CN112895886B

CN112895886B - 一种电动汽车热管理系统

Info

Publication number: CN112895886B
Application number: CN202110265645.8A
Authority: CN
Inventors: 王朝; 卢佳; 李俊杰; 王恺
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: CN112895886A

Abstract

本申请涉及一种电动汽车热管理系统，其包括用于电机系统散热的第一回路和用于加热电池包和/或乘员舱的第二回路，且所述第二回路通过第一比例三通阀与所述第一回路并联，所述第一比例三通阀可基于所述电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，以使流经所述电机系统的介质在所述第一回路和/或所述第二回路中流通。本申请通过电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，确定是否使流经电机系统的介质在第一回路和/或第二回路中流通，通过对第一比例三通阀的控制，可以实现同时进行电机散热与加热电池包和/或乘员舱，使得电机余热得到充分灵活的利用。

Description

一种电动汽车热管理系统

技术领域

本申请涉及电动汽车热管理技术领域，特别涉及一种电动汽车热管理系统。

背景技术

在电动车辆中，是以动力电池作为动力源，并与电机配合驱动车辆行驶，电机的动作会产生巨大热量，所涉及的热量流动范围较大，对电机热量流向进行有效控制，节能且高效地对包括电池、电机以及乘员舱等制热或制冷在内的热量进行管理，可有效延长电动汽车冬季和夏季的续航里程，并节约能源。

在一些相关的技术方案中，或者采取措施，将电机余热散出，或者是将电机产生的热量用于电池包的加热，或者引入乘员舱，以减少加热器如PTC的介入，从而实现系统能效的提高。

然而，上述方法并不能同时实现电机散热与加热电池包和/或乘员舱，电机余热得不到充分灵活的利用。

发明内容

本申请实施例提供一种电动汽车热管理系统，以解决相关技术中不能同时实现电机散热与加热电池包和/或乘员舱，电机余热得不到充分灵活的利用的问题。

本申请实施例提供了一种电动汽车热管理系统，其包括：

用于电机系统散热的第一回路；

用于加热电池包和/或乘员舱的第二回路，且所述第二回路通过第一比例三通阀与所述第一回路并联，所述第一比例三通阀可基于所述电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，以使流经所述电机系统的介质在所述第一回路和/或所述第二回路中流通。

本申请实施例通过电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，确定是否使流经电机系统的介质在第一回路和/或第二回路中流通，通过对第一比例三通阀的控制，可以实现同时进行电机散热与加热电池包和/或乘员舱，使得电机余热得到充分灵活的利用。

一些实施例中，所述电动汽车热管理系统包括：

第一温度传感器，其设置在所述第一回路上，所述第一温度传感器用于采集所述电机系统出口温度；

第二温度传感器，其设置在所述第二回路上，所述第二温度传感器用于采集所述电池包的温度；

第三温度传感器，其设置在所述乘员舱，所述第三温度传感器用于采集所述乘员舱的温度；

控制器，其用于根据所述电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，判断电机余热应用模式，并控制所述第一比例三通阀，以确定是否使所述介质在所述第一回路和/或所述第二回路中流通。

一些实施例中，所述第二回路包括第二管线，所述第二管线连接在所述电机系统的两端，且所述第二管线上设有电池包和第一换热器，所述电池包与所述第一换热器串联，且所述电池包并联有一单向阀，所述第一换热器用于与电动汽车热管理系统的空调系统的加热回路进行热交换；

所述电机系统通过启闭所述单向阀，择一地与所述第一换热器，或者所述第一换热器和所述电池包，形成所述第二回路。

一些实施例中，所述控制器用于：

当所述电机余热应用模式为电机散热时，控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质在所述第一回路中流通；

当所述电机余热应用模式为加热电池包时，控制所述单向阀关闭，所述第一换热器停止热交换，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质在所述第二回路中流通；

当所述电机余热应用模式为加热乘员舱时，控制所述单向阀开启，所述第一换热器运行，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质在所述第二回路中流通；

当所述电机余热应用模式为加热电池包和加热乘员舱时，控制所述单向阀关闭，所述第一换热器运行，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质在所述第二回路中流通；

当所述电机余热应用模式为电机散热和加热电池包时，控制所述单向阀关闭，所述第一换热器停止热交换，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质，一部分在所述第一回路中流通，另一部分在所述第二回路中流通；

当所述电机余热应用模式为电机散热和加热乘员舱时，控制所述单向阀开启，所述第一换热器运行，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质，一部分在所述第一回路中流通，另一部分在所述第二回路中流通；

当所述电机余热应用模式为电机散热、加热电池包和加热乘员舱时，控制所述单向阀关闭，所述第一换热器运行，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质，一部分在所述第一回路中流通，另一部分在所述第二回路中流通。

