CN113002290A - 一种冷却装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却装置及冷却方法，冷却装置包括第一冷却支路、第二冷却支路以及冷却源；所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联或并联于所述冷却源的输入端和/或输出端；所述第一冷却支路和所述第二冷却支路分别连接不同的待冷却设备。通过上述的连接结构，将不同的冷却设备使用同一冷却源冷却，即将不同设备的冷却系统集成在一起，则可以提高冷却装置的利用率，同时冷却系统的失效点数量会减少，则会减少冷却系统发生故障的概率。

Description

一种冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及电动汽车冷却领域，更具体的说，涉及一种冷却装置及冷却方法。

背景技术

电动汽车中有多个设备需要冷却，如电控(电机控制器)、电机、空气压缩机等，不同的设备采用各自独立的冷却系统进行冷却，如电控和电机采用水冷方式，空气压缩机采用风冷方式，通过上述的冷却系统的配置方式，会使得电动汽车中存在多个冷却系统，每套冷却系统的利用率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种冷却装置及冷却方法，以解决电动汽车中存在多个冷却系统，每套冷却系统的利用率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种冷却装置，包括：

第一冷却支路、第二冷却支路以及冷却源；

所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联或并联于所述冷却源的输入端和/或输出端；

所述第一冷却支路和所述第二冷却支路分别连接不同的待冷却设备。

可选地，所述第一冷却支路连接的待冷却设备包括控制器和电机；所述第二冷却支路连接的待冷却设备包括压缩机。

可选地，所述冷却装置还包括散热支路；所述散热支路连接散热部件；

所述散热支路与所述第一冷却支路串联或并联、且与所述第二冷却支路串联或并联。

可选地，在所述散热支路与所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联时，所述压缩机、所述控制器、所述电机和所述散热部件串联。

可选地，所述散热支路与所述第一冷却支路串联后与所述第二冷却支路并联时，所述控制器、所述电机与所述散热部件串联后与所述压缩机并联。

可选地，所述散热支路与所述第二冷却支路并联后与所述第一冷却支路串联时，所述压缩机与所述散热部件并联后与由所述控制器和所述电机组成的支路并联。

可选地，所述散热部件包括散热器和风机；所述冷却设备包括水泵或油泵。

可选地，所述冷却源包括冷却设备和冷却控制器。

一种冷却方法，应用于上述的冷却装置中的冷却源中的冷却控制器，所述冷却方法包括：

在所述第一冷却支路或所述第二冷却支路连接的待冷却设备工作时，控制所述冷却源中的冷却设备工作，以冷却处于工作状态的待冷却设备。

可选地，在所述第一冷却支路或所述第二冷却支路连接的待冷却设备工作时，控制所述冷却源中的冷却设备工作，以冷却处于工作状态的待冷却设备，包括：

若监测到所述第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备同时工作，获取分别用于冷却所述第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备的冷却液的流量比例；

控制所述冷却设备按照所述流量比例分别输出相应流量的冷却液至所述第一冷却支路和第二冷却支路。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种冷却装置及冷却方法，冷却装置包括第一冷却支路、第二冷却支路以及冷却源；所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联或并联于所述冷却源的输入端和/或输出端；所述第一冷却支路和所述第二冷却支路分别连接不同的待冷却设备。通过上述的连接结构，将不同的冷却设备使用同一冷却源冷却，即将不同设备的冷却系统集成在一起，则可以提高冷却装置的利用率，同时冷却系统的失效点数量会减少，则会减少冷却系统发生故障的概率。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种电控和电机的冷却方式的结构连接图；

图2为现有技术提供的一种压缩机的冷却方式的结构连接图；

图3为现有技术提供的另一种压缩机的冷却方式的结构连接图；

图4为本发明实施例提供的一种冷却装置的结构连接图；

图5为本发明实施例提供的另一种冷却装置的结构连接图；

图6为本发明实施例提供的再一种冷却装置的结构连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

电动汽车中有多个设备需要冷却，如电控、电机、空气压缩机等，不同的设备采用各自独立的冷却系统进行冷却，如参照图1，电控和电机采用水冷方式，并辅助散热器和风机进行散热，参照图2，若空气压缩机用于压缩机(有油)冷却系统中，则采用包括油冷器和风机的风冷方式以及油冷方式，参照图3，若空气压缩机用于制动系统中，则采用冷却铜管和冷凝器冷却的热传导方式，并通过冷却铜管和冷凝器将空气温度降到65℃以内后空气在流动到干燥器。其中，电动汽车中仅设置有一个空气压缩机，该空气压缩机可以应用到驱动系统中和/或制动系统中。

