本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)和回收方法。
背景技術(shù):
能源短缺、石油危機和環(huán)境污染愈演愈烈,給人們的生活帶來巨大影響,直接關(guān)系到國家經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。世界各國都在積極開發(fā)新能源技術(shù)。電動汽車作為一種降低石油消耗、低污染、低噪聲的新能源汽車,被認為是解決能源危機和環(huán)境惡化的重要途徑?;旌蟿恿ζ囃瑫r兼顧純電動汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的優(yōu)勢,在滿足汽車動力性要求和續(xù)駛里程要求的前提下,有效地提高了燃油經(jīng)濟性,降低了排放,被認為是當前節(jié)能和減排的有效路徑之一。
當前新能源車輛的熱管理系統(tǒng)中,普遍使用電加熱元件對電池系統(tǒng)進行加熱,這需要耗費動力電池組的能量。同時,在行駛過程中,驅(qū)動電機會產(chǎn)生廢熱,當前的通常做法是利用散熱器將驅(qū)動電機的廢熱釋放到環(huán)境中,這部分熱量并沒有利用起來。在電池需要加熱時,目前的新能源車輛一方面耗費能源加熱電池,一方面又將電機產(chǎn)生的熱量直接舍棄,這樣一進一出就造成了能量的浪費。
在現(xiàn)有技術(shù)中,可以利用混水支管上的水泵為電機管路的高溫冷卻液提供動力,使之流入電池熱管理管路。
然而,在這種現(xiàn)有技術(shù)的實現(xiàn)方案中,由于增加了水泵,使系統(tǒng)重量和能耗有所上升,同時,水泵還增加了安裝結(jié)構(gòu)和安裝支架,使整車重量和成本上升。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提出一種新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)和回收方法,降低系統(tǒng)重量和能耗。
一種新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng),包括:
電機水路,包含電動機;
電池水路,包含電池箱和正溫度系數(shù)加熱器;
位于電機水路和電池水路之間的混水支管;
位于電機水路和電池水路之間的回水支管;
第一溫度傳感器,用于檢測電機水路的溫度;
第二溫度傳感器,用于檢測電池箱溫度;
第三溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器入口的溫度;
第四溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器出口的溫度;
布置在混水支管中的第一閥及布置在回水支管中的第二閥;
其中混水支管與電機水路的連接點處的水壓高于混水支管與電池水路的連接點處的水壓,回水支管與電池水路的連接點處的水壓高于回水支管與電機水路的連接點處的水壓。
在一個實施方式中:
第一閥和第二閥的開度,與第一溫度傳感器的檢測值、第二溫度傳感器的檢測值、第三溫度傳感器的檢測值和第四溫度傳感器的檢測值具有關(guān)聯(lián)關(guān)系。
在一個實施方式中:
第一溫度傳感器布置在電動機的內(nèi)部或電動機的出口處。
在一個實施方式中:
第二溫度傳感器布置在電池箱的內(nèi)部或電池箱的出口處。
在一個實施方式中:
電機水路還包括:電機水路水泵;電機水路流量傳感器;電機散熱器組件。
一種新能源汽車電機冷卻液回收方法,適用于如上的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng),該方法包括:
當?shù)诙囟葌鞲衅鞯臋z測值低于預定電池溫度門限值時,啟動正溫度系數(shù)加熱器,并將第四溫度傳感器的檢測值的目標值設(shè)置為期望溫度值;
在正溫度系數(shù)加熱器工作時,當?shù)谝粶囟葌鞲衅鞯臋z測值高于期望溫度值與預定電機水路溫度門限值中的較大值時,開啟第一閥和第二閥,并基于第三溫度傳感器的檢測值反饋控制第一閥和第二閥的開度,以使得第三溫度傳感器的檢測值等于期望溫度值。
在一個實施方式中:
基于第三溫度傳感器的檢測值反饋控制第一閥和第二閥的開度包括:
當?shù)谌郎囟葌鞲衅鞯臋z測值大于期望溫度值時,減少第一閥和第二閥的開度。
在一個實施方式中:
基于第三溫度傳感器的檢測值反饋控制第一閥和第二閥的開度包括:
當?shù)谌郎囟葌鞲衅鞯臋z測值小于期望溫度值時,增加第一閥和第二閥的開度。
在一個實施方式中:
