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CN106457958A - 电动车的温控系统 - Google Patents

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CN106457958A
CN106457958A CN201580014073.9A CN201580014073A CN106457958A CN 106457958 A CN106457958 A CN 106457958A CN 201580014073 A CN201580014073 A CN 201580014073A CN 106457958 A CN106457958 A CN 106457958A
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Abstract

一种电动车的温控系统，其根据环境、动力系统、车内空调的温度状况来自动切换冷却液的循环路径，进行常态冷却模式、热回收暖气模式和辅助冷却模式的运作，以稳定动力系统温度，并节约空调耗能。

Description

电动车的温控系统 技术领域
本公开关于一种温控系统，尤指一种可视环境气温、动力系统、车内空调的温度状况来调整切换冷却液的循环路径，以进行三种不同模式运作的电动车的温控系统。
背景技术
一般而言，电动车主要是通过动力系统来进行相关的控制与运作，其中动力系统包括马达、马达控制器、马达驱动器及电池等。动力系统在持续运作的过程中会产生热能(或称废热能)，使动力系统的温度上升，造成动力系统内的装置效能衰退且降低使用寿命。为了使电动车的动力系统冷却，部分电动车系利用散热箱且将冷却液于运作的动力系统以及散热箱之间进行循环，借此可将动力系统运作时所产生的热能移转至冷却液并经由散热箱散热至空气中。
然而，散热箱的冷却效能会受到环境气温显著地影响，举例而言，当环境气温上升(例如环境气温达摄氏35度以上)时，散热箱内的冷却液的温度亦随之上升，且当动力系统的运作功率较大时，冷却液流经动力系统后再经由散热箱降温而输出的温度可能达摄氏50度至60度，此冷却液的温度将会高于动力系统的理想作业温度(例如摄氏5度至40度)，于此情况下，动力系统在散热箱的冷却液进行冷却循环后仍无法降温至理想作业温度，如此将容易造成其内部装置效能衰退甚至输出不稳定，且会导致装置使用寿命缩短。再则，由于电动车动力系统的装置温度会影响其效能(例如电动车动力系统的装置温度介于摄氏5度至40度时具有较佳效能)，现有的电动车的温控系统并无法同时在极冷以及酷热的环境或区域下运作(例如摄氏负40度至40度之间)，以对动力系统散热并确保动力系统(例如马达)可以正常运作及维持较佳效能，即使可以亦须增加许多加热以及冷却机构，如此将使电动车的成本大幅增加。因此，现有的电动车动力系统需要一种成本较低且能够在各种环境气温下均能有效保持冷却液的温度介于其理想作业温度的温控系统。
此外，由于电动车的空调系统所输出的暖气利用电能转换原理提供热能，因此在寒冷气候下行驶时，电动车的空调系统相当损耗电能，故相较于传统车，电动车在酷寒环境下反而无法达到节能减碳的效果，且会造成每次充电行驶的里程数大幅降低。因此，现有的电动车亦需要一种能够提升在寒冷气候时的能源利用效率的暖气供应手段以及其温控系统。
发明内容
本公开的目的在于提供一种电动车的温控系统，其可视环境、动力系统、车内空调的温度状况来自动调整切换冷却液的循环路径，以进行三种不同模式运作，以达到稳定动力系统温度，提升动力系统内装置的运作效能及使用寿命，并可节约空调耗能。
本公开的另一目的在于提供一种电动车的温控系统，使温控系统的冷却液在环境气温上升或动力系统持续运作于高负载时仍能维持于理想作业温度，并于寒冷环境中将电动车的动力系统所产生的废热能回收以提供车内空调暖气，进而降低空调的耗能，以使电动车可适用于各种运作环境。
