CN110854474B - 一种电动汽车温控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动汽车温控系统，包括：动力电池、驱动系统、空调、电池冷却器、第一、第二、第三多通路阀门，动力电池连接于第一多通路阀门和第三多通路阀门之间，驱动系统连接于第二多通路阀门和第三多通路阀门之间，驱动系统、第二多通路阀门、第三多通路阀门、第一多通路阀门和动力电池形成第一加热回路；电池冷却器用于进行电池冷却液与空调制冷回路的冷媒之间的热交互，电池冷却器还分别与动力电池和第一多通路阀门连接，第一多通路阀门还与第三多通路阀门连接，第三多通路阀门、第一多通路阀门、电池冷却器、动力电池形成第一冷却回路。该温控系统实现对动力电池的快速冷却，以及利用驱动系统的余热给动力电池加热，提高系统能量利用率。

Description

一种电动汽车温控系统

技术领域

本发明涉及电动汽车温控领域，尤其涉及一种电动汽车温控系统。

背景技术

由电池特性决定，电动汽车动力电池在温度过低和过高时，工作状态都很不理想，如环境温度过低，导致电池活性较差，工作效率低，充放电性能差；环境温度过高时，会导致动力电池温度过高会有过温风险，因而电动汽车上具有一套温度管理系统，为动力电池和驱动系统进行温度调节，使其工作在合适温度下。现有的温控系统多分为两个模块，一个模块单独为电池冷却或加热，另一个模块为驱动系统冷却。上述温控系统能量利用率低，驱动系统产生的热量没有有效利用，如：环境温度较低时，驱动系统产生大量热量，需散热，但同时电池所处环境温度低，需加热；此外，上述温控系统电池冷却效率低，如：环境温度较高或电池在较长时间快充充电时，温度快速上升，需要快速冷却降温，而上述温控系统难以快速将电池温度控制在理想范围内。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电动汽车温控系统，该温控系统能够实现电动汽车动力电池的快速冷却以及利用电动汽车的驱动系统的热量为动力电池进行加热。

为了解决上述问题，本发明提供一种汽车温控系统，包括：

动力电池、驱动系统、空调、电池冷却器、第一多通路阀门、第二多通路阀门、第三多通路阀门，其中，

所述动力电池连接于所述第一多通路阀门和所述第三多通路阀门之间，所述驱动系统连接于所述第二多通路阀门和所述第三多通路阀门之间，所述驱动系统、第二多通路阀门、第三多通路阀门、第一多通路阀门和所述动力电池形成第一加热回路；

所述电池冷却器并联连接在空调制冷回路上，用于进行电池冷却液与空调制冷回路的冷媒之间的热交互，所述电池冷却器还分别与所述动力电池和第一多通路阀门连接，所述第一多通路阀门还与所述第三多通路阀门连接，所述第三多通路阀门、第一多通路阀门、电池冷却器、动力电池形成第一冷却回路。

其中，所述温控系统还包括：

连接在所述第二多通路阀门与所述第三多通路阀门之间的驱动系统散热器，所述驱动系统、第二多通路阀门、驱动系统散热器、第三多通路阀门、第一多通路阀门、动力电池形成第二冷却回路。

其中，所述驱动系统、第二多通路阀门、驱动系统散热器、第三多通路阀门形成第三冷却回路。

其中，所述温控系统还包括：

连接在所述第一多通路阀门和所述动力电池之间的加热器，所述第三多通路阀门、第一多通路阀门、加热器、动力电池形成第二加热回路。

其中，所述温控系统还包括：

设置在所述第一多通路阀门和所述第三多通路阀门之间、用于驱动电池冷却液流动的第一电动水泵；以及

设置在所述驱动系统与所述第三多通路阀门之间、用于驱动冷却液流动的第二电动水泵。

其中，所述第一多通路阀门为第一三通阀，所述第二多通路阀门为第二三通阀，所述第三多通路阀门为四通阀，所述动力电池连接在所述电池冷却器的第四端与所述四通阀的第三端之间，所述电池冷却器的第三端与所述第一三通阀的第三端连接，所述第一三通阀的第一端通过所述第一电动水泵与所述四通阀的第二端连接，所述电池冷却器的第一端与所述空调制冷回路中的冷凝器的一端连接，所述冷凝器的另外一端与所述空调制冷回路中的压缩机的一端连接，所述压缩机的另外一端与所述电池冷却器的第二端连接。

