CN216101441U - 热管理系统和电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种热管理系统和电动车辆。其中,热管理系统配置于电动车辆中,热管理系统包括:第一冷却液回路、第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统;第一冷却液回路以热交换方式连接电驱动模块,第一冷却液回路包括可调节的三通阀和可调节的四通阀;第二冷却液回路以热交换方式连接能量存储模块,第二冷却液回路包括四通阀和冷却装置;加热、通风和冷却子系统以热交换方式连接第一冷却液回路,加热、通风和冷却子系统包括冷却装置。本实用新型的技术方案,有助于降低热管理系统的能耗,提升热管理系统在低温条件下的采暖能力,简化冷却液的售后自动加注方式,并简化热管理系统的整体结构及控制方式,从而降低系统成本。

Description

热管理系统和电动车辆
技术领域
本实用新型实施例涉及电动汽车热管理技术领域,尤其涉及一种热管理系统和电动车辆。
背景技术
目前,现有电动汽车的热管理系统存在下列问题:(1)能耗较高,不利于提升其性能系数(Coefficient of Performance,COP);(2)存在低温采暖瓶颈,难以满足低温条件下的制热需求等;(3)冷却液回路的结构较为复杂,使得冷却液回路的冷却液加注过程存在困难;(4)系统整体结构较为复杂,不仅增加了系统成本,还使得热管理系统的整体控制方式更为复杂。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种热管理系统和电动车辆。本实用新型实施例的技术方案,采用如下技术手段来缓解现有热管理系统存在的问题:
(1)针对现有热管理系统能耗较高的问题,本实用新型实施例的技术方案,通过三通阀能够控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,以根据需求选择热交换装置是否参与第一冷却液回路的工作,既有助于避免第一冷却液回路的过热风险,又可以管控第一冷却液回路的余热回收利用,通过四通阀能够控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,以利用第一冷却液回路的余热对第二冷却液回路进行加热或冷却,从而节约第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的能耗;
(2)针对现有热管理系统存在低温采暖瓶颈,难以满足低温条件下的制热需求的问题,本实用新型实施例的技术方案,通过设置冷却装置同时连接于第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统中,有助于充分利用第一冷却液回路和第二冷却液回路的热量进行采暖,不仅能够降低系统能耗,还有助于缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈,从而提升系统的热管理能力,有助于保证热管理系统的全天候工作;
(3)针对现有热管理系统的冷却液回路的结构复杂,使得冷却液售后加注过程存在困难的问题,本实用新型实施例中的第一冷却液回路和第二冷却液回路的结构简单,并且能够通过三通阀控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,通过四通阀控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,在此基础上,结合对冷却液回路中的水泵的运转方式的控制,使得冷却液回路的冷却液售后自动加注更为简单易行,且更利于冷却液回路的高效加注,并有助于排出整个冷却液回路中的剩余空气;
(4)针对现有热管理系统的结构及控制方式复杂的问题,本实用新型实施例的技术方案,第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的结构均较为简单,使得热管理系统的整体控制方式也更为简单易行,有利于降低系统成本。
第一方面,本实用新型实施例提供了一种热管理系统,配置于电动车辆中,所述电动车辆包括能量存储模块和电驱动模块;所述热管理系统包括:
第一冷却液回路,所述第一冷却液回路以热交换方式连接所述电驱动模块,所述第一冷却液回路包括可调节的三通阀和可调节的四通阀;
第二冷却液回路,所述第二冷却液回路以热交换方式连接所述能量存储模块,所述第二冷却液回路包括所述四通阀和冷却装置;
加热、通风和冷却子系统,所述加热、通风和冷却子系统以热交换方式连接所述第一冷却液回路,所述加热、通风和冷却子系统包括所述冷却装置。
可选地,所述第一冷却液回路还包括第一热交换装置,所述三通阀的第一端以热交换方式连接所述电驱动模块,所述三通阀的第二端连接所述第一热交换装置的一端,所述三通阀的第三端连接所述第一热交换装置的另一端。
可选地,所述冷却装置包括冷却器,所述冷却器以热交换方式连接所述能量存储模块。
可选地,所述加热、通风和冷却子系统还包括第一冷凝器,所述第一冷凝器以热交换方式连接所述第一热交换装置。
可选地,所述第一冷却液回路还包括第一水泵和第一冷却液存储装置;
所述第一水泵的入口连接所述四通阀的第一端,所述电驱动模块以热交换方式连接于所述第一水泵的出口和所述三通阀的第一端之间,所述三通阀的第三端还连接至所述四通阀的第二端;所述第一冷却液存储装置的补水口和排气口均连接于所述第一冷却液回路中。
可选地,所述第二冷却液回路还包括加热装置、第二水泵和第二冷却液存储装置;
所述第二水泵的入口连接所述四通阀的第三端,所述加热装置和所述冷却器连接于所述第二水泵的出口和所述四通阀的第四端之间,所述能量存储模块以热交换方式连接于所述加热装置和所述冷却器之间;所述第二冷却液存储装置的补水口和排气口均连接于所述第二冷却液回路中。
可选地,所述加热、通风和冷却子系统还包括风扇、压缩机、第二冷凝器、蒸发器和储气与干燥装置;
所述风扇以热交换方式连接所述第一冷凝器和所述第一热交换装置;所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别连接于所述压缩机的出口和所述储气与干燥装置的入口之间,所述蒸发器和所述冷却装置分别连接于所述储气与干燥装置的出口与所述压缩机的入口之间。
可选地,所述电动车辆还包括高级驾驶辅助系统模块,所述高级驾驶辅助系统模块以热交换方式连接于所述第一冷却液回路或所述第二冷却液回路中。
第二方面,本实用新型实施例还提供了一种电动车辆,包括第一方面所述的热管理系统。
第三方面,本实用新型实施例还提供了一种热管理系统的控制方法,用于对第一方面所述的热管理系统进行控制;所述热管理系统的控制方法包括:
根据所述第一冷却液回路的温度和所述能量存储模块的温度,对所述三通阀和所述四通阀进行控制。
可选地,所述第一冷却液回路还包括第一热交换装置;根据所述第一冷却液回路的温度和所述能量存储模块的温度,对所述三通阀和所述四通阀进行控制,包括:
在所述电驱动模块处于工作状态时,根据所述第一冷却液回路的温度,通过控制所述三通阀使所述第一热交换装置断开或保持与所述第一冷却液回路的连通,并控制所述第一冷却液回路对所述电驱动模块进行冷却。
可选地,根据所述第一冷却液回路的温度和所述能量存储模块的温度,对所述三通阀和所述四通阀进行控制,包括:
在所述能量存储模块处于工作状态时,根据所述第一冷却液回路的温度和所述能量存储模块的温度,通过控制所述四通阀使所述第一冷却液回路与所述第二冷却液回路串联或并联,并控制所述第一冷却液回路、所述第二冷却液回路以及所述加热、通风和冷却子系统中的至少一者对所述能量存储模块进行加热或冷却。
可选地,控制所述第一冷却液回路、所述第二冷却液回路以及所述加热、通风和冷却子系统中的至少一者对所述能量存储模块进行加热或冷却,包括:
控制所述第二冷却液回路对所述能量存储模块进行加热或冷却;
或者,控制所述第二冷却液回路和所述加热、通风和冷却子系统通过所述冷却装置共同对所述能量存储模块进行冷却;
或者,控制所述第一冷却液回路和所述第二冷却液回路共同对所述能量存储模块进行加热或冷却。
可选地,所述能量存储模块处于工作状态时,所述控制方法包括第一控制阶段和第二控制阶段;在所述第一控制阶段时,根据所述第一冷却液回路、所述第二冷却液回路和所述能量存储模块的温度,控制所述第一冷却液回路与所述第二冷却液回路串联,并控制所述第一冷却液回路和所述第二冷却液回路对所述能量存储模块进行加热或冷却;
在所述第二控制阶段时,根据所述第一冷却液回路的温度和所述能量存储模块的温度,控制所述第一冷却液回路与所述第二冷却液回路并联,并控制所述第二冷却液回路或者所述第二冷却液回路以及所述加热、通风和冷却子系统共同对所述能量存储模块进行加热或冷却。
可选地,当所述第一冷却液回路和所述第二冷却液回路的温度差值大于预设差值时,进入所述第一控制阶段;当处于所述第一控制阶段,且当所述能量存储模块的温度变化速率小于等于预设速率时,进入所述第二控制阶段;
当所述第一冷却液回路和所述第二冷却液回路的温度差值小于等于所述预设差值时,进入所述第二控制阶段。
可选地,所述能量存储模块的工作状态包括慢充状态和快充状态;所述电驱动模块包括车载充电模块,所述车载充电模块用于在所述慢充状态下为所述能量存储模块充电;
所述热管理系统的控制方法还包括:
在所述能量存储模块处于所述慢充状态下时,根据所述第一冷却液回路和所述能量存储模块的温度,对所述第一冷却液回路、所述第二冷却液回路和所述加热、通风和冷却子系统进行控制。
可选地,所述第一冷却液回路还包括第一水泵;所述热管理系统的控制方法还包括:
根据环境温度或所述第一冷却液回路的温度设置所述第一水泵的停转时间和运行时间,以根据所述第一冷却液回路的温度,控制所述第一水泵按照所述停转时间和所述运行时间进行交替停转和运行的循环工作,或者控制所述第一水泵正常工作;
其中,不同温度区间对应的所述停转时间和所述运行时间不同。
可选地,所述第二冷却液回路还包括第二水泵;所述热管理系统的控制方法还包括:
根据所述能量存储模块的温度设置所述第二水泵的停转时间和运行时间,以根据所述能量存储模块的温度,控制所述第二水泵按照所述停转时间和所述运行时间进行交替停转和运行的循环工作,或者控制所述第二水泵正常工作;
其中,不同温度区间对应的所述停转时间和所述运行时间不同。
可选地,所述第一冷却液回路还包括第一热交换装置和第一水泵,所述第二冷却液回路还包括第二水泵;所述热管理系统的控制方法还包括:
在冷却液售后自动加注模式下,以预设的转速和运行时间分别对所述第一水泵和所述第二水泵进行控制,通过控制所述三通阀使所述第一热交换装置断开或保持与所述第一冷却液回路的连通,并通过控制所述四通阀使所述第一冷却液回路与所述第二冷却液回路串联或并联,以向所述第一冷却液回路和/或所述第二冷却液回路中加注冷却液。
可选地,所述加热、通风和冷却子系统的工作模式包括制冷模式、除雾模式、制热模式和除霜模式;所述热管理系统的控制方法还包括:
根据接收到的所述加热、通风和冷却子系统的工作模式的控制指令,以及所述第一冷却液回路的温度和所述能量存储模块的温度,对所述三通阀、所述四通阀以及所述加热、通风和冷却子系统的工作模式进行控制。
可选地,在接收到所述制热模式和/或所述除霜模式的控制指令时,或者同时接收到所述制热模式和所述除雾模式的控制指令时,控制所述加热、通风和冷却子系统以相应的工作模式进行工作,并通过控制所述四通阀使所述第一冷却液回路与所述第二冷却液回路串联或并联,以通过所述第一冷却液回路和所述第二冷却液回路的热量,或者通过所述第二冷却液回路的热量为所述加热、通风和冷却子系统提供采暖。
本实用新型实施例的技术方案,通过第一冷却液回路对电驱动模块进行热管理,以满足电驱动模块的冷却需求,通过第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对能量存储模块进行热管理,以满足能量存储模块的加热及冷却需求,通过第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对乘员舱进行热管理,以满足乘员舱的制冷、制热、除霜和除雾需求。
与现有技术相比,本实用新型实施例的技术方案还具有以下有益效果:
(1)通过三通阀能够控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,以根据需求选择热交换装置是否参与第一冷却液回路的工作,既有助于避免第一冷却液回路的过热风险,又可以管控第一冷却液回路的余热回收利用,通过四通阀能够控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,以利用第一冷却液回路的余热对第二冷却液回路进行加热或冷却,从而节约第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的能耗;
(2)通过设置冷却装置同时连接于第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统中,有助于充分利用第一冷却液回路和第二冷却液回路的热量进行采暖,不仅能够降低系统能耗,还有助于缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈,从而提升系统的热管理能力,有助于保证热管理系统的全天候工作;
(3)第一冷却液回路和第二冷却液回路的结构简单,并且能够通过三通阀控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,通过四通阀控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,在此基础上,结合对冷却液回路中的水泵的运转方式的控制,使得冷却液回路的冷却液售后自动加注更为简单易行,且更利于冷却液回路的高效加注,并有助于排出整个冷却液回路中的剩余空气;
(4)第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的结构均较为简单,使得热管理系统的整体控制方式也更为简单易行,有利于降低系统成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种热管理系统的结构示意图;
图2是图1中的第一冷却液回路的结构示意图;
图3是图1中的第二冷却液回路的结构示意图;
图4是图1中的加热、通风和冷却子系统的结构示意图;
图5是本实用新型实施例提供的一种电动车辆的结构示意图;
图6是本实用新型实施例提供的另一种热管理系统的结构示意图;
图7至图19是本实用新型实施例提供的热管理系统在不同工作模式下的状态示意图;
图20是本实用新型实施例提供的一种热管理系统的控制方法的流程示意图;
