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CN106739945A - 一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统 - Google Patents

一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统，本发明的风冷式电池冷却空调系统采用了发动机联动连续制冷及怠速智能启停间歇制冷技术，空调控制器采集电池芯体温度并将其与设定值进行逻辑对比，执行空调相关动作，实现空调系统在发动机联动时的连续制冷及怠速智能启停时的间歇制冷模式，在满足电池降温需求的同时，尽可能不破坏插电式混合动力节能模式，尽可能降低整车能耗。本发明采用多个风门执行机构，多个温度传感器，并集成电池仓排风系统，实现了空气内循环和空气外循环两种循环模式的切换，实现了电池仓与乘客区的完全隔离，在满足电池降温的同时，实现整车最低的功率消耗。

Description

一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统
技术领域
本发明涉及车用空调技术领域，具体涉及一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统。
背景技术
目前我国随着传统能源越来越紧缺，气候变暖及环境污染也日显突出，在国家乃至世界都在寻找可持续发展战略，寻找可再生能源，缓解能源危机，因此新能源产业也异军突起。国家为了贯彻落实国务院关于培育战略性新兴产业和加强节能减排工作的部署和要求，中央财政安排了专项资金，发布了一系列关于新能源汽车补贴的政策及标准，支持了新能源汽车产业的飞速发展。客车领域中插电式混合动力客车无疑是行业的一大亮点，市场需求逐渐增大。
插电式混合动力客车主要采用电驱动，同时通过电池源与发动机源的匹配，实现整车低能耗、低排放和高性能，因此电池的寿命对于插电式混合动力车至关重要。电池的使用环境、工作温度直接决定了电池的寿命，也关乎客户使用感受，因此插电式混合动力客车开发过程中，必需考虑电池机组的冷却。目前市场上插电式混合动力车均是从乘客区抽取空调冷风进行冷却电池，往往需要增加空调制冷负荷，增加整车成本，市场竞争力小；另外这种电池仓与乘客区空气连通的设计，是不符合安全法规的，市场发展前景有限；且部分气候温度不高的地区，客户考虑成本问题往往不装乘客区的空调，此时电池的降温问题将难以解决。因此，对于开发一款控制方式简单、节能效果显著、性价比较高的解决插电式混合动力客车电池冷却问题的空调系统显得格外重要。
发明内容
为解决目前市场上插电式混合动力客车电池的冷却需求，同时满足节能和节约成本的要求，本发明的目的是提供一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统，包括机械式压缩机、空调机组、空调故障显示屏、电池机组、控制线束和系统管路，电池机组包括电池和电池仓，空调机组位于电池仓的顶部，空调机组包括冷凝器总成、蒸发器总成和电器控制器，蒸发器总成包括蒸发芯体和蒸发风机，所述蒸发芯体前端安装有新风门部件，新风门部件的迎风面处安装有新风温度传感器，蒸发器总成的回风口出安装有回风门部件，回风门部件的迎风面处安装有回风温度传感器，蒸发器总成的出风口处安装有出风温度传感器，所述冷凝器总成的进风口处安装有室外温度传感器，电池机组进风口处安装有进风温度传感器，所述电池仓顶部设有排风门，排风门处安装有排风门部件，排风门部件的上方安装有排风扇部件，所述排风门部件和排风扇部件通过风腔与空调机组集成在一起；上述所有传感器通过控制线束与空调机组的电器控制器相连接。
一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统的控制方法，包括以下步骤：
1）空调控制器采集电池芯体温度T电池，同时检测电池组进风温度传感器的温度值T2，出风口温度传感器的温度值T5，空调系统控制器将T电池、T2、T5与设定值t电池1、t电池2、t2、t5进行相关逻辑比较，对应执行空调相关动作；其中的逻辑比较分为三个部分：a.若T电池> t电池1，同时满足T2> t2，空调开启，为发动机联动状态，空调连续制冷；b.若T电池≤t电池2、或者T5≤t5，则空调关闭；c.若t电池1>T电池> t电池2，则进入发动机怠速智能启停模式，空调随发动机间歇制冷；
2）对于a部分空调开启后，检测新风温度传感器的温度值T7，回风温度传感器的温度值T9，室外温度传感器的温度值T11，然后空调系统的控制器将T7、T9、T11与设定值t11进行相关逻辑比较，对应执行空调相关模式；其中空调模式分为三种：①若T11> t11，同时T9< T7，则运行空调内循环模式；②若T11> t11，同时T9≥T7，则执行空调外循环模式一；③若T11≤t11，则执行空调外循环模式二。
所述执行空调内循环模式时，新风门部件关闭，排风门部件关闭，回风门部件打开，电池仓为封闭状态；同时执行空调蒸发风机工作，冷凝器的冷凝风机工作，压缩机工作，排风扇不工作。
所述执行空调外循环模式一时，新风门部件打开，排风门部件打开，回风门部件关闭，电池仓与外界为连通状态；同时执行空调蒸发风机工作，冷凝器的冷凝风机工作，压缩机工作，排风扇工作。
