CN108859740A - 一种冷却系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却系统及电动汽车，涉及整车控制技术领域，冷却系统包括：冷凝装置、冷却管路、水泵、开关控制元件和控制器；控制器分别与开关控制元件和水泵电连接，当开关控制元件呈打开状态且水泵启动时，冷凝装置、水泵、开关控制元件和冷却管路形成一个冷却回路，车辆的至少两个待冷却元件设置于冷却回路上，通过冷却回路内的冷却液体，对至少两个待冷却元件进行冷却；控制器用于当冷却回路上的至少一个待冷却元件的温度大于待冷却元件所对应的预设冷却温度，待冷却元件的温度大于预设冷却温度的时间达到第一预设时长时，控制开关控制元件呈打开状态，水泵启动。本发明冷却系统结构简单，且降低了整车能耗。

Description

一种冷却系统及电动汽车

技术领域

本发明属于整车控制技术领域，尤其是涉及一种冷却系统及电动汽车。

背景技术

电动汽车作为当前汽车市场的主导产品，其相对于普通油车具有节能减排的优点，然而，为了实现对电动汽车上的功率消耗元件的散热，电动汽车上设置有冷却系统，现有技术中，由于不同的功率消耗元件的工作温度范围不同，使得需要每一功率消耗元件设置在一个冷却回路上，这就使得所述电动汽车的冷却系统比较复杂且能耗较大，如何在满足整车热平衡的基础上，减少能量消耗，且降低冷却系统的复杂度是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种冷却系统及电动汽车，从而解决现有技术中冷却系统复杂且整车能耗高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种应用于车辆的冷却系统，所述冷却系统包括：冷凝装置、冷却管路、水泵、开关控制元件和控制器；

其中，所述控制器分别与所述开关控制元件和所述水泵电连接，所述冷凝装置、所述水泵、所述开关控制元件和所述冷却管路形成一个冷却回路，所述车辆的至少两个待冷却元件设置于所述冷却回路上；

其中，当所述冷却回路上的至少一个所述待冷却元件的温度大于所述待冷却元件所对应的预设冷却温度，且所述待冷却元件的温度大于所述预设冷却温度的时间达到第一预设时长时，所述控制器向所述开关控制元件和所述水泵分别输出控制信号，使所述开关控制元件呈打开状态，所述水泵启动，通过所述冷却回路内的冷却液体，依次对至少两个所述待冷却元件进行冷却。

其中，若所述待冷却元件的温度与所述预设冷却温度的差值大于第一预设差值，则所述控制器向所述开关控制元件输出开度调整信号，调整所述冷却管路中冷却液体的流量。

其中，所述冷却系统还包括：设置在所述冷凝装置上且与所述控制器电连接的风扇；

在所述水泵处于开启状态时，所述控制器还获取所述冷却液体流入所述待冷却元件的温度和流出所述待冷却元件的温度；并且当流入所述待冷却元件的温度和流出所述待冷却元件的温度之间的差值小于第二预设差值时，所述控制器向所述风扇输出启动控制信号，使所述风扇启动，并且调整所述水泵的输出功率。

其中，若所述待冷却元件的温度未在第一预设温度范围，或者，所述冷却管路中的冷却液体的温度未在第二预设温度范围，则所述控制器还控制所述开关控制元件在所述冷却管路中的开度最大、控制所述风扇和设置在所述冷却管路中的水泵启动，并输出报警信号至仪表控制器；其中，所述预设冷却温度位于所述第一预设温度范围。

其中，在接收到整车下电信号时，若所述水泵和/或所述风扇为工作状态，则所述控制器还控制所述水泵和/或所述风扇维持工作状态的时间达到第二预设时长。

其中，在接收到整车下电信号，且控制所述水泵和/或所述风扇维持工作状态的时间达到第二预设时长时，若所述待冷却元件的温度大于与所述待冷却元件对应的预设冷却温度，则所述控制器还控制所述水泵和/或所述风扇维持工作状态的时间达到第三预设时长后，关闭所述水泵和/或所述风扇。