图21至26是本实用新型实施例提供的第一冷却液回路和能量存储模块的不同工作温度区间示意图;
图27至图29是本实用新型实施例提供的热管理系统在冷却液售后自动加注模式的不同阶段下的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型,而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
本实用新型实施例提供了一种热管理系统,该热管理系统适用于对电动车辆进行热管理的情况。图1是本实用新型实施例提供的一种热管理系统的结构示意图,图2是图1中的第一冷却液回路的结构示意图,图3是图1中的第二冷却液回路的结构示意图,图4是图1中的加热、通风和冷却子系统的结构示意图。
结合图1至图4,热管理系统配置于电动车辆中,电动车辆包括电驱动模块10和能量存储模块20;相应地,热管理系统包括:第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统。第一冷却液回路以热交换方式连接电驱动模块10,第一冷却液回路包括可调节的三通阀110和可调节的四通阀120;第二冷却液回路以热交换方式连接能量存储模块20,第二冷却液回路包括四通阀120和冷却装置210;加热、通风和冷却子系统以热交换方式连接第一冷却液回路,加热、通风和冷却子系统包括冷却装置210。热管理系统中还可以包括控制模块(图中未示出),该控制模块可用于对三通阀110、四通阀120、第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统进行控制。
具体地,结合图1和图2,电动车辆中的电驱动模块10包括集成式电力电子单元(Integrated Power Unit,IPU)11,以及前驱动单元(Front Drive Unit,FDU)12和/或后驱动单元(Rear Drive Unit,RDU)13。其中,集成式电力电子单元11可以包括辅助动力模块,或者,集成式电力电子单元11可以同时包括辅助动力模块和集成式车载充电模块。图1和图2中均示出了电驱动模块10既包括前驱动单元12又包括后驱动单元13的情况,在其他应用中,电驱动模块10还可包括前驱动单元12和后驱动单元13中的任意一者,例如前驱车型中不包括后驱动单元13,后驱车型中不包括前驱动单元12,本实施例对此不进行限制。
第一冷却液回路以热交换方式连接电驱动模块10,其中的“热交换方式连接”,是指部件以相邻设置等方式进行热量传递,或部件仅以其壳体内集成的热交换单元来连接相关冷却液回路,通过热交换单元与冷却液回路的热交换来实现部件自身的加热或冷却,例如电驱动模块10中的电驱动单元(集成式电力电子单元11、前驱动单元12和后驱动单元13中的任一者)设置在壳体内,该壳体内包括水冷板或油冷器以及连接第一冷却液回路的接口,第一冷却液回路中温度较低的冷却液在壳体内的水冷板或油冷器内流通,进行热交换来帮助该部件进行冷却。第一冷却液回路包括可调节的三通阀110和可调节的四通阀120,其中的“包括”,是指三通阀110和四通阀120直接处于流通的第一冷却液回路中。三通阀110可以是电子三通阀,三通阀110三个端口的连通可调节。四通阀120可以是电子四通阀,四通阀120四个端口的连通同样可调节。
第一冷却液回路中还可以包括第一热交换装置130,当第一冷却液回路中温度较高的冷却液流经第一热交换装置130时,可以利用车速风或冷却风扇工作来强制向外部的空气散热,从而对电驱动模块10进行主动冷却。第一热交换装置130可以通过三通阀110连接于第一冷却液回路中,例如,第一冷却液回路中还包括三通管,第一热交换装置130连接于三通阀110和三通管之间的管路上,三通阀110和三通管之间还并联有第一冷却液回路的支路,控制模块通过控制三通阀110各端口的连通,能够控制第一热交换装置130断开或保持与第一冷却液回路的连通。
第一冷却液回路中还可以包括第一水泵140。控制模块可以根据第一冷却液回路的温度对三通阀110和第一水泵140进行控制。示例性地,在电驱动模块10处于工作状态,并且第一冷却液回路的温度较低时,控制模块可以通过对三通阀进行控制,仅使第一热交换装置130的出口与第一冷却液回路连接,并通过控制第一水泵140工作,使冷却液在第一冷却液回路中流动时,不流经第一热交换装置130,而是流经三通阀110和三通管之间的支路,通过控制冷却液的流动,能够使第一冷却液回路对电驱动模块10进行自然冷却。在电驱动模块10处于工作状态,并且第一冷却液回路的温度较高时,控制模块可以对三通阀进行控制,使第一热交换装置130的入口和出口均接入第一冷却液回路,同时断开三通阀110和三通管之间的支路,结合对第一水泵140的控制,能够使冷却液在第一冷却液回路中流动时,全部流经第一热交换装置130,以通过冷却液的流动和第一热交换装置130的散热作用对电驱动模块10进行主动冷却。
结合图1至图3,第二冷却液回路以热交换方式连接能量存储模块20,是指第二冷却液回路和能量存储模块20以相邻设置等方式进行热量交换,或部件仅以其壳体内集成的热交换单元来连接相关冷却液回路,通过热交换单元与冷却液回路的热交换来实现部件自身的加热或冷却,例如能量存储模块20设置在壳体内,该壳体内包括水冷板以及连接第二冷却液回路的接口,第二冷却液回路中温度较低的冷却液在壳体内的水冷板或油冷器内流通,进行热交换来帮助该部件进行冷却。第二冷却液回路包括四通阀120和冷却装置210,是指四通阀120和冷却装置210直接处于流通的第二冷却液回路中。
第二冷却液回路和第一冷却液回路能够通过四通阀120连接。例如,四通阀120的两个端口连接于第二冷却液回路中,另外两个端口连接于第一冷却液回路中。控制模块还可以根据能量存储模块20和第一冷却液回路的温度,控制四通阀120各端口的连通,以控制第二冷却液回路和第一冷却液回路进行串联或并联。在第二冷却液回路和第一冷却液回路并联时,第二冷却液回路和第一冷却液回路中的冷却液分别在各自的回路中流动。在第二冷却液回路和第一冷却液回路串联时,冷却液在第二冷却液回路和第一冷却液回路中同步流动,此时第一冷却液回路和第一热交换装置130通过三通阀110断开连接,第一冷却液回路中的冷却液的余热,可作为第二冷却液回路的热源或冷源的补充,以实现利用第一冷却液回路的余热为能量存储模块20进行部分加热或部分冷却,从而降低热管理系统的能耗。
能量存储模块20是可再充电能量储存系统(Rechargeable Energy StorageSystem,RESS),例如能量存储模块20包括动力电池。冷却装置210同时连接于第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统中,第二冷却液回路中具有冷却液,加热、通风和冷却子系统中具有制冷剂,控制模块可以根据能量存储模块20的温度,对加热、通风和冷却子系统进行控制。第二冷却液回路中还可以包括第二水泵230和加热装置220,控制模块还可以根据能量存储模块20的温度,对第二水泵230和加热装置220进行控制。示例性地,在能量存储模块20处于工作状态,能量存储模块20有冷却需求,并且能量存储模块20的温度相对较高时,控制模块可以通过控制第二水泵230工作,使冷却液在第二冷却液回路中流动,并控制加热、通风和冷却子系统工作,通过冷却装置210从第二冷却液回路中吸收冷却液中的热量,从而对能量存储模块20进行主动冷却。在能量存储模块20处于工作状态,能量存储模块20有冷却需求,并且能量存储模块20的温度相对较低时,控制模块可以通过控制第二水泵230工作,使冷却液在第二冷却液回路中流动,以通过第二冷却液回路对能量存储模块20进行自然冷却,此时无需控制加热、通风和冷却子系统工作。在能量存储模块20处于工作状态,并且有加热需求时,控制模块可以通过控制第二冷却液回路中的第二水泵230和加热装置220工作,使冷却液在第二冷却液回路中流动,并且通过加热装置220对冷却液进行加热,以使第二冷却液回路对能量存储模块20进行主动加热。
结合图1和图4,加热、通风和冷却子系统以热交换方式连接第一冷却液回路,是指第一冷却液回路中的第一热交换装置和加热、通风和冷却系统中的第一冷凝器以相邻设置等方式进行热量传递,例如加热、通风和冷却子系统包括第一冷凝器310和风扇360,第一冷凝器310和风扇360与第一冷却液回路中的第一热交换装置130相邻设置,以进行热传递。当高温高压的气态制冷剂流入第一冷凝器310时,可以通过第一冷凝器310,并借助风扇360工作或车速风来与外界环境进行强制换热,将高温高压的气态制冷剂转换为中温高压的液态制冷剂。第一冷凝器310和风扇360与第一热交换装置130相邻设置,例如第一冷凝器310和风扇360均设置在第一热交换装置130的后侧,例如第一热交换装置130靠近进气格栅的一侧,使得第一冷凝器310、风扇360和第一热交换装置130可构成电动车辆的前端冷却模块,这样有利于热管理系统布置得更紧凑。
加热、通风和冷却子系统包括冷却装置210,是指冷却装置210直接处于加热、通风和冷却子系统的制冷剂回路中。加热、通风和冷却子系统中还可以包括第二冷凝器320、压缩机330和蒸发器340。加热、通风和冷却子系统包括对乘员舱进行热管理的多种工作模式,控制模块还可以根据接收到的不同工作模式的控制指令,对加热、通风和冷却子系统进行控制。示例性地,加热、通风和冷却子系统的工作模式包括:制冷模式、除雾模式、制热模式和除霜模式。控制模块在接收到制冷模式和/或除雾模式的控制指令时,可以控制压缩机330、第一冷凝器310和蒸发器340等工作,以对乘员舱进行制冷和/或除雾。控制模块在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,可以控制压缩机330、第二冷凝器320和冷却装置210等工作,以对乘员舱进行制热和/或除霜。控制模块在同时接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,可以控制压缩机330、第二冷凝器320、蒸发器340和冷却装置210等工作,以在低温环境下对乘员舱进行制热和除雾。
控制模块在控制加热、通风和冷却子系统对乘员舱进行热管理时,还可以对第二冷却液回路和第一冷却液回路进行控制,以利用第二冷却液回路和第一冷却液回路的热量来供应冷却装置210进行采暖。示例性地,加热、通风和冷却子系统在低温环境下对乘员舱进行制热和/或除霜时,控制模块还可以控制第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路共同工作,以利用第二冷却液回路的余热或第二冷却液回路中的加热装置220工作来供应冷却装置210进行采暖,或者控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,并控制加热、通风和冷却子系统、第二冷却液回路和第一冷却液回路共同工作,以利用第二冷却液回路和第一冷却液回路的余热来供应冷却装置210进行采暖。通过利用第二冷却液回路和第一冷却液回路的热量来进行采暖,有助于使得热管理系统的最低工作温度下限能够更低,从而缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈。
本实用新型实施例的技术方案,通过第一冷却液回路对电驱动模块进行热管理,以满足电驱动模块的冷却需求,通过第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对能量存储模块进行热管理,以满足能量存储模块的加热及冷却需求,通过第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对乘员舱进行热管理,以满足乘员舱的制冷、制热、除霜和除雾需求。
与现有技术相比,本实用新型实施例的技术方案还具有以下有益效果:
(1)通过三通阀能够控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,以根据需求选择热交换装置是否参与第一冷却液回路的工作,既有助于避免第一冷却液回路的过热风险,又可以管控第一冷却液回路的余热回收利用,通过四通阀能够控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,以利用第一冷却液回路的余热对第二冷却液回路进行加热或冷却,从而节约第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的能耗;
(2)通过设置冷却装置同时连接于第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统中,有助于充分利用第一冷却液回路和第二冷却液回路的热量进行采暖,不仅能够降低系统能耗,还有助于缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈,从而提升系统的热管理能力,有助于保证热管理系统的全天候工作;
(3)第一冷却液回路和第二冷却液回路的结构简单,并且能够通过三通阀控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,通过四通阀控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,在此基础上,结合对冷却液回路中的水泵的运转方式的控制,使得冷却液回路的冷却液售后自动加注更为简单易行,且更利于冷却液回路的高效加注,并有助于排出整个冷却液回路中的剩余空气;
(4)第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的结构均较为简单,使得热管理系统的整体控制方式也更为简单易行,有利于降低系统成本。
图5是本实用新型实施例提供的一种电动车辆的结构示意图,图5示意性地示出了热管理系统在电动车辆中的设置区域。结合图1至图5,示例性地,电驱动模块10中的集成式电力电子单元11和前驱动单元12一般设置在电动车辆的前舱A1中,后驱动单元13一般设置在电动车辆的尾部A2中。能量存储模块20一般设置在电动车辆的底盘A3中。第一冷却液回路中的第一热交换装置130、第二冷却液回路中的第一冷凝器310和风扇360均设置在电动车辆的前舱A1的头部(进气格栅后)。第一冷却液回路中的第一水泵140和第一冷却液存储装置150一般均设置在电动车辆的前舱A1中。第二冷却液回路中的加热装置220、第二水泵230和第二冷却液存储装置240一般均设置在电动车辆的前舱A1中。加热、通风和冷却子系统中的第二冷凝器320、蒸发器340均设置在电动车辆的空调箱中,该空调箱一般位于电动车辆乘员舱A4头部的控制面板后方,加热、通风和冷却子系统中的储气与干燥装置350、压缩机330、冷却装置210一般均设置在电动车辆的前舱A1中。
