一种适用于电动车热管理系统的混合冷却方法与流程

1.本发明涉及电动车热管理系统的技术领域，具体而言，涉及一种适用于电动车热管理系统的混合冷却方法。


背景技术：

2.在电动车热管理系统中，电池包加热器作为其中不可或缺的重要零部件，需要经历非常严苛的试验条件，因此需要具备良好的散热冷却性能，现有技术中应用于电动车热管理系统的冷却方法，通过循环水泵系统控制防冻液按照标准要求的流量进行流动，采用串联的方式依次流经被测样品“电池包加热器”、压缩机制冷系统的板式换热器、加热装置，通过制冷与加热相互补偿、错峰的方式控制防冻液的目标温度。
3.但是上述冷却方法只依赖于板式换热器进行防冻液换热，当被测样品“电池包加热器”进行测试时会产生极大的热量，单单依靠板式换热器会使得压缩机制冷系统产生巨大的电力消耗，这使得板式换热器会一直处于高负荷工作下，故障率大大提高，一旦板式换热器发生故障，那么整个电动车热管理系统的散热冷却性能便会大大降低，电动车热管理系统的功耗便会大大增加，因此通过单个板式换热器对防冻液进行冷却已无法满足被测产品“电池包加热器”的散热需求且会存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明要解决的问题是：提供一种满足被测产品散热需求且具备高安全性的适用于电动车热管理系统的混合冷却方法。
5.为解决上述问题，本发明提供一种适用于电动车热管理系统的混合冷却方法，所述电动车热管理系统内包含一压缩机模块和一被测产品，所述压缩机模块和所述被测产品之间设有一板式换热器和一水冷换热装置，所述水冷换热装置内包含一换热器，所述换热器内流有防冻液且所述防冻液于所述换热器处流向所述板式换热器，所述换热器的外部套设有一腔体，所述腔体的输入端分别与一冷却水传输装置的出水口和一压缩空气传输装置相连通，所述腔体的输出端与所述冷却水传输装置的进水口相连通，所述混合冷却方法包括：
6.步骤s1，判断是否接收到外部输入的一启动指令：
7.若是，则控制启动所述水冷换热装置，随后转向步骤s2；
8.若否，则返回所述步骤s1；
9.步骤s2，实时检测所述换热器内所述防冻液的一实时温度；
10.步骤s3，判断所述实时温度是否大于一预设温度：
11.若是，则控制关闭所述压缩空气传输装置并启动所述冷却水传输装置，以使所述冷却水传输装置输出冷却水至所述腔体内与所述防冻液换热进行第一步冷却，随后转向步骤s4；
12.若否，则返回所述步骤s2；
13.步骤s4，控制所述板式换热器对所述换热器输出的所述防冻液进行第二步冷却。
14.本方案中，在所述板式换热器和所述被测产品之间增设一个所述水冷换热装置，经由所述被测产品流出的所述防冻液在经过所述板式换热器之前直接与所述换热器外部的所述腔体内的所述冷却水进行换热，待所述换热器第一步冷却完成后再由所述板式换热器进行第二步冷却，其冷却效率和散热冷却性能是远远高于所述压缩机模块控制单个所述板式换热器对所述防冻液进行冷却时的效率和性能的，能够满足所述被测产品的散热需求。
15.进一步的，所述水冷换热装置由于采用冷却水循环散热的方式几乎没有电力消耗，能够在不占用电力消耗的同时大大增加散热冷却性能，采用所述水冷换热装置和所述板式换热器混合冷却后所述压缩机模块产生的电力消耗也会大大减小，减少负担。
16.进一步的，随着所述水冷换热装置的加入，所述板式换热器的工作负荷大大降低，故障率也随之大大降低，能够有效提高安全性。
17.优选的，执行所述步骤s1之后还包括：
18.判断是否接收到外部输入的一停止指令：
19.若是，则控制关闭所述水冷换热装置并控制启动所述板式换热器对所述换热器输出的所述防冻液进行散热；
20.若否，则退出。
21.优选的，所述腔体的输入端还连通有一泄气装置，则所述步骤s3中判断所述实时温度大于所述预设温度之后还包括：
22.控制启动所述泄气装置以排除所述腔体内的空气。
23.优选的，所述换热器外部的所述腔体内还设有一低液位报警器，所述低液位报警器于所述冷却水的实时液位小于预设液位时输出报警信号，则所述步骤s3中控制关闭所述压缩空气传输装置并启动所述冷却水传输装置，以使所述冷却水传输装置输出冷却水至所述腔体内与所述防冻液换热进行第一步冷却之后还包括：
24.判断是否接收到所述低液位报警器输出的所述报警信号：
25.若是，则控制关闭所述冷却水传输装置和所述压缩空气传输装置，随后返回所述步骤s2；
26.若否，则转向所述步骤s4。
27.优选的，所述步骤s1中判断未接收到外部输入的所述启动指令之后还包括：
28.控制启动所述压缩空气传输装置并关闭所述冷却水传输装置，以使所述压缩空气装置输出压缩空气至所述腔体内排出所述冷却水直至所述低液位报警器输出所述报警信号。
29.优选的，所述预设温度为40℃。
