CN102941791B - 电动车综合热循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动车热管理领域，尤其涉及一种电动车热循环系统。一种电动车综合热循环系统，包括电机系统散热器、电机、电机控制器、空调系统、第一水泵、暖风器、水冷套、电池包、加热器、电池包散热器、第二水泵、热交换器和蒸发器；所述热交换器上连接有制冷剂管路和水管路，所述水冷套安装在电池包上，按照循环水流向顺次循环相连的电机系统散热器、第一水泵、电机控制器、电机构成电机冷却循环回路。本发明实现环境温度低时电动车启动前电池包的预热加热及车内空调的制暖，环境温度高时电池包的冷却及车舱内的制冷及电机、电机控制器的冷却，从而满足了电机系统及电池对自身使用温度的高要求，提高电机系统及电池的寿命和效率。

Description

电动车综合热循环系统

技术领域

本发明涉及电动车热管理领域，尤其涉及一种电动车热循环系统。

背景技术

目前，市场上电动汽车上的空调系统、动力电池热管理系统及电机系统热管理系统普遍都是各自独立的，很少有将电池包的散热加热系统和空调制冷系统和暖风系统和电机冷却系集成在一起的，这样造成了整车热管理系统效率较低，没有达到整车热环境资源的最大利用率。并且动力电池普遍采用简单的风冷系统，很少采用水冷系统的，这样在炎热或寒冷的恶劣环境下，难以保证动力电池最佳工作温度，也不能保证电池间温度的一致性，从而降低电池的寿命和充放电性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动车综合热循环系统，将电机热循环、电池包热循环、暖风热循环和空调热循环整合成为一个整体，从而满足了电机系统及电池对自身使用温度的高要求，提高电机系统及电池的寿命和效率，也满足了用户对制冷制暖的要求。

本发明是这样实现的：一种电动车综合热循环系统，包括电机系统散热器、电机、电机控制器、空调系统、第一水泵、暖风器、水冷套、电池包、加热器、电池包散热器、第二水泵、热交换器和蒸发器；所述热交换器上连接有制冷剂管路和水管路，所述水冷套安装在电池包上，按照循环水流向顺次循环相连的电机系统散热器、第一水泵、电机控制器、电机构成电机冷却循环回路；

热交换器的制冷剂管路与第二膨胀阀串联，所述蒸发器与第一膨胀阀串联，第一膨胀阀和第二膨胀阀并联，热交换器的制冷剂管路与蒸发器并联后与空调系统构成制冷剂循环回路；

所述暖风器同时与加热器暖风回路和电机暖风回路两条暖风循环回路连通；

所述水冷套的水循环回路包括两条预热回路和两条散热回路，分别为加热器电池包预热回路、电机电池包预热回路、热交换器电池包散热回路、散热器电池包散热回路；其中，预热回路与散热回路之间由阀门控制不能同时连通；

所述加热器电池包预热回路由按照循环水流向顺次循环相连的加热器、水冷套、第二水泵构成；

所述电机电池包预热回路由按照循环水流向顺次循环相连的第一水泵、水冷套、电机、电机控制器构成；

所述热交换器电池包散热回路由按照循环水流向顺次循环相连的热交换器的水管路、水冷套、第二水泵构成；

所述散热器电池包散热回路由按照循环水流向顺次循环相连的电池包散热器、水冷套、第二水泵构成；

所述加热器暖风回路由按照循环水流向顺次循环相连的暖风器、第二水泵、加热器构成；

所述电机暖风回路由按照循环水流向顺次循环相连的第一水泵、暖风器、电机、控制器构成。

所述的空调系统由按照制冷剂流向顺次串联的空调压缩机、冷凝器、储液干燥器构成，第一膨胀阀的制冷剂进口和第二膨胀阀的制冷剂进口并联后与储液干燥器的制冷剂出口相连，热交换器的制冷剂出口与蒸发器的制冷剂出口并联后与空调压缩机的制冷剂进口相连。