其中，所述待冷却元件包括：功率集成单元、驱动电机、空调制冷装置和动力电池；

其中，所述冷凝装置通过所述开关控制元件与两个所述冷却管路形成两个冷却回路，且每一所述冷却回路上设置有一个所述水泵；所述功率集成单元和所述驱动电机设置在第一冷却回路上；所述空调制冷装置和所述动力电池设置在第二冷却回路上。

其中，在所述驱动电机的输出扭矩的绝对值大于预设扭矩值，且所述开关控制元件和设置在所述第一冷却回路上的第一水泵为关闭状态时，所述控制器还分别向所述开关控制元件和所述第一水泵输出控制信号，使所述开关控制元件呈打开状态，所述第一冷却回路连通，所述第一水泵启动。

其中，在接收到空调开启请求信号，且所述开关控制元件和设置在所述第二冷却回路上的第二水泵为关闭状态时，所述控制器还分别向所述开关控制元件和所述第二水泵输出控制信号，使所述开关控制元件呈打开状态，所述第二冷却回路连通，所述第二水泵启动。

其中，所述冷却系统还包括散热器，所述散热器的冷却液流入端与设置在所述第一冷却回路上的第一水泵的冷却液流出端连接，所述散热器的冷却液流出端与所述冷凝装置的冷却液流入端连接；

在所述第一水泵处于工作状态时，若获取到乘员舱的加热需求，则所述控制器还启动所述散热器。

本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括如上所述的冷却系统。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明通过将至少两个待冷却元件设置在一个冷却回路上，降低了冷却系统的复杂度，通过对所述待冷却元件的温度超过与所述待冷却元件相对应的预设冷却温度的时间进行监测，避免了频繁开启所述开关控制元件和所述水泵，提高了整车冷区系统的零部件的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的冷却系统的第一示意图；

图2为本发明实施例的冷却系统的第二示意图。

附图标记说明：

1-冷凝装置，2-开关控制元件，3-水泵，4-待冷却元件，5-风扇，6-散热器，7-补液装置，31-第一水泵，32-第二水泵，41-功率集成单元，42-驱动电机，43-空调制冷装置，44-动力电池，431-空调蒸发器，432-压缩机，T1-第一温度传感器，T2-第二温度传感器，T3-第三温度传感器，T4-第四温度传感器，T5-第五温度传感器，T6-第六温度传感器。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例针对现有技术中冷却系统结构复杂且能量消耗大的问题，提供一种冷却系统及电动汽车，实现了在满足整车热平衡需求的基础上，减少了整车的能量消耗，且降低了冷却系统的复杂度，还提高了冷却系统的零部件寿命。

如图1所示，本发明的一实施例提供了一种应用于车辆的冷却系统，所述了冷却系统包括：冷凝装置1、冷却管路、水泵3、开关控制元件2和控制器；其中，所述控制器分别与所述开关控制元件2和所述水泵3电连接(图中未示出)，所述冷凝装置1、所述水泵3、所述开关控制元件2和所述冷却管路形成一个冷却回路，所述车辆的至少两个待冷却元件4设置于所述冷却回路上。

需要说明的是，图1中示出了一个冷却回路的示意图，在实际应用中，为了实现对整车的功率消耗元件，即待冷却部件，进行散热处理，可以设置多个冷却回路，每一个所述冷却回路中设置一个所述水泵3，且多个冷却回路共用同一个所述冷凝装置1，还可以如图2所示，多个冷却回路通过一个所述开关控制元件2与所述冷凝装置1连通，优选的，所述开关控制元件2为电子阀门，如电子三通阀等。这样，就减少了所述整车制冷装置的部件的数量，降低了所述整车零部件的复杂程度。

其中，当所述冷却回路上的至少一个所述待冷却元件4的温度大于所述待冷却元件4所对应的预设冷却温度，且所述待冷却元件4的温度大于所述预设冷却温度的时间达到第一预设时长时，所述控制器向所述开关控制元件2和所述水泵3分别输出控制信号，使所述开关控制元件2呈打开状态，所述水泵3启动，通过所述冷却回路内的冷却液体，依次对至少两个所述待冷却元件4进行冷却。