图6是本实用新型实施例提供的另一种热管理系统的结构示意图,图6所示的热管理系统,对图1所示的热管理系统进行了进一步优化。结合图1和图6,在上述实施例的基础上,可选地,第一冷却液回路还包括第一热交换装置130,三通阀110的第一端a1以热交换方式连接电驱动模块10,三通阀110的第二端a2连接第一热交换装置130的一端,三通阀110的第三端a3连接第一热交换装置130的另一端。
其中,第一热交换装置130包括低温散热器(Low Temperature Radiator,LTR)150,低温散热器131是散热器的一种,有别于传统的高温散热器。图6示意性地示出了低温散热器131为第一热交换装置130的情况。示例性地,三通阀110的第一端a1通过第一冷却液回路以热交换方式连接至电驱动模块10,三通阀110的第二端a2连接低温散热器131的入口,三通阀110的第三端a3连接低温散热器131的出口和三通管,三通阀110和该三通管之间还并联有第一冷却液回路的支路。热管理系统中的控制模块在控制三通阀110的第一端a1和第二端a2连通时,可以保持低温散热器131与第一冷却液回路的连通,控制模块在控制三通阀110的第一端a1和第三端a3连通时,可以断开低温散热器131与第一冷却液回路的连接,使得三通阀110和三通管之间的支路接入第一冷却液回路。
在上述实施例的基础上,可选地,第一冷却液回路还包括第一水泵140和第一冷却液存储装置150;第一水泵140的入口连接四通阀120的第一端b1,电驱动模块10以热交换方式连接于第一水泵140的出口和三通阀110的第一端a1之间,三通阀110的第三端a3还连接至四通阀120的第二端b2;第一冷却液存储装置150的补水口c1和排气口c2均连接于第一冷却液回路中。其中,第一冷却液存储装置150可以是冷却液壶。
示例性地,第一水泵140的出口以热交换方式连接电驱动模块10的入口,电驱动模块10的出口以热交换方式连接三通阀110的第一端a1。三通阀110的第二端a2连接低温散热器131的入口,低温散热器131的出口连接三通管,并通过三通管连接四通阀120的第二端b2,四通阀120的第一端b1连接第一水泵140的入口。第一冷却液存储装置150的补水口c1通过一个三通管连接于四通阀120的第一端b1和第一水泵140的入口之间的管路上,第一冷却液存储装置150的排气口c2可通过排气管(排气管中有毛细管)连接低温散热器131的排气口,低温散热器131的排气口位于低温散热器131的出口一侧。第一冷却液存储装置150的设置,有助于排出第一冷却液回路中的残余空气,从而保证第一冷却液回路中的换热效率以及第一水泵140的安全。
可选地,电驱动模块10包括集成式电力电子单元11,以及前驱动单元12和/或后驱动单元13。图6示意性地示出了电驱动模块同时包括前驱动单元12和后驱动单元13的情况。示例性地,集成式电力电子单元11的入口以热交换方式连接第一水泵140的出口,集成式电力电子单元11的出口以热交换方式连接后驱动单元13的入口,后驱动单元13的出口以热交换方式连接前驱动单元12的入口,前驱动单元12的出口以热交换方式连接三通阀110的第一端a1。
需要说明的是,集成式电力电子单元11、前驱动单元12和后驱动单元13的串联顺序可不唯一。可以根据集成式电力电子单元11、前驱动单元12和后驱动单元13对入口冷却液温度需求以及布置位置等因素来制定相关排序策略,例如将冷却液温度需求较低的单元排序在前,即距离第一水泵140的出口更近的位置,将冷却液温度需求较高的单元可以排序在后,即距离第一水泵140的出口更远的位置。上述三个单元的串联顺序也可以参考实车布置位置,以避免第一冷却液回路的管路长度过长,使得管路走向过于复杂。
结合图1和图6,可选地,冷却装置210包括冷却器211,冷却器211以热交换方式连接能量存储模块20。具体地,能量存储模块包括动力电池21,冷却器211能够引入加热、通风和冷却子系统中的冷媒,以吸收第二冷却液回路的热量,通过热交换带走第二冷却液回路的部分热量,从而为动力电池21降温。
在上述实施例的基础上,可选地,第二冷却液回路还包括加热装置220、第二水泵230和第二冷却液存储装置240;第二水泵230的入口连接四通阀120的第三端b3,加热装置220和冷却器211连接于第二水泵230的出口和四通阀120的第四端b4之间,能量存储模块20以热交换方式连接于加热装置220和冷却器211之间;第二冷却液存储装置240的补水口d1和排气口d2均连接于第二冷却液回路中。其中,加热装置220包括高压电加热器(HighVoltage Heater,HVH)221。
示例性地,第二水泵230的出口连接高压电加热器221的入口,高压电加热器221的出口以热交换方式连接动力电池21的入口。冷却器211的第一端口e1作为冷却液侧的入口,第二端口e2作为冷却液侧的出口。动力电池21的出口以热交换方式连接冷却器211的第一端口e1,冷却器211的第二端口e2连接四通阀120的第四端b4,四通阀120的第三端b3连接第二水泵230的入口。第二冷却液存储装置240的补水口d1通过一个三通管连接于四通阀120的第三端b3和第二水泵230的入口之间的管路上,第二冷却液存储装置240的排气口d2可通过排气管(排气管中有毛细管)连接于高压电加热器221的出口或动力电池21的入口或高压电加热器221的出口和动力电池21的入口之间的管路上。第二冷却液存储装置240的设置,有助于排出第二冷却液回路中的残余空气,从而保证第二冷却液回路中的换热效率以及第二水泵230的安全。
继续参见图6,可选地,低温散热器131的出口侧的汇总之后的管路中设置有第一温度传感器T1,动力电池21的入口侧管路中设置有第二温度传感器T2。具体地,第一温度传感器T1用于检测第一水泵140入口侧或第二水泵230入口侧的第一冷却液回路的冷却液温度,第一温度传感器T1检测的温度值可用于表示第一冷却液回路的温度。第二温度传感器T2用于检测动力电池21的入口侧的冷却液温度,第二温度传感器T2检测的温度值可用于表示第二冷却液回路的温度。可选地,热管理系统中还包括环境温度传感器T0,用于检测电动车辆外部的环境温度。
继续参见图6,可选地,在电驱动模块包括前驱动单元12时,前驱动单元12的入口侧管路中还设置有第三温度传感器T3,在电驱动模块包括后驱动单元13时,后驱动单元13的入口侧管路中还设置有第四温度传感器T4。第三温度传感器T3检测的温度值可用于表示前驱动单元12的入口侧的冷却液温度,第四温度传感器T4检测的温度值可用于表示后驱动单元13的入口侧的冷却液温度。
结合图1和图6,可选地,加热、通风和冷却子系统还包括第一冷凝器310,第一冷凝器310以热交换方式连接第一热交换装置130。加热、通风和冷却子系统还包括第二冷凝器320、压缩机330、蒸发器340、储气与干燥装置350和风扇360;风扇360以热交换方式连接第一冷凝器310和第一热交换装置130;第一冷凝器310和第二冷凝器320分别连接于压缩机330的出口和储气与干燥装置350的入口之间,蒸发器340和冷却装置210分别连接于储气与干燥装置350的出口与压缩机330的入口之间。其中,压缩机330可以是电动压缩机,储气与干燥装置350可以是储气罐-干燥器,储气罐-干燥器又称贮液干燥器,其可用于“贮液”及“干燥”,以吸走密封管路中的水分,同时过滤掉管路中的微小杂质。风扇360可以是冷却风扇。
示例性地,压缩机330的出口通过第一截止阀A1、第一冷凝器310和第一单向阀B1连接储气与干燥装置350的入口,还通过第二截止阀A2、第二冷凝器320和第二单向阀B2连接储气与干燥装置350的入口;储气与干燥装置350的出口通过第一膨胀阀D1和蒸发器340连接压缩机330的入口,还通过第二膨胀阀D2连接冷却器211的第三端口e3,冷却器211的第四端口e4连接于蒸发器340和压缩机330之间的管路上,冷却器211的第三端口e3和第四端口e4连通。加热、通风和冷却子系统中具有制冷剂,冷却器211的第三端口e3作为制冷剂侧的入口,第四端口e4作为制冷剂侧的出口。其中,第一膨胀阀D1和第二膨胀阀D2均为电子膨胀阀。
示例性地,第一冷却液回路围绕加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路设置,第一冷凝器310位于低温散热器131的后侧,例如低温散热器131靠近前舱的一侧,风扇360设置在第一冷凝器310远离低温散热器131的一侧,以使风扇360工作时能够加强第一冷凝器310和低温散热器131的换热作用。第二冷凝器320作为加热、通风和冷却子系统的内置冷凝装置,第二冷凝器320和蒸发器340可以设置在电动车辆内部的空调箱中。第一冷凝器310、第二冷凝器320、蒸发器340和冷却器211互为并联关系。现有技术通常根据加热、通风和冷却子系统的具体工作模式切换各换热器的工作状态,使得各换热器在不同工作模式下工作于不同的换热状态,例如同一换热器既可以作为蒸发器,又可以作为冷凝器。本实施例的技术方案,通过将热管理系统中的第一冷凝器310、第二冷凝器320、蒸发器340和冷却器211的作用固化,有利于简化热管理系统的结构与控制方式。
继续参见图6,可选地,热管理系统还包括空气加热器370。空气加热器370可以设置在电动车辆内部的空调箱中。在乘员舱具有低温环境下的制热需求时,控制模块还可以控制空气加热器370和加热、通风和冷却子系统共同制热,以提高在低温条件下的乘员舱空调出风口温升速率,从而保证乘员舱空调出风口的温度控制。
继续参见图6,可选地,压缩机330的出口侧管路中设置有第一压力温度传感器E1,冷却器211的第四端口e4一侧的管路中设置有第二压力温度传感器E2,蒸发器340内还设置有第五温度传感器(图中未示出)。具体地,第一压力温度传感器E1用于检测压缩机330的出口侧管路的制冷剂的压力和温度,第二压力温度传感器E2用于检测冷却器211的第四端口e4一侧管路的制冷剂的压力和温度,第五温度传感器用于检测蒸发器340内表面附近的空气温度。
继续参见图6,在上述各实施例的基础上,可选地,电动车辆还包括高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System,ADAS)模块40,高级驾驶辅助系统模块40以热交换方式连接于第一冷却液回路或第二冷却液回路中。其中的“热交换方式连接”,是指部件以相邻设置等方式进行热量传递,或部件仅以其壳体内集成的热交换单元来连接相关冷却液回路,通过热交换单元与冷却液回路的热交换来实现部件自身的加热或冷却,例如高级驾驶辅助系统模块40设置在壳体内,该壳体内包括水冷板以及连接相应的冷却液回路的接口,冷却液回路中温度较低的冷却液在壳体内的水冷板或油冷器内流通,进行热交换来帮助高级驾驶辅助系统模块40进行冷却。
高级驾驶辅助系统模块40既可以热交换方式连接于第一冷却液回路中,也可以热交换方式连接于第二冷却液回路中。图6中以虚线模块示意性地示出了高级驾驶辅助系统模块40的设置区域,示例性地,当高级驾驶辅助系统模块40以热交换方式连接于第一冷却液回路中时,可以设置高级驾驶辅助系统模块40以热交换方式连接于第一水泵140的出口和集成式电力电子单元11的入口之间的管路上,以通过第一冷却液回路对电驱动模块10和高级驾驶辅助系统模块40共同进行热管理。当高级驾驶辅助系统模块40以热交换方式连接于第二冷却液回路中时,可以设置高级驾驶辅助系统模块40以热交换方式连接于冷却器211的第二端口e2和四通阀的第四端b4之间的管路上,以通过第二冷却液回路对动力电池21和高级驾驶辅助系统模块40共同进行热管理。
图7至图19是本实用新型实施例提供的热管理系统在不同工作模式下的状态示意图。其中,加粗的线条表示当前处于工作状态中的管路。图6、图7至图19所示的热管理系统的结构相同。下面结合图7至图19,对本实用新型实施例提供的热管理系统的工作原理进行说明。示例性地,在上述各实施例的基础上,热管理系统的工作模式至少包括工作模式(一)至(九),通过热管理系统中的控制模块控制第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统之间的相互配合,有助于满足不同应用场景对于热管理系统的需求。工作模式(一)至(九)的具体说明如下:
工作模式(一):第一冷却液回路的自然冷却模式
参见图7,在电驱动模块处于工作状态时,控制模块可以根据第一冷却液回路的温度控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式。在自然冷却模式下,控制模块控制三通阀110的第一端a1和第三端a3连通,使低温散热器131的入口断开与第一冷却液回路的连接,并控制第一水泵140工作,以通过第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却。冷却液自第一水泵140的出口流经集成式电力电子单元11、后驱动单元13和前驱动单元12。由于三通阀110的第一端a1和第二端a2未连通,此时冷却液不会流经低温散热器131,而是绝大部分冷却液通过三通阀110和四通阀120流入第一水泵140的入口,另有少部分冷却液会通过低温散热器131的排气作用,通过三通阀110和低温散热器131出口一侧的排气口经过第一冷却液存储装置150的排气口c2流入第一冷却液存储装置150中,再经过第一冷却液存储装置150的补水口c1被第一水泵140吸入第一冷却液回路,在第一冷却液回路中形成闭环。通过控制冷却液在第一冷却液回路中循环,能够对集成式电力电子单元11、后驱动单元13和前驱动单元12进行自然冷却,无需利用低温散热器131与外界环境进行换热。在自然冷却模式下,第一冷却液回路中的冷却液的温度会慢慢升高。
工作模式(二):第一冷却液回路的主动冷却模式
参见图8,在电驱动模块处于工作状态时,控制模块还可以根据第一冷却液回路的温度控制第一冷却液回路工作于主动冷却模式。在主动冷却模式下,控制模块控制三通阀110的第一端a1和第三端a3连通,使低温散热器131与第一冷却液回路连通,并控制第一水泵140工作,以通过第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却。冷却液自第一水泵140的出口流经集成式电力电子单元11、后驱动单元13、前驱动单元12、三通阀110和低温散热器131,绝大部分冷却液通过四通阀120流入第一水泵140的入口,另有少部分的冷却液会通过低温散热器131出口一侧的排气口经过第一冷却液存储装置150的排气口c2流入第一冷却液存储装置150中,再经过第一冷却液存储装置150的补水口c1被第一水泵140吸入第一冷却液回路,在第一冷却液回路中形成闭环。由于低温散热器131处于常通状态,冷却液在流经低温散热器131时,通过低温散热器131与外界环境进行换热,从而降低冷却液的温度。可选地,热管理系统还包括位于低温散热器131一侧的风扇360,控制模块还可以通过控制风扇360工作来加强低温散热器131对冷却液的换热作用。在主动冷却模式下,第一冷却液回路中的冷却液的温度会慢慢降低,直至平衡稳定。
