[发明专利]一种基于相变胶囊的纯电动汽车集成式热管理系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于相变胶囊的纯电动汽车集成式热管理系统，包括冷却液循环回路和热泵空调机构，所述冷却液循环回路包括第一相变胶囊收集装置、第一水泵、电池、第二相变胶囊收集装置、电机、散热器和第二水泵；所述热泵空调机构包括电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第二膨胀阀和室内换热器，所述电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第二膨胀阀、室内换热器依次通过管路连接形成回路；所述管路内充满相变胶囊和冷却液共同形成的相变胶囊悬浮液。本发明还公开了一种基于相变胶囊的纯电动汽车集成式热管理方法。本发明兼具加热和散热功能，在低温环境下，相变胶囊储存电机和热泵空调的热量，用于电池和座舱加热。

技术领域

本发明涉及汽车热管理系统技术领域，尤其是一种基于相变胶囊的纯电动汽车集成式热管理系统及方法。

背景技术

为应对环境污染、能源危机等严峻问题，大力发展纯电动汽车已成为了我国汽车产业发展的重要战略。纯电动汽车唯一动力源为动力电池，其使用性能、安全性能和使用寿命与温度密切相关。当电池温度过高时，若不能对电池进行有效散热，会严重影响电池寿命，甚至会引发热失控等安全问题；反之，当电池温度过低时，电池容量下降，放电时由于内部金属锂的沉淀，其放电效率下降，严重影响纯电动汽车的行驶里程。因此，为了保证动力电池的动力性和经济性，延长其使用寿命，必须采用热管理系统使电池的温度始终处于20℃到45℃区间内。

目前，纯电动汽车的热管理系统主要采用风冷和液冷两种方式。其中，风冷是以低温空气为介质，利用空气和动力电池的热对流来降低电池温度的一种散热方式，其受环境温度影响较大，散热效率较低；而液冷主要是利用低温冷却液的对流换热来降低电池等部件的温度，对于电池或座舱的加热，也仅仅是利用冷却液将电机废热传至电池或座舱，这一方式加热效率较低，且受限于纯电动汽车的行驶工况。针对这一问题，也有部分学者利用相变胶囊相变潜热高的特性，将相变胶囊参与冷却液的循环，充分利用了零部件废热，但这些研究成果没有考虑到相变胶囊相变传热的迟缓性，相变胶囊在冷却液的循环过程中无法做到提前储能，在实际应用中，相变胶囊应用于纯电动汽车的热管理效果并不明显。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种在冷却液的循环过程中，利用相变胶囊储存部分电机和热泵空调无法利用的热量和冷量，并将其合理分配给电池和座舱，有效提高纯电动汽车的安全性、经济性和动力性的基于相变胶囊的纯电动汽车集成式热管理系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于相变胶囊的纯电动汽车集成式热管理系统，包括冷却液循环回路和热泵空调机构；

其中，所述冷却液循环回路包括第一相变胶囊收集装置、第一水泵、电池、第二相变胶囊收集装置、电机、散热器和第二水泵；

所述热泵空调机构包括电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第二膨胀阀和室内换热器，所述电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第二膨胀阀、室内换热器依次通过管路连接形成回路；

所述第一相变胶囊收集装置与室内换热器并联，第一相变胶囊收集装置位于室内换热器上方；所述第一水泵、第一三通电磁阀、第一相变胶囊收集装置、电池的液冷板、第二三通电磁阀依次通过管路连接并形成回路；所述第二水泵、电机的水套、第五三通电磁阀、第六三通电磁阀、第三三通电磁阀、第二相变胶囊收集装置、第四三通电磁阀依次通过管路连接并形成回路，散热器并联在第二相变胶囊收集装置两端，散热器通过第六三通电磁阀的B、C两口连通参与冷却液循环回路；

所述管路内充满相变胶囊和冷却液共同形成的相变胶囊悬浮液。