CN114992359A - 一种应用八通水阀的汽车热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用八通水阀的汽车热管理系统，包括八通阀和执行器、电驱系统和电池系统；八通阀包括阀壳和阀芯，阀芯包括阀芯壳和3块隔板，3块隔板将阀芯内分隔成4个区域，阀壳上有8个水管接口，相邻两个水管接口之间的夹角为45度，8个水管接口可分为4组，分别接散热器、Chiller、电驱系统以及电池系统4套换热回路；执行器内设有电机，电机输出轴带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮带动齿轮转动，齿轮带动齿轮输出轴转动，齿轮输出轴与阀芯相连，能够带动阀芯转动，阀芯转动不同的角度，可接通不同的水管接口，实现模式的切换。本发明使用一个八通阀，即可实现电动车常见工况的模式切换。具有成本低，流阻小等优点。

Description

一种应用八通水阀的汽车热管理系统
技术领域
本发明属于电动车热管理系统技术领域，具体涉及一种应用八通水阀的汽车热管理系统。
背景技术
现有的纯电动车，为提升续航里程，均会配置智能的热管理系统，通过水阀切换回路，实现整车热量的合理利用。此类热管理系统一般实现功能见下：1、夏季高温工况：散热器为电机及高压附件降温，空调通过Chiller为电池降温；2、冬季低温工况：热泵系统利用Chiller吸收电机运转时产生的废热，用于加热乘员舱；或电池吸收电机系统废热，加热电池，提高电池温度，从而提升续航里程；3、春秋季工况：电池在充电时或充电后温度较高，需要散热，此时利用散热器为电池散热，这样可以不启动空调系统，达到节能目的。
如图1所示，共有4种状态。A1：夏季高温工况，系统独立为电机散热及电池散热系统；A2：冬季工况，电机系统水温较低，不需要散热，但一般该状态为过渡状态，不会长期处于该状态；B1：春秋工况，串联电机及电池系统，可通过散热器为电机及电池散热；B2：电机热量可加热电池，或热泵通过Chiller系统吸收电机及电池热量。
但是，上述热管理系统存在以下缺点：1、当系统处于B2工况时，热泵启动后通过Chiller吸取系统热量，此时会同时吸取电机及电池热量，会使电池温度降低，影响电池性能。若想规避该问题，则需要再增加阀短接电池，成本更高；2、系统处于热泵模式时，水流需要经过电池，流阻较大，较耗能；3、要两个水阀，成本高；
现有技术公开了一种纯电动汽车整车热管理系统，包括电驱动系统及充电机冷却回路、动力电池冷却回路、动力电池充电加热回路、乘客舱采暖回路及乘客舱制冷回路；所述的电驱动系统及充电机冷却回路包括通过管路连接的散热器、风扇、水壶，设置在回路中的电驱动系统及充电机冷却水泵，以及电机控制器及DCDC，以及充电机和电机，利用散热器实现液气换热对散热部件进行冷却。解决了纯电动汽车各系统，尤其是动力电池系统在最佳工作温度范围内工作且同步提升回路系统中部件的使用寿命问题。
现有技术还公开了一种纯电动车型热管理系统，包括动力电池支路、暖风芯体支路、强电支路、散热器支路和高压电加热器支路。在各支路之间设置五通阀V1，在充电机的下游设置第一三通阀V2、在高压电加热器的上游设置第二三通阀V3、在驱动电机的下游设置第四三通阀V5，该系统可以根据动力电池在不同工况下的冷却需求，通过控制五通阀和各三通阀的工作模式将各支路连通或者断开。解决了当前纯电动车型各系统间基本都是相互独立的，当电池需要加热或者乘员舱需要采暖时，不能有效的利用系统余热，造成了能量的浪费和系统功耗增加的问题。
但是，上述热管理系统结构复杂，也无法实现简单结构即可控制电动车常见工况的模式切换。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种成本低，流阻小的应用八通水阀的汽车热管理系统，以解决实现电动车常见工况的模式切换的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种应用八通水阀的汽车热管理系统，包括八通阀和执行器；还包括电驱系统和电池系统；
所述八通阀包括阀壳和与其固定的阀芯；所述阀芯包括阀芯壳和与其一体成型的3块隔板，3块隔板将阀芯内分隔成4个区域；所述阀壳上有8个水管接口，相邻两个水管接口之间的夹角为45度，8个水管接口可分为4组，分别接散热器、Chiller、电驱系统以及电池系统4套换热回路；
