CN106677879A - 混合动力汽车热交换系统及方法 - Google Patents

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闫阁
岳辉
黄文刚
黄洪波
王吉涛
刘铭花
崔贵兴
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Abstract

本发明适用于汽车发动机热交换技术领域，提供了一种混合动力汽车热交换系统，包括发动机控制单元，用于实时采集发动机的温度；热交换控制单元，通过CAN总线分别连接显示单元以及所述发动机控制单元；无刷风机，设于换热装置上，并且电连接所述热交换控制单元；所述热交换控制单元用于获取所述发动机的温度及无刷风机的转速，并控制所述无刷电机的运行状态。本发明还相应的提供一种混合动力汽车热交换方法。借此，本发明可以根据车辆的实时工况对车辆进行精确换热，使车辆一直处于最佳工作温度状态，从而降低车辆燃料消耗和排放，提高车辆可靠性和耐久性。

Description

混合动力汽车热交换系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车发动机热交换技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车热交换系统及方法。
背景技术
面对日益严峻的能源短缺和环境污染的挑战，为了实现经济、环境的可持续发展，大力发展新能源汽车，成为实现汽车行业可持续发展的重要途径，其中重要的一项就是发展混合动力汽车。目前混合动力汽车在我国发展比较迅速，混合动力汽车与传统汽车的根本区别在于其拥有独特而复杂的能量及驱动系统，具有热源多、负荷大、温度要求范围窄、换热回路多、相关部件多的特点，这需要对热交换系统有效的设计和控制。而传统换热方式通常以温度极限控制为目标，经常出现发动机和电机过度换热或者换热不足，造成发动机和电机温度过高或过低，从而造成车辆寿命减少、能源浪费、环境污染等问题。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种混合动力汽车热交换系统及方法，其可以根据车辆的实时工况对车辆进行精确换热，使车辆一直处于最佳工作温度状态，从而降低车辆燃料消耗和排放，提高车辆可靠性和耐久性。
为了实现上述目的，本发明提供一种混合动力汽车热交换系统，包括
发动机控制单元，用于实时采集发动机的温度；
热交换控制单元，通过CAN总线分别连接显示单元以及所述发动机控制单元；
无刷风机，设于换热装置上，并且电连接所述热交换控制单元；
所述热交换控制单元用于获取所述发动机的温度及无刷风机的转速，并控制所述无刷电机的运行状态。
根据本发明的混合动力汽车热交换系统，所述换热装置包括发动机换热器、电机换热器、中冷器及风罩。
根据本发明的混合动力汽车热交换系统，所述发动机换热器、电机换热器及中冷器各对应设置有两个所述无刷风机。
根据本发明的混合动力汽车热交换系统，所述热交换控制单元通过PWM信号控制所述无刷风机。
本发明还提供一种通过上述混合动力汽车热交换系统实现的热交换方法，包括以下步骤：
以发动机温度及无刷风机的转速为参数设置热交换策略；
采集发动机的实时温度以及无刷风机的转速，并将数据发送至热交换控制单元；
根据所述热交换策略以及发动机的实时温度和无刷风机的转速调节所述无刷风机的运行状态。
根据本发明的混合动力汽车热交换方法，所述以发动机温度及无刷风机的转速为参数设置热交换策略步骤包括：
根据混合动力汽车的典型运行工况，分析发动机、传动系统、电机及控制器部件有效功率及相应换热功率的相关关系，构建各系统的热交换数据库；
根据所述热交换数据库以及环境温度、冷却液换热层、风速发动机的转速与负荷进行仿真处理；
根据不同发动机温度及无刷风机的转速设置热交换策略。
本发明通过发动机控制单元实时采集发动机的温度，并将温度传送到热交换控制单元，热交换控制单元通过CAN总线分别连接显示单元以及所述所述发动机控制单元。另外，在换热装置上设置无刷风机，该风机电连接所述热交换控制单元。具体的，所述热交换控制单元用于获取所述发动机的温度及无刷风机的转速，并控制所述无刷电机的运行状态。借此，本发明可以根据车辆的实时工况对车辆进行精确换热，使车辆一直处于最佳工作温度状态，从而降低车辆燃料消耗和排放，提高车辆可靠性和耐久性。
附图说明
图1是本发明的热交换系统结构示意图；
图2是本发明的换热装置结构示意图；
图3是本发明的换热方法流程图；
图4是本发明的换热策略设置流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，本发明提供了一种热混合动力汽车热交换系统，其包括发动机控制单元10、热交换控制单元20、无刷风机30及换热装置60，具体的，
发动机控制单元10，用于实时采集发动机50的温度。
热交换控制单元20，通过CAN总线分别连接显示单元70以及所述发动机控制单元10。
无刷风机30，设于换热装置60上，并且电连接所述热交换控制单元20。
所述热交换控制单元20用于获取所述发动机50的温度及无刷风机30的转速，并控制所述无刷电机30的运行状态。
本发明的实施例中，结合图2，图换热装置60包括发动机换热器61、电机换热器62、中冷器63及风罩64。其中，发动机换热器61、电机换热器62及中冷器63采用独立化、模块化的布置设计，并且各结构尺寸可根据不同的车辆实际应用情况改变。无刷风机30安装于风罩64上，并且优选的，发动机换热器61、电机换热器62及中冷器63各对应设置有两个所述无刷风机。当然，无刷风机的数量并不仅限于上述数量，其可根据实际情况增加或者减少。
