一种能量控制系统、方法、装置及汽车与流程

[0001]
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种能量控制系统、方法、装置及汽车。


背景技术：

[0002]
随着科技的发展，汽车已成为人们日常生活中不可缺少的交通工具；因燃油作为不可再生资源，为了降低燃油的使用量，越来越多的汽车生产厂商逐渐致力于纯电动汽车的研究以及生产。
[0003]
电动汽车采用动力电池为整车动力学系统和空调系统提供能源，在低温环境下，电池汽车续航里程衰减30％～50％，造成电动汽车里程严重衰减的原因为：1，电池低温环境下，放电电量减少；2，乘客仓和电池的加热，会消耗电池的大部分能量；3，低温环境下，车辆机械阻力增大，车辆能耗增加。通过采用低温衰减小的动力电池和优化空调控制策略，可有效降低低温对电动汽车续驶里程的影响。电动汽车空调系统通常通过ptc加热技术或热泵技术实现对电池和乘客仓的加热。ptc加热技术通过电阻丝将电池电能转换成热能，具有升温快、功耗高的特点，使用ptc加热技术会明显降低电池汽车续驶里程；热泵技术使用泵将热量从低处搬到高处，制热效率最高可达到高于ptc技术，从而有效减少电动汽车里程衰减。电动汽车在低温环境行驶过程中，存在能量被浪费的情况，这些浪费的能量主要包括两部分：1，由于电池温度低，电池吸收部分制动产生的能量，其它能量通过机械制动被消耗；2，电机、dcdc等部件工作过程中产生的热量被释放到空气。因此，目前亟需提供一种可以有效减少电动汽车寒冷环境下续航里程衰减的方法。


技术实现要素：

[0004]
本发明实施例提供一种能量控制系统、方法、装置及汽车，用以解决如何在寒冷环境下降低电动汽车的续航里程衰减的问题。
[0005]
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种能量控制系统，应用于电动汽车，所述能量控制系统包括：
[0006]
设置于电动汽车的乘客仓内的冷凝器；
[0007]
第一热交换器，能够与电动汽车的动力电池的液冷系统进行热交换；
[0008]
第二热交换器，与所述电动汽车的电机冷却回路通过液冷管路连接；
[0009]
能量回收构件和第一液冷加热器，其中所述能量回收构件、所述第一液冷加热器、所述冷凝器和所述第一热交换器构成为液冷循环回路，通过所述能量回收构件，所述第二热交换器上的热量能够传输至所述液冷循环回路上；
[0010]
其中，所述第一液冷加热器的加热控制器与电机控制器并联连接，且并联连接的电路上设置有切换开关。
[0011]
进一步地，所述电机控制器还与所述动力电池并联连接。
[0012]
进一步地，所述能量控制系统还包括：
[0013]
第二液冷加热器，与所述动力电池连接，用于向所述动力电池的液冷系统传输热
量。
[0014]
进一步地，所述能量控制系统还包括：
[0015]
能源管理控制器，所述能源管理控制器分别与所述加热控制器、所述切换开关和所述第二热交换器连接。
[0016]
进一步地，所述冷凝器与所述第一热交换器并联接设在所述液冷循环回路上，所述冷凝器通过第一分支管路与所述第一液冷加热器连接，所述第一热交换器通过第二分支管路与所述液冷加热器连接，且所述第一分支管路上设置有第一电子开关，所述第二分支管路上设置有第二电子开关。
[0017]
进一步地，所述能量回收构件包括串联接设在所述液冷循环回路上的蒸发器和压缩机。
[0018]
本发明实施例还提供一种能量控制方法，应用于上述的能量控制系统，所述能量控制方法包括：
[0019]
当监测到电动汽车的加热需求时，控制所述第二热交换器启动，通过所述第二热交换器，所述电机冷却回路上的热量传输至所述液冷循环回路；
[0020]
检测当前动力电池的最大充电电流和电机控制器提供的制动回收电流；
[0021]
