CN113002265A - 一种新能源车冷却回路系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源车冷却回路系统及其控制方法，冷却回路系统包括电池冷却回路、电机冷却回路和暖风冷却回路，所述电池冷却回路包括沿流向连接的驱动电池、冷却器、第一电子水泵；所述电机冷却回路包括沿流向连接的驱动电机总成、第二电子水泵、逆变器；所述暖风冷却回路包括沿流向连接的暖风机、第三电子水泵、加热冷凝设备，所述电池冷却回路在驱动电池、冷却器间设有第一旁通管路，所述暖风冷却回路在暖风机、第三电子水泵间设有第二旁通管路。本发明引入暖风冷却回路与电机冷却回路连通，使当环境温度偏低、驱动电机停止时而整车用电电器开启继续耗电时，驱动电池可利用暖风冷却回路上的热量进行升温。

Description

一种新能源车冷却回路系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车冷却领域，具体地指一种新能源车冷却回路系统及其控制方法。
背景技术
随着不可再生资源的日益消耗，特别是石油资源的消耗，新能源汽车将成为新世纪前几十年汽车发展的主流。目前，纯电动汽车的成本高，系统结构复杂。尤其整车的冷却环境系统复杂，能耗高。如果要实现冷却回路的简单化，同时能回收一部分能耗，现有解决方案的结构及控制方法复杂，成本高，不利于新能源汽车的发展。在新能源汽车系统中，整车冷却回路及其控制是整车冷却循环系统的重要组成部分。
公开号为CN 204870439 U的实用新型专利公开了一种新能源电动汽车热管理系统，其中电机冷却回路与电池冷却回路通过四通换向阀切换彼此的独立状态和串联状态。公开号为CN 210390733 U的实用新型专利公开了用于车辆的热管理系统及车辆，其中通过第一四通阀对动力冷却回路和电池冷却回路进行串并联。以上专利中均是两个回路间的串并联，两个回路串联成大循环时，驱动电池可通过冷却管路回收电机冷却回路(动力冷却回路)的热量。但当环境温度偏低、驱动电机停止时而整车用电电器开启继续耗电时，驱动电池便无法再回收电机冷却回路热量，导致耗电量增大。
上述专利均未涉及暖风机(用于低温环境下对电池吹出热风)所在的冷却回路，若能在环境温度偏低、驱动电机停止且整车用电电器开启继续耗电时利用暖风冷却回路上的热量对驱动电池进行加热，则可减少电池电量消耗，提高续航能力。
因此，需要开发出一种结构紧凑、节能高效的新能源车冷却回路系统及其控制方法，使暖风冷却回路、电机冷却回路、电池冷却回路既可独自循环，又可将暖风冷却回路或电机冷却回路上的热量回收至电池冷却回路。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构紧凑、节能高效的新能源车冷却回路系统及其控制方法，使暖风冷却回路、电机冷却回路、电池冷却回路既可独自循环，又可将暖风冷却回路或电机冷却回路上的热量回收至电池冷却回路。
本发明的技术方案为：一种新能源车冷却回路系统，其特征在于，包括可各自形成内循环的电池冷却回路、电机冷却回路和暖风冷却回路，所述电池冷却回路包括相连接的驱动电池、冷却器、第一电子水泵；所述电机冷却回路包括相连接的驱动电机总成、第二电子水泵、逆变器；所述暖风冷却回路包括相连接的暖风机、第三电子水泵、加热冷凝设备；
所述电池冷却回路在驱动电池、冷却器间设有第一旁通管路，所述第一旁通管路与电机冷却回路上逆变器出口端、第二电子水泵入口端连接且所述电池冷却回路可通过第一旁通管路与驱动电机总成间形成串联；
所述暖风冷却回路在暖风机、第三电子水泵间设有第二旁通管路，所述第二旁通管路与驱动电机总成出口端、入口端连接且所述电池冷却回路可通过第一旁通管路、第二旁通管路与暖风冷却回路间形成串联；
所述电池冷却回路在驱动电池处、电机冷却回路在驱动电机总成处、暖风冷却回路在暖风机处均设有温度传感器，所有温度传感器、第一旁通管路、第二旁通管路、第一电子水泵、第二电子水泵、第三电子水泵均与整车控制器VCU信号连接。
优选的，所述第一旁通管路包括沿流向设置的第一管道和第二管道，所述第一管道与逆变器出口端连通，所述第二管道与第二电子水泵入口端连通。
