一种电动汽车高效一体化主动热管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，包括喷油冷却润滑式机电耦合系统、油冷一体化高压集成控制器、油冷动力电池系统、基于高效热泵的复合冷暖空调系统、中央换热器系统、模块化风冷系统、可切换回路系统、控制装置；本发明专利技术通过切换控制的管路，使整车在低温时，保证各发热零部件运行在适宜温度，对其余热充分利用，导入动力电池包及车室内供热，减少热泵空调系统及PTC加热器运行时间，降低采暖电耗；缩短预热时间，有利于动力电池的健康；在高温时热量排出，保证各发热部件运行在适宜温度。通过多回路主动切换的形式，使各部件温度处于最优区间，将余热传递并释放到有需要的部件，实现热管理系统的高效、灵活、节能。

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车高效一体化主动热管理系统
本专利技术涉及电动汽车
，特别是涉及一种电动汽车高效一体化主动热管理系统。
技术介绍
随着电动汽车的大批量推广应用，许多问题逐一暴露，纯电动汽车在续驶里程方面始终达不到较为理想的目标，经常出现实际续驶里程与较工况续驶里程相差较多的现象。究其原因，主要是两方面1问题：第一，动力电池在低温环境下会出现可用容量下降的问题；第二，车辆低温采暖时的电耗量较高，严重影响续驶里程。如何对电池进行高效保温、降低低温采暖电耗量是我们要重点解决的问题，这就涉及到整车热管理方面的设计改进。在传统热管理系统中，动力电池回路通常为独立的低温回路，电机以及功率电子器件等通常采用高温回路，两者分别独立运行或通过换热器交换能量，热传导效率低且不够灵活；通常由于传热介质的不同，接入热管理系统中的热源较少，造成较多余热的浪费。在传统电动汽车空调系统中，通常采用单冷暖通空调为车室内及动力电池冷却液降温，采用余热及PTC加热器对车室内及动力电池冷却液进行加热。PTC加热器的电热转化效率较低，电耗较高。冬季开启电加热器后，严重影响车辆续驶里程，这也是制约电动汽车在高寒地区推广应用的关键问题。在传统汽车动力电池热管理系统中，低温冷启动时的电池温度往往较低，冷启动后电池需要大功率快速加热，对本就性能下降的动力电池而言无异于雪上加霜，将会加速电芯的老化。为了提高电动汽车的低温适应性，有厂家采用燃油加热器来提高冷却液温度，以此兼顾低温车室内采暖及电池保温，但这不仅会增加整车的成本，也会给整车布置、安全性设计提出了新的难题，同时也无法达到零排放。因此设计一种可提高动力电池冷启动性能、提高低温采暖性能，提高余热利用率、降低低温采暖电耗量的新型高效一体化热管理系统是目前丞待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，该系统能够较好地实现电动汽车的多模式热管理，提高电动汽车的低温适应性、提高动力电池的冷启动性能、提高采暖性能，提高余热利用率、降低低温采暖电耗量。本专利技术通过如下技术方案实现：一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，包括喷油冷却润滑式机电耦合系统、油冷一体化高压集成控制器、油冷动力电池系统、基于高效热泵的复合冷暖空调系统、中央换热器系统、模块化风冷系统、可切换回路系统、控制装置；所述喷油冷却润滑式机电耦合系统、所述油冷一体化高压集成控制器、所述油冷动力电池系统、所述中央换热器系统均通过管路连接于所述可切换回路系统；所述控制装置通过电路分别连接喷油冷却润滑式机电耦合系统、油冷一体化高压集成控制器、油冷动力电池系统、基于高效热泵的复合冷暖空调系统、中央换热器系统、模块化风冷系统、可切换回路系统；所述可切换回路系统用于切换油冷一体化高压集成控制器、喷油冷却式机电耦合系统、油冷动力电池系统与中央换热器系统之间的连接关系，根据不同工况实现串联、并联、混联的循环形式，达到不同的热量传递；所述模块化风冷系统与中央换热器系统并列安装，协同运行，模块化风冷系统包括若干组可根据不同的散热需求独立工作的风扇，每组风扇的数量不限；所述基于高效热泵的复合冷暖空调系统通过相应的换热器对乘客舱、动力电池冷却液进行制冷或加热；所述油冷动力电池系统、中央换热器系统、模块化风冷系统可实现动力电池的独立风冷散热。进一步地，所述喷油冷却润滑式机电耦合系统包括依次连接的第一电控三通混合阀、内设流道的机电耦合系统机体、第一三通接头、滤清器，所述第一电控三通混合阀和第一三通接头之间还旁接有机电耦合系统机体旁路。本方案中，冷却液先流入第一电控三通混合阀，由其控制流入机电耦合系统机体以及机电耦合系统机体旁路的冷却液流量，最后汇入第一三通接头，并从其另一端流出到滤清器，再流出到主回路；其中，所述机电耦合机体内部设有流道，用于对机体内部的驱动电机、多档位变速器、主减速器、差速器、轴承部件进行冷却及润滑；所述第一电控三通混合阀用于调节进入机电耦合系统的冷却液流量；所述第一三通接头用于连接机电耦合系统机体的输出端及机电耦合系统机体旁路，并输出到滤清器中；滤清器用于过滤本系统输出流道中的杂质，避免杂质流入其他回路。