通过在各条回路的相连的分叉处设置两位三通阀控制各个回路的通断。

所述的加热器为燃油加热器或燃气加热器。

本发明电动车综合热循环系统将电机热循环、电池包热循环、暖风热循环和空调热循环整合成为一个整体，以实现电池包的散热加热系统与空调制冷系统和暖风系统和电机及控制器的散热系统相互集成，提高的热管理的综合效率，并实现环境温度低时电动车启动前电池包的预热加热及车内空调的制暖，环境温度高时电池包的冷却及车舱内的制冷及电机、电机控制器的冷却，从而满足了电机系统及电池对自身使用温度的高要求，提高电机系统及电池的寿命和效率，也满足了用户对制冷制暖的要求。

附图说明

图1为本发明电动车综合热循环系统的连接图；

图2为本发明中热交换器电池包散热回路连接图；

图3为本发明中散热器电池包散热回路连接图；

图4为本发明中加热器电池包预热回路连接图；

图5为本发明中电机电池包预热回路连接图；

图6为本发明中加热器暖风回路连接图；

图7为本发明中电机暖风回路连接图；

图中：1电机系统散热器、2储液干燥器、3电机、4电机控制器、5第一水泵、6暖风器、7水冷套、8电池包、9加热器、10电池包散热器、11第二水泵、12热交换器、13蒸发器、14冷凝器、15第一膨胀阀、16第二膨胀阀、17空调压缩机、18第一两位三通阀、19第二两位三通阀、20第三两位三通阀、21第四两位三通阀、22第五两位三通阀、23第六两位三通阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1所示，一种电动车综合热循环系统，包括电机系统散热器1、电机3、电机控制器4、空调系统、第一水泵5、暖风器6、水冷套7、电池包8、加热器9、电池包散热器10、第二水泵11、热交换器12和蒸发器13；所述热交换器12上连接有制冷剂管路和水管路，所述水冷套7安装在电池包8上，按照循环水流向顺次循环相连的电机系统散热器1、第一水泵5、电机控制器4、电机3构成电机冷却循环回路；

热交换器12的制冷剂管路与第二膨胀阀16串联，所述蒸发器13与第一膨胀阀15串联，第一膨胀阀15和第二膨胀阀16并联，热交换器12的制冷剂管路与蒸发器13并联后与空调系统构成制冷剂循环回路；

所述暖风器6同时与加热器暖风回路和电机暖风回路两条暖风循环回路连通；

    所述水冷套7的水循环回路包括两条预热回路和两条散热回路，分别为加热器电池包预热回路、电机电池包预热回路、热交换器电池包散热回路、散热器电池包散热回路；其中，预热回路与散热回路之间由阀门控制不能同时连通；

如图4所示，所述加热器电池包预热回路由按照循环水流向顺次循环相连的加热器9、水冷套7、第二水泵11构成；

如图5所示，所述电机电池包预热回路由按照循环水流向顺次循环相连的第一水泵5、水冷套7、电机3、电机控制器4构成；

如图2所示，所述热交换器电池包散热回路由按照循环水流向顺次循环相连的热交换器12的水管路、水冷套7、第二水泵11构成；

如图3所示，所述散热器电池包散热回路由按照循环水流向顺次循环相连的电池包散热器10、水冷套7、第二水泵11构成；

如图6所示，所述加热器暖风回路由按照循环水流向顺次循环相连的暖风器6、第二水泵11、加热器9构成；

如图7所示，所述电机暖风回路由按照循环水流向顺次循环相连的第一水泵5、暖风器6、电机3、控制器4构成。

所述的空调系统由按照制冷剂流向顺次串联的空调压缩机17、冷凝器14、储液干燥器2构成，第一膨胀阀15的制冷剂进口和第二膨胀阀16的制冷剂进口并联后与储液干燥器2的制冷剂出口相连，热交换器12的制冷剂出口与蒸发器13的制冷剂出口并联后与空调压缩机17的制冷剂进口相连。

在本发明中各个回路的通断可以通过独立的阀门来控制，在本实施例中，为了便于管路布置和控制，通过在各条回路的相连的分叉处设置两位三通阀来控制各个回路的通断，两位三通阀内的各个通道可以独立控制开闭，具体连接如下：

