CN113954601A - 一种新能源电动汽车的热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新能源电动汽车的热管理系统，包括：五通阀、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、散热器和加热器PTC。第一热交换器和加热器PTC串接在五通阀的第一连接口与电池包冷却装置的第一流通口之间，电池包冷却装置的第二流通口与五通阀的第二连接口相连接。第三热交换器和电驱动部件冷却装置串接在五通阀的第三连接口与第五连接口之间。散热器串接在所述五通阀的第四连接口与第五连接口之间。所述第二热交换器分别与所述第一热交换器、所述第二热交换器和乘员舱空调装置相连通，以将第一热交换器和第二热交换器的交换热量置换到乘员舱内进行制热。本发明能降低整车能耗，提高车辆续航里程。

Description

一种新能源电动汽车的热管理系统
技术领域
本发明涉及汽车热管理的技术领域，尤其涉及一种新能源电动汽车的热管理系统。
背景技术
电动汽车作为新能源汽车的重要形式，具有零排放、低成本、低噪声、驾驶性能佳等显著优点，但受限于空调耗电，电动汽车在低温或高温环境下的续航里程近乎减半。现有的电动汽车热管理系统，缺少低温行车时的电池加热，易使电池放电功率会大打折扣，严重影响整车续驶里程。进一步地，现有电动汽车采用电加热器PTC或热泵进行供暖加热，但都需要消耗整车电能，且能耗大，乘员舱采暖长时间开启会大幅度降低续航里程。因此，如何对电动汽车进行热管理，具有重要的研究意义。
发明内容
本发明提供一种新能源电动汽车的热管理系统，解决现有电动汽车对电池和乘员舱的加热或制冷易造成整车能耗大导致车辆续航里程短的问题，能降低整车能耗，提高车辆续航里程。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种新能源电动汽车的热管理系统，包括：五通阀、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、散热器和加热器PTC；
所述第一热交换器和所述加热器PTC串接在所述五通阀的第一连接口与电池包冷却装置的第一流通口之间，电池包冷却装置的第二流通口与所述五通阀的第二连接口相连接；
所述第三热交换器和电驱动部件冷却装置串接在所述五通阀的第三连接口与第五连接口之间；
所述散热器串接在所述五通阀的第四连接口与第五连接口之间；
所述第二热交换器分别与所述第一热交换器、所述第二热交换器和乘员舱空调装置相连通，以将所述第一热交换器和所述第二热交换器的交换热量置换到乘员舱内进行制热。
优选的，还包括：智能温控器；
所述智能温控器与所述五通阀的控制端信号连接，所述智能温控器根据电池包温度、电驱动部件温度和乘员舱温度控制所述五通阀的第一连接口、第二连接口、第三连接口、第四连接口和第五连接口之间的连通，以进行冷却液循环回路选择及控制，进而调节电池包、电驱动部件和乘员舱的温度。
优选的，还包括：电池控制器；
所述智能温控器还分别与所述电池控制器和所述加热器PTC信号连接，在所述电池包温度低于第一设定阈值时控制所述加热器PTC进行加热，并控制所述五通阀的第一连接口与第二连接口相连通，以形成电池包的第一冷却液循环回路，所述加热器PTC通过所述第一冷却液循环回路对电池包进行升温加热。
优选的，还包括：电机控制器；
所述智能温控器还与所述电机控制器信号连接，在车辆处于行驶工况，且电驱动部件温度大于第二设定阈值时，所述智能温控器控制所述五通阀的第二连接口与第三连接口相连通，及第一连接口与第五连接口相连通，形成第二冷却液循环回路，以利用电机余热对电池包进行升温加热。
优选的，还包括：整车控制器；
所述智能温控器还与所述整车控制器信号连接，在电池包温度和驱动部件温度均大于第三设定阈值时，所述整车控制器向所述智能温度器发送冷却指令，所述智能温控制器控制所述五通阀的第一连接口与第四连接口相连通，及第二连接口与第三连接口相连通，形成第三冷却液循环回路，以通过所述散热器、所述第一热交换器和所述第三热交换器对电池包和电机进行冷却散热。
优选的，在所述电池包温度大于所述第一设定阈值，且小于所述第三设定阈值时，所述智能温控器控制所述五通阀的第一连接口与第二连接口相连通，及第三连接口与第五连接口相连通，形成第四冷却液循环回路，以使所述第一热交换器电池包进行散热，所述第三热交换器对电驱动部件进行散热。
