纯电动商用车电池冷却和空调制冷集成的热管理系统

摘要

本发明涉及新能源汽车冷却系统技术领域，具体涉及一种纯电动商用车电池冷却和空调制冷集成的热管理系统，其将电动水泵、板式换热器、膨胀阀、水温传感器等集成到一起，将冷凝器安装在电机散热器前端并借用其电动风扇，利用多合一控制器的现有预充模块，电动压缩机和集成机组灵活布置在整车的适宜位置。本系统通过共用电动压缩机、冷凝器和电动风扇等零部件，既降低了成本和重量，又保证了电池冷却和空调制冷的功能和可靠性，改善了整车布置的灵活性。

说明书

技术领域

本发明涉及新能源汽车冷却系统技术领域，具体涉及一种纯电动商用车电池冷却和空调制冷集成的热管理系统。

背景技术

目前新能源汽车电池冷却系统多采用液冷的方式，主要零部件包括但不限于冷凝器、电动风扇、电动压缩机、板式换热器、膨胀阀、电动水泵、控制器、预充、水温传感器、高低压线束、连接管路等。

新能源商用车目前大都采用独立式电池冷却机组，即将主要零部件全部安装到机组里，只需连接电池冷却机组到动力电池组的部分水管和高低压线束即可。该方式成本高、重量大，受冷凝器和电动风扇的尺寸限制，整个机组的外形尺寸较大。如图1所示，图1示出了现有独立式电池冷却系统的整车布置示意图，电池冷却机组100占用了车架200左侧近900mm的空间，部分车型布置缺乏灵活性。空调制冷另采用单独的电动压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等。二者相互独立，各成体系。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明提供一种纯电动商用车电池冷却和空调制冷集成的热管理系统，通过共用电动压缩机、冷凝器和电动风扇等零部件，既降低了成本和重量，又保证了电池冷却和空调制冷的功能和可靠性，改善了整车布置的灵活性。

本发明采用的技术方案在于：

提供一种纯电动商用车电池冷却和空调制冷集成的热管理系统，包括冷凝器、电动压缩机、蒸发器、板式换热器、电动水泵、动力电池组、第一控制阀组件、第二控制阀组件；

所述电动压缩机、所述冷凝器、所述第一控制阀组件、所述蒸发器通过冷媒管路依次串联形成空调制冷回路；

所述电动压缩机、所述冷凝器、所述第二控制阀组件、所述板式换热器通过冷媒管路依次串联形成第一电池冷却回路，所述板式换热器、所述电动水泵、所述动力电池组通过冷却液管路依次串联形成第二电池冷却回路；所述第一电池冷却回路和所述第二电池冷却回路组合形成电池冷却回路；

其中，所述第一控制阀组件、所述蒸发器组成第一支路，所述第二控制阀组件、所述板式换热器组成第二支路，所述第一支路和所述第二支路并联；

所述冷凝器安装在车辆的电机散热器上，进而与电机散热器共用一电动风扇。

进一步地，所述电动水泵和所述板式换热器集成在一集成机组中，所述集成机组设置在驾驶室下方的车架上。

进一步地，所述电动压缩机设置在所述车架的前端，所述动力电池组布置在所述车架两侧。

进一步地，所述第一控制阀组件包括相连接的第一热力膨胀阀和第一电磁截止阀，所述第二控制阀组件包括相连接的第二热力膨胀阀和第二电磁截止阀。

进一步地，所述第一控制阀组件包括相连接的第一电子膨胀阀和第一温压传感器，所述第二控制阀组件包括相连接的第二电子膨胀阀和第二温压传感器。

进一步地，

所述冷媒管路上安装有压力传感器或三态压力开关，位于所述冷凝器和并联的两个支路之间；

所述第二电池冷却回路中安装有水温传感器。

进一步地，所述电动水泵、所述板式换热器、所述水温传感器、所述第一控制阀组件和第二控制阀组件集成在一集成机组中，所述集成机组设置在驾驶室下方的车架上

进一步地，还包括控制器，所述控制器分别与所述电动水泵、所述电动风扇、所述电动压缩机及车辆的电池管理系统电连接。

进一步地，所述控制器为专用的冷却控制器或集成到其他控制器上。

进一步地，所述电动水泵和动力电池组与一膨胀水箱并联。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种纯电动商用车电池冷却和空调制冷集成的热管理系统，将电动水泵、板式换热器、膨胀阀、水温传感器等集成到一起，将冷凝器安装在电机散热器前端并借用其电动风扇，利用多合一控制器的现有预充模块，电动压缩机和集成机组灵活布置在整车的适宜位置；通过共用电动压缩机、冷凝器和电动风扇等零部件，既降低了成本和重量，又保证了电池冷却和空调制冷的功能和可靠性，改善了整车布置的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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示出了现有独立式电池冷却系统的整车布置示意图；

