CN209290107U - 一种纯电动汽车余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纯电动汽车余热利用系统，该纯电动汽车包括电池包、乘员舱、制冷单元、制热单元和整车控制器，所述乘员舱设有进风口和出风口，所述乘员舱的出风口设置混合风门，所述混合风门的一个出口通过管道连接大气，混合风门的另一个出口通过管道通向电池包，所述电池包的表面设有电池加热膜，所述混合风门与电池加热膜与整车控制器连接。与现有技术相比，本实用新型利用乘员舱废热，辅助电池包冷却或加热，形成余热利用回路。整个系统仅对增加少量部件，就可以很好利用乘员舱余热，结构简单，性能可靠，系统节能环保，提高能源利用率，降低整车能耗，提高续航里程，车辆经济性更佳，具有显著的经济和社会效益。

Description

一种纯电动汽车余热利用系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种纯电动汽车余热利用系统。

背景技术

纯电动汽车是指以车载电源为单一动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车节能环保，环境友好。纯电动汽车可以充分利用电网波谷是富余的电力供汽车充电，起到削峰填谷的作用，大大提高发电设备的利用率，由于巨大的经济效益，对国家能源战略意义重大。

但相比传统车，纯电动汽车现阶段仍存在一些劣势，例如续航里程。目前纯电动汽车的续航里程和整车能耗成为最受关注的性能。国家的补贴政策对于高续航里程及低整车能耗有倾斜。电动汽车续航里程及整车能耗也是EV-TEST中重要的评分标准。纯电动汽车的满电续航里程相比传统汽车没有优势，为了增大续航里程，在续航里程上减小与传统汽车的差距，这就要求纯电动汽车尽可能地节能，通过系统优化，降低整车能耗。现有的纯电动汽车采用的电池为锂离子电池，其在工作时对于温度的要求较高，经过测试，锂离子电池的温度高于45℃时，电池材料性能退化，电池循环寿命大大衰减，尤其高温充电，锂电池易产生副反应，影响安全性；当锂离子电池的温度低于20℃时，锂电池放电容量明显减小，允许充电倍率降低，尤其是当锂离子电池的温度低于0℃时，锂电池放电容量明显减小，锂电池允许充电倍率明显降低，低温充电造成永久性容量损失。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种节能的电池温度可控的纯电动汽车余热利用系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种纯电动汽车余热利用系统，该纯电动汽车包括电池包、乘员舱、制冷单元、制热单元和整车控制器，所述乘员舱设有进风口和出风口，所述乘员舱的出风口设置混合风门，所述混合风门的一个出口通过管道连接大气，混合风门的另一个出口通过管道通向电池包，所述电池包的表面设有电池加热膜。当电池包的温度偏高或者偏低时，可以将乘员舱内的冷空气或热空气吹向电池包，从而起到降温或预热的效果，而且该部分冷量或热量原来是直接排空的，所以本实用新型及时有效的充分利用车辆余热，在满足车辆各系统制冷制热需求下，使得车辆节能最大化。当环境温度非常低时，可采用电池加热膜对电池包进行主动加热，从而使得该纯电动汽车的电池包可以适用于不同的环境。本实用新型中采用的整车控制器即为现有汽车上常用的控制器。

所述混合风门的另一个出口通过管道将来自于乘员舱的空气吹向电池包，且该管路上设有电池鼓风机。

所述电池包内、乘员舱内、混合风门通向电池包的管道出口均设有温度传感器，且所述温度传感器与整车控制器连接。通过温度传感器，可以监控本系统内各处的温度，然后温度传感器将采集的温度信息传递给整车控制器，整车控制器控制制冷单元、制热单元以及混合风门的开闭，从而保证各部件的温度处于合适范围内。

所述混合风门为三通电磁阀，所述三通电磁阀和整车控制器连接。

所述制冷单元包括循环连接的蒸发器、膨胀阀、冷凝器和压缩机，所述蒸发器设置在乘员舱的进风口，且所述蒸发器的一侧设有空调鼓风机，所述空调鼓风机正对进风口。

所述冷凝器的外侧设有冷却风扇，所述冷却风扇和压缩机与整车控制器连接。

所述进风口设有PTC暖风机，所述暖风机与整车控制器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：通过本实用新型的纯电动汽车余热利用系统，在仅增加少量部件下，在高温时，充分利用乘员舱本是废弃的冷量，给动力电池有效冷却，在低温时，充分利用乘员舱本是废弃的热量，给动力电池加热及保温，结合本身的电池常规加热系统，经过控制，既保证乘员舱的制冷制热需求外，还能持续有效地为电池包冷却、加热及保温，使得动力电池总在适宜温度下稳定工作。整个系统简单可靠，仅电池鼓风机需要额外少量电量，充分利用乘员舱余热，系统节能显著，性能可靠，环境适应性广，增加纯电动车续航里程，降低整车能耗，具有显著的经济效益和社会效益，对当下社会意义重大。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图；

