CN216915450U - 一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，包括液冷电池热管理系统、电机冷却系统和空调系统，所述电机冷却系统中包括有电机散热器和板式换热器，所述液冷电池热管理系统与电机冷却系统管道连接，所述电机冷却系统通过电机散热器和板式换热器与所述空调系统换热连接，将空调系统、液冷电池热管理系统和电机冷却系统进行集成管理，实现了废热回收，解决了电池热管理系统压缩机频繁气动的问题，提升制热效果，节约整车能耗；同时实现了零部件的最大共用化，提高了部件利用效率。

Description

一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统

技术领域

本实用新型属于电池热管理系统技术领域，具体涉及一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统。

背景技术

目前大多数纯电动环卫车多采用互相独立的驾驶室空调系统、液冷电池热管理系统、电机冷却系统，冷却介质互相独立，对于纯电动环卫车来说，空调系统、液冷电池热管理系统和电机冷却系统中冷却介质不能共用，独立进行热管理，增大了纯电动环卫车的能耗，使得零部件的利用效率低，增加了整车的重量及成本，而且，现有的电池热管理系统仅依靠压缩机制冷系统进行冷却，由于发热密度的提升，即使室外温度较低的情况下也依旧有冷却需求，此时，压缩机会频繁启动，频繁启动会带来电池冷却液温度波动大、能耗高和可靠性差的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统。

一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，包括液冷电池热管理系统、电机冷却系统和空调系统，其中，所述电机冷却系统中包括有电机散热器和板式换热器，所述液冷电池热管理系统与电机冷却系统管道连接，所述电机冷却系统通过电机散热器和板式换热器与所述空调系统换热连接。

所述电机散热器包括第一电机散热器和第二电机散热器，所述第一电机散热器和第二电机散热器之间设置有换热调节阀门，所述第一电机散热器和第二电机散热器通过换热调节阀门并联连接，所述第一电机散热器与液冷电池热管理系统管道连接。

所述液冷电池热管理系统包括电池模组、电池区水泵和压缩机冷却单元，所述电池模组上设置有冷却管道，所述冷却管道与电池区水泵管道连接，所述电池区水泵和压缩机冷却单元管道连接，所述压缩机冷却单元与第一电机散热器之间设置有第一换热调节阀门，所述压缩机冷却单元通过第一换热调节阀门与第一电机散热器并联连接。

所述电池区水泵至少为两个，两个电池区水泵并联连接，所述电池区水泵还连接有支路管道，所述支路管道上设置有膨胀罐，所述膨胀罐上设置有水位开关，所述膨胀罐和水位开关均与电池区水泵管道连接，所述电池区水泵与压缩机冷却单元之间还设置有冷却调节阀，所述电池区水泵通过冷却调节阀与压缩机冷却单元管道连接。

所述压缩机冷却单元包括电池区压缩机、冷凝器、第一膨胀阀和电池区板式换热器，所述电池区压缩机、冷凝器、第一膨胀阀和电池区板式换热器串联连接，所述电池区板式换热器与电池区水泵管道连接，所述电池区板式换热器与第一电机散热器并联连接，所述电池区压缩机两端设置有第一压力开关，所述电池区压缩机通过第一压力开关分别与冷凝器和电池区板式换热器管道连接，所述冷凝器与第一膨胀阀之间设置有第一过滤器，所述冷凝器通过第一过滤器和第一膨胀阀与电池区板式换热器管道连接。

所述电机冷却系统还包括电机控制器、电机驱动器和电机水泵，所述电机控制器和电机驱动器上均设置有电机水冷管，所述电机水冷管与电机水泵管道连接，所述电机水泵通过板式换热器和第二电机散热器管道连接，所述第二电机散热器与电机控制器和电机驱动器管道连接，所述电机水泵还连接有电机支路管道，所述电机支路管道上设置有电机膨胀罐，所述电机膨胀罐上设置有电机水位开关，所述电机膨胀罐和电机水位开关均与电机水泵管道连接。

所述空调系统包括空调压缩机、四通阀、车外换热器、车内换热器和气液分离器，所述四通阀上设置有第一阀门端口、第二阀门端口、第三阀门端口和第四阀门端口，其中，第一阀门端口与空调压缩机管道连接，第二阀门端口与车外换热器管道连接，所述第三阀门端口与气液分离器管道连接，所述第四阀门端口与车内换热器管道连接。