工作模式(三):第二冷却液回路的自然冷却模式
参见图9,在动力电池21处于工作状态时,控制模块可以根据动力电池21的温度控制第二冷却液回路工作于自然冷却模式。在自然冷却模式下,控制模块控制第二水泵230工作,以通过第二冷却液回路对动力电池21进行冷却。冷却液自第二水泵230的出口流经高压电加热器221、动力电池21、冷却器211和四通阀120流入第二水泵230的入口,在第二冷却液回路中形成闭环,通过控制冷却液在第二冷却液回路中循环,能够对动力电池21进行自然冷却。由于第二冷却液存储装置240的补水作用,冷却液在流经高压电加热器221后,其中极少部分冷却液还会经由第二冷却液存储装置240的排气口d2流入第二冷却液存储装置240中,再经过第二冷却液存储装置240的补水口d1被第二水泵230吸入第二冷却液回路。在自然冷却模式下,第二冷却液回路中的冷却液的温度会慢慢升高。
工作模式(四):第二冷却液回路的主动冷却模式
参见图10,在动力电池21处于工作状态时,控制模块可以根据动力电池21的温度控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式。在主动冷却模式下,控制模块控制加热、通风和冷却子系统中的压缩机330、第一冷凝器310、储气与干燥装置350、冷却器211以及第二冷却液回路中的第二水泵230工作,以通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路对动力电池21进行冷却。第二冷却液回路的工作原理与工作模式(三)的原理相同,不再赘述,区别之处在于:加热、通风和冷却子系统中的压缩机330将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气态制冷剂,经过第一截止阀A1流入第一冷凝器310中与外界环境进行换热,高温高压的气态制冷剂经过第一冷凝器310会变成中温高压的液态制冷剂,而后经过第一单向阀B1进入储气与干燥装置350,以确保制冷剂为液态。中温高压的液态制冷剂经过第二膨胀阀D2泄压后流入冷却器211,冷却器211的第三端口e3和第四端口e4之间的制冷剂通过气化蒸发吸热可以与第一端口e1和第二端口e2之间的冷却液进行换热,从而降低第二冷却液回路中的冷却液温度,实现了通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路共同对动力电池21进行主动冷却。
工作模式(五):第二冷却液回路的主动加热模式
参见图11,在动力电池21处于工作状态时,控制模块可以根据动力电池21的温度控制第二冷却液回路工作于主动加热模式。在主动加热模式下,控制模块控制第二水泵230和高压电加热器221工作,以通过第二冷却液回路对动力电池21进行加热。主动加热模式的部分工作原理与工作模式(三)的原理相同,不再赘述,区别之处在于:控制模块还控制高压电加热器221工作,通过高压电加热器221来加热第二冷却液回路中的冷却液,从而实现加热动力电池21的目的。
工作模式(六):第一冷却液回路的余热利用模式
参见图12,在动力电池21处于工作状态时,控制模块还可以根据第一冷却液回路和动力电池21的温度控制第一冷却液回路工作于余热利用模式。在余热利用模式下,控制模块控制四通阀120的第一端b1和第四端b4连通,第二端b2和第三端b3连通,使第一冷却液回路和第二冷却液回路串联,控制三通阀110的第一端a1和第三端a3连通,使低温散热器131断开与第一冷却液回路的连接,并控制第一水泵140和第二水泵230同时工作。冷却液在第一冷却液回路和第二冷却液回路中循环流动,形成闭环,利用第一冷却液回路中的冷却液的余热为动力电池21进行加热或冷却。控制模块还可以根据第一冷却液回路和动力电池21的温度控制第一冷却液回路工作于非余热利用模式。在非余热利用模式下,控制模块控制四通阀120的第一端b1和第二端b2连通,第三端b3和第四端b4连通(参见图7和图8),使第一冷却液回路和第二冷却液回路并联,并根据第一冷却液回路当前的冷却方式(即自然冷却或主动冷却)确定三通阀110的各个端口之间的连通(参见图8和图9)以及第一水泵140的工作状态,第二水泵230正常工作。第二冷却液回路中的冷却液仅在第二冷却液回路中流动。
需要说明的是,图12中仅以三通阀110、第一水泵140和低温散热器131的工作状态与自然冷却模式下的工作状态相同进行了示意,而非对此进行限定。即,第一冷却液回路的余热利用模式并非是自然冷却模式和主动冷却模式的替代模式,在对第一冷却液回路进行控制时,控制模块根据第一冷却液回路的温度控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式、主动冷却模式或不工作,以对三通阀110和第一水泵140的工作状态进行控制。在此基础上,控制模块还根据第一冷却液回路和动力电池21的温度控制第一冷却液回路工作于余热利用模式或非余热利用模式,从而选择是否利用第一冷却液回路当前的余热为第二冷却液回路进行加热或冷却。本方案通过利用第一冷却液回路的余热为第二冷却液回路进行加热或冷却,有助于节约第二冷却液回路的主动冷却模式中压缩机330和风扇360的功耗,以及主动加热模式中高压电加热器221的功耗,从而实现节能。
工作模式(七):制冷模式和/或除雾模式
参见图13,加热、通风和冷却子系统的工作模式包括制冷模式和除雾模式,控制模块在接收到制冷模式和/或除雾模式的控制指令时,控制压缩机330、第一冷凝器310、风扇360、储气与干燥装置350和蒸发器340工作,以对乘员舱进行相应的制冷和/或除雾。具体地,在制冷模式和/或除雾模式下,加热、通风和冷却子系统中的压缩机330将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气态制冷剂,经过第一截止阀A1流入第一冷凝器310中与外界环境进行换热,高温高压的气态制冷剂经过第一冷凝器310会变成中温高压的液态制冷剂。此时控制模块可以根据压缩机330的出口侧管路中的第一压力温度传感器E1监测到的压力和温度信号,控制风扇360的转速,以加强第一冷凝器310的换热效果。中温高压的液态制冷剂经过第一单向阀B1进入储气与干燥装置350,以确保制冷剂为液态的制冷剂,使中温高压的液态制冷剂经过第一膨胀阀D1进行泄压后,进入蒸发器340膨胀气化吸热,最终变为低温低压的气态制冷剂流回压缩机330。而流经蒸发器340的空气(可能被鼓风机从外界环境中吸入,也可能被鼓风机从乘员舱内吸入)在与蒸发器340内部的制冷剂气化吸热换热之后,温度降低,含湿能力下降,相对湿度降低,吹入乘员舱中,从而实现乘员舱的制冷和/或除雾功能。
工作模式(八):制热模式和/或除霜模式
参见图14,加热、通风和冷却子系统的工作模式还包括制热模式和除霜模式,控制模块在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,控制压缩机330、第二冷凝器320、储气与干燥装置350和冷却器211工作,对四通阀120进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路工作,以对乘员舱进行相应的制热和/或除霜。具体地,在制热模式和/或除霜模式下,加热、通风和冷却子系统中的压缩机330将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气态制冷剂,经过第二截止阀A2流入第二冷凝器320中,并进入乘员舱内(可能被鼓风机从外界环境中吸入,也可能被鼓风机从乘员舱内吸入)的空气进行换热,使得高温高压的气态制冷剂经过第二冷凝器320变成中温高压的液态制冷剂,同时向乘员舱内释放热量,实现为乘员舱制热和/或为前/侧挡玻璃除霜功能。中温高压的液态制冷剂经过第二单向阀B2进入储气与干燥装置350,以确保制冷剂为液态的制冷剂,使中温高压的液态制冷剂经过第二膨胀阀D2进行泄压后,流入冷却器211进行气化吸热,最终变为低温低压的气态的制冷剂流回压缩机330。同时,控制模块还可以控制第二冷却液回路中的第二水泵230和第二冷却液存储装置240工作,使冷却液在第二冷却液回路中循环,从而利用流经冷却器211的冷却液的余热,来额外供应冷却器211进行采暖使用。通过这种方式,有助于避免第一冷凝器310在低温环境下的结冰风险。
参见图15,控制模块在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,还可以控制压缩机330、第二冷凝器320、储气与干燥装置350和冷却器211工作,对四通阀120进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路中的第二水泵230和高压电加热器221工作,以对乘员舱进行相应的制热和/或除霜。图15中的加热、通风和冷却子系统的工作原理与图14相同,区别在于:控制模块还控制第二冷却液回路中的高压电加热器221工作,利用高压电加热器221的加热作用,来进一步加热第二冷却液回路中的冷却液,从而可以在满足动力电池21温度需求的同时,提供足够的热量供冷却器211的采暖需求,通过这种方式,有助于避免第一冷凝器310在低温环境下的结冰风险。这样也有利于保障热管理系统在低温环境下正常工作的能力,以缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈。并且,理论上,高压电加热器221的功率越大,热管理系统能够正常工作的环境温度下限越低。
参见图16,控制模块在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,还可以控制压缩机330、第二冷凝器320、储气与干燥装置350和冷却器211工作,对四通阀120进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,控制第二冷却液回路和第一冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统、第二冷却液回路和第一冷却液回路对乘员舱进行相应的制热和/或除霜。图16中的加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路的工作原理与图14相同,区别在于:控制模块还控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,控制第一冷却液回路和第二冷却液回路工作,使冷却液在第一冷却液回路和第二冷却液回路中循环流动,以利用第二冷却液回路和第一冷却液回路中的冷却液的余热来供应冷却器211进行采暖使用。通过这种方式,同样有助于避免第一冷凝器310在低温环境下的结冰风险,并有利于保障热管理系统在低温环境下正常工作的能力,以缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈。并且,理论上,高压电加热器221的功率越大,热管理系统能够正常工作的环境温度下限越低。
工作模式(九):制热模式和除雾模式同时进行
参见图17,控制模块在同时接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,控制压缩机330、第二冷凝器320、储气与干燥装置350、蒸发器340和冷却器211工作,对四通阀120进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路在低温环境下对乘员舱进行制热并同时除雾。具体地,在制热模式和除雾模式同时进行时,加热、通风和冷却子系统中的压缩机330将低温低压的制冷剂气体压缩为高温高压的气态制冷剂,经过第二截止阀A2流入第二冷凝器320中与乘员舱内的空气进行换热,使得高温高压的气态制冷剂经过第二冷凝器320变成中温高压的液态制冷剂,同时向乘员舱内释放热量,实现为乘员舱制热的功能。中温高压的液态制冷剂经过第二单向阀B2进入储气与干燥装置350,以确保制冷剂为液态的制冷剂。储气与干燥装置350中流出的中温高压的液态制冷剂,大部分经过第二电子膨胀阀D2进行气化泄压后,流入冷却器211,通过蒸发吸热与第二冷却液回路中的冷却液进行换热,最终变为低温低压的气态制冷剂流回压缩机330。其余小部分液态制冷剂经过第一电子膨胀阀D1进行气化泄压后,进入蒸发器340,通过蒸发吸热与吹入乘员舱内(可能被鼓风机从外界环境中吸入,也可能被鼓风机从乘员舱内吸入)的被第二冷凝器320加热过的热空气进行换热,最终变为低温低压的气态制冷剂流回压缩机330。蒸发器340对进入乘员舱内的热空气进行降温,使其含湿能力下降,相对湿度变低,实现除雾功能。同时,控制模块还可以控制第二冷却液回路中的第二水泵230工作,使冷却液在第二冷却液回路中循环,从而在通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路共同对动力电池21进行冷却的同时,利用流经冷却器211的冷却液的余热,来额外供应冷却器211进行采暖使用。
参见图18,控制模块在同时接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,还可以控制压缩机330、第二冷凝器320、储气与干燥装置350、蒸发器340和冷却器211工作,对四通阀120进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路中的第二水泵230和高压电加热器221工作,以通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路在低温环境下对乘员舱进行制热并同时除雾。图18中的加热、通风和冷却子系统的工作原理与图17相同,区别在于:控制模块还控制第二冷却液回路中的高压电加热器221工作,利用高压电加热器221的加热作用,来进一步加热第二冷却液回路中的冷却液,从而可以在满足动力电池21温度需求的同时,提供足够的热量供冷却器211的采暖需求。通过这种方式,同样有助于避免第一冷凝器310在低温环境下的结冰风险,并有利于保障热管理系统在低温环境下正常工作的能力,以缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈。并且,理论上,高压电加热器221的功率越大,热管理系统能够正常工作的环境温度下限越低。