进一步地，所述的油冷一体化高压集成控制器系统包括高压集成控制器机体旁路、第二电控三通混合阀、第二三通接头、内设流道的高压集成控制器机体，所述的第二电控三通混合阀、高压集成控制器机体、第二三通接头通过管路依次连接，所述高压集成控制器机体旁路旁接在所述的第二电控三通混合阀和第二三通接头之间。本方案中，冷却液先流入第二电控三通混合阀，由其控制流入高压集成控制器机体以及高压集成控制器机体旁路的冷却液流量，最后汇入第二三通接头，并从其另一端流出到主回路；所述高压集成控制器机体内部设有流道，负责对内部功率电子器件进行冷却；电控三通混合阀负责调节进入高压集成控制器机体的冷却液流量。进一步地，所述的基于高效热泵的复合冷暖空调系统包括热泵冷暖空调子系统、车内余热采暖子系统和辅助采暖子系统，所述热泵冷暖空调子系统包括压缩机、四通切换阀、车内换热器、电子膨胀阀、所述动力电池换热器、空调制冷剂回路三通混合控制阀通过管路构成热泵冷暖空调子系统，其中，所述压缩机连接所述四通切换阀，所述车内换热器、空调制冷剂回路三通混合控制阀、所述动力电池换热器依次连接后首尾连接四通切换阀形成回路，所述电子膨胀阀通过管路连接空调制冷剂回路三通混合控制阀；所述车内余热采暖子系统包括通过管路依次连接的冷却液余热采暖三通混合控制阀、冷却液余热采暖换热器、冷却液余热采暖油泵；所述辅助采暖子系统包括车内PTC空气加热器；车内采暖时的优先级为：余热采暖、热泵空调采暖、PTC空气加热采暖；冷却液余热采暖三通混合控制阀上端口的开度决定流入冷却液余热采暖换热器的流量，既控制车内余热制热量。本方案中，所述冷却液余热采暖三通混合控制阀上端口的开度决定流入冷却液余热采暖换热器的流量，既控制车内余热制热量。进一步地，所述的油冷动力电池系统包括进油口连接动力电池换热器的动力电池箱体、设置在所述动力电池箱体内的动力电池组和小功率PTC加热器、电池回路油泵、第三电控三通混合阀、内循环管路、动力电池隔热层，所述第三电控三通混合阀设置在所述动力电池箱体的出油口，所述第三电控三通混合阀的一出口连接主回路，另一出口依次连接电池回路油泵、内循环管路和所述中央换热器系统，所述动力电池隔热层填充在箱体夹层中，起隔热保温及热回收的作用；所述的小功率PTC加热器用于驻车状态下的电池加热，始终保持电池温度在设定温度区间。本方案中，冷却液经由动力电池换热器进入动力电池包内的小功率PTC加热器及动力电池冷却部分，为动力电池降温，流出的冷却液经过第三电控三通混合阀流入电池回路油泵进入内循环管路或流入主回路中；流入电池回路油泵的冷却液经由内循环管路、第五三通接头流入电池专用低温散热流道进行内循环换热冷却，冷却后的低温冷却液经流入第十一电控三通混合阀，再流回动力电池换热器进行循环。所述动力电池包内部设有小功率PTC加热器，可用于熄火驻车状态下的电池加热：当室外温度低于设定温度阈值、车辆熄火锁车、电池SOC高于设定阈值时，驻车低温加热系统启动，当电池温度低于设定温度阈值时，小功率PTC加热器以动力电池为电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，其特征在于，包括喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)、油冷一体化高压集成控制器(300)、油冷动力电池系统(400)、基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)、中央换热器系统(600)、模块化风冷系统(700)、可切换回路系统(800)、控制装置；所述喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)、所述油冷一体化高压集成控制器(300)、所述油冷动力电池系统(400)、所述中央换热器系统(600)均通过管路连接于所述可切换回路系统；所述控制装置通过电路连接喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)、油冷一体化高压集成控制器(300)、油冷动力电池系统(400)、基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)、中央换热器系统(600)、模块化风冷系统(700)、可切换回路系统(800)；所述可切换回路系统(800)用于切换油冷一体化高压集成控制器(300)、喷油冷却式机电耦合系统(200)、油冷动力电池系统(400)与中央换热器系统(600)之间的连接关系，根据不同工况实现串联、并联、混联的循环形式，达到不同的热量传递；所述模块化风冷系统(700)与中央换热器系统(600)并列安装，协同运行，模块化风冷系统(700)包括若干组可根据不同的散热需求独立工作的风扇，每组风扇的数量不限；所述基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)通过相应的换热器对乘客舱、动力电池冷却液进行制冷或加热；所述油冷动力电池系统(400)、中央换热器系统(600)、模块化风冷系统(700)可实现动力电池的独立风冷散热。