所述第二阀门端口与车外换热器之间还设置有单向阀，所述单向阀与板式换热器并联连接，所述第二阀门端口通过单向阀与车外换热器管道连接，所述板式换热器上还设置有第二换热调节阀，所述板式换热器通过第二换热调节阀均与单向阀并联连接。

所述空调压缩机两端设置有第二压力开关，所述空调压缩机通过第二压力开关分别与第一阀门端口和气液分离器管道连接，所述车外换热器与车内换热器之间还设置有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀两端均设置有过滤器，所述车外换热器与车内换热器通过过滤器和电子膨胀阀管道连接。

所述车外换热器与第一电机散热器和第二电机散热器之间换热连接。

本实用新型公开了一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，将空调系统、液冷电池热管理系统和电机冷却系统进行集成管理，实现了废热回收，解决了电池热管理系统压缩机频繁气动的问题，提升制热效果，节约整车能耗；同时实现了零部件的最大共用化，提高了部件利用效率，降低了整车重量及成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是液冷电池热管理系统的结构示意图。

图3是电机冷却系统和空调系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，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，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，包括液冷电池热管理系统1、电机冷却系统4和空调系统5，其中，所述电机冷却系统4中包括有电机散热器和板式换热器6，所述液冷电池热管理系统1与电机冷却系统4管道连接，所述电机冷却系统4通过电机散热器和板式换热器6与所述空调系统5换热连接。

所述电机散热器包括第一电机散热器8和第二电机散热器9，所述第一电机散热器8和第二电机散热器9之间设置有换热调节阀门3，所述第一电机散热器8和第二电机散热器9通过换热调节阀门3并联连接，所述第一电机散热器8与液冷电池热管理系统1管道连接。所述第一电机散热器8和第二电机散热器9既可以液冷电池热管理系统1与电机冷却系统4共用，也可以电机冷却系统4与空调系统5共用，实现了零部件的最大共用化。

如图1至图2所示，所述液冷电池热管理系统1包括电池模组21、电池区水泵11和压缩机冷却单元13，所述电池模组21上设置有冷却管道22，所述冷却管道22与电池区水泵11管道连接，所述电池区水泵11和压缩机冷却单元13管道连接，所述压缩机冷却单元13与第一电机散热器8之间设置有第一换热调节阀门2，所述压缩机冷却单元13通过第一换热调节阀门2与第一电机散热器8并联连接。

在本实施例中所述电池模组21中的电池优选为锂电池，所述电池模组21包括多组锂电池串并联构成电池PACK，所述电池PACK括电池组、汇流排、保护板、外包装和塑料支架等。所述电池PACK成型后电池电压及容量有很大提高，所以需要进行热管理，以使得电池PACK能够充电均衡、温度稳定。冷却水可以通过电池模组21上设置的冷却管道22对电池模组21进行降温。所述冷却管道22与电池区水泵11和压缩机冷却单元13之间通过管道依次连接实现了冷却水在液冷电池热管理系统中的循环流动，保证了电池模组21的水冷降温。

所述电池区水泵11至少为两个，两个电池区水泵11并联连接，两个电池区水泵11增大了水泵的泵水容量，有利于提高管道中水流的流速或水流量，所述电池区水泵11还连接有支路管道，所述支路管道上设置有膨胀罐12，所述膨胀罐12上设置有水位开关10，所述膨胀罐12和水位开关10均与电池区水泵11管道连接，所述电池区水泵11与压缩机冷却单元13之间还设置有冷却调节阀17，所述电池区水泵11通过冷却调节阀17与压缩机冷却单元13管道连接。所述冷却调节阀17优选为蝶阀，所述冷却调节阀17可以控制管道中水流的流量。

所述膨胀罐12是一种当水流压力降低时膨胀罐12内的气体压力大于水的压力，此时气体膨胀将气囊内的水挤出到支路管道中，以能够对所述液冷电池热管理系统1进行补水，所述水位开关10具有控制给水的作用，在管道中水量充足时停止上水，在水量不足时启动上水。在本实施例中，所述膨胀罐12和水位开关10优选设置在电池区水泵11的泵口附近，膨胀罐12和水位开关10相互配合能够及时向管道中进行补水，保证了管道内水循环的正常，避免了电池区水泵11的空转。

