电动汽车用能量流管理机及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种电动汽车用能量流管理机及其工作方法，电动汽车用能量流管理机包括冷却液模块和制冷剂模块；冷却液模块包括多通阀、与多通阀相连的高温侧冷却液回路、与多通阀相连的低温侧冷却液回路，高温侧冷却液回路中设有用于向多通阀中泵入高温冷却液的高温侧泵，低温侧冷却液回路中设有用于向多通阀中泵入低温冷却液的低温侧泵；制冷剂模块包括制冷剂循环回路，制冷剂循环回路适于循环制冷剂并在制冷剂循环过程中使制冷剂产生冷量和热量、将承载热量的制冷剂与高温侧冷却液回路中的冷却液换热产生高温冷却液、将承载冷量的制冷剂与低温侧冷却液回路中的冷却液换热产生低温冷却液。本发明专利技术不仅集成度高，而且大大提升了其制冷和制热性能。升了其制冷和制热性能。升了其制冷和制热性能。

【技术实现步骤摘要】
电动汽车用能量流管理机及其工作方法


[0001]本专利技术涉及一种电动汽车用能量流管理机及其工作方法。

技术介绍

[0002]传统燃油汽车，整车能量利用效率主要取决于发动机热效率，而电动汽车的整车能量利用效率则更加复杂，受多种因素影响，例如：1、使用电能驱动车辆前进的电机效率；2、消耗电能转变为热能以控制三电系统及乘员舱环境的热管理系统效率；3、无人驾驶系统等高能耗智能化附属部件效率；4、超充模式下热管理系统的制冷能力，热能回收利用率等。尤其在极端高温或者低温环境下，三电系统及乘员舱环境热管理的能量消耗大幅度缩减电动汽车续驶里程。为了实现整车能量的合理利用，缓解电动汽车用户的里程焦虑问题，电动汽车能量集成管理系统的设计和开发成为汽车行业的发展趋势和技术前沿。公开号为US20190070924A1的美国专利中介绍到：进一步创新采用热泵型能量管理系统，极端环境能量利用效率大幅提升，系统可以在零下30℃的环境中整车运行，并在零下10℃的环境中能获得COP超过1的能量使用效率，最高COP可达5，意味着1KW的电能，最多能产生5KW的热/冷量用于环境控制系统，为此将制冷剂回路采用阀岛的方式进行集成，而水路则采用八通阀的方式进行集成，即便如此，打开前舱机盖后，可以发现，除前备箱外，汽车整个前舱基本都被阀岛，集成水路，压缩机，前端散热模块等能量管理系统完全占据，至此能量管理系统已经在物理意义上取代了传统发动机的地位，能量流集成管理机在新能源汽车中成为关键技术，在国内，上汽、比亚迪等也纷纷推出了类似的小规模集成产品。但是，即便先进如特斯拉，在集成上仍然不够彻底，由此导致了零部件的NVH问题，增加了空间占用及成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电动汽车用能量流管理机，它不仅集成度高，而且大大提升了其制冷和制热性能。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种电动汽车用能量流管理机，包括冷却液模块和制冷剂模块；其中，所述冷却液模块包括：与电动汽车的电池热管理回路、乘员舱热管理回路、电机热管理回路分别相连的多通阀；与所述多通阀相连的高温侧冷却液回路，所述高温侧冷却液回路中设有至少用于向多通阀中泵入高温冷却液的高温侧泵；与所述多通阀相连的低温侧冷却液回路，所述低温侧冷却液回路中设有至少用于向多通阀中泵入低温冷却液的低温侧泵；所述制冷剂模块包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路适于循环制冷剂并在制冷剂循环过程中使制冷剂产生冷量和热量、将承载热量的制冷剂与高温侧冷却液回路中的冷却液换热产生高温冷却液、将承载冷量的制冷剂与低温侧冷却液回路中的冷却液换热产生低温冷却液。