进一步的，所述电池冷却回路在第一管道处设有三通阀，所述三通阀设有A进口以及B出口、C出口，A进口、B出口与电池冷却回路连接，C出口与第一管道连通，所述A进口切换连通B出口或C出口，所述三通阀与整车控制器VCU信号连接。
进一步的，所述第二旁通管路包括沿流向设置的第三管道和第四管道，所述第三管道、第四管道分别与驱动电机总成出口端、入口端连通，所述第三管道上设有两通阀，所述两通阀与整车控制器VCU信号连接。
更进一步的，所述第二管道上设有第一单向阀，所述暖风冷却回路在第三管道和第四管道连接处之间设有第二单向阀。
优选的，所述驱动电机总成包括沿流向设置的直流变换模块、交直流变换模块、驱动电机；所述加热冷凝设备包括沿流向设置的冷凝器、水加热器。
本发明还提供上述任一新能源车冷却回路系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、整车控制器VCU实时监测电池冷却回路在监测驱动电池处温度T1、电机冷却回路在驱动电机总成处温度T2、暖风冷却回路在暖风机处温度T3，整车控制器VCU内部设有驱动电池设定值T10、驱动电机设定值T20、暖风机设定值T30，分别比较T1与T10、T2与T20、T3与T30并结合驱动电池、驱动电机总成、暖风机运行状态来判断回路系统控制模式；
S2、若驱动电池、驱动电机总成、暖风机均在运行且有T1＞T10、T2＞T20、T3＞T30，控制回路系统为正常行驶模式，正常行驶模式为开启第一电子水泵、第二电子水泵、第三电子水泵，控制第一旁通管路、第二旁通管路使电池冷却回路、电机冷却回路和暖风冷却回路各自内循环；
S3、若驱动电池、驱动电机总成、暖风机均在运行且有T1＜T10、T2＞T20、T3＞T30，控制回路系统为低温第一串联行驶模式，低温第一串联行驶模式为开启第一电子水泵、第三电子水泵且关闭第二电子水泵，控制第一旁通管路、第二旁通管路使且电池冷却回路经第一旁通管路与驱动电机总成间形成串联且暖风冷却回路独自内循环；
S4、若驱动电机总成停止运行而驱动电池、暖风机均在运行且有T1＜T10、T3＞T30，控制回路系统为低温第二串联行驶模式，低温第二串联行驶模式为开启第一电子水泵、第三电子水泵且关闭第二电子水泵，控制第一旁通管路、第二旁通管路使电池冷却回路与暖风冷却回路间形成串联。
优选的，步骤S2中，正常行驶模式下控制第一旁通管路、第二旁通管路具体为：控制设置于第一旁通管路上的三通阀将电池冷却回路冷却液内循环，并且控制设置于第二旁通管路上连通驱动电机总成出口端部分的两通阀关闭。
优选的，步骤S3中，低温第一串联行驶模式下控制第一旁通管路、第二旁通管路具体为：控制设置于第二旁通管路上连通驱动电机总成出口端部分的两通阀关闭，控制设置第一旁通管路上的三通阀将电池冷却回路冷却液通向电机冷却回路上逆变器出口，冷却液经驱动电机总成后流回电池冷却回路。
优选的，步骤S4中，低温第二串联行驶模式下控制第一旁通管路、第二旁通管路具体为：控制设置于第二旁通管路上连通驱动电机总成出口端部分的两通阀开启，控制设置于第一旁通管路上的三通阀将电池冷却回路冷却液通向电机冷却回路上逆变器出口，使冷却液经第二旁通管路流过暖风冷却回路后进入电机冷却回路上驱动电机总成出口端，再从第二电子水泵入口端经第一旁通管路流回电池冷却回路。
本发明的有益效果为：
1.引入暖风冷却回路与电机冷却回路连通，使当环境温度偏低、驱动电机停止而整车用电电器开启继续耗电时，驱动电池可利用暖风冷却回路上的热量进行升温。
2.通过第一旁通管道和第二旁通管道，使三个回路既可独自内循环，又可根据实际情况将驱动电池回路分别与驱动电机回路、暖风回路串联，管路系统灵活性高。
3.整车控制器接收整车在启动、正常行驶等工况下驱动电池、驱动电机和暖风机的温度信息，控制电子水泵和电子水阀的运转，使驱动电池、驱动电机和暖风机在适宜的温度环境下运行。
4.在整车启动或寒冷环境条件下，整车控制器控制电子水泵、三通阀和两通阀运转，使驱动电池通过冷却管路系统分别回收驱动电机、暖风回路散发的一部分热量，保证驱动电池在适宜的温度条件下运转，提高能量的利用率，降低整车能耗。
附图说明
图1为本发明新能源车冷却回路系统结构示意图
图2为正常行驶模式时新能源车冷却回路系统结构示意图
图3为低温第一串联行驶模式时新能源车冷却回路系统结构示意图