所述压缩机冷却单元13包括电池区压缩机15、冷凝器14、第一膨胀阀20和电池区板式换热器16，所述电池区压缩机15、冷凝器14、第一膨胀阀20和电池区板式换热器16串联连接，所述电池区板式换热器16与电池区水泵11管道连接，所述电池区板式换热器16与第一电机散热器8并联连接，所述电池区压缩机15两端设置有第一压力开关18，所述电池区压缩机15通过第一压力开关18分别与冷凝器14和电池区板式换热器16管道连接，所述冷凝器14与第一膨胀阀20之间设置有第一过滤器19，所述冷凝器14通过第一过滤器19和第一膨胀阀20与电池区板式换热器16管道连接。

所述电池区压缩机15可以气态制冷剂进行压缩至高压，而后，高压气态制冷剂通过第一压力开关18流入到冷凝器14中，冷凝器14是换热器的一种，能够把气体或蒸汽转变为液体，从气体到液体是一个放热过程，因此冷凝器14工作时，自身具有较高温度，所述冷凝器14上设置有排风扇以加快散热，高压气态制冷剂在冷凝器14中冷凝为液态制冷剂，所述液态制冷剂通过管道流入电池区板式换热器16中，液态制冷剂在电池区板式换热器16中通过吸热蒸发为气态制冷剂，所述气态制冷剂通过管道进再次进入至电池区压缩机15中进行压缩以完成下次热循环。

所述液态制冷剂在电池区板式换热器16中是与冷却水进行换热的，换热后冷却水将从电池模组21工作时产生的热量传递给了液态制冷剂使得冷却水降温，液态制冷剂吸热而蒸发为气态制冷剂，所述第一压力开关18可以根据设定的压力值实现开关，以保证制冷剂在压缩机冷却单元13内稳定循环流动。

在本实施例中，通过调节冷却调节阀17和第一换热调节阀门2的开闭可以选择经过电池模组21的冷却水是通过压缩机冷却单元13还是通过第一电机散热器8，在室外温度较低的时，可以通过打开第一换热调节阀门2、关闭冷却调节阀17，通过第一电机散热装置8对电池模组21进行降温，这样避免了电池区压缩机15的频繁启动，节约能耗。

如图1至图3所示，所述电机冷却系统4还包括电机控制器25、电机驱动器27和电机水泵29，所述电机控制器25和电机驱动器27上均设置有电机水冷管26，所述电机水冷管26与电机水泵29管道连接，所述电机水泵29通过板式换热器6和第二电机散热器9管道连接，所述第二电机散热器9与电机控制器25和电机驱动器27管道连接，所述电机水泵29还连接有电机支路管道，所述电机支路管道上设置有电机膨胀罐28，所述电机膨胀罐28上设置有电机水位开关24，所述电机膨胀罐28和电机水位开关24均与电机水泵29管道连接。在本实施例中，所述电机水冷管26内流通的是冷却水，所述冷却水可以对电机控制器25和电机驱动器27进行水冷降温。

所述空调系统5包括空调压缩机37、四通阀31、车外换热器40、车内换热器39和气液分离器38，所述四通阀31上设置有第一阀门端口34、第二阀门端口32、第三阀门端口33和第四阀门端口35，其中，第一阀门端口34与空调压缩机37管道连接，第二阀门端口32与车外换热器40管道连接，所述第三阀门端口33与气液分离器38管道连接，所述第四阀门端口35与车内换热器39管道连接。

所述第二阀门端口32与车外换热器40之间还设置有单向阀30，所述单向阀30与板式换热器6并联连接，所述第二阀门端口32通过单向阀30与车外换热器40管道连接，所述板式换热器6上还设置有第二换热调节阀7，所述板式换热器6通过第二换热调节阀7均与单向阀30并联连接。

所述空调压缩机37两端设置有第二压力开关36，所述空调压缩机37通过第二压力开关36分别与第一阀门端口34和气液分离器38管道连接，所述车外换热器40与车内换热器39之间还设置有电子膨胀阀44，所述电子膨胀阀44两端均设置有过滤器43，所述车外换热器40与车内换热器39通过过滤器43和电子膨胀阀44管道连接。

