CN109968944B - 一种增程式混合动力车辆的加热系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增程式混合动力车辆的加热系统及控制方法，涉及车辆技术领域。所述增程式混合动力车辆的加热系统用于采集热量至乘员舱以提高所述乘员舱的温度，包括第一管路；第一换热器，位于所述第一管路中；增程式发动机，与所述第一管路连通组成第一循环回路；动力发动机，与所述第一管路连通组成第二循环回路；第二管路，与部分所述第一管路连通组成第三循环回路，且所述第一换热器位于部分所述第一管路中；加热器，位于所述第三循环回路中；和水泵，位于所述第三循环回路中。本发明还提供了相应的方法。本发明的增程式混合动力车辆的加热系统集成度高，能够有效减少加热系统在车辆中占据的空间，且能够降低制造成本。

Description

一种增程式混合动力车辆的加热系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种增程式混合动力车辆的加热系统及控制方法。

背景技术

传统动力车辆常使用发动机余热作为采暖来源以提高乘员舱温度，电动汽车则使用加热器作为采暖来源以提高乘员舱温度。对于拥有2个内燃机和1套电池系统，能实现纯电行驶的增程式混合动力车辆来说，为满足不同运行模式下的采暖需求，需在发动机工作时采集发动机余热作为采暖来源，而在电池系统提供动力时使用加热器作为采暖来源。

然而，在上述不同运行模式下采集热量时，其采暖回路是分离的，即在发动机工作时通过其中一条采暖回路来采集热量，而在电池系统提供动力时通过其中另一条采暖回路来采集热量。因此，在增程式混合动力车辆的加热系统中，其管路设计复杂，零部件多，因而极大占据了车辆的空间，同时也由于较多的零部件而使制造成本飙升。

发明内容

本发明第一方面的一个目的在于提供一种增程式混合动力车辆的加热系统，所述加热系统集成度高，能够有效减少加热系统在车辆中占据的空间。

本发明第一方面的另一个目的在于提供一种能够降低制造成本的增程式混合动力车辆的加热系统。

本发明第二方面的一个目的在于提供一种增程式混合动力车辆加热系统的加热控制方法，所述方法能够充分利用车辆能量，提高能量利用率。

根据本发明第一方面，本发明提供了一种增程式混合动力车辆的加热系统，用于采集热量至乘员舱以提高所述乘员舱的温度，包括：

第一管路；

第一换热器，位于所述第一管路中；

增程式发动机，与所述第一管路连通组成第一循环回路；

动力发动机，与所述第一管路连通组成第二循环回路；

第二管路，与部分所述第一管路连通组成第三循环回路，且所述第一换热器位于部分所述第一管路中；

加热器，位于所述第三循环回路中；和

水泵，位于所述第三循环回路中。

进一步地，还包括由所述第一管路依次连通的第一电磁阀、第一截止阀、第一三通、第二三通、第二截止阀和第二电磁阀，所述第一换热器位于所述第一三通和所述第二三通之间。

进一步地，所述增程式发动机位于所述第一电磁阀的第一端口与所述第二电磁阀的第一端口之间，所述动力发动机位于所述第一电磁阀的第二端口与所述第二电磁阀的第二端口之间。

进一步地，还包括第三截止阀，位于所述第二管路中，且所述第一三通的第一端口、所述第三截止阀与所述第二三通的第一端口由所述第二管路依次连通。

进一步地，还包括第一温度传感器，位于所述加热器的出水口端，以采集所述加热器的出水口处的水温。

进一步地，还包括第三管路、第三电磁阀、第三三通和第二换热器，所述第二换热器位于所述第三管路中，所述第三管路的两端分别通过所述第三电磁阀和所述第三三通与所述第一管路连通，所述第一换热器位于所述第三电磁阀和所述第三三通之间。