[0005]进一步，所述多通阀通过电池包管束接头与电池热管理回路相连、通过乘员舱管束接头与乘员舱热管理回路相连、通过电机管束接头与电机热管理回路相连。
[0006]进一步，提供了一种制冷剂循环回路的具体结构，所述制冷剂循环回路中包括依次相连的压缩机、高温侧热交换器、电子膨胀阀、低温侧热交换器；其中，所述高温侧热交换器与所述高温侧冷却液回路相连，所述高温侧热交换器适于进入制冷剂并将其与高温侧冷却液回路中的冷却液进行换热；所述低温侧热交换器与所述低温侧冷却液回路相连，所述低温侧热交换器适于进入制冷剂并将其与低温侧冷却液回路中的冷却液进行换热。
[0007]进一步，为了降低电动汽车用能量流管理机的损耗，提高其效率，电动汽车用能量流管理机还包括壳体，所述壳体被一隔热垫分隔为热侧壳体和冷侧壳体，隔热垫的两侧分别为热侧区域和冷侧区域，热侧壳体、高温侧热交换器位于热侧区域，冷侧壳体和低温侧热交换器位于冷侧区域，压缩机压缩后的高温的制冷剂通过热侧壳体上的流道进入高温侧热交换器中，换热后的低温的制冷剂通过冷侧壳体上的流道进入压缩机中被压缩。
[0008]进一步，所述高温侧热交换器与所述电子膨胀阀之间还连接有高温侧温度压力传感器；所述低温侧热交换器与所述压缩机的进口之间还连接有低温侧温度压力传感器。
[0009]进一步，所述压缩机为离心涡轮式结构。
[0010]本专利技术还提供了一种电动汽车用能量流管理机的工作方法，方法中包含的步骤如下：仅当电池热管理回路需要冷却时，电动汽车用能量流管理机产生带冷量的冷却液，并通过多通阀输运进入电池热管理回路，电池热管理回路产生的带废热的冷却液通过多通阀进入电机热管理回路在大气环境中进行散热；仅当乘员舱热管理回路需要冷却时，电动汽车用能量流管理机产生带冷量的冷却液，并通过多通阀输运进入乘员舱热管理回路，乘员舱热管理回路所产生的带废热的冷却液通过多通阀进入电机热管理回路在大气环境中进行散热；当电池热管理回路和乘员舱热管理回路同时需要冷却时，电动汽车用能量流管理机产生带冷量的冷却液，并通过多通阀输运进入乘员舱热管理回路，多通阀再将回流的冷却液的热量混合至20~25℃后送入电池热管理回路中冷却，电池热管理回路产生的带废热的冷却液通过多通阀进入电机热管理回路在大气环境中进行散热；当乘员舱热管理回路需要除湿时，电动汽车用能量流管理机产生带冷量的冷却液和带热量的冷却液，通过多通阀将带冷量的冷却液及带热量的冷却液分别输运进入乘员舱热管理回路，先将乘员舱空气先冷却至露点温度以下，而后加热至目标温度，达到除湿的目的，乘员舱热管理回路所产生的带废热的冷却液通过多通阀进入电机热管理回路在大气环境中进行散热；当乘员舱热管理回路需要制热时，电动汽车用能量流管理机产生带热量的冷却液，并通过多通阀输运进入乘员舱热管理回路，乘员舱热管理回路换热后的低温冷却液通过多通阀进入电机热管理回路，在大气环境中进行吸热；当电池热管理回路需要制热时，电动汽车用能量流管理机产生带热量的冷却液，并通过多通阀输运进入电池热管理回路，电池热管理回路换热后的低温冷却液通过多通阀进入电机热管理回路，在大气环境中进行吸热；
当电池热管理回路及乘员舱热管理回路同时需要制热时，电动汽车用能量流管理机产生带热量的冷却液，多通阀根据电池热管理回路及乘员舱热管理回路的热请求等级进行热量控制，分配不同流量的带热量的冷却液分别进入电池热管理回路和乘员舱热管理回路；当乘员舱热管理回路需要制热时且电池热管理回路或是电机热管理回路有余热回收时，低温冷却液通过多通阀进入电池热管理回路或是电机热管理回路中吸收热量，换热产生的高温冷却液通过多通阀输运进入乘员舱热管理回路中换热。