电动汽车热管理系统及电动汽车的制作方法

文档序号:27664637发布日期:2021-11-29 22:54阅读:110来源:国知局
电动汽车热管理系统及电动汽车的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车技术领域,尤其涉及一种电动汽车热管理系统及电动汽车。


背景技术:

2.现有的一些电动汽车,会回收利用电机和电控产生的热量,但在电动汽车的某些运行状态下,电机和电控产生的热量不能够满足供热需求。


技术实现要素:

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本实用新型提出一种电动汽车热管理系统,能够利用电机和电控产生的这部分热量,对乘员舱供暖和对电池包加热,且系统设置有加热器进行热量补偿,以保证满足供热需求。
4.本实用新型还提出一种具有上述电动汽车热管理系统的电动汽车。
5.根据本实用新型的第一方面实施例的电动汽车热管理系统,包括:电池包循环模块,包括电池包和热交换器,所述电池包和所述热交换器连接;电机循环模块,包括电机、电控、第一驱动泵、散热器、第一工质和电机循环管路,所述电机和所述电池均与所述电控电连接,所述第一驱动泵用于驱动所述第一工质在所述电机循环管路中循环流动,所述电控、所述电机、所述第一驱动泵和所述散热器串联安装于所述电机循环管路上;供热模块,包括供暖管路、电池包加热管路、加热芯体和加热器,所述供暖管路的入口端和所述供暖管路的出口端均与所述电机循环管路连接,部分所述第一工质能够流动至所述供暖管路中,所述供暖管路包括暖风段,所述加热芯体安装于所述暖风段上,所述加热器安装于所述供暖管路上且位于所述暖风段外,沿所述第一工质在所述供暖管路中的流动方向上,所述加热器位于所述加热芯体的上游,所述加热器用于对所述供暖管路中的所述第一工质加热,所述电池包加热管路与所述暖风段并联,所述电池包加热管路与所述热交换器连接。
6.根据本实用新型实施例的电动汽车热管理系统,至少具有如下有益效果:本实用新型提供的电动汽车热管理系统中,第一工质吸收电机和电控的热量后,部分第一工质分流至供暖管路;流入供暖管路的第一工质分别流经加热芯体和电池包,从而对乘员舱供暖和对电池包加热。在电动汽车的某些运行情况下,电机和电控产生的热量不能完全满足电池包的加热需求和乘员舱的供暖需求,此时可以开启加热器对供暖管路的第一工质进行加热,以保证流入加热芯体和电池包的第一工质的温度足够高,从而满足电池包的加热需求和乘员舱的供暖需求。
7.根据本实用新型的一些实施例,所述电动汽车热管理系统还包括:空调模块,包括第二工质、空调循环管路、压缩机、蒸发器、冷凝器和第一节流件,所述第二工质能够在所述空调循环管路中循环流动,沿所述第二工质的流动方向,所述压缩机、所述冷凝器、所述第一节流件和所述蒸发器依次串联安装于所述空调循环管路上,所述空调循环管路包括空调供冷段,所述蒸发器安装于所述空调供冷段上,且所述压缩机和所述冷凝器位于所述空调
供冷段外;电池包冷却模块,包括电池包冷却管路,所述电池包冷却管路与所述空调供冷段并联,所述电池包冷却管路供所述第二工质流动,所述电池包冷却管路与所述热交换器连接。
8.根据本实用新型的一些实施例,所述电池包冷却模块还包括第二节流件,所述第一节流件和所述第二节流件均设置为膨胀阀,所述第一节流件安装于所述空调供冷段上,所述第二节流件安装于所述电池冷却管路上。
9.根据本实用新型的一些实施例,所述电动汽车热管理系统还包括供冷控制阀,所述供冷控制阀安装于所述空调供冷段上,所述供冷控制阀用于通断所述空调供冷段。
10.根据本实用新型的一些实施例,所述空调模块还包括压力传感器,所述压力传感器用于检测所述第二工质的压力,所述压力传感器安装于所述空调供冷管路上,且所述压力传感器位于所述空调供冷段外,所述压力传感器位于所述冷凝器的出口端和所述第一节流件的入口端之间。
11.根据本实用新型的一些实施例,所述供热模块还包括第一三通阀,所述第一三通阀包括第一输入端、第一输出端和第二输出端,所述供暖管路包括主干进入段,所述主干进入段的入口端与所述电机循环管路连接,所述主干进入段的出口端与所述第一输入端连接,所述暖风段的入口端与所述第一输出端连接,所述电池包加热管路的入口端与所述第二输出端连接。
12.根据本实用新型的一些实施例,所述电机循环模块还包括第二三通阀,所述第二三通阀安装于所述电机循环管路上,所述第二三通阀包括第二输入端、第三输出端和第四输出端,所述第二输入端与所述第一驱动泵的出口端连接,所述第三输出端与所述主干进入段的入口端连接,所述第四输出端与所述散热器的入口端连接;所述供暖管路还包括主干流出段,所述主干进入段、所述暖风段和所述主干流出段依次串联,所述主干流出段的出口端与所述电机循环管路连接,且所述主干流出段的出口端位于所述第四输出端和所述散热器的入口端之间。
13.根据本实用新型的一些实施例,所述电机循环模块还包括第三三通阀和分支管路,所述第三三通阀包括第三输入端、第五输出端和第六输出端,所述分支管路的入口端与所述第五输出端连接,所述分支管路的出口端与所述电机循环管路连接,所述分支管路的出口端位于所述电机的出口端和所述第一驱动泵的入口端之间,所述第六输出端与所述散热器的入口端连接,所述第三输入端与所述第四输出端连接,所述主干流出段的出口端位于所述第四输出端和所述第三输入端之间。
14.根据本实用新型的一些实施例,所述电机循环模块还包括温度传感器,所述温度传感器安装于所述电机循环管路上,所述温度传感器位于所述散热器的出口端和所述电控的入口端之间,所述温度传感器用于检测所述第一工质的温度。
15.根据本实用新型的第二方面实施例的电动汽车,包括如上所述的电动汽车热管理系统。
16.根据本实用新型实施例的电动汽车,至少具有如下有益效果:能够有效利用其电机和电控产生的热量,且设置有加热器以保证能够满足供热需求。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明,其中:
19.图1为电动汽车热管理系统的示意图;
20.图2为图1中的电动汽车热管理系统的第一种运行模式的示意图;
21.图3为图1中的电动汽车热管理系统的第二种运行模式的示意图;
22.图4为图1中的电动汽车热管理系统的第三种运行模式的示意图;
23.图5为图1中的电动汽车热管理系统的第四种运行模式的示意图;
24.图6为图1中的电动汽车热管理系统的第五种运行模式的示意图;
25.图7为图1中的电动汽车热管理系统的第六种运行模式的示意图;
26.图8为图1中的电动汽车热管理系统的第七种运行模式的示意图。
27.附图标记:101