該方法還包括:
在正溫度系數(shù)加熱器工作時,當?shù)谝粶囟葌鞲衅鞯臋z測值不高于期望溫度值與預定電機水路溫度門限值中的較大值時,關(guān)閉第一閥和第二閥,調(diào)節(jié)正溫度系數(shù)加熱器的輸出功率,以使得第四溫度傳感器的檢測值為期望溫度值。
在一個實施方式中:
當?shù)诙囟葌鞲衅鞯臋z測值高于等于預定電池溫度門限值時,關(guān)閉第一閥和第二閥。
從上述技術(shù)方案可以看出,在本發(fā)明實施方式中,新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)包括:電機水路,包含電動機;電池水路,包含電池箱和正溫度系數(shù)加熱器;位于電機水路和電池水路之間的混水支管;位于電機水路和電池水路之間的回水支管;第一溫度傳感器,用于檢測電機水路的溫度;第二溫度傳感器,用于檢測電池箱溫度;第三溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器入口的溫度;第四溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器出口的溫度;布置在混水支管中的第一閥及布置在回水支管中的第二閥;其中混水支管與電機水路的連接點處的水壓高于混水支管與電池水路的連接點處的水壓,回水支管與電池水路的連接點處的水壓高于回水支管與電機水路的連接點處的水壓。本發(fā)明實施方式不需要在混水支管上采用水泵為電機管路的高溫冷卻液提供動力,即電機水路的高溫冷卻液可以自發(fā)地流入即電池水路,因此可以降低系統(tǒng)重量和能耗。
另外,在本發(fā)明實施方式中,第一閥和第二閥的開度與第一溫度傳感器的檢測值、第二溫度傳感器的檢測值、第三溫度傳感器的檢測值和第四溫度傳感器的檢測值具有關(guān)聯(lián)關(guān)系。本發(fā)明實施方式可以基于電機水路的溫度狀況調(diào)節(jié)第一閥和第二閥的開度,并由此影響正溫度系數(shù)加熱器的輸出功率,從而進一步節(jié)約能耗。
而且,本發(fā)明實施方式可以通過多種形式實施電機水路和電池水路,適用于多種工作需求環(huán)境。
附圖說明
以下附圖僅對本發(fā)明做示意性說明和解釋,并不限定本發(fā)明的范圍。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的示范性結(jié)構(gòu)圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的示范性結(jié)構(gòu)圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的示范性結(jié)構(gòu)圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收方法的流程圖。
具體實施方式
為了對發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解,現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式,在各圖中相同的標號表示相同的部分。
為了描述上的簡潔和直觀,下文通過描述若干代表性的實施方式來對本發(fā)明的方案進行闡述。實施方式中大量的細節(jié)僅用于幫助理解本發(fā)明的方案。但是很明顯,本發(fā)明的技術(shù)方案實現(xiàn)時可以不局限于這些細節(jié)。為了避免不必要地模糊了本發(fā)明的方案,一些實施方式?jīng)]有進行細致地描述,而是僅給出了框架。下文中,“包括”是指“包括但不限于”,“根據(jù)……”是指“至少根據(jù)……,但不限于僅根據(jù)……”。由于漢語的語言習慣,下文中沒有特別指出一個成分的數(shù)量時,意味著該成分可以是一個也可以是多個,或可理解為至少一個。
在本發(fā)明實施方式中,提供一種新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng),通過合理設(shè)置水泵、閥以及混水支管在管路中的位置,使電機冷卻管路(即電機水路)的高溫冷卻液自發(fā)地流入動力電池熱管理管路(即電池水路),為動力電池進行加熱以實現(xiàn)電機廢熱回收。本發(fā)明實施方式不需要在混水支管上采用水泵為電機管路的高溫冷卻液提供動力,因此可以降低系統(tǒng)重量和能耗。
