CN104863774B - 混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了混合动力汽车的快速启动预热装置及其控制方法，包括：加热室，其外侧设有空气流通装置，内部设置有加热板及换热水管，分别通过电流控制器及流量控制器与加热室相连，在换热水管进出水口处及加热板设置温度传感器，温度传感器同时也与电流控制器及流量控制器相连，控制电流量及换热流体量，同时也可以控制电流的导通与断开。由于控制器的设置，使本发明同时具有电流量及换热流体量可控和电流开关可控的特点，从而也使本发明具有升温传热速度快，热损耗小，热能转换率高，节约能耗等特点。

Description

混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力汽车预热技术领域，具体涉及混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法。

背景技术

在北方及西部高原地带的冬季，由于环境温度很低，对发动机启动造成很大影响。为了使发动机在不同温度的低温条件下快速启动，有必要安装改善启动的辅助装置，以促进燃料的充分利用和减少启动阻力，燃油加热器作为一种普遍通用的加热器，如中国发明专利申请201410625694.8中介绍了一种汽车发动机低温启动装置，通过对冷空气的限制，提供一种方便发动机低温启动的装置，但由于冬季气温低，燃油粘度增高，启动阻力矩增大，存在点火速度慢，热能转化时间长的问题，所以在低温状态下改变预热能源能够有助于提高加热效率，但现在普遍使用过程中加热能源未能随着外界环境温度变化而变化，断开与导通也不能及时操控，造成能源浪费，同时换热效率低，热损耗过大也是低温启动加热过程中不可避免的问题。

发明内容

本发明提供混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法，目的是解决发动机在低温条件下快速启动并且调节启动后加热电流及换热液体量的问题，提供一种升温传热速度快，热损耗小，热能转换率高，节约能耗，在不同温度下可调节预热装置中加热板电流强度及开关，同时也可根据不同温差调节换热液体量的预热装置。

本发明是这样实现的：

混合动力汽车的快速启动预热装置，包括：

加热室，其内部设置有至少一个加热板，所述加热板横向贯穿所述加热室，所述加热板上涂有加热膜，用于通电后加热加热室内空气，所述加热板与电流控制器相连，其用于根据温度控制加热板电流量及开关；

其中，所述加热膜为节能纳米电热器件。

空气流通装置，其设置在加热室外侧，包括加热空气入口、加热后暖空气出口及空气风扇，预加热空气通过所述空气风扇吸入作用，从加热空气入口流入通过加热室外侧，与加热室壁进行热交换后，从加热后暖空气出口流出；

液体流动装置，其包括至少一根换热水管及发动机水套，所述换热水管设置在加热室内部，平行分布于所述加热板两侧，用于在加热室内与热气流进行热交换，所述发动机水套设置在发动机外侧，通过水泵作用，所述换热水管与发动机水套相连构成封闭循环系统；

其中，所述换热水管为耐高温材质制成；

流量阀，其与所述换热水管进水口相连，用于开关所述换热水管；

温度传感器，其设置在换热水管进出水口处及加热板外表面处，用于测量换热水管进出水口液体温度及加热板温度；

流量控制器，其根据所述换热水管进出水口液体温度，控制所述流量阀的开关，根据所述换热水管进出水口液体温度控制水泵的进水量；

其中，电流控制器与流量控制器组成控制装置，其与所述温度传感器相连。

优选的是，所述空气流通装置中设有热传导片结构，用于增加加热室与所述空气流通装置内通过的预加热空气的热交换。

优选的是，所述加热板两侧设有热传导片结构，用于增加加热板与所述加热室内空气的热交换。

优选的是，所述换热水管中具有内夹层结构，以用于填充防冻液。

优选的是，所述加热室内部中心位置设置导流装置，用于加热使内部热气流均匀。

优选的是，所述加热后暖空气出口与驾驶室相连，用于驾驶室供暖需求。

一种混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法，通过所述的控制装置；其进行调节加热板电流I₁，通电加热板数n₁及换热水管进水管数n₂，通过计算，其中T₀是所述发动机启动时发动机水套指定温度，T₁是换热水管进水口液体温度，T₃是加热板加热前温度，T₄是加热板加热后温度，C₁是所述液体流动装置内液体比热容，C₂是所述加热板比热容，m₁是液体流动装置内液体总质量，m₂是通电加热的加热板质量，η是加热室热能转化为水套内液体热能的转化效率，A是常数，e为自然对数的底数；调节通电加热的加热板数n₁按如下方式调节：