优选的，所述电驱动部件包括：电机、减速器、电机水泵、DCDC转换器、充电机和高压接线盒和电池水泵；
所述电机水泵用于驱动电驱动部件冷却装置与所述第三热交换器之间循环管内的冷却液循环运转；
电池水泵用于驱动电池冷却装置与所述第一热交换器之间的循环管内的冷却液循环运转。
优选的，还包括：第一膨胀水壶和第二膨胀水壶；
所述第一膨胀水壶设置在驱动电驱动部件冷却装置与所述第三热交换器之间的循环管上；
所述第二膨胀水壶设置在驱动电池冷却装置与所述第一热交换器之间的循环管上。
优选的，乘员舱空调装置包括：蒸发器、冷凝器和压缩机；
所述冷凝器和所述压缩机串接在所述第二热交换器的输出端，所述蒸发器与所述第一热交换器和所述第三热交换器并联连接在所述第二热交换器的输入端。
本发明提供一种新能源电动汽车的热管理系统，通过五通阀对电池包冷却装置和电驱动部件冷却装置的冷却液循环回路进行调节，使第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和散热器进行热交换调节。解决现有电动汽车对电池和乘员舱的加热或制冷易造成整车能耗大导致车辆续航里程短的问题，能降低整车能耗，提高车辆续航里程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明提供的一种新能源电动汽车的冷却液循环回路示意图。
图2是本发明提供的另一种新能源电动汽车的冷却液循环回路示意图。
图3是本发明提供的另一种新能源电动汽车的冷却液循环回路示意图。
图4是本发明提供的另一种新能源电动汽车的冷却液循环回路示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前电动汽车对电池和乘员舱的加热或制冷易造成整车能耗大导致车辆续航里程短的问题，本发明提供一种新能源电动汽车的热管理系统，通过五通阀对电池包冷却装置和电驱动部件冷却装置的冷却液循环回路进行调节，使第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和散热器进行热交换调节。解决现有电动汽车对电池和乘员舱的加热或制冷易造成整车能耗大导致车辆续航里程短的问题，能降低整车能耗，提高车辆续航里程。
如图1～4所示，一种新能源电动汽车的热管理系统，包括：五通阀、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、散热器和加热器PTC。所述第一热交换器和所述加热器PTC串接在所述五通阀的第一连接口与电池包冷却装置的第一流通口之间，电池包冷却装置的第二流通口与所述五通阀的第二连接口相连接。所述第三热交换器和电驱动部件冷却装置串接在所述五通阀的第三连接口与第五连接口之间。所述散热器串接在所述五通阀的第四连接口与第五连接口之间。所述第二热交换器分别与所述第一热交换器、所述第二热交换器和乘员舱空调装置相连通，以将所述第一热交换器和所述第二热交换器的交换热量置换到乘员舱内进行制热。
在实际应用中，五通阀的控制冷却液的循环回路，如图1所示，第一冷却液循环回路：通过五通阀的转动实现第一连接口1与第二连接口2连通，第三连接口3与第四连接口4连通，第五连接口5关闭。电池系统冷却液流向为膨胀水壶—电池水泵—第一热交换器—PTC—动力电池—膨胀水壶，电机系统冷却液流向为膨胀水壶—电机水泵—DCDC—充电机—高压接线盒—第三热交换器—电机—减速器—电机控制器—散热器—膨胀水壶。
如图2所示，第二冷却液循环回路：通过五通阀的转动实现第二连接口2与第三连接口3连通，第一连接口1与第五连接口5连通，第四连接口4关闭，冷却液走向为膨胀水壶—电池水泵—第一热交换器—PTC—动力电池—电机水泵—DCDC—充电机—高压接线盒—第三热交换器—电机—减速器—电机控制器—膨胀水壶。
如图3所示，第三冷却液循环回路：通过五通阀的转动实现第一连接口1与第四连接口4连通，第二连接口2与第三连接口3连通，第五连接口关闭，冷却液走向为膨胀水壶—电池水泵-第一热交换器—PTC—动力电池—DCDC—充电机—高压接线盒—第三热交换器—电机—减速器—电机控制器—散热器—膨胀水壶。
如图4所示，第四冷却液循环回路：通过五通阀的转动实现第一连接口1与第二连接口2连通，第三连接口3与第五连接口5连通，第四连接口4关闭，电池系统冷却液流向为膨胀水壶—电池水泵—第一热交换器—PTC—动力电池—膨胀水壶，电机系统冷却液流向为膨胀水壶—电机水泵—DCDC—充电机—高压接线盒—第三热交换器—电机—减速器—电机控制器—膨胀水壶。
