CN219667962U - 一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路；电机冷却回路与电池冷却回路通过多通阀管路连接；空调制冷回路与电机冷却回路、多通阀及所述电池冷却回路电连接；多通阀为五通阀。通过将电机冷却回路与电池冷却回路的集成方案，在高温环境下电机冷却系统和电池冷却系统独立工作；在低温环境下可以旁通散热器，减少了冷却系统热量的损失，并通过电机与电池冷却系统串联，实现电机余热利用，通过冷却液对电池包进行加热，从而降低了电池加热的能耗，对提高汽车续航里程有着重要的意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车热管理技术领域，尤其涉及一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统。
背景技术
纯电动汽车采用锂离子电池作为动力源，新能源商用车主要应用磷酸铁锂电池，在低温环境下磷酸铁锂电池活性下降，容量性能衰减10％，最大持续放电倍率限制到50％，为使电池工作在最佳温度区间，通常需要对电池进行加热；目前纯电动重卡热管理系统由电机冷却系统、动力电池热管理系统(冷却及加热)、空调系统(制冷及加热)三部分；电池加热功能(15kW～26kW)由电池包自带加热膜或者水加热PTC实现，COP(能效比)≈1，其能耗使车辆在低温环境下(-30℃～15℃)续驶里程衰减10％～4％。电机系统余热利用是一项重要的降低电池加热的能耗手段；同时，电机冷却将电机热量直接置换到环境中，电子风扇等附件又消耗了部分电量；整车热量未能统筹利用，浪费了部分电量，降低了汽车的续航里程。因此，电机冷却和电池冷却集成的热管理系统对纯电动汽车续航里程的提高有着重要的意义。
实用新型内容
本实用新型提出一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，通过多通阀实现了电机冷却回路的冷却液与电池冷却回路共用，同时实现了散热器旁通，降低了整车加热的能耗，对提高汽车续航里程有着重要的意义。
为了解决上述背景技术中的问题，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路；所述电机冷却回路与所述电池冷却回路通过多通阀管路连接；所述空调制冷回路与所述电机冷却回路、所述多通阀及所述电池冷却回路电连接；所述多通阀为五通阀。
优选的，所述电机冷却回路包括驱动电机、电机控制器、高压集成控制器、散热器、风扇、电子水泵A、温度传感器A；所述五通阀设有的a口依次与所述驱动电机、电机控制器、高压集成控制器及电子水泵A的j口连接；所述电子水泵A的f口与所述散热器的h口管路连接，所述散热器的i口与所述五通阀设有的c口管路连接，所述散热器的i口与所述五通阀设有的c口连接管路上设有所述温度传感器A；所述电子水泵A的f口与所述散热器的h口连接管路设有g口，所述g口与所述五通阀设有的b口连接。
优选的，所述电池冷却回路包括板式热换器、电子水泵B、温度传感器B及电池包；所述电池包一端与所述电子水泵B的k口管路连接，所述电子水泵B的l口与所述板式热换器的m口管路连接，所述板式热换器的n口与所述五通阀设有的e口管路连接；所述电子水泵B的l口与所述板式热换器的m口连接管路设有所述温度传感器B；所述电池包另一端与所述五通阀设有的d口管路连接。
优选的，所述空调制冷回路包括冷凝器、电动压缩机、电子膨胀阀B、蒸发器、压力传感器及主控制器；所述冷凝器、所述电子膨胀阀B、电动压缩机、蒸发器、压力传感器及板式热换器均由所述主控制器控制连接；所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
优选的，将所述电子膨胀阀B替换为热力膨胀阀B，并增加电子截止阀B；
所述空调制冷回路还包括冷凝器、电动压缩机、蒸发器、压力传感器及主控制器，所述冷凝器、电动压缩机、蒸发器、压力传感器、热力膨胀阀B、电子截止阀B及板式热换器均由所述主控制器控制连接；所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
优选的，将所述热力膨胀阀B及电子截止阀B替换为电子膨胀阀A、电子膨胀阀B；
所述空调制冷回路还包括蒸发器、冷凝器、压力传感器、电动压缩机及主控制器；所述蒸发器、冷凝器、压力传感器、电动压缩机、电子膨胀阀A、电子膨胀阀B及板式热换器均由所述主控制器控制连接；所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
优选的，将所述电子膨胀阀A、电子膨胀阀B替换为热力膨胀阀A、热力膨胀阀B；并增加电子截止阀A、电子截止阀B；