电机,102

车载充电机,103

dc

dc转换器,104

分线盒,105

微控制单元,106

电控,107

第一驱动泵,108

散热器,109

温度传感器,110

压缩机,111

冷凝器,112

第三三通阀,113

第二三通阀,114

压力传感器,115

蒸发器,116

第一节流件,117

供冷控制阀,118

加热芯体,119

第一三通阀,120

热交换器,121

第二节流件,122

第二驱动泵,123

电池包,124

第六输出端,125

第五输出端,126

第三输入端,127

第四输出端,128

第二输入端,129

第三输出端,130

第一输出端,131

第二输出端,132

第一输入端,133

加热器。
28.由于管路和管段不便直接用附图标记指示,本实用新型用字母对系统的多个节点进行标注,下文将要提及的管路和管段均通过多个字母的组合示出,且字母组合中各字母之间的相对顺序按照流体流经对应节点的顺序进行排列,具体如下:
29.电机循环管路:a

k

l

m

u

f

b

a段;
30.空调循环管路:c

r

s

d

c段;
31.电池包循环管路:p

q

j

i

p段;
32.分支管路:f

l段;
33.空调供冷段:s

d段;
34.电池包冷却管路:s

t

e

d段;
35.供暖管路:m

n

g

u段;
36.主干进入段:m

n段;
37.主干流出段:g

u段;
38.暖风段:n

g段;
39.电池包加热管路:n

o

h

g段。
具体实施方式
40.下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
41.在本实用新型的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用
新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.在本实用新型的描述中,若干的含义是一个以上,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
43.本实用新型的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
44.本实用新型的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
45.参照图1,本实用新型提供了一种电动汽车热管理系统,电动汽车热管理系统包括电池包循环模块、电机循环模块和供热模块。
46.电池包循环模块包括电池包123和热交换器120。电池包123为电动汽车中的用电装置供电,热交换器120与电池包123连接。
47.电机循环模块包括电机101、电控106、第一驱动泵107、散热器108、第一工质和电机循环管路,第一工质作为热交换的介质,具体可以设置为水。电机101用于驱动电动汽车行驶,电池包123与电机101电连接,电池包123为电机101供电。电机101和电池包123均与电控106实现电连接,电控106具体可包括dc

