一种电动汽车热调控系统的制作方法

[0001]
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车热调控系统。


背景技术：

[0002]
现有的电动汽车，通过电池和驱动电机的配合产生动力，其中，电池决定电动汽车的续航里程，而电池在低温环境下，放电量仅有平时的50％左右，使得电动汽车的续航里程大幅度下降，影响用户的使用体验。
[0003]
此外，电动汽车在低温环境下启动时，由于电池放电功率小，电机功率不足，致使电动汽车行驶非常缓慢，严重影响驾驶感受。
[0004]
现有的电动汽车中，电机系统和电池系统相互独立，而电机系统配置有散热器进行散热，其工作余热无法得到有效地利用。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种电动汽车热调控系统，能够利用电机系统工作而产生的热量对电池系统进行加热，以提高在低温环境下的续航里程。
[0006]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007]
一种电动汽车热调控系统，包括：
[0008]
电机回路，所述电机回路包括通过流体管路依次循环连通驱动电机、第一水泵和散热器；
[0009]
电池回路，所述电池回路包括通过流体管路循环连通的电池和第二水泵；
[0010]
第一换向阀，所述第一换向阀分别连通于所述电机回路和所述电池回路，所述第一换向阀具有第一换向状态和第二换向状态，在所述第一换向状态下，所述电机回路和所述电池回路相互独立，在所述第二换向状态下，所述驱动电机、所述第一水泵、所述电池和所述第二水泵通过流体管路和所述第一换向阀构成循环回路。
[0011]
作为优选，所述第一换向阀还具有第三换向状态，在所述第三换向状态下，所述驱动电机、所述第一水泵、所述散热器、所述电池和所述第二水泵通过流体管路和所述第一换向阀构成循环回路。
[0012]
作为优选，所述第一换向阀上设置有第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口，所述第一接口通过流体管路连通于所述驱动电机，所述第二接口通过流体管路连通于所述第一水泵，所述第三接口通过所述流体管路连通于所述散热器，所述第四接口通过流体管路连通于所述电池，所述第五接口通过流体管路连通于所述第二水泵；
[0013]
在所述第一换向状态下，所述第一接口和所述第三接口相连通，所述第四接口和所述第五接口相连通；
[0014]
在所述第二换向状态下，所述第一接口和所述第五接口相连通，所述第二接口和所述第四接口相连通；
[0015]
在所述第三换向状态下，所述第一接口和所述第五接口相连通，所述第三接口和
所述第四接口相连通。
[0016]
作为优选，所述电机回路还包括第一膨胀水箱，所述第一膨胀水箱的补水管连通于所述第一水泵的上游，所述第一膨胀水箱的返气管连通于所述散热器的进水口。
[0017]
作为优选，所述电机回路还包括：
[0018]
直流变换器，设置于所述电机回路的循环流路中；
[0019]
充电机，设置于所述电机回路的循环流路中。
[0020]
作为优选，所述电池回路还包括第二膨胀水箱，所述第二膨胀水箱设置于所述电池回路的循环流路中。
[0021]
作为优选，所述电池回路还包括：
[0022]
空调系统；
[0023]
电池冷却器，所述电池冷却器的流体通路设置于所述电池回路的循环流路中，所述电池冷却器的冷媒通路连通于所述空调系统的冷媒。
[0024]
作为优选，还包括：
[0025]
暖风回路，所述暖风回路包括通过流体管路依次连通的暖风系统、电加热器和第三水泵；
[0026]
换热器，具有第一换热流道和第二换热流道，所述第一换热流道设置于所述电池回路的循环流路中；
[0027]
第二换向阀，分别连通于所述暖风回路和所述第二换热流道，所述第一换向阀具有第一换向模式和第二换向模式，在所述第一换向模式下，所述暖风回路和所述换热器相互独立，在所述第二换向模式下，所述暖风系统、所述电加热器、所述第三水泵和所述第二换热流道通过流体管路和所述第二换向阀构成循环回路。
[0028]
作为优选，所述第二换向阀上设置有第一端接口、第二端接口和第三端接口，所述第一端接口通过流体管路连通于所述暖风系统，所述第二端接口和所述第三端接口分别通过流体管路连通于所述第二换热流道，所述第三水泵通过流体管路分别连通于所述第三端接口和所述第二换热流道；
[0029]
在所述第一换向模式下，所述第一端接口和所述第三端接口相连通，在所述第二换向模式下，所述第一端接口和所述第二端接口相连通。
[0030]
作为优选，所述暖风回路还包括第三膨胀水箱，所述第三膨胀水箱的补水管连通于所述第三水泵的上游，所述第三膨胀水箱的返气管连通于所述暖风系统的出水口。