参见图19,控制模块在同时接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,还可以控制压缩机330、第二冷凝器320、储气与干燥装置350、蒸发器340和冷却器211工作,对四通阀120进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,并控制第二冷却液回路和第一冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统、第二冷却液回路和第一冷却液回路在低温环境下对乘员舱进行制热并同时除雾。图19中的加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路的工作原理与图17相同,区别在于:控制模块还控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,控制第一冷却液回路和第二冷却液回路工作,使冷却液在第一冷却液回路和第二冷却液回路中循环流动,以利用第二冷却液回路和第一冷却液回路中的冷却液的余热来供应冷却器211进行采暖使用。通过这种方式,同样有助于避免第一冷凝器310在低温环境下的结冰风险,并有利于保障热管理系统在低温环境下正常工作的能力,以缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈。并且,理论上,高压电加热器221的功率越大,热管理系统能够正常工作的环境温度下限越低。
本实用新型实施例还提供了一种电动车辆,结合图1至图5,本实用新型实施例提供的电动车辆,包括本实用新型任意实施例中的热管理系统,因而具备热管理系统相应的功能模块及有益效果,这里不再赘述。
本实用新型实施例还提供了一种热管理系统的控制方法。本实用新型实施例提供的热管理系统的控制方法,适用于对本实用新型任意实施例提供的热管理系统进行控制,该方法可以由热管理系统中的控制模块来执行。图20是本实用新型实施例提供的一种热管理系统的控制方法的流程示意图,参见图20,该方法包括如下步骤:
S110、获取第一冷却液回路的温度和能量存储模块的温度。
具体地,通过第一冷却液回路中的温度传感器获取第一冷却液回路的温度,通过能量存储模块自带的温度传感器获取能量存储模块的温度。示例性地,结合图1至图4,第一热交换装置130出口侧管路的冷却液温度可用于表示第一冷却液回路的温度。在能量存储模块20包括动力电池时,动力电池的温度可用于表示能量存储模块的温度。
S120、根据第一冷却液回路的温度和能量存储模块的温度,对三通阀和四通阀进行控制。
本实用新型实施例的技术方案,适用于对本实用新型上述任意实施例提供的热管理系统进行控制,其控制热管理系统进行工作的技术原理及产生的技术效果相同,可参照上述实施例中图1至图4所示的热管理系统的工作原理进行理解,或者也可以参照上述实施例中图7至图19所示的热管理系统的工作原理进行理解,这里不再赘述。
本实用新型实施例的技术方案,通过第一冷却液回路对电驱动模块进行热管理,以满足电驱动模块的冷却需求,通过第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对能量存储模块进行热管理,以满足能量存储模块的加热及冷却需求,通过第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对乘员舱进行热管理,以满足乘员舱的制冷、制热、除霜和除雾需求。
与现有技术相比,本实用新型实施例的技术方案还具有以下有益效果:
(1)通过三通阀能够控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,以根据需求选择热交换装置是否参与第一冷却液回路的工作,既有助于避免第一冷却液回路的过热风险,又可以管控第一冷却液回路的余热回收利用,通过四通阀能够控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,以利用第一冷却液回路的余热对第二冷却液回路进行加热或冷却,从而节约第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的能耗;
(2)通过设置冷却装置同时连接于第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统中,有助于充分利用第一冷却液回路和第二冷却液回路的热量进行采暖,不仅能够降低系统能耗,还有助于缓解热管理系统在低温环境下的采暖瓶颈,从而提升系统的热管理能力,有助于保证热管理系统的全天候工作;
(3)第一冷却液回路和第二冷却液回路的结构简单,并且能够通过三通阀控制第一冷却液回路中的热交换装置与第一冷却液回路的连接,通过四通阀控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的串/并联,在此基础上,结合对冷却液回路中的水泵的运转方式的控制,使得冷却液回路的冷却液售后自动加注更为简单易行,且更利于冷却液回路的高效加注,并有助于排出整个冷却液回路中的剩余空气;
(4)第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统的结构均较为简单,使得热管理系统的整体控制方式也更为简单易行,有利于降低系统成本。
可选地,在上述实施例的基础上,步骤S120可以包括:
在电驱动模块处于工作状态时,根据第一冷却液回路的温度,通过控制三通阀使第一热交换装置断开或保持与第一冷却液回路的连通,并控制第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却。
具体地,参见图6,控制模块通过电驱动模块10的状态标识位来判定电驱动模块10的工作状态。示例性地,在电驱动模块10包括集成式电力电子单元11、前驱动单元12和后驱动单元13时,若集成式电力电子单元11、前驱动单元12和后驱动单元13中的任一者处于工作状态,则电驱动模块10的状态标识位为1,从而可以判定电驱动模块10当前处于工作状态。若集成式电力电子单元11、前驱动单元12和后驱动单元13均未处于工作状态,则电驱动模块10的状态标识位为0,从而可以判定电驱动模块10当前处于非工作状态。在电驱动模块处于工作状态时,可以根据第一冷却液回路的不同温度区间,通过控制三通阀使第一热交换装置断开或保持与第一冷却液回路的连通,并控制第一冷却液回路对电驱动模块进行主动冷却或自然冷却。
示例性地,在电驱动模块处于工作状态,且第一冷却液回路的温度处于第一温度区间时,对三通阀发送控制命令,在无其他控制三通阀的命令的交互下,使散热装置断开与第一冷却液回路的连接,并控制第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却;在电驱动模块处于工作状态,且第一冷却液回路的温度处于第二温度区间时,对三通阀发送控制命令,在无其他控制三通阀的命令的交互下,使散热装置接入第一冷却液回路,并控制第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却。
图21至26是本实用新型实施例提供的第一冷却液回路和能量存储模块的不同工作温度区间示意图,图21至26根据第一冷却液回路和能量存储模块的温度来划分热管理系统的工作模式对应的工作温度区间。其中,图21具体可以是第一冷却液回路的自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一)对应的工作温度区间示意图。其中,X轴表示第一冷却液回路的温度,该温度可以是图7中设置在低温散热器131的出口侧管路中的第一温度传感器T1检测的冷却液温度。Y轴表示能量存储模块的温度,即动力电池的温度。
结合图7和图21,具体地,控制模块在电驱动模块处于工作状态,且第一冷却液回路的温度处于第一温度区间N10时,对三通阀110进行控制,使低温散热器131断开与第一冷却液回路的连接,并控制第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却。例如控制模块控制三通阀110的第一端a1和第三端a3连通,使低温散热器131的入口断开与第一冷却液回路的连接,并控制第一水泵140工作,以使第一冷却液回路工作于自然冷却模式。控制模块控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式的工作原理可参见上述实施例中的工作模式(一),其技术原理和产生的技术效果相同,故不再赘述。
可选地,第一温度区间N10包括第一冷却液回路的温度小于等于第一温度阈值T11的温度区间。示例性地,第一温度区间N10包括子温度区间N11、子温度区间N12和子温度区间N13。控制模块在电驱动模块处于工作状态,且第一冷却液回路的温度处于子温度区间N11、子温度区间N12和子温度区间N13中的任意温度区间时,控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式。
其中,子温度区间N11为第一冷却液回路的温度大于第二温度阈值T12并小于等于第一温度阈值T11,且动力电池的温度小于其最佳工作温度区间的下限值t21的温度区间。示例性地,t11为15℃,t12为35℃,t13为65℃,t21为15℃,t22为35℃。第一冷却液回路的温度上限值为t13。t11<第二温度阈值T12<t12<第一温度阈值T11<t13。动力电池的温度上限值为t23,动力电池的最佳工作温度区间的下限值为t21,最佳工作温度区间的上限值为t22,且t21<t22<t23。在子温度区间N11中,第一冷却液回路的冷却液温度相对较高,动力电池的温度较低,控制模块在控制第一冷却液回路对电驱动模块进行自然冷却时,若能量存储模块处于工作状态,且有加热的需求时,还可以优先控制第一冷却液回路工作于余热利用模式,即上述实施例中的工作模式(六),通过控制模块对四通阀120进行控制,使第一冷却液回路和第二冷却液回路串联,同时控制第一水泵140和第二水泵230同时工作,以在对电驱动模块进行自然冷却的同时,利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热。
子温度区间N12为第一冷却液回路的温度小于等于第三温度阈值T13,且动力电池的温度大于其最佳工作温度区间的上限值t22并小于等于其温度上限值t23的温度区间。示例性地,第二温度阈值T12<第三温度阈值T13<t12。在子温度区间N12中,第一冷却液回路的冷却液温度相对较低,动力电池的温度较高,控制模块在控制第一冷却液回路对电驱动模块进行自然冷却时,若能量存储模块处于工作状态,且有加热的需求时,还可以优先控制第一冷却液回路工作于余热利用模式,即上述实施例中的工作模式(六),通过控制模块对四通阀120进行控制,使第一冷却液回路和第二冷却液回路串联,同时控制第一水泵140和第二水泵230同时工作,以在对电驱动模块进行自然冷却的同时,利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行冷却。
子温度区间N13为第一温度区间N10中除子温度区间N11和子温度区间N12之外的温度区间。在子温度区间N13中,无论动力电池的温度如何,控制模块仅控制第一冷却液回路对电驱动模块进行自然冷却,而不利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热或冷却。
图22具体可以是第一冷却液回路的主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(二)对应的工作温度区间示意图。结合图8和图22,具体地,控制模块在电驱动模块处于工作状态,且第一冷却液回路的温度处于第二温度区间N20时,对三通阀110进行控制,使低温散热器131接入第一冷却液回路,并控制第一冷却液回路对电驱动模块进行冷却。例如控制模块控制三通阀110的第一端a1和第二端a2连通,使低温散热器131与第一冷却液回路连通,并控制第一水泵140工作,以使第一冷却液回路工作于主动冷却模式。控制模块控制第一冷却液回路工作于主动冷却模式的工作原理可参见上述实施例中的工作模式(二),其技术原理和产生的技术效果相同,故不再赘述。
可选地,第二温度区间N20包括第一冷却液回路的温度大于第一温度阈值T11,并小于等于第一冷却液回路的温度上限值t13的温度区间。示例性地,第二温度区间N20包括子温度区间N21和子温度区间N22。控制模块在电驱动模块处于工作状态,且第一冷却液回路的温度处于子温度区间N21和子温度区间N22中的任意温度区间时,控制第一冷却液回路工作于主动冷却模式。
其中,子温度区间N21为第一冷却液回路的温度大于第一温度阈值T11并小于等于第一冷却液回路的温度上限值t13,且动力电池的温度小于其最佳工作温度区间的下限值t21的温度区间。在子温度区间N21中,第一冷却液回路的冷却液温度相对较高,动力电池的温度较低,控制模块在控制第一冷却液回路对电驱动模块进行主动冷却时,若能量存储模块处于工作状态,且有加热的需求时,还可以优先控制第一冷却液回路工作于余热利用模式,即上述实施例中的工作模式(六),通过控制模块对四通阀120进行控制,使第一冷却液回路和第二冷却液回路串联,同时控制第一水泵140和第二水泵230同时工作,以在对电驱动模块进行自然冷却的同时,利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热。
子温度区间N22为第一冷却液回路的温度大于第一温度阈值T11并小于等于第一冷却液回路的温度上限值t13,且动力电池的温度大于等于其最佳工作温度区间的下限值t21并小于等于其温度上限值t23的温度区间。在子温度区间N22中,无论动力电池的温度如何,控制模块仅控制第一冷却液回路对电驱动模块进行主动冷却,而不利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热或冷却。
需要说明的是,本实用新型各实施例中的第一温度阈值T11、第二温度阈值T12和第三温度阈值T13的数值可以根据需求进行设置,例如在满足t11<第二温度阈值T12<第三温度阈值T13<t12<第一温度阈值T11<t13的基础上,根据试验标定或模型仿真设置第一温度阈值T11为需要低温散热器介入工作来避免第一冷却液回路发生过热的最高温度,第二温度阈值T12为第一冷却液回路的冷却液温度为能够用来加热动力电池的最低温度,第三温度阈值T13为第一冷却液回路的冷却液温度为能够用来冷却动力电池的最高温度。本实施例对于第一温度阈值T11、第二温度阈值T12和第三温度阈值T13的具体数值不进行限定。
可选地,步骤S120还可以包括:
