CN109774539A - 一种纯电动车冷却系统及纯电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纯电动车冷却系统及纯电动汽车，冷却系统包括散热器、电驱动冷却回路以及电池冷却回路；散热器包括第一散热器和第二散热器；电驱动冷却回路与第一散热器连通，用于对电气部件进行散热；电池冷却回路与第二散热器连通，用于对电池组进行散热；采用上述方案，能够有效实现纯电动车的降温冷却效果，节省前舱布置空间、降低单车成本、提高冷却效率和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电动车技术领域，具体涉及一种纯电动车冷却系统及纯电动汽车。
背景技术
随着石油、煤炭等不可再生资源的短缺、环境污染的加剧、油价的居高不下，节能环保的代步工具成为汽车行业的趋势。纯电动汽车轻量化、零油耗、零排放的优势能显著缓解当今能源危机和空气污染两大世界难题。近几年来，随着燃油消耗标准和排放标准日益严苛，国家对新能源电动汽车大力扶持，积极鼓励纯电动汽车和插电式混合动力汽车实现大规模产业化。
现有电动车热管理系统包括以下模块：电驱动冷却、电池冷却、电池低温充电加热等；冷却系统在电动车平稳高效运行中起着重要作用；电动车冷却分两部分：电驱动冷却和电池冷却。
电驱动冷却：目前行业中电驱动冷却回路由散热器、水泵、电机控制器、DCDC、电机串联而成，膨胀箱补水，散热器有除气管，未串联充电器；如图1，目前为缩短充电时间，需要较大功率的充电器，单纯风冷可能无法满足充电器正常工作温度，充电效率低。
电池冷却：目前行业中电池冷却有多种方式；例如风冷、冷媒冷却、冷却液冷却等；下面分别说明风冷、水冷这两种电池冷却方式的技术特点。
风冷：目前行业风冷电池的原理为；当电池温度高于设定值，且乘员舱温度低于电池内部温度时，通过离心机从乘员舱吸风进入电池包风道，给电池散热；这种冷却方式的电池进、出风温差小，冷却效率不是非常理想。
冷媒冷却：通过两个冷媒电磁阀将制冷剂分流给乘员舱制冷、电池冷却回路；见图2，影响乘员舱制冷效果。
发明内容
本发明设计了一种纯电动车冷却系统及纯电动汽车，其解决了现有纯电动车冷却效果差、成本高的问题。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种纯电动车冷却系统，包括散热器、电驱动冷却回路以及电池冷却回路；散热器包括第一散热器和第二散热器；电驱动冷却回路与第一散热器连通，用于对电气部件进行散热；电池冷却回路与第二散热器连通，用于对电池组进行散热。
进一步地，还包括电池低温充电加热回路；电池低温充电加热回路通过三通阀设置于电池冷却回路上，并和电池组冷却流路并联；电池低温充电加热回路用于对电池组进行加热。
进一步地，电驱动冷却回路通过第一水泵分别连接电机控制器、电流转换器、充电器以及电机；或，电驱动冷却回路通过第一水泵依次连接电机控制器、电流转换器、充电器以及电机；电驱动冷却回路用于对电机控制器、电流转换器、充电器以及电机进行散热。
进一步地，还包括第一膨胀箱；第一膨胀箱内设有冷却液，用于和电驱动冷却回路内的冷却液进行热交换；电驱动冷却回路通过第一膨胀箱与第一水泵连通。
进一步地，电池冷却回路通过第二水泵与电池组连接，用于对电池组进行散热。
进一步地，还包括第二膨胀箱；第二膨胀箱内设有冷却液，用于和电池冷却回路内的冷却液进行热交换；电池冷却回路通过第二膨胀箱与第二水泵连通。
进一步地，电池低温充电加热回路上设有加热器；当电池组需要加热时，三通阀连通电池低温充电加热回路和电池组冷却流路，以使电池低温充电加热回路和电池组冷却流路形成循环回路。
进一步地，当电池组需要冷却时；三通阀切断电池冷却回路和电池低温充电加热回路，以使电池冷却回路和电池组冷却流路连通；当电池组需要加热时，三通阀切断电池冷却回路和电池低温充电加热回路，以使电池低温充电加热回路和电池组冷却流路连通。
进一步地，还包括风叶；散热器内设有除气管；风叶设置于散热器侧边，用于对散热器进行散热；第一散热器和第二散热器的冷却流路相互独立。
相应地，本发明还提供一种纯电动汽车，包括冷却系统，所述冷却系统为上述所述的纯电动车冷却系统。
