电磁加热器、通风口电池箱在新能源汽车上的应用

文档序号:15121 发布日期:2021-09-21 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 电磁加热器、通风口电池箱在新能源汽车上的应用 (Application of electromagnetic heater and ventilation opening battery box on new energy automobile ) 是由 胡定灏 于 2021-06-09 设计创作,主要内容包括:电磁加热器、通风口电池箱在新能源汽车上的应用是指利用电磁加热器热转换率高、耗电低、介质温度随意可控的特点,替代现有的PTC加热器在新能源汽车上的应用;在现有动力电池箱的前后两端分别设置通风口,这类通风口可实现外部空气从一个通风口进入电池箱后,从另一个通风口排出,又可实现驾驶室内的冷/热空调风从一个通风口进入,从另一个通风口回到驾驶室中。在上述两种模式下,电池箱中的温度随气流的流经而使动力电池得到冷却/加热。(The application of the electromagnetic heater and the vent battery box on the new energy automobile is characterized in that the electromagnetic heater has the characteristics of high heat conversion rate, low power consumption and randomly controllable medium temperature, and the application of the existing PTC heater on the new energy automobile is replaced; the front end and the rear end of the conventional power battery box are respectively provided with the ventilation openings, so that external air can enter the battery box from one ventilation opening and then be discharged from the other ventilation opening, and cold/hot air conditioning air in the cab can enter from one ventilation opening and then return to the cab from the other ventilation opening. In both modes, the temperature in the battery box cools/heats the power battery as the airflow passes through.)

电磁加热器、通风口电池箱在新能源汽车上的应用

技术领域

电磁加热器、通风口电池箱在新能源汽车上的应用涉及到新能源汽车的热管理领域,特别是涉及到新能源汽车的空调制热和电池包的热管理领域。

背景技术

新能源汽车驾驶室的采热目前的技术路线是利用PTC电热器或热泵制热;电池包的冷却/加热通常是PTC电热器与热泵单独或共同完成。PTC电热器的原理是利用电热丝将电能转换成热能的,为了适应新能源汽车在较冷场景中对热能的需求,如驾驶室的暖气和电池包的加热,其功率通常达到5-7千瓦。由于PTC电热器的电热丝产生的热能经空气等介质传递给包裹着电热丝的金属管(片),通过金融管(片)传递给液体介质,这些过程中热传递的效率较低。热泵的制冷/制热是利用被压缩后的冷媒在气态/液态的状态变化中形成冷热的转换,其能耗也是较大的。电池箱中的电池包的冷却通常是将电池包安放在有冷媒经过的制冷片上,通过电池包底部或侧面与制冷片的接触而完成热交换的。热泵系统在驾驶室需要热量的时候是通过将置于室内的蒸发器变成散热器、车头的散热器转变成蒸发器而实现的。综上所述,在车辆驾驶室的需要热量及电池包需要冷却/加热的情况下,上述两者制冷/制热的过程中要消耗大量的电能,使车辆的续航里程缩短严重。

发明内容

为了解决上述PTC电热器在新能源汽车应用中的耗电大、热转换率低的问题;为了解决上述热泵系统在电池包冷却/加热过程中耗电大和结构复杂的问题,本发明提供一种电磁加热器、通气口电池箱在新能源汽车上的应用,其特点是:利用电磁加热器加热液体快、热转换率高、功率可控等优点做为热源应用在新能源汽车的空调系统中,驾乘人员可根据需要任意调节电磁加热器的功率和工作模式,以期达到最好的驾乘感受。利用电池箱上开设多个通风口,使外界空气或驾驶室中的空气经通风口与电池箱中形成对流,以此来冷却和加热电池组,节省能耗。

电磁加热器广泛使用在电磁炉和沐浴用的热水器中,其原理是交变电流通过线圈产生磁场,磁场内的磁力线穿过具有高磁导率的铁质或合金钢材质的载体时,产生电涡流,使载体迅速发热,达到加热食品、沐浴水的目的。其工作过程是:市电的电流电压经过整流转换为直流电,再经高频电力转换装置使直流电变成高频交流电,将高频交流电施加在感应加热线圈上,由此产生高频交变磁场,其磁力线作用在高磁导率的金属载体上,使金属载体因电磁感应而产生强大的涡流,涡流的流动就完成了电能向热能的转换,所产生的焦耳热就是需要的热源。由于是金属载体自发热,减少了热量传递的损失,其热效率可达百分之八十至百分之九十二,甚至更多。

