CN108979811A - 一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统及控制方法，该系统同时包括发动机高温冷却回路、动力电池高温冷却回路、动力电池低温加热回路以及一套温差发电装置。通过系统中温度传感器反馈的信息，由电控单元ECU控制不同电磁阀的开关，从而实现不同回路之间的切换。同时在系统中加入的温差发电装置可以利用回路中不同水箱中循环冷却液的温度差实现温差发电。该系统对发动机和动力电池进行冷却，保证在低温环境中动力电池能够得到加热并保持在最佳工作温度范围，同时利用系统温差进行发电的功能，既保证动力电池和发动机的正常工作状态，保护动力电池的使用寿命，亦发挥了混合动力汽车节能减排的优势。

Description

一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统及控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力汽车技术领域，尤其涉及到一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统及控制方法。

背景技术

在混合动力汽车上，发动机和动力电池是两个至关重要的动力源，它们对整车动力性有着重要的影响。许多环境因素会对动力电池性能产生影响，其中温度对动力电池性能的影响最大。温度过低或者温度过高会使动力电池的放电效率低下，影响到动力电池的工作状态及使用寿命。此时应对电池进行加热或冷却处理，使得温度适中，让电池能够处于最佳工作状态。同时，发动机的温度也会影响发动机的工作状态，发动机在运行过程中需要对其进行冷却处理，使其处于较好的工作状态。目前有许多发动机冷却及电池加热的系统，但他们几乎都是相互独立的系统，或者并未考虑对发动机产生的热量进行充分的利用。例如，中国专利公开号CN105529509A提出了为一种混合动力汽车动力电池低温加热系统及控制方法，包括发动机本体、水泵、水箱、温度传感器、动力电池、动力电池外的环绕式高温水管路、散热器、导管、电磁阀和电控单元ECU等。该系统通过两个回路实现发动机自动水冷却和动力电池自动加温的功能，但是并未考虑动力电池温度过高时的情况，也未对动力电池加热过后保持其处于最佳工作温度进行考虑，并且没有对系统散发出的余热进行充分的利用。本系统综合考虑了发动机和动力电池的冷却，以及动力电池低温加热，将这几种功能在同一个系统中实现，同时加入的温差发电装置也体现出该系统对于废热利用的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统及控制方法。在实现利用发动机余热给动力电池加热的同时，能够实现对发动机和动力电池余热进行利用及对发动机和动力电池进行散热。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统，包括发动机本体和动力电池，所述发动机本体通过第一连接管与第一水泵的进水端相连；所述第一水泵的出水端与第二连接管的一端相连通；第二连接管的另一端与第一水箱的进水口相连通，所述第一水箱上设有第一温度传感器，第一水箱的出水口与第三连接管的一端相连通，第三连接管的另一端与第一电磁阀的一端相连，所述第一电磁阀的另外两端分别与第四连接管的一端和第十三连接管相连，所述第四连接管的另一端与第二电磁阀相连，所述第二电磁阀通过第五连接管与散热器的进水端相连；所述散热器的出水端通过第六连接管与第二水箱的进水口相连，第二水箱的出水口通过第七连接管与第四电磁阀相连，所述第四电磁阀分别与第八连接管和第九连接管相连，其中，第八连接管与发动机本体相连；所述动力电池内部设有第二温度传感器，动力电池表面覆盖有环绕式水管，环绕式水管的一端与第九连接管相连，环绕式水管的另一端与第十连接管相连，第十连接管的另一端与第三电磁阀相连，所述第三电磁阀通过第十三连接管和第十一连接管分别与第一电磁阀和第二水泵的进水端相连，第二水泵的出水端通过第十二连接管与第二电磁阀相连；在第一水箱与第二水箱之间安装有温差发电装置；电控单元ECU分别第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵、第二水泵和风扇连接，分别用于不同状态下水循环回路的切换控制。

进一步的，所述第一温度传感器和第二温度传感器均连接到电控单元ECU。

进一步的，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀与第四电磁阀均为二位三通电磁阀。

进一步的，所述温差发电装置为低级热温差发电器。

进一步的，所述温差发电装置的热端安装在第一水箱上，冷端安装在第二水箱上，利用第一水箱、第二水箱温度的不同进行低级热温差发电。

一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统控制方法，包括如下几种模式：动力电池低温加热模式、发动机冷却模式与发动机冷却模式。

所述动力电池低温加热模式：发动机本体启动工作，而此时第二温度传感器感应动力电池温度过低时，此时电控单元ECU收到第二温度传感器响应的值，控制第一水泵启动，同时控制第一电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的状态，使从发动机本体中流出的经过加热的冷却液经第一连接管、第一水泵、第二连接管、第一水箱、第三连接管、第一电磁阀、第十三连接管、第三电磁阀、第十连接管到动力电池外的环绕式水管中给动力电池进行加热，经过环绕式水管的冷却液再经过第九连接管和第八连接管回流到发动机本体中，此时其它回路均处于关闭状态，不工作。