若所述制动回收电流大于所述最大充电电流，控制所述切换开关闭合，所述电机控制器与加热控制器连接，通过所述第一液冷加热器将通过所述制动回收电流获取的热量传输到所述液冷循环回路。
[0022]
进一步地，在所述冷凝器与所述第一热交换器并联接设在所述液冷循环回路上，所述冷凝器通过第一分支管路与所述液冷加热器连接，所述第一热交换器通过第二分支管路与所述液冷加热器连接，且所述第一分支管路上设置有第一电子开关，所述第二分支管路上设置有第二电子开关时，所述方法还包括：
[0023]
控制所述液冷循环回路的所述第一电子开关闭合，所述冷凝器接入所述液冷循环回路，对乘客仓进行加热，和/或控制所述液冷循环回路的所述第二电子开关闭合，所述第一热交换器接入所述液冷循环回路，对动力电池进行加热。
[0024]
进一步地，所述方法还包括：
[0025]
监测所述电动汽车的空调制热启动信号和所述电动汽车的动力电池包温度；
[0026]
当所述动力电池包温度低于预设温度，或检测到所述空调制热启动信号时，则确定监测到所述电动汽车的加热需求。
[0027]
进一步地，所述方法还包括：
[0028]
当所述制动回收电流小于或等于所述最大充电电流时，控制所述切换开关断开，控制所述电机控制器与所述动力电池连接，对所述动力电池进行充电。
[0029]
本发明实施例还提供一种能量控制装置，应用于上述的能量控制系统，所述能量控制装置包括：
[0030]
第一控制模块，用于当监测到电动汽车的加热需求时，控制所述第二热交换器启动，通过所述第二热交换器，所述电机冷却回路上的热量传输至所述液冷循环回路；
[0031]
检测模块，用于检测当前动力电池的最大充电电流和电机控制器提供的制动回收电流；
[0032]
第二控制模块，用于若所述制动回收电流大于所述最大充电电流，控制所述切换
开关闭合，所述电机控制器与加热控制器连接，通过所述第一液冷加热器将通过所述制动回收电流获取的热量传输到所述液冷循环回路。
[0033]
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的能量控制装置。
[0034]
本发明的有益效果是：
[0035]
上述方案，通过收集电机冷却回路的余热以及不能被动力电池回收的制动能量，起到了辅助乘客仓和动力电池加热，提升整车能量利用效率的作用，从而减少了动力电池的能量消耗，实现了延长车辆续航里程的目的，同时解决了热泵空调在寒冷环境下使用，蒸发器容易结霜的问题。
附图说明
[0036]
图1表示本发明实施例的能量控制系统的结构示意图；
[0037]
图2表示本发明实施例的能量控制方法的流程示意图；
[0038]
图3表示本发明实施例的能量控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0039]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
[0040]
本发明针对如何在寒冷环境下降低电动汽车的续航里程衰减的问题，提供一种能量控制系统、方法、装置及汽车。
[0041]
如图1所示，本发明实施例提供一种能量控制系统，应用于电动汽车，所述能量控制系统包括：
[0042]
设置于电动汽车的乘客仓内的冷凝器；
[0043]
第一热交换器，能够与电动汽车的动力电池的液冷系统进行热交换；
[0044]
第二热交换器，与所述电动汽车的电机冷却回路通过液冷管路连接；
[0045]
能量回收构件和第一液冷加热器，其中所述能量回收构件、所述第一液冷加热器、所述冷凝器和所述第一热交换器构成为液冷循环回路，通过所述能量回收构件，所述第二热交换器上的热量能够传输至所述液冷循环回路上；
[0046]
其中，所述第一液冷加热器的加热控制器与电机控制器并联连接，且并联连接的电路上设置有切换开关。
[0047]
具体地，所述电机控制器还与所述动力电池并联连接。
[0048]
具体地，所述能量控制系统还包括：
[0049]