为达上述目的，本公开的一较佳实施方式为提供一种电动车的温控系统，包含：流路切换装置，具有第一端口、第二端口、第三端口及第四端口；液温调节装置，具有入口以及出口，液温调节装置的入口连接至流路切换装置的第一端口；车内空调热交换器，具有入口连接至液温调节装置的出口，以及出口连接至流路切换装置的第二端口；马达冷却管路，具有入口以及出口，该马达冷却管路的出口连接至流路切换装置的第三端口；以及散热箱，具有入口连接至流路切换装置的第四端口，以及出口连接至马达冷却管路的入口。其中，流路切换装置依据电动车的温控系统的一常态冷却模式、一热回收暖气模式及一辅助冷却模式而切换形成冷却液的各循环路径，以于常态冷却模式时将液温调节装置所输出的冷却液传送至车内空调热交换器，于热回收暖气模式时将马达冷却管路所输出的冷却液传送至车内空调热交换器，以及于辅助冷却模式时将液温调节装置所输出的冷却液传送至马达冷却管路。
附图说明
图1为本公开电动车的温控系统于常态冷却模式的架构示意图。
图2为本公开电动车的温控系统于辅助冷却模式及热回收暖气模式的架构示意图。
图3为本公开电动车的温控系统的电路方块图。
【符号说明】
1：电动车的温控系统
101：液温调节装置
102：车内空调热交换器
103：马达冷却管路
104：散热箱
105：第一泵
106：第二泵
108：流路切换装置
110：控制器
112：温度传感器
101a、102a、103a、104a：入口
101b、102b、103b、104b：出口
108a：第一端口
108b：第二端口
108c：第三端口
108d：第四端口
C1：第一循环路径
C2：第二循环路径
C3：第三循环路径
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用于限制本公开。
图1为本公开电动车的温控系统于常态冷却模式的架构示意图，图2为本公开电动车的温控系统于辅助冷却模式及热回收暖气模式的架构示意图，以及图3为本公开电动车的温控系统的电路方块图。如第1、2及3图所示，本公开电动车的温控系统1适用于大型电动车，例如但不限于电动巴士。本公开电动车的温控系统1包括液温调节装置101、车内空调热交换器102、马达冷却管路103、散热箱104、第一泵105、第二泵106、流路切换装置108以及控制器110，其中控制器110电性连接于第一泵105、第二泵106、流路切换装置108与液温调节装置101，以控制第一泵105、第二泵106与液温调节装置101的作动以及控制流路切换装置108的流路切换运作。流路切换装置108架构于依据温控系统的常态冷却模式、热回收暖气模式(或称辅助加热模式)及辅助冷却模式而切换形成不同流路以设定冷却液的循环路径，且流路切换装置108具有第一端口108a、第二端口108b、第三端口108c及第四端口108d。
液温调节装置101接收冷却液并选择性地调节该冷却液的温度后输出，其中该液温调节装置101可为具有冷媒压缩循环单元以进行循环制冷的冷却液供应机。于一些实施例中，该液温调节装置101的冷媒压缩循环单元还具有逆循环制热功能，可将冷却液增温后输出。液温调节装置101的入口101a连接至流路切换装置108的第一端口108a，液温调节装置101的出口101b经由第一泵105连接至车内空调热交换器102的入口102a。
车内空调热交换器102为一组利用冷却液以调节车内空气温度的热交换器。车内空调热交换器102的入口102a经第一泵105而连接至液温调节装置101的出口101b，车内空调热交换器102的出口102b连接至流路切换装置108的第二端口108b。
马达冷却管路103为一组利用冷却液循环于动力系统内装置(例如但不限于马达、马达驱动器、马达控制器及/或电池)以吸收废热能的冷却循环管路。马达冷却管路103的入口103a连接至散热箱104的出口104b，马达冷却管路103的出口103b经由第二泵106连接至流路切换装置108的第三端口108c。
散热箱104为一组利用环境空气降低冷却液温度的散热箱，故其冷却功率根据环境温度的变化而变化，例如当环境温度升高时，散热箱104的冷却功率降低。散热箱104的入 口104a连接至流路切换装置108的第四端口108d，散热箱的出口104b连接于马达冷却管路103的入口103a。
