CN218489451U - 一种纯电动车辆及其热管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于纯电动车辆技术领域，具体涉及一种纯电动车辆及其热管理系统。热管理系统包括电池循环管路、电驱动循环管路、热泵空调循环管路和散热器循环支路，其中，电池循环管路通过换热器与热泵空调循环管路连接，电池循环管路、电驱动循环管路和散热器循环支路通过六通阀连接，并通过控制六通阀控制冷却液循环路径，实现工作模式的切换。本实用新型实现了电驱动循环管路与电池循环的有效集成，并在拓展出6个工作模式的前提下，简化了管路结构和控制逻辑，减少了控制阀的数量；另外，本实用新型还在电池循环管路与电驱动循环管路之间设置有节流阀，能够实现电池循环管路内部压力的调节。

Description

一种纯电动车辆及其热管理系统

技术领域

本实用新型属于纯电动车辆技术领域，具体涉及一种纯电动车辆及其热管理系统。

背景技术

纯电动车辆热管理系统通常包括电驱动热管理子系统、电池热管理子系统、空调子系统等部分，各热管理子系统如果分开设计，则存在整车布置空间占用大、系统成本高、热量利用率低的问题。

现有技术中，通常采用热交换器、可控阀组等设备或元件将两个以上的管理子系统对应的管路连通，构成集成的整体循环回路，对有散热需求的部分进行集中散热，并将余热运输至有热量需求的部分，从而提高热量利用率、压缩布置空间；在通过相互接通进行集成后，如果要改变管路之间的连通关系，基本上都是通过系统管路上的各种阀之间构成的组合关系来实现的。

授权公告号为CN209274301U的实用新型专利中公开了一种用于电动车辆的热管理系统，该热管理系统中设有空调系统、电池包冷却系统、电机冷却系统以及设置在各个系统回路上的包括三通阀和膨胀阀在内的多个阀组，用于切换各种系统模式，在进行模式切换时根据特定逻辑控制各个不同阀组开启或关闭，使得冷却液按照不同的路径在各个系统回路间循环，从而实现相应的功能模式。这种涉及多个独立阀组的模式切换方式在设置有较多功能模式的情况下，所需的控制逻辑复杂，控制操作繁琐，且控制过程牵扯到较多连接件，容易出现错误，无法达到预期的热管理效果，进而影响整车性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纯电动车辆及其热管理系统，用于解决现有技术中控制多个独立阀组的切换功能模式的方式使得控制逻辑复杂且控制效果差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种纯电动车辆的热管理系统，包括电池循环管路、电驱动循环管路以及热泵空调循环管路，其中，电池循环管路通过换热器与热泵空调循环管路连接；所述热管理系统还包括有六通阀和散热器循环支路；

所述六通阀具有三个入口和三个出口，分别为第一入口、第二入口、第三入口和第一出口、第二出口、第三出口；所述散热器循环支路一端连接第一入口，另一端连接第一出口；所述电池循环管路一端连接第二入口，另一端连接第二出口；所述电驱动循环管路一端连接第三入口，另一端连接第三出口；

所述电池循环管路与电驱动循环管路之间还设置有节流阀。

上述技术方案的有益效果为：通过一个六通阀将各个独立循环管路进行连接，实现了热管理系统循环管路的耦合化设计，通过对六通阀的控制可拓展出6种工作模式，简化了管路结构和控制逻辑，减少了控制阀的数量。另外，本实用新型还设置有能够调节电池循环管路内部压力的节流阀，避免因第一水泵出口压力过高导致的电池冷板损坏。

进一步地，为实现自动排气以及使系统获得更好的排气效果，所述电池循环管路和/或电驱动循环管路上设有自动排气阀。

进一步地，所述热管理系统还包括膨胀水箱，用于为各循环管路补充液体。

进一步地，所述膨胀水箱并联在电池循环管路上，或者，为了在固定的膨胀水箱尺寸要求下提供更大的冷却液储备量与膨胀容积，所述膨胀水箱并联在整个系统压力最低点。

进一步地，为除去管路循环时冷却液中的杂质，所述电池循环管路、电驱动循环管路、散热器循环支路中的至少一个管路或支路上设有过滤器。

本实用新型还提供了一种纯电动车辆，包括电池、驱动电机、热泵空调，还包括上述介绍的热管理系统，并达到与该热管理系统相同的有益效果。

附图说明

图1为本实用新型系统实施例中一种纯电动车辆及其热管理系统的示意图；

其中，1-整车热泵空调系统，2-电池模块，3-电驱动模块，4-散热器模块，5-换热器，6-膨胀水箱，7-第一水泵，8-第二水泵，9-六通阀，10-第一自动排气阀，4-第二自动排气阀，12-节流阀，13-过滤器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

