CN114161923A - 一种电动汽车的热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车的热管理系统，包括车载充电器、控制器、四通阀、第一电机、第二电机、三通阀、散热组件和第一水泵，第一电机设有第一散热流道，第二电机设有第二散热流道；车载充电器、控制器、四通阀、第一散热流道、第二散热流道、三通阀、散热组件和第一水泵之间通过水管特定连接，形成散热水路循环；控制器被配置为通过辅助散热模式、交替散热模式和双重散热模式实现散热。本发明实施例提供的电动汽车的热管理系统，通过构建特定的散热系统结构，提高了最终的散热效果。

Description

一种电动汽车的热管理系统
技术领域
本发明涉及车辆散热技术领域，尤其是涉及一种电动汽车的热管理系统。
背景技术
随着新能源技术的不断发展，电动汽车以其起步快、零排放、噪声小、能耗低等诸多优点，逐渐受到市场的认可与消费者的青睐。
对于电动汽车而言，散热能力显得尤为重要，诸如车载充电器等关键装置若没有得到良好地散热，轻则降低车载充电器的使用寿命，重则对电动汽车的正常行驶带来不良影响。
在现有技术中，车载充电器通过单电机形成的冷却回路进行散热，这会导致电机和冷却水泵的能耗较高，散热效果也难以达到预期，进而导致车辆的充电速度较慢，降低用户的用车体验。
发明内容
本发明提供一种电动汽车的热管理系统，以解决现有的电动汽车的热管理系统对车载充电器的散热效果较差的技术问题，通过构建特定的散热系统结构，结合对应的散热控制策略，提高了最终的散热效果。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电动汽车的热管理系统，包括：车载充电器、控制器、以及分别受控于所述控制器的四通阀、第一电机、第二电机、三通阀、散热组件和第一水泵；
所述第一电机设有第一散热流道，所述第二电机设有第二散热流道；
所述四通阀的第一端与所述车载充电器之间、所述车载充电器与所述第一散热流道之间、所述第一散热流道与所述三通阀的第一端之间、所述三通阀的第三端与所述散热组件之间、所述散热组件与所述第一水泵之间，所述第一水泵与所述四通阀的第二端之间分别通过水管连接，且所述四通阀的第一端与所述第二散热流道之间、所述第二散热流道与所述三通阀的第二端之间分别通过水管连接，以形成散热水路循环；
所述控制器被配置为通过辅助散热模式、交替散热模式和双重散热模式实现散热。
作为其中一种优选方案，当检测到所述散热水路循环的水温达到第一预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述辅助散热模式；
当检测到所述散热水路循环的水温达到第二预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述交替散热模式；以及，
当检测到所述散热水路循环的水温达到第三预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述双重散热模式。
作为其中一种优选方案，在辅助散热模式时，所述控制器控制所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间的水路连通，且所述控制器还控制所述四通阀的工作状态，用于接入外界的辅助散热回路，以使所述车载充电器通过外界的辅助散热回路实现散热。
作为其中一种优选方案，在交替散热模式时，所述控制器控制所述四通阀的工作状态，用于断开外界的辅助散热回路，且所述控制器还控制所述三通阀的工作状态，以使所述车载充电器通过所述第一散热流道和所述第二散热流道实现交替式脉冲散热。
作为其中一种优选方案，在双重散热模式时，所述控制器控制所述四通阀的工作状态，用于断开外界的辅助散热回路，且所述控制器分别控制所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间、所述三通阀的第二端与所述第二散热流道之间的水路连通，以使所述车载充电器通过所述第一散热流道和所述第二散热流道实现双重散热。
作为其中一种优选方案，所述辅助散热回路为电池散热回路，其包括通过水管连接的电池散热流道和第二水泵；
在所述辅助散热模式时，所述控制器被配置为：
分别控制所述四通阀的第三端与所述第二水泵之间、所述四通阀的第四端与所述电池散热流道之间的水路连通。
作为其中一种优选方案，在所述交替散热模式时，所述控制器被配置为：
在第一持续时间内，将所述三通阀的第二端与所述第二散热流道之间的水路关断，并将所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间的水路连通；
