[发明专利]一种电动汽车智能整车热管理系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车整车热管理领域，具体涉及一种电动汽车智能整车热管理系统及其方法，适用于电动汽车在行驶过程中的整车热管理。

技术背景

电动汽车以电池组作为动力来源，以电机驱动车轮行驶，对环境的影响相比于传统汽车小很多，具有良好的发展前景。但是目前电动汽车许多技术尚未成熟，尤其是目前较低的电池容量无法满足续航里程，从而许多厂商为了尽可能延长续航里程而牺牲了驾乘舒适性，即便如此由于常用的电动汽车热管理系统常常无法达到电动汽车大功率运行时的散热(加热)要求，导致电池散热(加热)不充分，缩短了电池的使用寿命，大大增加了使用成本。

目前纯电动汽车电池热管理系统、电机和电机驱动热管理系统、空调热管理系统三大热管理系统在很多电动车车型中仍然常常被孤立，在独立运行中许多潜在的低品位能量互相利用的机会被浪费，进而浪费大量宝贵的电池电能。

其中电池组作为电动汽车最重要的能量来源，直接影响电动汽车的性能。而电池组尤其是锂电池组对工作环境温度较为敏感，温度较高时，电池材料的老化速度加快，循环使用寿命会迅速衰减；温度较低时，电池充放电容量减小，经常在低温环境中工作，电池将会受到不可逆的容量衰减；电机和电机驱动热管理系统虽然使用环境温度范围较大，但是过高的使用温度会大大缩短电机转子的使用寿命，尤其在大功率的使用条件下有必要进行强制散热；而空调系统的运行直接影响了驾乘人员的舒适性，进而影响大众的购买意愿。不能从内燃机获取驱动压缩机运行的动力将会耗费大量电池电能。

目前大部分的乘客舱与电池组加热系统均为PTC电加热，电能转化效率低，电能浪费严重。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的是提供一种电动汽车智能整车热管理系统及其方法，使整车的热量能够充分地互相利用，减少散热加热对电池能量的需求，同时使电池组和电机电控系统在不同功率不同环境温度的行驶状态下始终保持合适的工作温度，以及各个电池单体之间的温度均衡，在保证驾乘舒适性的情况下尽量延长续航里程。可以延长电池系统的使用寿命，降低电动汽车电池系统的使用成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电动汽车智能整车热管理系统，由热泵空调系统、电机电控冷却系统和电池热管理系统互相耦合组成；将电机电控冷却系统、热泵空调系统以及电池热管理系统的散热需求在冷凝器处相耦合，充分利用环境冷源给整车散热。将电池组部分与热泵空调部分在三通球阀处耦合，满足电池大功率输出时的电池散热需求。将乘客舱加热系统、电池加热系统的管道相耦合，利用三通球阀改变加热流体的流动方向从而实现各种条件的加热以及热量互相利用。比较电池组换热器出口制冷剂温度与外界环境的温度，使用电磁阀控制电池组冷却液是否与外界空气进行换热。使用四通换向阀、电磁阀、三通球阀满足所有乘客舱、电池组的独立、联合或互相加热冷却的情况。

其中热泵空调系统由车头换热器、四通换向阀、压缩机、乘客舱换热器、三通球阀一、三通球阀二组成，其中压缩机入口与四通换向阀D口相连，四通换向阀B口与车头换热器相连，四通换向阀C口流经三通球阀一后与乘客舱换热器相连，车头换热器和乘客舱换热器于三通球阀二处汇合；

电机电控冷却系统由车头换热器、电动机、电控系统、电机水泵按顺序串联组成，其中从车头换热器流出的低温冷却液将首先冷却电控系统；

电池热管理系统由车头换热器、电磁阀、水泵、电池、热管、电池换热器组成，包含两个回路及电池箱，其中外回路由电磁阀、车头换热器、水泵、电池换热器组成，内回路由水泵、三通球阀一、乘客舱换热器、三通球阀二、电池换热器组成，电池箱包括电池和热管。

进一步的，电池组内部结构中热管横插在每列电池之间，剩余空间以相变材料填充，电池组与热管进行密封处理，电池组外壳为隔热材料，只有热管露出部分与外界换热。

进一步的，电池组热管理系统的外部冷却介质为空调制冷剂，并可以通过三通球阀一、三通球阀二与热泵空调系统相通。

进一步的，所述的车头换热器具有三个进出水通道，内部管道独立并且根据迎风顺序排序为电池组制冷剂管道、空调制冷剂管道、电控系统冷却液管道。

本发明还公开了一种所述系统的电动汽车智能整车热管理方法，其具体如下：

仅电池有加热需求时：压缩机开启，四通换向阀的C口作为高温高压制冷剂出口，三通球阀一的A口和B口接通，电磁阀关闭，三通球阀二的B口和C口接通；