一種純電動汽車熱管理裝置的製作方法

2023-05-23 16:29:16

本實用新型涉及了一種汽車熱管理技術領域，尤其涉及了一種純電動汽車熱管理裝置。

背景技術：

純電動汽車(Battery Electric Vehicle,簡稱BEV)是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。它是完全由可充電電池(如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池)提供動力源的汽車。相對於混合動力汽車和燃料電池汽車，純電動汽車以電動機代替燃油機，噪音低、無汙染，電動機、油料及傳動系統少佔的空間和重量可用以補償電池的需求；且因使用單一的電能源，電控系統相比混合電動車大為簡化，降低了成本。

純電動汽車的熱管理技術是車輛輔助系統的核心技術之一。純電動汽車系統處於高溫環境時，主要的發熱源主要集中在三類部件中：一是能量儲存系統中，比如蓄電池、燃料電池等；二是電機控制器；三是電動機。汽車在行駛過程中在這三個部件都會產生熱量，如果熱量不能被及時的散發出去，會導致這些部件因溫度太高而損壞，進而影響汽車的正常行駛，甚至會出現汽車失控的現象從而導致交通事故的發生，存在一定的安全隱患，因此需要對這三個部件進行冷卻，此外，在冬天或者低溫環境下，純電動汽車的續航能力會大大降低，主要是因為在低溫下，電池的電解液黏度上升，電池的充放電性能下降所致。理論上，在零下20攝氏度的環境裡，是禁止給鋰電池充電的(會對電池造成永久性損壞)，因此需要對純電動汽車系統進行預熱。

現有的純電動汽車冷卻系統主要有三種類型：一是自然散熱，即是指不採用特別的散熱措施，讓發熱部件通過自身表面與環境空氣的作用，或通過相鄰部件的傳導作用，將熱量傳送出去，達到散熱的目的，此種方法散熱效率極低，不能滿足發熱部件的散熱要求；二是風冷散熱，即是通過空氣流過發熱部件表面或特別設計的風道，帶走發熱部件內部所產生的熱量，這種方式稱為風冷散熱，此種方法散熱會產生振動和噪音，並會將一些粉塵或者顆粒物質帶入被散熱部件，對相關部件造成損傷，縮短其使用壽命；三是液體循環散熱，即是讓液體(水、專用油或其他介質)通過發熱部件內部專門設計的水道，吸收發熱部件內部的熱量，並將熱量帶到外部的散熱器，通過風冷方式給散熱器中的液體降溫，再將降溫後的液體送回發熱部件內部繼續吸收熱量，此種方法散熱效率高，散熱速度快，但若是安裝不當或者在惡劣的條件下工作時，可能會出現漏水現象，導致電池組、電機控制器和電動機的漏電，產生不良的後果，同時液體循環散熱會增加純電動汽車的重量，使其行駛負載增大。關於電池預熱方式，每個汽車廠家所用的技術都不相同，主要有以下兩種方式：一是在電池周圍安裝了加熱器，直接對純電動汽車系統進行加熱；另一種是通過對電池冷卻液進行加熱，從而對純電動汽車系統進行加熱。但目前純電動汽車熱管理技術中的加熱與冷卻不是一套系統，是各自獨立的，因此純電動汽車的熱管理系統不利於控制。

因此，為了解決上述存在的問題，本實用新型特提供了一種新的技術方案。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種純電動汽車熱管理裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種純電動汽車熱管理裝置包括超聲波霧化器1、風機2、霧化池3、換能器4、相變材料5、出口管6、入口管7、換熱管8、增壓泵9、PTC加熱管10、四通閥11、電動機入口管12、電動機13、電動機出口管14、電池組入口管15、電池組16、電機控制器入口管17、電機控制器出口管18、電機控制器19、溫度傳感器20、電池組出口管21、控制電路二22和控制電路一23。其特徵在於：當純電動汽車啟動時，即電池組16開始工作時，由電動機13、電池組16和電機控制器19上的溫度傳感器20判斷純電動汽車系統環境溫度，若判斷結果為純電動汽車系統需要加熱時，所述控制電路二22使PTC加熱管10與增壓泵9開始工作，液態相變材料5在增壓泵9的作用下由出口管6通過PTC加熱管10進入四通閥11，四通閥11將加熱後的液態相變材料5在增壓泵9的作用下分別送至電動機入口管12、電池組入口管15和電機控制器入口管17，使加熱後的液態相變材料5有三條流動路徑：一是加熱後的液態相變材料5從電動機入口管12進入電動機13，通過液態相變材料5熱傳遞傳遞熱量以達到對其進行加熱的目的，傳遞熱量後的相變材料5從電動機出口管14流動至換熱管8；二是加熱後的液態相變材料5從電池組入口管15進入電池組16，通過液態相變材料5熱傳遞傳遞熱量以達到對其進行加熱的目的，傳遞熱量後的相變材料5從電池組出口管21流動至換熱管8；三是加熱後的液態相變材料5從電機控制器入口管17進入電機控制器19，通過液態相變材料5熱傳遞傳遞熱量以達到對其進行加熱的目的，傳遞熱量後的相變材料5從電機控制器出口管18流動至換熱管8。匯集到換熱管8的相變材料5在增壓泵9作用下經入口管7回流到超聲波霧化器1中，如此循環往復地工作，起到對純電動汽車三大主要加熱部件進行預熱的目的。

