一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統及方法技術方案

本發明專利技術涉及一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統，包括冷卻液循環回路和熱泵空調機構，所述冷卻液循環回路包括第一相變膠囊收集裝置、第一水泵、電池、第二相變膠囊收集裝置、電機、散熱器和第二水泵；所述熱泵空調機構包括電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥和室內換熱器，所述電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥、室內換熱器依次通過管路連接形成回路；所述管路內充滿相變膠囊和冷卻液共同形成的相變膠囊懸浮液。本發明專利技術還公開了一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理方法。本發明專利技術兼具加熱和散熱功能，在低溫環境下，相變膠囊儲存電機和熱泵空調的熱量，用于電池和座艙加熱。

【技術實現步驟摘要】
一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統及方法
本專利技術涉及汽車熱管理系統
，尤其是一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統及方法。
技術介紹
為應對環境污染、能源危機等嚴峻問題，大力發展純電動汽車已成為了我國汽車產業發展的重要戰略。純電動汽車唯一動力源為動力電池，其使用性能、安全性能和使用壽命與溫度密切相關。當電池溫度過高時，若不能對電池進行有效散熱，會嚴重影響電池壽命，甚至會引發熱失控等安全問題；反之，當電池溫度過低時，電池容量下降，放電時由于內部金屬鋰的沉淀，其放電效率下降，嚴重影響純電動汽車的行駛里程。因此，為了保證動力電池的動力性和經濟性，延長其使用壽命，必須采用熱管理系統使電池的溫度始終處于20℃到45℃區間內。目前，純電動汽車的熱管理系統主要采用風冷和液冷兩種方式。其中，風冷是以低溫空氣為介質，利用空氣和動力電池的熱對流來降低電池溫度的一種散熱方式，其受環境溫度影響較大，散熱效率較低；而液冷主要是利用低溫冷卻液的對流換熱來降低電池等部件的溫度，對于電池或座艙的加熱，也僅僅是利用冷卻液將電機廢熱傳至電池或座艙，這一方式加熱效率較低，且受限于純電動汽車的行駛工況。針對這一問題，也有部分學者利用相變膠囊相變潛熱高的特性，將相變膠囊參與冷卻液的循環，充分利用了零部件廢熱，但這些研究成果沒有考慮到相變膠囊相變傳熱的遲緩性，相變膠囊在冷卻液的循環過程中無法做到提前儲能，在實際應用中，相變膠囊應用于純電動汽車的熱管理效果并不明顯。
技術實現思路
本專利技術的首要目的在于提供一種在冷卻液的循環過程中，利用相變膠囊儲存部分電機和熱泵空調無法利用的熱量和冷量，并將其合理分配給電池和座艙，有效提高純電動汽車的安全性、經濟性和動力性的基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統。為實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案：一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統，包括冷卻液循環回路和熱泵空調機構；其中，所述冷卻液循環回路包括第一相變膠囊收集裝置、第一水泵、電池、第二相變膠囊收集裝置、電機、散熱器和第二水泵；所述熱泵空調機構包括電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥和室內換熱器，所述電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥、室內換熱器依次通過管路連接形成回路；所述第一相變膠囊收集裝置與室內換熱器并聯，第一相變膠囊收集裝置位于室內換熱器上方；所述第一水泵、第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥依次通過管路連接并形成回路；所述第二水泵、電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥依次通過管路連接并形成回路，散熱器并聯在第二相變膠囊收集裝置兩端，散熱器通過第六三通電磁閥的B、C兩口連通參與冷卻液循環回路；所述管路內充滿相變膠囊和冷卻液共同形成的相變膠囊懸浮液。所述第二三通電磁閥和第五三通電磁閥的B口均設置有濾網，第二三通電磁閥和第五三通電磁閥的A口和C口無濾網；所述第一相變膠囊收集裝置由第七三通電磁閥和換熱器組成，第七三通電磁閥的B口設置有濾網，第七三通電磁閥的A口和C口無濾網；所述第二相變膠囊收集裝置由第八三通電磁閥和保溫箱體組成，第八三通電磁閥的B口設置有濾網，第八三通電磁閥的A口和C口無濾網；所述換熱器內設置有蛇形金屬盤管，蛇形金屬盤管的一端與雙向電磁閥相連，蛇形金屬盤管的另一端第一膨脹閥相連，蛇形金屬盤管內充滿冷媒。所述設置有濾網的三通電磁閥分別設置在第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二相變膠囊收集裝置、電機的水套的冷卻液出口處。