一种基于余热回收的电动汽车热管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于余热回收的电动汽车热管理系统及其控制方法，涉及电动汽车技术领域。本发明专利技术增加电机余热回收功能，在不同环境下，对电机热量采用不同的处理方式，确保电机热量尽可能被整车利用，降低热管理系统能耗，可以实现车辆在不同温度环境下整车能量利用的最大化。本发明专利技术的热管理系统根据电机水温、电池温度、乘员舱温度综合判断，通过冷却液系统将热量进行合理分配。

【技术实现步骤摘要】
一种基于余热回收的电动汽车热管理系统及其控制方法
本专利技术涉及电动汽车
，具体是涉及一种基于余热回收的电动汽车热管理系统及其控制方法。
技术介绍
电动汽车动力系统最重要的组成部分是动力电池、电机及相关控制器，这些部件在工作过程中都会产生大量热，且工作温度对其工作效率和安全性都有较大影响。目前，大多数电动汽车采用水冷热管理系统。由于电机系统一般只需要散热，广泛的设计方案是将电机和相关控制器、充电机等进行串联连接，然后通过车辆前端的散热器和风扇进行散热；电池包系统需要同时满足冷却和加热的要求，一般在电池包的冷却液回路中安装电加热器及与空调制冷剂回路连接的换热器，对电池进行加热和冷却，常规的设计方案结构复杂，制造成本高，且电池和电机之间的热量不能相互回收利用，对能量是极大浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供一种基于余热回收的电动汽车热管理系统及其控制方法，实现车辆在不同温度环境下整车能量利用的最大化。本专利技术提供一种基于余热回收的电动汽车热管理系统，包括电驱动冷却系统回路、电池热管理回路和空调系统回路；电驱动冷却系统回路包括依次连接的第一水泵、充电机、电机控制器、DC/DC转换器、电机、第一三通阀、散热器和四通阀；所述散热器通过第一三通阀和四通阀可选择地连接至充电机或电机，所述四通阀用于控制充电机或电机与乘员舱加热子回路的连通和关闭；电池热管理回路包括依次连接的板式换热器、第二水泵及温度传感器；所述板式换热器用于获取乘员舱加热子回路或电驱动冷却系统的热量；空调系统回路包括制冷剂子回路和乘员舱加热子回路，制冷剂子回路包括依次连接的电磁阀、膨胀阀、蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀；乘员舱加热子回路包括依次连接的第二三通阀、比例三通阀、PTC加热器、第三水泵、暖风芯体；所述第二三通阀用于控制乘员舱加热子回路与电驱动冷却系统回路的连通和关闭。在上述技术方案的基础上，所述散热器庞设有电子风扇。在上述技术方案的基础上，所述空调系统回路还包括空调箱，所述蒸发器、膨胀阀和暖风芯体设于所述空调箱内。在上述技术方案的基础上，所述空调箱内还设有鼓风机，所述鼓风机设于所述暖风芯体旁。本专利技术还提供一种采用所述基于余热回收的电动汽车热管理系统的热管理方法，包括以下步骤：常温快充工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回充电机；电池热管理回路关闭，温度升高达到限值后，电池热管理回路开启，制冷剂子回路开启，压缩机工作，电磁阀关闭，制冷剂通过电子膨胀阀对电池包进行冷却；高温快充工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回充电机；电池热管理回路开启，制冷剂子回路开启，压缩机工作，电磁阀关闭，制冷剂通过电子膨胀阀对电池包进行冷却；当乘员舱空调制冷打开时，电磁阀开启，制冷剂通过热力膨胀阀对乘员舱进行冷却；低温快充工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回充电机；电池热管理回路开启，乘员舱加热子回路开启，PTC工作，比例三通阀向左开启，乘员舱加热子回路冷却液经过比例三通阀流向板式换热器，对电池热管理回路进行加热后流回PTC；当乘员舱空调制热打开时，调整比例三通阀左右开度比例，乘员舱加热子回路冷却液按照比例分别流向板式换热器和暖风芯体。在上述技术方案的基础上，所述比例三通阀开度为1:2。在上述技术方案的基础上，所述限值温度为28～33℃在上述技术方案的基础上，所述方法还包括以下步骤：常温行驶工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回电机，电池热管理回路关闭；电池包温度升高达到限值后，制冷剂子回路开启，压缩机工作，电磁阀关闭，制冷剂通过电子膨胀阀对电池包进行冷却；高温行驶工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回电机，电池热管理回路开启，制冷剂子回路开启，压缩机工作，此时电磁阀关闭，制冷剂通过电子膨胀阀对电池包进行冷却；当乘员舱空调制冷打开时，电磁阀开启，制冷剂通过热力膨胀阀对乘员舱进行冷却；低温行驶工况下，电驱动冷却系统回路冷却液不经过散热器，流过四通阀后流回电机，乘员舱空调制热打开，PTC工作，比例三通阀向左打开，乘员舱加热子回路冷却液流进暖风芯体；待电驱动冷却系统回路水温达到给乘员舱加热所需温度后，四通阀切换流向，电驱动冷却系统回路冷却液与PTC出口冷却液混合后流过暖风芯体，对乘员舱进行加热；较低温行驶工况下，电驱动冷却系统回路冷却液不经过散热器，流过四通阀后流回电机；当电驱动冷却系统回路水温高于电池后，四通阀切换流向，电驱动冷却系统回路冷却液流过四通阀向三通阀流去，电驱动冷却系统回路冷却液流过三通阀、板式换热器和四通阀重新回到电机；乘员舱空调制热打开时，PTC工作，比例三通阀向左打开，乘员舱加热子回路冷却液直接流进暖风芯体，对乘员舱进行加热；极低温行驶工况下，乘员舱控制制热打开，PTC工作，比例三通阀根据乘员舱及电池侧需求调整流量分配，乘员舱加热子回路冷却液通过比例三通阀分为两路，一路直接流过暖风芯体对乘员舱进行加热，另一路流过板式换热器，对电池包进行加热，电驱动冷却系统回路制冷剂不经过散热器；当温度达到给电池加热温度后，四通阀切换回路流向，三通阀向左打开，电驱动冷却系统回路冷却液流过三通阀和板式换热器，对电池包进行加热。