系统实施例

参照图1，本实用新型的热管理系统主要包括：电池循环管路、电驱动循环管路、热泵空调循环管路、散热器循环支路、节流阀、六通阀以及膨胀水箱。

具体地，电池循环管路为用于绕设在电池模块2上的管路，该管路串设有第一自动排气阀10、换热器5、第一水泵7；电驱动循环管路为用于绕设在电驱动模块3上的管路，该电驱动模块3为驱动电机和/或电机控制器，该管路串设有第二自动排气阀11、过滤器13、第二水泵8；热泵空调循环管路中具体包括电动压缩机、冷凝器、蒸发器、风机、膨胀阀、四通阀等零部件；散热器循环支路包括散热器模块4；其中，热泵空调循环管路采用冷媒循环，并通过换热器5与电池循环管路热连接。具体而言，本实施例中的换热器5采用板式换热器，板式换热器采用两组端口，第一组端口串设在电池循环管路中，第二组端口串设在热泵空调循环管路中。

为调节电池循环管路的内部压力，避免因第一水泵7出口压力过高导致的电池冷板损坏，电池循环管路和电驱动循环管路之间通过节流阀连通。

为了能够及时补充系统中的冷却液与维持系统压力，本热管理系统还设置有膨胀水箱6，用于作为系统与外界环境的接口，该膨胀水箱可并联在电驱动循环管路上；在一个优选实施例中，该膨胀水箱也可以设置为并联在整个系统压力最低点处，该系统压力最低点通常位于水泵的进水口。

上述电池循环管路、电驱动循环管路、散热器循环支路中的至少一个管路或支路上设有一个或多个过滤器，用于滤除冷却液中的杂质或异物，避免对管路造成损害，进而影响热管理系统的冷却或加热效果；过滤器的具体位置和数量可以根据实际需要进行适应性调整；在本实施例中，将过滤器13设置在膨胀水箱6与第二水泵8之间，在循环开始时即能够从源头进行过滤，从而更及时地滤除杂质。

六通阀9具有三个出口和三个入口，分别为第一出口A、第一入口B、第二出口C、第二入口D、第三出口E和第三入口F，各个出口与入口之间均能够两两接通，具体接通情况可以根据需求进行控制；各管路与六通阀的出入口的连接关系具体为：散热器循环支路一端连接第一出口A，另一端连接第一入口B；电池循环管路一端连接第二出口C，另一端连接第二入口D；电驱动循环管路一端连接第三出口E，另一端连接第三入口F；通过六通阀9能够实现不同工作模式的切换。

上述的热管理系统能实现如下6种工作模式，各个工作模式的具体情况为：

1、冷却液加注模式。在系统冷却液加注时，需要将电池循环管路、电驱动循环管路、散热器模块4通过六通阀9连通，以进行系统内冷却液的抽真空加注或非真空加注。此时冷却液的循环路径为：

膨胀水箱6中的冷却液通过过滤器13、第二水泵8，流经电驱动模块3和第二自动排气阀11后分成两路，其中一路通过节流阀12流至第一自动排气阀10，另一路通过六通阀9(从第二入口D到第三出口E)流至第一自动排气阀10，此处通过两路分流的方式调节循环管路内部压力，避免单条路径压力过高，损坏电池冷板；然后依次流经换热器5、第一水泵7、电池模块2、六通阀9(从第三入口F到第一出口A)、散热器模块4、六通阀9(从第一入口B到第二出口C)，再回到过滤器13。