步骤一：当时，n₁＝1；

步骤二：当时，n₁＝2；

步骤三：当时，n₁＝3；

……

步骤N：n₁＝N₁，此时加热板全部通电，其中T₂是换热水管出水口液体温度，N₁是所述加热板的总数；

调节水管进水管数n₂按如下方式调节：

步骤一：当时，n₂＝1；

步骤二：当时，n₂＝2；

步骤三：当时，n₂＝3；

……

步骤N：n₂＝N₂，此时进水管全部开放，其中T₂是换热水管出水口液体温度，N₂是所述换热水管的总水管数。

优选的是，当T₁达到T₀时，所述电流控制器断开电流，当T₁未达到T₀时，所述电流控制器导通电流，其中T₀是发动机启动时所述发动机水套指定温度。

优选的是，所述导流装置按照以下方式调节：步骤一：当0≤|T₂-T₁|＜20时，所述导流装置关闭；步骤二：当20≤|T₂-T₁|时，所述导流装置开启。

优选的是，所述水泵进水量按照以下方式调节：步骤一：当0≤|T₂-T₁|＜35时，所述水泵进水量调节至进水量低档；步骤二：当35≤|T₂-T₁|时，所述水泵进水量调节至进水量高档。

本发明至少包括以下有益效果：由于流量控制器和电流控制器的设置，因此能够控制换热水管开关、加热板电流开关、水泵流量；由于调节电流的控制方法，因此能够调节加热板的通电电流，在提高换热效率的同时也节约能耗。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述混合动力汽车的快速启动预热装置的结构示意图。

图2为本发明所述混合动力汽车的快速启动预热装置控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：加热室内部设置至少一个加热板111，电流控制器151开启后，加热板111上电热膜通电后产生热能，其中，所述加热膜为节能纳米电热器件，产生的热能传导到加热板111上，加热板111以热辐射的形式将热量传递给加热室中空气，同时热空气将热量传递到加热室壁上，在加热室外侧设置空气流通装置120，空气流通装置120包括预加热空气入口121、加热后暖空气出口122及空气风扇123，在空气风扇123的吸入作用下，空气经预加热空气入口121进入到空气流通装置120中，经过加热室壁加热作用，进行热交换使温度升高后经由加热后热空气出口122排出，在加热室内部设置有至少一根耐高温换热水管131，换热水管131内液体经过与加热室内热气流的加热作用，进行热交换温度升高后经由热水管131出水管流出，换热水管131与发动机水套132入水口相连，进入到发动机水套132内的液体与发动机机体进行热交换，使发动机均匀持续升温，发动机水套132出水口管道连接水泵135，在发动机水套132内的流出的液体经过水泵135的作用回到换热水管131内，换热水管131和发动机水套132形成循环流体系统；电流控制器151与温度传感器140、141、142相连，电流控制器151能够根据温度传感器141、142控制加热板111加热开关与根据温度传感器140、141、142控制加热板111电流量，流量阀134及水泵135分别与流量控制器152相连，流量控制器152能够根据温度传感器141、142通过流量阀134控制换热水管131的开关，同时根据温度传感器141、142控制水泵135的流量。

图2示出了根据本发明控制方法的一种实现形式，其具体操作流程如下：

S210：通过温度传感器140采集所需要的温度T₀,T₁,T₂,T₃,T₄，其中T₀是发动机启动时发动机水套指定温度，T₁是换热水管入水口液体温度，T₂是换热水管出水口液体温度，T₃是加热板加热前温度，T₄是加热板加热后温度。

S220、S221、S222：在温度传感器141、142和流量阀134、水泵135之间设置流量控制器152，在电流控制器151及加热板111之间设置温度传感器140，同时电流控制器151也与温度传感器141、142相连，通过电流控制器151预设程序判断，当换热水管入水口液体温度T₁达到发动机启动时发动机水套指定温度T₀时，电流控制器151断开电流，此时水泵继续工作，当换热水管入水口液体温度T₁未达到发动机启动时发动机水套指定温度T₀时，电流控制器151导通电流，如此往复循环工作，直至发动机正常启动；低温启动时，根据温度传感器140、141、142传输数据，电流控制器151通过计算加热板通电电流I₁，其中C₁是所述液体流动装置内液体比热容，C₂是所述加热板比热容，m₁是液体流动装置内液体总质量，m₂是通电加热的加热板质量，η是加热室热能转化为水套内液体热能的转化效率，A是常数，e为自然对数的底数；在本实施例中，A＝4.7，T₀＝35。