由于不同的设备采用各自独立的冷却系统进行冷却，进而电动汽车中会有多套冷却系统，这样会导致冷却系统的配置较分散，成本较高，而且各个独立的冷却装置的利用率较低。此外，通过上述的冷却系统的配置方式，会使得电动汽车中存在多个冷却系统，冷却系统数量多，则冷却系统的失效点的数量也会很多，进而冷却系统发生故障的概率也会增大。如压缩机风机受灰尘影响故障率较高。

另外，压缩机采用风冷方式效果有限导致本体温度和排气温度均较高，对部件及后端装置寿命都带来影响。压缩机作为需定期维护和高温的部件，若采用独立风冷方式，既希望仓体开放以保证通风散热和维护方便。同时因为布置在车辆底盘，要考虑电气防护和机体清洁，又希望仓体封闭，以保证电气安全、自身散热性能以及热隔离(影响电机控制器，特别是电池)。上述两个矛盾使得压缩机其在整车应用中存在诸多困难和不便。

因此，发明人为了提高冷却系统的利用率、降低冷却系统的故障率、降低冷却系统的成本以及压缩机的冷却需求，对各个待冷却设备的负荷特性(如温度范围、热负荷大小、分布区间以及之间的关联性)进行了研究分析，研究分析结果参照表1。

表1不同设备的符合特性

从表1以及设备冷却特性可知：

1)压缩机温度高于电机、电控部件要求，但电机、电控的温度要求更苛刻，其冷却液的温度一般比压缩机的冷却温度低，则能够满足电机和电控的冷却方式肯定能满足压缩机的冷却要求。另外，电机、电控散热量大，压缩机产热量少，压缩机产生的热量不会对电机、电控产生较大的影响。

2、压缩机为短时间歇工作且负荷较小，考虑水冷方式延迟特性，现有电机电控冷却可兼顾压缩机冷却负荷。

3、整车工况中，电机、电控的工作时间、覆盖工况很广，所以其散热部件工作区间就分布很广。而压缩机的工作区间相对较窄，同时也是包含于电机、电控工作区间中，所以不会额外地改变原电机电控冷却的工作特性。另外，不管是行车状态还是驻车状态下部件余热的处理，压缩机冷却的集成基本不影响原有系统控制。

4、受整车空间、某些考虑因素(如隔舱、防水、防尘等)，同结构体积下水冷方案比风冷、自然冷却的效果更好、效率更高。则通过水路结构设计，可让压缩机获得较低的入口水温，可降低排气温度，从而进一步减少制动系统冷却装置的使用。

综合上述4点，可以将电控、电机的冷却系统和压缩机的冷却系统进行合并，并且可以不改变原有的电控、电机的冷却系统的结构，对此，发明人提出了一种冷却装置，包括第一冷却支路、第二冷却支路以及冷却源；

所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联或并联于所述冷却源的输入端和/或输出端；

所述第一冷却支路和所述第二冷却支路分别连接不同的待冷却设备。所述第一冷却支路连接控制器(如电机控制器，此外还可以是其他控制器)和电机；所述第二冷却支路连接压缩机。

在实际应用中，所述第一冷却支路连接的待冷却设备包括控制器和电机；所述第二冷却支路连接的待冷却设备包括压缩机。另外，所述冷却装置还包括散热支路；所述散热支路连接散热部件；散热部件可以包括散热器和风机。所述散热支路与所述第一冷却支路串联或并联、且与所述第二冷却支路串联或并联。