一些实施例中，所述第二回路还包括：

第三管线，所述第三管线与所述第二管线通过四通换向阀相连，且所述第二管线通过所述第三管线连接在所述电机系统的两端。

一些实施例中，所述控制器还用于：

当所述电机余热应用模式为电机蓄热时，控制所述四通换向阀，截断所述第三管线与所述第二管线，以及控制所述第一比例三通阀，以使流经所述电机系统的介质在所述第三管线中流通；

当所述电机余热应用模式为加热电池包，或加热乘员舱，或加热电池包和加热乘员舱，或电机散热和加热电池包，或电机散热和加热乘员舱，或电机散热、加热电池包和加热乘员舱时，控制所述四通换向阀，连通所述第三管线与所述第二管线。

一些实施例中，所述空调系统的加热回路包括第四管线，所述第四管线连接于所述第一换热器两端，所述第四管线上串联地设有第三水泵、加热器和暖风芯体。

一些实施例中，所述空调系统的加热回路包括：

第四管线，所述第四管线并联在所述第一换热器两端，所述第四管线上串联地设有第三水泵、加热器和暖风芯体；

第五管线，所述第五管线并联在所述第一换热器两端，所述第五管线通过第二比例三通阀与所述第四管线相连。

在本实施例中，增加了第五管线，由于第一换热器是与第二回路进行热交换，当利用空调系统对乘员舱进行加热时，因为第一换热器的存在，会降低加热回路内介质的温度。为了更充分的利用加热器工作时产生的热量，在本实施例中还设有第五管线，这样加热回路内的介质不会受到第一换热器的影响，从而可以将温度更高的介质输送给乘员舱来进行加热。此外，还可以通过第二比例三通阀，控制乘员舱温度加热速度。

一些实施例中，所述第一回路包括第一管线，所述第一管线连接在所述电机系统的两端，且所述第一管线上设有散热器。

一些实施例中，所述散热器包括与所述第一管线连通的水管路，以及与所述水管路相适配的风扇。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种电动汽车热管理系统，本申请通过电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，确定是否使流经电机系统的介质在第一回路和/或第二回路中流通，通过对第一比例三通阀的控制，可以实现同时进行电机散热与加热电池包和/或乘员舱，使得电机余热得到充分灵活的利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统示意图；

图2为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统进行电机散热示意图；

图3为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统加热电池包示意图；

图4为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统加热乘员舱示意图；

图5为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统加热电池包和加热乘员舱示意图；

图6为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统进行电机散热和加热电池包示意图；

图7为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统进行电机散热和加热乘员舱示意图；

图8为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统进行电机散热、加热电池包和加热乘员舱示意图；

图9为本申请实施例提供的电动汽车热管理系统进行电机蓄热示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种电动汽车热管理系统，其能解决相关技术中不能同时实现电机散热与加热电池包和/或乘员舱，电机余热得不到充分灵活的利用的问题。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种电动汽车热管理系统，该热管理系统包括第一回路和第二回路。

其中，第一回路用于电机系统散热，在本实施例中电机系统包括第一水泵、驱动电机等，通过第一水泵，使介质在第一回路中循环流动，本实施例中的介质可以是水。

第二回路用于加热电池包和/或乘员舱，且第二回路通过第一比例三通阀与第一回路并联，第一比例三通阀可基于电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，以使流经电机系统的介质在第一回路和/或第二回路中流通，通过对第一比例三通阀的控制，可以实现同时进行电机散热与加热电池包和/或乘员舱，使得电机余热得到充分灵活的利用。

同时，可以通过对第一比例三通阀的开通比例进行控制，以满足电机散热与加热电池包和/或乘员舱的需求。

为了使流经电机系统的介质在第一回路和/或第二回路中流通，作为一个较好的实施方式，电动汽车热管理系统包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和控制器，其中，第一温度传感器设置在第一回路上，第一温度传感器用于采集电机系统出口温度；第二温度传感器设置在第二回路上，第二温度传感器用于采集电池包的温度；第三温度传感器设置在乘员舱中，第三温度传感器用于采集乘员舱的温度；控制器用于根据电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，判断电机余热应用模式，并控制第一比例三通阀，以确定是否使介质在第一回路和/或第二回路中流通。

为了实现利用电机余热单独加热电池包，或者单独加热乘员舱，或者同时加热电池包和乘员舱，作为一个较好的实施方式，参见图1所示，第二回路包括第二管线，第二管线连接在电机系统的两端，且第二管线上设有电池包、第二水泵和第一换热器，电池包、第二水泵与第一换热器串联，且电池包和第二水泵作为整体并联有一单向阀，第一换热器用于与电动汽车热管理系统的空调系统的加热回路进行热交换，将热交换至加热回路，借助加热回路，实现对乘员舱的加热；电机系统通过启闭单向阀，择一地与第一换热器，或者第一换热器和电池包，形成第二回路。