其中，所述驱动系统连接在所述第二三通阀的第一端与所述四通阀的第四端之间，所述第二三通阀的第二端与所述四通阀的第一端连接，所述第一三通阀的第二端与所述动力电池连接。

其中，所述驱动系统散热器连接于所述第二三通阀的第三端与所述四通阀的第一端之间。

其中，所述加热器连接于所述第一三通阀的第二端与所述电池冷却器的第四端之间。

其中，所述温控系统还包括：

设置在所述压缩机与所述电池冷却器的第二端之间，用于测量空调制冷回路温度的第一温度传感器；

设置在所述电池冷却器的第四端与所述动力电池之间，用于测量所述动力电池进水端温度的第二温度传感器；

设置在所述动力电池与所述四通阀的第三端之间，用于测量所述动力电池出水端温度的第三温度传感器；

设置在所述第二三通阀的第一端与所述驱动系统之间，用于测量所述驱动系统温度的第四温度传感器。

本发明实施例的有益效果在于：在动力电池需要冷却时，能够通过电池冷却液与空调冷媒进行热交互从而对电池进行快速冷却，在动力电池需要加热时，能够通过电动汽车的驱动系统的热量对动力电池进行加热。因而本发明的温控系统能够实现对动力电池的快速冷却，还能有效地利用驱动系统的余热给动力电池加热，提高系统能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种电动汽车温控系统的电路示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明提供一种电动汽车温控系统，包括：动力电池1、驱动系统2、空调3、电池冷却器4、第一多通路阀门5、第二多通路阀门6、第三多通路阀门7，其中，动力电池1连接于第一多通路阀门5和第三多通路阀门7之间，驱动系统2连接于第二多通路阀门6和第三多通路阀门7之间，驱动系统2、第二多通路阀门6、第三多通路阀门7、第一多通路阀门5和动力电池1形成第一加热回路；电池冷却器4并联连接在空调制冷回路上，用于进行电池冷却液与空调制冷回路的冷媒之间的热交互，电池冷却器4还分别与动力电池1和第一多通路阀门5连接，第一多通路阀门5还与第三多通路阀门7连接，第三多通路阀门7、第一多通路阀门5、电池冷却器4、动力电池1形成第一冷却回路。

具体地，驱动系统2主要指电动汽车的电机。

具体地，空调制冷回路包括冷凝器8和压缩机9，冷凝器8与空调3的一端连接，压缩机9的一端与冷凝器8的另外一端连接，压缩机9的另外一端与空调3的另外一端连接。

具体地，第一加热回路利用驱动系统2产生的热量为动力电池1加热。

具体地，第一冷却回路为动力电池1的快速冷却回路，动力电池1经由所述第一冷却回路可实现快速冷却。

其中，该温控系统还包括连接在第二多通路阀门6与第三多通路阀门7之间的驱动系统散热器10，驱动系统2、第二多通路阀门6、驱动系统散热器10、第三多通路阀门7、第一多通路阀门5、动力电池1形成第二冷却回路。

具体地，第二冷却回路能同时为动力电池和驱动系统进行一般散热，该第二冷却回路在结构上将电池的一般散热回路和驱动系统的一般散热回路集成在一起。

此外，驱动系统2、第二多通路阀门6、驱动系统散热器10、第三多通路阀门7形成第三冷却回路。该第三冷却回路为驱动系统的冷却回路，驱动系统2经由第三冷却回路进行散热。

具体地，第三冷却回路为驱动系统2的冷却回路，驱动系统2经由第三冷却回路进行散热。第二冷却回路和第三冷却回路共用驱动系统散热器10，利用驱动系统散热器10与空气进行交换散热。