进一步地，所述加热器位于所述第一三通与所述第三电磁阀之间，所述水泵位于所述第二三通与所述第三三通之间。

进一步地，还包括溢水罐，分别与所述增程式发动机、所述动力发动机和所述水泵通过管道连接，以向所述增程式发动机、所述动力发动机和所述水泵加注和/或补充冷却液。

进一步地，所述加热器和所述水泵位于所述第二管路中。

进一步地，所述第一换热器为暖风芯体，所述第二换热器为电池加热板式换热器。

根据本发明第二方面，本发明提供了一种应用于上述所述的加热系统的加热控制方法，包含如下步骤：

当所述动力发动机处于工作状态且其水温高于第一预定温度时，所述第二循环回路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述增程式发动机处于工作状态且其水温高于第一预定温度时，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均不工作时，所述加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均处于工作状态，且所述动力发动机与所述增程式发动机的水温均低于第一预定温度时，所述加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱；

其中，所述加热器为非高压加热器；

其中，所述增程式发动机需要在低温环境下冷起动时，所述动力发动机与所述增程式发动机所在管路连通，连通的所述管路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述增程式发动机。

进一步地，当所述动力发动机处于工作状态时，所述第二循环回路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述增程式发动机处于工作状态时，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均不工作，且车辆的动力电池的温度高于第二预定温度时，所述加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均不工作，且车辆的动力电池的温度低于第二预定温度时，启动所述增程式发动机，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的热量以加热所述乘员舱；

其中，所述加热器为高压加热器；

其中，所述增程式发动机需要在低温环境下冷起动时，所述动力发动机与所述增程式发动机所在管路连通，连通的所述管路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述增程式发动机。

本发明的增程式混合动力车辆的加热系统及控制方法，通过第一循环回路和第二循环回路共用第一管路，第三循环回路使用部分第一管路，因此，有效提高了加热系统各管路的集成度，从而极大简化了加热系统的管路复杂度，因此能够有效减少加热系统在车辆中占据的空间。同时，由于高度集成的加热系统各管路，因此，也有效减少了相关零部件的数量，从而有效降低了制造成本。此外，当增程式混合动力车辆在发动机工作时，采用第一循环回路或第二循环回路来采集发动机的余热供乘员舱取暖使用，因而在一定程度上提高了能源利用率，能够有效降低能耗。

进一步地，通过增程式发动机位于所述第一电磁阀的第一端口与所述第二电磁阀的第一端口之间，所述动力发动机位于所述第一电磁阀的第二端口与所述第二电磁阀的第二端口之间，当将所述第一电磁阀的第一端口与第二端口连通、将所述第二电磁阀的第一端口与第二端口连通，所述增程式发动机与所述动力发动机所在管路连通，因此，可以采用动力发动机产生的余热来预热增程式发动机，从而使得增程式发动机在低温环境下能够顺利冷起动。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的增程式混合动力车辆的加热系统原理框图；

图2是根据本发明另一个实施例的增程式混合动力车辆的加热系统原理框图；

图3是根据本发明一个实施例的使用非高压加热器时加热系统的采暖控制逻辑图；

图4是根据本发明一个实施例的使用高压加热器时加热系统的采暖控制逻辑图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的增程式混合动力车辆的加热系统原理框图。如图1所示，所述增程式混合动力车辆的加热系统用于采集热量至乘员舱以提高所述乘员舱的温度。其可以包括第一管路1、第一换热器2、增程式发动机3、动力发动机4、第二管路5、加热器6和水泵7。所述第一换热器2位于所述第一管路1中。所述增程式发动机3与所述第一管路1连通组成第一循环回路。所述动力发动机4与所述第一管路1连通组成第二循环回路。所述第二管路5与部分所述第一管路1连通组成第三循环回路，且所述第一换热器2位于部分所述第一管路1中。所述加热器6位于所述第三循环回路中。所述水泵7位于所述第三循环回路中。在这里，所述第一换热器2可以是暖风芯体，其作用为通过不同温度的液-气间热交换来传递热量，在这里具体为采集循环回路中的热量并将热量传递至连通乘员舱空间的空气中，如此则提高了乘员舱的温度。

