CN208232745U - 电动车辆的蓄热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出电动车辆的蓄热系统。系统包括：热交换器、空调系统、蓄热器、动力电池、第一水泵、电机和第二水泵，其中：动力电池的冷却液出口通过第一水泵与热交换器的冷却液入口连接；动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接；电机的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；空调系统的冷媒出口与热交换器及蓄热器的冷媒入口连接；蓄热器具有冷媒入口，且蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接。本实用新型为对电动车辆内部的多余热量进行蓄热提供了硬件平台。

Description

电动车辆的蓄热系统

技术领域

本实用新型涉及电动车辆技术领域，尤其涉及电动车辆的蓄热系统。

背景技术

对于使用锂离子动力电池的电动车辆来说，锂离子动力电池的温度影响电池的性能。当动力电池温度低时，电池容量降低，电池的放电电流小，导致车辆无法正常行驶。为了满足在低温环境下电池能够正常使用，通过对动力电池的热管理，将动力电池的温度保持在最佳的工作温度范围之内。

现有技术利用PTC等加热装置给动力电池供热，由于增加了PTC这种大功率装置，安装空间大，材料成本高，且需要动力电池来供电，高压工作会消耗大量的电能，且在温度低时，放电电流小，电量容易不满足PTC的工作条件，导致无法启动，有高压安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供电动车辆的蓄热系统，以为对电动车辆内部的多余热量进行蓄热提供硬件平台。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电动车辆的蓄热系统，该系统包括：热交换器、空调系统、蓄热器、动力电池、第一水泵、电机和第二水泵，其中：

动力电池的冷却液出口通过第一水泵与热交换器的冷却液入口连接；

动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；

电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接；

电机的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；

空调系统的冷媒出口与热交换器及蓄热器的冷媒入口连接；

蓄热器具有冷媒入口，且蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接。

所述蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接具体为：

蓄热器的冷媒入口通过第三两位三通电磁阀与空调系统的压缩机连接，其中，第三两位三通电磁阀的入口连接压缩机，第一出口连接空调系统的冷凝器，第二出口连接蓄热器的冷媒入口，第三两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

所述蓄热器具有冷媒出口，且，蓄热器的冷媒出口与第二两位三通电磁阀的入口连接，第二两位三通电磁阀的第一出口连接热交换器，第二出口连接空调系统的蒸发器，且，第二两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

所述蓄热器具有冷却液入口和冷却液出口，其中：冷却液入口通过第一水泵与动力电池的冷却液出口连接，冷却液出口与动力电池的冷却液入口连接。

所述蓄热器的冷却液入口通过第一水泵与动力电池的冷却液出口连接具体为：

蓄热器的冷却液入口通过第一两位三通电磁阀和第一水泵与动力电池的冷却液出口连接，其中，第一两位三通电磁阀的入口连接第一水泵，第一两位三通电磁阀的第一出口连接蓄热器，第二出口连接热交换器，且，第一两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

所述电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接具体为：

所述电机的冷却液出口通过第二水泵和第一两位两通电磁阀连接到热交换器的冷却液入口。

所述动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接具体为：

所述动力电池的冷却液入口通过第二两位两通电磁阀与热交换器的冷却液出口连接。

所述蓄热器内的冷媒管和冷却液管往复贯穿均匀排列的金属片。

所述系统进一步包括整车控制单元VCU，VCU与第一水泵和第二水泵电连接。

本实用新型为对电动车辆内部的多余热量进行蓄热提供硬件平台，在VCU的控制下通过该硬件平台可将电动车辆的动力电池或/和电机内的多余热能储存起来，从而可在需要时给动力电池加热，实现动力电池或/和电机的废热储存与利用；且，本实用新型使得电动车辆无需PTC这类昂贵的不稳定的大功率加热装置，降低了成本，且，动力电池低温启动时无需输出高压电，避免高压安全隐患。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的电动车辆的蓄热系统的组成示意图；