而且,本發(fā)明實施方式混水支管和回水支管的閥門開度可控,而且可以利用混水支管輸出端的溫度對閥門開度進行反饋控制,回收電機冷卻液熱量為電池加熱從而降低電池水路的加熱需求,實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
如圖1所示,電機冷卻液回收系統(tǒng)包括:
包含電動機的電機水路;
包含電池箱的電池水路;
位于電機水路和電池水路之間的混水支管,用于將電機水路的水引入電池水路;
位于電機水路和電池水路之間的回水支管,用于將電池水路的水引回電機水路;
其中混水支管與電機水路的連接點(即a點)處的水壓高于混水支管與電池水路的連接點(即b點)處的水壓,回水支管與電池水路的連接點(即d點)處的水壓高于回水支管與電機水路的連接點(即c點)處的水壓。
在一個實施方式中,還包括布置在混水支管中的閥。優(yōu)選地,布置在混水支管中的閥為開度可控閥。更優(yōu)選地,該開度可控閥為單向截止開度可控閥或雙向截止開度可控閥。還可以進一步在混水支管中布置調(diào)速閥。在一個實施方式中,還包括布置在回水支管中的閥。優(yōu)選地,布置在回水支管中的閥為開度可控閥。更優(yōu)選地,該開度可控閥為單向截止開度可控閥或雙向截止開度可控閥。
在這里,可以首先利用臺架試驗或仿真分析對熱管理系統(tǒng)管路(包含電機水路和電池水路)在不存在膨脹水箱時的系統(tǒng)流量和壓力進行分析,在主管路上確定以下二個特征點:a點:電機冷卻管路壓力高點;b點:電池熱管理管路壓力低點。其中,二者絕對壓力大小順序為:a>b。目的在于,若將二者聯(lián)通在一起時,管路中液體可以自發(fā)地自a點流向b點。然后,在a點設(shè)置混水支管,將其與b點連接,并在混水支管上設(shè)置閥門。另外,在主管路上確定以下二個特征點:c點:電機冷卻管路壓力低點;d點:電池熱管理管路壓力高點。其中,二者絕對壓力大小順序為:d>c。目的在于,若將二者聯(lián)通在一起時,管路中液體可以自發(fā)地自d點流向c點。然后,在c點設(shè)置回水支管,將其與d點連接,回水支管上設(shè)置閥門。接著,利用臺架試驗對混水支管和回水支管的流量和壓力進行確認,系統(tǒng)管路應(yīng)實現(xiàn)以下狀態(tài):a.混水支管的閥門完全開啟時,a點液體持續(xù)不斷流向b點,且無逆流;b.回水支管閥門完全開啟時,d點液體持續(xù)不斷流向c點,且無逆流;c.混水支管的閥門部分開啟時,a點至b點的流量將減小。
在一個實施方式中,電池水路還包含正溫度系數(shù)(ptc)加熱器;電機冷卻液回收系統(tǒng)包括:第一溫度傳感器,用于檢測電機水路的溫度;第二溫度傳感器,用于檢測電池箱溫度;第三溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器入口的溫度;第四溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器出口的溫度;布置在混水支管中的第一閥及布置在回水支管中的第二閥。其中,第一溫度傳感器優(yōu)選布置在電動機的內(nèi)部或電動機的出口處。第二溫度傳感器優(yōu)選布置在電池箱的內(nèi)部或電池箱的出口處。
優(yōu)選的,第一閥和第二閥的開度,與第一溫度傳感器的檢測值、第二溫度傳感器的檢測值、第三溫度傳感器的檢測值和第四溫度傳感器的檢測值具有關(guān)聯(lián)關(guān)系。因此,可以基于電機水路和電池水路的溫度狀況調(diào)節(jié)第一閥和第二閥的開度,并由此影響正溫度系數(shù)加熱器的輸出功率,從而進一步節(jié)約能耗。
比如,本發(fā)明實施方式可以利用混水支管輸出端的溫度對閥門開度進行反饋控制??刂七^程包括:
當?shù)诙囟葌鞲衅鞯臋z測值(即電池箱檢測溫度)低于預定電池溫度門限值時,認定電池溫度過低需要被加熱,啟動正溫度系數(shù)加熱器,并將第四溫度傳感器的檢測值的目標值設(shè)置為期望溫度值;在正溫度系數(shù)加熱器工作時,當?shù)谝粶囟葌鞲衅鞯臋z測值高于期望溫度值與預定電機水路溫度門限值中的較大值時,開啟第一閥和第二閥,并基于第三溫度傳感器的檢測值反饋控制第一閥和第二閥的開度,以使得第三溫度傳感器的檢測值等于期望溫度值。
在一個實施方式中,基于第三溫度傳感器的檢測值反饋控制第一閥和第二閥的開度包括:當?shù)谌郎囟葌鞲衅鞯臋z測值大于期望溫度值時,減少第一閥和第二閥的開度。
在一個實施方式中,基于第三溫度傳感器的檢測值反饋控制第一閥和第二閥的開度包括:當?shù)谌郎囟葌鞲衅鞯臋z測值小于期望溫度值時,增加第一閥和第二閥的開度。
