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CN111186340A - 一种电动汽车热量管理系统及电动汽车 - Google Patents

一种电动汽车热量管理系统及电动汽车 Download PDF

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CN111186340A CN202010099442.1A CN202010099442A CN111186340A CN 111186340 A CN111186340 A CN 111186340A CN 202010099442 A CN202010099442 A CN 202010099442A CN 111186340 A CN111186340 A CN 111186340A
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WM Smart Mobility Shanghai Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车热量管理系统及电动汽车，包括制冷系统、电池包系统、空调系统和燃油加热器；所述制冷系统包括有第一换热器；所述电池包系统包括电池包和第二换热器；所述空调系统包括有第一高压加热器和空调芯体。本发明公开的电动汽车热量管理系统及电动汽车，通过设置燃油加热器，组成一个新的系统，在短里程需求时，采用高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。

Description

一种电动汽车热量管理系统及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动汽车热量管理系统及电动汽车。
背景技术
现在电动汽车普遍存在冬季续航里程衰减的问题，主要是因为电池温度过低会导致电池放电能力减弱，只有让电池温度处于一个合理区间才能减小续航里程衰减的幅度。
但电动汽车乘员舱采暖和电池加热都使用高压加热器，功率高导致电量消耗大。
综上，导致电动汽车在冬季续航里程短的主要有如下两个原因：第一、低温情况下电池放电能力低；第二、空调和电池热管理系统消耗能量过大。
有鉴于此，提供一种能够在低温情况提高续航能力的电动汽车热量管理系统及电动汽车成为必要。
发明内容
本发明技术方案提供一种电动汽车热量管理系统，包括制冷系统、电池包系统、空调系统和燃油加热器；
所述制冷系统包括有第一换热器；
所述电池包系统包括依次安装在第二管路上的电池包和第二换热器；
所述第二换热器与所述第一换热器连接；
所述空调系统包括有依次安装在第三管路上的第一高压加热器和空调芯体；
所述燃油加热器的介质出口通过第一管道与所述第三管路的介质入口连接，所述第一管道通过第二管道与所述第二换热器连接，所述燃油加热器的介质入口与所述第二换热器之间连接有第三管道；
所述第三管路的介质出口通过第一三通阀与所述第二管道连接；
在所述第三管道与所述第二管道之间连接有中间连通管道，所述中间连通管道的一端通过第二三通阀与所述第二管道连接。
燃油加热器和/或第一高压加热器提供的热量，可以对空调芯体和/或电池包加热，在短里程需求时，采用第一高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用第一高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。
进一步地，包括：燃油加热器单独对空调芯体加热模式；燃油加热器和第一高压加热器联合对空调芯体加热模式；燃油加热器单独对电池包加热模式；燃油加热器和第一高压加热器联合对电池包加热模式；燃油加热器和第一高压加热器联合对空调芯体和电池包同时加热模式。可以实现不同模式的转换，以满足不同的需求，可以节省电池包的用电量，提高续航能力。
进一步地，在所述第二管路上设置有第二高压加热器，可以对电池包加热，当燃油加热器同时加热空调芯体和电池包时，空调芯体加热优先，当电池包从燃油加热器获得的热量不能满足要求时，可以采用第二高压加热器加热作为补偿。
进一步地，包括：第二高压加热器单独对电池包加热模式；燃油加热器、第二高压加热器联合对电池包加热模式；燃油加热器、第一高压加热器和第二高压加热器联合对电池包加热模式。可以实现不同模式的转换，以满足对电池包的加热需求，提高电池包的放电能力。
进一步地，在所述第二管路上设置有第一泵，在所述第三管路上设置有第二泵，为介质的流动提供动力。
进一步地，所述制冷系统包括依次安装在第一管路上的外部换热器、压缩机、蒸发器和膨胀阀；
所述第一换热器与所述蒸发器并联在所述第一管路上。
第一换热器可以相当于蒸发器，主要在对电池包降温时使用，在对电池包加热时主要采用燃油加热器加热，节约电能，并提供了不同的模式选择。
进一步地，包括：制冷系统对电池包降温模式，可以实现不同模式的转换，以满足不同的需求。
进一步地，与所述第一换热器连接的管道上设置有自动控制阀，用于自动控制第一换热器的开关，实现自动控制。
进一步地，所述第一高压加热器和所述第二高压加热器分别为PTC加热器，其热阻小，换热效率高。
本发明技术方案还提供一种电动汽车，包括前述任一技术方案所述的电动汽车热量管理系统。其在短里程需求时，采用高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。
采用上述技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的电动汽车热量管理系统及电动汽车，通过设置燃油加热器，组成一个新的系统，在短里程需求时，采用高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电动汽车热量管理系统的示意图；