本发明的增程式混合动力车辆的加热系统，通过第一循环回路和第二循环回路共用第一管路1，第三循环回路使用部分第一管路1，因此，有效提高了加热系统各管路的集成度，从而极大简化了加热系统的管路复杂度，因此能够有效减少加热系统在车辆中占据的空间。同时，由于高度集成的加热系统各管路，因此，也有效减少了相关零部件的数量，从而有效降低了制造成本。此外，当增程式混合动力车辆在发动机工作时，采用第一循环回路或第二循环回路来采集发动机的余热供乘员舱取暖使用，因而在一定程度上提高了能源利用率，能够有效降低能耗。

具体地，图2是根据本发明另一个实施例的增程式混合动力车辆的加热系统原理框图。如图2所示，所述加热系统还可以包括由所述第一管路1依次连通的第一电磁阀8、第一截止阀9、第一三通10、第二三通11、第二截止阀12和第二电磁阀13。所述第一换热器2位于所述第一三通10和所述第二三通11之间。所述增程式发动机3位于所述第一电磁阀8的第一端口81与所述第二电磁阀13的第一端口131之间，所述动力发动机4位于所述第一电磁阀8的第二端口82与所述第二电磁阀13的第二端口132之间。如此，当将所述第一电磁阀8的第一端口81与第二端口82连通、将所述第二电磁阀13的第一端口131与第二端口132连通，第一截止阀9与第二截止阀12处于截止状态，所述增程式发动机3与所述动力发动机4所在管路连通，因此，可以采用动力发动机4产生的余热来预热增程式发动机3，从而使得增程式发动机3在低温环境下能够顺利冷起动。在这里，需要理解的是，增程式发动机3在低温环境下起动困难是因为增程式发动机3在使用某些燃料如甲醇等时，当环境温度低于某一特定值时，增程式发动机3起动就特别困难，因而需将增程式发动机3进行预热，以使得在低温环境下能够顺利冷起动。

进一步地，如图2所示。所述加热系统还可以包括第三截止阀14，位于所述第二管路5中，且所述第一三通10的第一端口101、所述第三截止阀14与所述第二三通11的第一端口111由所述第二管路5依次连通。

同时，如图2所示，所述加热系统还可以包括第一温度传感器15，位于所述加热器6的出水口端，以采集所述加热器6的出水口处的水温。当采用第三循环回路采集热量时，所述加热器6产生热量，第三循环回路吸收上述热量并将其输送至第一换热器2处进行热量交换，第一换热器2吸收上述热量并将热量传送至乘员舱以提高乘员舱温度。其中，当加热器6产生的热量足以使加热器6出水口端的温度达到第一预设温度，在这里，所述第一预设温度可以为80℃，那么加热器6可以停止工作，直到第一温度传感器15检测到加热器6出水口端的温度降至第二预设温度，在这里，所述第二预设温度可以是60℃，则重新使加热器6工作。如此，则可以根据实际情况不仅使乘员舱内温度平稳上升提高乘员舒适性，而且可以进一步提高能源利用率。

进一步地，如图2所示，所述加热系统还可以包括第三管路16、第三电磁阀17、第三三通18和第二换热器19，所述第二换热器19位于所述第三管路16中，所述第三管路16的两端分别通过所述第三电磁阀17和所述第三三通18与所述第一管路1连通。所述第一换热器2位于所述第三电磁阀17和所述第三三通18之间。所述加热器6位于所述第一三通10与所述第三电磁阀17之间，所述水泵7位于所述第二三通11与所述第三三通18之间。在这里，所述第二换热器19可以是电池加热板式换热器，与第一换热器6并联，当第三电磁阀17三个端口均开启时，循环回路中一部分冷却液流经第一换热器6进行热量交换，另一部分冷却液流经第二换热器19进行热量交换，最后全部的冷却液在第三三通18处汇合并流出。在这里，第二换热器19换热的目的是为了采集循环回路中的热量来加热车辆的动力电池，以满足动力电池对温度的需求使得动力电池处于最佳工作状态。当然，在本发明另一个实施例中，所述加热器6和所述水泵7可以均位于所述第二管路5中。