采用上述方案，使得本发明具有如下效果：
第一、节省前舱布置空间；具体为，在有限的前舱冷却模块空间内，设计有分层散热器，作为电驱动冷却回路和电池冷却回路共用，满足各回路冷却性能；
第二、不影响空调制冷性能；电池冷却使用水冷，不动用冷媒资源，保证乘员舱制冷效果；
第三、降低单车成本，避免使用两个散热器，或者一个散热器加chiller冷却器等模式，单车成本大幅降低；
第四、电驱冷却回路充电效率高；电驱冷却回路比传统电驱动冷却回路增加了充电器冷却，提高充电效率；
第五、电池冷却回路可靠性高；电池冷却回路通过散热器进行电池水冷却，回路简单可靠；
第六、电池低温充电加热回路加热效率高；电池低温充电加热回路冷却液不流过散热器，直接将热量传递给电池组，加强回路加热效率。
附图说明
图1：现有技术中电驱动冷却回路示意图；
图2：现有技术中冷媒冷却电池回路示意图；
图3：本发明提供的纯电动车冷却系统回路示意图；
图4：本发明提供的电驱动冷却回路示意图；
图5：本发明提供的电池冷却回路示意图；
图6：本发明提供的电池低温充电加热回路示意图。
附图标记说明：
1—散热器；2—风叶；3—膨胀箱；31—第一膨胀箱；32—第二膨胀箱；4—水泵；41—第一水泵；42—第二水泵；5—电机控制器；6—DCDC；7—电机；8—电磁阀；9—空压机；10—三通阀；12—电池组；13—加热器；20—充电器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步说明：
图3至图6示出了一种纯电动车冷却系统，包括散热器1、电驱动冷却回路a以及电池冷却回路b；散热器1包括第一散热器A和第二散热器B；电驱动冷却回路a与第一散热器A连通，用于对纯电动车的电气部件进行散热；电池冷却回路b与第二散热器B连通，用于对电池组12进行散热；在纯电动汽车中，电池组是汽车驱动系统的唯一动力源，电池组在整车启动后，会不断放电产热，需要对电池冷却，保证电池工作在合理的温度范围；在有限的前舱冷却模块空间内，设计一种分层散热器，作为电驱动冷却回路和电池冷却回路共用，满足各回路冷却性能，并且成本较低。
优选地，结合上述方案，如图3、图6所示，本实施例中，纯电动车冷却系统还包括电池低温充电加热回路c；电池低温充电加热回路c通过三通阀10设置于电池冷却回路b上，并和电池组冷却流路b1并联；电池低温充电加热回路c上设有加热器13，当环境温度过低时，会导致电池寿命缩短甚至无法充电，为保证电池组正常安全充电，需要过水加热器对电池组先加热再充电；电池低温充电加热回路c用于对电池组12进行加热；采用上述方案，该冷却系统包括电驱动冷却回路、电池冷却回路以及电池低温充电加热回路；其中，电驱动冷却回路独立，电池冷却回路和电池低温充电加热回路并联在一起，通过三通阀切换工作；其具体工作模式包括：
第一、电驱动冷却回路a：如图3、图4所述，电动车的电机控制器、DCDC、电机等在工作中会产生大量的热量，过高的热量对各零部件和整个系统都有危害，必须使各零部件工作在一定温度范围内。本发明将传统的散热器分两层，其中散热器A part为电驱动冷却回路冷却，散热器A、B part水路不相通。并且在传统的散热器、水泵1、电机控制器、DCDC、电机串联，风扇增加散热，膨胀箱1补水、散热器有除气管的基础上，增加了充电器水冷方式。使得大功率充电器在正常的温度下工作，保证充电效率，安全可靠；
第二、电池冷却回路b：如图3、图5所述，将传统的散热器分两层，其中散热器B part为电池冷却回路冷却，将三通阀通往加热器的水道关闭，三通阀通往散热器和电池组的水道开启，散热器、三通阀、水泵2、电池组串联，膨胀箱2补水，电池组有除气管；
第三、电池低温充电加热回路c：在中国北方及国外寒冷地区，当锂电池包内部温度低于规定值时，不允许对电池进行充电操作。需要先对电池加热，待温度上升到规定值之后，才能进行充电。本发明将三通阀通往散热器的水道关闭，三通阀通往加热器和电池组的水道开启，避免加热的冷却液流向散热器降低水温。水泵2、电池组、加热器串联，详见图6。加热器开启时，通过冷却液给电池传递热量，在电池达到规定值后，再对电池进行充电。