當純電動汽車啟動時，即電池組16開始工作時，由電動機13、電池組16和電機控制器19上的溫度傳感器20判斷純電動汽車系統環境溫度，若判斷結果為純電動汽車系統需要冷卻時，所述液態相變材料5在控制電路一23的作用下進入霧化池3，換能器4將高頻電能轉換為機械振動，把霧化池3內的液態相變材料5處理為超微粒子的霧氣，霧化後的液態相變材料5在風機2的作用下通過出口管6進入四通閥11，四通閥11將霧化後的液態相變材料5在風機2的作用下分別送至電動機入口管12、電池組入口管15和電機控制器入口管17，使霧化後的液態相變材料5有三條流動路徑：一是霧化後的液態相變材料5從電動機入口管12進入電動機13，通過液態相變材料5汽化吸收熱量以達到對其進行冷卻的目的，汽化後的相變材料從電動機出口管14流動至換熱管8；二是霧化後的液態相變材料5從電池組入口管15進入電池組16，通過液態相變材料5汽化吸收熱量以達到對其進行冷卻的目的，汽化後的相變材料從電池組出口管21流動至換熱管8；三是霧化後的液態相變材料5從電機控制器入口管17進入電機控制器19，通過液態相變材料5汽化吸收熱量以達到對其進行冷卻的目的，汽化後的相變材料從電機控制器出口管18流動至換熱管8。匯集到換熱管8的相變材料在換熱管8的作用下液化為液態相變材料5，再經入口管7回流到超聲波霧化器1中，如此循環往復地工作，起到對純電動汽車三大主要發熱部件進行冷卻的目的。如上所述的一種純電動汽車熱管理裝置，其特徵在於：所述的液態相變材料5為液一氣相變材料，其在常溫及低溫條件下為液態，吸收熱量後會發生汽化，其可以是為無機相變材料，比如結晶水合鹽、熔融鹽等無機物，也可以是有機相變材料，比如石蠟、梭酸、酯、多元醇等有機物，還可以是複合相變材料，即是有機和無機共融相變材料的混合物。

如上所述的一種純電動汽車熱管理裝置，其特徵在於：所述的電動機13、電池組16和電機控制器19為並聯結構，純電動汽車系統需要冷卻時，霧化後的液態相變材料5經四通閥11在風機2的壓力作用下同時對電動機13、電池組16和電機控制器19進行散熱，使其散熱均勻。

如上所述的一種純電動汽車熱管理裝置，其特徵在於：所述的超聲波霧化器1、PTC加熱管10、增壓泵9的電能由純電動汽車中的電池組16供給，當純電動汽車啟動時，即電池組16開始工作時，由溫度傳感器20判斷純電動汽車系統環境溫度，若判斷結果為純電動汽車系統需要加熱時，PTC加熱管10與增壓泵9開始工作，加熱後的液態相變材料5在增壓泵9的作用下通過出口管6通過PTC加熱管10進入四通閥11，四通閥11將加熱後的液態相變材料5在增壓泵94的作用下分別送至電動機入口管12、電池組入口管15和電機控制器入口管17；當純電動汽車啟動時，即電池組16開始工作時，由溫度傳感器20判斷純電動汽車系統環境溫度，若判斷結果為純電動汽車系統需要冷卻時，超聲波霧化器1開始啟動，開始將液態相變材料5進行霧化，同時使其流動至電動機13、電池組16和電機控制器19，利用汽化吸收熱量對其進行冷卻；當純電動汽車停止運行，即電池組16停止工作時，超聲波霧化器1、PTC加熱管10和增壓泵9同時停止工作，以實現無需人為開關熱管理裝置的自動化操作。

在採用上述技術方案後，所取得的技術上的進步為：

1、本專利使用超聲波霧化器1將液態相變材料5進行霧化，同時利用霧化後的液態相變材料5汽化吸收熱量的特性，對電動機13、電池組16和電機控制器19進行冷卻，可以使電動機13、電池組16和電機控制器19快速冷卻，從而確保純電動汽車的穩定運行。

2、本專利使用PTC加熱管10將液態相變材料5加熱，同時利用加熱後液態相變材料5熱傳遞的特性，向電動機13、電池組16和電機控制器19傳遞熱量，可以使電動機13、電池組16和電機控制器19快速預熱，從而確保純電動汽車的穩定運行。

