新能源纯电动机车用热管理系统及其新能源纯电动机车的制作方法

本发明涉及一种新能源机车，特别是公开一种新能源纯电动机车用热管理系统及其新能源纯电动机车。

背景技术：

1、新能源纯电动机车的动力部分由若干个的动力电池组和牵引电机构成，动力电池组和牵引电机等装置在机车行驶时会产生很多热量，使动力电池组和牵引电机温度升高。

2、动力电池的适宜温度约在10～45°c之间，过高或过低的温度都将造成动力电池寿命的较快衰减，并影响动力电池的安全性。

3、牵引电机的动力输出能力会随着热量的堆积逐渐衰减，永磁同步电机甚至会使其内部的永磁体退磁，最终导致牵引电机无法再为车辆行驶提供动力输出，牵引电机的工作温度不能超过75℃，最合适的工作温度应该低于65℃。

4、动力电池和牵引电机工作温度区间不同，因而需要二种不同温度的冷却介质。

5、机车司机室是机车司机长时间工作的场所，合适的环境温度能改善司机的工作条件，避免司机的疲劳，提高司机的工作效率和工作准确率，提高机车行驶安全性。但目前现有技术中新能源纯电动机车散热系统多为自冷或风冷，存在散热不均匀、散热效率低及噪音相对较大等缺点，不利于为机车司机室提供稳定的温度调节支持，同时无法对动力电池组、牵引电机等产生的废热能进行吸收利用，浪费能耗。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术的缺陷，设计一种新能源纯电动机车用热管理系统及其新能源纯电动机车，通过热管理系统控制，在满足动力电池组及牵引电机对冷却介质不同温度需求的同时，还可为机车司机室稳定供热，提高整车系统的能效比，并提升了动力电池续航能力。

2、本发明是这样实现的：一种新能源纯电动机车用热管理系统及其新能源纯电动机车，其特征在于：所述的新能源纯电动机车包括车架和设于车架上的司机室、整车控制器，以及分别与整车控制器连接的新能源纯电动机车用热管理系统、牵引电机系统、动力电池系统和传感器系统，还包括将牵引电机系统动力通过传动带动行驶轮系统运动的传动系统，所述新能源纯电动机车用热管理系统包括制冷系统、动力电池组冷却系统和牵引电机冷却系统，所述的制冷系统包括通过管路连接的电动压缩机、气液分离器、换热器、电子膨胀阀、第一风扇、车外散热器、第二风扇、第一室内散热器、第三三通阀，所述的动力电池组冷却系统包括通过管路连接的换热器、第二三通阀、若干个独立的电池组、电池组冷却水泵、第二电磁阀、第二风扇、第二室内散热器，所述的牵引电机冷却系统包括通过管路连接的换热器、第一三通阀、若干个独立的牵引电机、电机冷却水泵、第一电磁阀、第二风扇、第三室内散热器，所述的电池组和牵引电机分别与制冷系统的换热器管路连接，通过各自连接管路形成的冷却液回路冷却。

3、所述的制冷系统、动力电池组冷却系统及制冷系统工作散发的热量在环境温度较低时通过设置于各自连接管路构成的换热回路上的室内散热器为司机室供暖，所述的传感器系统用于获取司机室、电池组和牵引电机的温度信息，并传输给整车控制器。

4、所述新能源纯电动机车用热管理系统包括制冷系统、动力电池组冷却系统和牵引电机冷却系统，所述的制冷系统包括通过管路连接的电动压缩机、气液分离器、换热器、电子膨胀阀、第一风扇、车外散热器、第二风扇、第一室内散热器和第三三通阀，所述的动力电池组冷却系统包括通过管路连接的换热器、第二三通阀、若干个独立的电池组、电池组冷却水泵、第二电磁阀、第二风扇和第二室内散热器，所述的牵引电机冷却系统包括通过管路连接的换热器、第一三通阀、若干个独立的牵引电机、电机冷却水泵、第一电磁阀、第二风扇和第三室内散热器，所述的电动压缩机经气液分离器与换热器的冷却介质出口管路连接，所述的换热器的冷却介质入口在电子膨胀阀后分为两路，分别与车外散热器及位于司机室内的第一室内散热器的冷却介质出口管路连接，所述车外散热器、第一室内散热器的冷却介质入口管路分别连接至第三三通阀的两个端口，再管路连接至电动压缩机，构成冷却介质回路所述换热器的热交换管路分为两路，一路依次经第电磁阀和电机冷却水泵后与若干个并联设置的牵引电机管路连接，再经第一三通阀返回至换热器形成回路，另一路依次经第二电磁阀和电池组冷却水泵后与若干个并联设置的电池组管路连接，再经第二三通阀返回至换热器形成回路，所述的第一三通阀的另一端口设有管路连接至位于司机室内的第三室内散热器的换热管路，然后再返回至第一三通阀与换热器的连接管路上构成回路，所述第二三通阀的另一端口设有管路连接至位于司机室内的第二室内散热器的换热管路，然后再返回至第二三通阀与换热器的连接管路上构成回路。