优选地，结合上述方案，如图3、图4所示，本实施例中，还包括水泵4，水泵4使冷却液增压并传输冷却液，有利于回路的冷却循环散热；水泵4包括第一水泵41；电驱动冷却回路a通过第一水泵41分别连接电机控制器5、电流转换器DCDC 6、充电器20以及电机7，即电驱动冷却回路a可以单独连接电机控制器5、电流转换器DCDC 6、充电器20以及电机7进行散热；或，电驱动冷却回路a通过第一水泵41依次连接电机控制器5、电流转换器DCDC 6、充电器20以及电机7，其中电机控制器5、电流转换器DCDC 6、充电器20以及电机7依次串联；需要说明的是电机控制器5、电流转换器DCDC 6、充电器20以及电机7之间的顺序可以替换，均为本发明的构思内；电驱动冷却回路a用于对电机控制器5、电流转换器6、充电器20以及电机7进行散热；具体地，电机控制器的主要功能是控制电机实现发电和电驱动；电机是交流电机，大电池组是直流电池；直流和交流之间通过电机控制器转化；整车制动时，MCU控制电机工作在发电模式，从车轮吸收整车的动能，在电机内转化成交流电，再在电机控制器整流成直流电，回充进大电池组，增加续航里程。驱动的时候，在电机控制器内将高压大电池组的直流电通过逆变器转化成三相交流电，并通过列的算法，接受整车VMS给的指令，控制电机给整车驱动力，从而完成整流和逆变双重功能，使电机实现发电和电驱动两种工作模式；电机7在MCU控制器的控制下，可以实现发电和电驱动两种功能；充电器20将外部电能转化存储在电池组内；电流转换器DCDC 6通过自激振荡电路把高压大电池组的高压直流电318V转化成交流电，再通过变压器改变电压之后，再转换成9-16V的低压直流电，供小蓄电池和低压用电器供电。
优选地，结合上述方案，如图所示，本实施例中，纯电动车冷却系统还包括膨胀箱3；膨胀箱3包括第一膨胀箱31；第一膨胀箱31内设有冷却液，用于和电驱动冷却回路a内的冷却液进行热交换；电驱动冷却回路a通过第一膨胀箱31与第一水泵41连通。
优选地，结合上述方案，如图3、图5所示，水泵4还包括第二水泵42；电池冷却回路b通过第二水泵42与电池组12连接，用于对电池组12进行散热。
优选地，结合上述方案，如图3、图5所示，膨胀箱3用于加注、储液补偿、除气。此膨胀箱上连接3根水管，一根是储液补水管，另两根是除气管。当冷却液受热膨胀时，串联回路中部分冷却液流入膨胀箱，当冷却液降温时，部分冷却液被吸回到串联回路中，储液补水管起到储存和补偿冷却液的作用。两根除气管分别给散热器和MCU除气，提高冷却液循环散热效率；具体地，膨胀箱3还包括第二膨胀箱32；；第二膨胀箱32内设有冷却液，用于和电池冷却回路a内的冷却液进行热交换；电池冷却回路a通过第二膨胀箱32与第二水泵42连通。
优选地，结合上述方案，如图3至图6所示，电池低温充电加热回路c上设有加热器13；当电池组12需要加热时，三通阀10连通电池低温充电加热回路c和电池组冷却流路b1，以使电池低温充电加热回路c和电池组冷却流路b1形成循环回路。
优选地，结合上述方案，如图3至图6所示，当电池组12需要冷却时；三通阀10切断电池冷却回路b和电池低温充电加热回路c，以使电池冷却回路b和电池组冷却流路b1连通；当电池组12需要加热时，三通阀10切断电池冷却回路b和电池低温充电加热回路c，以使电池低温充电加热回路c和电池组冷却流路b1连通。
优选地，结合上述方案，如图3至图6所示，如图3至图6所示，本实施例中，纯电动车冷却系统还包括风叶2，风叶2能够提高进风量，进行风侧热对流，用于给散热器和冷凝器等降温；散热器1是个热交换器，冷却液在MCU和电机水道内吸收热量，传递到散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过，热的冷却液由于向空气散热而变冷，再回到MCU和电机水道循环，保证MCU、电机等零部件工作在正常温度范围内；散热器1内设有除气管；风叶2设置于散热器1侧边，用于对散热器1进行散热；第一散热器A和第二散热器B的冷却流路相互独立；具体地，散热器采用分层散热器，作为电驱动冷却回路和电池冷却回路共用，满足各回路冷却性能。
相应地，结合上述方案，本发明还提供一种纯电动汽车，包括冷却系统，所述冷却系统为上述所述的纯电动车冷却系统。
