CN215435957U - 电动车的热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动车的热管理系统，包括电机电控冷却循环通路、动力电池组热管理循环通路及控制器；所述控制器用于采集所述电机电控冷却循环通路及所述动力电池组热管理循环通路的热参数，并根据所述热参数控制所述第一水泵、所述散热水箱、所述第二水泵、所述制冷器及所述管道加热器的运行。本实用新型提供的电动车的热管理系统，控制器能够精准智能地控制电机电控及动力电池组的温度，提升散热效率，并能够将电机电控热量转移用于动力电池组加热，节约电能，增加电动车的续航里程，提升电池组的一致性和寿命。

Description

电动车的热管理系统

【技术领域】

本实用新型涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动车的热管理系统。

【背景技术】

电动车经过几年的发展，随着核心零部件技术完善和成本降低，已经普遍推广，在绿色意识和能源危机的大环境下，电动车会越来越普遍。而续航里程、温度环境的适用性和动力电池组的寿命是电池车的部分重要性能，在一定程度上也限制了电动车推广应用。通常，电动车上的热管理系统大致可以分为电机电控冷却和动力电池组冷却/加热两部分。

电机电控冷却是通过水泵驱动冷却液循环流动把电机电控的热量带出来，冷却液经过散热水箱时利用风扇增加散热水箱散热片空气流动从而把热量转移到空气中。其中，水泵和散热风扇是耗能部件，在设计时按照极限情况来选型，如在环境温度是45℃，电机电控功率最大的时候能把热量散出去。然而，实际情况是在一年中环境温度只有少数几天会达到45℃，电机电控也不是一直工作是最大功率状态。即现有的电机电控冷却系统是选用不可调速的水泵和风扇，无法智能控制水泵启停、冷媒的流量及散热水箱风扇转速来根据环境温度和电机电控温度、温差变化优化整体散热效率，当散热水箱内部冷却液与环境温差较小时，散热效率很低，浪费电能，影响续航里程。

动力电池组冷却是通过水泵驱动冷却液循环把电池组热量带出，冷却液经过制冷系统时候把热量交换给制冷系统。现有的动力电池组冷却方案是使用不可调速的水泵，启停控制水泵和冷却系统，粗略的控制电池组的温度范围，也没法控制电池组温差，无法合理的控制冷却液的流量结合制冷系统的功率来有效控制电池组的最高温度和温差同时在要求范围内。

动力电池组加热是在电池组低于允许充放电温度时，通过加热器把电池组温度加热到允许充放电的温度。通常的动力电池组加热的做法是放电的时候把电池加热到-20～-10℃，然后通过动力电池组放电时自身发热升温。然而，电池单体配档是在室温25℃度时完成，别的温度尤其是低温的时候电池组内阻等参数是离散的，长时间在低温环境下工作影响电池组的一致性和寿命。

鉴于此，实有必要提供一种新型的电动车的热管理系统以克服上述缺陷。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种电动车的热管理系统，控制器能够精准智能地控制电机电控及动力电池组的温度，提升散热效率，并能够将电机电控热量转移用于动力电池组加热，节约电能，增加电动车的续航里程，提升电池组的一致性和寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电动车的热管理系统，包括电机电控冷却循环通路、动力电池组热管理循环通路及控制器；所述电机电控冷却循环通路包括第一膨胀水箱、散热水箱、电机电控、第一水泵及板式换热器，所述第一膨胀水箱、散热水箱、电机电控、第一水泵及板式换热器通过管道连接；所述动力电池组热管理循环通路包括第二膨胀水箱、所述板式换热器、制冷器、管道加热器、节温器、第二水泵及动力电池组，所述第二膨胀水箱、所述板式换热器、制冷器、管道加热器、节温器、第二水泵及动力电池组通过管道连接；所述控制器用于采集所述电机电控冷却循环通路及所述动力电池组热管理循环通路的热参数，并根据所述热参数控制所述第一水泵、所述散热水箱、所述第二水泵、所述制冷器及所述管道加热器的运行。

