新能源汽车共冷却介质的热管理系统、车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种新能源汽车共冷却介质的热管理系统、车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车的迅速发展，对电池、电机和电控系统的冷却需求日益增加。传统的冷却方法是为每个部件配备独立的冷却循环系统，每个独立冷却循环会使用不同的冷却介质以适应各部件之间不同温度适用范围和冷却需求，如此一来，系统复杂度增加，成本和重量也相应提高。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种新能源汽车共冷却介质的热管理系统、车辆，以解决现有技术中每个部件配备独立的冷却循环系统导致系统复杂度增加、成本和重量提高的问题。
4.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种新能源汽车共冷却介质的热管理系统，包括：储液器；第一管路，第一管路的进口端与储液器的第一出口连通，第一管路上设置有逆变器、直流变换器和第一电子油泵中的至少一个；多向控制阀，多向控制阀的至少一个进口端与储液器的第二出口连通，多向控制阀的另一个进口端通过第一三通阀与第一管路的出口端可选择连通地设置；第一散热器，第一散热器的进口端通过第一三通阀可选择地与第一管路的出口端和多向控制阀连通设置，第一散热器用于与电力电子设备进行热交换作业；第二散热器，第二散热器的进口端与多向控制阀的第一出口端连通，第二散热器的出口端与储液器的第一进口连通，连通第二散热器与多向控制阀的第一出口端之间的管路上设置有电池，储液器、第一散热器和第二散热器中流通的冷却介质相同。
5.进一步地，热管理系统还包括：第三散热器，第三散热器的进口端与多向控制阀的第二出口连通，第三散热器的出口端与储液器的第二进口连通，连通第三散热器与多向控制阀之间的管路上设置有减速器和电机中的至少一个。
6.进一步地，储液器、第一散热器、第二散热器和第三散热器中流通的冷却介质相同。
7.进一步地，多向控制阀的进口端至少包括第一进口、第二进口、第三进口，其中，第一进口通过第一三通阀可选择地与第一散热器和第一管路连通，第二进口和第三进口通过第二三通阀与储液器的第二出口连通。
8.进一步地，连通第二三通阀与储液器的第二出口之间的管路上设置有第二电子油泵。
9.进一步地，多向控制阀的进口端还包括第四进口，第四进口与储液器的第三出口连通。
10.进一步地，连通第四进口与储液器的第三出口之间的管路上设置有第三电子油
泵。
11.进一步地，储液器的第一出口、第二出口和第三出口处各设置有一个流量阀。
12.进一步地，储液器为相变恒温储液器。
13.进一步地，储液器、电池、电机、逆变器和直流变换器均设置有温度传感器。
14.根据本的另一方面，提供了一种车辆，包括热管理系统，热管理系统为上述的热管理系统。
15.应用本发明的技术方案，通过将储液器中的冷却介质流经第一管路流经逆变器、直流变换器和第一电子油泵中的至少一个，并通过多向控制阀将冷却介质流经电池，第一散热器用于与电力电子设备进行热交换作业，第二散热器用于与电池进行热交换作业，储液器、第一散热器和第二散热器中流通的冷却介质相同，采用同一冷却介质为电池、电力电子设备提供冷却，从而降低了系统复杂度和成本。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明的新能源汽车共冷却介质的热管理系统的原理结构示意图。
18.其中，上述附图包括以下附图标记：
19.10、储液器；
20.20、第一管路；21、逆变器；22、直流变换器；23、第一电子油泵；
21.30、多向控制阀；31、第一进口；32、第二进口；33、第三进口；34、第四进口；
22.40、第一散热器；41、第一三通阀；42、第二三通阀；43、第二电子油泵；44、第三电子油泵；
23.50、第二散热器；51、电池；
24.60、第三散热器；61、减速器；62、电机；
25.70、流量阀。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不