参照图4、图5和图6，给出了三种电机、电控的冷却系统与压缩机的冷却系统合并后的结构示意图，现分别进行介绍。

图4中，所述散热支路与所述第一冷却支路串联后与所述第二冷却支路并联，也即所述控制器、所述电机与所述散热部件串联后与所述压缩机并联。

在实际应用中，所述第一冷却支路连接的待冷却设备包括控制器和电机；所述第二冷却支路连接的待冷却设备包括压缩机。散热支路连接散热部件，散热部件包括散热器和风机，对散热器和风机的型号不做限定。

在由于压缩机的流阻较大，若串联到电机、电控的冷却系统中，可能会影响原有的电控、电机系统的性能，所以优选将压缩机并联到电机、电控的冷却系统中，即并联在水泵两端，通过将电控、电机的冷却系统与压缩机的冷却系统并联，此时既不会影响电控、电机的冷却，也能够满足压缩机的冷却。

若压缩机应用于压缩机(有油)冷却系统中，仅设置压缩机即可，若压缩机应用于制动系统中，还需要设置与压缩机联机的干燥器。

所述冷却源包括冷却设备和冷却控制器，图4中，以冷却设备为水泵为例进行说明，此外，冷却设备还可以是包括油泵等其他具有冷却液的泵体。

冷却控制器可以是整车控制器，此外，还可以是独立的控制器，对此不做具体限定。

冷却控制器实时监测第一冷却装置连接的待冷却设备(电控和电机)以及第二冷却装置连接的待冷却设备(压缩机)的工作状态，若监测到电机、电控工作和/或压缩机工作时，冷却控制器冷却设备工作，进而冷却设备可以输出冷却液输出到处于工作状态的电机、电控和/或压缩机所在的支路，进而可以冷却相应的设备。

在实际应用中，若电动汽车处于行驶状态，则电控、电机和压缩机均会处于工作状态，此时第一冷却支路和第二冷却支路均会有冷却液，则需要设置第一冷却支路和第二冷却支路中冷却液的流量值，电动汽车在出场时，就会配置电控和电机的冷却液的容量(如15升)以及压缩机所需的冷却液的容量(如5升)，即电控和电机、压缩机的冷却液的所需量的比值为5:1，进而冷却液的流量比例为5：1，进而流入第一冷却支路与第二流量支路的流量比值为5:1，在实际应用中，流入第一冷却支路的冷却液的流量可以是15升，流入第一冷却支路的冷却液的流量可以是3升，即冷却设备按照所述流量比例分别输出相应流量的冷却液至所述第一冷却支路和第二冷却支路。

需要说明的是，控制第一冷却支路和第二冷却支路的流量不同，可以设置两个支路的管路的粗细不同，也可以是通过一个阀门连接两个支路，通过阀门来控制流入支路的冷却液的流量。

但是在冷天、比如驻车时，当电机、电控温度未达到设定值时，会出现停机或待机状态。在这个工况下，压缩机可能工作，此时压缩机需要散热，此时水泵就要启动，仅给压缩机散热。

需要说明的是，经过压缩机的冷却液的温度高于经过电控和电机的冷却液的温度，进而水泵和电控之间设置的管路的长度、压缩机与水泵之间的长度可以设定，利用这段管路可以实现压缩机输出的冷却液与电机输出的冷却液进行充分混合和散热，以避免再次输入到电控中的冷却液温度超过电控所能承受的温度限值。

图5中，所述散热支路与所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联，即此时所述压缩机、所述控制器、所述电机和所述散热部件串联。

由于所述压缩机、所述控制器、所述电机和所述散热部件串联在同一支路中、且在电控、电机和压缩机的制冷需求中，电控和电机的制冷需求温度强于压缩机的制冷需求温度，所以此时优先满足电控和电机的制冷需求。但是由于压缩机的流阻较大，串联到电机、电控的冷却系统中，可能会影响原有的电控、电机系统的性能。

图6中，所述散热支路与所述第二冷却支路并联后与所述第一冷却支路串联，也即所述压缩机与所述散热部件并联后与由所述控制器和所述电机组成的支路并联。

本实施例中，压缩机与散热器、风机并联，通过图5和图6可以看出，由于压缩机产生的热量较少，只要是有冷却液流过压缩机就能够保证压缩机的冷却需求。

本实施例中，冷却装置包括第一冷却支路、第二冷却支路以及冷却源；所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联或并联于所述冷却源的输入端和/或输出端；所述第一冷却支路和所述第二冷却支路分别连接不同的待冷却设备。通过上述的连接结构，将不同的冷却设备使用同一冷却源冷却，即将不同设备的冷却系统集成在一起，则可以提高冷却装置的利用率，同时冷却系统的失效点数量会减少，则会减少冷却系统发生故障的概率。