[0031]
本发明的有益效果：
[0032]
电机回路和电池回路通过第一换向阀的换向调节，第二换向状态的设置，使得当电池温度过低时，电机回路的热量能够传递给电池回路，从而使得驱动电机工作而产生的热量能够通过电机回路和电池回路传递给电池，以保证电池的使用性能，提高车辆在低温环境下的续航里程。
[0033]
第三换向状态的设置，使得当电池温度过低时，能够利用电机回路中的散热器，对驱动电机和电池进行散热处理，此时，驱动电机和电池工作所产生的热量在整个循环回路中，共同由散热器进行散热，起到减少开启空调压缩机，节约电能的目的。
[0034]
在暖风回路的基础上，设置换热器和第二换向阀，使得在第二换向模式下，暖风回路和电池回路能够共用一个电加热器对其内的流体进行加热。
[0035]
通过控制第二换向阀的阀体的开度，使得第一端接口同时与第二端接口和第三端接口相连通，此时通过调节第一端接口与第二端接口之间的连通开度，和第一端接口与第三端接口之间的连通开度，实现暖风回路与电池回路内流体温度的不同，以满足暖风回路与电池回路各自不同的温度需求。
附图说明
[0036]
图1是本发明实施例所述的电动汽车热调控系统的结构示意图。
[0037]
图中：
[0038]
1、电机回路；11、驱动电机；12、第一水泵；13、散热器；14、第一膨胀水箱；15、直流变换器；16、充电机；
[0039]
2、电池回路；21、电池；22、第二水泵；23、第二膨胀水箱；24、空调系统；25、电池冷却器；
[0040]
3、暖风回路；31、暖风系统；32、电加热器；33、第三水泵；34、第三膨胀水箱；
[0041]
100、第一换向阀；101、第一接口；102、第二接口；103、第三接口；104、第四接口；105、第五接口；
[0042]
200、换热器；
[0043]
300、第二换向阀；301、第一端接口；302、第二端接口；303、第三端接口。
具体实施方式
[0044]
下面详细描述本发明的实施例，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零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0045]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0047]
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0048]
如图1所示，本发明提供了一种电动汽车热调控系统，包括电机回路1、电池回路2和第一换向阀100。其中，电机回路1包括通过流体管路依次循环连通驱动电机11、第一水泵12和散热器13，第一水泵12驱动流体管路中的流体循环流经驱动电机11和散热器13，电池回路2包括通过流体管路循环连通的电池21和第二水泵22，第二水泵22驱动流体管路中的流体循环流经电池21，第一换向阀100分别连通于电机回路1和电池回路2，第一换向阀100
具有第一换向状态和第二换向状态，在第一换向状态下，电机回路1和电池回路2相互独立，在第二换向状态下，驱动电机11、第一水泵12、电池21和第二水泵22通过流体管路和第一换向阀100构成循环回路。
[0049]
本发明中，电机回路1和电池回路2通过第一换向阀100的换向调节，使得当电池21温度过低时，电机回路1的热量能够传递给电池回路2，从而使得驱动电机11工作而产生的热量能够通过电机回路1和电池回路2传递给电池21，以保证电池21的使用性能，提高车辆在低温环境下的续航里程。
[0050]
在本实施例中，散热器13上还设置有风扇，与散热器13配合使用，以提高散热器13的散热效率。
[0051]
可选择地，第一换向阀100还具有第三换向状态，在第三换向状态下，驱动电机11、第一水泵12、散热器13、电池21和第二水泵22通过流体管路和第一换向阀100构成循环回路。第三换向状态的设置，使得当电池21温度过低时，能够利用电机回路1中的散热器13，对驱动电机11和电池21进行散热处理，此时，驱动电机11和电池21工作所产生的热量在整个循环回路中，共同由散热器13进行散热，起到减少开启空调压缩机，节约电能的目的。
[0052]
在本实施例中，第一换向阀100为五通阀，其上设置有第一接口101、第二接口102、第三接口103、第四接口104和第五接口105，第一接口101通过流体管路连通于驱动电机11，第二接口102通过流体管路连通于第一水泵12，第三接口103通过流体管路连通于散热器13，第四接口104通过流体管路连通于电池21，第五接口105通过流体管路连通于第二水泵22。其中，在第一换向状态下，第一接口101和第三接口103相连通，第四接口104和第五接口105相连通；在第二换向状态下，第一接口101和第五接口105相连通，第二接口102和第四接口104相连通；在第三换向状态下，第一接口101和第五接口105相连通，第三接口103和第四接口104相连通。除上述设置外，还可以设置其它的阀体结构实现上述的换向状态的调节。