所述执行器内设有电机，电机输出轴带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮带动齿轮转动，齿轮带动齿轮输出轴转动，齿轮输出轴与阀芯相连，能够带动阀芯转动，阀芯转动不同的角度，可接通不同的水管接口，实现模式的切换。
进一步地，所述电驱系统由DC/DC、充电机、电机与水泵Ⅰ组成，电池系统由加热器和电池以及水泵Ⅱ组成。
更进一步地，所述加热器为PTC。
进一步地，所述阀芯为整体圆柱形，3块隔板位于阀芯内中心处，间隔设置，阀芯侧壁上开有8个开孔。
进一步地，所述8个水管接口分别与阀芯侧壁上的8个开孔内固定。
进一步地，所述执行器内设有电机和电路板；所述电机与电路板电连接，电路板能够控制电机正、反转，电路板还与位置传感器相连，能够接收位置传感器信号。
进一步地，夏季高温等工况时，所述八通阀的接口1与接口6接通，接口2与接口5接通，电驱系统回路与散热器相连，散热器为电驱系统散热；电池系统回路与Chiller相连，空调通过Chiller为电池散热。
进一步地，冬季低温等工况时，所述八通阀的接口1与接口4接通，接口5与接口8接通，散热器与电池系统回路相连相连，电驱系统回路与Chiller相连。热泵通过Chiller吸收电机系统废热，作为乘员舱加热的热源，电池系统的水泵Ⅱ不运转，故电池系统水温不会降低，在春秋季充电等工况时，电池需要散热，可直接使用散热器为电池降温。进一步地，冬季低温等工况，所述八通阀的接口3与接口8接通，接口4与接口7接通，电驱系统回路与电池系统回路相连，电池温度较低时，可使用电驱系统废热为电池加热。
进一步地，电池加热模式，所述八通阀的接口1与接口6接通，接口2与接口5接通，散热器与Chiller相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明应用八通水阀的汽车热管理系统，使用一个八通阀，即可实现电动车常见工况的模式切换。具有成本低，流阻小等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1a-图1d现有技术纯电动车热管理系统的4种状态示意图；
图2八通阀示意图；
图3八通阀内部流通状态示意；
图4模式1系统原理图；
图5模式2系统原理图；
图6模式3系统原理图；
图7模式4系统原理图；
图8执行器、阀壳和执行器的位置示意图；
图9八通阀四种状态的切换的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
如图2-图3所示，本发明应用八通水阀的汽车热管理系统，包括八通阀和执行器，还包括DC/DC、充电机、电机、散热器、加热器、Chiller、电池和2个水泵。
所述DC/DC、充电机、电机与水泵Ⅰ组成电驱系统；所述加热器和电池以及水泵Ⅱ组成电池系统。其中，所述加热器为PTC。
所述八通阀包括阀壳和阀芯，所述阀芯与阀壳固定。
所述阀芯为整体圆柱形，包括阀芯壳和与其一体成型的3块隔板。所述3块隔板位于阀芯内中心处，间隔设置，将阀芯内分隔成4个区域。所述阀芯侧壁上开有8个开孔；
所述阀壳上有8个水管接口，相邻两个水管接口之间的夹角为45度，8个水管接口分别与阀芯侧壁上的8个开孔固定。
所述执行器内设有电机和电路板；所述电机与电路板电连接，电路板能够控制电机正、反转，电路板还与位置传感器相连，能够接收位置传感器信号。
所述电机输出轴带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮带动齿轮转动，齿轮带动齿轮输出轴转动，齿轮输出轴与阀芯相连，能够带动阀芯转动，阀芯转动不同的角度，可接通不同的水管接口，从而实现模式的切换。
所述8个水管接口可分为4组，分别接散热器、Chiller、电驱系统以及电池系统4套换热回路。
汽车热管理系统具有4种工作模式：
1、在夏季高温等工况时，八通阀处于图4的状态，接口1与接口6接通，接口2与接口5接通。此时，电驱系统回路与散热器相连，散热器为电驱系统散热；电池系统回路与Chiller相连，空调通过Chiller为电池散热(加热器不工作)。