在上述技术方案的基础上，所述极低温为小于-20℃，所述较低温为-20℃～0℃，所述低温为0℃～10℃，所述常温为10℃～28℃，所述高温为超过28℃。在上述技术方案的基础上，所述方法还包括以下步骤：PTC工作时，将PTC加热器的热水通入电池包，通过温度传感器检测水温，实时调节PTC加热器功率。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：本专利技术增加电机余热回收功能，在不同环境下，对电机热量采用不同的处理方式，确保电机热量尽可能被整车利用，降低热管理系统能耗，可以实现车辆在不同温度环境下整车能量利用的最大化。本专利技术的热管理系统根据电机水温、电池温度、乘员舱温度综合判断，通过冷却液系统将热量进行合理分配。附图说明图1是本专利技术实施例的基于余热回收的电动汽车热管理系统的结构示意图。图中，1-第一水泵、2-充电机、3-电机控制器、4-DC/DC转换器、5-电机、6-第一三通阀、7-散热器、8-四通阀，9-板式换热器、10-第二水泵，11-电磁阀、12-膨胀阀、13-蒸发器、14-压缩机、15-冷凝器、16-电子膨胀阀，17-第二三通阀、18-比例三通阀、19-PTC加热器、20-第三水泵、21-暖风芯体，22-空调箱，23-鼓风机。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。实施例1：参见图1所示，本专利技术实施例提供一种基于余热回收的电动汽车热管理系统，包括电驱动冷却系统回路、电池热管理回路和空调系统回路；电驱动冷却系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于余热回收的电动汽车热管理系统，其特征在于：包括电驱动冷却系统回路、电池热管理回路和空调系统回路；/n电驱动冷却系统回路包括依次连接的第一水泵、充电机、电机控制器、DC/DC转换器、电机、第一三通阀、散热器和四通阀；所述散热器通过第一三通阀和四通阀可选择地连接至充电机或电机，所述四通阀用于控制充电机或电机与乘员舱加热子回路的连通和关闭；/n电池热管理回路包括依次连接的板式换热器、第二水泵及温度传感器；所述板式换热器用于获取乘员舱加热子回路或电驱动冷却系统的热量；/n空调系统回路包括制冷剂子回路和乘员舱加热子回路，制冷剂子回路包括依次连接的电磁阀、膨胀阀、蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀；乘员舱加热子回路包括依次连接的第二三通阀、比例三通阀、PTC加热器、第三水泵、暖风芯体；所述第二三通阀用于控制乘员舱加热子回路与电驱动冷却系统回路的连通和关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于余热回收的电动汽车热管理系统，其特征在于：包括电驱动冷却系统回路、电池热管理回路和空调系统回路；
电驱动冷却系统回路包括依次连接的第一水泵、充电机、电机控制器、DC/DC转换器、电机、第一三通阀、散热器和四通阀；所述散热器通过第一三通阀和四通阀可选择地连接至充电机或电机，所述四通阀用于控制充电机或电机与乘员舱加热子回路的连通和关闭；
电池热管理回路包括依次连接的板式换热器、第二水泵及温度传感器；所述板式换热器用于获取乘员舱加热子回路或电驱动冷却系统的热量；
空调系统回路包括制冷剂子回路和乘员舱加热子回路，制冷剂子回路包括依次连接的电磁阀、膨胀阀、蒸发器、压缩机、冷凝器、电子膨胀阀；乘员舱加热子回路包括依次连接的第二三通阀、比例三通阀、PTC加热器、第三水泵、暖风芯体；所述第二三通阀用于控制乘员舱加热子回路与电驱动冷却系统回路的连通和关闭。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述散热器庞设有电子风扇。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述空调系统回路还包括空调箱，所述蒸发器、膨胀阀和暖风芯体设于所述空调箱内。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述空调箱内还设有鼓风机，所述鼓风机设于所述暖风芯体旁。


5.一种采用如权利要求1～4任意一项所述基于余热回收的电动汽车热管理系统的热管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
常温快充工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回充电机；电池热管理回路关闭，温度升高达到限值后，电池热管理回路开启，制冷剂子回路开启，压缩机工作，电磁阀关闭，制冷剂通过电子膨胀阀对电池包进行冷却；
高温快充工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回充电机；电池热管理回路开启，制冷剂子回路开启，压缩机工作，电磁阀关闭，制冷剂通过电子膨胀阀对电池包进行冷却；当乘员舱空调制冷打开时，电磁阀开启，制冷剂通过热力膨胀阀对乘员舱进行冷却；
低温快充工况下，电驱动冷却系统回路冷却液通过第一三通阀流过散热器并通过四通阀流回充电机；电池热管理回路开启，乘员舱加热子回路开启，PTC工作，比例三通阀向左开启，乘员舱加热子回路冷却液经过比例三通阀流向板式换热器，对电池热管理回路进行加热后流回PTC；当乘员舱空调制热打开时，调整比例三通阀左右开度比例，乘员舱加热子回路冷却液按照比例分别流向板式换热器和暖风芯体。


6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟民，汪毛毛，董士琦，瞿爱敬，施睿，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42