在能量存储模块处于工作状态时,根据第一冷却液回路的温度和能量存储模块的温度,通过控制四通阀使第一冷却液回路与第二冷却液回路串联或并联,并控制第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统中的至少一者对能量存储模块进行加热或冷却。
具体地,参见图6,控制模块通过能量存储模块20的状态标识位来判定能量存储模块20的工作状态。示例性地,在能量存储模块20包括动力电池时,若动力电池处于工作状态,则能量存储模块20的状态标识位为1,从而可以判定能量存储模块20当前处于工作状态。若动力电池未处于工作状态,则能量存储模块20的状态标识位为0,从而可以判定能量存储模块20当前处于非工作状态。在能量存储模块处于工作状态时,可以根据第一冷却液回路和能量存储模块的不同温度区间,通过控制四通阀使第一冷却液回路与第二冷却液回路串联或并联,并控制第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统中的至少一者对能量存储模块进行加热或冷却。
可选地,控制第一冷却液回路、第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统中的至少一者对能量存储模块进行加热或冷却,包括:控制第二冷却液回路对能量存储模块进行加热或冷却;或者,控制第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统通过冷却装置共同对能量存储模块进行冷却;或者,控制第一冷却液回路和第二冷却液回路共同对能量存储模块进行加热或冷却。
示例性地,在动力电池处于工作状态,且动力电池的温度处于第三温度区间时,发送控制命令来控制第二冷却液回路对动力电池进行冷却;在动力电池处于工作状态,且动力电池的温度处于第四温度区间时,发送控制命令来控制加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路对动力电池进行冷却;在动力电池处于工作状态,且动力电池的温度处于第五温度区间时,发送控制命令来控制第二冷却液回路对动力电池进行加热。
图23具体可以是第二冷却液回路的自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(三)对应的工作温度区间示意图。结合图9和图23,具体地,控制模块在动力电池21处于工作状态,且动力电池21的温度处于第三温度区间N30时,控制第二冷却液回路对动力电池21进行冷却。例如控制模块控制第二水泵230工作,以通过第二冷却液回路对动力电池21进行自然冷却。控制模块控制第二冷却液回路工作于自然冷却模式的工作原理可参见上述实施例中的工作模式(三),其技术原理和产生的技术效果相同,故不再赘述。
可选地,第三温度区间N30为动力电池的温度大于等于其最佳工作温度区间的下限值t21,并小于等于其最佳工作温度区间的上限值t22的温度区间。在第三温度区间N30中,动力电池的温度适中,控制模块控制第二冷却液回路对动力电池进行自然冷却即可,无需利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热或冷却。
图24具体可以是第二冷却液回路的主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(四)对应的工作温度区间示意图。结合图10和图24,具体地,控制模块在动力电池21处于工作状态,且动力电池的温度21处于第四温度区间N40时,控制加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路对动力电池21进行主动冷却。控制模块控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式的工作原理可参见上述实施例中的工作模式(四),其技术原理和产生的技术效果相同,故不再赘述。
可选地,第四温度区间N40为动力电池的温度大于其最佳工作温度区间的上限值t22,并小于等于动力电池的温度上限值t23的温度区间。示例性地,第四温度区间N40包括子温度区间N41和子温度区间N42。控制模块在动力电池处于工作状态,且动力电池的温度处于子温度区间N41和子温度区间N42中的任意温度区间时,控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式。
其中,子温度区间N41为动力电池的温度大于其最佳工作温度区间的上限值t22并小于等于其温度上限值t23,且第一冷却液回路的温度小于等于第三温度阈值T13的温度区间。子温度区间N41和图21中的子温度区间N12可以是相同的温度区间。在子温度区间N41中,动力电池的温度较高,第一冷却液回路的冷却液温度相对较低,从节能的角度出发,控制模块可以优先控制第一冷却液回路工作于余热利用模式,此时加热、通风和冷却子系统不工作,以完全利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行冷却,再控制第一冷却液回路工作于非余热利用模式(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的工作模式(六)进行理解,这里不再赘述),并同时控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式,以通过第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对动力电池进行主动冷却。
子温度区间N42为第四温度区间N40中除子温度区间N41之外的温度区间。在子温度区间N42中,由于第一冷却液回路的冷却液温度相对较高,因此控制模块仅控制第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对动力电池进行主动冷却,而不利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行冷却。
图25具体可以是第二冷却液回路的主动加热模式,即上述实施例中的工作模式(五)对应的工作温度区间示意图。结合图11和图25,具体地,控制模块在动力电池21处于工作状态,且动力电池21的温度处于第五温度区间N50时,控制第二冷却液回路对动力电池21进行加热。例如控制模块控制第二水泵230和高压电加热器221工作,以通过第二冷却液回路对动力电池21进行主动加热。控制模块控制第二冷却液回路工作于主动加热模式的工作原理可参见上述实施例中的工作模式(五),其技术原理和产生的技术效果相同,故不再赘述。
可选地,第五温度区间N50为动力电池的温度小于其最佳工作温度区间的下限值t21的温度区间。示例性地,第五温度区间N50包括子温度区间N51和子温度区间N52。控制模块在动力电池处于工作状态,且动力电池的温度处于子温度区间N51和子温度区间N52中的任意温度区间时,控制第二冷却液回路工作于主动加热模式。
其中,子温度区间N51为动力电池的温度小于其最佳工作温度区间的下限值t21,且第一冷却液回路的温度大于第二温度阈值T12并小于等于其温度上限值t13的温度区间。子温度区间N51和图21中的子温度区间N11、图22中的子温度区间N21均存在交叠。在子温度区间N51中,动力电池的温度较低,第一冷却液回路的温度相对较高,从节能的角度出发,控制模块可以优先控制第一冷却液回路工作于余热利用模式,此时高压电加热器221不工作,以完全利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热,再控制第一冷却液回路工作于非余热利用模式(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的工作模式(六)进行理解,这里不再赘述),并控制第二冷却液回路工作于主动加热模式,以通过第二冷却液回路对动力电池进行主动加热。
子温度区间N52为第五温度区间N50中除子温度区间N51之外的温度区间。在子温度区间N52中,由于第一冷却液回路的冷却液温度相对较低,因此控制模块仅控制第二冷却液回路对动力电池进行主动加热,而不利用第一冷却液回路的余热为动力电池进行加热。
可选地,步骤S120还可以包括:
能量存储模块处于工作状态时,控制方法包括第一控制阶段和第二控制阶段;在第一控制阶段时,根据第一冷却液回路、第二冷却液回路和能量存储模块的温度,控制第一冷却液回路与第二冷却液回路串联,并控制第一冷却液回路和第二冷却液回路对能量存储模块进行加热或冷却;
在第二控制阶段时,根据第一冷却液回路的温度和能量存储模块的温度,控制第一冷却液回路与第二冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路或者第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统共同对能量存储模块进行加热或冷却。
示例性地,在动力电池处于工作状态,第一冷却液回路的温度和动力电池的温度处于第六温度区间,并且满足第一控制阶段的工作条件时,可以进入第一控制阶段。在第一控制阶段中,优先控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,并控制第一冷却液回路和第二冷却液回路工作。在动力电池处于工作状态,第一冷却液回路的温度和动力电池的温度处于第六温度区间,并且满足第二控制阶段的工作条件时,可以进入第二控制阶段。在第二控制阶段中,控制第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,通过第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对动力电池进行加热或冷却;在第一冷却液回路的温度和动力电池的温度处于第七温度区间时,控制第二冷却液回路和第一冷却液回路并联图26具体可以是第一冷却液回路的余热利用模式,即上述实施例中的工作模式(六)对应的工作温度区间示意图。参见图26,第六温度区间N60与第一温度区间N10(参见图21)、第二温度区间N20(参见图22)、第四温度区间N40(参见图24)和第五温度区间N50(参见图25)均存在交叠,第七温度区间为第一温度区间N10和第二温度区间N20构成的总温度区间中,除第六温度区间N60之外的区间。示例性地,第六温度区间N60包括子温度区间N61和子温度区间N62。子温度区间N61与图25中的子温度区间N51相同,且子温度区间N61相当于图21中的子温度区间N11和图22中的子温度区间N21构成的总温度区间。子温度区间N62与图21中的子温度区间N12和图24中的子温度区间N41相同。第一温度区间N10和第二温度区间N20构成的总温度区间,与第三温度区间N30、第四温度区间N40和第五温度区间N50构成的总温度区间相同。第七温度区间既可以是第一温度区间N10和第二温度区间N20构成的总温度区间中,除第六温度区间N60之外的区间,也可以是第三温度区间N30、第四温度区间N40和第五温度区间N50构成的总温度区间中,除第六温度区间N60之外的区间。
示例性地,参见图26,在子温度区间N11中,第一冷却液回路工作于自然冷却模式,此时第一冷却液回路的冷却液温度相对较高,动力电池的温度较低。此时若满足第一控制阶段的工作条件,则可以进入第一控制阶段。在第一控制阶段中,控制模块可以优先控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联并同时工作,以在第一冷却液回路对电驱动模块进行自然冷却的同时,利用第一冷却液回路中的冷却液的余热,为动力电池进行加热,此时无需通过高压电加热器221对动力电池进行加热,以节约能耗。在处于第一控制阶段时,若满足第二控制阶段的工作条件,则可以进入第二控制阶段。在第二控制阶段中满足预设条件时,控制模块控制第二冷却液回路和第一冷却液回路的连接由串联切换为并联,并控制第二冷却液回路工作于主动加热模式,即上述实施例中的工作模式(五),动力电池的加热方式由利用第一冷却液回路的余热进行加热,切换为通过第二冷却液回路中的高压电加热器221对动力电池进行主动加热。此时第一冷却液回路工作于非余热利用模式(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的工作模式(六)进行理解,这里不再赘述)。
继续参见图26,在子温度区间N21中,第一冷却液回路工作于主动冷却模式,此时第一冷却液回路的温度相对较高,动力电池的温度较低。此时若满足第一控制阶段的工作条件,则可以进入第一控制阶段。在第一控制阶段中,控制模块可以优先控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联并同时工作,且控制三通阀使得低温散热器131断开与第一冷却液回路的连接,以在第一冷却液回路对电驱动模块进行自然冷却的同时,利用第一冷却液回路中的冷却液的余热,为动力电池进行加热,此时无需通过第二冷却液回路以及加热、通风和冷却子系统对动力电池进行加热,以节约能耗。在处于第一控制阶段时,若满足第二控制阶段的工作条件,则可以进入第二控制阶段。在第二控制阶段中,控制模块控制第二冷却液回路和第一冷却液回路的连接由串联切换为并联,并控制第二冷却液回路工作于主动加热模式,即上述实施例中的工作模式(五),动力电池的加热方式由利用第一冷却液回路的余热进行加热,切换为通过第二冷却液回路中的高压电加热器221对动力电池进行主动加热。此时第一冷却液回路工作于非余热利用模式(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的工作模式(六)进行理解,这里不再赘述)。
继续参见图26,在子温度区间N62中,第一冷却液回路工作于自然冷却模式,此时第一冷却液回路的冷却液温度相对较低,动力电池的温度较高。此时若满足第一控制阶段的工作条件,则可以进入第一控制阶段。在第一控制阶段中,控制模块可以先控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联并同时工作,且控制三通阀使得低温散热器131断开与第一冷却液回路的连接,以在第一冷却液回路对电驱动模块进行自然冷却的同时,利用第一冷却液回路中的冷却液的余热,为动力电池进行冷却,此时无需通过加热、通风和冷却子系统对动力电池进行冷却,以节约能耗。在处于第一控制阶段时,若满足第二控制阶段的工作条件,则可以进入第二控制阶段。在第二控制阶段中,控制模块控制第二冷却液回路和第一冷却液回路的连接由串联切换为并联,并控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(四),动力电池的冷却方式由利用第一冷却液回路的余热进行冷却,切换为通过第二冷却液回路中的高压电加热器221对动力电池进行主动加热。此时第一冷却液回路工作于非余热利用模式(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的工作模式(六)进行理解,这里不再赘述)。