图4为低温第二串联行驶模式时新能源车冷却回路系统结构示意图
其中：1-电池冷却回路2-电机冷却回路3-暖风冷却回路4-第一管道5-第二管道6-第三管道7-第四管道8-三通阀9-两通阀10-第一单向阀11-驱动电池12-冷却器13-第一电子水泵14-第二单向阀15-注水盒21-驱动电机总成(21.1-直流变换模块21.2-交直流变换模块21.3-驱动电机)22-第二电子水泵23-逆变器31-暖风机32-第三电子水泵33-加热冷凝设备(33.1-冷凝器33.2-水加热器)。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种新能源车冷却回路系统，包括可各自形成内循环的电池冷却回路1、电机冷却回路2和暖风冷却回路3，电池冷却回路1包括沿内循环流向相连接的驱动电池11、冷却器12、第一电子水泵13；电机冷却回路2包括沿内循环流向相连接的驱动电机总成21(图1中未标出)、第二电子水泵22、逆变器23；暖风冷却回路3包括沿内循环流向相连接的暖风机31、第三电子水泵32、加热冷凝设备33(图1中未标出)。
电池冷却回路1在驱动电池11、冷却器12间设有第一旁通管路，第一旁通管路与电机冷却回路2上逆变器23出口端、第二电子水泵22入口端连接且电池冷却回路1可通过第一旁通管路与驱动电机总成21间形成串联；暖风冷却回路3在暖风机31、第三电子水泵32间设有第二旁通管路，第二旁通管路与驱动电机总成21出口端、入口端连接且电池冷却回路1可通过第一旁通管路、第二旁通管路与暖风冷却回路3间形成串联。
第一旁通管路包括沿流向设置的第一管道4和第二管道5，第一管道4与逆变器23出口端连通，第二管道5与第二电子水泵22入口端连通。第二旁通管路包括沿流向设置的第三管道6和第四管道7，第三管道6、第四管道7分别与驱动电机总成21出口端、入口端连通。
电池冷却回路1在第一管道4处设有三通阀8，三通阀8设有A进口以及B出口、C出口，A进口、B出口与电池冷却回路1连接，C出口与第一管道4连通，A进口始终开启，B出口、C出口中始终仅一个开启，A进口切换连通B出口或C出口。第二管道5上设有第一单向阀10。第三管道6上设有两通阀9。暖风冷却回路3在第三管道6和第四管道7连接处之间设有第二单向阀14。
本实施例中，驱动电机总成21包括沿内循环流向设置的直流变换模块21.1、交直流变换模块21.2、驱动电机21.3；加热冷凝设备33包括沿内循环流向设置的冷凝器33.1、水加热器33.2。注水盒15与电池冷却回路1连通用于提供冷却液。
电池冷却回路1在驱动电池11处设有第一温度传感器、电机冷却回路2在驱动电机总成21处设有第二温度传感器、暖风冷却回路3在暖风机31处均设有第三温度传感器，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、三通阀8、两通阀9、第一电子水泵13、第二电子水泵22、第三电子水泵32均与整车控制器VCU信号连接。
当第一电子水泵13、第三电子水泵32开启且第二电子水泵22关闭，两通阀9关闭，三通阀8的A进口与C出口连通时，驱动电池11、驱动电机总成21、第一单向阀10、冷却器12、第一电子水泵13形成电池-电机大循环冷却回路，驱动电池11回收驱动电机21散发的一部分热量，暖风冷却回路3保持小循环冷却回路状态。
当第一电子水泵13、第三电子水泵32开启且第二电子水泵22关闭，两通阀9开启，三通阀8的A进口与C出口连通时，驱动电池11、第三电子水泵32、加热冷凝设备33、暖风机31、第一单向阀10、冷却器12、第一电子水泵13形成电池-暖风大循环冷却回路，驱动电池11回收暖风机31、加热冷凝设备33散发的一部分热量。
上述新能源车冷却回路系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、整车控制器VCU通过第一温度传感器实时监测电池冷却回路1在监测驱动电池11处温度T1、通过第二温度传感器实时监测电机冷却回路2在驱动电机总成21处温度T2、通过第三温度传感器实时监测暖风冷却回路3在暖风机31处温度T3，整车控制器VCU内部设有驱动电池设定值T10、驱动电机设定值T20、暖风机设定值T30，分别比较T1与T10、T2与T20、T3与T30并结合驱动电池11、驱动电机总成21、暖风机31运行状态来判断回路系统控制模式；
