一种节能增程式phev热管理系统

文档序号:161641 发布日期:2021-10-29 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 一种节能增程式phev热管理系统 (Energy-saving extended-range PHEV thermal management system ) 是由 吴举茂 卜江华 邓湘 于 2021-08-31 设计创作,主要内容包括:本申请涉及一种节能增程式PHEV热管理系统,涉及电动汽车技术领域,其包括电池循环管路、增程器循环管路、切换装置、电机循环管路和控制器,电池循环管路包括电池包;增程器循环管路包括增程器,并通过电池冷却器与电池循环管路连接;切换装置设于增程器循环管路上,并用于连通和断开增程器循环管路和电池冷却器;电机循环管路包括电机,并通过第一控制阀与电池循环管路连接;控制器与切换装置和第一控制阀连接,并用于根据环境温度,控制切换装置连通或断开增程器循环管路和电池冷却器,以及控制第一控制阀的通断,以利用增程器或电机的余热对电池包加热。本申请可根据环境温度充分利用增程器的热量和电机的热量给电池包加热,同时减少PTC介入。(The application relates to an energy-saving range-extending PHEV thermal management system, which relates to the technical field of electric automobiles and comprises a battery circulation pipeline, a range extender circulation pipeline, a switching device, a motor circulation pipeline and a controller, wherein the battery circulation pipeline comprises a battery pack; the range extender circulating pipeline comprises a range extender and is connected with the battery circulating pipeline through a battery cooler; the switching device is arranged on the range extender circulating pipeline and is used for communicating and disconnecting the range extender circulating pipeline and the battery cooler; the motor circulating pipeline comprises a motor and is connected with the battery circulating pipeline through a first control valve; the controller is connected with the switching device and the first control valve and used for controlling the switching device to connect or disconnect the range extender circulation pipeline and the battery cooler according to the ambient temperature and controlling the on-off of the first control valve so as to heat the battery pack by using the waste heat of the range extender or the motor. This application can be according to ambient temperature make full use of the heat of increasing the journey ware and the heat of motor for the battery package heating, reduces PTC simultaneously and intervenes.)

一种节能增程式PHEV热管理系统

技术领域

本申请涉及电动汽车技术领域,特别涉及一种节能增程式PHEV热管理系统。

背景技术

目前随着国家油耗以及排放法规的不断加严,越来越多的主机厂投身于电动汽车的开发,而对于插电式混合动力汽车PHEV而言,电池在低温环境下会存在充放电效率低,极大影响电池的续航里程以及寿命等问题,因此在低温环境下需要热管理解决电池保温的问题,使得电池保持在其正常工作温度10℃-25℃之间工作。

相关技术中,一般采用PTC对电池加热,但该方案首先需要消耗电池电量,当车子在低温环境下冷启动时,电池无法提供足够电量给PTC加热,因此插电式混合动力汽车PHEV的销售受到了区域性的限制,并且PTC给电池加热也将极大程度消耗电量,缩减电池的续航里程,预计在-30℃的环境下PTC加热将影响总续航里程的50%以上,大大增加汽车的能耗。

发明内容

本申请实施例提供一种节能增程式PHEV热管理系统,以解决相关技术中采用PTC给电池加热,大大增加汽车的能耗的问题。

第一方面,提供了一种节能增程式PHEV热管理系统,其包括:

电池循环管路,其包括电池包;

增程器循环管路,其包括增程器,且其通过电池冷却器与所述电池循环管路连接;

切换装置,其设于所述增程器循环管路上,并用于连通和断开所述增程器循环管路和所述电池冷却器;

电机循环管路,其包括电机,且其通过第一控制阀与所述电池循环管路连接;

控制器,其与所述切换装置和第一控制阀连接,并用于根据环境温度,控制所述切换装置连通或断开所述增程器循环管路和所述电池冷却器,以及控制所述第一控制阀的通断,以利用所述增程器或所述电机的余热对所述电池包加热。

一些实施例中:

当所述环境温度低于第一阈值时,所述控制器控制所述切换装置连通所述增程器循环管路和所述电池冷却器,并控制所述第一控制阀断开,以利用所述增程器的余热对所述电池包加热。

一些实施例中:

该热管理系统还包括加热器,所述加热器设于所述增程器循环管路上,并位于所述增程器与所述切换装置之间;

当所述环境温度低于第二阈值时,所述第二阈值小于所述第一阈值,所述控制器控制所述加热器开启、所述增程器关闭,还控制切换装置连通所述增程器循环管路和所述电池冷却器,并控制所述第一控制阀断开,以通过所述加热器对所述电池包加热。

一些实施例中:

当所述环境温度低于第三阈值,且大于所述第一阈值时,所述控制器控制所述切换装置断开所述增程器循环管路和所述电池冷却器,并控制所述第一控制阀连通,以利用所述电机的余热对所述电池包加热。

一些实施例中:

所述电机循环管路还包括与所述电机串联的散热器;