同时，如图2所示，所述加热系统还可以包括溢水罐20，分别与所述增程式发动机3、所述动力发动机4和所述水泵7通过管道连接，以向所述增程式发动机3、所述动力发动机4和所述水泵7加注和/或补充冷却液。在这里，为确保冷却液加注效果和顺畅排气，加热系统中所有的电磁阀和截止阀的初始状态均处于导通状态。

此外，本发明还提供了增程式混合动力车辆的加热系统的采暖控制方法。图3是根据本发明一个实施例的使用非高压加热器时加热系统的采暖控制逻辑图。如图3所示，当位于车辆发动机舱内的车辆控制单元VCU接收到采暖请求后，首先查询动力发动机4是否处于工作状态，当所述动力发动机4处于工作状态且其水温高于第一预定温度时，所述第二循环回路采集所述动力发动机4散发出的余热以加热所述乘员舱。在这里，所述第一预定温度可以为50℃，当然也可以为其他合适的温度值，以满足乘员舱采暖需求等即可。如图2所示，所述第二循环回路从所述动力发动机4的出水口出发，经过第一电磁阀8、第一截止阀9、第一三通10、不工作的加热器6、第一温度传感器15、第三电磁阀17、第一换热器2、第三三通18、不工作的水泵7、第二三通11、第二截止阀12和第二电磁阀13，最后回到动力发动机4的入水口，以此组成所述第二循环回路。

当动力发动机4未工作，查询增程式发动机1是否处于工作状态，当所述增程式发动机1处于工作状态且其水温高于第一预定温度时，所述第一循环回路采集所述增程式发动机1散发出的余热以加热所述乘员舱。在这里，所述第一预定温度可以为50℃，当然也可以为其他合适的温度值，以满足乘员舱采暖需求等即可。如图2所示，所述第一循环回路从所述增程式发动机3的出水口出发，经过第一电磁阀8、第一截止阀9、第一三通10、不工作的加热器6、第一温度传感器15、第三电磁阀17、第一换热器2、第三三通18、不工作的水泵7、第二三通11、第二截止阀12和第二电磁阀13，最后回到增程式发动机3的入水口，以此组成所述第一循环回路。

当所述动力发动机4与所述增程式发动机3均不工作时，所述非高压加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱。并且当所述动力发动机4与所述增程式发动机3均处于工作状态，且所述动力发动机4与所述增程式发动机3的水温均低于第一预定温度时，所述非高压加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱。在这里，所述第一预定温度可以为50℃，当然也可以为其他合适的温度值，以满足乘员舱采暖需求等即可。第一预定温度的设置，是考虑到当动力发动机4与增程式发动机3均处于工作初期的时候，发动机内冷却液的温度较低，且同时在工作初期发动机油耗大，若在冷却液温度较低的时候即启动第一循环回路或者第二循环回路来采暖，会引起发动机更大的油耗，且由于冷却液温度低，循环回路能够采集的热量有限，因此会造成乘员舱温度上升缓慢，降低乘客使用舒适性，因而设置了第一预定温度。当发动机冷却液温度小于第一预定温度时，如前所述，启动加热器工作，使用第三循环回路采集热量。

如图2所示，所述第三循环回路为：第一截止阀9和第二截止阀12处于截止状态，第三截止阀14处于导通状态，第三循环回路从工作状态的加热器6的出水口出发，经过第一温度传感器15、第三电磁阀17、第一换热器2、第三三通18、工作的水泵7、第二三通11、第三截止阀14和第一三通10，最后回到加热器6的入水口，以此组成所述第三循环回路。在这里，所述水泵7可以为电子水泵。

