CN110588283B - 一种电动车冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种电动车冷却系统包括有电机冷却回路、空调系统回路和电池回路；空调系统回路包括有第一空调系统回路、第二空调系统回路和第三空调系统回路；本发明的散热器尺寸减小后，设计成本降低；采用热泵系统，可以明显减小电动车能耗，增加续航里程；采用双膨胀阀两级膨胀，可以实现制冷剂的精准控制，保证乘员舱的舒适性以及电池工作的安全性。室内水冷冷凝器采用水冷冷凝器及暖风芯体形式进行换热，可以借用传统车已有三箱系统，降低二次开发成本。

Description

一种电动车冷却系统
技术领域
本发明涉及一种电动车冷却系统，适用于C105EV车型。
背景技术
目前，电动车整车冷却原理多数直接借用传统车冷却原理，冷却模块的尺寸、布置方式均和传统车相同，这样会导致功能上出现不满足电动车设计要求的情况，成本上也会有相应的增加，此外会对整车设计的其他专业造成较大压力。
发明内容
本发明的目的是为了解决电动车冷却系统成本高、冷却能力不足、汽车空调对乘员舱及电池的制冷量无法分配的问题，而提供一种电动车冷却系统。
本发明包括有电机冷却回路、空调系统回路、电池回路和两个膨胀水箱；
电机冷却回路包括散热器、第一水温传感器、第一电动水泵、充电机、电源模块（DCDC）、控制器和动力电机；散热器、第一水温传感器、第一电动水泵、充电机、电源模块（DCDC）、控制器和动力电机串联在一起；充电机及电源模块一体化系统安装在散热器出水口，散热器出水口与充电机之间依次连接第一水温传感器和第一电动水泵；动力电机和控制器一体化系统安装在散热器进水口；散热器设置在汽车的冷凝器前侧。
根据工程目标要求，充电机及电源模块（DCDC）一体化系统对流经部件的冷却液温要求为60℃，动力电机及控制器对流经冷却液的温度要求为65℃，充电机及电源模块一体化系统安装在散热器出水口，其后为动力电机和控制器一体化系统。整个回路采用串联方式。为实时监测回路内水温情况，在散热器出口加装水温传感器，根据第一水温传感器反馈的温度信号对散热器的风扇及第一电动水泵的工作方式进行控制。由于电机冷却回路散热量较小，因此可以采用小散热器进行散热，在尺寸上将其减小，布置位置由传统车的冷凝器后侧更改到冷凝器前侧，降低散热器前的风温。
空调系统回路包括有第一空调系统回路、第二空调系统回路和第三空调系统回路；
第一空调系统回路包括室外冷凝器、第二温度传感器、第一二通阀、第二二通阀、制冷节流阀、蒸发器、储液罐、压缩机、第三温度传感器、第一压力传感器、室内水冷冷凝器、第四温度传感器、第二压力传感器和第三二通阀；室外冷凝器、第二温度传感器、第一二通阀、第二二通阀、制冷节流阀、蒸发器、储液罐、压缩机、第三温度传感器、第一压力传感器、室内水冷冷凝器、第四温度传感器、第二压力传感器、第三二通阀和室外冷凝器之间通过管路连通为第一空调系统回路；第二二通阀和制冷节流阀串联后与第二二通阀并联。
第二空调系统回路包括室内水冷冷凝器、PTC电子加热器、第五温度传感器、电子三通阀、暖风芯体和第二电动水泵；室内水冷冷凝器、PTC电子加热器、第五温度传感器、电子三通阀、暖风芯体、第二电动水泵内水冷冷凝器通过管路串联构成第二空调系统回路。
第三空调系统回路包括室外冷凝器、第二温度传感器、第一电子膨胀阀、换热器、第三压力传感器、第六温度传感器、储液罐、压缩机、第三温度传感器、第一压力传感器、室内水冷冷凝器、第四温度传感器、第二压力传感器、第三二通阀和第二电子膨胀阀；
室外冷凝器、第二温度传感器、第一电子膨胀阀、换热器、第三压力传感器、第六温度传感器、储液罐、压缩机、第三温度传感器、第一压力传感器、室内水冷冷凝器、第四温度传感器、第二压力传感器、第三二通阀和室外冷凝器通过管路串联构成第三空调系统回路，第二电子膨胀阀与第三二通阀并联。
电池回路包括有热交换器、换热器、水泵、第六温度传感器和动力电池，热交换器、换热器、水泵、第六温度传感器、动力电池和热交换器通过管路串联成电池回路。
