CN112693362A - 车载电堆的冷却管理系统及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载电堆的冷却管理系统及具有其的车辆，车载电堆的冷却管理系统包括：车载电源；冷却水泵，所述冷却水泵具有冷却液出口和冷却液入口，所述冷却液出口和冷却液入口之间连接有冷却管道，所述冷却管道用于冷却车载电堆；调节电路，所述调节电路连接在所述车载电源和所述冷却水泵之间，所述车载电源通过所述调节电路为所述冷却水泵供电，所述调节电路用于调节所述冷却水泵的电压；控制器，所述控制器与所述调节电路相连，所述控制器用于控制所述车载电源与所述冷却水泵之间的通断。可以便于更换冷却水泵的型号，不增加制造成本及更换成本。

Description

车载电堆的冷却管理系统及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆电池冷却技术领域，尤其是涉及一种车载电堆的冷却管理系统及具有其的车辆。

背景技术

相关技术中，对于车辆的车载电堆的冷却，通过冷却水泵输送冷却液的形式进行，冷却水泵利用温度传感器采集电堆附近温度值，通过CAN线向氢能源整车控制器发送监控电堆温度值的报文。整车控制器收到冷却水泵发来的报文后，解析并发出PWM信号，驱动冷却水泵运行，达到降低电堆温度的目的。通常整车会先调节车载电源对冷却水泵的输出电压与电流，以使整车配备的冷却水泵稳定运行。但是如果需要更换冷却水泵，或需要更换所使用的冷却水泵的型号，就需要将车载电源和车辆内部与冷却水泵配合的其它结构器件同步更换，导致更换成本增加，企业制造成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车载电堆的冷却管理系统，可以便于更换冷却水泵的型号，不增加制造成本及更换成本。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述实施例的车载电堆的冷却管理系统的车辆。

根据本发明实施例的车载电堆的冷却管理系统，包括：车载电源；冷却水泵，所述冷却水泵具有冷却液出口和冷却液入口，所述冷却液出口和冷却液入口之间连接有冷却管道，所述冷却管道用于冷却车载电堆；调节电路，所述调节电路连接在所述车载电源和所述冷却水泵之间，所述车载电源通过所述调节电路为所述冷却水泵供电，所述调节电路用于调节所述冷却水泵的电压；控制器，所述控制器与所述调节电路相连，所述控制器用于控制所述车载电源与所述冷却水泵之间的通断。

根据本发明实施例的车载电堆的冷却管理系统，通过在车载电源和冷却水泵之间设置调节电路，可以通过调节电路调节车载电源向冷却水泵输出的电压与电流，保证冷却水泵的稳定运行。此外通过调节电路，调节车载电源的输出电压与电流，可以适配于多种型号的冷却水泵，即使更换不同型号的冷却水泵，也可以使冷却水泵与车载电源之间稳定配合，无需对车辆的车载电源或车辆内部的结构器件进行更换，提升了车载电堆的冷却管理系统整体适用性，降低了更换冷却水泵带来的车辆内部结构的整体修改成本，进一步的也降低了企业的研发成本。

另外，根据本发明的车载电堆的冷却管理系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述调节电路包括：驱动晶体管、第一调节元件、第二调节元件，所述第一调节元件串联连接在所述驱动晶体管和所述控制器之间，所述驱动晶体管的源极与所述车载电源耦接，所述驱动晶体管的漏极与所述第二调节元件耦接，所述冷却水泵连接所述驱动晶体管的漏极。

在本发明的一些实施例中，所述第一调节元件、第二调节元件均为可调电阻。

在本发明的一些实施例中，所述调节电路还包括：光耦，所述光耦串联连接在所述控制器和所述第一调节元件之间。

在本发明的一些实施例中，车载电堆的冷却管理系统，还包括：反馈电路，所述反馈电路连接在所述控制器和所述冷却水泵之间，以将所述冷却水泵的运行参数输送至所述控制器。

在本发明的一些实施例中，所述反馈电路包括：第一信号线、第二信号线、第一电阻和第二电阻；其中，所述第一信号线的一端接地，所述第一信号线的另一端连接所述冷却水泵；所述第一电阻和第二电阻串联连接在所述第一信号线上；所述第二信号线的一端连接在所述第一电阻、所述第二电阻之间的所述第一信号线上，所述第二信号线的另一端连接所述控制器。

