一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车热管理技术领域，特别涉及一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统。


背景技术：

2.新能源汽车的热管理系统承担了保障汽车安全、高效运行、驾乘人员舒适性等多重任务。纯电动汽车采用了新型电机驱动的模式取代了传统的发电机，同时增加了动力电池部分，新能源汽车的热管理系统主要包括汽车空调热管理、电池热管理、以及电机电控热管理。其中的电池、电机和电控热管理统称为“三电”热管理。
3.动力电池的工作温度直接影响电池的性能、安全以及实用寿命。驱动电机和电机控制器实际工况均为大电流，极易产生热量且热流密度高，热量的聚集将使设备温度上升，从而导致电极功率降低、电机绕组、dc-dc转换器内部的igbt烧毁等现象，最终使汽车无法正常运行。现有的电池、电机和电控热管理采用水冷系统，该系统对电机及电控中的高热流密度的电子元器件散热能力不足，导致车辆的续航里程下降；另外，水冷系统对电池包进行散热时，出口温度大于进口温度，均温性能较差，这极大地影响了电池包的性能，还易引发安全问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中新能源汽车的“三电”热控系统中电机及电控高热流密度电子元器件散热能力不足、电池包的均温性能差、汽车充电时电池包散热性能无法满足的技术问题，本发明中披露了一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统，本发明的技术方案是这样实施的：
5.一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统，包括三电部件和环路热管；
6.所述三电部件包括电驱、电控和电池包；
7.所述环路热管包括蒸发器组件、主冷凝器、次冷凝器、冷板组件、管路系统和截止阀；
8.所述冷板组件包括电控冷板组和电池包冷板组；
9.所述蒸发器组件用于吸收所述电驱的热量，所述主冷凝器通过所述管路系统连接所述蒸发器组件和所述电池包冷板组，所述次冷凝器通过所述管路系统连接所述蒸发器组件和所述电控冷板组，所述主冷凝器与所述次冷凝器通过所述管路系统连接且连接的管路上设置有所述截止阀；所述电控冷板组用于吸收所述电控产生的热量，所述电池包冷板组用于吸收所述电池包产生的热量。
10.优选地，所述电驱包括电驱油冷器和电驱控制器；
11.优选地，所述电控包括车载电脑和电源转换系统；
12.优选地，所述电池包包括n个电池模组；
13.优选地，所述蒸发器组件包括第一蒸发器、第一储液器、第二蒸发器、第二储液器；
14.优选地，所述第一蒸发器连接所述第一储液器，所述第一蒸发器用于吸收所述电驱油冷器产生的热量，所述第二蒸发器连接所述第二储液器，所述第二蒸发器用于吸收所述电驱控制器产生的热量；
15.优选地，所述电控冷板组包括第一冷板和第二冷板；
16.优选地，所述第一冷板与所述车载电脑贴合安装，所述第二冷板与所述电源转换系统贴合安装；
17.优选地，所述电池包冷板组包括n个第三冷板，每个所述电池模组贴合安装一个所述第三冷板。
18.优选地，所述主冷凝器和所述次冷凝器均为水冷式换热器。
19.优选地，所述环路热管中的工质选自包括氨、二甲醚、r161、甲醇、正丁烯、异丁烯等中的一种。
20.优选地，所述第一冷板、所述第二冷板和所述第三冷板均为口琴管。
21.优选地，所述管路系统包括第一蒸汽管路、第二蒸汽管路、第一主蒸汽管路、第一主液管路、第二主蒸汽管路、第二主液管路、第一液管路、第二液管路和旁路；
22.优选地，所述第一蒸汽管路连接所述第一主蒸汽管路和所述第一蒸发器，所述第二蒸汽管路连接所述第一主蒸汽管路和所述第二蒸发器，所述第一液管路连接所述第一储液器和所述第二主液管路，所述第二液管路连接所述第二储液器和所述第二主液管路，所述旁路连接所述第一主蒸汽管路和所述第二主液管路，所述第一主蒸汽管路连接所述主冷凝器，所述第二主液体管路连接所述次冷凝器，所述第一主液体管路连接所述主冷凝器和所述电池包冷板组，所述第二主蒸汽管路连接所述电驱冷板组和所述次冷凝器，所述截止阀位于所述旁路上。
23.本发明中的环路热管在三电部件中组成了自适应的被动式相变换热的两相流体回路，不需要泵提供额外的功耗，节能效果更佳，且只需控制储液器的温度，控制逻辑简单；系统热阻小，均温性可以保证在1℃以内。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，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。
25.图1为一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统实施例的结构示意图；