通风口电池箱是指在装载电池包的电池箱体依照箱体安装方向,在其与车头同向的前方侧面和上面开设入前侧、前上入风口,与车尾同向的后方的侧面和上面开设后侧、后上出风口。前侧、后侧的风口通向箱外,前上、后上的风口通向驾驶室。所有风口都由带有位置传感器的伺服电机控制风门。即可根据雨水传感器、箱外温度传感器、箱内温度传感器、室内温度传感器、充电模式传感器、车速传感器、空调传感器等信号做出相应的风门开度调节。

车辆的电池箱中的电池包的温度处于正常范围内,只需要正常模式的散热时,前侧、后侧的风门伺服电机在BMS收到各传感器的信号后做出的控制信号,使前侧、后侧风门开启。电池箱内部与外部环境空气形成对流;利用电池箱外界空气的″风冷″对电池包进行散热。

如电池包的温度持续上升需要及时快速抑制时,前上、后上的风门打开而关闭前侧、后侧的风门,BMS命令空调制冷,前上风口接入空调器产生的冷空气,冷空气在空调鼓风机的作用下对电池包进行强制降温,通过电池箱后的空气再经后上风口回流到空调系统中,以此完成冷空气对电池包的冷却。反之则是加热。即无论车辆着车起动与否,如车辆在充电状态时,电池箱需要快速降温冷却时,BMS可根据实际需要启动空调制冷,将冷空气导入电池箱内。

车辆电池包在寒冷情况下需要加热,风门转换的过程与上述电池包冷却过程一样。

特别说明的是:电磁加热器取代PTC电热器在电动汽车中的使用,电磁加热器的发热磁导体浸没在车辆空调系统的冷却液中,对冷却液进行热传递,空调系统的鼓风机将气流强制穿过装盛冷却液的暖气水箱的散热翘片,使热能被传递。电磁加热器可以单独安装在空调系统的″水道″管路中,也可和暖气水箱总成在一起。

特别说明的是:通风口电池箱的箱体结构可设计为双层,即夹层中为真空或保温材料,这样就会减少箱体内部的冷、热的流失。

特别说明的是:伺服电机可控制风门关闭所有通风口,使电池箱内部完全密封。

特别说明的是:电磁加热器不仅是应用在新能源汽车上,还可应用在其他以电池作为动力源的需要加热的领域。

具体实施方式

新能源乘用车的空调系统的暖气水箱都装配在仪表台内下部的蒸发器总成中,与传统燃油车的蒸发器总成结构类似。将市售的线径为4毫米的电磁炉线圈穿进内径为8mm、外径为10mm的不锈钢钢管中,钢管弯曲成回形矩状,线圈的两端与电磁加热器的控制系统相连接。回形钢管就是被电磁感应产生热能的载体。将该载体浸泡在暖气水箱的水道结构中,当电磁加热器的控制系统收到加热指令后,向电磁线圈通电,回形钢管即产生热能,对暖气水箱中的冷却液进行加热,暖气水箱的外部翘片再将热能释放,完成整个加热过程。新能源乘用车的电池箱采用吊装的方式固定在车辆的底盘上。在电池箱的前顶端侧面和上面分别设置一个宽5厘米、长10厘米的通风口;在后顶端侧面和上面也分别设置宽5厘米、长10厘米的通风口。前顶端的两个通风口共同一个风门伺服电机,后顶端通风口共用一个风门伺服电机。风门在伺服电机的控制下起连动方式,即打开一个通风口的同时,关闭别一个通风口,与燃油车的空调系统的内外循环风门控制一样的原理和结构。前上通风口与空调系统的出风通道相连,后上通风口与空调系统的进风通道相连,形成气流的循环迴路。前侧通风口接收来自于车辆行驶中的气流,气流进入电池箱后再经后侧通风口排出,利用该气流带走电池箱中的热。

上述实施例仅代表本发明的个别实施例,不是全部的实施例,相关人员在没有创造性劳动的情况下对本发明的其他实施例实施的行为都构成侵权。

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