本實(shí)用新型屬于電動(dòng)汽車整車熱管理領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)汽車智能整車熱管理系統(tǒng)及其方法，適用于電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中的整車熱管理。

技術(shù)背景

電動(dòng)汽車以電池組作為動(dòng)力來(lái)源，以電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，對(duì)環(huán)境的影響相比于傳統(tǒng)汽車小很多，具有良好的發(fā)展前景。但是目前電動(dòng)汽車許多技術(shù)尚未成熟，尤其是目前較低的電池容量無(wú)法滿足續(xù)航里程，從而許多廠商為了盡可能延長(zhǎng)續(xù)航里程而犧牲了駕乘舒適性，即便如此由于常用的電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)常常無(wú)法達(dá)到電動(dòng)汽車大功率運(yùn)行時(shí)的散熱(加熱)要求，導(dǎo)致電池散熱(加熱)不充分，縮短了電池的使用壽命，大大增加了使用成本。

目前純電動(dòng)汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)、電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)熱管理系統(tǒng)、空調(diào)熱管理系統(tǒng)三大熱管理系統(tǒng)在很多電動(dòng)車車型中仍然常常被孤立，在獨(dú)立運(yùn)行中許多潛在的低品位能量互相利用的機(jī)會(huì)被浪費(fèi)，進(jìn)而浪費(fèi)大量寶貴的電池電能。

其中電池組作為電動(dòng)汽車最重要的能量來(lái)源，直接影響電動(dòng)汽車的性能。而電池組尤其是鋰電池組對(duì)工作環(huán)境溫度較為敏感，溫度較高時(shí)，電池材料的老化速度加快，循環(huán)使用壽命會(huì)迅速衰減；溫度較低時(shí)，電池充放電容量減小，經(jīng)常在低溫環(huán)境中工作，電池將會(huì)受到不可逆的容量衰減；電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)熱管理系統(tǒng)雖然使用環(huán)境溫度范圍較大，但是過(guò)高的使用溫度會(huì)大大縮短電機(jī)轉(zhuǎn)子的使用壽命，尤其在大功率的使用條件下有必要進(jìn)行強(qiáng)制散熱；而空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行直接影響了駕乘人員的舒適性，進(jìn)而影響大眾的購(gòu)買意愿。不能從內(nèi)燃機(jī)獲取驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行的動(dòng)力將會(huì)耗費(fèi)大量電池電能。

目前大部分的乘客艙與電池組加熱系統(tǒng)均為PTC電加熱，電能轉(zhuǎn)化效率低，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種電動(dòng)汽車智能整車熱管理系統(tǒng)及其方法，使整車的熱量能夠充分地互相利用，減少散熱加熱對(duì)電池能量的需求，同時(shí)使電池組和電機(jī)電控系統(tǒng)在不同功率不同環(huán)境溫度的行駛狀態(tài)下始終保持合適的工作溫度，以及各個(gè)電池單體之間的溫度均衡，在保證駕乘舒適性的情況下盡量延長(zhǎng)續(xù)航里程?？梢匝娱L(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命，降低電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的使用成本。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電動(dòng)汽車智能整車熱管理系統(tǒng)，由熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)和電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)互相耦合組成；將電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)以及電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的散熱需求在冷凝器處相耦合，充分利用環(huán)境冷源給整車散熱。將電池組部分與熱泵空調(diào)部分在三通球閥處耦合，滿足電池大功率輸出時(shí)的電池散熱需求。將乘客艙加熱系統(tǒng)、電池加熱系統(tǒng)的管道相耦合，利用三通球閥改變加熱流體的流動(dòng)方向從而實(shí)現(xiàn)各種條件的加熱以及熱量互相利用。比較電池組換熱器出口制冷劑溫度與外界環(huán)境的溫度，使用電磁閥控制電池組冷卻液是否與外界空氣進(jìn)行換熱。使用四通換向閥、電磁閥、三通球閥滿足所有乘客艙、電池組的獨(dú)立、聯(lián)合或互相加熱冷卻的情況。

其中熱泵空調(diào)系統(tǒng)由車頭換熱器、四通換向閥、壓縮機(jī)、乘客艙換熱器、三通球閥一、三通球閥二組成，其中壓縮機(jī)入口與四通換向閥D口相連，四通換向閥B口與車頭換熱器相連，四通換向閥C口流經(jīng)三通球閥一后與乘客艙換熱器相連，車頭換熱器和乘客艙換熱器于三通球閥二處匯合；