必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
30.结合图1所示，根据本的具体实施例，提供了一种新能源汽车共冷却介质的热管理系统。
31.具体地，如图1所示，新能源汽车共冷却介质的热管理系统，包括：储液器10；第一管路20，第一管路20的进口端与储液器10的第一出口连通，第一管路20上设置有逆变器21、直流变换器22和第一电子油泵23中的至少一个；多向控制阀30，多向控制阀30的至少一个进口端与储液器10的第二出口连通，多向控制阀30的另一个进口端通过第一三通阀41与第一管路20的出口端可选择连通地设置；第一散热器40，第一散热器40的进口端通过第一三通阀41可选择地与第一管路20的出口端和多向控制阀30连通设置，第一散热器40用于与电力电子设备进行热交换作业；第二散热器50，第二散热器50的进口端与多向控制阀30的第一出口端连通，第二散热器50的出口端与储液器10的第一进口连通，连通第二散热器50与多向控制阀30的第一出口端之间的管路上设置有电池51，储液器10、第一散热器40和第二散热器50中流通的冷却介质相同。
32.本实施例中，通过将储液器10中的冷却介质流经第一管路流经逆变器21、直流变换器22和第一电子油泵23中的至少一个，并通过多向控制阀30将冷却介质流经电池51，第一散热器40用于与电力电子设备进行热交换作业，第二散热器50用于与电池51进行热交换作业，储液器10、第一散热器40和第二散热器50中流通的冷却介质相同，采用同一冷却介质为电池51、电力电子设备提供冷却，从而降低了系统复杂度和成本。
33.具体地，热管理系统还包括：第三散热器60，第三散热器60的进口端与多向控制阀30的第二出口连通，第三散热器60的出口端与储液器10的第二进口连通，连通第三散热器60与多向控制阀30之间的管路上设置有减速器61和电机62中的至少一个。仅采用同一种冷却介质完成电机62、逆变器21、电池51的冷却和润滑时，且最佳冷却介质初始温度控制在20℃至40℃之间。对于电机、逆变器、电池和减速器等不同部件，其最佳工作温度范围并不完全相同，但是冷却介质初始温度在20℃至40℃之间都能保证这些部件的正常运行和长寿命。
34.进一步地，储液器10、第一散热器40、第二散热器50和第三散热器60中流通的冷却介质相同。散热器用来提高冷却效果和降低整车重量。散热器应具有足够的散热面积，以确保在各种循环、各工况下都能满足各自系统独立冷却需求。每个循环的散热器均具备强制冷却风扇：选用直流无刷电机驱动的散热风扇，具有较高的能效比和可靠性。风扇的转速可以根据散热需求进行调节，以优化冷却能耗和降低噪音。
35.进一步地，多向控制阀30的进口端至少包括第一进口31、第二进口32、第三进口33，其中，第一进口31通过第一三通阀41可选择地与第一散热器40和第一管路20连通，第二
进口32和第三进口33通过第二三通阀42与储液器10的第二出口连通。进一步地，多向控制阀30的进口端还包括第四进口34，第四进口34与储液器10的第三出口连通。
36.多向控制阀30输入对应关系：第一进口31—逆变器21旁路、第二进口32—第二电子油泵43第一支路、第三进口33—第二电子油泵43第二支路、第四进口34—第三电子油泵44；多向控制阀30输出对应关系：输出端口a—电机冷却回流、输出端口b—电池冷却回流。
37.进一步地，连通第二三通阀42与储液器10的第二出口之间的管路上设置有第二电子油泵43，以确保冷却介质能够有效地流经电机62。
38.进一步地，连通第四进口34与储液器10的第三出口之间的管路上设置有第三电子油泵44，第三电子油泵44以确保冷却介质能够有效地流经电池51。
39.进一步地，储液器10的第一出口、第二出口和第三出口处各设置有一个流量阀70。流量阀70是根据系统的实际冷却需求，使用流量阀70对冷却液流量进行调节。当温度较高时，可以增大流量以提高冷却效果；当温度较低时，可以减小流量以降低能耗。
40.进一步地，储液器10为相变恒温储液器。相变恒温储液器包括一个外壳，外壳内部装有一块导热板和相变材料。液体通过导热板和相变材料来调节温度。当液体的温度超过设定的上限值时，温度传感器t5会检测到液体温度的变化，并将信号传给相变控制器。相变控制器会向相变材料提供一定的热量，使相变材料发生相变吸收热量，从而将液体温度降低到设定的范围内。当液体的温度低于设定的下限值时，控制器会停止向相变材料提供热量，使相变材料释放热量并发生相变，从而将液体温度升高到设定的范围内。