[0053]
具体地，电机回路1还包括第一膨胀水箱14，第一膨胀水箱14的补水管连通于第一水泵12的上游，第一膨胀水箱14的返气管连通于散热器13的进水口。上述设置，使得电机回路1运行过程中流体管路内产生的气泡可以通过返气管排到膨胀水箱中。
[0054]
可选择地，电机回路1还包括设置于电机回路1的循环流路中的直流变换器15和充电机16，第一水泵12驱动流体管路中的流体循环流经驱动电机11、散热器13、直流变换器15和充电机16，其中，第一水泵12设置于散热器13和直流变换器15之间。
[0055]
具体地，电机回路1的循环流路中还设置有第一水温传感器，用于检测电机回路1的循环流路内流体的温度。
[0056]
更为具体地，电池回路2还包括第二膨胀水箱23，第二膨胀水箱23设置于电池回路2的循环流路中，串联设置。上述设置，使得可以通过第二膨胀水箱23加注冷却液，也可以吸收和缓冲，电池回路2中循环流路中流体在吸收电池21的热量后的膨胀量。
[0057]
具体地，电池回路2的循环流路中还设置有第二水温传感器，用于检测电池回路2的循环流路内流体的温度。
[0058]
更为具体地，电池回路2还包括空调系统24和电池冷却器25。其中，电池冷却器25的流体通路设置于电池回路2的循环流路中，串联设置，电池冷却器25的冷媒通路连通于空调系统24的冷媒。上述空调系统24和电池冷却器25为本领域的常规设置，其具体结构和工作原理在此不再赘述，当电池回路2独立工作时，空调系统24能够通过电池冷却器25为电池
回路2内的流体降温冷却。上述空调系统24和电池冷却器25为本领域的常规设置，其具体结构和工作原理在此不再赘述。
[0059]
可选择地，电动汽车热调控系统还包括暖风回路3、换热器200和第二换向阀300。其中，暖风回路3包括通过流体管路依次连通的暖风系统31、电加热器32和第三水泵33，第三水泵33驱动流体管路中的流体循环流经暖风系统31和电加热器32，换热器200具有第一换热流道和第二换热流道，第一换热流道设置于电池回路2的循环流路中，第二换向阀300分别连通于暖风回路3和第二换热流道，第一换向阀100具有第一换向模式和第二换向模式，在第一换向模式下，暖风回路3和换热器200相互独立，在第二换向模式下，暖风系统31、电加热器32、第三水泵33和第二换热流道通过流体管路和第二换向阀300构成循环回路。上述在暖风回路3的基础上，设置换热器200和第二换向阀300，使得在第二换向模式下，暖风回路3和电池回路2能够共用一个电加热器32对其内的流体进行加热。上述暖风系统31为车辆上用于驾驶舱的暖风系统，其为本领域的常规设置，其具体结构和工作原理在此不再赘述。
[0060]
具体地，第二换向阀300为三通阀，其上设置有第一端接口301、第二端接口302和第三端接口303，第一端接口301通过流体管路连通于暖风系统31，第二端接口302和第三端接口303分别通过流体管路连通于第二换热流道，第三水泵33通过流体管路分别连通于第三端接口303和第二换热流道，其中，第二端接口302连通于第二换热流道的进液口，第三水泵33和第三端接口303连通于第二换热流道的出液口。在第一换向模式下，第一端接口301和第三端接口303相连通，在第二换向模式下，第一端接口301和第二端接口302相连通。上述三通阀的设置，可以通过控制阀体的开度，使得第一端接口301同时与第二端接口302和第三端接口303相连通，此时通过调节第一端接口301与第二端接口302之间的连通开度，和第一端接口301与第三端接口303之间的连通开度，实现暖风回路3与电池回路2内流体温度的不同，以满足暖风回路3与电池回路2各自不同的温度需求。
[0061]
更为具体地，暖风回路3还包括第三膨胀水箱34，第三膨胀水箱34的补水管连通于第三水泵33的上游，第三膨胀水箱34的返气管连通于暖风系统31的出水口。上述设置，使得电机回路1运行过程中流体管路内产生的气泡可以通过返气管排到第三膨胀水箱34中。
[0062]
在本实施例中，暖风回路3的循环流路中还设置有第三水温传感器，用于检测暖风回路3的循环流路内流体的温度。
[0063]
下面对本发明的电动汽车热调控系统在实际运行使用过程中，各种模式下的工作状态进行说明：
[0064]
模式一：电机回路1和电池回路2各自独立冷却
[0065]