在本发明的一些实施例中，车载电堆的冷却管理系统，还包括：温度检测件，所述温度检测件用于检测所述车载电堆的温度，所述温度检测件用于将检测结果反馈至所述控制器。

在本发明的一些实施例中，所述温度检测件与所述冷却水泵相连，所述冷却水泵通过CAN数据线将所述检测结果传输至所述控制器。

在本发明的一些实施例中，所述温度检测件为多个，多个所述温度检测件间隔开地设置在所述车载电堆上。

根据本发明实施例的一种车辆，包括：上述实施例的车载电堆的冷却管理系统；车载电堆，所述冷却管理系统的冷却管道设在所述车载电堆上。

根据本发明实施例的车辆，通过具有上述实施例的车载电堆的冷却管理系统，可以实现对于车载电堆的冷却降温效果，并且可以通过调节电路，调节车载电源对冷却水泵的输出电压和电流值，保证冷却水泵的稳定运行。并且，可以更换冷却水泵后，无需对车载电源会车辆内部的连接布局以及结构器件进行适应性更换，只需通过调节电路调节车载电源输出到冷却水泵的电压和电流即可，便于冷却水泵型号的更换，同时也降低了企业制造的成本与冷却水泵的更换成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的车载电堆的冷却管理系统的结构示意图。

附图标记：

车载电堆的冷却管理系统100；

车载电源1；冷却水泵2；冷却液出口21；冷却液入口22；

冷却管道3；

调节电路4；驱动晶体管41；第一调节元件42；第二调节元件43；光耦44；

控制器5；

反馈电路6；第一信号线61；第二信号线62；第一电阻63；第二电阻64；

温度检测件7；CAN数据线8；

车载电堆200。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1描述根据本发明实施例的一种车载电堆200的冷却管理系统100。

根据本发明实施例的一种车载电堆200的冷却管理系统100，包括：车载电源1、冷却水泵2、调节电路4和控制器5。具体的，冷却水泵2具有冷却液出口21和冷却液入口22，冷却液出口21和冷却液入口22之间连接有冷却管道3，冷却管道3用于冷却车载电堆200。通过冷却管道3可以实现冷却液由冷却液出口21输出，由冷却液进口输入，从而形成一个完整循环的冷却回路，进而可以实现可循环的冷却系统，对车载电堆200进行冷却降温，保证车载电堆200的冷却效果，并且通过对车载电堆200的温度控制使车载电堆200保证最优使用性能。

如图1所示，调节电路4连接在车载电源1和冷却水泵2之间，车载电源1通过调节电路4为冷却水泵2供电，调节电路4用于调节冷却水泵2的电压。

具体的，车辆内部的车载电堆200在使用时会产生热量需要冷却，车辆内部使用液冷的方式实现车载电堆200的冷却降温，通过使用冷却水泵2进行冷却液的输送，而车载电源1的输出电压和电流值是固定的，因此需要在冷却水泵2与车载电源1之间设置调节电路4，对车载电源1的输出电压和电流进行调节，以使输出电压和电流满足冷却水泵2的使用，即车载电源1的输出电压和电流不可超出冷却水泵2的数值，也不可以低于冷却水泵2运行所需的数值，保证了车辆的冷却水泵2的稳定运行。

并且，冷却水泵2的型号不同，运行所需的电压和电流数值也不同，根据本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100，可以在更换多种型号的冷却水泵2，无需对车载电源1的数值或整个车辆内部的布局进行大幅度修改，只需通过调节电路4，即可根据所更换的冷却水泵2的数值，调节车载电源1的输出电压与电流与之适配即可，从而即提升了车辆的冷却水泵2的更换便利性也提升了车辆的冷却水泵2的选择范围，又降低了整体的研发成本，无需修改车辆内部的整体布局或器件，降低了整车的内部修改成本。

进一步的，如图1所示，控制器5与调节电路4相连，控制器5用于控制车载电源1与冷却水泵2之间的通断。由此可知，通过控制器5可以控制车载电源1对冷却水泵2的供电与断电，实现对车载电堆200的冷却功能的控制，实现了车辆的自动化控制，提升了车辆的自动化程度。

