一種用於新能源汽車的採暖方法及系統的製作方法

2023-08-13 21:45:31 1

專利名稱：一種用於新能源汽車的採暖方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車採暖技術領域，尤其涉及一種用於新能源汽車的採暖方法及系統。
背景技術：
傳統汽車空調採暖方案主要有餘熱式和獨立式兩種，餘熱式利用發動機的廢氣或冷卻液餘熱，作為空調採暖的熱源。獨立式:設立獨立的發熱源採暖，一般有電能或者燃油為能源的氣暖式、水暖式。以純電動、混合動力、燃料電池為代表的新能源汽車，採暖時需要設立獨立的熱源，用電能來加熱空氣，送入汽車轎廂。1、圖1是以往傳統汽車空調的採暖方式的採暖系統結構圖。傳統汽車空調的餘熱式採暖，利用發動機的廢氣或冷卻液餘熱，通過熱交換器加熱新鮮空氣冷氣，再送入汽車轎廂，加熱或除霜。獨立式:以電能或者燃油為獨立式發熱源的氣暖式、水暖式。再通過熱交換器加熱冷空氣，送入轎廂。2、以純電動、混合動力、燃料電池為代表的新能源汽車，以電池為動力源或者輔助動力源，因為沒有燃油發動機或者發動機功率較小，採暖時需要設立獨立的熱源，用電能來加熱空氣，送入汽車轎廂達到採暖的目的。傳統汽車的餘熱式方案的缺點:熱源不穩定，在汽車剛起步、低速，或者下坡、停車等狀態時，發動機熱量不夠，空調暖氣就不一定夠乘客使用，使用不當時，發動機容易發生過冷現象。在北方或者寒冬環境，熱負荷過大，僅靠餘熱式採暖系統不能滿足需求；餘熱式氣暖系統，需要很大的熱交換器，擠佔了汽車內的有限的空間，也增加了成本和重量，減少了可靠性和整車效率。由於腐蝕，高溫高壓作用，排氣管、消聲器管壁和熱交換器會逐漸漏氣，發動機的有毒廢氣進入車廂，對乘客的人身健康非常不利。排氣管道和熱交換器的加入，增加了發動機的排氣阻力，也降低了發動機的工作效率。獨立加熱方式的缺點:燃油或電能獨立加熱方式，能解決供熱量不足和廢氣洩露缺點，要設置一個燃燒室或獨立的大功率加熱裝置，也額外增加了很多成本和重量。新能源汽車用電能獨立加熱方式，也需要增設加熱裝置，增加成本和空間重量。目前的電池能效比不高，純粹的電能加熱又額外消耗了電池的電能，大大降低汽車續航裡程，也不是最好的解決方案。

發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種用於新能源汽車的採暖方法及系統，以解決現有技術中的問題。為達到上述目的，本發明一方面提供一種用於新能源汽車的採暖方法，包括:
將電動機和驅動器正常工作所產生的熱能通過導熱通道輸入車廂內用於取暖；根據控制指令，打開所述與驅動器相連的加熱模組；將所述加熱模組產生的熱能通過所述導熱通道輸入車廂內用於取暖。其中，加熱模組串聯或並聯在所述驅動器的輸入端，或並聯在所述驅動器的輸出端。其中，控制指令為用戶直接下發或當該車廂內溫度低於預設溫度值時生成。本發明另外提供一種用於新能源汽車的採暖系統，該系統包括:餘熱取暖單元，用於將電動機和驅動器正常工作所產生的熱能通過導熱通道輸入車廂內用於取暖；增熱啟動單元，用於根據控制指令，打開與所述驅動器相連的加熱模組；增熱單元，用於將所述加熱模組產生的熱能通過所述導熱通道輸入車廂內用於取暖。其中，加熱模組串聯或並聯在所述驅動器的輸入端，或並聯在所述驅動器的輸出端。其中，上述增熱啟動單元中還包括一控制指令獲取子單元，用於獲取用戶直接下發的控制指令和/或當該車廂 內溫度低於預設溫度值時，生成的控制指令。本發明應用於新能源汽車，既避免了區別於傳統汽車沒有發動機的餘熱式方案的缺點，又綜合了餘熱式和獨立式兩種汽車空調採暖方案的優點。1、不需要額外增加大的加熱或換熱裝置，節約了成本和體積，重量，又可以直接利用驅動器和電動機的耗散熱量，大大提高了整車的效率。2、利用驅動器和電動機的熱量耗散，通過自帶的散熱系統(強制風冷和液冷)，沒有燃油廢氣的毒性，不傷害轎廂內的乘客人身健康；3、在特定的汽車工況下，發熱量不能滿足需求，也可以額外的控制方式，啟動輔助加熱模組，增加驅動器的發熱量，從整體上，提高了電池的使用效率。


此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明的限定。在附圖中:
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圖1為傳統汽車空調採暖方式示意圖2為本發明一種用於新能源汽車的採暖方法的流程圖3為本發明一種用於新能源汽車的採暖系統的結構圖4為本發明的汽車空調採暖方式示意圖(電機和驅動器採取強制風冷散熱方