此时热泵空调模块1不工作，冷媒无循环。

2、常规模式。在常规模式下，电池热管理、电驱动热管理为独立的循环，二者冷却液管路不连通。电池循环管路通过换热器5实现系统内冷却液温度控制，电驱动循环管路通过散热器模块4实现系统内冷却液温度控制。在此工作模式下，系统的循环路径为：

第一冷却液循环路径：冷却液通过第二水泵8，依次流经电驱动模块3、第二自动排气阀11、六通阀9(从第二入口D到第一出口A)、散热器模块4、六通阀9(从第一入口B到第二出口C)、过滤器13，再回到第二水泵8；

第二冷却液循环路径：冷却液通过第一水泵7，依次流经电池模块2、六通阀9(从第三入口F到第三出口E)、第一自动排气阀10、换热器5，再回到第一水泵7；

冷媒循环路径：热泵空调模块1流经换热器5，再回到热泵空调模块1。

3、电驱动加强冷却模式。在电驱动加强冷却模式下，电驱动循环管路、电池循环管路通过六通阀9连通在一起，系统通过散热器模块4、换热器5，对电驱动模块3进行冷却。电驱动加强冷却模式为一种应急模式，主要触发于电机、控制器即将达到其限流温度的场合。在此工作模式下，系统的循环路径为：

冷却液循环路径：冷却液通过第二水泵8，依次流经电驱动模块3和第二自动排气阀11，其中一路通过节流阀12流至第一自动排气阀10，另一路通过六通阀9(从第二入口D到第三出口E)流至第一自动排气阀10，此处通过两路分流的方式调节循环管路内部压力，避免单条路径压力过高，损坏电池冷板；然后依次流经换热器5、第一水泵7、电池模块2、六通阀9(从第三入口F到第一出口A)、散热器模块4、六通阀9(从第一入口B到第二出口C)、过滤器13，再回到第二水泵8。

冷媒循环路径：热泵空调模块1流经换热器5，再回到热泵空调模块1。

4、电池自然冷却模式。在电池自然冷却模式下，电池不再利用换热器5进行冷却，电池循环管路通过六通阀9与散热器模块4连通，利用散热器模块4对电池进行冷却，此时，电驱动循环管路不再与散热器模块4连通。电池自然冷却模式多触发于环境温度不高、电驱动系统无散热需求、电池有散热需求的工况下。在此工作模式下，系统的循环路径为：

第一冷却液循环路径：冷却液通过第二水泵8，依次流经电驱动模块3、第二自动排气阀11、六通阀9(从第二入口D到第二出口C)、过滤器13，再回到第二水泵8；

第二冷却液循环路径：冷却液通过第一水泵7，依次流经电池模块2、六通阀9(从第三入口F到第一出口A)、散热器模块4、六通阀9(从第一入口B到第三出口E)、第一自动排气阀10、换热器5，再回到第一水泵7；

此时热泵空调循环管路无冷媒循环。

5、热泵余热利用模式。此模式适用于配备有热泵空调的纯电动车型，在此模式下，电驱动循环管路、电池循环管路通过六通阀9连通在一起，整车热泵空调模块1通过换热器5反向吸收电池模块2与电驱动模块3工作产生的热量，用于提升热泵空调模块1在制热模式下的能效比。为了防止电池模块2与电驱动模块3产生的热量通过散热器模块4散失在环境中，此时系统冷却液循环不通过散热器模块4。在此工作模式下，系统的循环路径为：

冷却液循环路径：冷却液通过第二水泵8，依次流经电驱动模块3和第二自动排气阀11，其中一路通过节流阀12流至第一自动排气阀10，另一路通过六通阀9(从第二入口D到第三出口E)流至第一自动排气阀10，此处通过两路分流的方式调节循环管路内部压力，避免单条路径压力过高，损坏电池冷板；然后依次流经换热器5、第一水泵7、电池模块2、六通阀9(从第三入口F到第二出口C)、过滤器13，再回到第二水泵8。

冷媒循环路径：热泵空调模块1流经换热器5，再回到热泵空调模块1。

6、电池加热模式。在电池加热模式下，电驱动循环管路、电池循环管路通过六通阀9连通在一起，电驱动模块3工作时产生的热量通过冷却液循环传递至电池模块2，用于对电池模块2进行加热或保温，以在低温环境下保障电池模块2的正常充放电能力。此时，为了防止电池模块2与电驱动模块3产生的热量通过散热器模块4散失在环境中，系统冷却液循环不通过散热器模块4。在此工作模式下，系统的循环路径为：