根据本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100，通过在车载电源1和冷却水泵2之间设置调节电路4，可以通过调节电路4调节车载电源1向冷却水泵2输出的电压与电流，保证冷却水泵2的稳定运行。此外通过调节电路4，调节车载电源1的输出电压与电流，可以适配于多种型号的冷却水泵2，即使更换不同型号的冷却水泵2，也可以使冷却水泵2与车载电源1之间稳定配合，无需对车辆的车载电源1或车辆内部的结构器件进行更换，提升了车载电堆200的冷却管理系统100整体适用性，降低了更换冷却水泵2带来的车辆内部结构的整体修改成本，进一步的也降低了企业的研发成本。

如图1所示，调节电路4包括：驱动晶体管41、第一调节元件42、第二调节元件43，第一调节元件42串联连接在驱动晶体管41和控制器5之间，驱动晶体管41的源极与车载电源1耦接，驱动晶体管41的漏极与第二调节元件43耦接，冷却水泵2连接驱动晶体管41的漏极。

具体的，在控制器5与驱动晶体管41之间，可以通过连接第一调节元件42实现调节控制器5输送到驱动晶体管41的电流和电压。驱动晶体管41的源极与车载电源1之间耦接，驱动晶体管41的漏极与第二调节元件43之间耦接，并且冷却水泵2与驱动晶体管41的漏极连接，可以使第二调节元件43所处的线路与冷却水泵2的线路成为并联的电路，由此可知，第二调节元件43所处的电路可以分担冷却水泵2所处电路的电压，从而可以使车载电源1输送到冷却水泵2的电能经过驱动晶体管41以及第二调节元件43，从而实现对车载电源1的输出电压和电流的控制，使车载电源1的出输出电源和电压与冷却水泵2适配，保证冷却水泵2的稳定运行。

进一步地，如图1所示，第一调节元件42、第二调节元件43均为可调电阻。也就是说，第一调节元件42和第二调节元件43可以为可调电阻，即通过可调电阻的设置，可以在通过调节可调电阻的电阻值，实现对于车载电源1输送到冷却水泵2的电压和电流强度，从而使供应到冷却水泵2的电压和电流符合其标准。

可选地，可以通过手动调节的方式调节可调电阻的电阻值，还可以通过控制器5来进行作为第一调节元件42和第二调节元件43的可调电阻的电阻值的调节，从而可以方便快捷的调整输送到冷却水泵2的电流与电压值。并且便于更换不同型号的冷却水泵2后，快速针对新的冷却水泵2的使用参数进行电路的电流与电压的调控，方便快捷。

如图1所示，调节电路4还包括：光耦44，光耦44串联连接在控制器5和第一调节元件42之间。通过光耦44可以有效的将控制器5与调节电路4之间隔离开，从而可以有效的防止回馈电流过大击穿控制器5，造成控制器5的损坏。

具体的，在回馈电流过大的时候，会将驱动晶体管41损毁，当驱动晶体管41因电流过大而损毁的瞬间，可能存在指向控制器5的输入电流。控制器5的端口接收的电压需要小于等于5V，输入电流需要小于等于4毫安。如果控制器5接收到的电流或电压超过额定电压或电流值，控制器5就会被击穿。为了更好的保护控制器5，需要在控制器5和第一调节元件42之间，加设光耦44，从而起到保护控制器5的作用。

如图1所示，本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100还包括：反馈电路6，反馈电路6连接在控制器5和冷却水泵2之间，以将冷却水泵2的运行参数输送至控制器5。控制器5在需要对车载电堆200进行冷却降温时，控制冷却水泵2运行，输送冷却液至冷却管道3中，实现对车载电堆200的冷却降温。在冷却水泵2运行时，可以通过反馈电路6，将自身的运行参数发送到控制器5中，以将对车载电堆200冷却的状况反馈，便于控制器5对冷却水泵2的实时控制。

具体的，冷却水泵2运行，将冷却液输送到冷却管道3内，冷却管道3对车载电堆200进行冷却散热，在冷却水泵2运行的过程中，会将自身运行的状态参数通过反馈电路6反馈到控制器5，进而由控制器5控制冷却水泵2的运行。

例如，当冷却水泵2稳定运行时，对车载电堆200进行冷却降温，当车载电堆200的温度降低后，冷却水泵2会将运行状态参数反馈到控制器5，控制器5可以控制冷却水泵2对于冷却液的输送速率进行降速控制，以降低冷却水泵2的功耗。