所述车外换热器40与第一电机散热器8和第二电机散热器9之间换热连接。

所述空调系统5包括制热和制冷两种模式，在制冷模式下，第一阀门端口34与第二阀门端口32导通，第三阀门端口33与第四阀门端口35导通，此时空调压缩机37将气态的空调制冷剂压缩为高压气态制冷剂排出，气态的空调制冷剂通过第一阀门端口34、第二阀门端口32和单向阀30流向车外换热器40，车外换热器40将气态的空调制冷剂冷凝为液态空调制冷剂，在冷凝过程中，车外换热器40产生的热量可以通过第一电机散热器8和第二电机散热器9进行散热，此外，所述车外换热器40上还设置有第一换热风机23，所述第一换热风机23进一步加快了车外换热器40在冷凝过程中的散热。

从车外换热器40中流出的液态空调制冷剂，通过过滤器43和电子膨胀阀44流入至车内换热器39中，车内换热器39将液态空调制冷剂蒸发变成气态空调制冷剂，蒸发过程吸收热量使得周围温度降低变冷，车内换热器39上设置有第二换热风机41，第二换热风机41将周围的冷空气吹入车内实现制冷，所述气态空调制冷剂从车内换热器39流出通过第四阀门端口35、第三阀门端口33和气液分离器38流入到空调压缩机37中进行压缩以实现下次制冷循环。

所述制热模式时，调节四通阀31使得第一阀门端口34与第四阀门端口35导通，第二阀门端口32与第三阀门端口33导通，空调压缩机37将气态空调制冷剂压缩，压缩后的气态空调制冷剂通过第一阀门端口34、第四阀门端口35流入至车内换热器39中，此时，车内换热器39为起到冷凝的作用，将气态空调制冷剂冷凝为液态空调制冷剂，冷凝过程中，所述车内换热器39向外放热，并且所述车内换热器39上还设置有PTC加热器42，所述PTC加热器42被加热后，产生制热效果，在第二换热风机41的作用下，热空气被吹进车内实现制热，从车内换热器39流出的液态空调制冷剂通过过滤器43和电子膨胀阀44流入车外换热器40中，此时车外换热器40可将液态空调制冷剂蒸发为气态空调制冷剂，气态空调制冷剂通过第二换热调节阀7和板式换热器6流入第二阀门端口32并通过第三阀门端口33流入气液分离器38中，经过气液分离后再次流入空调压缩机37中。

在制热模式下，所述车外换热器40在蒸发的过程中需要吸收周围的热量，为防止车外换热器40有结霜的现象，在本实施例中，可以通过调节第二换热调节阀7，使得板式换热器6与车外换热器40进行热交换，以利用电机冷却系统4中冷却水所携带的热量与车外换热器40进行热交换，减少了车外换热器40的能耗。

根据电机冷却系统4中电机控制器25和电机驱动器27的工作温度的高低可以调整换热调节阀门3来选择利用第一电机散热器8或第二电机散热器9对电机控制器25和电机驱动器27进行水冷散热。

根据电池模组21工作温度的不同，可以选择开启冷却调节阀17、第一换热调节阀门2或换热阀门3来对电池模组21进行水冷散热，在较低工作温度时，可以仅开启第一换热调节阀门2，使得冷却水通过第一电机散热器8进行冷却水散热；在温度稍高时，可以同时开启第一换热调节阀门2和换热阀门3，使得冷却水通过第一电机散热器8和第二电机散热器9进行电池模组21的水冷散热；在温度较高时，可以同时开启冷却调节阀17、第一换热调节阀门2和换热阀门3，使得冷却水通过压缩机冷却单元13、第一电机散热器8和第二电机散热器9以对电池模组21进行水冷散热。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：包括液冷电池热管理系统（1）、电机冷却系统（4）和空调系统（5），其中，所述电机冷却系统（4）中包括有电机散热器和板式换热器（6），所述液冷电池热管理系统（1）与电机冷却系统（4）管道连接，所述电机冷却系统（4）通过电机散热器和板式换热器（6）与所述空调系统（5）换热连接。

2.根据权利要求1所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述电机散热器包括第一电机散热器（8）和第二电机散热器（9），所述第一电机散热器（8）和第二电机散热器（9）之间设置有换热调节阀门（3），所述第一电机散热器（8）和第二电机散热器（9）通过换热调节阀门（3）并联连接，所述第一电机散热器（8）与液冷电池热管理系统（1）管道连接。