dc转换器103、车载充电机102、分线盒104和微控制单元105等,电控106用于控制电池包123和电机101的运行状态。电控106、电机101、第一驱动泵107和散热器108串联安装于电机循环管路上,参考图1,a

k

l

m

u

f

b

a段管路对应电机循环管路。第一驱动泵107用于驱动第一工质在电机循环管路中流动,第一工质流经电机101和电控106后,第一工质会吸收电机101和电控106运行时产生的热量,从而对电机101和电控106进行降温,而高温的第一工质进入散热器108后散失部分热量而降温(第一工质散失的热量可通过流经散热器108的空气吸收),降温后的第一工质重新流向电控106和电机101以对两者进行降温。具体来说,电控106的各器件或部件可以容置在一箱体中,电机循环管路的一部分伸入箱体中或与箱体的外壁贴合,以便第一工质吸收电机101和电控106产生的热量。
48.供热模块包括供暖管路、电池包加热管路、加热芯体118和加热器133,供暖管路的入口端和供暖管路的出口端均与电机循环管路连接,第一工质能够分流至供暖管路中。参照图1,m

n

g

u段管路对应供暖管路,n

o

h

g段管路对应电池包加热管路,供暖管路包括暖风段,n

g段管路对应暖风段。加热芯体118安装于暖风段上,加热器133安装于供暖管路上且位于暖风段外;沿第一工质在供暖管路中的流动方向上,加热器133位于加热芯体118的上游。加热芯体118为电动汽车的乘员舱供暖,空气流经加热芯体118后,空气吸收加热芯体118中的第一工质释放的热量并升温,升温后的空气流入乘员舱中为驾驶员或乘客供暖。电池包加热管路与暖风段并联,电池包加热管路与热交换器120连接。高温的第一工质还会
流经热交换器120,从而对电池包123进行加热。加热器133用于对供暖管路中的第一工质加热,以保证流向加热芯体118和热交换器120的第一工质温度能够满足供热需求。
49.本实用新型提供的电动汽车热管理系统中,第一工质吸收电机101和电控106的热量后,部分第一工质分流至供暖管路;流入供暖管路的第一工质分别流经加热芯体118和电池包123,从而对乘员舱供暖和对电池包123加热。需要供暖和对电池包123加热时,第一工质在散热器108、加热芯体118和热交换器120中散热;当不需要供暖和对电池包123加热时,第一工质则在散热器108中散热。在电动汽车的某些运行情况下,电机101和电控106产生的热量不能完全满足电池包123的加热需求和乘员舱的供暖需求,此时可以开启加热器133对供暖管路的第一工质进行加热,以保证流入加热芯体118和电池包123的第一工质的温度足够高,从而满足电池包123的加热需求和乘员舱的供暖需求。
50.电动汽车还包括空调模块,空调模块包括第二工质、空调循环管路、压缩机110、蒸发器115、冷凝器111和第一节流件116,第二工质能够在空调循环管路中循环流动(压缩机110运行时产生的压差使工质流动),沿第二工质的流动方向,压缩机110、冷凝器111、第一节流件116和蒸发器115四者依次串联安装于空调循环管路上。参照图1,c

r

s

d

c段对应空调循环管路,空调循环管路包括空调供冷段,s

d段管路对应空调供冷段;蒸发器115安装于空调供冷段上,且压缩机110和冷凝器111位于空调供冷段外。第一节流件116可以设置为膨胀阀(热力膨胀阀、电子膨胀阀等)或毛细管;图1中,第一节流件116设置为膨胀阀,以提高整个系统的可调节性。膨胀阀或毛细管的结构、节流原理属于制冷领域的公知技术,此处不详细描述。
51.气态的第二工质进入压缩机110后,压缩机110压缩气态的第二工质,使气态的第二工质的温度和压力提高;高温高压的第二工质(气态)离开压缩机110后进入冷凝器111,第二工质冷凝成液态;第二工质离开冷凝器111后流向第一节流件116,液态第二工质经过第一节流件116后压力降低;第二工质流经第一节流件116后,低压的第二工质进入蒸发器115并在蒸发器115中蒸发成气态;离开蒸发器115后,气态的第二工质重新进入压缩机110中,开始下一个制冷循环。空气流经蒸发器115后,空气的部分热量被蒸发器115内的第二工质吸收(第二工质的蒸发需要吸热),空气热量被吸收后温度降低,低温的空气吹进汽车的乘员舱中即可为驾驶者或乘客供冷。需要说明的是,对乘员舱的供暖和供冷不同时进行,对电池包123的冷却和加热不同时进行。
52.电动汽车热管理系统还包括电池包冷却模块,电池包冷却模块包括电池包冷却管路,图1中,s