具体地，电机余热应用模式包括：电机散热，加热电池包，加热乘员舱，加热电池包和加热乘员舱，电机散热和加热电池包，电机散热和加热乘员舱，电机散热、加热电池包和加热乘员舱。

参见图2所示，当控制器判断出电机余热应用模式为电机散热时，控制第一比例三通阀，并在第一水泵的作用下，使流经驱动电机的介质全部在第一回路中循环流通，此时，实现驱动电机单独散热。

作为一个优选的实施方式，第一回路包括第一管线，第一管线连接在电机系统的两端，且第一管线上设有散热器，本实施例中的散热器采用水管路配合风扇进行散热，水管路与第一管线连通。第一回路中的介质通过第一比例三通阀，流过散热器后，再次流回驱动电机，给驱动电机进行冷却散热。

参见图3所示，当控制器判断出电机余热应用模式为加热电池包时，控制单向阀关闭，第一换热器停止热交换，并作为管道使用，避免电机余热交换至加热乘员舱，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质全部在第二回路中流通，此时，实现电机余热单独加热电池包；在本实施例中，由于第一水泵、驱动电机、第二水泵、电池包串联，故可以仅通过第一水泵驱使介质在第二回路中循环流通，或者进通过第二水泵驱使介质在第二回路中循环流通，也可以同时启动第一水泵和第二水泵，共同驱使介质在第二回路中循环流通。

参见图4所示，当控制器判断出电机余热应用模式为加热乘员舱时，控制单向阀开启，第二水泵关闭，以减少或停止介质流经电池包，第一换热器运行，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质全部在第二回路中流通，此时，通过第一换热器，将热交换至电动汽车热管理系统的空调系统的加热回路，利用加热回路，实现电机余热单独加热乘员舱的目的；在本实施例中，由于第一水泵、驱动电机、第一换热器串联，故通过第一水泵驱使介质在第二回路中循环流通。

参见图5所示，当控制器判断出电机余热应用模式为加热电池包和加热乘员舱时，控制单向阀关闭，第一换热器运行，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质全部在第二回路中流通，此时，在第二回路中的介质，不仅对电池包进行加热，同时还通过第一换热器，将热交换至电动汽车热管理系统的空调系统的加热回路，利用加热回路，实现电机余热加热乘员舱的目的；在本实施例中，由于第一水泵、驱动电机、第二水泵、电池包和第一换热器串联，故可以仅通过第一水泵驱使介质在第二回路中循环流通，或者进通过第二水泵驱使介质在第二回路中循环流通，也可以同时启动第一水泵和第二水泵，共同驱使介质在第二回路中循环流通。

参见图6所示，当控制器判断出电机余热应用模式为电机散热和加热电池包时，控制单向阀关闭，第一换热器停止热交换，并作为管道使用，避免电机余热交换至加热乘员舱，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质，一部分在第一回路中流通，对电机进行散热，另一部分在第二回路中流通，对电池包进行加热；散热流量和加热流量，可以根据实际的需求，对第一比例三通阀进行按比例控制，在本实施例中，第一回路和第二回路并联，故第一水泵需开启，第二水泵可以根据实际加热需求决定是否开启。

参见图7所示，当控制器判断出电机余热应用模式为电机散热和加热乘员舱时，控制单向阀开启，第一水泵开启，第二水泵关闭，以减少或停止介质流经电池包，第一换热器运行，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质，一部分在第一回路中流通，对电机进行散热，另一部分在第二回路中流通，通过第一换热器进行热交换，从而实现对乘员舱进行加热的目的；散热流量和加热流量，可以根据实际的需求，对第一比例三通阀进行按比例控制。

参见图8所示，当控制器判断出电机余热应用模式为电机散热、加热电池包和加热乘员舱时，控制单向阀关闭，第一换热器运行，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质，一部分在第一回路中流通，对电机进行散热，另一部分在第二回路中流通，对电池包和乘员舱进行加热。散热流量和加热流量，可以根据实际的需求，对第一比例三通阀进行按比例控制，在本实施例中，第一回路和第二回路并联，故第一水泵需开启，第二水泵可以根据实际加热需求决定是否开启。

当电机余热太小，无法满足电池包和乘员舱的加热需求时，可以对将电机余热储蓄起来，等达到一定条件后，再进行加热，为了实现电机蓄热，参见图9所示，第二回路还包括第三管线，第三管线与第二管线通过四通换向阀相连，且第二管线通过第三管线连接在电机系统的两端。

具体地，电机余热应用模式还包括电机蓄热，当控制器判断出电机余热应用模式为电机蓄热时，控制四通换向阀，截断第三管线与第二管线，以及控制第一比例三通阀，以使流经电机系统的介质在第一水泵的驱动下，在第三管线中流通，从而实现电机蓄热。

