模式运作时，该第一流路切换装置的该第一端口与该第三端口相连通，该第二流路切换装置的该第一端口与该第三端口相连通，且该第一泵与该第二泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第二泵、该第一流路切换装置、该第一泵、该液温调节装置与该第二流路切换装置所形成的一循环路径中循环。
9.如权利要求1所述的电动车的温控系统，其还包括一单向逆止阀，设置于该散热箱的该出口及该马达冷却管路的该入口之间，以阻挡该冷却液流回该散热箱。
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