图2为在图1所示系统下电动车辆的蓄热方法流程图；

图3为本实用新型实施例二提供的电动车辆的蓄热系统的组成示意图；

图4为在图3所示系统下电动车辆的蓄热方法流程图；

图5为本实用新型实施例提供的蓄热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例一提供的电动车辆的蓄热系统的组成示意图，该系统主要包括：动力电池、第一水泵、电机、第二水泵、空调系统、热交换器和蓄热器，其中：

动力电池的冷却液出口通过第一水泵与热交换器的冷却液入口连接；

动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；

电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接；

电机的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；

空调系统的冷媒出口与热交换器及蓄热器的冷媒入口连接；

蓄热器具有四个口：冷媒入口、冷媒出口、冷却液入口和冷却液出口，蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接，蓄热器的冷媒出口与热交换器和蒸发器的冷媒入口择一连通，蓄热器的冷却液入口通过第一水泵与动力电池的冷却液出口连接，蓄热器的冷却液出口与动力电池的冷却液入口连接。

当动力电池需要冷却时，在第一水泵的驱动下，动力电池的冷却液流入热交换器；同时，在空调系统的压缩机的驱动下，空调系统的冷媒流入热交换器；冷却液和冷媒在热交换器内进行热量交换，然后，冷却液流回动力电池，对动力电池进行冷却，冷媒在压缩机的驱动下流入蓄热器进行蓄热；

当电机需要冷却时，在第二水泵的驱动下，电机的冷却液流入热交换器；同时，在压缩机的驱动下，空调系统的冷媒流入热交换器；冷却液和冷媒在热交换器内进行热量交换，然后，冷却液流回电机，对电机进行冷却；冷媒在压缩机的驱动下流入蓄热器进行蓄热；

当动力电池需要加热时，在第一水泵的驱动下，动力电池的冷却液流入蓄热器，冷却液和蓄热器内的冷媒进行热量交换，然后冷却液流回动力电池，对动力电池进行加热。

在实际应用中，蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接具体为：

蓄热器的冷媒入口通过第三两位三通电磁阀与空调系统的压缩机连接，其中，第三两位三通电磁阀的入口连接压缩机，第一出口连接空调系统的冷凝器，第二出口连接蓄热器的冷媒入口，第三两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

在实际应用中，蓄热器的冷媒出口与第二两位三通电磁阀的入口连接，第二两位三通电磁阀的第一出口连接热交换器，第二出口连接空调系统的蒸发器，且，第二两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

在实际应用中，蓄热器的冷却液入口通过第一水泵与动力电池的冷却液出口连接具体为：

蓄热器的冷却液入口通过第一两位三通电磁阀和第一水泵与动力电池的冷却液出口连接，其中，第一两位三通电磁阀的入口连接第一水泵，第一两位三通电磁阀的第一出口连接蓄热器，第二出口连接热交换器，且，第一两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

在实际应用中，电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接具体为：

电机的冷却液出口通过第二水泵和第一两位两通电磁阀连接到热交换器的冷却液入口。

在实际应用中，动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接具体为：

所述动力电池的冷却液入口通过第二两位两通电磁阀与热交换器的冷却液出口连接。

图2为在图1所示系统下电动车辆的蓄热方法流程图，其具体步骤如下：

步骤201：电动车辆的VCU(Vehicle Control Unit，整车控制单元)实时获取电动车辆的动力电池或/和电机的温度。

步骤202：VCU根据获取的动力电池或/和电机的温度，判断动力电池或/和电机是否需要冷却，若是，VCU开启第一水泵或/和第二水泵，并打开动力电池或/和电机与热交换器之间的冷却液通路，第一水泵或/和第二水泵驱动用于冷却动力电池或/和电机的冷却液流入热交换器，同时VCU开启空调系统的压缩机，压缩机驱动空调系统的冷媒流入热交换器，以使得：冷却液与冷媒在热交换器内交换热量，然后冷却液流回动力电池或/和电机，以对动力电池或/和电机进行冷却，然后VCU打开热交换器与蓄热器之间的冷媒通路，以使得冷媒流入蓄热器，给蓄热器蓄热。

步骤203：当动力电池需要加热时，VCU开启第一水泵，并打开动力电池与蓄热器之间的冷却液通路，控制用于冷却动力电池的冷却液流入蓄热器，在蓄热器与冷媒进行热交换后流回动力电池，以给动力电池加热。