采用上述方案，使得本发明具有如下效果：
第一、节省前舱布置空间；具体为，在有限的前舱冷却模块空间内，设计有分层散热器，作为电驱动冷却回路和电池冷却回路共用，满足各回路冷却性能；
第二、不影响空调制冷性能；电池冷却使用水冷，不动用冷媒资源，保证乘员舱制冷效果；
第三、降低单车成本，避免使用两个散热器，或者一个散热器加chiller冷却器等模式，单车成本大幅降低；
第四、电驱冷却回路充电效率高；电驱冷却回路比传统电驱动冷却回路增加了充电器冷却，提高充电效率；
第五、电池冷却回路可靠性高；电池冷却回路通过散热器进行电池水冷却，回路简单可靠；
第六、电池低温充电加热回路加热效率高；电池低温充电加热回路冷却液不流过散热器，直接将热量传递给电池组，加强回路加热效率。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种纯电动车冷却系统，其特征在于，包括散热器、电驱动冷却回路以及电池冷却回路；所述散热器包括第一散热器和第二散热器；所述电驱动冷却回路与所述第一散热器连通，用于对电气部件进行散热；所述电池冷却回路与所述第二散热器连通，用于对电池组进行散热。
2.根据权利要求1所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，还包括电池低温充电加热回路；所述电池低温充电加热回路通过三通阀设置于所述电池冷却回路上，并和所述电池组冷却流路并联；所述电池低温充电加热回路用于对所述电池组进行加热。
3.根据权利要求1所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，所述电驱动冷却回路通过第一水泵分别连接电机控制器、电流转换器、充电器以及电机；或，所述电驱动冷却回路通过第一水泵依次连接电机控制器、电流转换器、充电器以及电机；所述电驱动冷却回路用于对所述电机控制器、所述电流转换器、所述充电器以及所述电机进行散热。
4.根据权利要求3所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，还包括第一膨胀箱；所述第一膨胀箱内设有冷却液，用于和所述电驱动冷却回路内的冷却液进行热交换；所述电驱动冷却回路通过第一膨胀箱与所述第一水泵连通。
5.根据权利要求1所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，所述电池冷却回路通过第二水泵与所述电池组连接，用于对所述电池组进行散热。
6.根据权利要求5所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，还包括第二膨胀箱；所述第二膨胀箱内设有冷却液，用于和所述电池冷却回路内的冷却液进行热交换；所述电池冷却回路通过第二膨胀箱与所述第二水泵连通。
7.根据权利要求2所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，所述电池低温充电加热回路上设有加热器；当所述电池组需要加热时，所述三通阀连通所述电池低温充电加热回路和所述电池组冷却流路，以使所述电池低温充电加热回路和所述电池组冷却流路形成循环回路。
8.根据权利要求2所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，当所述电池组需要冷却时；所述三通阀切断所述电池冷却回路和所述电池低温充电加热回路，以使所述电池冷却回路和所述电池组冷却流路连通；当所述电池组需要加热时，所述三通阀切断所述电池冷却回路和所述电池低温充电加热回路，以使所述电池低温充电加热回路和所述电池组冷却流路连通。
9.根据权利要求1所述的纯电动车冷却系统，其特征在于，还包括风叶；所述散热器内设有除气管；所述风叶设置于所述散热器侧边，用于对所述散热器进行散热；所述第一散热器和所述第二散热器的冷却流路相互独立。
10.一种纯电动汽车，包括冷却系统，其特征在于，所述冷却系统为上述权利要求1至9任一项所述的纯电动车冷却系统。
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