所述空调制冷回路还包括冷凝器、蒸发器、电动压缩机、压力传感器及主控制器；所述冷凝器、蒸发器、电动压缩机、压力传感器、电子截止阀A、热力膨胀阀A、电子截止阀B、热力膨胀阀B及所述板式热换器均由所述主控制器控制连接；所述主控制器还与电子水泵A、电动压缩机、温度传感器A、五通阀、温度传感器B、风扇及电子水泵B控制连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
通过将电机冷却回路与电池冷却回路的集成方案，在高温环境下电机冷却系统和电池冷却系统独立工作；在低温环境下可以旁通散热器，减少了冷却系统热量的损失，并通过电机与电池冷却系统串联，实现电机余热利用，通过冷却液对电池包进行加热，从而降低了电池加热的能耗，对提高汽车续航里程有着重要的意义。
附图说明
图1为本实用新型框架示意图一；
图2为本实用新型框架示意图二；
图3为本实用新型框架示意图三；
图4为本实用新型框架示意图四。
附图标注
1、冷凝器；2、散热器；3、风扇；4、电子水泵A；5、电动压缩机；6、多通阀；7、板式热换器；8、温度传感器B；9、电子水泵B；10、热力膨胀阀B；11、电子截止阀B；12、主控制器；13、蒸发器；14、热力膨胀阀A；15、电子截止阀A；16、温度传感器A；17、压力传感器；18、驱动电机；19、电机控制器；20、高压集成控制器；21、电池包；22、电子膨胀阀B；23、电子膨胀阀A。
具体实施方式
实施例1
如图1所述，一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于：包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路；电机冷却回路与电池冷却回路通过多通阀6管路连接；空调制冷回路与电机冷却回路、多通阀6及电池冷却回路电连接；多通阀6为五通阀。
电机冷却回路包括驱动电机18、电机控制器19、高压集成控制器20、散热器2、风扇3、电子水泵A4、温度传感器A16；五通阀设有的a口依次与驱动电机18、电机控制器19、高压集成控制器20及电子水泵A4的j口连接；电子水泵A4的f口与散热器2的h口管路连接，散热器2的i口与五通阀设有的c口管路连接，散热器2的i口与五通阀设有的c口连接管路上设有温度传感器A16；电子水泵A4的f口与散热器2的h口连接管路设有g口，g口与五通阀设有的b口连接。
电池冷却回路包括板式热换器7、电子水泵B9、温度传感器B8及电池包21；电池包21一端与电子水泵B9的k口管路连接，电子水泵B9的l口与板式热换器7的m口管路连接，板式热换器7的n口与五通阀设有的e口管路连接；电子水泵B9的l口与板式热换器7的m口连接管路设有温度传感器B8；电池包21另一端与五通阀设有的d口管路连接。
将图4中电子膨胀阀A23、电子膨胀阀B22替换为热力膨胀阀A14、热力膨胀阀B10；并增加电子截止阀A15、电子截止阀B11，详见图1所示，
空调制冷回路还包括冷凝器1、蒸发器13、电动压缩机5、压力传感器17及主控制器12；冷凝器1、蒸发器13、电动压缩机5、压力传感器17、电子截止阀A15、热力膨胀阀A14、电子截止阀B11、热力膨胀阀B10及板式热换器7均由主控制器12控制连接；主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
实施例2
在低温环境下，控制器12控制多通阀6的a、e口，b、d口分别接通，此时冷却液循环回路为：冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18，通过多通阀6的a、e口，进入板式热换器7，并通过电子水泵B9进入电池包21，此时温度传感器B8进行温度检测，通过多通阀6的b、d口返回电子水泵A4；电机冷却回路与电池冷却回路串联，此时，散热器2旁通，实现对电池系统加热；
当电机冷却回路与电池冷却回路串联时，随着冷却液温度升高，冷却液温度达到设定温度T1，控制器12控制多通阀6的a、e口，c、d口分别接通，冷却液循环回路为：冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18，通过多通阀6的a、e口，进入板式热换器7，并通过电子水泵B9进入电池包21，此时温度传感器B8进行温度检测，通过多通阀6的c、d口进入散热器2，并通过温度传感器A16进行温度检测；从散热器2返回电子水泵A4；稳定冷却液温度，避免电池包21过热；