两个膨胀水箱，其中一个膨胀水箱与电池回路的热交换器连通；另外一个膨胀水箱与第二空调系统回路的室内水冷冷凝器连通，还与电机冷却回路的散热器连通。
本发明的工作过程：
1、制冷工况：
压缩机出来的制冷剂进入室内水冷冷凝器，此时室室内水冷冷凝器仅为阻力件，不发挥作用，此刻设置在室内水冷冷凝器前的第三二通阀开启，高温高压的制冷剂气体在室内水冷冷凝器中进行液化放热，随后液态冷凝剂通过制冷节流阀进入蒸发器，对乘员舱进行降温。在蒸发器内蒸发过后的制冷剂回到储液罐，再次流经压缩机进行下一个循环。
如动力电池需要进行制冷时，则调节第一电子膨胀阀的开度，使得制冷剂同时流经制冷节流阀及第一电子膨胀阀两个支路。两个回路的流量通过第一电子膨胀阀开度进行调节，吸热后的制冷剂一同流回储液罐，随后流经压缩机进行下一个循环。
2、加热工况：
由于本空调系统采用的为热泵系统，因此在进行加热工况时室内水冷冷凝器进行放热，为暖风芯体提供热量。回路设计情况如下：
经过压缩机的高温高压气体在室内水冷冷凝器中放热，随后第二电子膨胀阀开启，经过膨胀后的制冷剂在室外冷凝器中进行吸热，此时第一二通阀开启，第二二通阀关闭，制冷剂不流经蒸发器直接回到储液罐，参与下一个循环。室内水冷冷凝器为水冷冷凝器，利用冷却液作为介质将制冷剂放出的热量传递给暖风芯体。在热泵系统无法满足加热需求时，利用PTC电子加热器进行辅助加热。在暖风芯体前增加电子三通阀，通过电子三通阀控制暖风芯体支路和动力电池的热交换器支路的通断。以此来决定乘员舱和电池回路的加热情况。回路中的各压力传感器与温度传感器对回路中的制冷剂或冷却液状态进行信号采集，实时反馈后进行零部件的工作状态调整。
本发明的有益效果：
1、散热器尺寸减小后，设计成本降低。
2、采用热泵系统，可以明显减小电动车能耗，增加续航里程。
3、采用双膨胀阀两级膨胀，可以实现制冷剂的精准控制，保证乘员舱的舒适性以及电池工作的安全性。
4、室内冷凝器采用水冷冷凝器及暖风芯体形式进行换热，可以借用传统车已有三箱系统，降低二次开发成本。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明的电机冷却回路图。
图3是本发明的空调系统回路图。
图4是本发明之空调系统回路的第一空调系统回路图。
图5是本发明之空调系统回路的第二空调系统回路图。
图6是本发明之空调系统回路的第三空调系统回路图。
图7是本发明的电池回路图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括有电机冷却回路1、空调系统回路2、电池回路3和两个膨胀水箱38；
如图2所示，电机冷却回路1包括散热器11、第一水温传感器12、第一电动水泵13、充电机14、电源模块（DCDC）15、控制器16和动力电机17；散热器11、第一水温传感器12、第一电动水泵13、充电机14、电源模块（DCDC）15、控制器16和动力电机17串联在一起；充电机14及电源模块15一体化系统安装在散热器11出水口，散热器11出水口与充电机14之间依次连接第一水温传感器12和第一电动水泵13；动力电机17和控制器16一体化系统安装在散热器11进水口；散热器11设置在汽车的冷凝器前侧。
根据工程目标要求，充电机14及电源模块（DCDC）15一体化系统对流经部件的冷却液温要求为60℃，动力电机17及控制器16对流经冷却液的温度要求为65℃，充电机14及电源模块15一体化系统安装在散热器出水口，其后为动力电机17和控制器16一体化系统。整个回路采用串联方式。为实时监测回路内水温情况，在散热器11出口加装水温传感器12，根据第一水温传感器12反馈的温度信号对散热器11的风扇及第一电动水泵13的工作方式进行控制。由于电机冷却回路1散热量较小，因此可以采用小散热器进行散热，在尺寸上将其减小，布置位置由传统车的冷凝器后侧更改到冷凝器前侧，降低散热器11前的风温。