在所述第一持续时间后的第二持续时间内，将所述三通阀的第二端与所述第二散热流道之间的水路连通，并将所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间的水路关断；
循环上述步骤，直至所述交替散热模式结束。
作为其中一种优选方案，所述第一持续时间和所述第二持续时间均为90s。
作为其中一种优选方案，所述第一预设温度为大于38℃且小于50℃，所述第二预设温度为大于50℃且小于55℃，所述第三预设温度为大于55℃。
作为其中一种优选方案，所述散热组件包括散热器和风扇；
所述散热器内设有用于连通所述三通阀的第三端与所述第一水泵的散热流道；
所述风扇的工作端朝向所述散热器，用于向所述散热流道进行散热。
相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于以下所述中的至少一点：
(1)整个散热系统的布局合理，结构清晰，各管路流道之间相互配合，构建完整的散热水路循环，提高了车载充电器的散热稳定性与安全性。
(2)与现有技术通过单回路进行散热的方式不同，本方案构建由两个电机散热流道相互配合的管路结构，同时结合对应的控制策略，实现了分支路的多面散热效果，有效降低了单回路散热中单电机承担的负荷与能耗，同时降低了车载充电器在充电过程中水泵和散热风扇的开启频率，控制汽车的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)指标维持在较低的范围内，提升用户的用车体验。
(3)本方案中的电动汽车的热管理系统具有灵活度较高的多种散热模式，通过接入外界的辅助散热回路实现辅助散热，将回路中的热量传递至其他散热回路中，减少电机和水泵的工作负荷，提高车辆散热系统的能量利用率；通过交替式切换第一散热流道和第二散热流道实现交替散热模式，轮流驱动第一电机和第二电机对散热水路循环进行散热，从而使得每个电机的工作负荷维持在稳定区间内，保证每个电机的使用寿命与最佳工作状态；通过控制第一散热流道和第二散热流道共同导通实现双重散热模式，为散热需求较高的场景提供与之匹配的散热能力，使得车载充电器在交流充电功率越来越大的情况下，实现较好的散热效果，进而保证电动汽车的充电速度，推进了电动汽车充电散热管理的智能化进程。
附图说明
图1是本发明其中一种实施例中的电动汽车的热管理系统的结构示意图；
图2是本发明其中一种实施例中的三通阀的端口示意图；
图3是本发明其中一种实施例中的四通阀的端口示意图；
图4是本发明其中一种实施例中接入电池散热回路的结构示意图；
图5是本发明其中一种实施例中的控制器的控制策略的流程示意图；
附图标记：
1、车载充电器；2、四通阀；3、第一散热流道；4、第二散热流道；5、三通阀；6、散热组件；7、第一水泵；8、电池散热流道；9、第二水泵；a、三通阀5的第一端；b、三通阀5的第二端；c、三通阀5的第三端；d、四通阀2的第一端；e、四通阀2的第二端；f、四通阀2的第三端；g、四通阀2的第四端。
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作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。
在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，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申请中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，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申请中的具体含义。
本发明一实施例提供了一种电动汽车的热管理系统，具体的，请参见图1，图1示出为本发明其中一种实施例中的电动汽车的热管理系统的结构示意图，其中包括车载充电器1、控制器(图未示)、以及分别受控于所述控制器的四通阀2、第一电机(图中对应第一散热流道3)、第二电机(图中对应第二散热流道4)、三通阀5、散热组件6和第一水泵7。
应当说明的是，在本发明中，车载充电器(OBC)可以替换为直流转换器(DCDC)等发热部件，或者同时包括车载充电器(OBC)和直流转换器(DCDC)。随着电动汽车的快速发展，对于车辆安全性、NVH和节能要求也越来越高，特别是交流充电功率的不断提升，使得OBC及DCDC冷却的安全性、低能耗和良好的NVH低噪音需求也愈加强烈。当前OBC及DCDC的冷却技术方案会导致充电时风扇开启比较频繁，水泵维持在高转速的频率较高，整车噪音比较大，热管理风扇和水泵消耗能量比较多，充电速度慢等诸多缺点，本发明技术基于OBC及DCDC的冷却需求，提出一种电动汽车的热管理系统，合理分配不同的散热支路，为不同的散热需求提供良好的散热源。