圖5為本發明的汽車空調採暖方式示意圖(電機和驅動器採取強制液冷散熱方
圖6為本發明中加熱模組放置位置方案I的示意圖7為本發明中加熱模組放置位置方案2的示意圖8為本發明中加熱模組放置位置方案3的示意圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。傳統的汽車空調採暖一般有2種，餘熱式:利用發動機的廢氣餘熱或冷卻液熱交換；獨立式:設立獨立的發熱源採暖，以電能或者燃油為能源的氣暖式、水暖式。近幾年以來，以純電動、混合動力、燃料電池為代表的新能源汽車逐漸發展壯大，但是此類新能源汽車用電動機驅動部分替代或者全部替代傳統汽車裡的燃油發動機，也帶來了汽車空調的問題，傳統的汽車空調餘熱式採暖方案不能直接應用在新能源汽車上。大部分採取了獨立式，用電能加熱採暖的方案，但是新能源汽車本身就存在電池過重，電能不夠用的情況，獨立式電能加熱方案，不但效率不高，且大大降低了汽車的續航裡程。另一方面，新能源汽車採用的電動機和Inverter電動機驅動工作時也有一部分的能量損耗，以熱能的形式表現，也需要獨立的散熱系統，液冷或者風冷散熱，保證其在正常的溫度下穩定運行。在這樣的背景下，本發明提出了一直應用於新能源汽車空調的採暖方案，即利用電動機驅動器和電動機的正常工作熱量來採暖，提高新能源汽車的整體效率，不需要設立獨立的電能加熱源來採暖。並在驅動器中增加一個組件，在必要的時候，例如汽車低速或停止狀態，空調熱量不夠時，通過驅動器的控制，增加額外的熱量來滿足乘客的需求。本發明應用於新能源汽車，既避免了區別於傳統汽車沒有發動機的餘熱式方案的缺點，又綜合了餘熱式和獨立式兩種汽車空調採暖方案的優點，具有很大的實用性和前景。具體通過以下方案來實現:如圖2，為本發明一種用於新能源汽車的採暖方法的流程圖，包括:步驟201，將電動機和驅動器正常工作所產生的熱能通過導熱通道輸入車廂內用於取暖；步驟202，根據控制指令，打開所述與驅動器相連的加熱模組；其中，用戶直接下發或當該車廂內溫度低於預設溫度值時生成；加熱模組串聯或並聯在所述驅動器的輸入端，或並聯在所述驅動器的輸出端。步驟203，將所述加熱模組產生的熱能通過所述導熱通道輸入車廂內用於取暖。如圖3所示，為本發明一種用於新能源汽車的採暖系統的結構圖，包括:餘熱取暖單元301，用於將電動機和驅動器正常工作所產生的熱能通過導熱通道輸入車廂內用於取暖；增熱啟動單元302，用於根據控制指令，打開與所述驅動器相連的加熱模組；該增熱啟動單元中，包括一控制指令獲取子單元3021，用於獲取用戶直接下發的控制指令和/或當該車廂內溫度低於預設溫度值時，生成的控制指令。其中，加熱模組串聯或並聯在所述驅動器的輸入端，或並聯在所述驅動器的輸出端。增熱單元303，用於將所述加熱模組產生的熱能通過所述導熱通道輸入車廂內用於取暖。以下通過具體實施例來進行說明:
實施例一:圖4為本發明的汽車空調採暖方式示意圖，其中電動機和驅動器採取強制風冷散熱方式。電動機和驅動器功率不大的情況下，一般採用強制風冷散熱。直接手機電動機和驅動器正常工作的耗散熱量:電動機和驅動器的散熱系統，進風口吸入新鮮冷空氣，經過風扇的加壓加速,吹過電動機外殼和驅動器的散熱片，其外表的熱量通過對流和輻射方式傳遞給流過的冷空氣，到出風口即為中壓的熱風。此熱風經過汽車空調的空氣過濾器，即可直接引入汽車空調的採暖通道。電動機外殼和驅動器散熱器均為金屬材質(鐵或鋁合金)，沒有揮發性有害液體或氣體，所以其熱風可以直接利用，不會對轎廂內的乘客造成身體傷害。實施例二:圖5為本發明的汽車空調採暖方式示意圖，其中電動機和驅動器採取強制液冷(水冷或油冷)散熱方式。在一些功率比較大的應用場合，因為電動機和驅動器的空間限制，風冷散熱已經不能滿足散熱的要求，會用到液冷的方式，冷卻介質有冷卻水和油。這種應用情況，其散熱系統會有一個熱轉換器，用於將流經電動機和驅動器的熱的導熱介質冷卻，再次循環使用。如圖示，在汽車一些特殊的工作情況下，如剛起步、停車，或者寒冷天氣，電動機驅動器和電動機的正常工作熱量不能滿足乘客空調熱風需求時，可以利用加熱模組作為輔助熱源直接利用電池電能來增加輸出熱量，其中，加熱模組直接置於熱交換器中，對導熱介質進行加熱，然後熱轉換器將導熱介質冷卻，之後，從熱交換器處將導熱介質冷卻所散發的熱量直接收集起來，再經過過濾淨化，送入採暖通道。其優點與風冷散熱的採暖方案優點一樣，不再贅述。