通过五通阀的连通控制能解决现有电动汽车对电池和乘员舱的加热或制冷易造成整车能耗大导致车辆续航里程短的问题，能降低整车能耗，提高车辆续航里程。
该系统还包括：智能温控器。所述智能温控器与所述五通阀的控制端信号连接，所述智能温控器根据电池包温度、电驱动部件温度和乘员舱温度控制所述五通阀的第一连接口、第二连接口、第三连接口、第四连接口和第五连接口之间的连通，以进行冷却液循环回路选择及控制，进而调节电池包、电驱动部件和乘员舱的温度。
该系统还包括：电池控制器。所述智能温控器还分别与所述电池控制器和所述加热器PTC信号连接，在所述电池包温度低于第一设定阈值时控制所述加热器PTC进行加热，并控制所述五通阀的第一连接口1与第二连接口2相连通，以形成电池包的第一冷却液循环回路，所述加热器PTC通过所述第一冷却液循环回路对电池包进行升温加热。
该系统还包括：电机控制器。所述智能温控器还与所述电机控制器信号连接，在车辆处于行驶工况，且电驱动部件温度大于第二设定阈值时，所述智能温控器控制所述五通阀的第二连接口2与第三连接口3相连通，及第一连接口1与第五连接口5相连通，形成第二冷却液循环回路，以利用电机余热对电池包进行升温加热。
该系统还包括：整车控制器。所述智能温控器还与所述整车控制器信号连接，在电池包温度和驱动部件温度均大于第三设定阈值时，所述整车控制器向所述智能温度器发送冷却指令，所述智能温控制器控制所述五通阀的第一连接口1与第四连接口4相连通，及第二连接口2与第三连接口3相连通，形成第三冷却液循环回路，以通过所述散热器、所述第一热交换器和所述第三热交换器对电池包和电机进行冷却散热。
进一步，在所述电池包温度大于所述第一设定阈值，且小于所述第三设定阈值时，所述智能温控器控制所述五通阀的第一连接口1与第二连接口2相连通，及第三连接口3与第五连接口5相连通，形成第四冷却液循环回路，以使所述第一热交换器电池包进行散热，所述第三热交换器对电驱动部件进行散热。
在实际应用中，电池加热：车辆处于行驶工况时，采用第二冷却液循环回路，将第一热交换器和加热器PTC关闭，冷却液在电池水泵和电机水泵的驱动下，利用电机余热为电池加热。在车辆处于充电工况时，采用第一冷却液循环回路，将第一热交换器关闭，加热器PTC开启，冷却液在电池水泵的驱动下，利用水加热器加热冷却液，为电池加热。
电池冷却：在高温天气下，采用第一冷却液循环回路，将第一热交换器开启，冷却液在电池水泵的驱动下，利用第一热交换器给电池冷却。在低温天气下，采用第三冷却液循环回路，将第一热交换器关闭，冷却液在电池水泵和电机水泵的驱动下，利用散热器对冷却液进行冷却，进一步给电池和电机冷却。
所述电驱动部件包括：电机、减速器、电机水泵、DCDC转换器、充电机和高压接线盒和电池水泵。所述电机水泵用于驱动电驱动部件冷却装置与所述第三热交换器之间循环管内的冷却液循环运转。电池水泵用于驱动电池冷却装置与所述第一热交换器之间的循环管内的冷却液循环运转。
该系统还包括：第一膨胀水壶(图中未示出)和第二膨胀水壶(图中未示出)；所述第一膨胀水壶设置在驱动电驱动部件冷却装置与所述第三热交换器之间的循环管上。所述第二膨胀水壶设置在驱动电池冷却装置与所述第一热交换器之间的循环管上。
进一步，乘员舱空调装置包括：蒸发器、冷凝器和压缩机；所述冷凝器和所述压缩机串接在所述第二热交换器的输出端，所述蒸发器与所述第一热交换器和所述第三热交换器并联连接在所述第二热交换器的输入端。
在实际应用中，乘员舱制冷路线：压缩机—车内冷凝器—开关阀(开)—第二热交换器—三通阀—蒸发器—压缩机。乘员舱制热路线：压缩机—车内冷凝器—节流管—第二热交换器—三通阀—第三热交换器—压缩机。
可见，本发明提供一种新能源电动汽车的热管理系统，通过五通阀对电池包冷却装置和电驱动部件冷却装置的冷却液循环回路进行调节，使第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和散热器进行热交换调节。解决现有电动汽车对电池和乘员舱的加热或制冷易造成整车能耗大导致车辆续航里程短的问题，能降低整车能耗，提高车辆续航里程。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，包括：五通阀、第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器、散热器和加热器PTC；