冷却液循环路径：冷却液通过第二水泵8，依次流经电驱动模块3和第二自动排气阀11，其中一路通过节流阀12流至第一自动排气阀10，另一路通过六通阀9(从第二入口D到第三出口E)流至第一自动排气阀10，此处通过两路分流的方式调节循环管路内部压力，避免单条路径压力过高，损坏电池冷板；然后依次流经换热器5、第一水泵7、电池模块2、六通阀9(从第三入口F到第二出口C)、过滤器13，再回到第二水泵8。

此时热泵空调循环管路无冷媒循环。

在一个优选实施例中，节流阀可以一端连接在六通阀9的第二入口D处，另一端连接在第三出口E处，使来自电池循环管路的冷却液均能够通过第二自动排气阀11进行排气，从而保证更好的排气效果。

本实用新型具有如下特点：

(1)实现了电驱动、电池、空调三种的热管理循环管路的耦合化设计，拓展出6种工作模式并能够仅通过控制单个阀体(六通阀)实现工作模式间的切换，简化了管路结构和控制逻辑，减少了连接件(控制阀)数量。

(2)设置有调节电池循环管路内部压力的节流阀，避免因第一水泵出口压力过高导致的电池冷板损坏。

(3)将膨胀水箱并联在整个系统压力最低点，相比于现有主流的串联膨胀水箱的布置方式，该并联方式可在相同的膨胀水箱尺寸下提供更大的冷却液储备量与膨胀容积，以适应冷却液容量较大系统(如纯电商用车热管理系统)对于膨胀水箱容积与布置的要求。

(4)采用第一、第二自动排气阀取代传统的溢气管进行系统排气。取消溢气管后，整个系统与外界环境只有膨胀水箱加注口这一个接口，从而可以有效避免膨胀水箱低位布置时出现的系统冷却液返流及除气不畅问题；同时，由于取消溢气管，膨胀水箱不再与系统形成局部小循环，可以有效避免系统在不同工作模式下出现的冷却液混流问题，从而保障在不同工作模式下系统内冷却液温度的稳定性。

车辆实施例

本实施例提供了一种纯电动车辆，包括安装在车辆上的电池、驱动电机、热泵空调以及热管理系统，由于其中的热管理系统的结构和工作原理已经在上述的系统实施例中进行了详细介绍，此处不再赘述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细地说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纯电动车辆的热管理系统，包括电池循环管路、电驱动循环管路以及热泵空调循环管路，其中，电池循环管路通过换热器与热泵空调循环管路连接；其特征在于，所述热管理系统还包括六通阀和散热器循环支路；

所述六通阀具有三个入口和三个出口，分别为第一入口、第二入口、第三入口和第一出口、第二出口、第三出口；

所述散热器循环支路一端连接第一入口，另一端连接第一出口；所述电池循环管路一端连接第二入口，另一端连接第二出口；所述电驱动循环管路一端连接第三入口，另一端连接第三出口；

所述电池循环管路与电驱动循环管路之间还通过节流阀连通。

2.根据权利要求1所述的纯电动车辆的热管理系统，其特征在于，所述电池循环管路上设有第一自动排气阀。

3.根据权利要求1所述的纯电动车辆的热管理系统，其特征在于，所述电驱动循环管路上设有第二自动排气阀。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纯电动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括膨胀水箱，用于为各循环管路补充液体。

5.根据权利要求4所述的纯电动车辆的热管理系统，其特征在于，所述膨胀水箱并联在电池循环管路上。

6.根据权利要求4所述的纯电动车辆的热管理系统，其特征在于，所述膨胀水箱并联在整个热管理系统的压力最低点。

7.根据权利要求6所述的纯电动车辆的热管理系统，其特征在于，所述电池循环管路、电驱动循环管路、散热器循环支路中的至少一个管路或支路上设有过滤器。

8.一种纯电动车辆，包括电池、驱动电机、热泵空调以及热管理系统，其特征在于，该热管理系统为权利要求1-7任一项所述的热管理系统。

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