图3为本实用新型实施例二提供的电动车辆的蓄热系统的组成示意图。该系统主要包括：动力电池、电机、热交换器、蒸发器、压缩机、冷凝器和蓄热器。其中：

动力电池具有两个口：冷却液出口和冷却液入口，其中，冷却液出口与水泵P1连接，冷却液入口与三通Q1连接；

三通Q1的三端分别连接电池、两位两通电磁阀V5和蓄热器；

水泵P1的一端与动力电池的冷却液出口连接，水泵P1的另一端连接两位三通电磁阀V1的入口；

两位三通电磁阀V1的入口连接水泵P1，V1的第一出口连接蓄热器，第二出口连接三通Q2，且，当动力电池需要加热时，V1的入口与第一出口连通，当动力电池需要冷却时，V1的入口与第二出口连通，即V1的入口与第一出口和第二出口择一连通；

三通Q2的三端分别连接V1、V4和热交换器；

电机具有两个口：冷却液出口和冷却液入口，其中，冷却液出口与水泵P2连接，冷却液入口与三通Q3连接；

三通Q3的三端分别连接电机、两位两通电磁阀V5和热交换器；

两位两通电磁阀V5的一端连接Q3，另一端连接Q1，且，当动力电池需要冷却时，V5开启，否则，V5关闭；

水泵P2的一端与电机的冷却液出口连接，另一端连接两位两通电磁阀V4；

两位两通电磁阀V4的一端连接水泵P2，另一端连接三通Q2，且，当电机需要冷却时，V4开启，否则，V4关闭；

热交换器具有四个口：冷却液入口、冷却液出口、冷媒入口、冷媒出口，其中：冷却液入口与三通Q2连接，冷却液出口与三通Q3连接，冷媒入口与两位三通电磁阀V2的第二出口连接，冷媒出口与三通Q4连接；

两位三通电磁阀V2的入口与膨胀阀连接，第一出口连接热交换器，第二出口连接蒸发器，且，当动力电池需要冷却时或者电机需要冷却时或者蓄热器需要蓄热时，V2的入口与第一出口连通，否则，V2的入口与第二出口连通，即V2的入口与第一出口和第二出口择一连通；

三通Q4的三端分别连接热交换器、压缩机、蒸发器；

压缩机的一端连接三通Q4，另一端连接两位三通电磁阀V3的第一出口；

两位三通电磁阀V3的入口连接压缩机，第一出口连接冷凝器，第二出口连接蓄热器，且，当蓄热器需要蓄热时，V3的入口与第二出口连通，否则，V3的入口与第一出口连通，即V3的入口与第一出口和第二出口择一连通；

蒸发器的一端连接三通Q4，另一端连接V2的第二出口；

冷凝器具有两个口：冷媒入口和冷媒出口，其中，冷媒入口连接V3的第一出口，冷媒出口连接三通Q5；

三通Q5的三端分别连接膨胀阀、冷凝器和蓄热器；

膨胀阀的一端连接Q5，另一端连接V2的入口；

蓄热器具有四个口：冷却液入口、冷却液出口、冷媒入口、冷媒出口，其中：冷却液入口连接V1的第一出口，冷却液出口连接三通Q1，冷媒入口连接V3的第二出口，冷媒出口连接三通Q5。

图4为在图3所示系统下电动车辆的蓄热方法流程图，其具体步骤如下：

步骤401：VCU实时获取电动车辆的动力电池的温度T1、电机的温度T2和蓄热器的温度T3。

步骤402：VCU判断T1>A是否成立，若是，执行步骤403；否则，执行步骤407。

A为预设的动力电池的冷却温度阈值。

步骤403：VCU确定动力电池需要冷却，则向水泵P1和压缩机发送开启指令，向两位三通电磁阀V1发送右移指令，向两位三通电磁阀V2发送左移指令，向两位两通电磁阀V5发送开启指令。