在一個實施方式中:還包括:在正溫度系數(shù)加熱器工作時,當?shù)谝粶囟葌鞲衅鞯臋z測值不高于期望溫度值與預定電機水路溫度門限值中的較大值時,關(guān)閉第一閥和第二閥,調(diào)節(jié)正溫度系數(shù)加熱器的輸出功率,以使得第四溫度傳感器的檢測值為期望溫度值。
在一個實施方式中:當?shù)诙囟葌鞲衅鞯臋z測值高于等于預定電池溫度門限值時,關(guān)閉第一閥和第二閥。
在一個實施方式中:電機水路還包括:電機水路水泵;電機水路流量傳感器;電機散熱器組件,等等。
可以將本發(fā)明實施方式應(yīng)用到多種具體實施環(huán)境中。
圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的示范性結(jié)構(gòu)圖。
如圖2所示,電機冷卻液回收系統(tǒng)包括:電機水路1;電池水路2;位于電機水路1和電池水路2之間的交流水路3。交流水路3將電機水路1的熱量引入電池水路2。交流水路3包括混水支管和回水支管。
具體地,電機水路1包括:電機水路水泵p1;電動機;電機水路流量傳感器f1;電機水路溫度傳感器t1;包含風扇的電機散熱器組件;與電機散熱器組件連接的膨脹水箱。電池水路2包括:正溫度系數(shù)加熱器入口處的溫度傳感器t3;正溫度系數(shù)加熱器;正溫度系數(shù)加熱器出口處的溫度傳感器t4;電池水路水泵p2;電池水路流量傳感器f2;電池箱及布置在電池箱中的電池水路溫度傳感器t2。交流水路流量傳感器f3與電池箱連接。
當電機水路1與交流水路2斷開時,電機水路水泵p1開啟后,電機水路1的水路運行軌跡為:電機水路水泵p1→電動機→電機水路流量傳感器f1→電機水路溫度傳感器t1→電機散熱器組件→電機水路水泵p1,從而構(gòu)成電動機的完整能量傳遞回路。
當電池水路2與交流水路3斷開時,電池水路水泵p2開啟后,電池水路2的水路運行軌跡為:電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→電池箱→溫度傳感器t3→正溫度系數(shù)加熱器→溫度傳感器t4→電池水路水泵p2,從而構(gòu)成電池箱的完整能量傳遞回路。
在本發(fā)明中,電機水路1通過交流水路3進一步與電池水路2接通。
交流水路3包括:布置在混水支管中的開關(guān)閥v1,開關(guān)閥v1與電機水路1的出水口(即點a)連接;與開關(guān)閥v1連接的調(diào)速閥p3,而且開關(guān)閥v1經(jīng)由調(diào)速閥p3與電池水路2的進水口(即點b)連接;布置在回水支管上的開關(guān)閥v2,開關(guān)閥v2與電機水路1的回水口(即點c)連接;與開關(guān)閥v2連接的交流水路流量傳感器f3,而且開關(guān)閥v2經(jīng)由交流水路流量傳感器f3與電池水路2的出水口(即點d)連接。開關(guān)閥v2的作用是阻止電機水路的熱水在不需要加熱電池時流入電池水路?;焖Ч芘c電機水路1的連接點(即a點)處的水壓高于混水支管與電池水路2的連接點(即b點)處的水壓,回水支管與電池水路2的連接點(即d點)處的水壓高于回水支管與電機水路1的連接點(即c點)處的水壓。
在本發(fā)明中,調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速基于電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值被控制。當電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值較低(比如,低于預先設(shè)定的低溫門限值)時,認定需要為電池水路2提供熱量,此時提高調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速,從而將電機水路1的熱量傳遞到電池水路2。當電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值較高(比如,高于預先設(shè)定的高溫門限值)時,認定不需要為電池水路2提供熱量,因此可以降低或停止調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速,從而減少或停止將電機水路1的熱量傳遞到電池水路2。
當需要對電池組進行加熱時,電機水路水泵p1和電池水路水泵p2都被開啟,而且開關(guān)閥v1和調(diào)速閥p3開啟,熱管理系統(tǒng)的水路運行軌跡為:電機水路水泵p1→電動機→電機水路流量傳感器f1→電機水路溫度傳感器t1→開關(guān)閥v1→調(diào)速閥p3→溫度傳感器t3→正溫度系數(shù)加熱器→溫度傳感器t4→電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→電池箱→交流水路流量傳感器f3→閥v2→電機散熱器組件→電機水路水泵p1,從而構(gòu)成完整回路。