需要说明的是，当动力电池1需要散热时，驱动系统2只能经由第二散热回路进行散热，当动力电池1不需要散热时，驱动系统2才通过第三冷却回路进行散热。

其中，该温控系统还包括：连接在第一多通路阀门5和所述动力电池1之间的加热器11，第三多通路阀门7、第一多通路阀门5、加热器11、动力电池1形成第二加热回路。

需要说明的是，当加热器11不工作时，冷却液也可以通过加热器进行流通。

其中，该温控系统还包括：设置在第一多通路阀门5和第三多通路阀门7之间、用于驱动电池冷却液流动的第一电动水泵12；以及设置在驱动系统2与第三多通路阀门7之间、用于驱动冷却液流动的第二电动水泵13。

具体地，该第一电动水泵12用于驱动电池冷却回路中的冷却液的流动，以达到提高控制动力电池1冷却速率的效果，该第二电动水泵13使驱动系统冷却回路中冷却液流动，以及调节冷却液流动速率，以达到控制驱动系统散热速率的效果。

具体地，第一多通路阀门5为第一三通阀，第二多通路阀门6为第二三通阀，第三多通路阀门7为四通阀，电池冷却器4的第一端B1与冷凝器8的一端连接，冷凝器8的另外一端与压缩机9的一端连接，压缩机9的另外一端与电池冷却器4的第二端B2连接，电池冷却器4的第三端B3与第一多通路阀门5的第三端A3连接，第一多通路阀门5的第一端A1通过第一电动水泵12与第三多通路阀门7的第二端D2连接，第一多通路阀门5的第二端A2还通过加热器11与电池冷却器4的第四端B4连接，电池冷却器4的第四端B4通过动力电池1与第三多通路阀门7的第三端D3连接，第三多通路阀门7的第四端D4还通过第二电动水泵13、驱动系统2与第二多通路阀门6的第一端C1连接，第二多通路阀门6的第三端C3还通过驱动系统散热器10与第三多通路阀门7的第一端D1连接，第二多通路阀门6的第二端C2还与第三多通路阀门7的第一端连接D1。

需要说明的是，该第一多通路阀门5、第二多通路阀门6以及第三多通路阀门7还可以利用其它的组件代替，具体地，可以采用多个电磁阀来代替第一多通路阀门5、第二多通路阀门6或第三多通路阀门7，只是采用多个电磁阀代替多通路阀门的成本相对较高。

其中，所述温控系统还包括设置在所述压缩机9与电池冷却器4的第二端B2之间的第一温度传感器T1，该第一温度传感器T1用于测量空调制冷回路的温度，设置在加热器11和动力电池之间1的第二温度传感器T2，该第二温度传感器T2用于测量动力电池进水口的温度，设置在动力电池1和第三多通路阀门7的第三端D3之间的第三温度传感器T3，该第三温度传感器T3用于测量动力电池1出水口的温度，设置在第二多通路阀门6的第一端C1与驱动系统2之间的第四温度传感器T4，该第四温度传感器T4用于测量驱动系统的温度。

需要说明的是，本发明的温控系统还可以包括电动汽车中的其他需求散热的部件14，该其他需求散热的部件14可与所述驱动系统的一端连接，其另外一端与所述第一第三多通路阀门7的第三端口连接，具体地，所述其他需求散热部件可以是充电机、直流变换器等部件，上述部件在工作时会发热，因而需要散热。

具体地，所述其他需求散热的部件14与驱动系统一样可以通过第二冷却回路或第三冷却回路进行散热，同时，也可以通过第一加热回路给动力电池进行加热。

以下具体介绍本发明的电动汽车温控系统的工作原理：

关于电池加热

电池加热使用的条件为：一般情况是冬季环境温度较低的情况下，需要为电池加热以保证电池性能。具体地，可以是以下三种工况：

工况模拟1：环境温度较低，电池性能差，车辆key off状态。此时驾驶员上车，打钥匙，车辆key on状态，整车上高压，驱动系统开始工作发出大量热量，借用此热量为电池加热，改善电池工作环境，以节省整车能量。

工况模拟2：环境温度较低，电池性能差，车辆key off状态。此时驾驶员插充电枪，为车辆充电(此时，驱动系统等部件不工作)，整车开始充电，充电机、直流变换器等部件散发出大量热量，借用此热量为电池加热，改善电池工作环境，以节省整车能量。