图2为燃油加热器单独对空调芯体加热时或燃油加热器与第一高压加热器联合对空调芯体加热时的示意图；
图3为燃油加热器与第一高压加热器联合对电池包加热时的示意图；
图4为燃油加热器与第一高压加热器联合对空调芯体和电池包同时加热的示意图；
图5为燃油加热器单独对电池包加热时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明主要针对电动汽车热量系统冬天加热做的改进，可以称之为电动汽车加热系统。在夏天需要制冷时，还是采用原来的空调制冷系统，制冷部分不在本发明的范围之内。
如图1-5所示，本发明一实施例提供的一种电动汽车热量管理系统，包括制冷系统100、电池包系统200、空调系统300和燃油加热器11。
制冷系统100包括有第一换热器5。电池包系统200包括依次安装在第二管路201上的电池包8和第二换热器7。第二换热器7与第一换热器5连接。
空调系统300包括有依次安装在第三管路301上的第一高压加热器12和空调芯体14。
燃油加热器11的介质出口112通过第一管道18与第三管路301的介质入口302连接，第一管道18通过第二管道19与第二换热器7连接，燃油加热器11的介质入口111与第二换热器7之间连接有第三管道20。第三管路301的介质出口303通过第一三通阀15与第二管道19连接。在第三管道20与第二管道19之间连接有中间连通管道17，中间连通管道17的一端通过第二三通阀16与第二管道19连接。
本发明提供的电动汽车热量管理系统，通过设置燃油加热器11可以实现如下几种工作模式：
模式一：如图2所示，燃油加热器11单独对空调芯体14加热。
燃油加热器11加热介质，加热后的介质经介质出口112、第一管道18、第三管路301的介质入口302、第三管路301、第一高压加热器12后进入空调芯体14内进行热量交换。空调芯体14通过风扇将热量吹出，工车内供暖。换热后的介质经介质出口303、第一三通阀15、第二管道19、第二三通阀16、中间连通管道17、第三管道20和介质入口111回流至燃油加热器11内。
在该过程中，第一高压加热器12不工作，可以节省电能，适合长距离行驶时使用，提高了电池包的续航能力。在第一高压加热器12不工作时，介质可以经过第一高压加热器12内的管道流通。
模式二：结合图2所示，燃油加热器11和第一高压加热器12联合对空调芯体14加热。
燃油加热器11和第一高压加热器12同时工作。当车辆刚启动时，车内可能温度较低，需要快速升温，同时开启第一高压加热器12与燃油加热器11联合制热，可以使得空调芯体14在短时间内获得更多的热量，能够快速提升车内温度。
模式三：如图5所示，燃油加热器11单独对电池包8加热。
燃油加热器11加热介质，加热后的介质经介质出口112、第一管道18、第二管道19进入第二换热器7内，介质换热后，经第三管道20回流至燃油加热器11。在换热后第二管路201中的介质温度升高，从而可以加热电池包8。在该模式下，第一高压加热器12不工作，可以节省电能，提高了续航能力。通过对电池包8加热，提高了电池包8的放电能力。
模式四：如图3所示，燃油加热器11和第一高压加热器12联合对电池包8加热。
从燃油加热器11中流出介质先经第三管路301进入第一高压加热器12内再被加热，之后经空调芯体10后进入第二管道19，再经第二管道19供给至第二换热器7内进行换热，介质换热后，经第三管道20回流至燃油加热器11。
在该模式下，空调芯体10可以不工作，满足快速提升电池包8温度的需要。
模式五：如图4所示，燃油加热器11和第一高压加热器12联合对空调芯体14和电池包8同时加热模式。
在该模式下，介质在燃油加热器11、第一高压加热器12、空调芯体14、中间连通管道17、第二管道19、第二换热器7、第二管路201、第三管道20之间循环，以实现在对空调芯体14加热之后，再对电池包8加热。
通过调节第二三通阀16的开度来控制从中间连通管道17回流的介质的流通量，以保证有足够的热量分配给空调芯体14，优先保证乘员舱采暖需求。
从中间连通管道17回流的介质的温度高于从第三管道20回流的介质的温度，因此如果中间连通管道17回流的介质的流通量大，则回到燃油加热器11中的介质的温度就高，从燃油加热器11流出的介质的温度也高，从而可以保证空调芯体14有足够的热量供给。
模式六：第一高压加热器12单独对空调芯体14加热，该种模式需要使用电池包的电能，适合短途使用。
模式七：第一高压加热器12单独对电池包8加热，该种模式需要使用电池包的电能，适合短途使用。
综上所述，本发明提供的电动汽车热量管理系统，通过设置燃油加热器，组成一个新的系统，在短里程需求时，采用高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。
较佳地，该电动汽车热量管理系统包括：燃油加热器11单独对空调芯体14加热模式；燃油加热器11和第一高压加热器12联合对空调芯体14加热模式；燃油加热器11单独对电池包8加热模式；燃油加热器11和第一高压加热器12联合对电池包8加热模式；燃油加热器11和第一高压加热器12联合对空调芯体14和电池包8同时加热模式。
选择燃油加热器11工作的模式为优选模式，可以节省电能。可以实现不同模式的转换，以满足不同的需求，可以节省电池包的用电量，提高续航能力。
较佳地，如图1所示，在第二管路201上设置有第二高压加热器10。第二高压加热器10可以对电池包8加热，当燃油加热器11同时加热空调芯体14和电池包8时，空调芯体14加热优先，当电池包8从燃油加热器11获得的热量不能满足要求时，可以采用第二高压加热器10加热作为补偿。
较佳地，该电动汽车热量管理系统包括：第二高压加热器10单独对电池包8加热模式；燃油加热器11、第二高压加热器10联合对电池包8加热模式；燃油加热器11、第一高压加热器12和第二高压加热器10联合对电池包8加热模式。如此设置，可以实现不同模式的转换，以满足对电池包8的加热需求，提高电池包8的放电能力。