本实施例中，在每一所述待冷却元件4的表面或内部均设置有实时监测所述待冷却元件4的温度的温度传感器，所述温度传感器将采集的温度发送至所述控制器，由所述控制器判断所述待冷却元件4的温度是否大于与所述待冷却元件4相对应的预设冷却温度，若大于，且大于的时间超过第一预设时长，则需要将所述待冷却元件4所在的冷却回路连通，并启动该回路中的所述水泵3，使得所述冷却回路中的冷却液体流动，实现对所述待冷却元件4的冷却降温。其中，对所述待冷却元件4的温度大于所述预设冷却温度的维持时间进行判断，避免了由于所述待冷却元件4的温度在所述预设冷却温度上下跳动，导致频繁开启或关闭所述开关控制元件2和所述水泵3，提高了所述开关控制元件2和所述水泵3的使用可靠性和使用寿命。

需要说明的是，由于在每一所述冷却回路中设置有至少两个所述待冷却元件4，因此，只要其中一个所述待冷却元件4的当前温度大于其自身的预设冷却温度，则需要控制所述冷却回路中的液体流动，即，使所述开关控制元件2呈打开状态，且所述水泵3启动。

具体的，若所述待冷却元件4的温度与所述预设冷却温度的差值大于第一预设差值，则所述控制器向所述开关控制元件2输出开度调整信号，调整所述冷却管路中冷却液体的流量。

本实施例中，在所述冷却回路中的所述冷却液体循环流动为所述待冷却元件4冷却降温时，即：在所述开关控制元件2呈打开状态，且所述水泵3启动时，若所述待冷却元件4的温度变化较大，使得所述待冷却元件4的温度与所述预设温度的差值大于第一预设差值，可以通过减小所述开关控制元件2的开度，使得所述冷却管路中的所述冷却液体的流量减少，实现所述待冷却元件4的温度均衡缓慢变化，从而避免所述待冷却元件4的温度快速降低至所述开关控制元件2和所述水泵3的开启温度以下后，使所述开关控制元件2和所述水泵3关闭后，所述待冷却元件4由于继续工作而升温至所述预设冷却温度之上，造成频繁开启所述开关控制元件2和所述水泵3，使得所述开关控制元件2和所述水泵3的使用寿命缩短。

进一步的，所述冷却系统还包括：设置在所述冷凝装置1上且与所述控制器电连接的风扇5；在所述水泵3处于开启状态时，所述控制器还获取所述冷却液体流入所述待冷却元件4的温度和流出所述待冷却元件4的温度；并且当流入所述待冷却元件4的温度和流出所述待冷却元件4的温度之间的差值小于第二预设差值时，所述控制器向所述风扇5输出启动控制信号，使所述风扇5启动，并且调整所述水泵3的输出功率。

本实施例中，在所述冷凝装置1上设置所述风扇5，实现了由所述水泵3控制所述冷却回路中的冷却液体的循环流动，为所述待冷却元件4冷却降温时，无法满足所述冷却元件4的冷却降温需求时，由所述风扇5辅助对所述冷却液体进行降温，从而提高了对所述冷却元件4的冷却降温的效率，使所述待冷却元件4的温度能够尽快恢复至正常工作的温度范围内。其中，本实施例中，判断是否满足所述待冷却元件4的冷却降温需求的条件可以为，所述待冷却元件4本身的温度；也可以为，流入所述待冷却元件4的冷却液体的温度与流出所述待冷却元件4的冷却液体的温度的差值。具体的，当以流入和流出所述待冷却元件4的冷却液体的温度差值作为判断条件时，需要在所述待冷却元件4的冷却液体流入端和冷却液体流出端分别设置温度传感器，且所述温度传感器还与所述控制器电连接。由于所述待冷却元件4上的温度传感器无法监测所述待冷却元件4的所有位置的温度，因此，有可能所述待冷却元件4的部分温度超过工作温度而所述待冷却元件4上的温度传感器监测的温度未超温的现象，因此，在所述水泵3启动且所述开关控制元件2为开启状态时，本实施例优选根据对所述冷却回路中的冷却液体的温度对所述水泵3的输出功率和所述开关控制元件2的开启角度进行调节。