此2種方案既可以有效利用電動機和驅動器的工作餘熱，提高了汽車電池整體的效率，又沒有傳統汽車餘熱方式的缺點。考慮到傳統餘熱方案的情況，本發明也會遇到同樣情況的，區別於傳統的獨立式加熱系統。本發明在不增加較大成本、空間、重量的前提下，在驅動器上增加一個輔助加熱的模組，利用驅動器內部的IGBT模組的開關切換，可以直接讓此模組發熱，補充不足的熱量，滿足轎廂內乘客的需求。輔助加熱模組組成為PTC或者功率電阻等。輔助加熱模組的位置見以下實施例:實施例三:圖6為本發明的輔助加熱模組放置位置方案I的示意圖。輔助加熱模組和切換開關Kl位於圖示位置，電池正極P到驅動器正極輸入。模組和開關Kl也可位於N線對應位
置，工作模式一樣。工作方式，驅動器正常工作時，Kl閉合，電池放電電流從P點通過Kl進入驅動器，再從電動機、驅動器返回電池N。輔助加熱裝置工作時，Kl打開，驅動器不驅動電動機。加熱模組發熱，傳遞給流經的冷空氣，並通過散熱系統風扇，將熱風送入採暖通道。驅動器的IGBT模組的工作方式:1.UVW三個橋臂同時開通，開通方式可以連續開通，也可以PWM斬波方式開通；2.同時只開通其中I 2橋臂；3.UVW3個橋臂交替開通。
IGBT模組本身的開關、導通壓降發熱，也不會浪費，也通過散熱風道，送入採暖通道。實施例四:圖7為本發明的輔助加熱模組放置位置方案2的示意圖。輔助加熱模組與開關Kl並聯於電池的電池正負2端。工作方式與方案I 一樣。優點是:驅動器正常驅動電動機時，也可以進行輔助加熱。實施例五:圖8為本發明的輔助加熱模組放置位置方案3的示意圖。當需要額外熱源時，驅動器停止驅動電動機，K2由常開狀態閉合，接入輔助加熱模組。IGBT的上橋Ql、Q3、Q5導通，將電池的電能引入模組發熱，。IGBT模組的導通方式，可以同時I 3個開通，也可以交替開通，可以連續開通和PWM斬波開通方式。IGBT模塊的熱量也可同樣利用。輔助加熱模組的位置也可放在驅動器P點與UVW輸出之間，利用IGBT模組的Q2、Q4、Q6控制,工作方式與優點與以上一樣,不再贅述。輔助加熱模組位置在驅動器的輸出端，優點是可以利用驅動器的電流傳感器，控制IGBT模塊的開通時間，來精確控制輔助模組的發熱量。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於新能源汽車的採暖方法，其特徵在於，該方法包括: 將電動機和驅動器正常工作所產生的熱能通過導熱通道輸入車廂內用於取暖； 根據控制指令，打開所述與驅動器相連的加熱模組； 將所述加熱模組產生的熱能通過所述導熱通道輸入車廂內用於取暖。
2.如權利要求1所述的用於新能源汽車的採暖方法，其特徵在於: 所述加熱模組串聯或並聯在所述驅動器的輸入端；或， 所述加熱模組並聯在所述驅動器的輸出端。
3.如權利要求1所述的用於新能源汽車的採暖方法，其特徵在於，所述控制指令為: 用戶直接下發或當該車廂內溫度低於預設溫度值時生成。
4.一種用於新能源汽車的採暖系統，其特徵在於，該系統包括: 餘熱取暖單元，用於將電動機和驅動器正常工作所產生的熱能通過導熱通道輸入車廂內用於取暖； 增熱啟動單元，用於根據控制指令，打開與所述驅動器相連的加熱模組； 增熱單元，用於將所述加熱模組產生的熱能通過所述導熱通道輸入車廂內用於取暖。
5.如權利要求4所述的用於新能源汽車的採暖系統，其特徵在於: 所述加熱模組串聯或並聯在所述驅動器的輸入端；或， 所述加熱模組並聯在所述驅動器的輸出端。
6.如權利要求4所述的用於新能源汽車的採暖系統，其特徵在於，還包括控制指令獲取子單元，用於獲取用戶直接下發的控制指令和/或當該車廂內溫度低於預設溫度值時，生成的控制指令。
全文摘要
本發明提供一種用於新能源汽車的採暖方法及系統，在利用電動機驅動器和電動機的正常工作熱量來採暖的基礎上，在驅動器中增加一個組件，在空調熱量不夠時通過驅動器的控制，增加額外的熱量來滿足乘客的需求，通過上述方案，不需要額外增加大的加熱或換熱裝置；利用驅動器和電動機的熱量耗散，沒有燃油廢氣的毒性，不傷害轎廂內的乘客人身健康；在發熱量不能滿足需求時啟動輔助加熱模組，增加驅動器的發熱量；從整體上，提高了電池的使用效率，大大優化了空調系統的使用效果。
文檔編號B60H1/02GK103192680SQ20131012244
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者萬翔 申請人:樂金電子研發中心(上海)有限公司