[发明专利]基于相变胶囊的增程式电动汽车集成式热管理系统及方法

说明书

本发明涉及基于相变胶囊的增程式电动汽车集成式热管理系统，包括冷却液循环回路和热泵空调机构；冷却液循环回路包括低温相变胶囊收集装置、高温相变胶囊收集装置、第一水泵、电池、第一相变胶囊收集装置、电机、第一散热器、第二水泵、第二相变胶囊收集装置、发动机、第二散热器和第三水泵；热泵空调机构包括电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第一膨胀阀和室内换热器。本发明还公开了基于相变胶囊的增程式电动汽车集成式热管理方法。通过不同的相变胶囊收集装置对不同零件进行储能或蓄冷，根据电池和座舱温度条件，相变胶囊适时参与循环，为电池和座舱加热或散热，充分利用不同系统多余能量，大大提高了系统的能量利用效率。

技术领域

本发明涉及汽车热管理系统技术领域，尤其是一种基于相变胶囊的增程式电动汽车集成式热管理系统及方法。

背景技术

增程式电动汽车具有低成本、节油率高、低排放、可增加续驶里程的优点，是目前汽车发展的重要趋势，也是向纯电动汽车过渡的最佳技术方案。对于增程式电动汽车而言，其热管理系统对于保证增程式电动汽车在不同环境温度下的正常运行极其重要。

动力电池作为增程式电动汽车的动力来源，其温度特性直接影响车辆的性能、寿命和耐久性。对于增程式电动汽车热管理系统的设计，一方面要保证电池包内各个单体电池工作温度始终处于20℃到45℃区间内，另一方面尽量维持包内各个电池及电池模块间的温度均匀性。增程式电动机汽车行驶过程中，发动机和电机都会产生以热能形式的效率损耗，发动机合理工作温度区间一般为80℃到100℃，电机的合理工作温度区间一般为70℃到90℃，因此也需对发动机和电机进行合理散热。

目前，对于增程式电动汽车热管理系统主要采用风冷和液冷两种方式。其中，风冷是利用低温空气与零部件之间的热对流来降低零部件温度，其结构简单、成本较低，但其受环境温度影响较大；而液冷是利用低温冷却液与零部件之间的对流换热以达到降温的目的，或是利用发动机和电机的废热加热电池和座舱，这一方式加热效率较低，且受限于增程式电动汽车的行驶工况。针对这一问题，也有部分学者利用相变胶囊相变潜热高的特性，将相变胶囊参与冷却液的循环，充分利用零部件废热，但这些研究成果没有考虑到相变胶囊相变传热的迟缓性，相变胶囊在冷却液的循环过程中无法做到提前储能，在实际应用中，相变胶囊应用于增程式电动汽车的热管理效果并不明显。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种在冷却液的循环过程中，通过相变胶囊储存部分电机、发动机和热泵空调无法利用的热量和冷量，并将其合理分配电池和座舱，有效提高增程式电动汽车的安全性、经济性和动力性的基于相变胶囊的增程式电动汽车集成式热管理系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于相变胶囊的增程式电动汽车集成式热管理系统，包括冷却液循环回路和热泵空调机构；

其中，所述冷却液循环回路包括低温相变胶囊收集装置、高温相变胶囊收集装置、第一水泵、电池、第一相变胶囊收集装置、电机、第一散热器、第二水泵、第二相变胶囊收集装置、发动机、第二散热器和第三水泵；

所述热泵空调机构包括电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第一膨胀阀和室内换热器，电动压缩机、气液分离器、四通换向阀、室外换热器、第一膨胀阀和室内换热器依次通过管路连接形成回路；