本发明实施例中包括两个电机，每个电机均设有对应的散热流道，所述第一电机设有第一散热流道3，所述第二电机设有第二散热流道4，控制器驱动电机转动实现对通过其内部散热流道的冷却液的热量监控和调整，当然，对于本领域技术人员来说，第一电机也可称作前电机，对第二电机也可称作后电机，在此不再赘述。
本实施例中的三通阀5与四通阀2的结构和现有技术中的三通阀与四通阀的结构并无二致，为方便描述，请参见图2和图3，其中图2示出为本发明其中一种实施例中的三通阀的端口示意图，本实施例中的三通阀5具有第一端a、第二端b和第三端c，图3示出为本发明其中一种实施例中的四通阀的端口示意图，本实施例中的四通阀2具有第一端d、第二端e、第三端f和第四端g，需要说明的是，图2中的三通阀5的端口位置、图3中的四通阀2的端口位置与图1中的位置相同，可以理解为图2为图1中三通阀5的放大示意图，图3为图1中四通阀2的放大示意图。
所述四通阀2的第一端d与所述车载充电器1之间、所述车载充电器1与所述第一散热流道3之间、所述第一散热流道3与所述三通阀5的第一端a之间、所述三通阀5的第三端c与所述散热组件6之间、所述散热组件6与所述第一水泵7之间，所述第一水泵7与所述四通阀2的第二端e之间分别通过水管连接，且所述四通阀2的第一端d与所述第二散热流道4之间、所述第二散热流道4与所述三通阀5的第二端b之间分别通过水管连接，以形成散热水路循环。
通过控制本发明实施例中的三通阀5和四通阀2的不同端口的导通状态，形成不同的水路循环，实现不同的散热模式，具体的，请参见图5，图5示出为本发明其中一种实施例中的控制器的控制策略的流程示意图，其包括三种控制策略S1～S3，本发明实施例通过配置控制器的控制策略，使得电动汽车的热管理系统能够实现以下三种散热模式：
辅助散热模式S1：具体的，请参见图4，图4示出为本发明其中一种实施例中接入电池散热回路的结构示意图，所述控制器控制所述三通阀5的第一端a与所述第一散热流道3之间的水路连通，此时第一电机的第一散热流道3接入散热水路循环，第二电机的第二散热回路4未接入散热水路循环，与此同时，所述控制器还控制所述四通阀2的工作状态，用于接入外界的辅助散热回路，与外界的辅助散热回路形成串联，以使所述车载充电器1通过外界的辅助散热回路和第一散热流道3实现散热。
交替散热模式S2：所述控制器控制所述四通阀2的工作状态，用于断开外界的辅助散热回路，且所述控制器还控制所述三通阀5的工作状态，以使所述车载充电器1通过所述第一散热流道3和所述第二散热流道4实现交替式脉冲散热。周期式地轮流接入第一散热流道3和第二散热流道4进行散热，使得每个散热流道在进行一段时间的散热工作后得到冷却，之后再次接入散热循环水路进行散热，保证每条散热流道的最佳工作状态，同时保证了两个电机的使用寿命。
双重散热模式S3：随着电动汽车的快速发展，安全性、NVH指标和节能要求也越来越高，在交流充电功率越来越大的趋势下，如何最大限度地提升车载充电器在充电过程中的散热效果就成了亟待解决的技术问题。本发明实施例通过所述控制器控制所述四通阀2的工作状态，用于断开外界的辅助散热回路，且所述控制器分别控制所述三通阀5的第一端a与所述第一散热流道3之间、所述三通阀5的第二端b与所述第二散热流道4之间的水路连通，以使所述车载充电器1通过所述第一散热流道3和所述第二散热流道4实现双重散热，两个散热流道的同时接入能够为整个散热水路循环提供最大限度的散热效果，进而保证车载充电器1的工作性能不会因为散热问题而受到影响，保证电动汽车的高速率充电。
进一步地，在上述实施例中，对于上述三种散热模式的判定，具体如下:
当检测到所述散热水路循环的水温达到第一预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述辅助散热模式；
当检测到所述散热水路循环的水温达到第二预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述交替散热模式；以及，
当检测到所述散热水路循环的水温达到第三预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述双重散热模式。
在本实施例中，所述第一预设温度为大于38℃且小于50℃，所述第二预设温度为大于50℃且小于55℃，所述第三预设温度为大于55℃。当然，本实施例中的相关预设值都需要结合具体的车型、车载充电器性能及充电设计要求进行设定，在此不再赘述。
优选地，本实施例中的所述辅助散热回路为电池散热回路，其包括通过水管连接的电池散热流道8和第二水泵9；
如图4所示，图4示出为本发明其中一种实施例中接入电池散热回路的结构示意图，在所述辅助散热模式时，所述控制器被配置为：