26.图2为一种第一冷板实施例的截面图。
27.在上述附图中，各图号标记分别表示：
28.1，电驱油冷器；
29.2，电驱控制器；
30.3，车载电脑；
31.4，电源转换系统；
32.5，电池模组；
33.6，第一蒸发器；
34.7，第一储液器；
35.8，第二蒸发器；
36.9，第二储液器；
37.10，主冷凝器；
38.11，次冷凝器；
39.12，截止阀；
40.13，第一冷板；
41.14，第二冷板；
42.15，第三冷板；
43.16，第一蒸汽管路；
44.17，第二蒸汽管路；
45.18，第一主蒸汽管路；
46.19，第一主液管路；
47.20，第二主蒸汽管路；
48.21，第二主液管路；
49.22，第一液管路；
50.23，第二液管路；
51.24，旁路。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例及其附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.实施例
54.在一种具体的实施例中，如图1所示，一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统，包括三电部件和环路热管，三电部件包括电驱、电控和电池包，电驱包括电驱油冷器1和电驱控制器2，电控包括车载电脑3和电源转换系统4，电池包包括4个电池模组5，本实施例中，环路热管将三电部件的热量进行统筹管理。
55.环路热管包括第一蒸发器6、第一储液器7、第二蒸发器8、第二储液器9、主冷凝器10、次冷凝器11、冷板组件、管路系统和截止阀12。
56.冷板组件包括电控冷板组和电池包冷板组；电控冷板组包括第一冷板13和第二冷板14；电池包冷板组包括4个第三冷板15。
57.第一蒸发器6连接第一储液器7，第一蒸发器6用于吸收电驱油冷器1产生的热量，第二蒸发器8连接第二储液器9，第二蒸发器8用于吸收电驱控制器2产生的热量，第一冷板13与车载电脑3贴合安装，电源转换系统4与第二冷板14贴合安装，4个第三冷板15分别贴合安装于四个电池模组5上。
58.管路系统包括第一蒸汽管路16、第二蒸汽管路17、第一主蒸汽管路18、第一主液管路19、第二主蒸汽管路20、第二主液管路21、第一液管路22、第二液管路23和旁路24。
59.第一蒸汽管路16连接第一主蒸汽管路18和第一蒸发器6，第二蒸汽管路17连接第一主蒸汽管路18和第二蒸发器8，第一液管路22连接第一储液器7和第二主液管路21，第二液管路23连接第二储液器9和第二主液管路21，旁路24连接第一主蒸汽管路18和第二主液管路21，第一主蒸汽管路18连接主冷凝器10，第二主液管路21连接次冷凝器11，第一主液管路19连接主冷凝器10和电池包冷板组，第二主蒸汽管路20连接电驱冷板组和次冷凝器11，截止阀12位于旁路24上。
60.本实施例中，主冷凝器10和次冷凝器11均为水冷式换热器。
61.本实施例中，环路热管中的导热工质为氨。
62.本实施例中第一冷板13、第二冷板14和第三冷板15均为口琴管，可有效提高换热效率，横截面如图2所示。
63.汽车在运行或充电状态时，本实施例的热控过程不同。
64.汽车在行驶的过程中，电驱是三电部件中热负荷最高的部件，截止阀12处于关闭状态，旁路24不导通。
65.第一蒸发器6在接受电驱油冷器1的热量后，工质氨蒸发成蒸汽进入第一蒸汽管路16，第二蒸发器8在接受电驱控制器2的热量后，工质氨蒸发成蒸汽进入第二蒸汽管路17，第一蒸汽管路16和第二蒸汽管路17的蒸汽汇集后进入第一主蒸汽管路18，蒸汽经主冷凝器10冷却后凝结成液体，液体工质由第一主液管路19分配到各个与电池模组5相连的第三冷板15，口琴管中的工质接受了电池模组5的热量后又依次进入与车载电脑3相连的第一冷板13和与电源转换系统4相连的第二冷板14，液体工质在接受了电池包和电控的热量后汽化成汽体，汽体工质沿第二主蒸汽管路20进入次冷凝器11冷却后，再次冷凝成液体进入第二主液管路21，第二主液管路21的液体工质沿着第一液管路22和第二液管路23分别回到第一储液器7和第二储液器9内。第一储液器7和第二储液器9为第一蒸发器6和第二蒸发器8持续提供液体工质，由此形成了自循环的两相流体回路。
66.汽车在充电的过程中，截止阀12处于开启状态，旁路24导通，次冷凝器11关闭，电驱和电控不产生热量，第一蒸发器6和第二蒸发器8不工作，与各组电池模组5相连的第三冷板15作为重力热管。
67.液体工质由第一主液管路19分配到与各个电池模组5相连的第三冷板15，工质接受了电池模组5的热量后蒸发，汽体工质由第二主蒸汽管路20沿旁路24进入主冷凝器10冷却凝结成液体，液体工质由第一主液管路19在重力的作用下回到与各个电池模组5相连的第三冷板15，由此形成了自循环的两相流体回路。