30.优选的，所述步骤s3中，控制关闭所述压缩空气传输装置并打开所述冷却水传输装置，以使所述冷却水传输装置输出冷却水至所述腔体内与所述防冻液换热进行第一步冷却之后还包括：
31.延时10s后转向所述步骤s4。
32.优选的，所述换热器为壳管式换热器，所述换热器的输入端连接一第一输液管，所述换热器的输出连接一第二输液管且所述第二输液管与所述板式换热器相连通，以使所述
板式换热器对所述换热器输出的所述防冻液进行第二步冷却。
33.优选的，所述冷却水传输装置的所述进水口和所述出水口均位于所述换热器的下部，则所述步骤s3中启动所述冷却水传输装置之后，当所述冷却液发生泄漏时，所述冷却液于所述进水口流经所述换热器内腔底部至所述出水口流出。。
附图说明
34.图1为本发明的步骤流程图；
35.图2为本发明的电动车热管理系统的结构示意图；
36.图3为本发明的水冷换热装置的剖视结构示意图；
37.图4为本发明的水冷换热装置的侧视结构示意图；
38.附图标记说明：1、压缩机模块；2、被测产品；3、板式换热器；4、水冷换热装置；5、换热器；6、腔体；7、出水口；8、压缩空气传输装置；9、进水口；10、泄气装置；11、低液位报警器。
39.具体所述方式
40.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体例做详细的说明。
41.本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种适用于电动车热管理系统的混合冷却方法，如图1-4所示，电动车热管理系统内包含一压缩机模块1和一被测产品2，压缩机模块1和被测产品2之间设有一板式换热器3和一水冷换热装置4，水冷换热装置4内包含一换热器5，换热器5内流有防冻液且防冻液于换热器5处流向板式换热器 3，换热器5的外部套设有一腔体 6，腔体6的输入端分别与一冷却水传输装置的出水口7和一压缩空气传输装置8相连通，腔体6的输出端与冷却水传输装置的进水口9相连通，混合冷却方法包括：
42.步骤s1，判断是否接收到外部输入的一启动指令：
43.若是，则控制启动水冷换热装置4，随后转向步骤s2；
44.若否，则返回步骤s1；
45.步骤s2，实时检测换热器5内防冻液的一实时温度；
46.步骤s3，判断实时温度是否大于一预设温度：
47.若是，则控制关闭压缩空气传输装置8并启动冷却水传输装置，以使冷却水传输装置输出冷却水至腔体6内与防冻液换热进行第一步冷却，随后转向步骤s4；
48.若否，则返回步骤s2；
49.步骤s4，控制板式换热器3对换热器5输出的防冻液进行第二步冷却。
50.具体地，本实施例中，在板式换热器3和被测产品2之间增设一个水冷换热装置4，经由被测产品2流出的防冻液在经过板式换热器3之前直接与换热器5外部的腔体6内的冷却水进行换热，待换热器5第一步冷却完成后再由板式换热器3进行第二步冷却，其冷却效率和散热冷却性能是远远高于压缩机模块1控制单个板式换热器3对防冻液进行冷却时的效率和性能的，能够满足被测产品的散热需求。
51.优选的，水冷换热装置4由于采用冷却水循环散热的方式几乎没有电力消耗，能够在不占用电力消耗的同时大大增加散热冷却性能，采用水冷换热装置4和板式换热器3混合冷却后压缩机模块1产生的电力消耗也会大大减小，减少负担。
52.优选的，随着水冷换热装置4的加入，板式换热器3的工作负荷大大降低，故障率也随之大大降低，能够有效提高安全性。
53.优选的，经试验测量，42kw的发热量下压缩机模块1(制冷42kw)会消耗14kw的电力，而水冷换热装置4几乎没有电力消耗，能够满足节能需求。
54.优选的，水冷换热装置4置于板式换热器3的前端，使得高温的防冻液循环回来经过水冷换热装置4的第一步冷却后，再由板式换热器3进行第二步冷却以进一步调整防冻液的温度，能有效降低压缩机模块1和板式换热器3的电功率消耗。
55.优选的，水冷换热装置4中创造性的使用压缩空气实现了动态驱离换热器5中的冷却水、隔离冷却水和防冻液之间进行热交换的双重功能，使得电动车管理系统可以在预设温度以上借助水冷换热装置4降低压缩机模块1和板式换热器3的负载并降低能耗，在预设温度以下，隔离水冷换热装置4避免给压缩机模块1和板式换热器3增加负载、降低制冷能力、增加能耗。
56.具体地，本实施例中，冷却水传输装置通过冷却水阀门控制冷却水是否流出，压缩空气传输装置8通过压缩空气进气阀控制压缩空气是否流出，待步骤s3中断实时温度大于预设温度后，控制关闭压缩空气进气阀并打开冷却水阀门，使得冷却水可以进入换热器外部的腔体内带走高温防冻液的热量。
57.本发明的较佳的实施例中，执行步骤s1之后还包括：
58.判断是否接收到外部输入的一停止指令：