分别控制所述四通阀2的第三端f与所述第二水泵9之间、所述四通阀2的第四端g与所述电池散热流道8之间的水路连通。
需要强调的是，对于电池散热回路，其本身的功能是对电动汽车的动力电池包进行散热(动力电池包位于电池散热流道8的位置处)，因此，当引入电池散热回路对车载充电器1进行辅助散热时，需要提前获取电池散热回路的工作状态，即，检测动力电池包的SOC，确保在将电池散热回路引入电动汽车的热管理系统时，动力电池包不会开启电池的主动冷却功能，这样才能在提高对车载充电器1的散热效果的同时，保证动力电池包的电池散热回路不会受到影响。
随着散热水路循环内的水温不断升高，辅助散热模式已无法满足散热需求，这时散电动汽车的热管理系统进入交替散热模式，对于交替散热模式的实现，本实施例对控制器配置如下：
在第一持续时间内，将所述三通阀5的第二端b与所述第二散热流道4之间的水路关断，并将所述三通阀5的第一端a与所述第一散热流道3之间的水路连通；
在所述第一持续时间后的第二持续时间内，将所述三通阀5的第二端b与所述第二散热流道4之间的水路连通，并将所述三通阀5的第一端a与所述第一散热流道3之间的水路关断；
循环上述步骤，直至所述交替散热模式结束。
由此可见，一开始由第一电机的第一散热流道3对车载充电器1进行散热，当其维持散热工作一段时间后(即第一持续时间)，第一电机的温度升高，散电动汽车的热管理系统通过控制三通阀5关断第一散热流道3，然后切换至第二电机的第二散热流道4对车载充电器1进行散热，此时第一电机进入冷却状态，温度降低，第二电机的温度升高，接着散电动汽车的热管理系统通过控制三通阀5关断第二散热流道4，由已经冷却下来的第一电机接入第一散热流道3进行散热，第二电机进入冷却状态，以此交替，保证第一电机和第二电机都具有较佳的工作状态，从而保证了散电动汽车的热管理系统对车载充电器1的散热效果。
在上述实施例中，所述第一持续时间和所述第二持续时间均为90s。当然，考虑到第一电机和第二电机的型号参数可能不同，系统也可将第一持续时间与第二持续时间设定为不同的时间值，在此不再赘述。
进一步地，在本实施例中，所述散热组件6包括散热器和风扇；
所述散热器内设有用于连通所述三通阀的第三端c与所述第一水泵7的散热流道；
所述风扇的工作端朝向所述散热器，用于向散热器内的散热流道进行散热。风扇的开启能够进一步优化对散热水路循环的散热效果，其开启的时机由实际需求决定，可以在一开始就将风扇开启，也可在温度持续升高后，再将风扇开启，以起到良好的散热效果。
在上述实施例中，所述电动汽车的热管理系统还包括水温传感器，用于对所述散热水路循环进行温度检测。当然，由于整个散热水路循环为连通式的水路循环，因此本实施例中的水温传感器可以设置于水路循环中的任意位置，除此之外，也可以通过电动汽车的其他域控制器，控制对应的外界传感器，实现对散热水路循环的温度检测，在此不再赘述。
进一步地，在上述实施例中，所述第一水泵7用于提供冷媒介质，所述冷媒介质用于在所述散热水路循环内循环流通。一般而言，电动汽车内的冷却回路的冷却液都为纯净水，当然，为了提高冷却回路的散热效果，也可加入其他冷媒介质降低水路循环的温度，提高对应的散热效果。
本发明另一实施例提供了一种电动汽车，包括如上所述的电动汽车的热管理系统。
本发明实施例提供的电动汽车的热管理系统，有益效果在于以下所述中的至少一点：
(1)整个散热系统的布局合理，结构清晰，各管路流道之间相互配合，构建完整的散热水路循环，提高了车载充电器的散热稳定性与安全性。
(2)与现有技术通过单回路进行散热的方式不同，本方案构建由两个电机散热流道相互配合的管路结构，同时结合对应的控制策略，实现了分支路的多面散热效果，有效降低了单回路散热中单电机承担的负荷与能耗，同时降低了车载充电器在充电过程中水泵和散热风扇的开启频率，控制汽车的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)指标维持在较低的范围内，提升用户的用车体验。
(3)本方案中的电动汽车的热管理系统具有灵活度较高的多种散热模式，通过接入外界的辅助散热回路实现辅助散热，将回路中的热量传递至其他散热回路中，减少电机和水泵的工作负荷，提高车辆散热系统的能量利用率；通过交替式切换第一散热流道和第二散热流道实现交替散热模式，轮流驱动第一电机和第二电机对散热水路循环进行散热，从而使得每个电机的工作负荷维持在稳定区间内，保证每个电机的使用寿命与最佳工作状态；通过控制第一散热流道和第二散热流道共同导通实现双重散热模式，为散热需求较高的场景提供与之匹配的散热能力，使得车载充电器在交流充电功率越来越大的情况下，实现较好的散热效果，进而保证电动汽车的充电速度，推进了电动汽车充电散热管理的智能化进程。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车的热管理系统，其特征在于，包括：车载充电器、控制器、以及分别受控于所述控制器的四通阀、第一电机、第二电机、三通阀、散热组件和第一水泵；