其中：P1开启、V1右移，使得：电池的冷却液在P1的驱动下经由V1到达热交换器；

压缩机开启、V2左移使得：空调系统的冷媒在压缩机的驱动下经由冷凝器、膨胀阀和V2到达热交换器，从而：电池的冷却液和冷媒在热交换器处交换热量；

V5开启使得：交换完热量后的电池的冷却液经由V5流回电池，从而电池冷却。

步骤404：VCU判断T2>C是否成立，若是，执行步骤405；否则，执行步骤406。

C为预设的电机的冷却温度阈值。

步骤405：VCU向水泵P2发送开启指令，向两位两通电磁阀V4发送开启指令，转至步骤416。

其中，P2、V4开启，使得：电机的冷却液在P2的驱动下，经由V4到达热交换器，与热交换器内的冷媒进行热量交换，交换完热量后，冷却液经由Q3，一部分流回电机，另一部分再经由V5流回电池。

步骤406：VCU向水泵P2发送关闭指令，向两位两通电磁阀V4发送关闭指令，转至步骤416。

P2、V4关闭，使得：电机的冷却液不会流入热交换器。

步骤407：VCU判断T1>B是否成立，若是，执行步骤408；否则，执行步骤412。

B为预设的动力电池的加热温度阈值，B<A。

步骤408：VCU向水泵P1发送关闭指令。

P1关闭，使得：电池的冷却液不会流入热交换器。

步骤409：VCU判断T2>C是否成立，若是，执行步骤410；否则，执行步骤411。

步骤410：VCU向水泵P2和压缩机发送开启指令，同时向V2发送左移指令，向V4发送开启指令，向V5发送关闭指令，转至步骤416。

P2、V4开启，使得：电机的冷却液在P2的驱动下，经由V4到达热交换器，与热交换器内的冷媒进行热量交换；

压缩机开启、V2左移，使得：空调系统的冷媒在压缩机的驱动下经由冷凝器、膨胀阀和V2到达热交换器，从而：冷却液和冷媒在热交换器处交换热量；

冷却液和冷媒交换完热量后，流回电机，从而冷却电机，由于V5关闭，冷却液不会流回动力电池。

步骤411：VCU向水泵P2和压缩机发送关闭指令，转至步骤416。

P2关闭，使得：电机的冷却液不会流入热交换器；

压缩机关闭，使得空调系统的冷媒不会流入热交换器。

为了省电，VCU也可向冷凝器发送关闭指令。

步骤412：VCU向水泵P1发送开启指令，向V1发送左移指令，向V5发送关闭指令。

P1开启、V1左移，使得：电池的冷却液在P1的驱动下经由V1到达蓄电池，然后冷却液在蓄电池内部吸收相变材料的热量，然后经由Q1流回动力电池，从而实现对动力电池加热。

