增程式電動汽車熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種增程式電動汽車熱管理系統(tǒng)，涉及到電動汽車領域。該系統(tǒng)由電池組溫度控制系統(tǒng)、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)和空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)組成?？照{(diào)循環(huán)系統(tǒng)通過油冷器與電池組溫度控制系統(tǒng)連通，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)通過換熱器、散熱油箱與電池組溫度控制系統(tǒng)連通，由此三個系統(tǒng)組成一個互通循環(huán)的系統(tǒng)，控制電池組、其他部件及車廂內(nèi)的溫度。本實用新型能夠高效地控制電動汽車電池的預熱及冷卻，可使電機、電機控制器、逆變器等工作在最佳狀況，并能在冬天利用熱泵和余熱解決電動車取暖困難的問題，實現(xiàn)了增程式電動汽車完整高效的熱管理，達到用有限的電和燃油，行駛最遠的路程。
【專利說明】增程式電動汽車熱管理系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到電動汽車領域，特別涉及到增程式電動汽車整車熱管理系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]我國來自石油安全與環(huán)境保護的挑戰(zhàn)越來越嚴峻。我國傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展問題堪憂。因此，新能源汽車勢在必行。純電動汽車雖然有零排放的特點，但因續(xù)航里程短、乘車環(huán)境差等缺點遲遲不能用于人類日常生活中，相比之下增程式電動車能夠彌補純電動汽車短時間內(nèi)無法逾越的技術瓶頸。
[0003]由于增程式電動汽車極大弱化了內(nèi)燃機，增加了一些高功率電子設備，導致增程式電動汽車在熱管理系統(tǒng)方面與燃油汽車相比有很大的不同:
[0004]第一，電動汽車以電池組作為動力源，而電池組必須在合適的溫度范圍內(nèi)工作才能保證高效率、長壽命，所以要考慮對電池組進行熱管理。
[0005]第二，電動汽車增加了一些電器件，如電機、電機控制器、逆變器等部件，需要維持在最佳的工作溫度范圍，因此必須對其進行熱管理。
[0006]第三，由于在冬季的工況下，傳統(tǒng)的電動汽車通過消耗電能取暖加熱，因此耗費的電能較多，造成電動汽車的行駛里程進一步縮短，故可以使用高效熱泵系統(tǒng)在冬季時對電動車進行供熱，降低能耗，增加里程。
[0007]專利申請?zhí)枮?01010584601.3的中國發(fā)明專利公開了一種電動汽車熱管理控制系統(tǒng)，該專利涉及的電動汽車冬季取暖仍然采用電加熱來為車廂供暖，消耗了過多的電能，且對余熱利用率不高。
實用新型內(nèi)容
[0008]本項目以整車為著眼點，對電池組、其他部件及空調(diào)系統(tǒng)等三個模塊進行熱管理，使電器件及電池組工作在最佳狀態(tài)下，同時，與現(xiàn)有技術相比，在冬季使用高效熱泵，將電池組及其他部件的余熱作為冷源為車廂供暖，實現(xiàn)用有限的電和燃油，顯著提高冬季的里程數(shù)。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0010]一種增程式電動汽車熱管理系統(tǒng)，由電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺、電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵、第一三通油閥、第二三通油閥、冷卻油箱、電池組、第三三通油閥、第一油冷器、高壓PTC、換熱器、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵、第四三通油閥、散熱油箱、電機控制器、電機、逆變器、壓縮機、第五三通油閥、車外冷凝器、第一膨脹閥、車內(nèi)蒸發(fā)器、第二膨脹閥、第二油冷器、第三膨脹閥、車內(nèi)冷凝器、車外鼓風機、車內(nèi)鼓風機、儲水壺、電動水泵組成；其中第二油冷器與第一油冷器相連；
[0011]上述電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺、電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵、第一三通油閥、第二三通油閥、冷卻油箱、電池組、第三三通油閥、第一油冷器、高壓PTC、換熱器構成電池溫度控制系統(tǒng)；其中電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺出口經(jīng)過電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵與第一三通油閥的端口 I相連，第一三通油閥的端口 2與第二三通油閥的端口 I相連，第二三通油閥的端口 2經(jīng)過冷卻油箱與電池組入口相連；第一三通油閥的端口 3與第三三通油閥的端口 I相連，第三三通油閥的端口 2經(jīng)過第一油冷器與電池組入口相連；第三三通油閥的端口 3經(jīng)過高壓PTC與電池組入口相連；第二三通油閥的端口 3經(jīng)過換熱器的第一熱邊與電池組入口相連；電池組出口與電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺入口相連；
