[發明專利]一種電動汽車智能整車熱管理系統及其方法

有效

• 申請號: 201610523976.6
• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN106004337B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 俞小莉;嚴仁遠;黃瑞;王俊杰;沈天浩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60K11/02;B60L11/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 鄭海峰

技術領域

本發明屬于電動汽車整車熱管理領域，具體涉及一種電動汽車智能整車熱管理系統及其方法，適用于電動汽車在行駛過程中的整車熱管理。

技術背景

電動汽車以電池組作為動力來源，以電機驅動車輪行駛，對環境的影響相比于傳統汽車小很多，具有良好的發展前景。但是目前電動汽車許多技術尚未成熟，尤其是目前較低的電池容量無法滿足續航里程，從而許多廠商為了盡可能延長續航里程而犧牲了駕乘舒適性，即便如此由于常用的電動汽車熱管理系統常常無法達到電動汽車大功率運行時的散熱(加熱)要求，導致電池散熱(加熱)不充分，縮短了電池的使用壽命，大大增加了使用成本。

目前純電動汽車電池熱管理系統、電機和電機驅動熱管理系統、空調熱管理系統三大熱管理系統在很多電動車車型中仍然常常被孤立，在獨立運行中許多潛在的低品位能量互相利用的機會被浪費，進而浪費大量寶貴的電池電能。

其中電池組作為電動汽車最重要的能量來源，直接影響電動汽車的性能。而電池組尤其是鋰電池組對工作環境溫度較為敏感，溫度較高時，電池材料的老化速度加快，循環使用壽命會迅速衰減；溫度較低時，電池充放電容量減小，經常在低溫環境中工作，電池將會受到不可逆的容量衰減；電機和電機驅動熱管理系統雖然使用環境溫度范圍較大，但是過高的使用溫度會大大縮短電機轉子的使用壽命，尤其在大功率的使用條件下有必要進行強制散熱；而空調系統的運行直接影響了駕乘人員的舒適性，進而影響大眾的購買意愿。不能從內燃機獲取驅動壓縮機運行的動力將會耗費大量電池電能。

目前大部分的乘客艙與電池組加熱系統均為PTC電加熱，電能轉化效率低，電能浪費嚴重。

發明內容

針對上述存在問題，本發明的目的是提供一種電動汽車智能整車熱管理系統及其方法，使整車的熱量能夠充分地互相利用，減少散熱加熱對電池能量的需求，同時使電池組和電機電控系統在不同功率不同環境溫度的行駛狀態下始終保持合適的工作溫度，以及各個電池單體之間的溫度均衡，在保證駕乘舒適性的情況下盡量延長續航里程。可以延長電池系統的使用壽命，降低電動汽車電池系統的使用成本。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種電動汽車智能整車熱管理系統，由熱泵空調系統、電機電控冷卻系統和電池熱管理系統互相耦合組成；將電機電控冷卻系統、熱泵空調系統以及電池熱管理系統的散熱需求在冷凝器處相耦合，充分利用環境冷源給整車散熱。將電池組部分與熱泵空調部分在三通球閥處耦合，滿足電池大功率輸出時的電池散熱需求。將乘客艙加熱系統、電池加熱系統的管道相耦合，利用三通球閥改變加熱流體的流動方向從而實現各種條件的加熱以及熱量互相利用。比較電池組換熱器出口制冷劑溫度與外界環境的溫度，使用電磁閥控制電池組冷卻液是否與外界空氣進行換熱。使用四通換向閥、電磁閥、三通球閥滿足所有乘客艙、電池組的獨立、聯合或互相加熱冷卻的情況。

其中熱泵空調系統由車頭換熱器、四通換向閥、壓縮機、乘客艙換熱器、三通球閥一、三通球閥二組成，其中壓縮機入口與四通換向閥D口相連，四通換向閥B口與車頭換熱器相連，四通換向閥C口流經三通球閥一后與乘客艙換熱器相連，車頭換熱器和乘客艙換熱器于三通球閥二處匯合；

電機電控冷卻系統由車頭換熱器、電動機、電控系統、電機水泵按順序串聯組成，其中從車頭換熱器流出的低溫冷卻液將首先冷卻電控系統；

電池熱管理系統由車頭換熱器、電磁閥、水泵、電池、熱管、電池換熱器組成，包含兩個回路及電池箱，其中外回路由電磁閥、車頭換熱器、水泵、電池換熱器組成，內回路由水泵、三通球閥一、乘客艙換熱器、三通球閥二、電池換熱器組成，電池箱包括電池和熱管。

進一步的，電池組內部結構中熱管橫插在每列電池之間，剩余空間以相變材料填充，電池組與熱管進行密封處理，電池組外殼為隔熱材料，只有熱管露出部分與外界換熱。

進一步的，電池組熱管理系統的外部冷卻介質為空調制冷劑，并可以通過三通球閥一、三通球閥二與熱泵空調系統相通。

進一步的，所述的車頭換熱器具有三個進出水通道，內部管道獨立并且根據迎風順序排序為電池組制冷劑管道、空調制冷劑管道、電控系統冷卻液管道。

本發明還公開了一種所述系統的電動汽車智能整車熱管理方法，其具體如下：

僅電池有加熱需求時：壓縮機開啟，四通換向閥的C口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥一的A口和B口接通，電磁閥關閉，三通球閥二的B口和C口接通；