所述发动机冷却模式：当发动机本体启动工作，此时第二温度传感器并未感应到动力电池温度过低，电控单元ECU控制第一水泵启动，同时控制第一电磁阀、第二电磁阀、第四电磁阀和风扇的状态，从发动机本体流出的冷却液经第一连接管、第一水泵、第二连接管到第一水箱、再从第一水箱出来经第三连接管第四连接管、第五连接管到散热器，此时若第一水箱上的第一温度传感器感应到水温不是很高，电控单元ECU接受信号并控制风扇关闭，若第一温度传感器感应到水温较高，则电控单元ECU控制风扇开启，加速冷却液的降温，从散热器中流出的冷却液经第六连接管到第二水箱，再经第七连接管、第四电磁阀和第八连接管回到发动机本体，此时其它回路均处于关闭状态，不工作。

所述发动机和动力电池同时冷却模式：当动力电池上的第二温度传感器感应到动力电池的温度较高时，电控单元ECU接收到信号，此时第一水泵和第二水泵均处于开启状态，并且控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀与第四电磁阀除了第十三连接管外，其它连接管间均相通，同时散热器外的风扇开启，为冷却液快速降温。

有益效果：

1.本发明通过电控单元ECU控制电磁阀、水泵和风扇等部件，可以实现动力电池低温加热模式、发动机冷却模式和发动机和动力电池同时冷却模式。

2.实现了利用发动机余热给动力电池加热的同时，能够实现对发动机和动力电池余热进行利用及对发动机和动力电池进行散热。

3.在系统中加入的温差发电装置实现了利用回路中不同水箱中循环冷却液的温度差实现温差发电。

4.该系统对发动机和动力电池进行冷却，保证了在低温环境中动力电池能够得到加热并保持在最佳工作温度范围，同时利用系统温差进行发电的功能，既保证动力电池和发动机的正常工作状态，保护动力电池的使用寿命，亦发挥了混合动力汽车节能减排的优势。

附图说明

图1为本发明一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统的结构示意图；

图2为本发明图1中涉及到的动力电池低温加热模式的结构示意图；

图3为本发明图1中涉及到的发动机冷却模式的结构示意图；

图4为本发明图1中涉及到的发动机和动力电池同时冷却模式的结构示意图；

附图标记如下：

1发动机本体、2第一连接管、3第一水泵、4第二连接管、5第一水箱、6第一温度传感器、7第三连接管、8第一电磁阀、9第四连接管、10第五连接管、11散热器、12风扇、13第六连接管、14第二水箱、15第七连接管、16第四电磁阀、17第八连接管、18第九连接管、19动力电池、20环绕式水管、21第二温度传感器、22第十连接管、23第十三连接管、24第三电磁阀、25第十一连接管、26第二水泵、27第十二连接管、28第二电磁阀、29温差发电装置。

具体实施方式

为对本发明做进一步的了解，现结合附图1-4对本发明做进一步的描述：

结合附图1，一种混合动力汽车废热利用和散热系统，包括发动机本体1和动力电池19，所述发动机本体1通过第一连接管2与第一水泵3的进水端相连；所述第一水泵3的出水端与第二连接管4的一端相连通；第二连接管4的另一端与第一水箱5的进水口相连通，所述第一水箱5上设有第一温度传感器6，第一水箱5的出水口与第三连接管7的一端相连通，第三连接管7的另一端与第一电磁阀8的一端相连，所述第一电磁阀8的另外两端分别与第四连接管9的一端和第十三连接管相连23，所述第四连接管9的另一端与第二电磁阀28相连，所述第二电磁阀28通过第五连接管10与散热器11的进水端相连；所述散热器11的出水端通过第六连接管13与第二水箱14的进水口相连，第二水箱14的出水口通过第七连接管15与第四电磁阀16相连，所述第四电磁阀16分别与第八连接管17和第九连接管18相连，其中，第八连接管17与发动机本体1相连；所述动力电池19内部设有第二温度传感器21，动力电池19表面覆盖有环绕式水管20，环绕式水管20的一端与第九连接管18相连，环绕式水管20的另一端与第十连接管22相连，第十连接管22的另一端与第三电磁阀24相连，所述第三电磁阀24通过第十三连接管23和第十一连接管25分别与第一电磁阀5和第二水泵26的进水端相连，第二水泵26的出水端通过第十二连接管27与第二电磁阀28相连；在第一水箱8与第二水箱14之间安装有温差发电装置29；电控单元ECU分别第一电磁阀8、第二电磁阀28、第三电磁阀24、第四电磁阀16、第一水泵3、第二水泵26和风扇12连接，分别用于不同状态下水循环回路的切换控制；所述第一温度传感器6和第二温度传感器21均连接到电控单元ECU。所述第一电磁阀8、第二电磁阀28、第三电磁阀24与第四电磁阀16均为二位三通电磁阀。所述温差发电装置29为低级热温差发电器。所述温差发电装置29的热端安装在第一水箱5上，冷端安装在第二水箱14上，利用第一水箱5、第二水箱14水箱温度的不同进行低级热温差发电。