[0012]上述換熱器、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵、第四三通油閥、散熱油箱、電機控制器、電機、逆變器、構成其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)；其中其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺出口經(jīng)過其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵與第四三通油閥的端口 I相連，第四三通油閥的端口 2經(jīng)過散熱油箱與電機控制器的入口相連；第四三通油閥的端口 3經(jīng)過換熱器的第二熱邊與電機控制器入口相連；電機控制器的出口依次經(jīng)過電機、逆變器與其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺入口相連；
[0013]上述換熱器、壓縮機、第五三通油閥、車外冷凝器、第一膨脹閥、車內(nèi)蒸發(fā)器、第二膨脹閥、第二油冷器、第三膨脹閥、車內(nèi)冷凝器、車外鼓風機、車內(nèi)鼓風機、儲水壺、電動水泵構成空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)；其中車外冷凝器置于車外鼓風機出風口，車內(nèi)鼓風機置于車內(nèi)蒸發(fā)器與車內(nèi)冷凝器之間；其中壓縮機出口與第五三通油閥的端口 I相連，第五三通油閥的端口 2與車外冷凝器熱邊相連；車外冷凝器出口分成兩條支路，第一條支路依次經(jīng)過第一膨脹閥、車內(nèi)蒸發(fā)器冷邊與壓縮機入口相連，第二條支路依次經(jīng)過第二膨脹閥、第二油冷器與壓縮機入口相連；第五三通油閥的端口 3依次經(jīng)過第三膨脹閥、車內(nèi)冷凝器連接到車外冷凝器出口的第一條支路入口處；儲水壺出口經(jīng)過電動水泵、車內(nèi)蒸發(fā)器熱邊、換熱器冷邊，返回至儲水壺進口。
[0014]所述的增程式電動汽車熱管理系統(tǒng)的方法，其特征在于包括以下過程:
[0015]夏季:
[0016]電池溫度控制系統(tǒng)中，電池組需要散熱，電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵啟動，電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺中的一部分冷卻油由第一三通油閥端口 1、2與第二三通油閥端口 1、2控制流向冷卻油箱，在冷卻油箱處散熱冷卻后流向電池組，對電池組冷卻降溫，之后冷卻油流回電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺形成循環(huán)工作；電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺中的另一部分冷卻油由第一三通油閥端口 1、3與第三三通油閥的端口 1、2控制流入第一油冷器中進行冷卻，之后流向電池組，對電池組冷卻降溫，之后冷卻油流回電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺。
[0017]其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)中，電機控制器、電機、逆變器需要散熱，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵啟動，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺中的冷卻油由第四三通油閥端口 1、2控制流向散熱油箱進行冷卻，冷卻后依次流過電機控制器、電機、逆變器回到其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺，實現(xiàn)循環(huán)冷卻。
[0018]空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)中，壓縮機工作，制冷劑由第五三通油閥端口 1、2控制流向車外冷凝器，在車外冷凝器處冷凝放熱，放出的熱量由車外鼓風機吹出車外，冷卻后的制冷劑一部分經(jīng)過第一膨脹閥到車內(nèi)蒸發(fā)器處蒸發(fā)吸熱，之后流回壓縮機形成循環(huán)，在車內(nèi)蒸發(fā)器處被冷卻的空氣由車內(nèi)鼓風機吹入車廂內(nèi)降溫；另一部分冷卻后的制冷劑經(jīng)過第二膨脹閥到第二油冷器處，由于第二油冷器與第一油冷器相連，因此可對電池溫度控制系統(tǒng)的冷卻油降溫，之后制冷劑流回壓縮機。