41.进一步地，储液器10、电池51、电机62、逆变器21和直流变换器22均设置有温度传感器。温度传感器一共五个，分别是t1、t2、t3、t4、t5，其中温度传感器t1安装在直流变换器22上，温度传感器t2安装在逆变器21上，温度传感器t3安装在电池51上，温度传感器t安装在电机62上，t1、t2、t3、t4用以采集、监测各部件实时温度；温度传感器t5为集成温度传感器，其集成在相变恒温储液器10上，用以采集、监测储液器内冷却介质温度。
42.根据本的另一方面，提供了一种车辆，包括热管理系统，热管理系统为上述实施例的热管理系统。
43.在本技术的另一实施例中，提供一种热管理系统的方法，具体步骤如下：
44.1.选择合适的冷却介质：选择具有良好导热性、稳定性、环保性并具备润滑功能的冷却介质，自动变速器油等。
45.2.设计冷却回路：在电池、电机、电池和电控系统之间设计合理的冷却回路，实现冷却介质在各个部件间的流动。整体管路布置如图1所示，管路系统可以执行以下循环过程。
46.1)独立或同步并联运行：在这种模式下，三个冷却循环相互独立或相互联通，各自负责对应的部件进行冷却。电机冷却循环主要负责维持电机在适当的温度范围内运行；电池冷却循环负责对电池组进行冷却，确保其安全和性能；电子设备冷却循环则负责对车辆的电子设备进行冷却，防止因过热导致设备损坏。
47.2)两两串联运行：在这种模式下，可以通过控制阀将两个冷却循环串联起来。例如，电机和电池冷却循环可以串联，从而充分利用电机产生的热量为电池组提供预热；同样，电力电子设备冷却循环也可以与其他冷却循环串联，以提高系统的热效率。此外，还可以根据实际需要灵活调整串联的组合
48.3.配置冷却电子油泵和散热器：为了提高冷却效果，配置适当功率的冷却泵和散热器。
49.1).散热器：第一散热器40、第二散热器50、第三散热器60选用高效、轻质的散热器，以提高冷却效果和降低整车重量。散热器应具有足够的散热面积，以确保在各种循环、各工况下都能满足各自系统独立冷却需求。每个循环的散热器均具备强制冷却风扇：选用直流无刷电机驱动的散热风扇，具有较高的能效比和可靠性。风扇的转速可以根据散热需求进行调节，以优化冷却能耗和降低噪音。
50.2).流量控制阀：多向控制阀30、流量阀70，流量阀70是根据系统的实际冷却需求，使用流量控制阀对冷却液流量进行调节。当温度较高时，可以增大流量以提高冷却效果；当温度较低时，可以减小流量以降低能耗。多向控制阀30为一个四进二出阀组，它可以实现最多六种模式冷却介质流动方向(方式)的自由组合。
51.3).电子油泵：系统有三个电子油泵；第一电子油泵23、第二电子油泵43、第三电子油泵44，电子油泵应具有较高的工作压力和流量范围，以确保冷却介质能够有效地流经各个冷却部件。
52.4.智能控制系统：实时监测各部件的温度和冷却需求，并根据需要调整冷却电子油泵、多相控制阀和散热器的工作状态，使各部件在最佳工作范围内运行。
53.1).智能冷却独立控制系统，温度传感器t1、t2、t3、t4可以实时监测各部件的温度和散热需求。通过传感器数据查询控制器预先设定的目标流量，控制系统自动调整第一电子油泵23、第二电子油泵43、第三电子油泵44实现冷却液流量，多向控制阀30、流量阀70进行流动路径控制，第一散热器40、第二散热器50、第三散热器60风扇转速控制，以保证系统整体散热需求得到满足；所有路径回流入储液器10中的工作介质温度≤65℃。
54.2).相变恒温储液器温度控制，相变恒温储液器具有一个单独控制器，它通常采用微控制器或单片机等电子元件组成。控制器可以通过温度传感器t5获取冷却介质的温度信号，进而根据设定的温度范围来控制相变材料的相变过程，一般预设温度范围0—40℃。当冷却液的温度高于40℃时，控制器会通过导热板将热量传导到相变材料中，使其发生相变吸收热量，从而降低冷却液的温度。当冷却液的温度低于0℃时，控制器会停止向相变材料提供热量，使其释放热量并发生相变，从而提高冷却液的温度。通过不断循环控制相变材料的相变过程，可以实现对冷却液温度的稳定控制.