如图1、图3、图4、图5和图6所示，空调系统回路2包括有第一空调系统回路、第二空调系统回路和第三空调系统回路；
如图4所示，第一空调系统回路包括室外冷凝器18、第二温度传感器19、第一二通阀20、第二二通阀31、制冷节流阀21、蒸发器22、储液罐23、压缩机24、第三温度传感器25、第一压力传感器26、室内水冷冷凝器27、第四温度传感器28、第二压力传感器29和第三二通阀30；室外冷凝器18、第二温度传感器19、第一二通阀20、第二二通阀31、制冷节流阀21、蒸发器22、储液罐23、压缩机24、第三温度传感器25、第一压力传感器26、室内水冷冷凝器27、第四温度传感器28、第二压力传感器29、第三二通阀30和室外冷凝器18之间通过管路连通为第一空调系统回路；第二二通阀31和制冷节流阀21串联后与第二二通阀31并联。
如图5所示，第二空调系统回路包括室内水冷冷凝器27、PTC电子加热器32、第五温度传感器33、电子三通阀34、暖风芯体35和第二电动水泵36；室内水冷冷凝器27、PTC电子加热器32、第五温度传感器33、电子三通阀34、暖风芯体35、第二电动水泵36内水冷冷凝器27通过管路串联构成第二空调系统回路。
如图6所示，第三空调系统回路包括室外冷凝器18、第二温度传感器19、第一电子膨胀阀37、换热器39、第三压力传感器40、第六温度传感器41、储液罐23、压缩机24、第三温度传感器25、第一压力传感器26、室内水冷冷凝器27、第四温度传感器28、第二压力传感器29、第三二通阀30和第二电子膨胀阀42；
室外冷凝器18、第二温度传感器19、第一电子膨胀阀37、换热器39、第三压力传感器40、第六温度传感器41、储液罐23、压缩机24、第三温度传感器25、第一压力传感器26、室内水冷冷凝器27、第四温度传感器28、第二压力传感器29、第三二通阀30和室外冷凝器18通过管路串联构成第三空调系统回路，第二电子膨胀阀42与第三二通阀30并联。
如图7所示，电池回路3包括有热交换器43、换热器39、水泵44、第七温度传感器45和动力电池46，热交换器43、换热器39、水泵44、第七温度传感器45、动力电池46和热交换器43通过管路串联成电池回路3。
如图1所示，两个膨胀水箱38，其中一个膨胀水箱38与电池回路3的热交换器43连通；并设置在热交换器43与水泵44之间，另外一个膨胀水箱38与第二空调系统回路的室内水冷冷凝器27连通，还与电机冷却回路2的散热器11连通。
本发明的工作过程：
1、制冷工况：
压缩机出来的制冷剂进入室内水冷冷凝器27，此时室室内水冷冷凝器27仅为阻力件，不发挥作用，此刻设置在室内水冷冷凝器27前的第三二通阀30开启，高温高压的制冷剂气体在室内水冷冷凝器27中进行液化放热，随后液态冷凝剂通过制冷节流阀21进入蒸发器22，对乘员舱进行降温。在蒸发器22内蒸发过后的制冷剂回到储液罐23，再次流经压缩机24进行下一个循环。
如动力电池46需要进行制冷时，则调节第一电子膨胀阀37的开度，使得制冷剂同时流经制冷节流阀21及第一电子膨胀阀37两个支路。两个回路的流量通过第一电子膨胀阀37开度进行调节，吸热后的制冷剂一同流回储液罐23，随后流经压缩机进行下一个循环。
2、加热工况：
由于本空调系统采用的为热泵系统，因此在进行加热工况时室内水冷冷凝器27进行放热，为暖风芯体35提供热量。回路设计情况如下：
经过压缩机24的高温高压气体在室内水冷冷凝器27中放热，随后第二电子膨胀阀42开启，经过膨胀后的制冷剂在室外冷凝器18中进行吸热，此时第一二通阀20开启，第二二通阀31关闭，制冷剂不流经蒸发器22直接回到储液罐23，参与下一个循环。室内水冷冷凝器27为水冷冷凝器，利用冷却液作为介质将制冷剂放出的热量传递给暖风芯体35。在热泵系统无法满足加热需求时，利用PTC电子加热器32进行辅助加热。在暖风芯体35前增加电子三通阀34，通过电子三通阀34控制暖风芯体35支路和动力电池46的热交换器43支路的通断。以此来决定乘员舱和电池回路3的加热情况。回路中的各压力传感器与温度传感器对回路中的制冷剂或冷却液状态进行信号采集，实时反馈后进行零部件的工作状态调整。