另外，设置在冷却液流入端和冷却液流出端的温度传感器还能够用于对所述冷却回路中的部件进行监测，确定是否有部件出现故障，如在开启所述开关控制元件2、所述水泵3和所述风扇5后，若所述冷却回路中的冷却液体的温度没有降低，反而增加时，所述控制器则可以判定所述冷却回路中的部件出现故障，需要发出报警信息提醒用户。

进一步的，若所述待冷却元件的温度未在第一预设温度范围，或者，所述冷却管路中的冷却液体的温度未在第二预设温度范围，则所述控制器还控制所述开关控制元件2在所述冷却管路中的开度最大、控制所述风扇5和设置在所述冷却管路中的水泵3启动，并输出报警信号至仪表控制器；其中，所述预设冷却温度位于所述第一预设温度范围。

本实施例中，所述第一预设温度范围为所述待冷却元件正常工作的极限温度范围，所述第二预设温度范围为所述冷却液体的极限温度范围；当所述待冷却元件上的温度传感器异常，如：温度传感器本身异常或温度传感器与所述控制器通信异常等，或者是，所述冷却回路中的部件异常时，监测的所述待冷却元件的温度会未在所述第一预设温度范围内；当所述冷却回路上的温度传感器异常或与控制器通信异常，或者，所述冷却回路中的部件异常时，监测的所述冷却回路中的冷却液体会不在所述第二预设温度范围内；上述两种情况，均无法确定所述待冷却元件4是否需要冷却降温，为了确保所述待冷却元件4不超温工作，所述控制器会调整所述开关控制元件2的开度最大、所述风扇5和所述水泵3也工作在最大输出功率的状态，同时，使仪表盘上的报警指示灯点亮，从而提醒用户当前的冷却系统存在故障。

本发明实施例的冷却系统，在整车下电后，为了确保待冷却元件4能够合理冷却散热，还设计了整车下电场景下的冷却控制策略，具体如下：

在所述控制器接收到整车下电信号时，若检测到所述冷却系统中的所述水泵3和/或所述风扇5处于工作状态时，则所述控制器还控制所述水泵3和/或所述风扇5维持工作状态的时间达到第二预设时长，实现整车下电后，继续为所述待冷却元件4散热，避免所述待冷却元件4长时间处于高温状态；然而，为了避免在整车下电后，所述水泵3和/或所述风扇5始终处于工作状态，导致蓄电池亏电的现象，所述控制器在控制所述水泵3和/或所述风扇5工作到第二预设时长时，若所述待冷却元件4的温度大于与所述待冷却元件4对应的预设冷却温度，则所述控制器还控制所述水泵3和/或所述风扇5维持工作状态的时间达到第三预设时长后，关闭所述水泵3和/或所述风扇5。

需要说明的是，当整车下电后，若所述水泵3或所述风扇5处于工作状态，所述开关控制元件2必然也处于开启状态，当关闭所述水泵3或所述风扇5时，所述控制器也可控制所述开关控制元件2关闭，使所述冷凝装置1与所述冷却管路断开。

进一步的，为了避免所述冷却系统中的冷却液体由于高温蒸发，导致冷却液体不足的问题，本实施例的所述冷却系统还包括一个补液装置7，其中，所述补液装置7分别与所述冷却系统中的各所述水泵3的冷却液流入端连接，实现实时为所述冷却系统补充冷却液体。

如图2所示，本发明的一具体实施例中，所述待冷却元件4包括：功率集成单元41、驱动电机42、空调制冷装置43和动力电池44。其中，所述功率集成单元41包括：电机控制器、直流-直流转换器、车载充电机和车载加热器等部件。

其中，所述冷凝装置1通过所述开关控制元件2与两个所述冷却管路形成两个冷却回路，且每一所述冷却回路上设置有一个所述水泵；所述功率集成单元41和所述驱动电机42设置在第一冷却回路上；所述空调制冷装置43和所述动力电池44设置在第二冷却回路上。