t

e

d段管路对应电池包冷却管路;电池包冷却管路与空调供冷段并联,电池包冷却管路供第二工质流动,电池包冷却管路与热交换器120连接。低温的第二工质可以流入热交换器120,从而对电池包123进行冷却。电池包循环模块还包括第二驱动泵122、第三工质和电池包循环管路,电池包123、第二驱动泵122和热交换器120串联安装于电池包循环管路中,即电池包123通过电池包循环管路与热交换器120连接。图1中,p

q

j

i

p段管路对应电池包循环管路。第二驱动泵122驱动第三工质在电池包循环管路中流动,第三工质流经热交换器120后,温度发生变化。若第三工质流经热交换器120后温度升高,则后续第三工质会流向电池包123并对电池包123进行加热;若第三工质流经热交换器120后温度降低,则后续第三工质会流向电池包123并对电池包123进行冷却。
53.在一些所述实施例中,电池包冷却模块还包括第二节流件121,第一节流件116和
第二节流件121均设置为膨胀阀,第一节流件116安装于空调供冷段上,第二节流件121安装于电池冷却管路上。在这种设置方式下,对乘员舱的供冷和对电池包123的冷却可以相互独立,以增加热管理系统的运行模式和提高热管理系统的运行灵活性。例如,使第一节流件116和第二节流件121其中之一处于关闭状态即可阻断对应支路的第二工质的流动。此外,在这种设置方式下,通过改变第一节流件116和第二节流件121两者的开度,可以改变流经蒸发器115的第二工质和流经热交换器120的第二工质的流量比例,以适配乘员舱和电池包123的冷量需求差异。在电动汽车的实际使用过程中,经常会出现乘员舱不需要冷风而电池包123需要冷却的情况;对应这一情况,若第一节流件116设置为电子膨胀阀,则可以直接关闭第一节流件116;若第一节流件116设置为热力膨胀阀,由于热力膨胀阀通常无法完全关死,此时需要设置供冷控制阀117(具体可以是电磁阀),供冷控制阀117安装于空调供冷段上,供冷控制阀117用于通断空调供冷段,当乘员舱不需要冷风时,可以将供冷控制阀117关闭。
54.在一些实施例中,空调模块还包括压力传感器114,压力传感器114安装于空调供冷管路上,压力传感器114用于检测第二工质的压力。更具体来说,压力传感器114位于空调供冷段外,且压力传感器114位于冷凝器的出口端和第一节流件116的入口端之间。即压力传感器114实际上用于检测离开冷凝器后的第二工质的压力,这个压力数值即第二工质发生节流前的压力值,这个压力数值作为调节第一节流件116的开度和第二节流件121的开度的参考数值。
55.在一些实施例中,电动汽车热管理系统还包括第一三通阀119,供暖管路包括主干进入段和主干流出段,主干进入段、暖风段和主干流出段依次串联,m

n段管路对应主干进入段,g

u段管路对应主干流出段,n

g段管路对应暖风段;主干进入段的入口端即为整个供暖管路的入口端,主干流出段的出口端即为整个供暖管路的出口端。第一三通阀119包括第一输入端132、第一输出端130和第二输出端131,主干进入段的出口端与第一输入端132连接,暖风段的入口端与第一输出端130连接,电池包加热管路的入口端与第二输出端131连接。
56.本实用新型中的三通阀(包括上述第一三通阀119,以及后文将提及的第二三通阀113和第三三通阀112)均具有一个输入端和两个输出端,通过改变三通阀的阀芯的状态,可以使从输入端流入的流体从其中一个输出端流出,且流体不从另一个输出端流出;此外,流体也可以同时从两个输出端流出,通过调节三通阀的阀芯(例如旋转阀芯至一定角度),可以调节从不同输出端流出的流体流量的相对比例。三通阀的具体结构原理属于公知技术,此处不详细描述。相对于在各个支路分别设置阀门,设置三通阀能够减少阀门的数量,降低成本。
57.在设置有第一三通阀119的情况下,第一工质吸收电机101和电控106的热量后,第一工质可以仅流经暖风段,以满足乘员舱有制热需求但电池包123没有加热需求的情况(如图4所示)。或者,第一工质可以仅流经电池加热管路,以满足乘员舱没有制热需求但电池包123有加热需求的情况(如图3所示)。又或者,第一工质同时流经电池加热管路和供暖管路;流经电池加热管路的流量和流经暖风段的流量,可以根据乘员舱和电池包123两者的热量需求的比例进行调节和分配(如图2所示)。
58.在一些实施例中,电机循环模块还包括第二三通阀113,第二三通阀113安装于电
机循环管路上,第二三通阀113包括第二输入端128、第三输出端129和第四输出端127,第二输入端128与第二驱动泵122的出口端连接,第三输出端129与主干进入段的入口端连接,第四输出端127与散热器108的入口端连接;主干流出段的出口端与电机循环管路连接,且主干流出段的出口端位于第四输出端127和散热器108的入口端之间。
59.在设置有第二三通阀113的情况下,当电池包123不需要加热且乘员舱不需要暖风时,可以让第一工质在电机循环管路中循环流动以对电机101和电控106降温,而不让第一工质完全通过暖风段和电池包加热管路(如图5至图7所示)。为了避免第一工质倒流,可以在g