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、电动车热管理主要部件集成为能量流管理机，设计紧凑，节约空间，所用阀件，水泵件等安装不再局限与平面安装，可以充分利用三维空间；整个能量流管理机没有过多的电子膨胀阀及截止阀，不通过制冷剂流道的切换进行制冷制热模式的改变，而是通过与其配合的冷却液模块进行高温侧冷却液回路和低温侧冷却液回路切换来进行制冷制热模式的改变，特别的是在传统热泵系统在制冷或是制热低负荷的工作下，压缩机由于排量较大出现频繁启停，造成出风温度的波动影响乘员舱的舒适性，对于本专利技术，由于采用两侧二次回路系统，系统冷却液及壳体有一定的热容；2、由于质量集中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车用能量流管理机，其特征在于，包括冷却液模块（100）和制冷剂模块（200）；其中，所述冷却液模块（100）包括与电动汽车的电池热管理回路（400）、乘员舱热管理回路（500）、电机热管理回路（600）分别相连的多通阀（101）；与所述多通阀（101）相连的高温侧冷却液回路，所述高温侧冷却液回路中设有至少用于向多通阀（101）中泵入高温冷却液的高温侧泵（104a）；与所述多通阀（101）相连的低温侧冷却液回路，所述低温侧冷却液回路中设有至少用于向多通阀（101）中泵入低温冷却液的低温侧泵（104b）；所述制冷剂模块（200）包括制冷剂循环回路，所述制冷剂循环回路适于循环制冷剂并在制冷剂循环过程中使制冷剂产生冷量和热量、将承载热量的制冷剂与高温侧冷却液回路中的冷却液换热产生高温冷却液、将承载冷量的制冷剂与低温侧冷却液回路中的冷却液换热产生低温冷却液。2.根据权利要求1所述的电动汽车用能量流管理机，其特征在于，所述多通阀（101）通过电池包管束接头（103a）与电池热管理回路（400）相连、通过乘员舱管束接头（103b）与乘员舱热管理回路（500）相连、通过电机管束接头（103c）与电机热管理回路（600）相连。3.根据权利要求1所述的电动汽车用能量流管理机，其特征在于，所述制冷剂循环回路中包括依次相连的压缩机、高温侧热交换器（203）、电子膨胀阀（205）、低温侧热交换器（204）；其中，所述高温侧热交换器（203）与所述高温侧冷却液回路相连，所述高温侧热交换器（203）适于进入制冷剂并将其与高温侧冷却液回路中的冷却液进行换热；所述低温侧热交换器（204）与所述低温侧冷却液回路相连，所述低温侧热交换器（204）适于进入制冷剂并将其与低温侧冷却液回路中的冷却液进行换热。4.根据权利要求3所述的电动汽车用能量流管理机，其特征在于，还包括壳体（209），所述壳体（209）被一隔热垫（211）分隔为热侧壳体（209a）和冷侧壳体（209b），隔热垫（211）的两侧分别为热侧区域和冷侧区域，热侧壳体（209a）、高温侧热交换器（203）位于热侧区域，冷侧壳体（209b）和低温侧热交换器（204）位于冷侧区域，压缩机压缩后的高温的制冷剂通过热侧壳体（209a）上的流道进入高温侧热交换器（203）中，换热后的低温的制冷剂通过冷侧壳体（209b）上的流道进入压缩机中被压缩。5.根据权利要求3所述的电动汽车用能量流管理机，其特征在于，所述高温侧热交换器（203）与所述电子膨胀阀（205）之间还连接有高温侧温度压力传感器（207）；所述低温侧热交换器（204）与所述压缩机的进口之间还连接有低温侧温度压力传感器（208）。6.根据权利要求3所述的电动汽车用能量流管理机，其特征在于，所述压缩机为离心涡轮式结构。7.根据权利要求1所述的电动汽车用能量流管理机，其特征在于，电动汽车用能量流管理机通过壳体减震器（210）与电动汽车的车身底盘相连。8.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：施骏业，王丹东，俞彬彬，陈江平，陈海忠，张晨思，
申请(专利权)人：江苏中关村科技产业园节能环保研究有限公司，
类型：发明
国别省市：