如果調(diào)速泵p3達到最大轉(zhuǎn)速仍不能夠滿足電池箱加熱需求,可以進一步開啟電池水路3的正溫度系數(shù)加熱器,從而由正溫度系數(shù)加熱器進一步為電池箱提供熱量。
具體地:在車輛行駛過程中,電動機處于工作狀態(tài)且電機水路水泵p1持續(xù)運轉(zhuǎn),因此電機水路1的水溫快速升高并保持在到較高的水溫(比如:70-90℃)。如果此時需要對電池組進行加熱,開啟電池水路的水泵p2,并把開關(guān)閥v1和調(diào)速閥p3開啟,并根據(jù)溫度傳感器t2測量的溫度控制調(diào)速泵p3的轉(zhuǎn)速,使其滿足電池箱的加熱需求(比如水溫達到30℃)。如果調(diào)速泵p3達到最大轉(zhuǎn)速仍不能夠滿足電池箱加熱需求,再把電池水路3的正溫度系數(shù)加熱器開啟,從而進一步為電池箱提供熱量。
以上以具體溫度值為實例對本發(fā)明第一實施方式進行了示范性描述,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到,這種描述僅是示范性的,并不用于對本發(fā)明的保護范圍進行限定。
圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)的示范性結(jié)構(gòu)圖。
如圖3所示,熱管理系統(tǒng)包括:電機水路1;電池水路2;位于電機水路1和電池水路2之間的交流水路3。交流水路3將電機水路1的熱量引入電池水路2。交流水路3包括混水支管和回水支管。
具體地,電機水路1包括:電機水路水泵p1;電動機;電機水路流量傳感器f1;電機水路溫度傳感器t1;電機散熱器組件;與電機散熱器組件連接的膨脹水箱。電池水路2包括:電池水路溫度傳感器t2;正溫度系數(shù)加熱器;電池箱;電池水路水泵p2;電池水路流量傳感器f2;電池散熱器組件;換向閥v3。交流水路流量傳感器f3與換向閥v3連接。換向閥v3的第一換向端與電池散熱器組件的進水口連接,換向閥v3的第二換向端與電池散熱器組件的出水口連接。
交流水路3包括混水支管和回水支管?;焖Ч芘c電機水路1的連接點(即a點)處的水壓高于混水支管與電池水路2的連接點(即b點)處的水壓;回水支管與電池水路2的連接點(即d點)處的水壓高于回水支管與電機水路1的連接點(即c點)處的水壓。
當電機水路1與交流水路2斷開時,電機水路水泵p1開啟后,電機水路1的水路運行軌跡為:電機水路水泵p1→電動機→電機水路流量傳感器f1→電機水路溫度傳感器t1→電機散熱器組件→電機水路水泵p1,從而構(gòu)成電動機的完整能量傳遞回路。
當電池水路2與交流水路3斷開時,電池水路水泵p2開啟后,電池水路2的水路運行軌跡分為兩種情形:
(1)、當電池箱不需要散熱時:電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→換向閥v3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱,從而構(gòu)成電池箱的完整能量傳遞回路,此時不利用電池散熱器組件為電池箱散熱。
(2)、當電池箱需要散熱時,電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→電池散熱器組件→換向閥v3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱,從而構(gòu)成電池箱的完整能量傳遞回路,此時利用電池散熱器組件為電池箱散熱。
在本發(fā)明中,電機水路1通過交流水路3進一步與電池水路2接通。
交流水路3包括:與電機水路1的出水口連接的開關(guān)閥v1;與開關(guān)閥v1連接的調(diào)速閥p3;與電機水路2的回水口連接的單向截止閥v2;與單向截止閥v2連接的交流水路流量傳感器f3。單向截止閥v2的作用是阻止電機水路的熱水在不需要加熱電池時流入電池水路。交流水路流量傳感器f3與換向閥v3連接。