i段管路上设置截止阀、单向阀等阀门(图中未具体示出)。
60.在一些实施例中,所述电机循环模块还包括第三三通阀112和分支管路。图1中的h

l段管路对应分支管路,分支管路的出口端与电机循环管路连接,分支管路的出口端位于电机101的出口端和第二驱动泵122的入口端之间。第三三通阀112包括第三输入端126、第五输出端125和第六输出端124,分支管路的入口端与第五输出端125连接,第六输出端124与散热器108的入口端连接,第三输入端126与第四输出端127连接,主干流出段的出口端位于第四输出端127和第三输出端129之间。参照图2至图4,设置有第三三通阀112和分支管路的情况下,部分第一工质会沿分支管路流动因而不会流经散热器108,通过改变从第五输出端125流出的第一工质和从第六输出端124流出的第一工质的流量,可以改变通过流经电机101和电控106的流量,从而改变对电机101和电控106的散热效率。
61.在一些实施例中,电机循环模块还包括温度传感器109,温度传感器109安装于电机循环管路上,温度传感器109位于散热器108的出口端和电控106的入口端之间,温度传感器109用于检测第一工质的温度。温度传感器109用于检测流入电控106前的第一工质的温度,该温度作为调节流经电控106和电机101的第一工质的流量的参考数值(流量的调节具体可以通过第一驱动泵107、第二三通阀113和第三三通阀112的配合而实现)。
62.下面再结合图2至图8简要说明图1中的电动汽车热管理系统的一些主要运行模式。
63.当电池包123需要加热,乘员舱也需要暖风时,电动汽车热管理系统可以按图2所示的状态运行。结合图1和图2,此时空调模块和电池包冷却模块不运行,第二三通阀113的第四输出端127关闭。
64.当电池包123需要加热,乘员舱既不需要暖风也不需要冷风时,电动汽车热管理系统可以按图3所示的状态运行。结合图1和图3,此时空调模块和电池包冷却模块不运行,第二三通阀113的第四输出端127以及第一三通阀119的第一输出端130关闭。
65.当电池包123既不需要加热也不需要冷却,但乘员舱需要暖风时,电动汽车热管理系统可以按图4所示的状态运行。结合图1和图4,此时空调模块、电池包冷却模块和电池包循环模块不运行,第二三通阀113的第四输出端127以及第一三通阀119的第二输出端131关闭。
66.当电池包123需要冷却,乘员舱需要冷风时,电动汽车热管理系统可以按图5所示的状态运行。结合图1和图5,此时供热模块不运行,第二三通阀113的第三输出端129以及第三三通阀112的第五输出端125关闭。
67.当电池包123需要冷却,乘员舱不需要冷风时,电动汽车热管理系统可以按图6所示的状态运行。结合图1和图6,此时供热模块不运行,第二三通阀113的第三输出端129、第
三三通阀112的第五输出端125以及供冷控制阀117关闭。
68.当电池包123不需要冷却,乘员舱需要冷风时,电动汽车热管理系统可以按图7所示的状态运行。结合图1和图7,此时供热模块、电池包冷却模块和电池包循环模块不运行,第二三通阀113的第三输出端129、第三三通阀112的第五输出端125以及第二节流件121关闭。另外需要说明的是,图5至图7中示出的三种运行模式,为了防止第一工质倒流,需要在主干流出段设置截止阀并将截止阀关闭(图中未示出截止阀);又或者直接在主干流出段上设置单向阀。
69.当电池包123需要冷却,乘员舱需要暖风时,电动汽车热管理系统可以按图8所示的状态运行。结合图1和图8,此时第一三通阀119的第二输出端131、第二三通阀113的第四输出端127以及供冷控制阀117关闭。
70.本实用新型还提供了一种电动汽车,该电动汽车包括上述实施例中的电动汽车热管理系统。该电动汽车能够有效利用其电机101和电控106产生的热量,且设置有加热器133以保证能够满足供热需求。
71.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明,但是本实用新型不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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