第二液冷加热器，与所述动力电池连接，用于向所述动力电池的液冷系统传输热量。
[0050]
其中，所述第二液冷加热器用于在寒冷环境下，动力电池有加热需求时，对动力电池进行加热，上述液冷循环回路中收集到的热量用于辅助动力电池加热，从而减少用于加热动力电池所消耗的电量，提升车辆的续航里程。
[0051]
能源管理控制器，所述能源管理控制器分别与所述加热控制器、所述切换开关和所述第二热交换器连接。
[0052]
具体地，加热控制器用于实现对第一液冷加热器的功率的控制，其中，能源管理控
制器根据功率需求，控制加热控制器的功率，实现对制动能量的最优应用；能源管理控制器还用于实现对制动能能量的管理，根据电池充电能力、加热需求，将制动回收电流分配给动力电池和第一液冷加热器。
[0053]
需要说明的是，本系统采用能量串行收集方式，分别收集电机制动能量和电机冷却回路的残余热量。
[0054]
具体地，所述冷凝器与所述第一热交换器并联接设在所述液冷循环回路上，所述冷凝器通过第一分支管路与所述第一液冷加热器连接，所述第一热交换器交换器通过第二分支管路与所述液冷加热器连接，且所述第一分支管路上设置有第一电子开关，所述第二分支管路上设置有第二电子开关。
[0055]
需要说明的是，所述第一电子开关和所述第二电子开关均与所述能源管理控制器连接，所述能源管理控制器可以根据电池加热需求及乘客仓加热需求，将循环回路上的能量分配给乘客仓和动力电池。
[0056]
具体地，所述能量回收构件包括串联接设在所述液冷循环回路上的蒸发器、毛细管和压缩机。
[0057]
需要说明的是，本能量控制系统中通过第二热交换器和回收构件采集电机冷却回路中冷却液的余热，即通过第二热交换器、蒸发器，吸收电机冷却液的温度，将热量传递到冷凝器的液体，冷凝器冷媒吸收热量变成气体和液体的混合物，气体再经过压缩机，变成高温高压气体，液体会经过第一液冷加热器，变成高温液体，最后经过冷凝器，对外释放热量。同时蒸发器通过第二热交换器吸收电机冷却液的余热，解决了蒸发器在低温环境下结霜的问题。
[0058]
如图2所示，本发明实施例还提供一种能量控制方法，应用于上述的能量控制系统，所述能量控制方法包括：
[0059]
步骤21，当监测到电动汽车的加热需求时，控制所述第二热交换器启动，通过所述第二热交换器，所述电机冷却回路上的热量传输至所述液冷循环回路。
[0060]
步骤22，检测当前动力电池的最大充电电流和电机控制器提供的制动回收电流。
[0061]
步骤23，若所述制动回收电流大于所述最大充电电流，控制所述切换开关闭合，所述电机控制器与加热控制器连接，通过所述第一液冷加热器将通过所述制动回收电流获取的热量传输到所述液冷循环回路。
[0062]
需要说明的是，动力电池在低温环境下，由于电池电解液活性变差，导致电池充放电性能变差、电池放电容量减少，影响整车制动能量回收率、车辆的动力性。电池在低温环境下，由于电池允许的充电功率降低，车辆制动的能量不能全部被电池接收，不仅浪费了能量，也降低了刹车性能。
[0063]
本发明提供了一种对制动能量的回收方法，其实现方法是将第一液冷加热器与动力电池并联，车辆在制动过程中，能源管理控制器根据电池允许最大充电电流、制动回收电流，判断电池是否能回收全部制动能量，如果制动回收电流大于最大充电电流，能源管理控制器控制闭合切换开关，制动能量分配给动力电池充电和第一液冷加热器加热。
[0064]
具体地，在所述冷凝器与所述第一热交换器并联接设在所述液冷循环回路上，所述冷凝器通过第一分支管路与所述液冷加热器连接，所述第一热交换器交换器通过第二分支管路与所述液冷加热器连接，且所述第一分支管路上设置有第一电子开关，所述第二分
支管路上设置有第二电子开关时，所述方法还包括：
[0065]
控制所述液冷循环回路的所述第一电子开关闭合，所述冷凝器接入所述液冷循环回路，对乘客仓进行加热，和/或控制所述液冷循环回路的所述第二电子开关闭合，所述第一热交换器接入所述液冷循环回路，对动力电池进行加热。