在本發(fā)明中,調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速基于電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值被控制。當電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值較低(比如,低于預先設(shè)定的低溫門限值)時,認定需要為電池水路2提供熱量,此時提高調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速,從而將電機水路1的熱量傳遞到電池水路2。當電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值較高(比如,高于預先設(shè)定的高溫門限值)時,認定不需要為電池水路2提供熱量,因此可以降低或停止調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速,從而減少或停止將電機水路1的熱量傳遞到電池水路2。
當需要對電池組進行加熱時,電池散熱器組件被換向閥v3切斷,電機水路水泵p1和電池水路水泵p2都被開啟,而且開關(guān)閥v1和調(diào)速閥p3開啟,熱管理系統(tǒng)的水路運行軌跡為:電機水路水泵p1→電動機→電機水路流量傳感器f1→電機水路溫度傳感器t1→開關(guān)閥v1→調(diào)速閥p3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱→電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→換向閥v3→交流水路流量傳感器f3→單向截止閥v2→電機散熱器組件→電機水路水泵p1,從而構(gòu)成完整回路。
如果調(diào)速泵p3達到最大轉(zhuǎn)速仍不能夠滿足電池箱加熱需求,可以進一步開啟電池水路3的正溫度系數(shù)加熱器,從而由正溫度系數(shù)加熱器進一步為電池箱提供熱量。
具體地:在車輛行駛過程中,電動機處于工作狀態(tài)且電機水路水泵p1持續(xù)運轉(zhuǎn),因此電機水路1的水溫快速升高并保持在到較高的水溫(比如:70-90℃)。如果此時需要對電池組進行加熱,開啟電池水路的水泵p2,并把開關(guān)閥v1和調(diào)速閥p3開啟,并根據(jù)電機水路溫度傳感器t1測量的溫度控制調(diào)速泵p3的轉(zhuǎn)速,使其滿足電池箱的加熱需求(比如水溫達到30℃)。如果調(diào)速泵p3達到最大轉(zhuǎn)速仍不能夠滿足電池箱加熱需求,再把電池水路3的正溫度系數(shù)加熱器開啟,從而進一步為電池箱提供熱量。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的新能源汽車的熱管理系統(tǒng)的示范性結(jié)構(gòu)圖。
如圖4所示,熱管理系統(tǒng)包括:電機水路1;電池水路2;位于電機水路1和電池水路2之間的交流水路3。交流水路3將電機水路1的熱量引入電池水路2。交流水路3包括混水支管和回水支管。
具體地,電機水路1包括:電機水路水泵p1;電動機;電機水路流量傳感器f1;電機水路溫度傳感器t1;電機散熱器組件;與電機散熱器組件連接的膨脹水箱。電池水路2包括:電池水路溫度傳感器t2;正溫度系數(shù)(加熱器;電池箱;電池水路水泵p2;電池水路流量傳感器f2;電池散熱器組件;換向閥v3。交流水路流量傳感器f3與換向閥v3連接。換向閥v3的第一換向端與電池散熱器組件的進水口連接,換向閥v3的第二換向端與電池散熱器組件的出水口連接。
交流水路3包括混水支管和回水支管。混水支管與電機水路1的連接點(即a點)處的水壓高于混水支管與電池水路2的連接點(即b點)處的水壓,回水支管與電池水路2的連接點(即d點)處的水壓高于回水支管與電機水路1的連接點(即c點)處的水壓。
而且,熱管理系統(tǒng)還包括:致冷回路4和熱交換器。交流水路流量傳感器f3與換向閥v3的出水口連接;熱交換器與電池散熱器組件的出水口、致冷回路4和換向閥v3分別連接。
當電機水路1與交流水路2斷開時,電機水路水泵p1開啟后,電機水路1的水路運行軌跡為:電機水路水泵p1→電動機→電機水路流量傳感器f1→電機水路溫度傳感器t1→電機散熱器組件→電機水路水泵p1,從而構(gòu)成電動機的完整能量傳遞回路。
當電池水路2與交流水路3斷開時,電池水路水泵p2開啟后,電池水路2的水路運行軌跡分為三種情形:
(1)、當電池箱不需要散熱時:電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→換向閥v3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱,從而構(gòu)成電池箱的完整能量傳遞回路,此時既不利用電池散熱器組件,也不利用致冷回路4為電池箱散熱。