3、本專利結構簡單實用，自動化程度高，且保證了純電動汽車熱管理時的安全性。

附圖說明

在下文中，本實用新型所基於的思想應根據在附圖中來詳細闡述。附圖示出：

圖1為純電動汽車熱管理裝置整體示意圖。

其中，1—超聲波霧化器、2—風機、3—霧化池、4—換能器、5—相變材料、6—出口管、7—入口管、8—換熱管、9—增壓泵、10—PTC加熱管、11—四通閥、12—電動機入口管、13—電動機、14—電動機出口管、15—電池組入口管、16—電池組、17—電機控制器入口管、18—電機控制器出口管、19—電機控制器、20—溫度傳感器、21—電池組出口管、22—控制電路二、23—控制電路一。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的一種實施方式作進一步說明：

一種純電動汽車熱管理裝置包括超聲波霧化器1、風機2、霧化池3、換能器4、相變材料5、出口管6、入口管7、換熱管8、增壓泵9、PTC加熱管10、四通閥11、電動機入口管12、電動機13、電動機出口管14、電池組入口管15、電池組16、電機控制器入口管17、電機控制器出口管18、電機控制器19、溫度傳感器20、電池組出口管21、控制電路二22和控制電路一23。

當純電動汽車啟動時，即電池組16開始工作時，由電動機13、電池組16和電機控制器19上的溫度傳感器20判斷純電動汽車系統環境溫度，若判斷結果為純電動汽車系統需要冷卻時，超聲波霧化器1通電啟動，液態相變材料5在控制電路18的作用下進入霧化池3，換能器4將高頻電能轉換為機械振動，把霧化池內的液態相變材料5處理為超微粒子的霧氣，霧化後的液態相變材料5在風機2的作用下通過出口管6進入四通閥11，四通閥11將霧化後的液態相變材料5在風機2的作用下分別送至電動機入口管12、電池組入口管15和電機控制器入口管17，由於電動機13、電池組16和電機控制器19是並聯結構，因此霧化後的液態相變材料5在此處有三條流動路徑：一是霧化後的液態相變材料5從電動機入口管12進入電動機13，電動機13在工作過程中產生了大量的熱量，使進入電動機13中的液態相變材料5汽化，從而吸收電動機13工作過程中產生的熱量，以達到對其進行冷卻的目的，汽化後的相變材料5從電動機出口管14流動至換熱管8；二是霧化後的液態相變材料5從電池組入口管15進入電池組16，電池組16在工作過程中產生了大量的熱量，使進入電池組16中的液態相變材料5汽化，從而吸收電池組16工作過程中產生的熱量，以達到對其進行冷卻的目的，汽化後的相變材料5從電池組出口管21流動至換熱管8；三是霧化後的液態相變材料5從電機控制器入口管17進入電機控制器19，電機控制器19在工作過程中產生了大量的熱量，使進入電機控制器19中的液態相變材料5汽化，從而吸收電機控制器19工作過程中產生的熱量，以達到對其進行冷卻的目的，汽化後的相變材料5從電機控制器出口管18流動至換熱管8。匯集到換熱管8的氣態相變材料5在換熱管8的作用下液化為液態相變材料5，再經入口管7回流到超聲波霧化器1中，如此循環往復地工作，起到對純電動汽車三大主要發熱部件進行冷卻的目的。

當純電動汽車啟動時，即電池組16開始工作時，由溫度傳感器20判斷純電動汽車系統環境溫度，若判斷結果為純電動汽車系統需要預熱時，控制電路二22使PTC加熱管10、增壓泵9通電啟動，液態相變材料5在增壓泵9作用下進入四通閥11，四通閥11將加熱後的液態相變材料5在增壓泵9的作用下分別送至電動機入口管12、電池組入口管15和電機控制器入口管17，由於電動機13、電池組16和電機控制器19是並聯結構，因此加熱後的液態相變材料5在此處有三條流動路徑：一是加熱後的液態相變材料5從電動機入口管12進入電動機13，電動機13因長時間處於低溫環境導致其溫度變得較低，使進入電動機13中的加熱後的液態相變材料5發生熱傳遞，從而使電動機13溫度逐降上升，以達到對其進行預熱的目的，進行熱傳遞後的相變材料5從電動機出口管14流動至換熱管8；二是加熱後的液態相變材料5從電池組入口管15進入電池組16，電池組16因長時間處於低溫環境導致其溫度變得較低，使進入電池組16中的加熱後的液態相變材料5發生熱傳遞，從而使電池組16溫度逐漸上升，以達到對其進行預熱的目的，進行熱傳遞後的相變材料5從電池組出口管21流動至換熱管8；三是加熱後的液態相變材料5從電機控制器入口管17進入電機控制器19，電機控制器19因長時間處於低溫環境導致其溫度變得較低，使進入電機控制器19中的加熱後的液態相變材料5發生熱傳遞，從而使電機控制器19溫度逐漸上升，以達到對其進行預熱的目的，進行熱傳遞後的相變材料5從電機控制器出口管18流動至換熱管8。匯集到換熱管8的進行熱傳遞後的液態相變材料5，再經入口管7回流到超聲波霧化器1中，如此循環往復地工作，起到對純電動汽車三大需要預熱部件進行預熱的目的。

需要進一步說明的是，本實用新型中應用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。