S2、若驱动电池11、驱动电机总成21、暖风机31均在运行且有T1＞T10、T2＞T20、T3＞T30，控制回路系统为正常行驶模式，如图2所示，正常行驶模式为开启第一电子水泵13、第二电子水泵22、第三电子水泵32，控制三通阀8的A进口与B出口连通、两通阀9关闭，使电池冷却回路1、电机冷却回路2和暖风冷却回路3各自内循环；
S3、若驱动电池11、驱动电机总成21、暖风机31均在运行且有T1＜T10、T2＞T20、T3＞T30(即环境温度偏低导致驱动电池11需要升温，驱动电机11高速运转导致电机本体温度升高需要降温，暖风机31运行需要降温的情况下)，控制回路系统为低温第一串联行驶模式，如图3所示，低温第一串联行驶模式为开启第一电子水泵13、第三电子水泵32且关闭第二电子水泵22，控制三通阀8的A进口与C出口连通、两通阀9关闭，电池冷却回路1冷却液经第一管道4通向电机冷却回路2上逆变器23出口，冷却液经驱动电机总成21后通过第二管道5流回电池冷却回路1，形成电池-电机大循环冷却回路，电池冷却回路1与电机冷却回路2串联使驱动电池11回收驱动电机总成21散发的部分热量；此时暖风冷却回路3独自内循环；
S4、若驱动电机总成21停止运行而驱动电池11、暖风机31均在运行且有T1＜T10、T3＞T30(即环境温度偏低导致驱动电池11需要升温，驱动电机11停止而整车用电电器开启继续耗电时，暖风机31运行需要降温的情况下)，控制回路系统为低温第二串联行驶模式，如图4所示，低温第二串联行驶模式为开启第一电子水泵13、第三电子水泵32且关闭第二电子水泵22，控制三通阀8的A进口与C出口连通、两通阀9开启，电池冷却回路1冷却液经第一管道4通向电机冷却回路2上逆变器23出口，再经第四管道7进入暖风冷却回路3，冷却液经第三电子水泵32、加热冷凝设备33、暖风机31经后通过第三管道6进入驱动电机总成21出口端，最后经第二管道5流回电池冷却回路1，形成电池-暖风大循环冷却回路，电池冷却回路1与暖风冷却回路3串联使驱动电池11回收回收加热冷凝设备33、暖风机31散发的部分热量。

Claims (10)

1.一种新能源车冷却回路系统，其特征在于，包括可各自形成内循环的电池冷却回路(1)、电机冷却回路(2)和暖风冷却回路(3)，所述电池冷却回路(1)包括相连接的驱动电池(11)、冷却器(12)、第一电子水泵(13)；所述电机冷却回路(2)包括相连接的驱动电机总成(21)、第二电子水泵(22)、逆变器(23)；所述暖风冷却回路(3)包括相连接的暖风机(31)、第三电子水泵(32)、加热冷凝设备(33)；
所述电池冷却回路(1)在驱动电池(11)、冷却器(12)间设有第一旁通管路，所述第一旁通管路与电机冷却回路(2)上逆变器(23)出口端、第二电子水泵(22)入口端连接且所述电池冷却回路(1)可通过第一旁通管路与驱动电机总成(21)间形成串联；
所述暖风冷却回路(3)在暖风机(31)、第三电子水泵(32)间设有第二旁通管路，所述第二旁通管路与驱动电机总成(21)出口端、入口端连接且所述电池冷却回路(1)可通过第一旁通管路、第二旁通管路与暖风冷却回路(3)间形成串联；
所述电池冷却回路(1)在驱动电池(11)处、电机冷却回路(2)在驱动电机总成(21)处、暖风冷却回路(3)在暖风机(31)处均设有温度传感器，所有温度传感器、第一旁通管路、第二旁通管路、第一电子水泵(13)、第二电子水泵(22)、第三电子水泵(32)均与整车控制器VCU信号连接。
2.如权利要求1所述的新能源车冷却回路系统，其特征在于，所述第一旁通管路包括沿流向设置的第一管道(4)和第二管道(5)，所述第一管道(4)与逆变器(23)出口端连通，所述第二管道(5)与第二电子水泵(22)入口端连通。
3.如权利要求2所述的新能源车冷却回路系统，其特征在于，所述电池冷却回路(1)在第一管道(4)处设有三通阀(8)，所述三通阀(8)设有A进口以及B出口、C出口，A进口、B出口与电池冷却回路(1)连接，C出口与第一管道(4)连通，所述A进口切换连通B出口或C出口，所述三通阀(8)与整车控制器VCU信号连接。