(2)、當電池箱需要被電池散熱器組件散熱且不需要被致冷回路4散熱時,熱交換器不起熱交換作用:電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→電池散熱器組件→熱交換器(不起熱交換作用)→換向閥v3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱,從而構(gòu)成電池箱的完整能量傳遞回路,此時只利用電池散熱器組件為電池箱散熱。
(3)、當電池箱需要被電池散熱器組件和致冷回路4同時散熱時,熱交換器起熱交換作用:電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→電池散熱器組件→熱交換器(起熱交換作用)→換向閥v3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱,從而構(gòu)成電池箱的完整能量傳遞回路,此時利用電池散熱器組件和致冷回路4為電池箱散熱。
在本發(fā)明中,電機水路1通過交流水路3進一步與電池水路2接通。
交流水路3包括:與電機水路1的出水口連接的開關(guān)閥v1;與開關(guān)閥v1連接的調(diào)速閥p3;與電機水路2的回水口連接的單向截止閥v2;與單向截止閥v2連接的交流水路流量傳感器f3。單向截止閥v2的作用是阻止電機水路的熱水在不需要加熱電池時流入電池水路。交流水路流量傳感器f3與換向閥v3連接。
在本發(fā)明中,調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速基于電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值被控制。當電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值較低(比如,低于預先設(shè)定的低溫門限值)時,認定需要為電池水路2提供熱量,此時提高調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速,從而將電機水路1的熱量傳遞到電池水路2。當電池水路溫度傳感器t2的溫度檢測值較高(比如,高于預先設(shè)定的高溫門限值)時,認定不需要為電池水路2提供熱量,因此可以降低或停止調(diào)速閥p3的轉(zhuǎn)速,從而減少或停止將電機水路1的熱量傳遞到電池水路2。
當需要對電池組進行加熱時,電池散熱器組件和熱交換器被換向閥v3切斷,電機水路水泵p1和電池水路水泵p2都被開啟,而且開關(guān)閥v1和調(diào)速閥p3開啟,熱管理系統(tǒng)的水路運行軌跡為:電機水路水泵p1→電動機→電機水路流量傳感器f1→電機水路溫度傳感器t1→開關(guān)閥v1→調(diào)速閥p3→電池水路溫度傳感器t2→正溫度系數(shù)加熱器→電池箱→電池水路水泵p2→電池水路流量傳感器f2→換向閥v3→交流水路流量傳感器f3→單向截止閥v2→電機散熱器組件→電機水路水泵p1,從而構(gòu)成完整回路。
如果調(diào)速泵p3達到最大轉(zhuǎn)速仍不能夠滿足電池箱加熱需求,可以進一步開啟電池水路3的正溫度系數(shù)加熱器,從而由正溫度系數(shù)加熱器進一步為電池箱提供熱量。
具體地:在車輛行駛過程中,電動機處于工作狀態(tài)且電機水路水泵p1持續(xù)運轉(zhuǎn),因此電機水路1的水溫快速升高并保持在到較高的水溫(比如:70-90℃)。如果此時需要對電池組進行加熱,開啟電池水路的水泵p2,并把開關(guān)閥v1和調(diào)速閥p3開啟,并根據(jù)電機水路溫度傳感器t1測量的溫度控制調(diào)速泵p3的轉(zhuǎn)速,使其滿足電池箱的加熱需求(比如水溫達到30℃)。如果調(diào)速泵p3達到最大轉(zhuǎn)速仍不能夠滿足電池箱加熱需求,再把電池水路3的正溫度系數(shù)加熱器開啟,從而進一步為電池箱提供熱量。
圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的新能源汽車電機冷卻液回收方法的流程圖。該方法適用于圖2所示的新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)。在圖5所示流程中,基于電機水路溫度檢測值、電池箱溫度檢測值、正溫度系數(shù)加熱器入口溫度檢測值和正溫度系數(shù)加熱器出口溫度檢測值調(diào)節(jié)v1閥和v2閥的開度。如圖5所示,該方法包括:
步驟501:檢測電池溫度。
在這里,電池箱里的溫度傳感器t2檢測電池溫度。