步骤413：VCU判断T2>C是否成立，若是，执行步骤414；否则，执行步骤415。

步骤414：VCU向水泵P2和压缩机发送开启指令，向V2发送左移指令，向V4发送开启指令，转至步骤416。

P2、V4开启，使得：电机的冷却液在P2的驱动下，经由V4到达热交换器，与热交换器内的冷媒进行热量交换；

压缩机开启、V2左移，使得：空调系统的冷媒在压缩机的驱动下经由冷凝器、膨胀阀和V2到达热交换器，从而：冷却液和冷媒在热交换器处交换热量；

冷却液和冷媒交换完热量后，流回电机，从而冷却电机，由于V5已经关闭，冷却液不会流回动力电池。

步骤415：VCU向水泵P2和压缩机发送关闭指令，转至步骤416。

P2关闭，使得：电机的冷却液不会流入热交换器；

压缩机关闭，使得空调系统的冷媒不会流入热交换器。

为了省电，VCU也可向冷凝器发送关闭指令。

步骤416：VCU判断T3>D是否成立，若是，执行步骤417；否则，执行步骤418。

D为预设的蓄热器的蓄热温度阈值。

步骤417：VCU向V3发送左移指令，向冷凝器发送开启指令，本流程结束。

T3>D说明蓄热器热量充足，无需再继续蓄热。

V3左移、冷凝器开启，使得：在热交换器内交换到热量的冷媒不再流入蓄热器蓄热，而是流入冷凝器进行散热。

步骤418：VCU向V3发送右移指令。

T3>D不成立，说明蓄热器需要蓄热。

V3右移，使得：在热交换器内交换到热量的冷媒流入蓄热器蓄热。

此时，为了省电，VCU也可向冷凝器发送关闭指令。

在本实用新型中，VCU与P1、P2、V1～V2、空调系统(压缩机、冷凝器)之间通过电连接进行通信。

图5为本实用新型实施例提供的蓄热器的结构示意图，如图5所示，蓄热器内部有两根盘形管，一根盘形管51用于储存和传输冷媒，另一根盘形管52用于储存和传输冷却液两根盘形管可以采用均匀排列的金属片如：铜片固定，在蓄热器的剩余空间内均匀填充了相变材料如：石蜡和金属粉(如：铝粉)的混合物。为了达到最佳的蓄热效果，可根据经验确定石蜡和金属粉(如：铝粉)的质量比例，如可为：5：1。其中，511、512分别为冷媒入口、冷媒出口，521、522分别冷却液入口、冷却液出口，53为金属片。

当在热交换器内交换到热量的冷媒通过冷媒入口511进入蓄热器内后，冷媒的热量被相变材料吸收，从而将热量储存起来；当电池需要冷却时，电池的冷却液通过冷却液入口521进入蓄热器内后，冷却液吸收相变材料储存的热量，然后再流回电池。

本实用新型中的动力电池可为锂离子动力电池。

本实用新型的有益技术效果如下：

本实用新型本实用新型为对电动车辆内部的多余热量进行蓄热提供硬件平台，在VCU的控制下通过该硬件平台可将电动车辆的动力电池或/和电机内的多余热能储存起来。且，本实用新型使得电动车辆无需PTC这类昂贵的不稳定的大功率加热装置，降低了成本，且，动力电池低温启动时无需输出高压电，避免高压安全隐患，且，蓄热器内的相变材料的质量小、潜热高，从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量高，蓄热量与放热量大，能用最小的功率回收动力电池或/和电机产生的热量，节约了能源，并减少了电池能量消耗。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种电动车辆的蓄热系统，其特征在于，该系统包括：热交换器、空调系统、蓄热器、动力电池、第一水泵、电机和第二水泵，其中：

动力电池的冷却液出口通过第一水泵与热交换器的冷却液入口连接；

动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；

电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接；

电机的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接；

空调系统的冷媒出口与热交换器及蓄热器的冷媒入口连接；

蓄热器具有冷媒入口，且蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热器的冷媒入口与空调系统的冷媒出口连接具体为：

蓄热器的冷媒入口通过第三两位三通电磁阀与空调系统的压缩机连接，其中，第三两位三通电磁阀的入口连接压缩机，第一出口连接空调系统的冷凝器，第二出口连接蓄热器的冷媒入口，第三两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述蓄热器具有冷媒出口，且，蓄热器的冷媒出口与第二两位三通电磁阀的入口连接，第二两位三通电磁阀的第一出口连接热交换器，第二出口连接空调系统的蒸发器，且，第二两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热器具有冷却液入口和冷却液出口，其中：冷却液入口通过第一水泵与动力电池的冷却液出口连接，冷却液出口与动力电池的冷却液入口连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述蓄热器的冷却液入口通过第一水泵与动力电池的冷却液出口连接具体为：

蓄热器的冷却液入口通过第一两位三通电磁阀和第一水泵与动力电池的冷却液出口连接，其中，第一两位三通电磁阀的入口连接第一水泵，第一两位三通电磁阀的第一出口连接蓄热器，第二出口连接热交换器，且，第一两位三通电磁阀的入口与第一出口和第二出口择一连通。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机的冷却液出口通过第二水泵与热交换器的冷却液入口连接具体为：

所述电机的冷却液出口通过第二水泵和第一两位两通电磁阀连接到热交换器的冷却液入口。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动力电池的冷却液入口与热交换器的冷却液出口连接具体为：

所述动力电池的冷却液入口通过第二两位两通电磁阀与热交换器的冷却液出口连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热器内的冷媒管和冷却液管往复贯穿均匀排列的金属片。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括整车控制单元VCU，VCU与第一水泵和第二水泵电连接。