59.若是，则控制关闭水冷换热装置4并控制启动板式换热器3对换热器5输出的防冻液进行散热；
60.若否，则退出。
61.本发明的较佳的实施例中，腔体6的输入端还连通有一泄气装置10，则步骤s3中判断实时温度大于预设温度之后还包括：
62.控制启动泄气装置10以排除腔体6内的空气。
63.具体地，本实施例中，泄气装置10通过泄气电磁阀控制启闭，当步骤s3中判断实时温度大于预设温度后，控制打开泄气电磁阀，通过泄气电磁阀后端连接的自动排气阀将腔体内的空气排出。
64.优选的，自动排气阀可以在排完气体后自动关闭，避免冷却水泄漏。
65.本发明的较佳的实施例中，换热器5外部的腔体6内还设有一低液位报警器11，低液位报警器11于冷却水的实时液位小于预设液位时输出报警信号，则步骤s3中控制关闭压缩空气传输装置8并启动冷却水传输装置，以使冷却水传输装置输出冷却水至腔体6内与防冻液换热进行第一步冷却之后还包括：
66.判断是否接收到低液位报警器11输出的报警信号：
67.若是，则控制关闭冷却水传输装置和压缩空气传输装置8，随后返回步骤s2；
68.若否，则转向步骤s4。
69.具体地，本实施例中，在电动车热管理系统不需要水冷换热装置4时，需要打开压缩空气进气阀，关闭冷却水阀门和泄气电磁阀，注入的压缩空气将逐步驱除换热器5中的冷却水，直到低液位报警器11被触发，则关闭压缩空气开关阀停止注入压缩空气，此时冷却水与防冻液之间的换热被压缩空气隔离。
70.优选的，为防止由于阀门泄漏等原因导致冷却水重新填满换热器5内部腔体，在控制逻辑上可以增设一条逻辑：如果低液位报警器输出的报警信号消失，则重新打开压缩空气开关阀继续注入压缩空气。
71.本发明的较佳的实施例中，步骤s1中判断未接收到外部输入的启动指令之后还包括：
72.控制启动压缩空气传输装置8并关闭冷却水传输装置，以使压缩空气装置输出压缩空气至腔体6内排出冷却水直至低液位报警器11输出报警信号。
73.具体地，本实施例中，考虑到当防冻液温度低于冷却水温度时(经验一般在40℃以下)，如果水冷换热装置4的换热器5中还有冷却水存在，那么被板式换热器3制冷的防冻液将会被温度更高的冷却水重新传递热量，从而降低设备的制冷降温能力，增加电力负载，同时防止防冻液在0℃以下时，换热器5内的冷却水结冰冻坏设备，因此本实施例中针对该问题，在一定的预设温度下，通过压缩空气传输装置8输出压缩空气将水冷换热装置4中换热器5里的冷却水排除出去，使其称为空腔，从而隔绝冷却水与防冻液，避免高温的冷却水降低温的防冻液重新加热。
74.本发明的较佳的实施例中，预设温度为40℃。
75.具体地，本实施例中，考虑到冷却水温度一般低于35℃，为使电动车热管理系统有效运行，本方法设计的水冷换热装置4适用的防冻液温度为40℃及以上，具体温度值可通过程序相应调整。
76.本发明的较佳的实施例中，步骤s3中，控制关闭压缩空气传输装置8并打开冷却水传输装置，以使冷却水传输装置输出冷却水至腔体6内与防冻液换热进行第一步冷却之后还包括：
77.延时10s后转向步骤s4。
78.本发明的较佳的实施例中，换热器5为壳管式换热器，换热器5的输入端连接一第一输液管，换热器5的输出连接一第二输液管且第二输液管与板式换热器3相连通，以使板式换热器3对换热器5输出的防冻液进行第二步冷却。
79.具体地，本实施例中，换热器5设计为壳管式换热器，平直放置，两端连接的第一输液管和第二输液管直接连通防冻液，可以有效降低系统流阻。
80.本发明的较佳的实施例中，冷却水传输装置的进水口9和出水口7均位于换热器的下部，则步骤s3中启动冷却水传输装置之后，当冷却液发生泄漏时，冷却液于进水口9流经换热器5内腔底部至出水口7流出。
81.具体地，本实施例中，为保证压缩空气能够将换热器5中的冷却水全部排除出去，冷却水的进水管路、回水管路需要做u形设计，水冷换热装置5使用压缩空气将冷却水排出直到u形联通管路右端的低液位报警器11平面处，u形联通管路左端管路和低液位报警器11平面以下部分管路均充满冷却液，但是被u形连接低液位报警器11平面的上半部分及换热器5组成的封闭腔体内的压缩空气，将其与控温的防冻液隔离开来。
82.优选的，进水扣9和出水口7都在换热器5下部，可以避免即使冷却水阀门发生泄漏时，泄漏的少量冷却液可以从进水口9进入换热器5内腔的底部流到出水口7，并被低液位报警器11识别到，控制程序及时打开压缩空气进气阀门以排出流入的冷却液，此过程中冷却液流经换热器5底部，并未与防冻液流经的管路接触换热。
83.优选的，为了保证整个水冷换热装置4在低温时的降温能力，该水冷换热装置4需要全部做保温设计。
84.虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。