图2为制冷外循环时系统的连接示意图；

图3为制冷内循环是系统的连接示意图；

图4为电池包温度处于适宜区间时系统的连接示意图。

其中，1为空调鼓风机，2为PTC暖风机，3为蒸发器，4为乘员舱，5为混合风门，6为电池鼓风机，7为电池包，8为电池加热膜，9为膨胀阀，10为冷却风扇，11为冷凝器，12为压缩机。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种纯电动汽车余热利用系统，参照图1，包括空调鼓风机1、PTC暖风机2、蒸发器3、乘员舱4、混合风门5、电池鼓风机6、电池包7、电池加热膜8、膨胀阀9、冷却风扇10、冷凝器11、压缩机12，电池包无液冷装置，PTC暖风机2为过风PTC，压缩机为电动压缩机；

蒸发器3、压缩机12、冷凝器11、膨胀阀9通过空调管路串联，串联顺序如图1，形成制冷循环回路；

混合风门5与乘员舱4通过风管串联，并与环境连通，连通顺序如图1，形成乘员舱排风空气路；

乘员舱4与混合风门5、电池鼓风机6、电池包7之间通过风管连接，连接顺序如图1，形成电池包余热利用空气路；

系统中的电池包7内、电池包风道入口以及乘员舱4内设置温度传感器，温度传感器连接整车控制器并将采集的温度输出至整车控制器；系统中冷却风扇10、空调鼓风机1、电池鼓风机6、混合风门5、电池加热膜8都直接或间接地连接整车控制器，整车控制器根据温度信号进行决策，控制冷却风扇10、空调鼓风机1、电池鼓风机6、混合风门、5电池加热膜8的功率，及时有效的充分利用车辆余热，在满足乘员舱制冷制热需求下，控制电池温度在合理范围；

参见图2，当电池包7最高温度偏高(对于锂离子电池，通常认为高于45℃，属于偏高)，制冷单元处于制冷外循环时，电池加热膜8不输出功率，压缩机12开启，空调鼓风机1开启，冷却风扇10开启，制冷剂依次流经压缩机12、冷凝器11、膨胀阀9、蒸发器3，PTC暖风机2关闭，电池鼓风机6开启，混合风门5的B口关闭，C口开启，来自乘员舱的低温空气依次经过混合风门5、电池鼓风机6，对电池包7进行有效冷却；

参见图3，当动力电池7最高温度偏高，空调处于制冷内循环(本例的制冷内循环有一定比例的新风混合)时，此时，电池加热膜8不输出功率，压缩机12开启，电池鼓风机6开启，空调鼓风机1开启，冷却风扇10开启，制冷剂依次流经压缩机12、冷凝器11、膨胀阀9、蒸发器3，PTC暖风机2关闭，混合风门5的B口和C口开启，整车控制器通过乘员舱4和电池包7的目标温度及二者的优先级、采集的电池包7温度、电池包入口风温，控制混合风门5的开度，平衡乘员舱4和电池包7降温需求，利用乘员舱低温空气对电池进行冷却；

参见图4，当动力电池处于合理区间(对于锂离子电池，通常认为其温度在20至45℃处于合理区间)，制冷单元处于制冷外循环时，电池包无需温控，电池鼓风机关闭，流进混合风门5的空气，完全排向环境；

当动力电池处于合理区间(对于锂离子电池，通常认为其温度在20至45℃处于合理区间)，制冷单元处于制热内循环时，电池无需温控，电池鼓风机关闭，流进混合风门的空气，完全排向环境；

参见图1，当动力电池最低温度偏低(对于锂离子电池，通常认为低于0℃，属于偏低)，制冷单元关闭，制热单元处于制热外循环时，电池鼓风机6开启，此时利用乘员舱4余热，通过混合风门5，对电池包7进行加热；当流进混合风门5的空气完全流向电池包7时，余热仍无法满足电池包7加热需求时，控制电池加热膜8功率输出，以满足电池加热需求；

由于乘员舱有采暖需求而动力电池有降温需求的情况、乘员舱有降温需求而动力电池组有加热需求的情况、空调处于制热内循环的情况几乎不存在，故不做特殊说明。

Claims (7)

1.一种纯电动汽车余热利用系统，该纯电动汽车包括电池包、乘员舱、制冷单元、制热单元和整车控制器，所述乘员舱设有进风口和出风口，其特征在于，所述乘员舱的出风口设置混合风门，所述混合风门的一个出口通过管道连接大气，混合风门的另一个出口通过管道通向电池包，所述电池包的表面设有电池加热膜，所述混合风门与电池加热膜与整车控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车余热利用系统，其特征在于，所述混合风门的另一个出口通过管道将来自于乘员舱的空气吹向电池包，且该管道上设有电池鼓风机。

3.根据权利要求2所述的一种纯电动汽车余热利用系统，其特征在于，所述电池包内、乘员舱内、混合风门通向电池包的管道出口均设有温度传感器，且所述温度传感器与整车控制器连接。

4.根据权利要求1～3任一所述的一种纯电动汽车余热利用系统，其特征在于，所述混合风门为三通电磁阀，所述三通电磁阀和整车控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车余热利用系统，其特征在于，所述制冷单元包括循环连接的蒸发器、膨胀阀、冷凝器和压缩机，所述蒸发器设置在乘员舱的进风口，且所述蒸发器的一侧设有空调鼓风机，所述空调鼓风机正对进风口。

6.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车余热利用系统，其特征在于，所述冷凝器的外侧设有冷却风扇，所述冷却风扇和压缩机与整车控制器连接。

7.根据权利要求5所述的一种纯电动汽车余热利用系统，其特征在于，所述进风口设有PTC暖风机，所述暖风机与整车控制器连接。