当电机余热应用模式为加热电池包，或加热乘员舱，或加热电池包和加热乘员舱，或电机散热和加热电池包，或电机散热和加热乘员舱，或电机散热、加热电池包和加热乘员舱时，还需控制四通换向阀，以使第三管线与第二管线连通。

参见图1所示，在一些优选的实施例中，空调系统的加热回路包括第四管线，第四管线连接于第一换热器两端，第四管线上串联地设有第三水泵、加热器和暖风芯体，暖风芯体的一侧设有鼓风机。

在本实施例中，乘员舱和/或电池包可以通过空调系统的加热回路进行加热。

当通过空调系统的加热回路加热乘员舱时，控制器控制第三水泵、加热器等开启，第一换热器停止热交换，作为管道使用，避免与第二回路进行热交换，鼓风机吹向暖风芯体，实现乘员舱加热。

同理，当通过空调系统的加热回路加热电池包时，控制器控制第一换热器和第二水泵工作，单向阀关闭，控制四通换向阀截断第三管路与第二管路，此时，加热回路的热量，通过第一交换器，交换至第二管线中，并对电池包加热。在本实施例中，加热器可以是PTC加热器。

参见图1所示，在另一些优选的实施例中，空调系统的加热回路包括第四管线和第五管线，第四管线并联在第一换热器两端，第四管线上串联地设有第三水泵、加热器和暖风芯体，第五管线并联在第一换热器两端。

在本实施例中，增加了第五管线，由于第一换热器是与第二回路进行热交换，当利用空调系统对乘员舱进行加热时，因为第一换热器的存在，会降低加热回路内介质的温度。为了更充分的利用加热器工作时产生的热量，在本实施例中还设有第五管线，这样加热回路内的介质不会受到第一换热器的影响，从而可以将温度更高的介质输送给乘员舱来进行加热。

此外，还可以通过第二比例三通阀，控制乘员舱温度加热速度。

当控制第二比例三通阀的比例，使乘员舱与第一换热器百分百接通时，乘员舱温度上升速度很快；而控制第二比例三通阀的比例，使乘员舱与第一换热器和第五管路接通时，乘员舱温度上升速度减慢；而当控制第二比例三通阀的比例，使第五管路与第一换热器百分百接通时，乘员舱温度基本不上升。

参见图1所示，在一些优选的实施例中，空调系统还包括用于对电池包和/或乘员舱进行制冷的制冷回路，制冷回路包括压缩机以及与第二回路进行热交换的第二换热器，通过压缩机，一方面，可以对乘员舱进行制冷，另一方面，通过第二换热器，对第二回路中的介质进行冷却，实现对电池包的制冷。

本申请的原理如下：

本申请通过电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，确定是否使流经电机系统的介质在第一回路和/或第二回路中流通，通过对第一比例三通阀的控制，可以实现同时进行电机散热与加热电池包和/或乘员舱，使得电机余热得到充分灵活的利用。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电动汽车热管理系统，其特征在于，其包括：

用于电机系统散热的第一回路；

用于加热电池包和/或乘员舱的第二回路，且所述第二回路通过第一比例三通阀与所述第一回路并联，所述第一比例三通阀可基于所述电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，以使流经所述电机系统的介质在所述第一回路和/或所述第二回路中流通；

所述电动汽车热管理系统包括：

控制器，其用于根据所述电机系统的出口温度、电池包的温度和/或乘员舱的温度，判断电机余热应用模式，并控制所述第一比例三通阀，以确定是否使所述介质在所述第一回路和/或所述第二回路中流通；

所述第二回路包括第二管线，所述第二管线连接在所述电机系统的两端，且所述第二管线上设有电池包和第一换热器，所述电池包与所述第一换热器串联，且所述电池包并联有一单向阀，所述第一换热器用于与电动汽车热管理系统的空调系统的加热回路进行热交换；

所述电机系统通过启闭所述单向阀，择一地与所述第一换热器，或者所述第一换热器和所述电池包，形成所述第二回路；

所述控制器用于：

2.如权利要求1所述的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述第二回路还包括：

3.如权利要求2所述的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述控制器还用于：

4.如权利要求1所述的电动汽车热管理系统，其特征在于：

所述空调系统的加热回路包括第四管线，所述第四管线连接于所述第一换热器两端，所述第四管线上串联地设有第三水泵、加热器和暖风芯体。

5.如权利要求1所述的电动汽车热管理系统，其特征在于，所述空调系统的加热回路包括：

6.如权利要求1所述的电动汽车热管理系统，其特征在于：

所述第一回路包括第一管线，所述第一管线连接在所述电机系统的两端，且所述第一管线上设有散热器。

7.如权利要求6所述的电动汽车热管理系统，其特征在于：所述散热器包括与所述第一管线连通的水管路，以及与所述水管路相适配的风扇。