再例如，车载电堆200的温度降低到一定数值时，控制器5可以控制冷却水泵2运行1分钟对车载电堆200进行冷却降温后，停止运行1分钟，然后再运行1分钟对车载电堆200进行降温，再停止运行1分钟，如此往复，既可以保证对车载电堆200的冷却降温，还可以有效的降低冷却水泵2的功耗，节约能源。

如图1所示，反馈电路6包括：第一信号线61、第二信号线62、第一电阻63和第二电阻64；其中，第一信号线61的一端接地，第一信号线61的另一端连接冷却水泵2，第一电阻63和第二电阻64串联连接在第一信号线61上，第二信号线62的一端连接在第一电阻63、第二电阻64之间的第一信号线61上，第二信号线62的另一端连接控制器5。

具体的，第一信号线61的一端与冷却水泵2连接，第一信号线61的另一端在依次串联第一电阻63和第二电阻64之后将端部接地处理，同时，串联的第一电阻63和第二电阻64之间的位置，通过第二线号线与控制器5连接，由此形成一个闭合电路。

通过在反馈电路6中设置第一电阻63和第二电阻64，可以在冷却水泵2反馈自身参数信息到控制器5时，降低冷却水泵2的输出电压与电流，以使输出电压与电流的数值满足控制器5的参数，防止电压或电流过大对控制器5的压力过大，导致控制器5损坏。

如图1所示，本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100还包括：温度检测件7，温度检测件7用于检测车载电堆200的温度，温度检测件7用于将检测结果反馈至控制器5。

通过温度检测件7检测车载电堆200的温度，可以实时观测车载电堆200的运行状态，进而通过反馈到控制器5的车载电堆200的温度数据，可以使控制器5控制冷却水泵2的运行，在车载电堆200的温度超过一定的数值后，对车载电堆200的温度进行降温散热。

如图1所示，温度检测件7与冷却水泵2相连，冷却水泵2通过CAN数据线8将检测结果传输至控制器5。即温度检测件7与冷却水泵2之间连接后，可以在进行车载电堆200的温度检测后，将车载电堆200的温度参数信息传递给冷却水泵2，冷却水泵2将车载电堆200的温度信息通过CAN数据线8反馈到控制器5上，进而可以通过控制器5控制冷却水泵2的运行，实现对车载电堆200的冷却降温处理。

进一步的，温度检测件7为多个，多个温度检测件7间隔开地设置在车载电堆200上。可以通过在车载电堆200上设置多个温度检测件7，检测车载电堆200的多个位置的温度信息，保证车载电堆200的温度检测信息的准确性，进而可以便于控制器5更加精准的控制冷却水泵2对车载电堆200的冷却降温效果。

下面参照图1描述本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100的整体运行流程。

如图1所示，车辆的控制器5运行，并可以控制车载电源1为冷却水泵2的供电与停止，控制器5可以控制冷却水泵2的运行与停止。

光耦44可以将控制器5与调节电路4之间隔离，防止因回馈电流过大击穿控制器5的电路。

进一步的，通过车辆所使用的冷却水泵2的说明书或其他资料可以获取冷却水泵2的型号与各项参数，同时可以了解冷却水泵2稳定运行所需的电压与电流额定范围。

通过调节第一调节元件42和第二调节元件43，可以使车载电源1的对冷却水泵2的输出电压电流满足其使用要求，在本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100中，第一调节元件42和第二调节元件43使用可调电阻，即通过调节可调电阻的阻值，实现调节车载电源1对冷却水泵2的输出电压与电流大小，使经过驱动晶体管41输出的PWN信号，满足冷却水泵2的电压要求，又要满足电流要求，保证冷却水泵2的稳定运行。

需要说明的是，在本发明实施例的车载电堆200的冷却管理系统100中，驱动晶体管41可以使用三极管。如图1可以看到，三极管的c极与车载电源1连接，三极管的b极与第一调节元件42连接，三极管的e极与冷却水泵2连接。

在车载电堆200的周围设置多个温度检测件7，可以保证获取的温度值的准确性，在车辆运行过程中，冷却水泵2可以通过温度检测件7获取车载电堆200的温度值，并通过如图1所示的CAN数据线8，将温度检测件7获取的温度参数信息传递给控制器5。

当车载电堆200的温度超过其稳定运行的标准值，即温度超过设定的阈值，控制器5即可发出PWM占空比信号，通过驱动晶体管41将信号传递给冷却水泵2，即如前文所说，通过三极管的e极将PWN信号输出到冷却水泵2，使冷却水泵2对车载电堆200进行冷却降温。