工况模拟3：环境温度较低，电池性能差，车辆key off状态。此时驾驶员上车，打钥匙，车辆key off状态，整车上高压，驱动系统开始工作发出大量热量，借用此热量为电池加热，改善电池工作环境。随着驱动系统所处环境温度的逐渐上升，需要对其进行加大散热功率，此时驱动系统的冷却回路切换，不再为电池加热了，进而通过驱动系统散热器与空气进行热交换来散热，而电池仍然需要加热以维持较优工作环境，此时通过加热器为电池冷却液加热。

为电池加热存在两种方式，分别为通过驱动系统热量为电池冷却液进行加热，另外一种方式为仅依靠加热器工作加热。

模式一、动力电池经由第一加热回路进行加热。

具体地，使C1和C2导通，D1和D2导通，A1和A2导通，D3和D4导通，第二电动水泵驱动冷却液穿过驱动系统、其他需求散热部件、第四温度传感器T4，从C1到C2，D1到D2，冷却液经第一电动水泵再次驱动，从A1到A2，再经过加热器、第二温度传感器T2、动力电池、第三温度传感器T3，从D3到D4，流回所述第二电动水泵。

需要说明的是，在电池经由第一加热回路进行加热的过程中，该加热器可以处于加热状态。

需要说明的是，此时电池的加热回路与空调冷却回路无关，空调系统仍然可以正常工作。

模式二、动力电池经由第二加热回路进行加热。

具体地，使A1和A2导通，D2和D3导通，第一电动水泵驱动冷却液流动，从A1到A2，经过加热器、第二温度传感器T2、动力电池、第三温度传感器T3，从D3到D2，流回所述第一电动水泵。

模式三、驱动系统经由第三冷却回路进行冷却。

具体地，当经由第三冷却回路进行冷却时，使得C1和C3导通，D1和D4导通，冷却液经第二电动水泵驱动，穿过驱动系统，其他散热部件、第四温度传感器T4，从C1到C3，在驱动系统散热器处，冷却液与空气进行热交换散热，从D1到D4，流回电动水泵处。

模式四、驱动系统和动力电池经由第二冷却回路进行冷却。

具体地，使得C1和C3导通，D1和D2导通，A1和A2导通，D3和D4导通，此时加热器不工作，但是冷却液可以从加热器中流过，第二电动水泵驱动电池冷却液穿过驱动系统、其他散热部件，经过T4、从C1到C3，在驱动系统散热器处与空气进行热交换散热，从D1到D2，再被第一电动水泵驱动，带动冷却液流动，从A1到A2，经过加速器，第二温度传感器，到达动力电池处，为动力电池散热，穿过第三温度传感器，从D3到D4，流回第二电动水泵。

模式五、动力电池经由第一冷却回路进行冷却。

具体地，使得A1和A3导通，D2和D3导通，电池冷却液经第一电动水泵进行驱动，从A1至A3，流入B3，在电池冷却器处，冷却液与空调冷媒进行热交互后，从B4流出，冷却液经过第二温度传感器T2、动力电池、第三温度传感器T3，从D3到D2，流回第一电动水泵。而在此过程中，空调冷却回路在进行制冷。空调冷却回路的冷媒经压缩机到冷凝器，然后分流，分别经过空调和电池冷却器。

需要说明的是，在空调进行制冷的过程中，如果乘员舱不开启空调或吹风，经过空调总成的冷媒不会为乘员舱空气制冷的，也就是不会影响到乘客正常使用空调。

需要说明的是，当动力电池工作在模式三的情况下，如果驱动系统需要散热，驱动系统可以通过模式二进行散热，即可以通过第三冷却回路进行散热。

以下具体说明动力电池在加热和冷却过程的模式切换：

假设T_慢为动力电池经由第二冷却回路进行冷却的温度阈值，T_快为动力电池经由第一冷却回路进行冷却的温度阈值，T₀为电池经过第一加热回路进行加热时的驱动系统的温度阈值，T_动为动力电池的温度，T_驱为驱动系统的温度，其中，T_慢、T_快、T₀为设定值。