当电机冷却液温度达到设定温度T2，控制器12控制多通阀6的a、c口，e、d口分别接通，电机冷却回路与电池冷却回路并联，电池包21冷却自循环工作，电机冷却旁通散热器2自循环工作，此时冷却液循环回路为：冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18，通过多通阀6的a口进入多通阀6，并从多通阀6的c口进入散热器2，从散热器2返回电子水泵A4，此时温度传感器A16进行温度检测；冷却液通过多通阀6的e口进入板式热换器7，通过电子水泵B9进入电池包21，并通过温度传感器B8进行温度检测；从电池包21通过多通阀6的d口返回；当电机冷却液达到设定温度T3，电池冷却液温度大于T2，控制器12控制多通阀6的a、b口，e、d口分别接通，电机冷却回路与电池冷却回路并联，并独立自循环工作；此时冷却液循环回路为：冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18，通过多通阀6的a口进入多通阀6，并从多通阀6的b口返回电子水泵A4；冷却液通过多通阀6的e口进入板式热换器7，通过电子水泵B9进入电池包21，并通过温度传感器B8进行温度检测；电池包21通过多通阀6的d口返回；
当电机冷却液达到设定温度T4、电池包冷却液温度达到T5，控制器12控制多通阀6的a、c口，e、d口分别接通，控制器12控制启动风扇3、电动压缩机5、电子截止阀B11，使电机冷却回路与电池冷却回路并联，电池冷却回路进入制冷模式工作，电机冷却回路进入散热模式工作；此时冷却液循环回路为：冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18，通过多通阀6的a口进入多通阀6；冷却液通过多通阀6的c口进入散热器2，此时温度传感器A16进行检测，并返回至电子水泵A4；空调制冷回路为：冷媒通过电动压缩机5依次进入冷凝器1、电子截止阀B11、热力膨胀阀B10，进入板式热换器7，此时压力传感器17进行压力检测，并从板式热换器7返回至电动压缩机5；
当电机冷却液温度达到T4、电池冷却液温度达到T5、驾驶室空调发出制冷请求，控制器12控制多通阀6的a、c口，e、d口分别接通，并控制启动风扇3、电动压缩机5、电子截止阀A15、电子截止阀B11，电机冷却回路与电池冷却回路并联，电池冷却回路进入制冷模式，电机冷却回路进入散热模式，空调进入制冷模式；此时冷却液循环回路为：冷却液依次从电子水泵A4进入高压集成控制器20、电机控制器19、驱动电机18，通过多通阀6的a口进入多通阀6；并从多通阀6的c口进入散热器2，此时温度传感器A16进行温度检测，并从散热器2返回至电子水泵A4；冷却液从多通阀6的e口；空调制冷回路为：冷媒依次通过电动压缩机5、冷凝器1、电子截止阀B11、热力膨胀阀B10进入板式热换器7，此时压力传感器17进行压力检测，并通过板式热换器7返回电动压缩机5；同时，冷媒依次通过电动压缩机5，进入冷凝器1、电子截止阀A15、热力膨胀阀A14进入蒸发器13，并从蒸发器13返回电动压缩机5。
实施例3
如图2所示，空调制冷回路包括冷凝器1、电动压缩机5、电子膨胀阀B22、蒸发器13、压力传感器17及主控制器12；冷凝器1、电子膨胀阀B22、电动压缩机5、蒸发器13、压力传感器17及板式热换器7均由主控制器12控制连接；主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
实施例4
将图2中电子膨胀阀B22替换为热力膨胀阀B10，并增加电子截止阀B11；如图3所示，
空调制冷回路还包括冷凝器1、电动压缩机5、蒸发器13、压力传感器17及主控制器12，所述冷凝器1、电动压缩机5、蒸发器13、压力传感器17、热力膨胀阀B10、电子截止阀B11及板式热换器7均由主控制器12控制连接；主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
实施例5
将图3中热力膨胀阀B10及电子截止阀B11替换为电子膨胀阀A23、电子膨胀阀B22，如图4所示，
空调制冷回路还包括蒸发器13、冷凝器1、压力传感器17、电动压缩机5及主控制器12；蒸发器13、冷凝器1、压力传感器17、电动压缩机5、电子膨胀阀A23、电子膨胀阀B22及板式热换器7均由主控制器12控制连接；主控制器12还与电子水泵A4、电动压缩机5、温度传感器A16、五通阀、温度传感器B8、风扇3及电子水泵B9控制连接。
Claims (7)