在一个优选实施方式中，所述控制器用于控制所述第一水泵及所述第二水泵的转速。

在一个优选实施方式中，所述控制器用于控制所述散热水箱内风扇的转速。

在一个优选实施方式中，所述控制器用于控制所述制冷器的制冷功率。

在一个优选实施方式中，所述控制器用于控制所述管道加热器的加热功率。

在一个优选实施方式中，所述控制器为PID控制器。

在一个优选实施方式中，所述控制器通过CAN总线及PWM信号控制所述第一水泵、所述散热水箱、所述第二水泵、所述制冷器及所述管道加热器的运行。

在一个优选实施方式中，所述板式换热器用于将所述电机电控的热量转移至所述动力电池组。

相比于现有技术，本实用新型提供的电动车的热管理系统，电机电控冷却循环通路中，能够根据环境温度、电机电控温度及二者温差的变化，通过控制器智能合理地控制散热水箱内的风扇和第一水泵的转速，能够节约电能，增加续航里程；动力电池组热管理循环通路中，能够根据动力电池组最高温度、最低温度及二者温差的变化，通过控制器智能合理控制制冷器的制冷功率和第二水泵的转速，降低了动力电池组的整体温度和温差，并且，能够在低温放电的工况下，通过板式换热器把电机电控的热量转移给动力电池组，实现了动力电池组的快速加热，能够节约电能，增加续航里程，且让电池组长期工作在舒适的温度条件下，提高电池组寿命。

为使实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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1为本实用新型提供的电动车的热管理系统的原理框图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种电动车的热管理系统100，电动车的热管理系统100包括电机电控冷却循环通路10、动力电池组热管理循环通路20及控制器30。

电机电控冷却循环通路10包括第一膨胀水箱11、散热水箱12、电机电控13、第一水泵14及板式换热器15，所述第一膨胀水箱11、散热水箱12、电机电控13、第一水泵14及板式换热器15通过管道连接，通过管道内的冷却液循环流动，将电机电控13的热量转移到空气中。具体的，冷却液经过散热水箱12时，利用散热水箱12内的风扇增加散热水箱12的散热片空气流动，从而把热量快速转移到空气中。

控制器30用于采集所述电机电控冷却循环通路10的热参数，并根据所述热参数控制所述第一水泵14、所述散热水箱12的运行。所述控制器30为PID(比例、积分、微分)控制器。

控制器30能够采集所述电机电控冷却循环通路10的热参数，具体的，控制器30通过硬线直接采集第一膨胀水箱液位信息S1、电机电控出\入水口温度(T1\T2)、电机电控入水口压力P1，控制器30还通过CAN总线采集电机电控的温度信息。

当采集到的电机电控13的各类热参数值的最大值大于预设的PID值时，控制器30通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线及PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号控制所述第一水泵14、所述散热水箱12的运行。具体的，控制器30控制第一水泵14先按照初始值20％转速运行，PID控制器30按照温度变化趋势实时计算输出PWM波的占空比，进而控制散热水箱12内的风扇转速，让电机电控13最高温度恒定在预设的PID值。可以理解，当电机电控13或者其他串联部件间的温差大于PID设定值时，PID控制器30按照温差变化趋势实时计算输出第一水泵14的转速，并控制其转速将电机电控13的温差控制于PID设定值。

因此，本实用新型提供的电机电控冷却循环通路10，采用可调速的第一水泵14和散热水箱12，采用PID算法通过控制器30控制第一水泵14的转速来控制电机电控13及其他串联散热器件间的温差，通过控制散热水箱12的风扇转速来控制散热水箱12入口温度恒定在80℃(具体可根据电机电控规格定)，提高了散热效率，节约电能，增加续航里程。

进一步地，动力电池组热管理循环通路20包括第二膨胀水箱21、所述板式换热器15、制冷器22、管道加热器23、节温器24、第二水泵25及动力电池组26，所述第二膨胀水箱21、所述板式换热器15、制冷器22、管道加热器23、节温器24、第二水泵25及动力电池组26通过管道连接。

控制器30能够采集所述动力电池组热管理循环通路20的热参数，具体的，控制器30通过硬线直接采集第二膨胀水箱液位信息S2、动力电池组入水口温度T3、动力电池组入水口压力P2，控制器30还通过CAN总线采集动力电池组的温度信息。