同时，在冷却水泵2运行时，通过反馈电路6，将自身的运行信息反馈给控制器5，控制器5可以控制冷却水泵2的运行。

具体的，如图1所示，冷却水泵2对车载电堆200的冷却降温，是通过将冷却管道3设于车载电堆200上，并将冷却管道3的两端分别与冷却水泵2的冷却液出口21和冷却液入口22连接，由此使冷却水泵2与冷却管道3之间形成一个可以使冷却液循环流动的回路，实现了对车载电堆200的冷却。

根据本发明实施例的一种车辆，包括：上述实施例的车载电堆200的冷却管理系统100和车载电堆200，冷却管理系统的冷却管道3设在车载电堆200上。如图1所示，冷却管理系统的冷却管道3可以缠绕的设置于车载电堆200上，从而使冷却水泵2的输送冷却液经过冷却液出口21输出到冷却管道3，实现对车载电堆200的冷却降温，并进而通过冷却液入口22回流到冷却水泵2，实现了一个冷却循环回路，保证了对车载电堆200的持续冷却散热效果。

可选的，冷却管道3的设置方式还可以是并排设置与车载电堆200的表面，实现对车载电堆200的冷却。

根据本发明实施例的车辆，通过具有上述实施例的车载电堆200的冷却管理系统100，可以实现对于车载电堆200的冷却降温效果，并且可以通过调节电路4，调节车载电源1对冷却水泵2的输出电压和电流值，保证冷却水泵2的稳定运行。并且，可以更换冷却水泵2后，无需对车载电源1会车辆内部的连接布局以及结构器件进行适应性更换，只需通过调节电路4调节车载电源1输出到冷却水泵2的电压和电流即可，便于冷却水泵2型号的更换，同时也降低了企业制造的成本与冷却水泵2的更换成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，包括：

车载电源；

冷却水泵，所述冷却水泵具有冷却液出口和冷却液入口，所述冷却液出口和冷却液入口之间连接有冷却管道，所述冷却管道用于冷却车载电堆；

调节电路，所述调节电路连接在所述车载电源和所述冷却水泵之间，所述车载电源通过所述调节电路为所述冷却水泵供电，所述调节电路用于调节所述冷却水泵的电压；

控制器，所述控制器与所述调节电路相连，所述控制器用于控制所述车载电源与所述冷却水泵之间的通断。

2.根据权利要求1所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，所述调节电路包括：驱动晶体管、第一调节元件、第二调节元件，所述第一调节元件串联连接在所述驱动晶体管和所述控制器之间，所述驱动晶体管的源极与所述车载电源耦接，所述驱动晶体管的漏极与所述第二调节元件耦接，所述冷却水泵连接所述驱动晶体管的漏极。

3.根据权利要求2所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，所述第一调节元件、第二调节元件均为可调电阻。

4.根据权利要求2所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，所述调节电路还包括：光耦，所述光耦串联连接在所述控制器和所述第一调节元件之间。

5.根据权利要求1所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，还包括：反馈电路，所述反馈电路连接在所述控制器和所述冷却水泵之间，以将所述冷却水泵的运行参数输送至所述控制器。

6.根据权利要求5所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，所述反馈电路包括：第一信号线、第二信号线、第一电阻和第二电阻；其中，

所述第一信号线的一端接地，所述第一信号线的另一端连接所述冷却水泵；

所述第一电阻和第二电阻串联连接在所述第一信号线上；

所述第二信号线的一端连接在所述第一电阻、所述第二电阻之间的所述第一信号线上，所述第二信号线的另一端连接所述控制器。

7.根据权利要求1所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，还包括：温度检测件，所述温度检测件用于检测所述车载电堆的温度，所述温度检测件用于将检测结果反馈至所述控制器。

8.根据权利要求7所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，所述温度检测件与所述冷却水泵相连，所述冷却水泵通过CAN数据线将所述检测结果传输至所述控制器。

9.根据权利要求7所述的车载电堆的冷却管理系统，其特征在于，所述温度检测件为多个，多个所述温度检测件间隔开地设置在所述车载电堆上。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9中任一项所述的车载电堆的冷却管理系统；

车载电堆，所述冷却管理系统的冷却管道设在所述车载电堆上。

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