一种电动汽车动力电池冷却系统及其条件式控制方法与流程

本发明涉及一种电动汽车动力电池冷却系统及其条件式控制方法，其属于电动汽车技术领域。

背景技术：

由于动力电池充放电过程中电池本身会产生一定热量，从而导致温度上升，而温度升高会影响电池的很多特性参数，如内阻、电压、soc、可用容量、充放电效率和电池寿命。动力电池的冷却性能的好坏直接影响电池的效率，同时也会影响到电池寿命和使用安全。但当前市场上主流的电池系统冷却方案相对于走经济适用路线的纯电动多用途乘用车/厢式运输车存在以下缺点：

(1)由于受车辆基本参数制约，布置空间有限，无法满足两套独力冷却系统(电池系统一套冷却系统，电机及其他电气部件共用一套冷却系统)的布置需求；

(2)采用大型号压缩机及电池chiller系统，会大幅增加整车成本；

(3)与电机系统等电器部件共用一套常规冷却系统，由于工作状态的电机系统发热量造成的温升较高，会降低冷却液对动力电池的冷却效果。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种电动汽车动力电池冷却系统及其条件式控制方法。

本发明采用如下技术方案：一种电动汽车动力电池冷却系统，包括水壶、散热器、水泵、充电机、mcu、电机、电池系统、第一温度传感器、第二温度传感器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、冷却器、第一电子三通阀以及第二电子三通阀；所述水壶的输出端与与散热器连接，一端用于加注冷却液，所述散热器的出水口与水泵连接，所述水泵的输出端分两路冷却管路经过各自需要水冷的电器部件，第一路分别经过充电机、mcu、电机需要水冷的电器部件，第二路经过需要水冷的电池系统，所述第一温度传感器位于电池系统内部冷却管路的入口，用来检测电池系统的入水口温度，并反馈检测值至vcu，第二温度传感器位于电池系统内部冷却管路的出口，用来检测电池系统出水口温度，并反馈检测值至vcu，所述压缩机的输出端与冷凝器输入端连接，所述冷凝器的输出端与膨胀阀的输入端连接，所述膨胀阀的输出端与第一电子三通阀的输入端连接，，所述蒸发器的输出端与压缩机输入端连接，所述冷却器的输出端分别与散热器的输入端以及压缩机的输入端连接，与散热器连接的一侧流从电器部件流出的冷却液，与压缩机连接的一侧流空调制冷剂，通过流动过程进行热交换，所述第一电子三通阀的输出端分别与蒸发器的输入端以及冷却器的输入端连接，所述第二电子三通阀的输出端分别与散热器的输入端以及冷却器的输入端连接。

本发明还采用如下技术方案：一种电动汽车动力电池冷却系统的条件式控制方法：

当冷却液温度满足电池系统的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式为：

冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、mcu、电机，另外一条水路流向电池系统，从电机和电池系统流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环；

当冷却液温度不能满足电池系统的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→冷却器→散热器进行冷却循环，具体的冷却方式如下：

空调系统打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器，蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环，冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环，冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、mcu、电机，另外一条水路流向电池系统，从电机和电池系统流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。

本发明具有如下有益效果：本发明能够规避背景技术中不利于经济适用型电动车辆使用的动力电池冷却系统的缺点，在有限的车辆空间内，低成本的实现动力电池系统的即经济又比较好的冷却效果。

附图说明：

图1为本发明电动汽车动力电池冷却系统的结构图。

图2为本发明电动汽车动力电池冷却系统的条件式控制方法的逻辑控制流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