具体的，如图2所示，在所述功率集成单元41的冷却液流入端设置有第一温度传感器T1，在所述功率集成单元41的冷却液流出端和所述驱动电机42的冷却液流入端之间设置有第二温度传感器T2，在所述驱动电机42的冷却液流出端设置有第三温度传感器T3，在所述空调制冷装置43的冷却液流入端设置有第四温度传感器T4，在所述空调制冷装置43的冷却液流出端和所述动力电池44的冷却液流入端之间设置有第五温度传感器T5，在所述动力电池44的冷却液流出端设置有第六温度传感器T6；其中所述第一温度传感器T1至所述第六温度传感器T6用于监测所在的冷却回路中的冷却液体的温度，以及流入相应的待冷却元件的冷却液体和流出相应的待冷却元件的冷却液体的温度差值，从而使所述控制器根据上述监测的温度，调整所述冷却回路中的冷却部件的工作状态。

进一步的，在本实施例中，在所述驱动电机42的温度未达到开启所述第一水泵31和所述开关控制元件2，使所述第一冷却回路中的冷却液体循环流动的预设冷却温度时，若所述车辆有急加速或急减速的情况，使所述驱动电机42的输出扭矩的绝对值大于预设扭矩值，导致所述驱动电机42瞬间产生较大的热量，且所述开关控制元件2和设置在所述第一冷却回路上的第一水泵31为关闭状态时，所述控制器分别向所述开关控制器元件4和所述第一水泵31输出控制信号，使所述开关控制元件2呈打开状态，所述第一冷却回路连通，所述第一水泵31启动，从而避免所述驱动电机42在过温状态下工作，降低所述驱动电机42的寿命。

另外，在本实施例中，若所述控制器接收到用户的空调开启请求信号时，所述控制器控制所述空调制冷装置43中的空调蒸发器431和压缩机432启动，为乘员舱制冷，其中，若所述开关控制元件2和设置在所述第二冷却回路上的第二水泵32为关闭状态时，所述控制器还分别向所述开关控制元件2和所述第二水泵32输出控制信号，使所述开关控制元件2呈打开状态，所述第二冷却回路连通，所述第二水泵32启动，避免所述空调制冷装置43在高温状态下工作。

进一步的，为了降低整车能耗，实现在乘员舱有制暖请求时，利用冷却回路中的热量为乘员舱加热，本发明实施例的冷却系统还包括散热器6，所述散热器6的冷却液流入端与设置在第一冷却回路上的第一水泵31的冷却液流出端连接，所述散热器6的冷却液流出端与所述冷凝装置1的冷却液流入端连接；在所述第一水泵31处于工作状态时，所述控制器还用于若获取到乘员舱的加热需求，则启动所述散热器6，实现利用所述散热器6为所述功率集成单元41或所述驱动电机42散热，提高了整车的能量利用率。

本发明实施例通过将至少两个待冷却元件设置在一个冷却回路中，简化了冷却系统的复杂度，通过调整所述开关控制元件2的开度，使所述冷却回路中的液体流量满足当前需求，避免了由于所述冷却液体的流量过大，导致整车能耗的增加；通过对所述待冷却元件4超过与所述待冷却元件4相对应的预设冷却温度的时间的统计，避免所述待冷却元件4在所述预设冷却温度周围上下跳动，导致频繁关断所述水泵3和所述开关控制元件2。

本发明的另一实施例提供了一种电动汽车，包括如上所述的冷却系统。

相应的，由于本发明实施例的冷却系统应用于电动汽车，因此，本发明实施例还提供了一种电动汽车，其中，上述冷却系统所述实现实施例均适用于该电动汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种应用于车辆的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：冷凝装置(1)、冷却管路、水泵(3)、开关控制元件(2)和控制器；

其中，所述控制器分别与所述开关控制元件(2)和所述水泵(3)电连接，所述冷凝装置(1)、所述水泵(3)、所述开关控制元件(2)和所述冷却管路形成一个冷却回路，所述车辆的至少两个待冷却元件(4)设置于所述冷却回路上；