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，其特征在于，包括喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)、油冷一体化高压集成控制器(300)、油冷动力电池系统(400)、基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)、中央换热器系统(600)、模块化风冷系统(700)、可切换回路系统(800)、控制装置；所述喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)、所述油冷一体化高压集成控制器(300)、所述油冷动力电池系统(400)、所述中央换热器系统(600)均通过管路连接于所述可切换回路系统；所述控制装置通过电路连接喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)、油冷一体化高压集成控制器(300)、油冷动力电池系统(400)、基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)、中央换热器系统(600)、模块化风冷系统(700)、可切换回路系统(800)；所述可切换回路系统(800)用于切换油冷一体化高压集成控制器(300)、喷油冷却式机电耦合系统(200)、油冷动力电池系统(400)与中央换热器系统(600)之间的连接关系，根据不同工况实现串联、并联、混联的循环形式，达到不同的热量传递；所述模块化风冷系统(700)与中央换热器系统(600)并列安装，协同运行，模块化风冷系统(700)包括若干组可根据不同的散热需求独立工作的风扇，每组风扇的数量不限；所述基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)通过相应的换热器对乘客舱、动力电池冷却液进行制冷或加热；所述油冷动力电池系统(400)、中央换热器系统(600)、模块化风冷系统(700)可实现动力电池的独立风冷散热。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，其特征在于，所述喷油冷却润滑式机电耦合系统(200)包括依次连接的第一电控三通混合阀(202)、内设流道的机电耦合系统机体(205)、第一三通接头(204)、滤清器(201)，所述第一电控三通混合阀(202)和第一三通接头(204)之间还旁接有机电耦合系统机体旁路(203)。3.据权利要求1所述的一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，其特征在于，所述的油冷一体化高压集成控制器系统(300)包括高压集成控制器机体旁路(301)、第二电控三通混合阀(302)、第二三通接头(303)、内设流道的高压集成控制器机体(304)，所述的第二电控三通混合阀(302)、高压集成控制器机体(304)、第二三通接头(303)通过管路依次连接，所述高压集成控制器机体旁路(301)旁接在所述的第二电控三通混合阀(302)和第二三通接头(303)之间。4.根据权利要求1所述的一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，其特征在于，所述的基于高效热泵的复合冷暖空调系统(500)包括热泵冷暖空调子系统、车内余热采暖子系统和辅助采暖子系统，所述热泵冷暖空调子系统包括压缩机(501)、四通切换阀(502)、车内换热器(503)、电子膨胀阀(504)、所述动力电池换热器(505)、空调制冷剂回路三通混合控制阀(511)通过管路构成热泵冷暖空调子系统，其中，所述压缩机(501)连接所述四通切换阀(502)，所述车内换热器(503)、空调制冷剂回路三通混合控制阀(511)、所述动力电池换热器(505)依次连接后首尾连接四通切换阀(502)形成回路，所述电子膨胀阀(504)通过管路连接空调制冷剂回路三通混合控制阀(511)；所述车内余热采暖子系统包括通过管路依次连接的冷却液余热采暖三通混合控制阀(510)、冷却液余热采暖换热器(507)、冷却液余热采暖油泵(509)；所述辅助采暖子系统包括车内PTC空气加热器(506)；车内采暖时的优先级为：余热采暖、热泵空调采暖、PTC空气加热采暖；冷却液余热采暖三通混合控制阀(510)上端口的开度决定流入冷却液余热采暖换热器(507)的流量，既控制车内余热制热量。5.根据权利要求4所述的一种电动汽车高效一体化主动热管理系统，其特征在于，所述的油冷动力电池系统(400)包括进油口连接动力电池换热器(505)的动力电池箱体(406)、设置在所述动力电池箱体(406)内的动力电池组(401)和小功率PTC加热器(402)、电池回路油泵(403)、第三电控三通混合阀(404)、内循环管路(405)、动力电池隔热层(407)，所述第三电控三通混合阀(404)设置在所述动力电池箱体(406)的出油口，所述第三电控三通混合阀(404)的一出口连接主回路，另一出口依次连接电池回路油泵(403)、内循环管路(405)和所述中央换热器系统，所述动力电池隔热层(40...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉涛，杨岩松，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44