结合附图1和2，动力电池低温加热模式：当发动机本体1启动工作，第二温度传感器21感应动力电池温度19过低时，此时电控单元ECU收到第二温度传感器21响应的值，控制第一水泵3启动，同时控制第一电磁阀8、第三电磁阀24和第四电磁阀16的状态，使从发动机本体1中流出的经过加热的冷却液依次经过第一连接管2、第一水泵3、第二连接管4、第一水箱5、第三连接管7、第一电磁阀8、第十三连接管23、第三电磁阀24、第十连接管22到动力电池19外的环绕式水管20中给动力电池22进行加热，经过环绕式水管20的冷却液再依次经过第九连接管18、第四电磁阀16和第八连接管17回流到发动机本体1中。此时由于电磁阀的控制使得除了此回路之外的其它回路均处于关闭状态，冷却液只能在此回路中流动，并且由于从发动机本体1中流出的热的冷却液并没有经过冷却处理，所以当冷却液流向动力电池19外的环绕式水管20时可以起到给动力电池加热的作用，可以使动力电池19达到合适的工作温度，保护动力电池19的寿命并提高电池的效率。同时在热的冷却液流出环绕式水管20时，由于热传递的作用，环绕式管路20内的冷却液温度也适当的得到了降低。当动力电池19上的第二温度传感器21检测到动力电池19温度达到了电池工作所需要的最佳温度并能维持一段时间之后，电控单元ECU通过温度信号判断将动力电池加热回路关闭。

结合附图1和3，发动机冷却模式：当发动机本体1启动工作，此时第二温度传感器21并未感应到动力电池19温度过低，电控单元ECU控制第一水泵3启动，同时控制第一电磁阀8、第二电磁阀28、第四电磁阀16和风扇12的状态，从发动机本体1流出的冷却液依次经第一连接管2、第一水泵3、第二连接管4、第一水箱5、第三连接管7、第一电磁阀8、第四连接管9、第二电磁阀28、第五连接管10到散热器11，此时若第一水箱5上的第一温度传感器6感应到水温不是很高，电控单元ECU接受信号并控制风扇12关闭，若第一温度传感器6感应到水温较高，则电控单元ECU控制风扇12开启，加速冷却液的降温，从散热器11中流出的冷却液经第六连接管13到第二水箱14，再经第七连接管15、第四电磁阀16和第八连接管17回到发动机本体1。该回路实现了对于发动机本体1的降温，并通过检测冷却液的温度来判断是否需要开启风扇来实现更加快速的降温。

结合附图1和4，发动机和动力电池同时冷却模式：当动力电池19上的第二温度传感器21感应到动力电池19的温度较高时，电控单元ECU接收到信号，此时第一水泵3和第二水泵26均处于开启状态，并且控制所有电磁阀除了第十三连接管23外，其它连接管间均相同，同时散热器11外的风扇12开启，为冷却液快速降温。具体描述为从发动机本体1流出的冷却液依次经第一连接管2、第一水泵3、第二连接管4、第一水箱5、第三连接管7、第一电磁阀8、第四连接管9、第二电磁阀28、第五连接管10到散热器11，从动力电池19外的环绕式水路20中流出的冷却液一次经过第十连接管22、第三电磁阀24、第十一连接管25、第二水泵26、第十二连接管27、第二电磁阀28、第五连接管10到散热器11，此时散热器11上的风扇12处于开启状态，从散热器11出来的冷却液经过第六连接管13、第二水箱14和第七连接管15到达第四电磁阀16处，在此冷却液分成两路，一路通过第八连接管17回到发动机本体1，另一路通过第九连接管18回到动力电池19外的环绕式水管20。此回路能够同时对发动机和动力电池实施冷却处理。在冷却过程中，由于两个水箱内的冷却液之间存在温差，利用水箱之间的低级热温差发电器可以这种温差转化为电能供汽车使用。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统，包括发动机本体(1)和动力电池(19)，其特征在于：所述发动机本体(1)通过第一连接管(2)与第一水泵(3)的进水端相连；所述第一水泵(3)的出水端与第二连接管(4)的一端相连通；第二连接管(4)的另一端与第一水箱(5)的进水口相连通，所述第一水箱(5)上设有第一温度传感器(6)，第一水箱(5)的出水口与第三连接管(7)的一端相连通，第三连接管(7)的另一端与第一电磁阀(8)的一端相连，所述第一电磁阀(8)的另外两端分别与第四连接管(9)的一端和第十三连接管相连(23)，所述第四连接管(9)的另一端与第二电磁阀(28)相连，所述第二电磁阀(28)通过第五连接管(10)与散热器(11)的进水端相连；所述散热器(11)的出水端通过第六连接管(13)与第二水箱(14)的进水口相连，第二水箱(14)的出水口通过第七连接管(15)与第四电磁阀(16)相连，所述第四电磁阀(16)分别与第八连接管(17)和第九连接管(18)相连，其中，第八连接管(17)与发动机本体(1)相连；所述动力电池(19)内部设有第二温度传感器(21)，动力电池(19)表面覆盖有环绕式水管(20)，环绕式水管(20)的一端与第九连接管(18)相连，环绕式水管(20)的另一端与第十连接管(22)相连，第十连接管(22)的另一端与第三电磁阀(24)相连，所述第三电磁阀(24)通过第十三连接管(23)和第十一连接管(25)分别与第一电磁阀(5)和第二水泵(26)的进水端相连，第二水泵(26)的出水端通过第十二连接管(27)与第二电磁阀(28)相连；在第一水箱(8)与第二水箱(14)之间安装有温差发电装置(29)；电控单元ECU分别第一电磁阀(8)、第二电磁阀(28)、第三电磁阀(24)、第四电磁阀(16)、第一水泵(3)、第二水泵(26)和风扇(12)连接，分别用于不同状态下水循环回路的切换控制。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统，其特征在于：所述第一温度传感器(6)和第二温度传感器(21)均连接到电控单元ECU。