2、冬季低温等工况时，八通阀处于图5的状态，接口1与接口4接通，接口5与接口8接通。此时，散热器与电池系统回路相连相连，电驱系统回路与Chiller相连。热泵需要通过Chiller吸收电机系统废热，作为乘员舱加热的热源，此时电池系统的水泵Ⅱ不运转，故电池系统水温不会降低。另外，在春秋季充电等工况时，电池需要散热，可以直接使用散热器为电池降温。
3、在冬季低温等工况，八通阀处于图6的状态，接口3与接口8接通，接口4与接口7接通。此时，电驱系统回路与电池系统回路相连。电池温度较低时，可以使用电驱系统废热为电池加热。
4、电池加热模式，八通阀处于图7状态，接口1与接口6接通，接口2与接口5接通。此时，散热器与Chiller相连。在电池需要加热时，电池系统流阻较小，较省能耗。
该八通阀可实现如图9中所示的四种状态的切换，每旋转45度为1个状态。
本发明可实现4种模式的切换，可以实现电机及电池系统独立运行，或者电机为Chiller或电池加热，或实现散热器为电池散热等多种模式切换。本发明将传统的多个阀方案直接精简为1个8通阀，实现以上功能。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：包括八通阀和执行器；还包括电驱系统和电池系统；
所述八通阀包括阀壳和与其固定的阀芯；所述阀芯包括阀芯壳和与其一体成型的3块隔板，3块隔板将阀芯内分隔成4个区域；所述阀壳上有8个水管接口，相邻两个水管接口之间的夹角为45度，8个水管接口可分为4组，分别接散热器、Chiller、电驱系统以及电池系统4套换热回路；
所述执行器内设有电机，电机输出轴带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮带动齿轮转动，齿轮带动齿轮输出轴转动，齿轮输出轴与阀芯相连，能够带动阀芯转动，阀芯转动不同的角度，可接通不同的水管接口，实现模式的切换。
2.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：所述电驱系统由DC/DC、充电机、电机与水泵Ⅰ组成，电池系统由加热器和电池以及水泵Ⅱ组成。
3.根据权利要求2所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：所述加热器为PTC。
4.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：所述阀芯为整体圆柱形，3块隔板位于阀芯内中心处，间隔设置，阀芯侧壁上开有8个开孔。
5.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：所述8个水管接口分别与阀芯侧壁上的8个开孔固定。
6.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：所述执行器内设有电机和电路板；所述电机与电路板电连接，电路板能够控制电机正、反转，电路板还与位置传感器相连，能够接收位置传感器信号。
7.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：夏季高温等工况时，所述八通阀的接口1与接口6接通，接口2与接口5接通，电驱系统回路与散热器相连，散热器为电驱系统散热；电池系统回路与Chiller相连，空调通过Chiller为电池散热。
8.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：冬季低温等工况时，所述八通阀的接口1与接口4接通，接口5与接口8接通，散热器与电池系统回路相连相连，电驱系统回路与Chiller相连。热泵通过Chiller吸收电机系统废热，作为乘员舱加热的热源，电池系统的水泵Ⅱ不运转，故电池系统水温不会降低，在春秋季充电等工况时，电池需要散热，可直接使用散热器为电池降温。
9.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：冬季低温等工况，所述八通阀的接口3与接口8接通，接口4与接口7接通，电驱系统回路与电池系统回路相连，电池温度较低时，可使用电驱系统废热为电池加热。
10.根据权利要求1所述的一种应用八通水阀的汽车热管理系统，其特征在于：电池加热模式，所述八通阀的接口1与接口6接通，接口2与接口5接通，散热器与Chiller相连。
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