第一泵105及第二泵106分别为可抽送冷却液且可控制冷却液流量的冷却液驱动装置，其中，第一泵105连接于液温调节装置101的出口101b及车内空调热交换器102的入口102a之间，用于将液温调节装置101内的冷却液驱动传送至车内空调热交换器102的入口102a。第二泵106连接于马达冷却管路103的出口103b及流路切换装置108的第三端口108c之间，用于将马达冷却管路103内的冷却液驱动传送至流路切换装置108的第三端口108c。
流路切换装置108依照各运作模式来设定冷却液循环路径，当电动车的温控系统1于常态冷却模式时，流路切换装置108的第一端口108a与第二端口108b的管路相连通，使液温调节装置101内的冷却液经由第一泵105驱动并传送至车内空调热交换器102的入口102a，此外，流路切换装置108的第三端口108c与第四端口108d的管路相连通，使马达冷却管路103输出的冷却液经由第二泵106驱动并传送至散热箱104的入口104a。当本公开电动车的温控系统1于热回收暖气模式以及辅助冷却模式运作时，流路切换装置108将其第一端口108a与第三端口108c相连通，且将其第二端口108b与第四端口108d相连通。
于一些实施例中，电动车的温控系统1还包括多个温度传感器112，架构于感测例如但不限于环境温度、车内空气温度、马达冷却管路103的入口103的冷却液温度。
当本公开电动车的温控系统1于常温冷却模式运作时，流路切换装置108会对应进行流路切换运作，以形成冷却液的第一循环路径C1以及第二循环路径C2。于本实施例中，流路切换装置108将其第一端口108a与第二端口108b相连通，且将其第三端口108c与第四端口108d相连通。此时，液温调节装置101、第一泵105、车内空调热交换器102与切换开关装置108将设定形成冷却液的第一循环路径C1。此外，马达冷却管路103、第二泵106、流路切换装置108与散热箱104将设定形成冷却液的第二循环路径C2。
当本公开电动车的温控系统1于热回收暖气模式以及辅助冷却模式运作时，流路切换装置108会对应进行流路切换运作，以形成冷却液的第三循环路径C3。于本实施例中，流路切换装置108将其第一端口108a与第三端口108c相连通，且将其第二端口108b与第四端口108d相连通。此时，液温调节装置101、第一泵105、车内空调热交换器102、切换开关装置108、散热箱104、马达冷却管路103与第二泵106将设定形成冷却液的第三循环路径C3。
以下将根据三种不同的作业模式进一步说明本公开电动车的温控系统的运作方式。请再参阅图1，当电动车所处的环境气温适中且不需要加强对其动力系统制冷功率时，电动车的温控系统1可运作于常态冷却模式。于常态冷却模式下，冷却液可于第一循环路径C1以及第二循环路径C2中进行循环，其中第一循环路径C1与第二循环路径C2各自独立，且冷却液的循环方向如箭头所示互为相反。详言之，流路切换装置108因应控制器110的控制将其第一端口108a与第二端口108b相连通，且将其第三端口108c与第四端口108d 相连通。第一泵105因应控制器110的控制而运作，使液温调节装置101内的冷却液经由第一泵105驱动并传送至车内空调热交换器102的入口102a，使冷却液导向车内空调热交换器102中循环以吸收车内空气的热能(亦即使车内空气降温)，再经由车内空调热交换器102的出口102b、流路切换装置108的第二端口108b与其第一端口108a而流向液温调节装置101的入口101a，再由液温调节装置101将相对高温的冷却液降温。通过冷却液于前述第一循环路径C1中进行循环，可使车内空调热交换器102依据使用者需求降低车内空气温度。