进一步地，动力电池组26的冷却是通过第二水泵25驱动冷却液循环把热量带出，冷却液经过制冷器22时，把热量交换给制冷器22。当采集到的动力电池组26的各类热参数值的最大值大于预设的PID值时，控制器30通过CAN总线及PWM信号控制所述第二水泵25、所述制冷器22的运行。具体的，控制器30控制第二水泵25先按照初始值20％转速运行，PID控制器按照温度变化趋势实时计算输出，并控制制冷器22的制冷功率，使动力电池组26最高温度恒定在PID控制器的设定温度。可以理解，当动力电池组26上报的各单体电池温差大于PID设定值时，PID控制器按照温差变化趋势实时计算输出，并控制第二水泵25的转速，使动力电池组25的各单体电池温差控制于设定值。

因此，本实用新型提供的动力电池组热管理循环通路20，当动力电池组需要冷却时，采用可调速的第二水泵25和功率连续可调的制冷器22，采用PID算法通过控制器30控制制冷器22的制冷功率，使动力电池组26工作在恒定的温度，还通过控制第二水泵25的转速来控制动力电池组26的整体温差，使用电池组各个单体的工作在统一舒适的温度环境，提升电池组一致性和寿命。

进一步地，当采集到的动力电池组的温度信息低于预设温度阈值时，即动力电池组26低温需要加热时，控制器30通过CAN总线及PWM信号控制管道加热器23和第二水泵25运行，并且，当电机电控13温度高于动力电池组26的温度时，启动第一水泵14将电机电控13的热量通过板式换热器15转移给动力电池组26升温，同时，通过PID控制器控制第二水泵25的转速和管道加热器23的加热功率来控制加热过程中动力电池组26的最高温度和温升。本实施方式中，节温器24选用23.9℃规格，即在20℃开始开启，30℃时完全开启，当温度大于30℃时冷却液按A-B方向流动，当温度低于20℃时冷却液按A-C方向流动。

因此，本实用新型提供的动力电池组热管理循环通路20，当动力电池组需要加热时，通过节温器24旁路的板式换热器15和管道加热器23的循环回路，在低温时，通过板式换热器15把电机电控13的热量转移给动力电池组26，实现了动力电池组26的快速加热，使电池组长期工作在舒适的温度条件下，提高电池组寿命。

综上，本实用新型提供的电动车的热管理系统100，电机电控冷却循环通路10中，能够根据环境温度、电机电控温度及二者温差的变化，通过控制器30智能合理地控制散热水箱12内的风扇和第一水泵14的转速，能够节约电能，增加续航里程；动力电池组热管理循环通路20中，能够根据动力电池组最高温度、最低温度及二者温差的变化，通过控制器30智能合理控制制冷器22的制冷功率和第二水泵25的转速，降低了动力电池组26的整体温度和温差，并且，能够在低温放电的工况下，通过板式换热器15把电机电控13的热量转移给动力电池组26，实现了动力电池组26的快速加热，能够节约电能，增加续航里程，且让电池组长期工作在舒适的温度条件下，提高电池组寿命。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种电动车的热管理系统，其特征在于，包括电机电控冷却循环通路、动力电池组热管理循环通路及控制器；

所述电机电控冷却循环通路包括第一膨胀水箱、散热水箱、电机电控、第一水泵及板式换热器，所述第一膨胀水箱、散热水箱、电机电控、第一水泵及板式换热器通过管道连接；

所述动力电池组热管理循环通路包括第二膨胀水箱、所述板式换热器、制冷器、管道加热器、节温器、第二水泵及动力电池组，所述第二膨胀水箱、所述板式换热器、制冷器、管道加热器、节温器、第二水泵及动力电池组通过管道连接；

所述控制器用于采集所述电机电控冷却循环通路及所述动力电池组热管理循环通路的热参数，并根据所述热参数控制所述第一水泵、所述散热水箱、所述第二水泵、所述制冷器及所述管道加热器的运行。

2.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述第一水泵及所述第二水泵的转速。

3.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述散热水箱内风扇的转速。

4.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述制冷器的制冷功率。

5.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述管道加热器的加热功率。

6.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述控制器为PID控制器。

7.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述控制器通过CAN总线及PWM信号控制所述第一水泵、所述散热水箱、所述第二水泵、所述制冷器及所述管道加热器的运行。

8.如权利要求1所述的电动车的热管理系统，其特征在于，所述板式换热器用于将所述电机电控的热量转移至所述动力电池组。

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