本專利技術的另一目的在于提供一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統的管理方法，該方法包括：相變膠囊收集電機熱量：當電機溫度大于電機第一溫度閾值，使第三三通電磁閥AC兩口、第四三通電磁閥AB兩口，第六三通電磁閥AB兩口連通，使第五三通電磁閥AB兩口連通，使第五三通電磁閥切換到濾網接口，使第八三通電磁閥AC兩口連通，使第二相變膠囊收集裝置切換到非濾網接口；啟動第二水泵，相變膠囊懸浮液依次通過電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第二水泵，形成水循環，通過第五三通電磁閥的過濾作用，相變膠囊被收集在電機的水套中并吸收電機熱量；收集完畢后，使第五三通電磁閥的AC兩口連通，使第五三通電磁閥切換到非濾網接口，使第八三通電磁閥的AB兩口連通，使第八三通電磁閥切換到濾網接口，啟動第二水泵，相變膠囊懸浮液依次通過電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第二水泵，形成水循環，在第二相變膠囊收集裝置的過濾作用下，收集完能量的相變膠囊存儲在第二相變膠囊收集裝置中；相變膠囊收集熱泵空調熱量：當熱泵空調處于供暖循環且座艙無需快速升溫時，使第一三通電磁閥AC兩口連通，使第七三通電磁閥AB兩口連通，使第七三通電磁閥切換到濾網接口，使第二三通電磁閥的AC兩口、第三三通電磁閥的AB兩口、第四三通電磁閥的AC兩口連通，使第八三通電磁閥AC兩口連通，使第八三通電磁閥切換到非濾網接口，啟動第一水泵，相變膠囊懸浮液依次通過第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第一水泵，形成水循環，在第一相變膠囊收集裝置的過濾作用下，相變膠囊收集在第一相變膠囊收集裝置中；在熱泵空調處于供暖循環時，打開雙向電磁閥，調整第一膨脹閥和第二膨脹閥的開度，高溫高壓冷媒通過第一相變膠囊收集裝置的蛇形金屬盤管為相變膠囊儲能；相變膠囊收集能量完畢，使第七三通電磁閥的AC兩口連通，使第七三通電磁閥切換到非濾網接口，使第八三通電磁閥AB兩口連通，使第八三通電磁閥切換到濾網接口，啟動第一水泵，相變膠囊懸浮液依次通過第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第一水泵，形成水循環，在第二相變膠囊收集裝置的過濾作用下，收集完能量的相變膠囊存儲在第二相變膠囊收集裝置中；相變膠囊收集熱泵空調冷量：當熱泵空調處于制冷循環且無需為座艙持續快速降溫時，使第一三通電磁閥AC兩口連通，使第七三通電磁閥AB兩口連通，使第七三通電磁閥切換到濾網接口，使第二三通電磁閥的AC兩口、第三三通電磁閥的AB兩口、第四三通電磁閥的AC兩口連通，使第八三通電磁閥AC兩口連通，使第八三通電磁閥切換到非濾網接口，啟動第一水泵，相變膠囊懸浮液依次通過第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第一水泵，形成水循環，在第一相變膠囊收集裝置的過濾作用下，相變膠囊收集在第一相變膠囊收集裝置中；在熱泵空調處于制冷循環，打開雙向電磁閥，調整第一膨脹閥和第二膨脹閥的開度，低溫高壓冷媒通過第一相變膠囊收集裝置的蛇形金屬盤管為相變膠囊蓄冷；相變膠囊收集蓄冷完畢，使第七三通電磁閥的A本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統，其特征在于：包括冷卻液循環回路和熱泵空調機構；/n其中，所述冷卻液循環回路包括第一相變膠囊收集裝置、第一水泵、電池、第二相變膠囊收集裝置、電機、散熱器和第二水泵；/n所述熱泵空調機構包括電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥和室內換熱器，所述電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥、室內換熱器依次通過管路連接形成回路；/n所述第一相變膠囊收集裝置與室內換熱器并聯，第一相變膠囊收集裝置位于室內換熱器上方；所述第一水泵、第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥依次通過管路連接并形成回路；所述第二水泵、電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥依次通過管路連接并形成回路，散熱器并聯在第二相變膠囊收集裝置兩端，散熱器通過第六三通電磁閥的B、C兩口連通參與冷卻液循環回路；/n所述管路內充滿相變膠囊和冷卻液共同形成的相變膠囊懸浮液。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統，其特征在于：包括冷卻液循環回路和熱泵空調機構；
其中，所述冷卻液循環回路包括第一相變膠囊收集裝置、第一水泵、電池、第二相變膠囊收集裝置、電機、散熱器和第二水泵；
所述熱泵空調機構包括電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥和室內換熱器，所述電動壓縮機、氣液分離器、四通換向閥、室外換熱器、第二膨脹閥、室內換熱器依次通過管路連接形成回路；
所述第一相變膠囊收集裝置與室內換熱器并聯，第一相變膠囊收集裝置位于室內換熱器上方；所述第一水泵、第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥依次通過管路連接并形成回路；所述第二水泵、電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥依次通過管路連接并形成回路，散熱器并聯在第二相變膠囊收集裝置兩端，散熱器通過第六三通電磁閥的B、C兩口連通參與冷卻液循環回路；
所述管路內充滿相變膠囊和冷卻液共同形成的相變膠囊懸浮液。