另一方面，马达冷却管路103接收由散热箱104所提供的冷却液，并使冷却液循环于动力系统中以吸收动力系统所产生的废热能，第二泵106因应控制器110的控制而运作，以驱动马达冷却管路103内的冷却液并导向流路切换装置108的第三端口108c与其第四端口108d，之后进入散热箱104的入口104a以通过散热箱104的冷却循环使冷却液降温，并由散热箱104的出口104b将冷却液输出至马达冷却管路103的入口103a。通过冷却液于前述第二循环路径C2内循环，可对动力系统进行散热。因此，于常态冷却模式下，液温调节装置101可视需求而提供低温的冷却液至车内空调热交换器102以使车内空气降温，且马达冷却管路103可将吸收废热能的冷却液导向散热箱104散热，使冷却液维持低温循环(保持冷却液的温度不超过动力系统的理想作业温度)，确保动力系统的运作效能。
请再参阅图2，当电动车所处的环境气温过高或动力系统的装置持续运作于高负载(或动力系统的废热能过多)，致使散热箱104的制冷功率无法维持动力系统于理想作业温度时，电动车的温控系统1自动切换运作于辅助冷却模式。于辅助冷却模式下，冷却液可于第三循环路径C3中进行循环。详言之，流路切换装置108因应控制器110的控制将其第一端口108a与第三端口108c相连通，且将其第二端口108b与第四端口108d相连通。第二泵106通过控制器110的控制而运作，以将马达冷却管路103内相对高温的冷却液驱动传送至流路切换装置108的第三端口108c与其第一端口108a，再导向液温调节装置101的入口101a，利用液温调节装置101进行冷却，例如使冷却液降温至低于环境温度以下。第一泵105通过控制器110的控制而运作，以将液温调节装置101内的冷却液驱动传送至车内空调热交换器102，并经由流路切换装置108的第二端口108b与其第四端口108d，进而导向散热箱104的入口104a，最后由散热箱104的出口104b流出并进入马达冷却管路103，以对动力系统进行散热。因此，于辅助冷却模式下，马达冷却管路103将相对高温的冷却液导向液温调节装置101以进行降温，通过冷却液于第三循环路径C3中进行循环，可使冷却液降低至环境气温以下，确保导回马达冷却管路103的冷却液的温度维持低温，使动力系统在经由冷却液降温的过程中其装置能正常运作且可保持其效能。
请再参阅图2，当电动车所处的环境气温过低，使用者要求电动车内空调提供暖气时，电动车的温控系统1自动切换运作于热回收暖气模式。于热回收暖气模式下，冷却液可于第三循环路径C3中进行循环。详言之，流路切换装置108因应控制器110的控制将其第一端口108a与第三端口108c相连通，且将其第二端口108b与第四端口108d相连通。第 二泵106通过控制器110的控制而运作，以将马达冷却管路103内相对高温的冷却液驱动传送至流路切换装置108的第三端口108c与其第一端口108a，再导向液温调节装置101的入口101a，此时，液温调节装置101可因应控制器110的控制而不运作。第一泵105通过控制器110的控制而运作，以将液温调节装置101内的冷却液驱动传送至车内空调热交换器102。此时，相对高温的冷却液将循环于车内空调热交换器102中以提供车内空气热能(亦即使车内空气升温)，再经由车内空调热交换器102的出口102b输出，并经由流路切换装置108的第二端口108b与其第四端口108d，进而导向散热箱104的入口104a，最后由散热箱104的出口104b流出并进入马达冷却管路103。于一些实施例中，如在极端寒冷的环境温度时，液温调节装置101可因应控制器110的控制而运作，使液温调节装置101的冷媒压缩循环单元执行逆循环制热功能，可使液温调节装置101输出至车内空调热交换器102的冷却液得以进一步增温，借此可达到车内暖气的需求。因此，于热回收暖气模式下，马达冷却管路103利用于动力系统中所吸收的废热能提供至车内空调热交换器102，使车内产生暖气，通过冷却液于第三循环路径C3中进行循环，可对动力系统散热并将动力系统所产生的废热能回收利用以降低空调的能耗。