3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统，其特征在于：所述第一电磁阀(8)、第二电磁阀(28)、第三电磁阀(24)与第四电磁阀(16)均为二位三通电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统，其特征在于：所述温差发电装置(29)为低级热温差发电器。

5.根据权利要求4所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统，其特征在于：所述温差发电装置(29)的热端安装在第一水箱(5)上，冷端安装在第二水箱(14)上，利用第一水箱(5)、第二水箱(14)水箱温度的不同进行低级热温差发电。

6.一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统控制方法，其特征在于：包括如下几种模式：动力电池低温加热模式、发动机冷却模式或者发动机冷却模式。

7.根据权利要求6所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统控制方法，其特征在于：所述动力电池低温加热模式：发动机本体(1)启动工作，而此时第二温度传感器(21)感应动力电池(19)温度过低时，此时电控单元ECU收到第二温度传感器(21)响应的值，控制第一水泵(3)启动，同时控制第一电磁阀(8)、第三电磁阀(24)和第四电磁阀(16)的状态，使从发动机本体(1)中流出的经过加热的冷却液经第一连接管(2)、第一水泵(3)、第二连接管(4)、第一水箱(5)、第三连接管(7)、第一电磁阀(8)、第十三连接管(23)、第三电磁阀(24)、第十连接管(22)到动力电池(19)外的环绕式水管(20)中给动力电池(19)进行加热，经过环绕式水管(20)的冷却液再经过第九连接管(18)和第八连接管(17)回流到发动机本体(1)中，此时其它回路均处于关闭状态，不工作。

8.根据权利要求6所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统控制方法，其特征在于：所述发动机冷却模式：当发动机本体(1)启动工作，此时第二温度传感器(21)并未感应到动力电池(19)温度过低，电控单元ECU控制第一水泵(3)启动，同时控制第一电磁阀(8)、第二电磁阀(28)、第四电磁阀(16)和风扇(12)的状态，从发动机本体(1)流出的冷却液经第一连接管(2)、第一水泵(3)、第二连接管(4)到第一水箱(5)、再从第一水箱(5)出来经第三连接管(7)第四连接管(9)、第五连接管(10)到散热器(11)，此时若第一水箱(8)上的第一温度传感器(7)感应到水温不是很高，电控单元ECU接受信号并控制风扇(12)关闭，若第一温度传感器(7)感应到水温较高，则电控单元ECU控制风扇(12)开启，加速冷却液的降温，从散热器(11)中流出的冷却液经第六连接管(13)到第二水箱(14)，再经第七连接管(15)、第四电磁阀(16)和第八连接管(17)回到发动机本体(1)，此时其它回路均处于关闭状态，不工作。

9.根据权利要求6所述的一种混合动力汽车动力源散热及废热利用系统控制方法，其特征在于：所述发动机和动力电池同时冷却模式：当动力电池(19)上的第二温度传感器(21)感应到动力电池(19)的温度较高时，电控单元ECU接收到信号，此时第一水泵(3)和第二水泵(26)均处于开启状态，并且控制第一电磁阀(8)、第二电磁阀(28)、第三电磁阀(24)与第四电磁阀(16)除第十三连接管(23)外，其它连接管间均相通，同时散热器(11)外的风扇(12)开启，为冷却液快速降温。