所述执行空调外循环模式二时，新风门部件打开，排风门部件打开，回风门部件关闭，电池仓与外界为连通状态；同时执行空调蒸发风机工作，排风扇工作，冷凝器的冷凝风机和压缩机均不工作。
与现有技术相比，本发明的风冷式电池冷却空调系统采用了发动机联动连续制冷及怠速智能启停间歇制冷技术，空调控制器采集电池芯体温度并将其与设定值进行逻辑对比，执行空调相关动作，实现空调系统在发动机联动时的连续制冷及怠速智能启停时的间歇制冷模式，在满足电池降温需求的同时，尽可能不破坏插电式混合动力节能模式，尽可能降低整车能耗。本发明采用多个风门执行机构，多个温度传感器，并集成电池仓排风系统，实现了空气内循环和空气外循环两种循环模式的切换，实现了电池仓与乘客区的完全隔离，在满足电池降温的同时，实现整车最低的功率消耗。
附图说明
图1为本发明的空调系统示意图。
图2为本发明的空调机组的内部结构示意图。
图3为本发明的空调机组的外部结构示意图。
图4为本发明的空调系统内循环模式示意图。
图5为本发明的空调系统外循环模式示意图。
图6为本发明的空调系统发动机怠速智能启停间歇制冷的工作状况示意图。
附图标记：1、机械式压缩机 2、进风温度传感器 3、空调机组 4、故障显示器 5、出风温度传感器 6、新风门部件 7、新风温度传感器 8、回风门部件 9、回风温度传感器 10、排风门部件 11、室外温度传感器 12、排风扇部件 13、电池 14、电池仓。
具体实施方式
为使本领域的技术人员对本发明更好地理解，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明：
如图1、图2和图3所示，一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统，包括机械式压缩机1、空调机组3、空调故障显示屏4、电池机组、控制线束和系统管路，电池机组包括电池13和电池仓14，空调机组3位于电池仓14的顶部，空调机组3包括冷凝器总成、蒸发器总成和电器控制器，蒸发器总成包括蒸发芯体和蒸发风机，所述蒸发芯体前端安装有新风门部件6，新风门部件6的迎风面处安装有新风温度传感器7，蒸发器总成的回风口出安装有回风门部件8，回风门部件8的迎风面处安装有回风温度传感器9，蒸发器总成的出风口处安装有出风温度传感器5，所述冷凝器总成的进风口处安装有室外温度传感器11，电池机组进风口处安装有进风温度传感器2，所述电池仓顶部设有排风门，排风门处安装有排风门部件10，排风门部件10的上方安装有排风扇部件12，所述排风门部件10和排风扇部件12通过风腔与空调机组集成在一起；上述所有传感器通过控制线束与空调机组的电器控制器相连接。
一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统的控制方法，包括以下步骤：
1）空调控制器采集电池芯体温度T电池，同时检测电池组进风温度传感器2的温度值T2，出风口温度传感器5的温度值T5，空调系统控制器将T电池、T2、T5与设定值t电池1、t电池2、t2、t5进行相关逻辑比较，对应执行空调相关动作；其中的逻辑比较分为三个部分：a.若T电池> t电池1，同时满足T2> t2，空调开启，为发动机联动状态，空调连续制冷；b.若T电池≤t电池2、或者T5≤t5，则空调关闭；c.若t电池1>T电池> t电池2，则进入发动机怠速智能启停模式，空调随发动机间歇制冷；
2）对于a部分空调开启后，检测新风温度传感器7的温度值T7，回风温度传感器9的温度值T9，室外温度传感器11的温度值T11，然后空调系统的控制器将T7、T9、T11与设定值t11进行相关逻辑比较，对应执行空调相关模式；其中空调模式分为三种：①若T11> t11，同时T9< T7，则运行空调内循环模式；②若T11> t11，同时T9≥T7，则执行空调外循环模式一；③若T11≤t11，则执行空调外循环模式二。
当空调系统检测到电池芯体T电池＞t电池1时，空调执行发动机联动模式，即空调控制器发出发动机启动请求信号，强制启动发动机并连续工作，空调随之进入连续制冷状态，此联动状态是将电池降温作为首要因素，节能作为次要因素；当空调系统检测到电池芯体t电池1＞T电池＞t电池2时，空调切换至发动机怠速智能启停模式，即空调控制器不再发出发动机启动请求信号，发动机保持正常混动怠速间歇式工作工况，空调随之进入间歇制冷状态，此怠速智能启停状态是将节能作为首要因素，电池降温作为次要因素，如图6所示，为空调进入发动机怠速智能启停模式时的工作状况示意图。
如图4所示，执行空调内循环模式时，新风门部件6关闭，排风门部件10关闭，回风门部件8打开，电池仓14为封闭状态；同时执行空调蒸发风机工作，冷凝器的冷凝风机工作，压缩机工作，排风扇不工作，实现电池仓内空气内循环模式。
如图5所示，执行空调外循环模式一时，新风门部件6打开，排风门部件10打开，回风门部件8关闭，电池仓与外界为连通状态；同时执行空调蒸发风机工作，冷凝器的冷凝风机工作，压缩机工作，排风扇工作。空调通过对电池仓内空气温度与外界新鲜空气温度比较，选取温度较低的外界空气作为空调的进气，可使空调出风温度降低，提高电池的降温速度，从而降低整车消耗。
执行空调外循环模式二时，新风门部件6打开，排风门部件10打开，回风门部件8关闭，电池仓14与外界为连通状态；同时执行空调蒸发风机工作，排风扇工作，冷凝器的冷凝风机和压缩机均不工作。此时，仅利用外界的低温新鲜空气进行冷却电池，将经过电池后的高温空气通过排气部件排入大气，这样大大降低了电池冷却时的功率消耗，降低整车消耗。