1.一种纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于：包括电机冷却回路、空调制冷回路及电池冷却回路；所述电机冷却回路与所述电池冷却回路通过多通阀(6)管路连接；所述空调制冷回路与所述电机冷却回路、所述多通阀(6)及所述电池冷却回路电连接；所述多通阀(6)为五通阀。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于，所述电机冷却回路包括驱动电机(18)、电机控制器(19)、高压集成控制器(20)、散热器(2)、风扇(3)、电子水泵A(4)、温度传感器A(16)；所述五通阀设有的a口依次与所述驱动电机(18)、电机控制器(19)、高压集成控制器(20)及电子水泵A(4)的j口连接；所述电子水泵A(4)的f口与所述散热器(2)的h口管路连接，所述散热器(2)的i口与所述五通阀设有的c口管路连接，所述散热器(2)的i口与所述五通阀设有的c口连接管路上设有所述温度传感器A(16)；所述电子水泵A(4)的f口与所述散热器(2)的h口连接管路设有g口，所述g口与所述五通阀设有的b口连接。
3.根据权利要求2所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于，所述电池冷却回路包括板式热换器(7)、电子水泵B(9)、温度传感器B(8)及电池包(21)；所述电池包(21)一端与所述电子水泵B(9)的k口管路连接，所述电子水泵B(9)的l口与所述板式热换器(7)的m口管路连接，所述板式热换器(7)的n口与所述五通阀设有的e口管路连接；所述电子水泵B(9)的l口与所述板式热换器(7)的m口连接管路设有所述温度传感器B(8)；所述电池包(21)另一端与所述五通阀设有的d口管路连接。
4.根据权利要求2所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于，所述空调制冷回路包括冷凝器(1)、电动压缩机(5)、电子膨胀阀B(22)、蒸发器(13)、压力传感器(17)及主控制器(12)；所述冷凝器(1)、所述电子膨胀阀B(22)、电动压缩机(5)、蒸发器(13)、压力传感器(17)及板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接；所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
5.根据权利要求4所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于，将所述电子膨胀阀B(22)替换为热力膨胀阀B(10)，并增加电子截止阀B(11)；所述空调制冷回路还包括冷凝器(1)、电动压缩机(5)、蒸发器(13)、压力传感器(17)及主控制器(12)，所述冷凝器(1)、电动压缩机(5)、蒸发器(13)、压力传感器(17)、热力膨胀阀B(10)、电子截止阀B(11)及板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接；所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
6.根据权利要求5所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于，将所述热力膨胀阀B(10)及电子截止阀B(11)替换为电子膨胀阀A(23)、电子膨胀阀B(22)；
所述空调制冷回路还包括蒸发器(13)、冷凝器(1)、压力传感器(17)、电动压缩机(5)及主控制器(12)；所述蒸发器(13)、冷凝器(1)、压力传感器(17)、电动压缩机(5)、电子膨胀阀A(23)、电子膨胀阀B(22)及板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接；所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
7.根据权利要求6所述的纯电动汽车电机和电池冷却集成热管理系统，其特征在于，将所述电子膨胀阀A(23)、电子膨胀阀B(22)替换为热力膨胀阀A(14)、热力膨胀阀B(10)；并增加电子截止阀A(15)、电子截止阀B(11)；
所述空调制冷回路还包括冷凝器(1)、蒸发器(13)、电动压缩机(5)、压力传感器(17)及主控制器(12)；所述冷凝器(1)、蒸发器(13)、电动压缩机(5)、压力传感器(17)、电子截止阀A(15)、热力膨胀阀A(14)、电子截止阀B(11)、热力膨胀阀B(10)及所述板式热换器(7)均由所述主控制器(12)控制连接；所述主控制器(12)还与电子水泵A(4)、电动压缩机(5)、温度传感器A(16)、五通阀、温度传感器B(8)、风扇(3)及电子水泵B(9)控制连接。
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