本发明电动汽车动力电池冷却系统包括水壶、散热器、水泵、充电机、mcu、电机、电池系统、第一温度传感器、第二温度传感器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、冷却器、第一电子三通阀以及第二电子三通阀。其中水壶的输出端与与散热器连接，一端用于加注冷却液。散热器的出水口与水泵连接，其作用是将冷却液中的热量通过热交换散发到空气中，进而冷却冷却液。水泵的输出端分两路冷却管路经过各自需要水冷的电器部件，第一路分别经过充电机、mcu、电机等需要水冷但除电池系统以外的电器部件，第二路经过需要水冷的电池系统。第一温度传感器位于电池系统内部冷却管路的入口，用来检测电池系统的入水口温度，并反馈检测值至vcu，第二温度传感器位于电池系统内部冷却管路的出口，用来检测电池系统出水口温度，并反馈检测值至vcu。压缩机的输出端与冷凝器输入端连接，其将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出压缩机。冷凝器的输出端与膨胀阀的输入端连接，其将流入的高温高压的制冷剂气体散热降温后，冷凝成高温高压的液态制冷剂流出。膨胀阀的输出端与第一电子三通阀的输入端连接，其将高温高压的液态制冷剂节流，变成低温低压的液态制冷剂。蒸发器的输出端与压缩机输入端连接，其将低温低压的液态制冷剂与热空气进行热交换，制冷剂蒸发成低温低压的气态制冷剂，回流至压缩机。冷却器的输出端分别与散热器的输入端以及压缩机的输入端连接。与散热器连接的一侧流从电器部件流出的冷却液，与压缩机连接的一侧流空调制冷剂，通过流动过程进行热交换，进而达到冷却冷却液的效果。第一电子三通阀的输出端分别与蒸发器的输入端以及冷却器的输入端连接。当电池系统的温度传感器反馈的温度值高于设定值时，开启流向冷却器的阀门，使部分制冷剂流入冷却器与冷却液进行热交换。阀门的开闭程度与冷却液温度有关，冷却液的温度越高，需求流向冷却器的制冷剂流量越大，同时流向蒸发器的制冷剂流量减少，但空调系统仍可以工作。第二电子三通阀的输出端分别与散热器的输入端以及冷却器的输入端连接。当冷却液需要进入冷却器进行热交换冷却时，第二电子三通阀的流向冷却器的阀门打开，直接回流至散热器的阀门关闭。

本发明电动汽车动力电池冷却系统的条件式控制方法的逻辑控制流程图，具体如下：

当冷却液温度可以满足电池系统的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→散热器进行冷却循环。具体的冷却方式为：

冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、mcu、电机，另外一条水路流向电池系统。从电机和电池系统流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，并通向散热器的常开阀口经冷却管路回流至散热器进行冷却循环。

当冷却液温度不能满足电池系统的冷却需求时，按散热器→水泵→电器部件→冷却器→散热器进行冷却循环。具体的冷却方式如下：

空调系统打开后，压缩机将气态制冷剂压缩并排出至冷凝器，冷凝器将制冷剂气体降温冷凝后，经过膨胀阀变成低温低压的液态制冷剂，并通过阀门大小可自动调节的第一电子三通阀，分别流入驾驶舱内的蒸发器和用于强制冷却冷却液的冷却器。蒸发器内的制冷剂与热空气完成热交换后回流至压缩机，进入冷却循环。冷却器内与冷却液完成热交换后回流至热缩机，进行冷却循环。冷却液从水壶加注冷却液至散热器，冷却液从散热器流出后，经过水泵，一条水路流向充电机、mcu、电机，另外一条水路流向电池系统。从电机和电池系统流出的冷却液在第二电子三通阀处汇流，此时通向冷却器的阀口打开，常开阀口关闭，冷却液进入冷却器被强制冷却，冷却后，进入散热器进行冷却循环。

其中冷却器的热交换速率及效果，可以根据冷却液的实际温度高于需求温度的程度，进行制冷剂的流量控制调节，空调系统仍可以工作，虽然制冷效果稍微减弱。但是实现了有限的资源高效的利用，不会过度冷却造成不必要的浪费。冷却液达到需求温度时，冷却器停止工作，电子三通阀恢复常态，空调系统可以恢复制冷效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。