[0019]冬季:[0020]電池溫度控制系統(tǒng)中，當電動汽車啟動時，需對電池組進行預熱，電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵啟動，電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺中的冷卻油在第一三通油閥端口 1、3與第三三通油閥的端口 1、3的控制下，進入高壓PTC處，高壓PTC將冷卻油加熱后，冷卻油流回電池組對其預熱。當電動汽車運行穩(wěn)定后，電池組需要散熱，冷卻油在第一三通油閥端口 1、2與第二三通油閥端口 1、3的控制下，進入換熱器換熱冷卻后流回電池組對其冷卻，之后流回電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺形成循環(huán)。
[0021]其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)中，電動汽車運行穩(wěn)定后，電機控制器、電機、逆變器需要散熱，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵啟動，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺中的冷卻油在第四三通油閥端口 1、3控制下，進入換熱器換熱冷卻，之后依次流過電機控制器、電機、逆變器回到其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺，實現(xiàn)循環(huán)冷卻。
[0022]空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)中，壓縮機工作，制冷劑由第五三通油閥端口 1、3控制，經(jīng)過第三膨脹閥流入車內(nèi)冷凝器處冷凝放熱，放出的熱量由車內(nèi)鼓風機吹入車廂內(nèi)供暖，之后經(jīng)過第一膨脹閥進入車內(nèi)蒸發(fā)器處蒸發(fā)吸熱，吸熱后的冷凝器再次回到壓縮機形成循環(huán)；其中，車內(nèi)蒸發(fā)器處吸收的熱量來自儲水壺、電動水泵、蒸發(fā)器、換熱器組成的循環(huán)回路與換熱器換熱后的熱量，換熱器中的熱量來自電池溫度控制系統(tǒng)及其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)中的高溫冷卻油。
[0023]本實用新型的積極效果為:通過對增程式電動汽車各個部件進行熱管理，使得增程式電動汽車的余熱和廢熱得到了利用，各個部件得到最佳工作環(huán)境的同時，以經(jīng)濟節(jié)能地方式解決了冬季供暖困難的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型結構示意圖，其中實線部分表示電池溫度控制系統(tǒng)，雙點化線部分表示其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)，虛線部分表示空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)；
[0025]圖2為電池溫度控制系統(tǒng)結構示意圖；
[0026]圖3為其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)結構示意圖；
[0027]圖4為空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)結構不意圖；
[0028]圖中標號名稱:1、電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺，2、電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵，3、第一三通油閥，4、第二三通油閥，5、冷卻油箱，6、電池組，7、第三三通油閥，8、第一油冷器，9、高壓PTC，10、換熱器，11、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺，12、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵，13、第四三通油閥，14、散熱油箱，15、電機控制器，16、電機，17、逆變器，18、壓縮機，19、第五三通油閥，20、車外冷凝器，21、第一膨脹閥，22、車內(nèi)蒸發(fā)器，23、第二膨脹閥，24、第二油冷器，25、第三膨脹閥，26、車內(nèi)冷凝器，27、車外鼓風機，28、車內(nèi)鼓風機，29、儲水壺，30、電動水泵。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖1進一步說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0030]參見圖1實線部分與圖2，電池溫度控制系統(tǒng)由電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺1、電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵2、第一三通油閥3、第二三通油閥4、冷卻油箱5、電池組6、第三三通油閥7、第一油冷器8、高壓PTC9、換熱器10構成。