電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)由車頭換熱器、電動(dòng)機(jī)、電控系統(tǒng)、電機(jī)水泵按順序串聯(lián)組成，其中從車頭換熱器流出的低溫冷卻液將首先冷卻電控系統(tǒng)；

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)由車頭換熱器、電磁閥、水泵、電池、熱管、電池?fù)Q熱器組成，包含兩個(gè)回路及電池箱，其中外回路由電磁閥、車頭換熱器、水泵、電池?fù)Q熱器組成，內(nèi)回路由水泵、三通球閥一、乘客艙換熱器、三通球閥二、電池?fù)Q熱器組成，電池箱包括電池和熱管。

進(jìn)一步的，電池組內(nèi)部結(jié)構(gòu)中熱管橫插在每列電池之間，剩余空間以相變材料填充，電池組與熱管進(jìn)行密封處理，電池組外殼為隔熱材料，只有熱管露出部分與外界換熱。

進(jìn)一步的，電池組熱管理系統(tǒng)的外部冷卻介質(zhì)為空調(diào)制冷劑，并可以通過(guò)三通球閥一、三通球閥二與熱泵空調(diào)系統(tǒng)相通。

進(jìn)一步的，所述的車頭換熱器具有三個(gè)進(jìn)出水通道，內(nèi)部管道獨(dú)立并且根據(jù)迎風(fēng)順序排序?yàn)殡姵亟M制冷劑管道、空調(diào)制冷劑管道、電控系統(tǒng)冷卻液管道。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的有益效果是：本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，所具有的有益效果是：

1、使整車的空調(diào)系統(tǒng)、電機(jī)電控系統(tǒng)、電池組熱管理系統(tǒng)三大熱管理系統(tǒng)的熱量能夠充分地互相利用，減少散熱加熱對(duì)電池能量的需求；

2、使用熱泵空調(diào)系統(tǒng)代替原有的制冷空調(diào)與PTC電加熱系統(tǒng)，可以將電池的加熱效率提升數(shù)倍；

3、電池箱中的相變材料可以最大限度地保證電池單體間的溫度均衡，并且在小功率運(yùn)行時(shí)無(wú)需外界散熱；

4、分條件控制電池散熱方式，充分利用外界冷源減少整車熱管理系統(tǒng)能耗；

5、除電機(jī)電控系統(tǒng)因?yàn)榻禍匾蟛桓呤褂美鋮s液冷卻外，主要的冷卻介質(zhì)僅為制冷劑，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；

6、可以分別滿足電池與乘客艙加熱散熱的各種使用需求；

7、可以在保證駕乘舒適性的情況下盡量延長(zhǎng)續(xù)航里程，延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命，降低電動(dòng)汽車電池系統(tǒng)的使用成本。

附圖說(shuō)明

圖1一種電動(dòng)汽車智能整車熱管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2電池組熱管理控制流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種電動(dòng)汽車智能整車熱管理系統(tǒng)，由熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)和電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)互相耦合組成；將電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)、熱泵空調(diào)系統(tǒng)以及電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的散熱需求在冷凝器處相耦合，充分利用環(huán)境冷源給整車散熱。將電池組部分與熱泵空調(diào)部分在三通球閥處耦合，滿足電池大功率輸出時(shí)的電池散熱需求。將乘客艙加熱系統(tǒng)、電池加熱系統(tǒng)的管道相耦合，利用三通球閥改變加熱流體的流動(dòng)方向從而實(shí)現(xiàn)各種條件的加熱以及熱量互相利用。比較電池組換熱器出口制冷劑溫度與外界環(huán)境的溫度，使用電磁閥控制電池組冷卻液是否與外界空氣進(jìn)行換熱。使用四通換向閥、電磁閥、三通球閥滿足所有乘客艙、電池組的獨(dú)立、聯(lián)合或互相加熱冷卻的情況。

其中熱泵空調(diào)系統(tǒng)由車頭換熱器1、四通換向閥5、壓縮機(jī)6、乘客艙換熱器9、三通球閥一8、三通球閥二10組成，其中壓縮機(jī)6入口與四通換向閥D口相連，四通換向閥B口與車頭換熱器1相連，四通換向閥C口流經(jīng)三通球閥一8后與乘客艙換熱器9相連，車頭換熱器1和乘客艙換熱器9于三通球閥二10處匯合；