所述第一电机设有第一散热流道，所述第二电机设有第二散热流道；
所述四通阀的第一端与所述车载充电器之间、所述车载充电器与所述第一散热流道之间、所述第一散热流道与所述三通阀的第一端之间、所述三通阀的第三端与所述散热组件之间、所述散热组件与所述第一水泵之间，所述第一水泵与所述四通阀的第二端之间分别通过水管连接，且所述四通阀的第一端与所述第二散热流道之间、所述第二散热流道与所述三通阀的第二端之间分别通过水管连接，以形成散热水路循环；
所述控制器被配置为通过辅助散热模式、交替散热模式和双重散热模式实现散热。
2.如权利要求1所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，当检测到所述散热水路循环的水温达到第一预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述辅助散热模式；
当检测到所述散热水路循环的水温达到第二预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述交替散热模式；以及，
当检测到所述散热水路循环的水温达到第三预设温度时，控制所述电动汽车的热管理系统进入所述双重散热模式。
3.如权利要求1所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，在辅助散热模式时，所述控制器控制所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间的水路连通，且所述控制器还控制所述四通阀的工作状态，用于接入外界的辅助散热回路，以使所述车载充电器通过外界的辅助散热回路实现散热。
4.如权利要求1所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，在交替散热模式时，所述控制器控制所述四通阀的工作状态，用于断开外界的辅助散热回路，且所述控制器还控制所述三通阀的工作状态，以使所述车载充电器通过所述第一散热流道和所述第二散热流道实现交替式脉冲散热。
5.如权利要求1所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，在双重散热模式时，所述控制器控制所述四通阀的工作状态，用于断开外界的辅助散热回路，且所述控制器分别控制所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间、所述三通阀的第二端与所述第二散热流道之间的水路连通，以使所述车载充电器通过所述第一散热流道和所述第二散热流道实现双重散热。
6.如权利要求3所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述辅助散热回路为电池散热回路，其包括通过水管连接的电池散热流道和第二水泵；
在所述辅助散热模式时，所述控制器被配置为：
分别控制所述四通阀的第三端与所述第二水泵之间、所述四通阀的第四端与所述电池散热流道之间的水路连通。
7.如权利要求4所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，在所述交替散热模式时，所述控制器被配置为：
在第一持续时间内，将所述三通阀的第二端与所述第二散热流道之间的水路关断，并将所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间的水路连通；
在所述第一持续时间后的第二持续时间内，将所述三通阀的第二端与所述第二散热流道之间的水路连通，并将所述三通阀的第一端与所述第一散热流道之间的水路关断；
循环上述步骤，直至所述交替散热模式结束。
8.如权利要求7所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述第一持续时间和所述第二持续时间均为90s。
9.如权利要求2所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述第一预设温度为大于38℃且小于50℃，所述第二预设温度为大于50℃且小于55℃，所述第三预设温度为大于55℃。
10.如权利要求1所述的电动汽车的热管理系统，其特征在于，所述散热组件包括散热器和风扇；
所述散热器内设有用于连通所述三通阀的第三端与所述第一水泵的散热流道；
所述风扇的工作端朝向所述散热器，用于向所述散热流道进行散热。
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