夏季電池組6需要散熱，電池溫度控制系統(tǒng)電動油栗2啟動，電池溫度控制系統(tǒng)儲油亞I中的一部分冷卻油由弟一二通油閥3端口 1、2與第二三通油閥4端口 1、2控制流向冷卻油箱5，在冷卻油箱5處散熱冷卻后流向電池組6，對電池組6冷卻降溫，之后冷卻油流回電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺I形成循環(huán)工作；電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺I中的另一部分冷卻油由第一三通油閥3端口 1、3與第三三通油閥7的端口 1、2控制流入第一油冷器8中進行冷卻，之后流向電池組6，對電池組6冷卻降溫，之后冷卻油流回電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺I。冬季電池溫度控制系統(tǒng)中，當電動汽車啟動時，需對電池組6進行預熱，電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵2啟動，電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺I中的冷卻油在第一三通油閥3端口 1、3與第三三通油閥7的端口 1、3的控制下，進入高壓PTC9處，高壓PTC9將冷卻油加熱后，冷卻油流回電池組6對其預熱。冬季當電動汽車運行穩(wěn)定后，電池組6需要散熱，冷卻油在第一三通油閥3端口 1、2與第二三通油閥4端口 1、3的控制下，進入換熱器10換熱冷卻后流回電池組6對其冷卻，之后流回電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺I形成循環(huán)。
[0031]參見圖1雙點化線部分與圖3，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)由高壓PTC9、換熱器10、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺11、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵12、第四三通油閥13、散熱油箱14、電機控制器15、電機16、逆變器17、第五三通油閥18構成。夏季電機控制器15、電機16、逆變器17需要散熱，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵12啟動，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺11中的冷卻油由第四三通油閥13端口 1、2控制流向散熱油箱14進行冷卻，冷卻后依次流過電機控制器15、電機16、逆變器17回到其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺11，實現(xiàn)循環(huán)冷卻。冬季電動汽車運行穩(wěn)定后，電機控制器15、電機16、逆變器17需要散熱，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油栗12啟動，其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油32 11中的冷卻油在第四三通油閥13端口 1、3控制下，進入換熱器10換熱冷卻，之后依次流過電機控制器15、電機16、逆變器17回到其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺11，實現(xiàn)循環(huán)冷卻。
[0032]參見圖1虛線部分與圖4，空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)由換熱器10、壓縮機18、第五三通油閥19、車外冷凝器20、第一膨脹閥21、車內(nèi)蒸發(fā)器22、第二膨脹閥23、第二油冷器24、第三膨脹閥25、車內(nèi)冷凝器26、車外鼓風機27、車內(nèi)鼓風機28、儲水壺29、電動水泵30構成。夏季，壓縮機18工作，制冷劑由第五三通油閥19端口 1、2控制流向車外冷凝器20，在車外冷凝器20處冷凝放熱，放出的熱量由車外鼓風機27吹出車外，冷卻后的制冷劑一部分經(jīng)過第一膨脹閥21到車內(nèi)蒸發(fā)器22處蒸發(fā)吸熱，之后流回壓縮機18形成循環(huán)，在車內(nèi)蒸發(fā)器22處被冷卻的空氣由車內(nèi)鼓風機28吹入車廂內(nèi)降溫；另一部分冷卻后的制冷劑經(jīng)過第二膨脹閥23到第二油冷器24處，由于第二油冷器24與第一油冷器8相連，因此可對電池溫度控制系統(tǒng)的冷卻油降溫，之后制冷劑流回壓縮機18。冬季，壓縮機18工作，制冷劑由第五三通油閥19端口 1、3控制，經(jīng)過第三膨脹閥25流入車內(nèi)冷凝器26處冷凝放熱，放出的熱量由車內(nèi)鼓風機28吹入車廂內(nèi)供暖，之后經(jīng)過第一膨脹閥21進入車內(nèi)蒸發(fā)器22處蒸發(fā)吸熱，吸熱后的冷凝器再次回到壓縮機18形成循環(huán)；其中，車內(nèi)蒸發(fā)器22處吸收的熱量來自儲水壺29、電動水泵30、蒸發(fā)器22、換熱器10組成的循環(huán)回路與換熱器10換熱后的熱量，換熱器10中的熱量來自電池溫度控制系統(tǒng)及其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)中的高溫冷卻油。
【權利要求】