S230：电流控制器151根据温度传感器141、142调节通电加热板数n₁按如下方式调节：

步骤一：当时，n₁＝1；

步骤二：当时，n₁＝2；

步骤三：当时，n₁＝3；

……

步骤N：n₁＝N₁，此时加热板全部通电，其中T₂是换热水管出水口液体温度，N₁是所述加热板的总数，在本实施例中，N₁＝2。

流量控制器152根据温度传感器141、142通过流量阀134调节水管进水管数n₂按如下方式调节：

步骤一：当时，n₂＝1；

步骤二：当时，n₂＝2；

步骤三：当时，n₂＝3；

……

步骤N：n₂＝N₂，此时进水管全部开放，N₂是所述换热水管的总水管数，在本实施例中，N₂＝4。

S240、S241、S242：当换热水管出水口液体温度与换热水管入水口液体温度满足如下关系时，控制器对导流装置进行控制，当0≤|T₂-T₁|＜20时，所述导流装置关闭；当20≤|T₂-T₁|时，所述导流装置开启。

S250、S251、S252：当换热水管出水口液体温度与换热水管入水口液体温度满足如下关系时，流量控制器152对水泵135进水量进行控制，当0≤|T₂-T₁|＜35时，所述水泵进水量调节至进水量低档；当35≤|T₂-T₁|时，所述水泵进水量调节至进水量高档。

在另一种实施例中，在空气流通装置中设有热传导片结构112，气流经加热室壁时，可通过热传导片112把大部分热量传递到空气流通装置120，使在加热室内产生的热量更好的与空气进行热交换。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此，在实施本发明是，可以根据使用者需求改变其结构形状大小等。

在另一种实施例中，在加热板两侧设有热传导片结构113，当加热板被加热后，产生的热量可通过热传导片113把热量更好的传递到加热室内，使在加热室内产生的热量更好的与空气进行热交换。

在另一种实施例中，换热水管内设有内夹层结构133，其内部可用来填充防冻液，在低温过低时，可以防止由于温度过低水箱内水冻结的问题。

在另一种实施例中，所述加热室内部中心位置设置导流装置114，根据换热水管进出口处温度控制开启与关闭，能够有助于加热室内部热空气对流，从而更好的使加热室内部空气温度均匀。

在另一种实施例中，空气流通装置的加热后暖空气出口122与驾驶室相连，加热后的暖空气可以用来提升驾驶室温度，在低温启动车辆满足驾驶室的供暖需求。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明中预热装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本发明，由于预热装置中的控制器的设置，使发动机在低温条件下能够快速启动并且解决了调节启动后加热电流及换热液体量的问题，提供一种升温传热速度快，热损耗小，热能转换率高，节约能耗，在不同温度下可调节预热装置中加热板电流强度及开关，同时也可根据不同温差调节换热液体量的预热装置。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法，其特征在于，进行调节加热板电流I₁，通电加热板数n₁及换热水管进水管数n₂，通过计算，其中T₀是发动机启动时发动机水套指定温度，T₁是换热水管进水口液体温度，T₃是加热板加热前温度，T₄是加热板加热后温度，C₁是液体流动装置内液体比热容，C₂是加热板比热容，m₁是液体流动装置内液体总质量，m₂是通电加热的加热板质量，η是加热室热能转化为水套内液体热能的转化效率，A是常数，e为自然对数的底数；调节通电加热的加热板数n₁按如下方式调节：

步骤一：当时，n₁＝1；

步骤二：当时，n₁＝2；

步骤三：当时，n₁＝3；

……

步骤N：n₁＝N₁，此时加热板全部通电，

其中T₂是换热水管出水口液体温度，N₁是所述加热板的总数；

调节换热水管进水管数n₂按如下方式调节：

步骤一：当时，n₂＝1；

步骤二：当时，n₂＝2；

步骤三：当时，n₂＝3；

……

步骤N：n₂＝N₂，此时进水管全部开放，

其中T₂是换热水管出水口液体温度，N₂是所述换热水管的总水管数。

2.如权利要求1所述的混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法，其特征在于，当T₁达到T₀时，电流控制器断开电流，当T₁未达到T₀时，电流控制器导通电流，其中T₀是发动机启动时所述发动机水套指定温度。

3.如权利要求1所述的混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法，其特征在于，导流装置按照以下方式调节：步骤一：当0≤|T₂-T₁|＜20时，所述导流装置关闭；步骤二：当20≤|T₂-T₁|时，所述导流装置开启。

4.如权利要求2所述的混合动力汽车的快速启动预热装置的控制方法，其特征在于，水泵进水量按照以下方式调节：步骤一：当0≤|T₂-T₁|＜35时，所述水泵进水量调节至进水量低档；步骤二：当35≤|T₂-T₁|时，所述水泵进水量调节至进水量高档。