電機(jī)電控冷卻系統(tǒng)由車頭換熱器1、電動(dòng)機(jī)2、電控系統(tǒng)3、電機(jī)水泵4按順序串聯(lián)組成，其中從車頭換熱器1流出的低溫冷卻液將首先冷卻電控系統(tǒng)；

電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)由車頭換熱器1、電磁閥7、水泵11、電池12、熱管13、電池?fù)Q熱器14組成，包含兩個(gè)回路及電池箱，其中外回路由電磁閥7、車頭換熱器1、水泵11、電池?fù)Q熱器14組成，內(nèi)回路由水泵11、三通球閥一8、乘客艙換熱器9、三通球閥二10、電池?fù)Q熱器14組成，電池箱包括電池12和熱管13。

進(jìn)一步的，電池組內(nèi)部結(jié)構(gòu)中熱管13橫插在每列電池之間，剩余空間以相變材料填充，電池組與熱管進(jìn)行密封處理，電池組外殼為隔熱材料，只有熱管露出部分與外界換熱。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電池組熱管理系統(tǒng)的外部冷卻介質(zhì)為空調(diào)制冷劑，并可以通過(guò)三通球閥一8、三通球閥二10與熱泵空調(diào)系統(tǒng)相通。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述的車頭換熱器具有三個(gè)進(jìn)出水通道，內(nèi)部管道獨(dú)立并且根據(jù)迎風(fēng)順序排序?yàn)殡姵亟M制冷劑管道、空調(diào)制冷劑管道、電控系統(tǒng)冷卻液管道。

本實(shí)用新型還公開了一種所述系統(tǒng)的電動(dòng)汽車智能整車熱管理方法，其具體如下：

1)僅電池有加熱需求時(shí)：壓縮機(jī)6開啟，四通換向閥5的C口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥一8的A口和B口接通，電磁閥7關(guān)閉，三通球閥二10的B口和C口接通；

2)僅乘客艙有加熱需求時(shí)：壓縮機(jī)6開啟，四通換向閥5的C口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥一8的A口、C口接通，電磁閥7關(guān)閉，三通球閥二10的A口、B口接通；

3)乘客艙與電池都有加熱需求時(shí)：壓縮機(jī)6開啟，四通換向閥5的C口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥一8全通，電磁閥7關(guān)閉，三通球閥二10全通；

4)僅乘客艙有降溫需求時(shí)：壓縮機(jī)6開啟，四通換向閥5的B口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥一8的A口和C口接通，電磁閥7關(guān)閉，三通球閥二10的A口和B口接通；

5)僅電池有降溫需求，且環(huán)境溫度低于從電池?fù)Q熱器14流出的高溫制冷劑時(shí)：水泵11開啟，電磁閥7開啟，三通球閥一8的B口關(guān)閉，三通球閥二10的C口關(guān)閉；若冷量不足則啟動(dòng)壓縮機(jī)6，四通換向閥5的B口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥二10的B口和C口接通，三通球閥一8的A口和B口接通；

6)僅電池有降溫需求，且環(huán)境溫度高于從電池?fù)Q熱器14流出的高溫制冷劑時(shí)：?jiǎn)?dòng)壓縮機(jī)6，電磁閥7關(guān)閉，四通換向閥5的B口作為高溫高壓制冷劑出口，三通球閥二10的B口、C口接通，三通球閥一8的A口、B口接通；

7)乘客艙和電池組都有降溫需求：在5)和6)的基礎(chǔ)上兩個(gè)三通球閥變?yōu)槿ǎ?/p>

8)乘客艙有加熱需求而電池組有降溫需求時(shí)：水泵11開啟，三通球閥一8的B口和C口接通，三通球閥二10的A口和C口接通，利用電池的散熱為乘客艙加熱。

乘客艙有降溫需求而電池組有加熱需求的情況基本不存在，所以不做特殊操作。

如圖2所示，為電池組熱管理控制流程圖，電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中水泵、壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制為邏輯門配合PID，即在邏輯門的每個(gè)區(qū)間中由PID控制冷卻液流量與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，當(dāng)電池溫度低于20℃時(shí)熱泵空調(diào)啟用對(duì)電池組制熱，當(dāng)電池溫度高于30℃時(shí)電池組冷卻系統(tǒng)工作。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電池組與乘客艙的加熱均是熱泵加熱。