步驟502:判斷電池溫度是否低于預定電池溫度門限值(比如0攝氏度),如果低于,則執(zhí)行步驟504及其后續(xù)步驟,如果不低于,則執(zhí)行步驟503。
步驟503:關(guān)閉閥門v1和閥門v2,并結(jié)束本流程。
步驟504:檢測電機冷卻液溫度。
在這里,溫度傳感器t1檢測電機冷卻液溫度。
步驟505:判斷電機冷卻液溫度是否高于期望溫度值b與預定電機水路溫度門限值c中的較大值。如果高于,則執(zhí)行步驟508及其后續(xù)步驟,如果不高于,則執(zhí)行步驟506及其后續(xù)步驟。比如,期望溫度值為30攝氏度;電機水路溫度門限值為25攝氏度。在這里,設(shè)置電機水路溫度門限值以防止期望溫度值被設(shè)置的過低的特殊情形,從而防止電機水路的冷卻液大量流入電池水路。
步驟506:設(shè)置正溫度系數(shù)加熱器的出口溫度為期望溫度值b。
步驟507:基于期望溫度值調(diào)節(jié)正溫度系數(shù)加熱器的輸出功率,并返回執(zhí)行步驟501及其后續(xù)步驟。
步驟508:開啟閥門v1和閥門v2,執(zhí)行步驟506和步驟507,并同步執(zhí)行步驟509。
步驟509:檢測正溫度系數(shù)加熱器的入口溫度t。
在這里,利用溫度傳感器t3檢測正溫度系數(shù)加熱器的入口溫度t。
步驟510:判斷正溫度系數(shù)加熱器的入口溫度t是否高于期望溫度值b,如果高于,則執(zhí)行步驟512,如果不高于,則執(zhí)行步驟511。
步驟511:增大v1和v2的開度,并返回執(zhí)行步驟509。
步驟512:減少v1和v2的開度,并返回執(zhí)行步驟509。
可見,通過比較正溫度系數(shù)加熱器的入口溫度t是否高于期望溫度值b,可以相應(yīng)調(diào)整閥門v1和閥門v2的開度。當正溫度系數(shù)加熱器的入口溫度t高于期望溫度值b時,可以降低閥門v1和閥門v2的開度,從而防止電機水路的冷卻液大量流入電池水路。當正溫度系數(shù)加熱器的入口溫度t不高于期望溫度值b時,可以增大閥門v1和閥門v2的開度,從而降低正溫度系數(shù)加熱器針對電池水路的加熱壓力。
可見,在電池水路中,既有正溫度系數(shù)加熱器的加熱作用,又有輸入的電機水路冷卻液的加熱作用,而且這兩個熱量提供源的各自功率都可以獲得相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)節(jié)。
可以將本發(fā)明應(yīng)用到新能源汽車中,比如純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車等等。
綜上所述,在本發(fā)明實施方式中,新能源汽車電機冷卻液回收系統(tǒng)包括:電機水路,包含電動機;電池水路,包含電池箱和正溫度系數(shù)加熱器;位于電機水路和電池水路之間的混水支管;位于電機水路和電池水路之間的回水支管;第一溫度傳感器,用于檢測電機水路的溫度;第二溫度傳感器,用于檢測電池箱溫度;第三溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器入口的溫度;第四溫度傳感器,用于檢測正溫度系數(shù)加熱器出口的溫度;布置在混水支管中的第一閥及布置在回水支管中的第二閥;其中混水支管與電機水路的連接點處的水壓高于混水支管與電池水路的連接點處的水壓,回水支管與電池水路的連接點處的水壓高于回水支管與電機水路的連接點處的水壓。本發(fā)明實施方式不需要在混水支管上采用水泵為電機管路的高溫冷卻液提供動力,因此可以降低系統(tǒng)重量和能耗。
另外,在本發(fā)明實施方式中,第一閥和第二閥的開度,與第一溫度傳感器的檢測值、第二溫度傳感器的檢測值、第三溫度傳感器的檢測值和第四溫度傳感器的檢測值具有關(guān)聯(lián)關(guān)系。可以基于電機水路的溫度狀況調(diào)節(jié)正溫度系數(shù)加熱器的輸出功率,從而進一步節(jié)約能耗。
而且,本發(fā)明實施方式可以通過多種形式實施電機水路和電池水路,適用于多種工作需求環(huán)境。
上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明,而并非用以限制本發(fā)明的保護范圍,凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方案或變更,如特征的組合、分割或重復,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。