电机3的出水口顺次通过电机控制器4、第一水泵5、第六两位三通阀23后与暖风器6一侧水口相连，暖风器6另一侧水口通过第三两位三通阀20、第四两位三通阀21与电机3进水口相连，构成电机暖风回路；第四两位三通阀21的与电机系统散热器1的出水口连通，电机系统散热器1的进水口与第六两位三通阀23并联后与第一水泵5的进水口连通，构成电机冷却循环回路；

电机3的出水口顺次通过电机控制器4、第一水泵5、第六两位三通阀23、第五两位三通阀22后与水冷套7的一侧水口相连，水冷套7的另一侧水口顺序通过第三两位三通阀20、第四两位三通阀21后与电机3的进水口连通，构成电机电池包预热回路； 

加热器9的出水口通过第五两位三通阀22与水冷套7的一侧水口相连，水冷套7的另一侧水口顺序通过第二水泵11、第二两位三通阀19与加热器9的进水口相连，构成加热器电池包预热回路；

热交换器12的出水管通过第五两位三通阀22与水冷套7的一侧水口相连，水冷套7的另一侧水口顺序通过第二水泵11、第二两位三通阀19、第一两位三通阀18与热交换器12的进水管相连，构成热交换器电池包散热回路；

电池包散热器10的出水口通过第五两位三通阀22与水冷套7的一侧水口相连，水冷套7的另一侧水口顺序通过第二水泵11、第二两位三通阀19、第一两位三通阀18与电池包散热器10的进水口相连，构成散热器电池包散热回路；

加热器9的出水口通过第五两位三通阀22、第六两位三通阀23与暖风器6一侧水口相连，暖风器6另一侧水口顺序通过第三两位三通阀20、第二水泵11、第二两位三通阀19与加热器9的进水口相连，构成加热器暖风回路；

电机3的出水口顺次通过电机控制器4、第一水泵5、第六两位三通阀23后与暖风器6一侧水口相连，暖风器6另一侧水口顺次通过第三两位三通阀20、第四两位三通阀21与电机3进水口相连，构成电机暖风回路。

如附图2所示热交换器电池包散热回路的实施，车辆运行中或停车充电时，如果此时电池包8温度较高，比如达到40℃以上，并且环境温度较高时，比如达到30℃以上，此时开启空调压缩机17，打开第二膨胀阀16，同时第二水泵11开启，调整第一、二两位三通阀18、19，使热交换器12内的制冷剂与热交换器12内的循环水热交换，从使被冷却的循环水进入水冷套7，从而带走电池包8的热量，使电池包8温度降低。

如附图3所示散热器电池包散热回路的实施，车辆运行中或停车充电时，如果此时电池包8温度较高，比如达到40℃以上，并且环境温度不高，比如低于25℃，此时打开第二水泵11，调整第一、二、五两位三通阀18、19、22，用电池包散热器10给电池包8散热降温。

此上所述的热交换器电池包散热回路和散热器电池包散热回路两种散热方式可以独立使用，在环境温度不高时，也可以同时使用。

如附图4所示加热器电池包预热回路的实施，在车辆启动前或车辆行进中，如果电池包8温度较低，比如低于5℃，如果电机冷却循环回路内的循环水温度较低，比如低于20℃，此时打开加热器9，打开第二水泵11，调整第二、五两位三通阀19、22，用加热后的循环水给电池包8加热，提高电池本体的温度。

如附图5所示电机电池包预热回路的实施，在车辆启动前或车辆行进中，如果电池包8温度较低，比如低于5℃，如果电机冷却循环回路的循环水温度较高，比如高于30℃，此时可以关闭加热器9，使用电机冷却循环回路的循环水当作热源，打开第一水泵5，调整第三、四、五、六两位三通阀20、21、22、23，通过电机冷却循环回路的循环水由给电池包8加热。