当动力电池需要加热时，如果T_驱＜T₀时，此时驱动系统产生大量热量，由于动力电池需要加热，驱动系统和动力电池工作在模式一的状态，利用驱动系统散发的热量为动力电池加热，随着驱动系统产生的热量越来越多，驱动系统的温度越来越高，当T_驱＞T₀时，此时，不再利用驱动系统产生的热量为动力电池充电，驱动系统自身需要散热，如果此时，动力电池的温度仍然较低，动力电池仍然需要充电，则驱动系统由模式一切换到模式三，驱动系统通过第三冷却回路进行冷却，动力电池由模式一切换到模式二，电池通过第二加热回路进行加热，直至动力电池的温度处于合适的范围内。

当动力电池需要冷却，如果T_慢＜T_动＜T_快，则使得动力电池工作在模式四，动力电池通过第二冷却回路进行一般冷却，如果T_动＞T_快，则应使得动力电池工作在模式五，动力电池通过第一冷却回路进行快速冷却。

本发明的温控系统，在动力电池需要冷却时，能够通过电池冷却液与空调冷媒进行热交互从而对电池进行快速冷却，在动力电池需要进行加热时，能够通过电动汽车的驱动系统的热量对动力电池进行加热。因而本发明的温控系统能够实现对动力电池的快速冷却，还能有效地利用驱动系统的余热给动力电池加热，提高系统能量利用率。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种电动汽车温控系统，其特征在于，包括：

动力电池、驱动系统、空调、电池冷却器、第一三通阀、第二三通阀、四通阀、驱动系统散热器、加热器；

所述动力电池连接于所述第一三通阀和所述四通阀之间，所述驱动系统连接于所述第二三通阀和所述四通阀之间；所述电池冷却器并联连接在空调制冷回路上，用于进行电池冷却液与空调制冷回路的冷媒之间的热交互，所述电池冷却器还分别与所述动力电池和第一三通阀连接，所述第一三通阀还与所述四通阀连接；所述驱动系统散热器连接在所述第二三通阀与所述四通阀之间；

所述驱动系统、第二三通阀、四通阀、第一三通阀和所述动力电池形成第一加热回路；所述四通阀、第一三通阀、电池冷却器、动力电池形成第一冷却回路；所述驱动系统、第二三通阀、驱动系统散热器、四通阀、第一三通阀、加热器、动力电池形成第二冷却回路；所述驱动系统、第二三通阀、驱动系统散热器、四通阀形成第三冷却回路；

所述动力电池连接在所述电池冷却器的第四端与所述四通阀的第三端之间，所述电池冷却器的第三端与所述第一三通阀的第三端连接，所述第一三通阀的第一端与所述四通阀的第二端连接；所述驱动系统连接在所述第二三通阀的第一端与所述四通阀的第四端之间，所述第二三通阀的第二端与所述四通阀的第一端连接，所述第一三通阀的第二端与所述动力电池连接；所述加热器连接于所述第一三通阀的第二端与所述电池冷却器的第四端之间。

2.根据权利要求1所述的温控系统，其特征在于，还包括：

所述加热器连接在所述第一三通阀和所述动力电池之间，所述四通阀、第一三通阀、加热器、动力电池形成第二加热回路。

3.根据权利要求2所述的温控系统，其特征在于，还包括：

设置在所述第一三通阀和所述四通阀之间、用于驱动电池冷却液流动的第一电动水泵；以及

设置在所述驱动系统与所述四通阀之间、用于驱动冷却液流动的第二电动水泵。

4.根据权利要求3所述的温控系统，其特征在于：

所述电池冷却器的第一端与所述空调制冷回路中的冷凝器的一端连接，所述冷凝器的另外一端与所述空调制冷回路中的压缩机的一端连接，所述压缩机的另外一端与所述电池冷却器的第二端连接。

5.根据权利要求4所述的温控系统，其特征在于：

所述驱动系统散热器连接于所述第二三通阀的第三端与所述四通阀的第一端之间。

6.根据权利要求5所述的温控系统，其特征在于，还包括：

设置在所述压缩机与所述电池冷却器的第二端之间，用于测量空调制冷回路温度的第一温度传感器；

设置在所述电池冷却器的第四端与所述动力电池之间，用于测量所述动力电池进水端温度的第二温度传感器；

设置在所述动力电池与所述四通阀的第三端之间，用于测量所述动力电池出水端温度的第三温度传感器；

设置在所述第二三通阀的第一端与所述驱动系统之间，用于测量所述驱动系统温度的第四温度传感器。

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