1.一種增程式電動汽車熱管理系統(tǒng)，由電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺(I)、電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵(2)、第一三通油閥(3)、第二三通油閥(4)、冷卻油箱(5)、電池組(6)、第三三通油閥(7)、第一油冷器(8)、高壓PTC (9)、換熱器(10)、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺(11)、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵(12)、第四三通油閥(13)、散熱油箱(14)、電機控制器(15)、電機(16)、逆變器(17)、壓縮機(18)、第五三通油閥(19)、車外冷凝器(20)、第一膨脹閥(21)、車內(nèi)蒸發(fā)器(22)、第二膨脹閥(23)、第二油冷器(24)、第三膨脹閥(25)、車內(nèi)冷凝器(26 )、車外鼓風機(27 )、車內(nèi)鼓風機(28 )、儲水壺(29 )、電動水泵(30 )組成；其中第二油冷器(24)與第一油冷器(8)相連； 上述電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺(I)、電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵(2)、第一三通油閥(3)、第二三通油閥(4)、冷卻油箱(5)、電池組(6)、第三三通油閥(7)、第一油冷器(8)、高壓PTC (9)、換熱器(10)構成電池溫度控制系統(tǒng)；其中電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺(I)出口經(jīng)過電池溫度控制系統(tǒng)電動油泵(2)與第一三通油閥(3)的端口 I相連，第一三通油閥(3)的端口 2與第二三通油閥(4)的端口 I相連，第二三通油閥(4)的端口 2經(jīng)過冷卻油箱(5)與電池組(6)入口相連；第一三通油閥(3)的端口 3與第三三通油閥(7)的端口 I相連，第三三通油閥(7)的端口 2經(jīng)過第一油冷器(8)與電池組(6)入口相連；第三三通油閥(7)的端口3經(jīng)過高壓PTC (9)與電池組(6)入口相連；第二三通油閥(4)的端口 3經(jīng)過換熱器(10)的第一熱邊與電池組(6)入口相連；電池組(6)出口與電池溫度控制系統(tǒng)儲油壺(I)入口相連； 上述換熱器(10)、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺(11)、其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵(12)、第四三通油閥(13)、散熱油箱(14)、電機控制器(15)、電機(16)、逆變器(17)構成其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)；其中其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺(11)出口經(jīng)過其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)電動油泵(12)與第四三通油閥(13)的端口 I相連，第四三通油閥(13)的端口 2經(jīng)過散熱油箱(14)與電機控制器(15)的入口相連；第四三通油閥(13)的端口 3經(jīng)過換熱器(10 )的第二熱邊與電機控制器(15 )入口相連；電機控制器(15 )的出口依次經(jīng)過電機(16)、逆變器(17)與其他部件冷卻液循環(huán)系統(tǒng)儲油壺(11)入口相連； 上述換熱器(10)、壓縮機(18)、第五三通油閥(19)、車外冷凝器(20)、第一膨脹閥(21)、車內(nèi)蒸發(fā)器(22)、第二膨脹閥(23)、第二油冷器(24)、第三膨脹閥(25)、車內(nèi)冷凝器(26),車外鼓風機(27)、車內(nèi)鼓風機(28)、儲水壺(29)、電動水泵(30)構成空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)；其中車外冷凝器(20 )置于車外鼓風機(27 )出風口，車內(nèi)鼓風機(28 )置于車內(nèi)蒸發(fā)器(22 )與車內(nèi)冷凝器(26)之間；其中壓縮機(18)出口與第五三通油閥(19)的端口 I相連，第五三通油閥(19)的端口 2與車外冷凝器(20)熱邊相連；車外冷凝器(20)出口分成兩條支路，第一條支路依次經(jīng)過第一膨脹閥(21)、車內(nèi)蒸發(fā)器(22)冷邊與壓縮機(18)入口相連，第二條支路依次經(jīng)過第二膨脹閥(23)、第二油冷器(24)與壓縮機(18)入口相連；第五三通油閥(19 )的端口 3依次經(jīng)過第三膨脹閥(25 )、車內(nèi)冷凝器(26 )連接到車外冷凝器(20 )出口的第一條支路入口處；儲水壺(29)出口經(jīng)過電動水泵(30)、車內(nèi)蒸發(fā)器(22)熱邊、換熱器(10)冷邊，返回至儲水壺(29)進口。
【文檔編號】B60K11/00GK203460688SQ201320541008
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權日:2013年9月2日
【發(fā)明者】任孝文, 瞿榮, 袁偉, 趙則昂, 朱琪斌, 于皓 申請人:南京航空航天大學