5、在所述的车外散热器处设置有第一风扇，所述的第一室内散热器处设置有第二风扇，所述的第二室内散热器与第三室内散热器并排布置，并设有第三风扇。

6、所述电池组和牵引电机一一对应设置，分别设有1～n个，n大于或等于1。

7、调整各三通阀的通路方向，制冷系统通过电动压缩机、气液分离器、换热器、电子膨胀阀、车外散热器构成外散热循环回路，制冷系统通过电动压缩机、气液分离器、换热器、电子膨胀阀、第一室内散热器构成内散热循环回路，动力电池组冷却系统通过换热器、电池组、电池组冷却水泵构成冷却循环回路，在电池组温度达到动力电池组冷却系统开启温度时，冷却液在电池组冷却水泵的驱动下循环流动，动力电池组冷却系统通过第二室内散热器、换热器、电池组、电池组冷却水泵构成供暖循环回路，在电池组温度达到动力电池组冷却系统开启温度时，冷却液在电池组冷却水泵的驱动下循环流动，牵引电机冷却系统通过换热器、牵引电机、电机冷却水泵构成冷却循环回路，在牵引电机温度达到牵引电机冷却系统开启温度时，冷却液在电机冷却水泵的驱动下循环流动，牵引电机冷却系统通过第三室内散热器、换热器、牵引电机、电机冷却水泵构成供暖循环回路，在牵引电机温度达到牵引电机冷却系统开启温度时，冷却液在电机冷却水泵的驱动下循环流动。

8、所述制冷系统的冷媒通过制冷系统的制冷循环将动力电池组及牵引电机工作过程中产生的热量通过车外散热器或第一室内散热器传递到新能源纯电动机车外部，或传递到司机室内为司机室供暖，冷媒通过换热器降低动力电池组冷却系统及牵引电机冷却系统中的冷却液温度；所述动力电池组冷却系统的冷却液在冷却了电池组后，在不需要向司机室供暖时，高温冷却液直接通过换热器与制冷系统冷媒进行热交换，降低冷却液温度，冷却电池组的温度，在需要向司机室供暖时，高温冷却液先通过第二室内散热器为司机室供暖，温度降低后的冷却液再通过换热器与制冷系统冷媒进行热交换，进一步降低冷却液温度，继续冷却电池组；所述牵引电机冷却系统的冷却液在冷却了牵引电机后，在不需要向司机室供暖时，高温冷却液直接通过换热器与制冷系统冷媒进行热交换，降低冷却液温度，冷却牵引电机，在需要向司机室供暖时，高温冷却液先通过第三室内散热器为司机室供暖，温度降低后的冷却液再通过换热器与制冷系统冷媒进行热交换，进一步降低冷却液温度，继续冷却牵引电机。所述动力电池组冷却系统和牵引电机冷却系统都停止工作时，制冷系统停止工作。

9、所述的第一风扇和第二风扇根据制冷系统散发热量大小而调整转速和风量，所述的第三风扇根据司机室的室温调整转速和风量。

10、本发明的有益效果是：采用本发明所述热管理系统的新能源纯电动机车满足了市场对新能源纯电动机车散热效率高、噪音小、工作可靠性强的要求，同时满足了机车的动力电池组及牵引电机对不同温度冷却介质的需求，还可为机车司机室稳定供热，改善司乘人员工作环境，且降低了热管理系统的能耗，提高整车系统的能效比，提升了机车动力电池续航能力。