当所述环境温度低于第四阈值,且大于所述第三阈值时,所述控制器控制所述切换装置断开所述增程器循环管路和所述电池冷却器,并控制所述第一控制阀连通,以及所述散热器开启,以冷却所述电池包。

一些实施例中:

该热管理系统还包括第一冷却管路;

当所述环境温度低于所述第四阈值,且大于所述第三阈值时,所述控制器还用于控制所述第一冷却管路对乘员舱供冷。

一些实施例中,所述第一冷却管路包括依次串联的蒸发器、压缩机和冷凝器。

一些实施例中:

该热管理系统还包括第二冷却管路;所述第二冷却管路与所述第一冷却管路并联,所述第二冷却管路上设有第二控制阀,且所述第二冷却管路通过所述电池冷却器与所述电池循环管路连接;

当所述环境温度低于第五阈值时,所述第五阈值大于所述第四阈值,所述控制器控制所述切换装置断开所述增程器循环管路和所述电池冷却器,并控制所述第一控制阀断开,以及控制所述第二控制阀开启,以通过所述第一冷却管路冷却所述电池包。

一些实施例中,所述切换装置为三通阀,所述三通阀的入口和一个出口分别与所述增程器的两端连接,所述三通阀的另一个出口与所述电池冷却器连接。

一些实施例中:

所述电机循环管路还包括低温膨胀水壶,所述电池循环管路还包括液气分离器;

所述第一控制阀设于所述低温膨胀水壶和所述液气分离器之间,用于控制所述低温膨胀水壶和所述液气分离器之间的通断。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括:在低温工况下,本申请实施例的节能增程式PHEV热管理系统可根据环境温度充分利用增程器的热量和电机的热量给电池包加热,保持电池包的温度在最佳工作温度范围,防止电池容量急剧下降,同时减少PTC介入热管理系统,大大降低系统能耗。

本申请实施例提供了一种节能增程式PHEV热管理系统,由于针对环境温度,本申请实施例的节能增程式PHEV热管理系统存在两种加热模式,第一加热模式:热管理系统利用增程器循环管路中增程器的热水通过电池冷却器chiller给电池包加热,使电池循环管路中的电池包的温度处在适宜的工作温度;第二加热模式:热管理系统利用电机循环管路中电机的热水给电池包加热,使电池循环管路中的电池包的温度处在适宜的工作温度,因此,在低温工况下,本申请实施例的节能增程式PHEV热管理系统可根据环境温度充分利用增程器的热量和电机的热量给电池包加热,保持电池包的温度在最佳工作温度范围,防止电池容量急剧下降,同时减少PTC介入热管理系统,大大降低系统能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的节能增程式PHEV热管理系统的结构示意图;

图2为本申请实施例提供的增程器加热电池包的示意图;

图3为本申请实施例提供的电机加热电池包的示意图;

图4为本申请实施例提供的散热器冷却电池包的示意图;

图5为本申请实施例提供的第一冷却管路冷却乘员舱的示意图;

图6为本申请实施例提供的第一冷却管路冷却乘员舱和电池包的示意图。

图中:1、电池循环管路;10、电池包;11、液气分离器;2、增程器循环管路;20、增程器;3、电池冷却器;4、切换装置;5、电机循环管路;50、电机;51、散热器;52、低温膨胀水壶;6、第一控制阀;7、加热器;8、第一冷却管路;80、蒸发器;81、压缩机;82、冷凝器;9、第二冷却管路;90、第二控制阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

参见图1所示,本申请实施例提供了一种节能增程式PHEV热管理系统,其包括电池循环管路1、增程器循环管路2、切换装置4、电机循环管路5和控制器,电池循环管路1包括电池包10;增程器循环管路2包括增程器20,且其通过电池冷却器3与电池循环管路1连接;切换装置4设于增程器循环管路2上,并用于连通和断开增程器循环管路2和电池冷却器3;电机循环管路5包括电机50,且其通过第一控制阀6与电池循环管路1连接;控制器与切换装置4和第一控制阀6连接,并用于根据环境温度,控制切换装置4连通或断开增程器循环管路2和电池冷却器3,以及控制第一控制阀6的通断,以利用增程器20或电机50的余热对电池包10加热。

本申请实施例的节能增程式PHEV热管理系统的工作原理如下:

针对环境温度,本申请实施例的节能增程式PHEV热管理系统存在两种加热模式,第一加热模式:热管理系统利用增程器循环管路2中增程器20的热水通过电池冷却器chiller给电池包10加热,使电池循环管路1中的电池包10的温度处在适宜的工作温度;第二加热模式:热管理系统利用电机循环管路5中电机50的热水给电池包10加热,使电池循环管路1中的电池包10的温度处在适宜的工作温度。

因此,在低温工况下,本申请实施例的节能增程式PHEV热管理系统可根据环境温度充分利用增程器20的热量和电机50的热量给电池包10加热,保持电池包10的温度在最佳工作温度范围,防止电池容量急剧下降,同时减少PTC介入热管理系统,大大降低系统能耗。