所述第一热交换器和所述加热器PTC串接在所述五通阀的第一连接口与电池包冷却装置的第一流通口之间，电池包冷却装置的第二流通口与所述五通阀的第二连接口相连接；
所述第三热交换器和电驱动部件冷却装置串接在所述五通阀的第三连接口与第五连接口之间；
所述散热器串接在所述五通阀的第四连接口与第五连接口之间；
所述第二热交换器分别与所述第一热交换器、所述第二热交换器和乘员舱空调装置相连通，以将所述第一热交换器和所述第二热交换器的交换热量置换到乘员舱内进行制热。
2.根据权利要求1所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，还包括：智能温控器；
所述智能温控器与所述五通阀的控制端信号连接，所述智能温控器根据电池包温度、电驱动部件温度和乘员舱温度控制所述五通阀的第一连接口、第二连接口、第三连接口、第四连接口和第五连接口之间的连通，以进行冷却液循环回路选择及控制，进而调节电池包、电驱动部件和乘员舱的温度。
3.根据权利要求2所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，还包括：电池控制器；
所述智能温控器还分别与所述电池控制器和所述加热器PTC信号连接，在所述电池包温度低于第一设定阈值时控制所述加热器PTC进行加热，并控制所述五通阀的第一连接口与第二连接口相连通，以形成电池包的第一冷却液循环回路，所述加热器PTC通过所述第一冷却液循环回路对电池包进行升温加热。
4.根据权利要求3所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，还包括：电机控制器；
所述智能温控器还与所述电机控制器信号连接，在车辆处于行驶工况，且电驱动部件温度大于第二设定阈值时，所述智能温控器控制所述五通阀的第二连接口与第三连接口相连通，及第一连接口与第五连接口相连通，形成第二冷却液循环回路，以利用电机余热对电池包进行升温加热。
5.根据权利要求4所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，还包括：整车控制器；
所述智能温控器还与所述整车控制器信号连接，在电池包温度和驱动部件温度均大于第三设定阈值时，所述整车控制器向所述智能温度器发送冷却指令，所述智能温控制器控制所述五通阀的第一连接口与第四连接口相连通，及第二连接口与第三连接口相连通，形成第三冷却液循环回路，以通过所述散热器、所述第一热交换器和所述第三热交换器对电池包和电机进行冷却散热。
6.根据权利要求5所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，在所述电池包温度大于所述第一设定阈值，且小于所述第三设定阈值时，所述智能温控器控制所述五通阀的第一连接口与第二连接口相连通，及第三连接口与第五连接口相连通，形成第四冷却液循环回路，以使所述第一热交换器电池包进行散热，所述第三热交换器对电驱动部件进行散热。
7.根据权利要求6所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述电驱动部件包括：电机、减速器、电机水泵、DCDC转换器、充电机和高压接线盒和电池水泵；
所述电机水泵用于驱动电驱动部件冷却装置与所述第三热交换器之间循环管内的冷却液循环运转；
电池水泵用于驱动电池冷却装置与所述第一热交换器之间的循环管内的冷却液循环运转。
8.根据权利要求7所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，还包括：第一膨胀水壶和第二膨胀水壶；
所述第一膨胀水壶设置在驱动电驱动部件冷却装置与所述第三热交换器之间的循环管上；
所述第二膨胀水壶设置在驱动电池冷却装置与所述第一热交换器之间的循环管上。
9.根据权利要求8所述的新能源电动汽车的热管理系统，其特征在于，乘员舱空调装置包括：蒸发器、冷凝器和压缩机；
所述冷凝器和所述压缩机串接在所述第二热交换器的输出端，所述蒸发器与所述第一热交换器和所述第三热交换器并联连接在所述第二热交换器的输入端上。
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