在高温环境下，车辆运行时，电机回路1和电池回路2相互独立，电机回路1通过散热器13进行冷却，电池回路2通过空调系统24进行冷却。第一换向阀100的第一接口101和第三接口103连通，第四接口104和第五接口105连通。第一水泵12和第二水泵22按各自需求运转。
[0066]
模式二：电机回路1和电池回路2共用散热器13冷却
[0067]
在环境温度在15℃到25℃范围内，车辆运行时电池21温度较高时，可以通过散热器13进行冷却。
[0068]
此时第一换向阀100的阀芯运转至：第一接口101和第五接口105连通，第三接口
103和第四接口104连通，第一水泵12运转，第二水泵22不运转。此时，电池21用散热器13冷却，相比用空调系统24冷却，至少节能3kw。
[0069]
模式三：利用驱动电机11工作而产生的余热给电池21加热
[0070]
在温度小于15℃环境下，车辆运行时电池21温度低于电池21最适宜温度，对电池21寿命及放电量均不利。
[0071]
在此环境下运行时，电机回路1内的流体温度一般不会高于40℃，因而可以用电机回路1的流体给电池21加热，保证电池21温度在适宜的20到25℃范围内。
[0072]
此时，第一换向阀100的阀芯运转至：第一接口101和第五接口105连通，第二接口102和第四接口104连通，第一水泵12运转，第二水泵22不运转。
[0073]
此时暖风回路3可以按需求运行，第二换向阀300的阀芯运转至：第一端接口301和第三端接口303连通。此时暖风系统31运行对驱动电机11、电池21系统无影响。
[0074]
模式四：低温行车电池21加热模式
[0075]
当环境温度低于0℃时，在车辆刚开始运行时电机回路1中的流体温度还比较低，对电池21的加热效果不明显，而低温下电池21的放电量和放电功率都比正常情况下低很多，对车辆的续航里程和动力性影响比较明显。
[0076]
此时，开启电加热器32进行加热，第二换向阀300的阀芯运转至：第一端接口301和第二端接口302连通；第一换向阀100的阀芯调节至：第一接口101和第三接口103连通，第四接口104和第五接口105连通。第一水泵12、第二水泵22、第三水泵33按各自需求运转。
[0077]
通过换热器200，将电加热器32工作而产生的热量传输给电池回路2给电池21加热。通过调节第一端接口301与第二端接口302之间的连通开度，和第一端接口301与第三端接口303之间的连通开度，实现暖风回路3与电池回路2温度不同，可以保证暖风回路3水温80℃左右保证机舱采暖，电池21系统回路水温40℃左右，满足各自的温度需求。
[0078]
模式五：远程预热
[0079]
环境温度低时，在开车前十分钟左右进行驾驶舱加热或驾驶舱和电池21的同时加热，以确保开车时，驾驶员和电池21都处在舒适范围内。通过暖风系统31和电加热器32的配合进行驾驶舱加热，同时控制第一端接口301与第二端接口302通路的开度，保证在驾驶舱加热的同时给电池21进行加热。
[0080]
模式六：充电电池21加热
[0081]
低温环境下，为完成快速充电，需要给电池21加热到15℃左右。开启电加热器32，同时控制第二换向阀300的阀芯调节至，第一端接口301与第二端接口302连通，第二水泵22和第三水泵33运转，第一换向阀100的阀芯调节至：第一接口101和第三接口103连通，第四接口104和第五接口105连通。
[0082]
如果充电加热同时有驾驶舱采暖需求，只需要控制第一端接口301与第二端接口302之间的连通开度，和第一端接口301与第三端接口303之间的连通开度的比例，以实现热量在驾驶舱和电池21之间的分配。
[0083]
本发明的电动汽车热调控系统的控制部件包括电机控制器(mcu)、电池控制器(bms)、空调控制器(ac)和整车控制器(vcu)及各控制器相连的控制部件。整车控制器通过控制器局域网(can)总线与各控制器相连，通过控制器局域网互通信号。控制部件通过控制器局域网或局域互联网络(lin)与整车控制器相连。
[0084]
系统控制的基本原理为：各控制器通过监测热管理系统中传感器测量的流体温度和其他部件的温度发出热管理工作请求(如电机系统冷却请求、电池系统冷却或加热请求、空调系统采暖请求)给整车控制器，整车控制器判断各部件的温度和工作状态进入到预设定的工作模式，并根据预设定的不同工作模式下的控制策略通过控制器局域网总线向热管理系统发送命令。各控制器接收命令后响应，控制各部件的开启状态，转速大小、开度大小并将部件的运行状态反馈给整车控制器，实现闭环控制，确保热管理系统正确稳定的运行。
[0085]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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