2.根據權利要求1所述的基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統，其特征在于：所述第二三通電磁閥和第五三通電磁閥的B口均設置有濾網，第二三通電磁閥和第五三通電磁閥的A口和C口無濾網；所述第一相變膠囊收集裝置由第七三通電磁閥和換熱器組成，第七三通電磁閥的B口設置有濾網，第七三通電磁閥的A口和C口無濾網；所述第二相變膠囊收集裝置由第八三通電磁閥和保溫箱體組成，第八三通電磁閥的B口設置有濾網，第八三通電磁閥的A口和C口無濾網；所述換熱器內設置有蛇形金屬盤管，蛇形金屬盤管的一端與雙向電磁閥相連，蛇形金屬盤管的另一端第一膨脹閥相連，蛇形金屬盤管內充滿冷媒。


3.根據權利要求2所述的基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統，其特征在于：所述設置有濾網的三通電磁閥分別設置在第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二相變膠囊收集裝置、電機的水套的冷卻液出口處。


4.根據權利要求1至3中任一項所述的基于相變膠囊的純電動汽車集成式熱管理系統的管理方法，其特征在于：該方法包括：
相變膠囊收集電機熱量：當電機溫度大于電機第一溫度閾值，使第三三通電磁閥AC兩口、第四三通電磁閥AB兩口，第六三通電磁閥AB兩口連通，使第五三通電磁閥AB兩口連通，使第五三通電磁閥切換到濾網接口，使第八三通電磁閥AC兩口連通，使第二相變膠囊收集裝置切換到非濾網接口；啟動第二水泵，相變膠囊懸浮液依次通過電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第二水泵，形成水循環，通過第五三通電磁閥的過濾作用，相變膠囊被收集在電機的水套中并吸收電機熱量；收集完畢后，使第五三通電磁閥的AC兩口連通，使第五三通電磁閥切換到非濾網接口，使第八三通電磁閥的AB兩口連通，使第八三通電磁閥切換到濾網接口，啟動第二水泵，相變膠囊懸浮液依次通過電機的水套、第五三通電磁閥、第六三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第二水泵，形成水循環，在第二相變膠囊收集裝置的過濾作用下，收集完能量的相變膠囊存儲在第二相變膠囊收集裝置中；
相變膠囊收集熱泵空調熱量：當熱泵空調處于供暖循環且座艙無需快速升溫時，使第一三通電磁閥AC兩口連通，使第七三通電磁閥AB兩口連通，使第七三通電磁閥切換到濾網接口，使第二三通電磁閥的AC兩口、第三三通電磁閥的AB兩口、第四三通電磁閥的AC兩口連通，使第八三通電磁閥AC兩口連通，使第八三通電磁閥切換到非濾網接口，啟動第一水泵，相變膠囊懸浮液依次通過第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第一水泵，形成水循環，在第一相變膠囊收集裝置的過濾作用下，相變膠囊收集在第一相變膠囊收集裝置中；在熱泵空調處于供暖循環時，打開雙向電磁閥，調整第一膨脹閥和第二膨脹閥的開度，高溫高壓冷媒通過第一相變膠囊收集裝置的蛇形金屬盤管為相變膠囊儲能；相變膠囊收集能量完畢，使第七三通電磁閥的AC兩口連通，使第七三通電磁閥切換到非濾網接口，使第八三通電磁閥AB兩口連通，使第八三通電磁閥切換到濾網接口，啟動第一水泵，相變膠囊懸浮液依次通過第一三通電磁閥、第一相變膠囊收集裝置、電池的液冷板、第二三通電磁閥、第三三通電磁閥、第二相變膠囊收集裝置、第四三通電磁閥、第一水泵，形成水...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱波，葉圣杰，姚明堯，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34