较佳地，如图1所示，在第二管路201上设置有第一泵9，在第三管路301上设置有第二泵13。第一泵9为第二管路201中的介质流通提供动力，其用于将介质从电池包8抽向第二换热器7。第二泵13为第三管路301中的介质流通提供动力，其用于将介质从第一高压加热器12抽向空调芯体14。
较佳地，如图1所示，制冷系统100包括依次安装在第一管路101上的外部换热器1、压缩机2、蒸发器3和膨胀阀4。第一换热器5与蒸发器3并联在第一管路101上。外部换热器1相当于冷凝器，第一换热器5相当于一个蒸发器3，主要在对电池包8降温时使用。
第一管路101中的介质在被降温后，其进入第一换热器5内与第二换热器7中的介质进行换热，从而将冷传递给第二管路201中的介质，进而对电池包8降温。
较佳地，该电动汽车热量管理系统包括：制冷系统100对电池包8降温模式，通过对电池包8降温，可以避免电池包8的温度过高而发生危险。
较佳地，如图1所示，与第一换热器5连接的管道102上设置有自动控制阀6，用于自动控制第一换热器5的开关，实现自动控制。自动控制阀6也可以为膨胀阀。
较佳地，第一高压加热器12和第二高压加热器10分别为PTC加热器，其热阻小，换热效率高。
本发明实施例提供一种电动汽车，包括前述任一实施例所述的电动汽车热量管理系统。在短里程需求时，采用高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。
综上所述，本发明提供的电动汽车热量管理系统及电动汽车，通过设置燃油加热器，组成一个新的系统，在短里程需求时，采用高压加热器来加热，在长里程需求时，使用燃油加热器来加热，还可以同时采用高压加热器和燃油加热器组合加热，在不增加用电量的情况下，提升了电动汽车的续航里程。
根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车热量管理系统，其特征在于，包括制冷系统(100)、电池包系统(200)、空调系统(300)和燃油加热器(11)；
所述制冷系统(100)包括有第一换热器(5)；
所述电池包系统(200)包括依次安装在第二管路(201)上的电池包(8)和第二换热器(7)；
所述第二换热器(7)与所述第一换热器(5)连接；
所述空调系统(300)包括有依次安装在第三管路(301)上的第一高压加热器(12)和空调芯体(14)；
所述燃油加热器(11)的介质出口(112)通过第一管道(18)与所述第三管路(301)的介质入口(302)连接，所述第一管道(18)通过第二管道(19)与所述第二换热器(7)连接，所述燃油加热器(11)的介质入口(111)与所述第二换热器(7)之间连接有第三管道(20)；
所述第三管路(301)的介质出口(303)通过第一三通阀(15)与所述第二管道(19)连接；
在所述第三管道(20)与所述第二管道(19)之间连接有中间连通管道(17)，所述中间连通管道(17)的一端通过第二三通阀(16)与所述第二管道(19)连接。
2.根据权利要求1所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，包括：
燃油加热器(11)单独对空调芯体(14)加热模式；
燃油加热器(11)和第一高压加热器(12)联合对空调芯体(14)加热模式；
燃油加热器(11)单独对电池包(8)加热模式；
燃油加热器(11)和第一高压加热器(12)联合对电池包(8)加热模式；
燃油加热器(11)和第一高压加热器(12)联合对空调芯体(14)和电池包(8)同时加热模式。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，在所述第二管路(201)上设置有第二高压加热器(10)。
4.根据权利要求3所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，包括：
第二高压加热器(10)单独对电池包(8)加热模式；
燃油加热器(11)、第二高压加热器(10)联合对电池包(8)加热模式；
燃油加热器(11)、第一高压加热器(12)和第二高压加热器(10)联合对电池包(8)加热模式。
5.根据权利要求1或2所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，在所述第二管路(201)上设置有第一泵(9)，在所述第三管路(301)上设置有第二泵(13)。
6.根据权利要求1或2所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，
所述制冷系统(100)包括依次安装在第一管路(101)上的外部换热器(1)、压缩机(2)、蒸发器(3)和膨胀阀(4)；
所述第一换热器(5)与所述蒸发器(3)并联在所述第一管路(101)上。
7.根据权利要求6所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，包括：
制冷系统(100)对电池包(8)降温模式。
8.根据权利要求6所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，与所述第一换热器(5)连接的管道(102)上设置有自动控制阀(6)。
9.根据权利要求3所述的电动汽车热量管理系统，其特征在于，所述第一高压加热器(12)和所述第二高压加热器(10)分别为PTC加热器。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电动汽车热量管理系统。
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