Claims (1)

1.一种电动车冷却系统，其特征在于：包括有电机冷却回路（1）、空调系统回路（2）、电池回路（3）和两个膨胀水箱（38）；
电机冷却回路（1）包括散热器（11）、第一水温传感器（12）、第一电动水泵（13）、充电机（14）、电源模块（15）、控制器（16）和动力电机（17）；散热器（11）、第一水温传感器（12）、第一电动水泵（13）、充电机（14）、电源模块（15）、控制器（16）和动力电机（17）串联在一起；充电机（14）及电源模块（15）一体化系统安装在散热器（11）出水口，散热器（11）出水口与充电机（14）之间依次连接第一水温传感器（12）和第一电动水泵（13）；动力电机（17）和控制器（16）一体化系统安装在散热器（11）进水口；散热器（11）设置在汽车的冷凝器前侧；
空调系统回路（2）包括有第一空调系统回路、第二空调系统回路和第三空调系统回路；
第一空调系统回路包括室外冷凝器（18）、第二温度传感器（19）、第一二通阀（20）、第二二通阀（31）、制冷节流阀（21）、蒸发器（22）、储液罐（23）、压缩机（24）、第三温度传感器（25）、第一压力传感器（26）、室内水冷冷凝器（27）、第四温度传感器（28）、第二压力传感器（29）和第三二通阀（30）；室外冷凝器（18）、第二温度传感器（19）、第一二通阀（20）、第二二通阀（31）、制冷节流阀（21）、蒸发器（22）、储液罐（23）、压缩机（24）、第三温度传感器（25）、第一压力传感器（26）、室内水冷冷凝器（27）、第四温度传感器（28）、第二压力传感器（29）、第三二通阀（30）和室外冷凝器（18）之间通过管路连通为第一空调系统回路；第二二通阀（31）和制冷节流阀（21）串联后与第二二通阀（31）并联；
第二空调系统回路包括室内水冷冷凝器（27）、PTC电子加热器（32）、第五温度传感器（33）、电子三通阀（34）、暖风芯体（35）和第二电动水泵（36）；室内水冷冷凝器（27）、PTC电子加热器（32）、第五温度传感器（33）、电子三通阀（34）、暖风芯体（35）、第二电动水泵（36）内水冷冷凝器（27）通过管路串联构成第二空调系统回路；
第三空调系统回路包括室外冷凝器（18）、第二温度传感器（19）、第一电子膨胀阀（37）、换热器（39）、第三压力传感器（40）、第六温度传感器（41）、储液罐（23）、压缩机（24）、第三温度传感器（25）、第一压力传感器（26）、室内水冷冷凝器（27）、第四温度传感器（28）、第二压力传感器（29）、第三二通阀（30）和第二电子膨胀阀（42）；室外冷凝器（18）、第二温度传感器（19）、第一电子膨胀阀（37）、换热器（39）、第三压力传感器（40）、第六温度传感器（41）、储液罐（23）、压缩机（24）、第三温度传感器（25）、第一压力传感器（26）、室内水冷冷凝器（27）、第四温度传感器（28）、第二压力传感器（29）、第三二通阀（30）和室外冷凝器（18）通过管路串联构成第三空调系统回路，第二电子膨胀阀（42）与第三二通阀（30）并联；
电池回路（3）包括有热交换器（43）、换热器（39）、水泵（44）、第七温度传感器（45）和动力电池（46），热交换器（43）、换热器（39）、水泵（44）、第七温度传感器（45）、动力电池（46）和热交换器（43）通过管路串联成电池回路（3）；
两个膨胀水箱（38），其中一个膨胀水箱（38）与电池回路（3）的热交换器（43）连通；并设置在热交换器（43）与水泵（44）之间，另外一个膨胀水箱（38）与第二空调系统回路的室内水冷冷凝器（27）连通，还与电机冷却回路（1）的散热器（11）连通。
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