其中，当所述冷却回路上的至少一个所述待冷却元件(4)的温度大于所述待冷却元件(4)所对应的预设冷却温度，且所述待冷却元件(4)的温度大于所述预设冷却温度的时间达到第一预设时长时，所述控制器向所述开关控制元件(2)和所述水泵(3)分别输出控制信号，使所述开关控制元件(2)呈打开状态，所述水泵(3)启动，通过所述冷却回路内的冷却液体，依次对至少两个所述待冷却元件(4)进行冷却。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，若所述待冷却元件(4)的温度与所述预设冷却温度的差值大于第一预设差值，则所述控制器向所述开关控制元件(2)输出开度调整信号，调整所述冷却管路中冷却液体的流量。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括：设置在所述冷凝装置(1)上且与所述控制器电连接的风扇(5)；

在所述水泵(3)处于开启状态时，所述控制器还获取所述冷却液体流入所述待冷却元件(4)的温度和流出所述待冷却元件(4)的温度；并且当流入所述待冷却元件(4)的温度和流出所述待冷却元件(4)的温度之间的差值小于第二预设差值时，所述控制器向所述风扇(5)输出启动控制信号，使所述风扇(5)启动，并且调整所述水泵(3)的输出功率。

4.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，若所述待冷却元件的温度未在第一预设温度范围，或者，所述冷却管路中的冷却液体的温度未在第二预设温度范围，则所述控制器还控制所述开关控制元件(2)在所述冷却管路中的开度最大、控制所述风扇(5)和设置在所述冷却管路中的水泵(3)启动，并输出报警信号至仪表控制器；其中，所述预设冷却温度位于所述第一预设温度范围。

5.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，在接收到整车下电信号时，若所述水泵(3)和/或所述风扇(5)为工作状态，则所述控制器还控制所述水泵(3)和/或所述风扇(5)维持工作状态的时间达到第二预设时长。

6.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，在接收到整车下电信号，且控制所述水泵(3)和/或所述风扇(5)维持工作状态的时间达到第二预设时长时，若所述待冷却元件(4)的温度大于与所述待冷却元件(4)对应的预设冷却温度，则所述控制器还控制所述水泵(3)和/或所述风扇(5)维持工作状态的时间达到第三预设时长后，关闭所述水泵(3)和/或所述风扇(5)。

7.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述待冷却元件(4)包括：功率集成单元(41)、驱动电机(42)、空调制冷装置(43)和动力电池(44)；

其中，所述冷凝装置(1)通过所述开关控制元件(2)与两个所述冷却管路形成两个冷却回路，且每一所述冷却回路上设置有一个所述水泵；所述功率集成单元(41)和所述驱动电机(42)设置在第一冷却回路上；所述空调制冷装置(43)和所述动力电池(44)设置在第二冷却回路上。

8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，在所述驱动电机(42)的输出扭矩的绝对值大于预设扭矩值，且所述开关控制元件(2)和设置在所述第一冷却回路上的第一水泵(31)为关闭状态时，所述控制器还分别向所述开关控制元件(2)和所述第一水泵(31)输出控制信号，使所述开关控制元件(2)呈打开状态，所述第一冷却回路连通，所述第一水泵(31)启动。

9.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，在接收到空调开启请求信号，且所述开关控制元件(2)和设置在所述第二冷却回路上的第二水泵(32)为关闭状态时，所述控制器还分别向所述开关控制元件(2)和所述第二水泵(32)输出控制信号，使所述开关控制元件(2)呈打开状态，所述第二冷却回路连通，所述第二水泵(32)启动。

10.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还包括散热器(6)，所述散热器(6)的冷却液流入端与设置在第一冷却回路上的第一水泵(31)的冷却液流出端连接，所述散热器(6)的冷却液流出端与所述冷凝装置(1)的冷却液流入端连接；

在所述第一水泵(31)处于工作状态时，若获取到乘员舱的加热需求，则所述控制器还启动所述散热器(6)。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的冷却系统。