可选地,在上述各实施例的基础上,当第一冷却液回路和第二冷却液回路的温度差值大于预设差值时,进入第一控制阶段;当处于第一控制阶段,且当能量存储模块的温度变化速率小于等于预设速率时,进入第二控制阶段;当第一冷却液回路和第二冷却液回路的温度差值小于等于预设差值时,进入第二控制阶段。
示例性地,参见图12,第一冷却液回路的温度值可以是设置在低温散热器131的出口侧管路中的第一温度传感器T1检测的冷却液温度,第二冷却液回路的温度可以是设置在动力电池21入口处的第二温度传感器T2检测的冷却液温度,相应地,在第一温度传感器T1检测的温度值与第二温度传感器T2的温度值之差小于等于预设差值,或者动力电池21的温度变化速率小于等于预设速率。其中,预设差值和预设速率的大小可以根据标定试验或仿真模型确定为第一冷却液回路的冷却液温度不满足为动力电池进行加热或冷却时的数值。
在上述各实施例的基础上,可选地,能量存储模块的工作状态包括慢充状态和快充状态;电驱动模块包括车载充电模块,车载充电模块用于在慢充状态下为能量存储模块充电;相应地,步骤S120还包括:
在能量存储模块处于慢充状态下时,根据第一冷却液回路和能量存储模块的温度,对第一冷却液回路、第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统进行控制。
示例性地,热管理系统的工作模式还包括工作模式(十)和(十一)。下面对热管理系统的工作模式(十)和(十一)进行说明。
工作模式(十):慢充模式
参见图11,电驱动模块还包括车载充电模块,例如车载充电模块为交流电车载充电模块,交流电车载充电模块设置于集成式电力电子单元11中。在电驱动模块包括交流电车载充电模块,且电动车辆通过充电慢充口进行充电时,相当于交流电车载充电模块为动力电池21进行充电,热管理系统进入慢充模式。在慢充模式中,电驱动模块处于工作状态,且动力电池21处于充电状态,为保证动力电池21的充电性能及安全,可以参照上述实施例中第一冷却液回路和第二冷却液回路的不同工作模式及其对应的工作温度区间,根据第一冷却液回路和动力电池的温度对第一冷却液回路和第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统进行联合控制。
结合图11和图25,在动力电池21的温度处于第五温度区间N50时,动力电池21的温度低于其最佳工作温度区间的下限值t21。动力电池21的温度需要高于等于其最佳工作温度区间的下限值t21之后才允许被直接充电,因此通过控制模块控制第二冷却液回路工作于主动加热模式,即上述实施例中的工作模式(五)。在此基础上,当第一冷却液回路的温度小于等于第二温度阈值T12时,因为此时第一冷却液回路中的冷却液温度较低,不足以加热动力电池21,通过控制模块控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一);当第一冷却液回路的温度大于第二温度阈值T12时,通过控制模块控制第一冷却液回路先工作于余热利用模式,此时第二冷却液回路中的高压电加热器221不工作。当第一冷却液回路、第二冷却液回路和动力电池21的温度满足预设条件时,再通过控制模块控制第一冷却液回路工作于非余热利用模式,此时第二冷却液回路中的高压电加热器221开始工作,并当第一冷却液回路的温度小于等于第一温度阈值T11时,控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一),当第一冷却液回路的温度大于第一温度阈值T11时,控制第一冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的子工作模式(二)。(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的子工作模式(六)进行理解,这里不再赘述)。
结合图9和图23,在动力电池21的温度处于第三温度区间N30时,动力电池温度处于最佳工作温度区间,因此可以允许被直接充电。此时控制模块控制第二冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(三)。在此基础上,因为动力电池的温度无需额外的加热或冷却,当第一冷却液回路的温度小于等于第一温度阈值T11时,通过控制模块控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一);当第一冷却液回路的温度大于第一温度阈值T11时,通过控制模块控制第一冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(二)。
结合图10和图24,在动力电池21的温度处于第四温度区间N40时,动力电池21的温度高于其最佳工作温度区间的上限值t22。动力电池21的温度需要低于等于t22之后才允许被直接充电,此时控制模块控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(四)。在此基础上,当第一冷却液回路的温度大于第三温度阈值T13时,因为此时第一冷却液回路中的冷却液温度较高,不足以冷却动力电池21,并当第一冷却液回路的温度小于等于第一温度阈值T11时,控制第一冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一),当第一冷却液回路的温度大于第一温度阈值T11时,控制第一冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(二);当第一冷却液回路的温度小于等于第三温度阈值T13时,通过控制模块控制第一冷却液回路先工作于余热利用模式,利用第一冷却液回路来冷却动力电池21,此时加热、通风和冷却子系统不工作。当第一冷却液回路、第二冷却液回路和动力电池21的温度满足预设条件时,再通过控制模块控制第一冷却液回路工作于非余热利用模式,此时加热、通风和冷却子系统开始工作,第一冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一)(第一冷却液回路的余热利用模式和非余热利用模式可参照上述实施例中的工作模式(六)进行理解,这里不再赘述)。
工作模式(十一):快充模式
当电动汽车通过充电快充口进行充电时,热管理系统进入快充模式。在动力电池21处于快充状态下时,根据动力电池21和第一冷却液回路的温度,对第一冷却液回路、第二冷却液回路和加热、通风和冷却子系统进行联合控制。结合图11和图26,第七温度区间为第一温度区间N10(参见图21)和第二温度区间N20(参见图22)构成的总温度区间中,除第六温度区间N60之外的区间。在动力电池21和第一冷却液回路的温度处于第七温度区间时,当动力电池21的温度低于其最佳工作温度区间的下限值t21时。动力电池21的温度需要高于等于t21之后才允许被直接充电,因此通过控制模块控制第二冷却液回路工作于主动加热模式,即上述实施例中的工作模式(五)。
结合图9和图26,在动力电池21和第一冷却液回路的温度处于第七温度区间时,当动力电池21的温度介于其最佳工作温度区间时,即动力电池21的温度大于等于t21且小于等于t22,可以允许被直接充电。此时控制模块控制第二冷却液回路工作于自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(三)。
结合图10和图26,在动力电池21和第一冷却液回路的温度处于第七温度区间时,当动力电池21的温度高于其最佳工作温度区间的上限值t22时。动力电池21的温度需要低于等于t22之后才允许被直接充电,因此控制模块控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(四)。
结合图12和图26,在动力电池21和第一冷却液回路的温度处于第六温度区间N60时,先控制第二冷却液回路和第一冷却液回路串联并同时工作,通过第一冷却液回路对第二冷却液回路进行加热或冷却,此时控制模块控制第一冷却液回路工作于余热利用模式,即上述实施例中的工作模式(六)。在第一冷却液回路的温度、第二冷却液回路的温度和动力电池21的温度满足预设条件之后,再控制第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,此时第一冷却液回路停止工作,进一步通过第二冷却液回路中的高压电加热器221对动力电池21进行加热,此时控制模块控制第二冷却液回路工作于主动加热模式,即上述实施例中的工作模式(五)或加热、通风和冷却子系统对动力电池21进行冷却,此时控制模块控制第二冷却液回路工作于主动冷却模式,即上述实施例中的工作模式(四)。
在上述各实施例的基础上,可选地,热管理系统的控制方法还包括:
根据环境温度或第一冷却液回路的温度设置第一水泵的停转时间和运行时间,以根据第一冷却液回路的温度,控制第一水泵按照停转时间和运行时间进行交替停转和运行的循环工作,或者控制第一水泵正常工作;其中,不同温度区间对应的停转时间和运行时间不同。
其中,第一水泵可以是电子水泵,第一水泵的停转时间、运行时间和转速均可调。示例性地,可以通过控制模块根据环境温度或者第一冷却液回路的温度设置第一水泵的停转时间和运行时间,以控制第一水泵的工作状态,且不同温度区间对应的停转时间和运行时间不同。例如环境温度或者第一冷却液回路的温度越高,第一水泵的停转时间越短,运行时间越长,环境温度或者第一冷却液回路的温度越低,第一水泵的停转时间越长,运行时间越短。
示例性地,在第一时段,根据环境温度设置第一水泵的停转时间和运行时间,以控制第一水泵按照停转时间和运行时间进行交替停转和运行的循环工作;其中,不同环境温度区间对应的停转时间和运行时间均不同;在第二时段,根据第一冷却液回路的冷却液温度重置第一水泵的停转时间和运行时间,以在第一冷却液回路的冷却液温度值小于等于第一预设值时,控制第一水泵按照重置后的停转时间和运行时间进行交替停转和运行,并在第一冷却液回路的冷却液温度值大于第二预设值时正常运行;其中,第二预设值大于第一预设值,第一冷却液回路的不同温度区间对应的停转时间和运行时间均不同;
其中,第一时段可以是自电动车辆开始运行或者开始充电之后的时间段,第二时段可以是第一时段之后的时间段。示例性地,本实施例中的控制方法,可以对第一冷却液回路的自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(一)进行控制,下面以工作模式(一)为例,对本实施例进行说明。
参见图7,在电驱动模块处于工作状态时,为了充分节能,可以通过控制模块对第一水泵140进行节能控制。在第一时段,根据环境温度设置第一水泵140的停转时间和运行时间,以通过控制模块控制第一水泵140按照停转时间和运行时间进行交替停转和运行的循环工作。例如停转时间为t200,运行时间为t201,不同环境温度区间对应的停转时间t200和运行时间t201均不同。示例性地,当环境温度小于等于-10℃时,设置t200为60s,t201为5s。当环境温度大于-10℃且小于等于0℃时,设置t200为45s,t201为5s。当环境温度大于0℃且小于等于10℃时,设置t200为30s,t201为5s。当环境温度大于10℃时,设置t200为0s,t201为5s。
继续参见图7,在第二时段,根据第一冷却液回路的冷却液温度最高值重置第一水泵140的停转时间和运行时间,以在第一冷却液回路的冷却液温度最高值小于等于第一预设值时,控制第一水泵140按照重置后的停转时间和运行时间进行交替停转和运行,并在第一冷却液回路的冷却液温度最高值大于第二预设值时正常运行;其中,第一预设值可以是为一组温度阈值,第二预设值可以是为一个温度阈值,且第二预设值温度阈值高于第一预设值内的所有温度阈值,第一预设值内的不同温度区间对应的停转时间和运行时间均不同。第一冷却液回路的温度,可以是第一冷却液回路中的各个温度传感器检测的最高温度值,例如第一温度传感器T1、第三温度传感器T3和第四温度传感器T4检测的温度中的最高值。在第二时段,根据第一冷却液回路的真实温度值重置第一水泵140的停转时间和运行时间,有助于降低电驱动模块出现温度超标的风险。
示例性地,第二时段的停转时间为t210,运行时间为t211。当第一冷却液回路的温度小于等于-10℃时,设置t210为60s,t211为5s。当第一冷却液回路的温度大于-10℃且小于等于0℃时,设置t210为45s,t211为5s。当第一冷却液回路的温度大于0℃且小于等于10℃时,设置t210为30s,t211为10s。当第一冷却液回路的温度大于10℃且小于等于第二温度阈值T12(参见图21)时,设置t210为10s,t211为20s。其中,第二预设值可以是第二温度阈值T12,第一预设值可以是一组温度阈值,在本实施例中,第一预设值包括-10℃、0℃、10℃共三个温度阈值。在第一冷却液回路的温度大于第二预设值即第二温度阈值T12时,控制第一水泵140正常运行,即退出节能控制模式。
需要说明的是,当控制模块控制第一冷却液回路和第二冷却液回路串联时,为确保第一水泵140具有足够的动力驱动冷却液在串联后的第一冷却液回路和第二冷却液回路中流动,需要通过控制模块控制第一水泵140正常运行,即第一水泵140如果处于节能控制模式,则需要立即退出节能控制模式。
可选地,热管理系统的控制方法还包括:
根据能量存储模块的温度设置第二水泵的停转时间和运行时间,以根据能量存储模块的温度,控制第二水泵按照停转时间和运行时间进行交替停转和运行的循环工作,或者控制第二水泵正常工作;其中,不同温度区间对应的停转时间和运行时间不同。
其中,第二水泵可以是电子水泵,第二水泵的停转时间、运行时间和转速均可调。示例性地,可以通过控制模块根据能量存储模块的温度设置第二水泵的停转时间和运行时间,以控制第二水泵的工作状态,且不同温度区间对应的停转时间和运行时间不同。例如能量存储模块的温度越高,第二水泵的停转时间越短,运行时间越长,能量存储模块的温度越低,第二水泵的停转时间越长,运行时间越短。
示例性地,根据动力电池的温度设置第二水泵的停转时间和运行时间,以在动力电池的温度值小于等于第三预设值时,控制第二水泵按照停转时间和运行时间进行交替停转和运行,并在动力电池的温度值大于第四预设值时正常运行;其中,第四预设值大于第三预设值,动力电池的不同温度区间对应的停转时间和运行时间均不同。
示例性地,本实施例中的控制方法,可以对第二冷却液回路的自然冷却模式,即上述实施例中的工作模式(三)进行控制,下面以工作模式(三)为例,对本实施例进行说明。