[0066]
需要说明的是，能源管理控制器可以根据电池加热需求及乘客仓加热需求，对第一电子开关和第二电子开关进行控制，从而对液冷循环回路上的热量的用途进行控制，具体地，当第一电子开关闭合，第二电子开关断开，则用于对乘客仓进行加热；当第一电子开关断开，第二电子开关闭合，则用于对动力电池进行加热；当第一电子开关和第二电子开关同时闭合，则既用于加热乘客仓，又用于加热动力电池。
[0067]
具体地，在步骤21之前，所述方法还包括：
[0068]
监测所述电动汽车的空调制热启动信号和所述电动汽车的动力电池包温度；
[0069]
当所述动力电池包温度低于预设温度，或检测到所述空调制热启动信号时，则确定监测到所述电动汽车的加热需求。
[0070]
需要说明的是，当制动回收电流小于或等于动力电池的最大充电电流时，此时制动回收能量将全部用于对动力电池进行充电，故所述方法还包括：
[0071]
当所述制动回收电流小于或等于所述最大充电电流时，控制所述切换开关断开，控制所述电机控制器与所述动力电池连接，对所述动力电池进行充电。
[0072]
进一步，当监测到所述电动汽车的空调关闭信号且动力电池包的温度高于或等于预设温度，则控制第二热交换器和第一液冷加热器关闭。
[0073]
如图3所示，本发明实施例还提供一种能量控制装置，应用于上述的能量控制系统，所述能量控制装置包括：
[0074]
第一控制模块31，用于当监测到电动汽车的加热需求时，控制所述第二热交换器启动，通过所述第二热交换器，所述电机冷却回路上的热量传输至所述液冷循环回路。
[0075]
检测模块32，用于检测当前动力电池的最大充电电流和电机控制器提供的制动回收电流。
[0076]
第二控制模块33，用于若所述制动回收电流大于所述最大充电电流，控制所述切换开关闭合，所述电机控制器与加热控制器连接，通过所述第一液冷加热器将通过所述制动回收电流获取的热量传输到所述液冷循环回路。
[0077]
具体地，在所述冷凝器与所述第一热交换器并联接设在所述液冷循环回路上，所述冷凝器通过第一分支管路与所述液冷加热器连接，所述第一热交换器通过第二分支管路与所述液冷加热器连接，且所述第一分支管路上设置有第一电子开关，所述第二分支管路上设置有第二电子开关时，所述能量控制装置还包括：
[0078]
第三控制模块，用于控制所述液冷循环回路的所述第一电子开关闭合，所述冷凝器接入所述液冷循环回路，对乘客仓进行加热，和/或控制所述液冷循环回路的所述第二电子开关闭合，所述第一热交换器接入所述液冷循环回路，对动力电池进行加热。
[0079]
具体地，所述能量控制装置还包括：
[0080]
监测模块，用于监测所述电动汽车的空调制热启动信号和所述电动汽车的动力电池包温度；
[0081]
当所述动力电池包温度低于预设温度，或检测到所述空调制热启动信号时，则确
定监测到所述电动汽车的加热需求。
[0082]
具体地，所述能量控制装置还包括：
[0083]
第四控制模块，用于当所述制动回收电流小于或等于所述最大充电电流时，控制所述切换开关断开，控制所述电机控制器与所述动力电池连接，对所述动力电池进行充电。
[0084]
本发明实施例还提供一种汽车，包括上述的能量控制装置。
[0085]
需要说明的是，设置有所述能量控制装置的汽车，在寒冷环境下，可以通过收集电机冷却回路的余热以及不能被动力电池回收的制动能量，辅助乘客仓和动力电池加热，提升整车能量利用效率，从而减少了动力电池的能量消耗，实现了延长车辆续航里程的目的，同时解决了热泵空调在寒冷环境下使用，蒸发器容易结霜的问题。
[0086]
以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

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