4.如权利要求2所述的新能源车冷却回路系统，其特征在于，所述第二旁通管路包括沿流向设置的第三管道(6)和第四管道(7)，所述第三管道(6)、第四管道(7)分别与驱动电机总成(21)出口端、入口端连通，所述第三管道(6)上设有两通阀(9)，所述两通阀(9)与整车控制器VCU信号连接。
5.如权利要求4所述的新能源车冷却回路系统，其特征在于，所述第二管道(5)上设有第一单向阀(10)，所述暖风冷却回路(3)在第三管道(6)和第四管道(7)连接处之间设有第二单向阀(14)。
6.如权利要求1所述的新能源车冷却回路系统，其特征在于，所述驱动电机总成(21)包括沿流向设置的直流变换模块(21.1)、交直流变换模块(21.2)、驱动电机(21.3)；所述加热冷凝设备(33)包括沿流向设置的冷凝器(33.1)、水加热器(33.2)。
7.如权利要求1-6中任一新能源车冷却回路系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、整车控制器VCU实时监测电池冷却回路(1)在监测驱动电池(11)处温度T1、电机冷却回路(2)在驱动电机总成(21)处温度T2、暖风冷却回路(3)在暖风机(31)处温度T3，整车控制器VCU内部设有驱动电池设定值T10、驱动电机设定值T20、暖风机设定值T30，分别比较T1与T10、T2与T20、T3与T30并结合驱动电池(11)、驱动电机总成(21)、暖风机(31)运行状态来判断回路系统控制模式；
S2、若驱动电池(11)、驱动电机总成(21)、暖风机(31)均在运行且有T1＞T10、T2＞T20、T3＞T30，控制回路系统为正常行驶模式，正常行驶模式为开启第一电子水泵(13)、第二电子水泵(22)、第三电子水泵(32)，控制第一旁通管路、第二旁通管路使电池冷却回路(1)、电机冷却回路(2)和暖风冷却回路(3)各自内循环；
S3、若驱动电池(11)、驱动电机总成(21)、暖风机(31)均在运行且有T1＜T10、T2＞T20、T3＞T30，控制回路系统为低温第一串联行驶模式，低温第一串联行驶模式为开启第一电子水泵(13)、第三电子水泵(32)且关闭第二电子水泵(22)，控制第一旁通管路、第二旁通管路使且电池冷却回路(1)经第一旁通管路与驱动电机总成(21)间形成串联且暖风冷却回路(3)独自内循环；
S4、若驱动电机总成(21)停止运行而驱动电池(11)、暖风机(31)均在运行且有T1＜T10、T3＞T30，控制回路系统为低温第二串联行驶模式，低温第二串联行驶模式为开启第一电子水泵(13)、第三电子水泵(32)且关闭第二电子水泵(22)，控制第一旁通管路、第二旁通管路使电池冷却回路(1)与暖风冷却回路(3)间形成串联。
8.如权利要求7所述新能源车冷却回路系统的控制方法，其特征在于，步骤S2中，正常行驶模式下控制第一旁通管路、第二旁通管路具体为：控制设置于第一旁通管路上的三通阀(8)将电池冷却回路(1)冷却液内循环，并且控制设置于第二旁通管路上连通驱动电机总成(21)出口端部分的两通阀(9)关闭。
9.如权利要求7所述新能源车冷却回路系统的控制方法，其特征在于，步骤S3中，低温第一串联行驶模式下控制第一旁通管路、第二旁通管路具体为：控制设置于第二旁通管路上连通驱动电机总成(21)出口端部分的两通阀(9)关闭，控制设置第一旁通管路上的三通阀(8)将电池冷却回路(1)冷却液通向电机冷却回路(2)上逆变器(23)出口，冷却液经驱动电机总成(21)后流回电池冷却回路(1)。
10.如权利要求7所述新能源车冷却回路系统的控制方法，其特征在于，步骤S4中，低温第二串联行驶模式下控制第一旁通管路、第二旁通管路具体为：控制设置于第二旁通管路上连通驱动电机总成(21)出口端部分的两通阀(9)开启，控制设置于第一旁通管路上的三通阀(8)将电池冷却回路(1)冷却液通向电机冷却回路(2)上逆变器(23)出口，使冷却液经第二旁通管路流过暖风冷却回路(3)后进入电机冷却回路(2)上驱动电机总成(21)出口端，再从第二电子水泵(22)入口端经第一旁通管路流回电池冷却回路(1)。
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