加热器电池包预热回路和电机电池包预热回路这两种加热方式，可以同时使用也可以单独使用。

如附图6所示加热器暖风回路的实施，在车辆启动前或车辆行进中，如果驾驶舱内空气温度较低，比如低于20℃，如果电机冷却循环回路的循环水温度较低，比如低于20℃，，此时打开加热器9，打开第二水泵11，调整第二、三、五、六两位三通阀19、20、22、23，用加热器9加热后的循环水给暖风器6加热，暖风器6的风扇将加热后的空气送进驾驶舱内，从而提高舱内的空气温度。

如附图7所示电机暖风回路的实施，在车辆启动前或车辆行进中，如果驾驶舱内空气温度较低，比如低于20℃，如果电机冷却循环回路的循环水温度较高，比如高于30℃，此时可以关闭加热器9，打开第一水泵5，调整第三、四、六两位三通阀20、21、23，使用电机冷却循环回路的循环水当作热源，加热暖风器6，暖风器6的风扇将加热后的空气送进驾驶舱内，从而提高舱内的空气温度。

此上所述的两种暖风方式可以独立使用，在电机冷却系统内的循环液温度高时，也可以同时使用。

Claims (3)

1.一种电动车综合热循环系统，其特征是：包括电机系统散热器(1)、电机(3)、电机控制器(4)、空调系统、第一水泵(5)、暖风器(6)、水冷套(7)、电池包(8)、加热器(9)、电池包散热器(10)、第二水泵(11)、热交换器(12)和蒸发器(13)；所述热交换器(12)上连接有制冷剂管路和水管路，所述水冷套(7)安装在电池包(8)上，按照循环水流向顺次循环相连的电机系统散热器(1)、第一水泵(5)、电机控制器(4)、电机(3)构成电机冷却循环回路；

热交换器(12)的制冷剂管路与第二膨胀阀(16)串联，所述蒸发器(13)与第一膨胀阀(15)串联，第一膨胀阀(15)和第二膨胀阀(16)并联，热交换器(12)的制冷剂管路与蒸发器(13)并联后与空调系统构成制冷剂循环回路；

所述暖风器(6)同时与加热器暖风回路和电机暖风回路两条暖风循环回路连通；

所述水冷套(7)的水循环回路包括两条预热回路和两条散热回路，分别为加热器电池包预热回路、电机电池包预热回路、热交换器电池包散热回路、散热器电池包散热回路；其中，预热回路与散热回路之间由阀门控制不能同时连通；

所述加热器电池包预热回路由按照循环水流向顺次循环相连的加热器(9)、水冷套(7)、第二水泵(11)构成；

所述电机电池包预热回路由按照循环水流向顺次循环相连的第一水泵(5)、水冷套(7)、电机(3)、电机控制器(4)构成；

所述热交换器电池包散热回路由按照循环水流向顺次循环相连的热交换器(12)的水管路、水冷套(7)、第二水泵(11)构成；

所述散热器电池包散热回路由按照循环水流向顺次循环相连的电池包散热器(10)、水冷套(7)、第二水泵(11)构成；

所述加热器暖风回路由按照循环水流向顺次循环相连的暖风器(6)、第二水泵(11)、加热器(9)构成；

所述电机暖风回路由按照循环水流向顺次循环相连的第一水泵(5)、暖风器(6)、电机(3)、控制器(4)构成；

所述的空调系统由按照制冷剂流向顺次串联的空调压缩机(17)、冷凝器(14)、储液干燥器(2)构成，第一膨胀阀(15)的制冷剂进口和第二膨胀阀(16)的制冷剂进口并联后与储液干燥器(2)的制冷剂出口相连，热交换器(12)的制冷剂出口与蒸发器(13)的制冷剂出口并联后与空调压缩机(17)的制冷剂进口相连。

2.如权利要求1所述的电动车综合热循环系统，其特征是：通过在各条回路的相连的分叉处设置两位三通阀控制各个回路的通断。

3.如权利要求2所述的电动车综合热循环系统，其特征是：所述的加热器(9)为燃油加热器或燃气加热器。