另外，上述冷却装置的结构还会具有以下优点：

1、结构简单、经济性优势明显。系统流量的分配通过水路结构实现，简化了系统控制，从而更好的兼容现有电控系统。只需增加两条小支路即可实现，同时取消原有的电子风扇、散热器、冷凝器等装置，大幅简化结构。

2、兼容性好。与现有控制系统基本兼容，仅增加压缩机状态识别即可。

3、可靠性高。除简化了结构外，压缩机工作环境较恶劣，因为采用水冷设计，整机防护更高，无外露旋转部件。另外，由于压缩机温度大幅降低且平稳，其排气温度随着降低且平稳，可大幅提升后端制动系附件的可靠性。

可选地，在上述冷却装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种冷却方法，应用于上述的冷却装置中的冷却源中的冷却控制器，所述冷却方法包括：

在所述第一冷却支路或所述第二冷却支路连接的待冷却设备工作时，控制所述冷却源中的冷却设备工作，以冷却处于工作状态的待冷却设备。

具体的，冷却控制器用于在所述第一冷却支路或所述第二冷却支路连接的待冷却设备工作，控制所述冷却源中的冷却设备工作，以冷却处于工作状态的待冷却设备时，具体用于：

若监测到所述第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备同时工作，获取分别用于冷却所述第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备的冷却液的流量比例；

控制所述冷却设备按照所述流量比例分别输出相应流量的冷却液至所述第一冷却支路和第二冷却支路。

本实施例中，冷却控制器可以根据第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备的工作状态来调整冷却设备输出的冷却液流经哪一支路，并且在两条支路连接的待冷却设备均工作时，调节两条支路的冷却液的流量。

需要说明的是，本实施例中的冷却控制器的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

第一冷却支路、第二冷却支路以及冷却源；

所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联或并联于所述冷却源的输入端和/或输出端；

所述第一冷却支路和所述第二冷却支路分别连接不同的待冷却设备。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一冷却支路连接的待冷却设备包括控制器和电机；所述第二冷却支路连接的待冷却设备包括压缩机。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括散热支路；所述散热支路连接散热部件；

所述散热支路与所述第一冷却支路串联或并联、且与所述第二冷却支路串联或并联。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，在所述散热支路与所述第一冷却支路和所述第二冷却支路串联时，所述压缩机、所述控制器、所述电机和所述散热部件串联。

5.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述散热支路与所述第一冷却支路串联后与所述第二冷却支路并联时，所述控制器、所述电机与所述散热部件串联后与所述压缩机并联。

6.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述散热支路与所述第二冷却支路并联后与所述第一冷却支路串联时，所述压缩机与所述散热部件并联后与由所述控制器和所述电机组成的支路并联。

7.根据权利要求3-6任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述散热部件包括散热器和风机；所述冷却设备包括水泵或油泵。

8.根据权利要求1-6任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却源包括冷却设备和冷却控制器。

9.一种冷却方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的冷却装置中的冷却源中的冷却控制器，所述冷却方法包括：

在所述第一冷却支路或所述第二冷却支路连接的待冷却设备工作时，控制所述冷却源中的冷却设备工作，以冷却处于工作状态的待冷却设备。

10.根据权利要求9所述的冷却方法，其特征在于，在所述第一冷却支路或所述第二冷却支路连接的待冷却设备工作时，控制所述冷却源中的冷却设备工作，以冷却处于工作状态的待冷却设备，包括：

若监测到所述第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备同时工作，获取分别用于冷却所述第一冷却支路连接的待冷却设备和所述第二冷却支路连接的待冷却设备的冷却液的流量比例；

控制所述冷却设备按照所述流量比例分别输出相应流量的冷却液至所述第一冷却支路和第二冷却支路。

Images