参见图9,在动力电池21处于工作状态时,为了充分节能,可以通过控制模块对第二水泵230进行节能控制。根据动力电池21的温度设置第二水泵230的停转时间和运行时间,以在动力电池21的温度值小于等于第三预设值时,控制第二水泵230按照停转时间和运行时间进行交替停转和运行,并在动力电池21的温度值大于第四预设值时正常运行;其中,第三预设值可以为一组温度阈值,第四预设值可以为一个温度阈值,且第四预设值温度阈值高于第三预设值内的所有温度阈值,第三预设值内的不同温度区间对应的停转时间和运行时间均不同。根据动力电池21的温度所处不同的温度区间来分别设置第二水泵230的停转时间和运行时间,能够根据动力电池的真实温度来控制第二水泵230的工作状态,从而有助于降低动力电池21出现温度超标的风险。示例性地,第二水泵230的停转时间为t110,运行时间为t111。当动力电池温度小于等于20℃时,设置的t110为30s,t111为30s。当动力电池温度大于20℃且小于等于25℃时,设置的t110为20s,t111为40s。当动力电池温度大于25℃且小于等于30℃时,设置的t110为10s,t111为50s。其中,第四预设值可以是30℃,第三预设值可以是一组温度阈值,在本实施例中,第三预设值包括20℃、25℃共两个温度阈值。在第二冷却液回路的温度大于第四预设值即30℃时,控制第二水泵230正常运行,即退出节能控制模式。
需要说明的是,当控制模块控制第一冷却液回路和第二冷却液回路串联时,为确保第二水泵230具有足够的动力驱动冷却液在串联后的第一冷却液回路和第二冷却液回路中流动,需要通过控制模块控制第二水泵230正常运行,即第二水泵230如果处于节能控制模式,则需要立即退出节能控制模式。
另外,本实用新型各实施例中,控制热管理系统进入或退出不同工作模式时,所有阈值都可以考虑迟滞控制,即可以将控制热管理系统进入任意工作模式的开启温度阈值和退出该工作模式的关闭温度阈值进行差异化设置,即该工作模式对应的开启温度阈值和关闭温度阈值是不同的数值,例如设置各工作模式的开启温度阈值均略高于相应的关闭温度阈值,以避免热管理系统在进入相应的工作模式时出现来回反复进入退出的情况。
可选地,第一冷却液回路和第二冷却液回路中均连接有水泵和冷却液壶;相应地,热管理系统的控制方法还包括:
在冷却液售后自动加注模式下,以预设的转速和运行时间分别对第一水泵和第二水泵进行控制,通过控制三通阀使第一热交换装置断开或保持与第一冷却液回路的连通,并通过控制四通阀使第一冷却液回路与第二冷却液回路串联或并联,以向第一冷却液回路和/或第二冷却液回路中加注冷却液。
示例性地,热管理系统的工作模式还包括工作模式(十二),下面对热管理系统的工作模式(十二)进行说明。
工作模式(十二):冷却液售后自动加注模式
在车辆处于售后服务模式,即常上电状态(此时车辆并没有启动,电驱动模块和能量存储模块均未处于工作状态),空调开关按键处于关闭状态,车辆档位处于P档位置,并且电子手刹处于开启状态,即工作状态时,同时踩下刹车踏板与油门踏板后,热管理系统工作于冷却液售后自动加注模式。在冷却液售后自动加注模式下,可以分阶段对热管理系统进行控制。
图27至图29是本实用新型实施例提供的热管理系统在冷却液售后自动加注模式的不同阶段下的状态示意图。其中,加粗的线条表示当前处于工作状态中的管路。图5、图27至图29所示的热管理系统的结构相同。下面结合图27至图29,对冷却液售后自动加注模式的工作原理进行说明。
参见图27,在冷却液售后自动加注模式的第一阶段,通过控制模块控制四通阀120的第一端b1和第二端b2连通,第三端b3和第四端b4连通,使第一冷却液回路和第二冷却液回路连通。通过控制模块控制三通阀110的第一端a1和第三端a3连通,使低温散热器131的入口断开与第一冷却液回路的连接。通过控制模块控制第二水泵230先以预设转速R11在预设运行时间tf11内运行,例如R11为2000rpm,tf11为120s,以向第二冷却液回路加注冷却液,此时第一水泵140不工作。在第二水泵230以预设转速R11在预设运行时间tf11内运行完成后,通过控制模块控制第一水泵140以预设转速R12在预设运行时间tf12内运行,例如R12为2500rpm,tf12为120s,以向第一冷却液回路加注冷却液,此时第二水泵230不工作。在第一水泵140以预设转速R12在预设运行时间tf12内运行完成后,冷却液售后自动加注模式的第一阶段结束,进入第二阶段。
参见图28,在冷却液售后自动加注模式的第二阶段,通过控制模块控制四通阀120的第一端b1和第二端b2连通,第三端b3和第四端b4连通,使第一冷却液回路和第二冷却液回路保持连通。通过控制模块控制三通阀110的第一端a1和第二端a2连通,使低温散热器131接入第一冷却液回路中。通过控制模块控制第二水泵230先以预设转速R21在预设运行时间tf21内运行,例如R21为3000rpm,tf21为150s,以向第二冷却液回路继续加注冷却液。同时,通过控制模块控制第一水泵140以预设转速R22在预设运行时间tf22内运行,例如R22为3500rpm,tf22为150s,以向第一冷却液回路继续加注冷却液。在第二水泵230以预设转速R21在预设运行时间tf21内运行完成,且第一水泵140以预设转速R22在预设运行时间tf22内运行完成后,冷却液售后自动加注模式的第二阶段结束,进入第三阶段。
参见图29,在冷却液售后自动加注模式的第三阶段,通过控制模块控制四通阀120的第一端b1和第四端b4连通,第二端b2和第三端b3连通,使第一冷却液回路和第二冷却液回路串联。通过控制模块控制三通阀110的第一端a1和第二端a2连通,使低温散热器131接入第一冷却液回路中。通过控制模块控制第二水泵230先以预设转速R31在预设运行时间tf31内运行,例如R31为3000rpm,tf31为600s。同时,通过控制模块控制第一水泵140以预设转速R32在预设运行时间tf32内运行,tf32须等于tf31,例如R32为3500rpm,tf32为600s,以向串联后的第一冷却液回路和第二冷却液回路中加注冷却液。在第二水泵230以预设转速R31在预设运行时间tf31内运行完成,且第一水泵140以预设转速R32在预设运行时间tf32内运行完成后,冷却液售后自动加注模式的第三阶段结束,热管理系统退出冷却液售后自动加注模式。
需要说明的是,在冷却液售后自动加注模式的第一阶段至第三阶段中,第一水泵140和第二水泵230的预设转速和预设运行时间均可以根据实际冷却液售后加注开发试验中的相关评估方法来标定,本实施例对此不进行限制。在执行冷却液售后自动加注模式之前及整个过程中,需要确保第一冷却液回路和第二冷却液回路中有充足的冷却液,以避免第一水泵140和第二水泵230发生空转而报错。因此,可以预先在第一冷却液存储装置150和第二冷却液存储装置240中添加充足的冷却液,然后再触发热管理系统执行冷却液售后自动加注模式,并在第一冷却液存储装置150和第二冷却液存储装置240中的冷却液位降低后,及时向第一冷却液存储装置150和第二冷却液存储装置240中补充冷却液。
本实施例的技术方案,在冷却液售后自动加注模式,通过三通阀110控制低温散热器131是否接入第一冷却液回路,通过四通阀120控制第一冷却液回路和第二冷却液回路串并联,通过控制第一水泵140和第二水泵230在第一阶段至第三阶段的预设转速和预设运行时间,以向第一冷却液回路和第二冷却液回路中加注冷却液,实现冷却液自动加注的目的。在冷却液售后自动加注模式的第一阶段,通过控制第二冷却液回路和第一冷却液回路的依次运行,有助于有序地向热管理系统中加注所需的冷却液。在冷却液售后自动加注模式的第二阶段,通过控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的运行,能够补充低温散热器131所在的支路所需的冷却液,并继续排出第一冷却液回路和第二冷却液回路中的剩余空气。在冷却液售后自动加注模式的第三阶段,通过控制第一冷却液回路和第二冷却液回路的长时间串联运行,有助于排出整体管路中的剩余空气。
可选地,加热、通风和冷却子系统的工作模式包括制冷模式、除雾模式、制热模式和除霜模式;热管理系统的控制方法还包括:
根据接收到的加热、通风和冷却子系统的工作模式的控制指令,以及第一冷却液回路的温度和能量存储模块的温度,对三通阀、四通阀以及加热、通风和冷却子系统的工作模式进行控制。
示例性地,在接收到制冷模式和/或除雾模式的控制指令时,控制压缩机、第一冷凝器、风扇、储气与干燥装置和蒸发器工作,以通过加热、通风和冷却子系统对乘员舱进行相应的热管理。
本实用新型实施例的技术方案,适用于对热管理系统的制冷模式和/或除雾模式进行控制,具体的工作原理和相应的技术效果可参照上述实施例中的工作模式(七)进行理解,这里不再赘述。
可选地,在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,或者同时接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,控制加热、通风和冷却子系统以相应的工作模式进行工作,并通过控制四通阀使第一冷却液回路与第二冷却液回路串联或并联,以通过第一冷却液回路和第二冷却液回路的热量,或者通过第二冷却液回路的热量为加热、通风和冷却子系统提供采暖。
示例性地,在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,控制压缩机、第二冷凝器、储气与干燥装置和冷却器工作,对四通阀进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路对乘员舱进行热管理;
或者,在接收到制热模式和/或除霜模式的控制指令时,控制电动压缩机、第二冷凝器、储气与干燥装置和冷却器工作,对四通阀进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,并控制第二冷却液回路和第一冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统、第二冷却液回路和第一冷却液回路对乘员舱进行热管理。
本实用新型实施例的技术方案,适用于对热管理系统的制热模式和/或除霜模式进行控制,具体的工作原理和相应的技术效果可参照上述实施例中的工作模式(八)进行理解,这里不再赘述。
示例性地,在接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,控制压缩机、第二冷凝器、储气与干燥装置、蒸发器和冷却器工作,对四通阀进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路并联,并控制第二冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统和第二冷却液回路对乘员舱进行热管理;
或者,在接收到制热模式和除雾模式的控制指令时,控制压缩机、第二冷凝器、储气与干燥装置、蒸发器和冷却器工作,对四通阀进行控制,使第二冷却液回路和第一冷却液回路串联,并控制第二冷却液回路和第一冷却液回路工作,以通过加热、通风和冷却子系统、第二冷却液回路和第一冷却液回路对乘员舱进行热管理。
本实用新型实施例的技术方案,适用于对热管理系统的制热模式和/或除霜模式进行控制,具体的工作原理和相应的技术效果可参照上述实施例中的工作模式(九)进行理解,这里不再赘述。
注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型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实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种热管理系统,其特征在于,配置于电动车辆中,所述电动车辆包括能量存储模块和电驱动模块;所述热管理系统包括:
第一冷却液回路,所述第一冷却液回路以热交换方式连接所述电驱动模块,所述第一冷却液回路包括可调节的三通阀和可调节的四通阀;
第二冷却液回路,所述第二冷却液回路以热交换方式连接所述能量存储模块,所述第二冷却液回路包括所述四通阀和冷却装置;
加热、通风和冷却子系统,所述加热、通风和冷却子系统以热交换方式连接所述第一冷却液回路,所述加热、通风和冷却子系统包括所述冷却装置。
2.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述第一冷却液回路还包括第一热交换装置,所述三通阀的第一端以热交换方式连接所述电驱动模块,所述三通阀的第二端连接所述第一热交换装置的一端,所述三通阀的第三端连接所述第一热交换装置的另一端。
3.根据权利要求1所述的热管理系统,其特征在于,所述冷却装置包括冷却器,所述冷却器以热交换方式连接所述能量存储模块。
4.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,所述加热、通风和冷却子系统还包括第一冷凝器,所述第一冷凝器以热交换方式连接所述第一热交换装置。
5.根据权利要求2所述的热管理系统,其特征在于,所述第一冷却液回路还包括第一水泵和第一冷却液存储装置;
所述第一水泵的入口连接所述四通阀的第一端,所述电驱动模块以热交换方式连接于所述第一水泵的出口和所述三通阀的第一端之间,所述三通阀的第三端还连接至所述四通阀的第二端;所述第一冷却液存储装置的补水口和排气口均连接于所述第一冷却液回路中。
6.根据权利要求3所述的热管理系统,其特征在于,所述第二冷却液回路还包括加热装置、第二水泵和第二冷却液存储装置;
所述第二水泵的入口连接所述四通阀的第三端,所述加热装置和所述冷却器连接于所述第二水泵的出口和所述四通阀的第四端之间,所述能量存储模块以热交换方式连接于所述加热装置和所述冷却器之间;所述第二冷却液存储装置的补水口和排气口均连接于所述第二冷却液回路中。
7.根据权利要求4所述的热管理系统,其特征在于,所述加热、通风和冷却子系统还包括风扇、压缩机、第二冷凝器、蒸发器和储气与干燥装置;
所述风扇以热交换方式连接所述第一冷凝器和所述第一热交换装置;所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别连接于所述压缩机的出口和所述储气与干燥装置的入口之间,所述蒸发器和所述冷却装置分别连接于所述储气与干燥装置的出口与所述压缩机的入口之间。
8.根据权利要求1-7中任一所述的热管理系统,其特征在于,所述电动车辆还包括高级驾驶辅助系统模块,所述高级驾驶辅助系统模块以热交换方式连接于所述第一冷却液回路或所述第二冷却液回路中。
9.一种电动车辆,其特征在于,包括权利要求1-8中任一所述的热管理系统。
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