当热交换控制单元20及风机组工作，CAN线通过实时读取发动机控制单元10的温度，并传输到热交换控制单元20中，当热交换控制单元20检测到发动机50在工作后，CAN线信号通过热交换控制单元20设定的控制方案处理，输出PWM控制信号，控制无刷风机的转速，从而改变换热装置60的换热功率，使发动机和电机稳定在一个最佳工作温度范围内。
另外，本发明配有外接显示单元70来显示重要的信息，如发动机和电机的实时状态、故障代码等。
对于热交换控制单元20的数据库，是通过整机热平衡实验和软件仿真，分析发动机、传动系统、电机、控制器等关键部件有效功率及相应换热功率的相关关系构建而成，是提供热交换控制单元20的设计依据和有效控制的关键参数。
同时分析不同工况下的热交换需求，构建全工况热交换方案。基于KULI/Flowmaster软件，构建以环境温度、冷却液换热量、风速、发动机的转速与负荷为输入量，以风扇转速为输出量的仿真模型。然后基于风扇能量最小化原则，并通过试验验证和优化形成全工况的热交换方案。
所述得到的热交换方案在MATLAB/Simulink搭建模型，利用代码自动生成工具TargetLink转化为C代码，下载到热交换控制单元20中运行。
本发明统筹发动机和电机与整车的冷、热能量关系，由局部换热转向整车管理与系统集成，根据车辆的实时工况对车辆进行精确换热，使车辆一直处于最佳工作温度状态，从而降低车辆燃料消耗和排放，提高车辆可靠性和耐久性。
参见图3，本发明提供了一种通过如上所述系统实现的热混合动力汽车热交换方法，其包括如下步骤：
步骤S301，以发动机温度及无刷风机的转速为参数设置热交换策略。
步骤S302，采集发动机的实时温度以及无刷风机的转速，并将数据发送至热交换控制单元。
步骤S303，根据所述热交换策略以及发动机的实时温度和无刷风机的转速调节所述无刷风机的运行状态。
再结合图4，步骤S301具体包括：
根据混合动力汽车的典型运行工况，分析发动机、传动系统、电机及控制器部件有效功率及相应换热功率的相关关系，构建各系统的热交换数据库；
根据所述热交换数据库以及环境温度、冷却液换热层、风速发动机的转速与负荷进行仿真处理；
根据不同发动机温度及无刷风机的转速设置热交换策略。
本发明由以温度极限控制转向对车辆精确温控，构建了全工况热交换ECU的控制方案，以工况优化控制为出发点，以达到节能降耗和减少排放的目标。
综上所述，本发明通过发动机控制单元实时采集发动机的温度，并将温度传送到热交换控制单元，热交换控制单元通过CAN总线分别连接显示单元以及所述所述发动机控制单元。另外，在换热装置上设置无刷风机，该风机电连接所述热交换控制单元。具体的，所述热交换控制单元用于获取所述发动机的温度及无刷风机的转速，并控制所述无刷电机的运行状态。借此，本发明可以根据车辆的实时工况对车辆进行精确换热，使车辆一直处于最佳工作温度状态，从而降低车辆燃料消耗和排放，提高车辆可靠性和耐久性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种混合动力汽车热交换系统，其特征在于，包括
发动机控制单元，用于实时采集发动机的温度；
热交换控制单元，通过CAN总线分别连接显示单元以及所述发动机控制单元；
无刷风机，设于换热装置上，并且电连接所述热交换控制单元；
所述热交换控制单元用于获取所述发动机的温度及无刷风机的转速，并控制所述无刷电机的运行状态。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车热交换系统，其特征在于，所述换热装置包括发动机换热器、电机换热器、中冷器及风罩。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车热交换系统，其特征在于，所述发动机换热器、电机换热器及中冷器各对应设置有两个所述无刷风机。
4.根据权利要求1～3任一项所述的混合动力汽车热交换系统，其特征在于，所述热交换控制单元通过PWM信号控制所述无刷风机。
5.一种通过如权利要求4所述的混合动力汽车热交换系统实现的热交换方法，其特征在于，包括以下步骤：
以发动机温度及无刷风机的转速为参数设置热交换策略；
采集发动机的实时温度以及无刷风机的转速，并将数据发送至热交换控制单元；
根据所述热交换策略以及发动机的实时温度和无刷风机的转速调节所述无刷风机的运行状态。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车热交换方法，其特征在于，所述以发动机温度及无刷风机的转速为参数设置热交换策略步骤包括：
根据混合动力汽车的典型运行工况，分析发动机、传动系统、电机及控制器部件有效功率及相应换热功率的相关关系，构建各系统的热交换数据库；
根据所述热交换数据库以及环境温度、冷却液换热层、风速发动机的转速与负荷进行仿真处理；
根据不同发动机温度及无刷风机的转速设置热交换策略。
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CN104395164A (zh) * 2012-07-05 2015-03-04 沃尔沃建造设备有限公司 用于混合动力施工机械的使用风扇的旋转力的电池充电系统和其充电方法
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费洪庆: "混合动力客车热管理系统的设计与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅱ辑)》 *

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