其中,本申请实施例的电池冷却器3所设置的换热板形成有用于流通冷媒的流道,用于进行热交换;增程器20为小型发动机和发电机的集成总成,相当于小型发电机。

可选的,参见图2所示,当环境温度低于第一阈值时,控制器控制切换装置4连通增程器循环管路2和电池冷却器3,并控制第一控制阀6断开,以利用增程器20的余热对电池包10加热。

本申请实施例的第一阈值设置为-20℃,在北方寒冷的冬季,环境温度很低的情况下,当用户在启动车辆时,增程器20的温度上升的较电机50的温度快,因此,在这种工况下,利用增程器20的热水通过电池冷却器3给电池包10加热,使电池包10的温度处在适宜的工作温度。本申请实施例充分利用增程器20的余热对电池包10进行加热,保持电池包10的温度在最佳工作温度范围,防止电池容量急剧下降。

优选的,参见图2所示,该热管理系统还包括加热器7,加热器7设于增程器循环管路2上,并位于增程器20与切换装置4之间;当环境温度低于第二阈值时,第二阈值小于第一阈值,控制器控制加热器7开启、增程器20关闭,还控制切换装置4连通增程器循环管路2和电池冷却器3,并控制第一控制阀6断开,以通过加热器7对电池包10加热。

本申请实施例的第二阈值小于-20℃,加热器7为PTC,这种环境温度下,增程器20的温度上升较慢,没有余热去加热电池包10,因此可以先利用加热器7对电池包10加热,当电池包10升高之后,再关闭PTC,由增程器20对电池包10加热,无需始终单纯的利用PTC给电池包10加热,节约能量。

可选的,参见图3所示,当环境温度低于第三阈值,且大于第一阈值时,控制器控制切换装置4断开增程器循环管路2和电池冷却器3,并控制第一控制阀6连通,以利用电机50的余热对电池包10加热。

本申请实施例的第三阈值设置为10℃,当环境温度位于-20℃~10℃之间时,电机50的温度上升较增程器20快,因此利用电机50的热水给电池包10加热,使电池循环管路1中的电池包10的温度处在适宜的工作温度。

优选的,参见图4所示,电机循环管路5还包括与电机50串联的散热器51;当环境温度低于第四阈值,且大于第三阈值时,控制器控制切换装置4断开增程器循环管路2和电池冷却器3,并控制第一控制阀6连通,以及散热器51开启,以冷却电池包10。

本申请实施例的第四阈值为25℃,当环境温度在10℃~25℃之间时,利用电机循环管路5的散热器51给电池包10和电机50冷却,使电池包10的温度处在适宜的工作温度。此工作模式电池冷却器3未参与电池包10的冷却,从而省电。

进一步的,参见图5所示,该热管理系统还包括第一冷却管路8;当环境温度低于第四阈值,且大于第三阈值时,控制器还用于控制第一冷却管路8对乘员舱供冷。

本申请实施例的第四阈值为25℃,当环境温度在10℃~25℃之间时,利用第一冷却管路8对乘员舱供冷,此工作模式下,空调只给乘员舱制冷,从而省电。

更进一步的,第一冷却管路8包括依次串联的蒸发器80、压缩机81和冷凝器82。

优选的,参见图6所示,该热管理系统还包括第二冷却管路9;第二冷却管路9与第一冷却管路8并联,第二冷却管路9上设有第二控制阀90,且第二冷却管路9通过电池冷却器3与电池循环管路1连接;当环境温度低于第五阈值时,第五阈值大于第四阈值,控制器控制切换装置4断开增程器循环管路2和电池冷却器3,并控制第一控制阀6断开,以及控制第二控制阀90开启,以通过第一冷却管路8冷却电池包10。

本申请实施例的第五阈值设置为30℃,当环境温度在25℃~30℃之间时,电池包10温度较高,单纯通过散热器51给电池包10和电机50冷却,效率较低,因此这种工况下,先通过空调对电池包10进行冷却,当电池包10温度降低后,再利用散热器51给电池包10和电机50冷却。

进一步的,切换装置4为三通阀,三通阀的入口和一个出口分别与增程器20的两端连接,三通阀的另一个出口与电池冷却器3连接。

当需要增程器循环管路2利用电池冷却器3对电池包10进行加热时,将三通阀的1-3通道开启,1-2通道关闭;当不需要增程器循环管路2利用电池冷却器3对电池包10进行加热时,将三通阀的1-2通道开启,1-3通道关闭。

进一步的,电机循环管路5还包括低温膨胀水壶52,电池循环管路还包括液气分离器11;第一控制阀6设于低温膨胀水壶52和液气分离器11之间,用于控制低温膨胀水壶52和液气分离器11之间的通断。

第一控制阀6为双向阀,能将电机循环管路5内的介质流入电池循环管路1内,以对电池包10进行冷却,介质再从第一控制阀6流出至电机循环管路5内,以完成热循环。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是,在本申请中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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