55.3).多向控制阀工作模式控制：
56.多向控制阀30输入对应关系：第一进口31—逆变器21旁路、第二进口32—第二电子油泵43第一支路、第三进口33—第二电子油泵43第二支路、第四进口34—第三电子油泵44。
57.多向控制阀30输出对应关系：输出端口a—电机冷却回流、输出端口b—电池冷却回流。
58.①
温度传感器25℃≤t3≤50℃，t1、t2≥70℃且t4≥100℃进入
59.mode1：第一进口31和第二进口32分别连接到输出端口a和输出端口b。
60.②
温度传感器25℃≤t3≤50℃，t1、t2≤70℃且t4≥100℃进入
61.mode2：第一进口31和第三进口33分别连接到输出端口a和输出端口b。
62.③
温度传感器60℃≥t3≥50℃，t1、t2≤70℃且t4≥100℃进入
63.mode3：第一进口31和第四进口34分别连接到输出端口a和输出端口b。
64.④
温度传感器25℃≥t3，t1、t2≤70℃且大60≤t4≤100℃进入
65.mode4：第二进口32和第三进口33分别连接到输出端口a和输出端口b。
66.⑤
温度传感器25℃≥t3，t1、t2≤70℃且t4≤60℃进入
67.mode5：第二进口32和第四进口34分别连接到输出端口a和输出端口b。
68.⑥
温度传感器50℃≥t3≥25℃，t1、t2≤70℃且t4≤60℃进入
69.mode6：第三进口33和第四进口34分别连接到输出端口a和输出端口b。
70.本发明的技术特点与有益效果：
71.1)采用单一冷却介质，降低系统复杂度和成本。
72.2)通过智能控制，保持冷却介质温度满足所有待冷却部件要求；电池、电机和电控系统在最佳工作温度范围内运行。
73.3)各自循环即可独立运行，也可串、并联模型运行；这种方式从系统角度提高冷却效率，降低新能源汽车的能耗。
74.4)相变式恒温储液器的应用，可以根据系统冷却需求精确控制冷却介质温度，与传统的多介质冷却系统相比，这种储液器具有体积小、重量轻、响应速度快、调节精度高等特点。
75.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
76.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
77.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
78.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种新能源汽车共冷却介质的热管理系统，其特征在于，包括：储液器(10)；第一管路(20)，所述第一管路(20)的进口端与所述储液器(10)的第一出口连通，所述第一管路(20)上设置有逆变器(21)、直流变换器(22)和第一电子油泵(23)中的至少一个；多向控制阀(30)，所述多向控制阀(30)的至少一个进口端与所述储液器(10)的第二出口连通，所述多向控制阀(30)的另一个进口端通过第一三通阀(41)与所述第一管路(20)的出口端可选择连通地设置；第一散热器(40)，所述第一散热器(40)的进口端通过所述第一三通阀(41)可选择地与所述第一管路(20)的出口端和所述多向控制阀(30)连通设置，所述第一散热器(40)用于与电力电子设备进行热交换作业；第二散热器(50)，所述第二散热器(50)的进口端与所述多向控制阀(30)的第一出口端连通，所述第二散热器(50)的出口端与所述储液器(10)的第一进口连通，连通所述第二散热器(50)与所述多向控制阀(30)的第一出口端之间的管路上设置有电池(51)，所述储液器(10)、所述第一散热器(40)和所述第二散热器(50)中流通的冷却介质相同。2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理系统还包括：第三散热器(60)，所述第三散热器(60)的进口端与所述多向控制阀(30)的第二出口连通，所述第三散热器(60)的出口端与所述储液器(10)的第二进口连通，连通所述第三散热器(60)与所述多向控制阀(30)之间的管路上设置有减速器(61)和电机(62)中的至少一个。3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述储液器(10)、所述第一散热器(40)、所述第二散热器(50)和所述第三散热器(60)中流通的冷却介质相同。4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述多向控制阀(30)的进口端至少包括第一进口(31)、第二进口(32)、第三进口(33)，其中，所述第一进口(31)通过所述第一三通阀(41)可选择地与所述第一散热器(40)和所述第一管路(20)连通，所述第二进口(32)和所述第三进口(33)通过第二三通阀(42)与所述储液器(10)的第二出口连通。5.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，连通所述第二三通阀(42)与所述储液器(10)的第二出口之间的管路上设置有第二电子油泵(43)。6.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述多向控制阀(30)的进口端还包括第四进口(34)，所述第四进口(34)与所述储液器(10)的第三出口连通。7.根据权利要求6所述的热管理系统，其特征在于，连通所述第四进口(34)与所述储液器(10)的第三出口之间的管路上设置有第三电子油泵(44)。8.根据权利要求7所述的热管理系统，其特征在于，所述储液器(10)的第一出口、第二出口和所述第三出口处各设置有一个流量阀(70)。9.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述储液器(10)为相变恒温储液器。10.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述储液器(10)、所述电池(51)、所述电机(62)、所述逆变器(21)和所述直流变换器(22)均设置有温度传感器。11.一种车辆，包括热管理系统，其特征在于，所述热管理系统为权利要求1至9中任一项所述的热管理系统。

技术总结
本发明提供了一种新能源汽车共冷却介质的热管理系统、车辆。热管理系统包括：储液器；第一管路的进口端与储液器的第一出口连通，第一管路上设置有逆变器、直流变换器和第一电子油泵中的至少一个；多向控制阀的至少一个进口端与储液器的第二出口连通，多向控制阀的另一个进口端通过第一三通阀与第一管路的出口端可选择连通地设置；第一散热器的进口端通过第一三通阀可选择地与第一管路的出口端和多向控制阀连通设置；第二散热器的进口端与多向控制阀的第一出口端连通，第二散热器的出口端与储液器的第一进口连通，连通第二散热器与多向控制阀的第一出口端之间的管路上设置有电池，储液器、第一散热器和第二散热器中流通的冷却介质相同。介质相同。介质相同。


技术研发人员：于拓舟 王斯博 黄智昊 王宇 李想 张颖 李育宽 胡晶
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/10/7