3.根据权利要求2所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述液冷电池热管理系统（1）包括电池模组（21）、电池区水泵（11）和压缩机冷却单元（13），所述电池模组（21）上设置有冷却管道（22），所述冷却管道（22）与电池区水泵（11）管道连接，所述电池区水泵（11）和压缩机冷却单元（13）管道连接，所述压缩机冷却单元（13）与第一电机散热器（8）之间设置有第一换热调节阀门（2），所述压缩机冷却单元（13）通过第一换热调节阀门（2）与第一电机散热器（8）并联连接。

4.根据权利要求3所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述电池区水泵（11）至少为两个，两个电池区水泵（11）并联连接，所述电池区水泵（11）还连接有支路管道，所述支路管道上设置有膨胀罐（12），所述膨胀罐（12）上设置有水位开关（10），所述膨胀罐（12）和水位开关（10）均与电池区水泵（11）管道连接，所述电池区水泵（11）与压缩机冷却单元（13）之间还设置有冷却调节阀（17），所述电池区水泵（11）通过冷却调节阀（17）与压缩机冷却单元（13）管道连接。

5.根据权利要求4所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述压缩机冷却单元（13）包括电池区压缩机（15）、冷凝器（14）、第一膨胀阀（20）和电池区板式换热器（16），所述电池区压缩机（15）、冷凝器（14）、第一膨胀阀（20）和电池区板式换热器（16）串联连接，所述电池区板式换热器（16）与电池区水泵（11）管道连接，所述电池区板式换热器（16）与第一电机散热器（8）并联连接，所述电池区压缩机（15）两端设置有第一压力开关（18），所述电池区压缩机（15）通过第一压力开关（18）分别与冷凝器（14）和电池区板式换热器（16）管道连接，所述冷凝器（14）与第一膨胀阀（20）之间设置有第一过滤器（19），所述冷凝器（14）通过第一过滤器（19）和第一膨胀阀（20）与电池区板式换热器（16）管道连接。

6.根据权利要求1所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述电机冷却系统（4）还包括电机控制器（25）、电机驱动器（27）和电机水泵（29），所述电机控制器（25）和电机驱动器（27）上均设置有电机水冷管（26），所述电机水冷管（26）与电机水泵（29）管道连接，所述电机水泵（29）通过板式换热器（6）和第二电机散热器（9）管道连接，所述第二电机散热器（9）与电机控制器（25）和电机驱动器（27）管道连接，所述电机水泵（29）还连接有电机支路管道，所述电机支路管道上设置有电机膨胀罐（28），所述电机膨胀罐（28）上设置有电机水位开关（24），所述电机膨胀罐（28）和电机水位开关（24）均与电机水泵（29）管道连接。

7.根据权利要求1所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述空调系统（5）包括空调压缩机（37）、四通阀（31）、车外换热器（40）、车内换热器（39）和气液分离器（38），所述四通阀（31）上设置有第一阀门端口（34）、第二阀门端口（32）、第三阀门端口（33）和第四阀门端口（35），其中，第一阀门端口（34）与空调压缩机（37）管道连接，第二阀门端口（32）与车外换热器（40）管道连接，所述第三阀门端口（33）与气液分离器（38）管道连接，所述第四阀门端口（35）与车内换热器（39）管道连接。

8.根据权利要求7所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述第二阀门端口（32）与车外换热器（40）之间还设置有单向阀（30），所述单向阀（30）与板式换热器（6）并联连接，所述第二阀门端口（32）通过单向阀（30）与车外换热器（40）管道连接，所述板式换热器（6）上还设置有第二换热调节阀（7），所述板式换热器（6）通过第二换热调节阀（7）均与单向阀（30）并联连接。

9.根据权利要求7所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述空调压缩机（37）两端设置有第二压力开关（36），所述空调压缩机（37）通过第二压力开关（36）分别与第一阀门端口（34）和气液分离器（38）管道连接，所述车外换热器（40）与车内换热器（39）之间还设置有电子膨胀阀（44），所述电子膨胀阀（44）两端均设置有过滤器（43），所述车外换热器（40）与车内换热器（39）通过过滤器（43）和电子膨胀阀（44）管道连接。

10.根据权利要求7所述的纯电动环卫车用一体化集成式整车热管理系统，其特征在于：所述车外换热器（40）与第一电机散热器（8）和第二电机散热器（9）之间换热连接。

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