图2示出了本发明的实施方式的热管理系统的工作原理图；

图3示出了本发明的实施方式的热管理系统的整车布置示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图2所示，图2示出了本实施方式的热管理系统的工作原理图。其中，粗实线为冷媒管路，粗虚线为冷却液管路，细实线为高压线束，细虚线为控制和低压线束。电动压缩机、冷凝器、压力传感器、第一电磁截止阀、第一热力膨胀阀、蒸发器通过冷媒管路依次串联形成空调制冷回路。电动压缩机、冷凝器、压力传感器、第二电磁截止阀、第二热力膨胀阀、板式换热器通过冷媒管路依次串联形成第一电池冷却回路，第一电磁截止阀、第一热力膨胀阀、蒸发器组成第一支路，第二电磁截止阀、第二热力膨胀阀、板式换热器组成第二支路，第一支路和第二支路并联；板式换热器、第一水温传感器、电动水泵、动力电池组、第二水温传感器通过冷却液管路依次串联形成第二电池冷却回路；第一电池冷却回路和第二电池冷却回路组合形成电池冷却回路。冷凝器安装电机散热器上，与电机散热器共用一电动风扇。电动水泵和动力电池组与一膨胀水箱并联，膨胀水箱可增加液位传感器。

控制器分别与电动风扇、电动压缩机、压力传感器、第一水温传感器、第二水温传感器、电动水泵、电池管理系统、第一电磁截止阀、第二电磁截止阀、空调各类传感器、空调控制开关等电连接。

当电池冷却单独工作时，控制器接收电池管理系统的工作模式请求，控制第一电磁截止阀断开、第二电磁截止阀打开，冷媒仅通过板式换热器所在的回路，根据第一水温传感器、第二水温传感器、压力传感器等信息，控制电动压缩机、电动水泵和电动风扇按设定逻辑工作。

当空调制冷单独工作时，控制器接收电池管理系统和空调控制开关的工作模式请求，控制第一电磁截止阀打开、第二电磁截止阀断开，冷媒仅通过蒸发器所在的回路，根据空调各类传感器和压力传感器等信息，控制电动压缩机、电动水泵和电动风扇按设定逻辑工作。

当电池冷却和空调制冷同时工作时，控制器接收电池管理系统和空调控制开关的工作模式请求，控制第一电磁截止阀打开、第二电磁截止阀打开，冷媒分别通过蒸发器和板式换热器所在的回路，根据第一水温传感器、第二水温传感器、空调各类传感器和压力传感器等信息，控制电动压缩机、电动水泵和电动风扇按设定逻辑工作。

如图3所示，图3示出了本实施例中的热管理系统的整车布置示意图，图3中均未体现线束、膨胀水箱及相关除气、回水管路。集成机组7内置了电动水泵、板式换热器、膨胀阀、水温传感器等，布置在驾驶室下方的支架上。冷凝器1安装在前置电机散热器2上，冷凝器1的散热借用电机散热器2的电动风扇5，电动压缩机4布置在车架前端，电动压缩机4与冷凝器1之间通过冷媒管路3连接，集成机组7与电动压缩机4之间通过冷媒管路6连接，集成机组7通过冷却液出水管路9和冷却液进水管路10与动力电池组12连接，动力电池组12布置在车架11的左右两侧，既降低了成本和重量，又保证了电池冷却和空调制冷的功能和可靠性，改善了整车布置的灵活性。

冷媒走向：集成机组7→冷媒管路8→电动压缩机4→冷媒管路3→冷凝器1→冷媒管路6→集成机组7。

冷却液走向：集成机组7→冷却液出水管路9→动力电池组12→冷却液进水管路10→集成机组7。

需要说明的是，控制器可以灵活布置在整车或集成机组7上。预充可以单独布置或集成到集成机组7中或是利用多合一控制器现有的预充。电动压缩机可以灵活布置在整车适宜的位置。冷却液加热器可内置到集成机组中或外接到冷却液回路中，用来加热动力电池组。控制器可以是专用的冷却控制器或集成到其他控制器上。水温传感器的数量可根据需要适当增减。冷却液出水管路9和冷却液进水管路10包含有多条管路和三通等零部件，可用B型卡箍打紧；冷凝器1上集成了储液罐；冷媒管路6上有冷媒观察窗。

在一实施例中，压力传感器可用三态压力开关等替代。

在一实施例中，热力膨胀阀/电磁截止阀组合可用电子膨胀阀/温压传感器组合替代。

以上仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本发明中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。