Claims (5)

1.一种风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统，包括机械式压缩机（1）、空调机组（3）、空调故障显示屏（4）、电池机组、控制线束和系统管路，电池机组包括电池（13）和电池仓（14），空调机组（3）位于电池仓（14）的顶部，空调机组（3）包括冷凝器总成、蒸发器总成和电器控制器，蒸发器总成包括蒸发芯体和蒸发风机，其特征在于：所述蒸发芯体前端安装有新风门部件（6），新风门部件（6）的迎风面处安装有新风温度传感器（7），蒸发器总成的回风口出安装有回风门部件（8），回风门部件（8）的迎风面处安装有回风温度传感器（9），蒸发器总成的出风口处安装有出风温度传感器（5），所述冷凝器总成的进风口处安装有室外温度传感器（11），电池机组进风口处安装有进风温度传感器（2），所述电池仓顶部设有排风门，排风门处安装有排风门部件（10），排风门部件（10）的上方安装有排风扇部件（12），所述排风门部件（10）和排风扇部件（12）通过风腔与空调机组集成在一起；上述所有传感器通过控制线束与空调机组的电器控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）空调控制器采集电池芯体温度T电池，同时检测电池组进风温度传感器（2）的温度值T2，出风口温度传感器（5）的温度值T5，空调系统控制器将T电池、T2、T5与设定值t电池1、t电池2、t2、t5进行相关逻辑比较，对应执行空调相关动作；其中的逻辑比较分为三个部分：a.若T电池>t电池1，同时满足T2> t2，空调开启，为发动机联动状态，空调连续制冷；b.若T电池≤t电池2、或者T5≤t5，则空调关闭；c.若t电池1>T电池> t电池2，则进入发动机怠速智能启停模式，空调随发动机间歇制冷；
2）对于a部分空调开启后，检测新风温度传感器（7）的温度值T7，回风温度传感器（9）的温度值T9，室外温度传感器（11）的温度值T11，然后空调系统的控制器将T7、T9、T11与设定值t11进行相关逻辑比较，对应执行空调相关模式；其中空调模式分为三种：①若T11> t11，同时T9< T7，则运行空调内循环模式；②若T11> t11，同时T9≥T7，则执行空调外循环模式一；③若T11≤t11，则执行空调外循环模式二。
3.根据权利要求2所述的风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统的控制方法，其特征在于：所述执行空调内循环模式时，新风门部件（6）关闭，排风门部件（10）关闭，回风门部件（8）打开，电池仓（14）为封闭状态；同时执行空调蒸发风机工作，冷凝器的冷凝风机工作，压缩机工作，排风扇不工作。
4.根据权利要求2所述的风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统的控制方法，其特征在于：所述执行空调外循环模式一时，新风门部件（6）打开，排风门部件（10）打开，回风门部件（8）关闭，电池仓与外界为连通状态；同时执行空调蒸发风机工作，冷凝器的冷凝风机工作，压缩机工作，排风扇工作。
5.根据权利要求2所述的风冷式插电式混合动力客车电池冷却用空调系统，其特征在于：所述执行空调外循环模式二时，新风门部件（6）打开，排风门部件（10）打开，回风门部件（8）关闭，电池仓（14）与外界为连通状态；同时执行空调蒸发风机工作，排风扇工作，冷凝器的冷凝风机和压缩机均不工作。
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