技术特征：
1.一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统，包括三电部件和环路热管，所述三电部件包括电驱、电控和电池包；其特征在于，还包括环路热管；所述环路热管包括蒸发器组件、主冷凝器、次冷凝器、冷板组件、管路系统和截止阀；所述冷板组件包括电控冷板组和电池包冷板组；所述蒸发器组件用于吸收所述电驱产生的热量，所述主冷凝器通过所述管路系统连接所述蒸发器组件和所述电池包冷板组，所述次冷凝器通过所述管路系统连接所述蒸发器组件和所述电控冷板组，所述主冷凝器与所述次冷凝器通过所述管路系统连接且连接的管路上设置有所述截止阀；所述电控冷板组用于吸收所述电控产生的热量，所述电池包冷板组用于吸收所述电池包产生的热量。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电驱包括电驱油冷器和电驱控制器；所述电控包括车载电脑和电源转换系统；所述电池包包括n个电池模组；所述蒸发器组件包括第一蒸发器、第一储液器、第二蒸发器、第二储液器；所述第一蒸发器连接所述第一储液器，所述第一蒸发器用于吸收所述电驱油冷器产生的热量，所述第二蒸发器连接所述第二储液器，所述第二蒸发器用于吸收所述电驱控制器产生的热量；所述电控冷板组包括第一冷板和第二冷板；所述第一冷板与所述车载电脑贴合安装，所述第二冷板与所述电源转换系统贴合安装；所述电池包冷板组包括n个第三冷板，每个所述电池模组贴合安装一个所述第三冷板。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主冷凝器和所述次冷凝器均为水冷式换热器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环路热管中的工质选自包括氨、二甲醚、r161、甲醇、正丁烯、异丁烯等中的一种。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一冷板、所述第二冷板和所述第三冷板均为口琴管。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述管路系统包括第一蒸汽管路、第二蒸汽管路、第一主蒸汽管路、第一主液管路、第二主蒸汽管路、第二主液管路、第一液管路、第二液管路和旁路；所述第一蒸汽管路连接所述第一主蒸汽管路和所述第一蒸发器，所述第二蒸汽管路连接所述第一主蒸汽管路和所述第二蒸发器，所述第一液管路连接所述第一储液器和所述第二主液管路，所述第二液管路连接所述第二储液器和所述第二主液管路，所述旁路连接所述第一主蒸汽管路和所述第二主液管路，所述第一主蒸汽管路连接所述主冷凝器，所述第二主液体管路连接所述次冷凝器，所述第一主液体管路连接所述主冷凝器和所述电池包冷板组，所述第二主蒸汽管路连接所述电驱冷板组和所述次冷凝器。

技术总结
本发明涉及新能源汽车热管理技术领域的一种基于环路热管的新能源汽车“三电”热控系统，包括三电部件和环路热管；三电部件包括电驱、电控和电池包；环路热管包括蒸发器组件、主冷凝器、次冷凝器、冷板组件、管路系统和截止阀；冷板组件包括电控冷板组和电池包冷板组。本发明中的环路热管在三电部件中组成了自适应的被动式相变换热的两相流体回路，不需要泵提供额外的功耗，节能效果更佳，且只需控制储液器的温度，控制逻辑简单；系统热阻小，均温性可以保证在1℃以内。可以保证在1℃以内。可以保证在1℃以内。


技术研发人员：谢龙 赵洁莲 牛雷 赵京 李雷涛 李晓娟 李建敏 巴文凤
受保护的技术使用者：山东格熵热能科技有限公司
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/7/6