综上所述，本公开提供一种电动车的温控系统，其可视环境、动力系统、车内空调的温度状况来自动调整切换冷却液的循环路径，以进行常态冷却模式、热回收暖气模式以及辅助冷却模式等不同模式运作，以达到稳定动力系统温度，提升动力系统内装置的运作效能及使用寿命，并可节约空调耗能。本公开电动车的温控系统，可于冷却液在环境气温上升或动力系统持续运作于高负载时仍能维持于理想作业温度，并于寒冷环境中将电动车的动力系统所产生的废热能回收以提供车内空调暖气，进而降低空调的耗能，以使电动车可适用于各种运作环境。
本公开得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护的范围。

Claims (7)

  1. 一种电动车的温控系统，包含：
    一流路切换装置，具有一第一端口、一第二端口、一第三端口及一第四端口；
    一液温调节装置，具有一入口以及一出口，该液温调节装置的该入口连接至该流路切换装置的该第一端口；
    一车内空调热交换器，具有一入口连接至该液温调节装置的该出口，以及一出口连接至该流路切换装置的该第二端口；
    一马达冷却管路，具有一入口以及一出口，该马达冷却管路的该出口连接至该流路切换装置的该第三端口；以及
    一散热箱，具有一入口连接至该流路切换装置的该第四端口，以及一出口连接至该马达冷却管路的该入口；
    其中，该流路切换装置依据该电动车的温控系统的一常态冷却模式、一热回收暖气模式及一辅助冷却模式而切换形成一冷却液的各循环路径，以于该常态冷却模式时将该液温调节装置所输出的该冷却液传送至该车内空调热交换器，于该热回收暖气模式时将该马达冷却管路所输出的该冷却液传送至该车内空调热交换器，以及于该辅助冷却模式时将该液温调节装置所输出的该冷却液传送至该马达冷却管路。
  2. 如权利要求1所述的电动车的温控系统，其还包括：
    一第一泵，连接于该温度调节装置的该出口以及该车内空调热交换器的该入口之间，以驱动该冷却液；以及
    一第二泵，连接于该马达冷却管路的该出口以及该流路切换装置的该第三端口之间，以驱动该冷却液。
  3. 如权利要求2所述的电动车的温控系统，其还包含一控制器，该控制器电性连接于该第一泵、该第二泵、该流路切换装置与该液温调节装置，以控制该第一泵、该第二泵与该液温调节装置的作动以及控制该流路切换装置的流路切换运作。
  4. 如权利要求2所述的电动车的温控系统，其中当该电动车的温控系统于该常态冷却模式运作时，该流路切换装置的该第一端口与该第二端口相连通，该流路切换装置的该第三端口与该第四端口相连通，且该第一泵致能运作，使该冷却液于该液温调节装置、该第一泵、该车内空调热交换器与该流路切换装置所形成的一第一循环路径中进行循环。
  5. 如权利要求4所述的电动车的温控系统，其中当该电动车的温控系统于该常态冷却模式运作时，该第二泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第二泵、该流路切换装置与该散热箱所形成的一第二循环路径中进行循环。
  6. 如权利要求2所述的电动车的温控系统，其中当该温控系统于该辅助冷却模式运作时，该流路切换装置的该第一端口与该第三端口相连通，该流路切换装置的该第二端口与该第四端口相连通，且该第一泵与与该第二泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第二泵、该流路切换装置、该液温调节装置、该第一泵、该车内空调热交换器与该散热 箱所形成的一第三循环路径中进行循环，其中该液温调节装置架构于将该冷却液降温后输出。
  7. 如权利要求2所述的电动车的温控系统，其中当该温控系统于该热回收暖气模式运作时，该流路切换装置的该第一端口与该第三端口相连通，该流路切换装置的该第二端口与该第四端口相连通，且该第一泵与该第二泵致能运作，使该冷却液于该马达冷却管路、该第二泵、该流路切换装置、该液温调节装置、该第一泵、该车内空调热交换器与该散热箱所形成的一第三循环路径中进行循环，其中该液温调节装置不运作或对该冷却液增温后输出。
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