同时，如上所述，当需要加热车辆动力电池时，第三电磁阀17连接第二换热器19的端口开启，如此，循环回路中的部分冷却液就能够流经第二换热器19，从而加热动力电池。

此外，图4是根据本发明一个实施例的使用高压加热器时加热系统的采暖控制逻辑图。当位于车辆发动机舱内的车辆控制单元VCU接收到采暖请求后，首先查询动力发动机4与增程式发动机3哪个处于工作状态，若只有动力发动机4处于工作状态，则启动第二循环回路采集所述动力发动机4散发出的余热以加热所述乘员舱。若只有增程式发动机3处于工作状态，则启动第一循环回路采集所述增程式发动机3散发出的余热以加热所述乘员舱。若动力发动机4与增程式发动机3均处于工作状态，则优先启动第二循环回路。若动力发动机4与增程式发动机3均不工作，则接着查询动力电池的温度值，当动力电池的温度值高于第二预定温度时，所述高压加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱。当动力电池的温度低于第二预定温度时，启动所述增程式发动机3，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的热量以加热所述乘员舱。在这里，所述第二预定温度可以为-5℃。第二预定温度的设置，是考虑到当动力电池的温度太低时，动力电池产生的电流小且电量低，因此，需要使用动力电池作为电源的加热器不能产生足够的热量或者说加热器产热慢、效率低，因而设置了第二预定温度，当动力电池温度小于第二预定温度时，采用启动增程式发动机3的策略来采暖。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种增程式混合动力车辆的加热系统，用于采集热量至乘员舱以提高所述乘员舱的温度，其特征在于，包括：

第一管路；

第一换热器；

增程式发动机，与所述第一管路连通组成第一循环回路；

动力发动机，与所述第一管路连通组成第二循环回路；

第二管路，与部分所述第一管路连通组成第三循环回路，且所述第一换热器位于部分所述第一管路中；

加热器，位于所述第三循环回路中；和

水泵，位于所述第三循环回路中；

其中，当增程式混合动力车辆在发动机工作时，采用第一循环回路或第二循环回路来采集发动机的余热供乘员舱取暖使用。

2.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，还包括由所述第一管路依次连通的第一电磁阀、第一截止阀、第一三通、第二三通、第二截止阀和第二电磁阀，所述第一换热器位于所述第一三通和所述第二三通之间。

3.根据权利要求2所述的加热系统，其特征在于，所述增程式发动机位于所述第一电磁阀的第一端口与所述第二电磁阀的第一端口之间，所述动力发动机位于所述第一电磁阀的第二端口与所述第二电磁阀的第二端口之间。

4.根据权利要求2或3所述的加热系统，其特征在于，还包括第三截止阀，位于所述第二管路中，且所述第一三通的第一端口、所述第三截止阀与所述第二三通的第一端口由所述第二管路依次连通。

5.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，还包括第一温度传感器，位于所述加热器的出水口端，以采集所述加热器的出水口处的水温。

6.根据权利要求2所述的加热系统，其特征在于，还包括第三管路、第三电磁阀、第三三通和第二换热器，所述第二换热器位于所述第三管路中，所述第三管路的两端分别通过所述第三电磁阀和所述第三三通与所述第一管路连通，所述第一换热器位于所述第三电磁阀和所述第三三通之间。

7.根据权利要求6所述的加热系统，其特征在于，所述加热器位于所述第一三通与所述第三电磁阀之间，所述水泵位于所述第二三通与所述第三三通之间。

8.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，还包括溢水罐，分别与所述增程式发动机、所述动力发动机和所述水泵通过管道连接，以向所述增程式发动机、所述动力发动机和所述水泵加注和/或补充冷却液。

9.一种应用于权利要求1-8中任一项所述的加热系统的加热控制方法，其特征在于，包含如下步骤：

当所述动力发动机处于工作状态且其水温高于第一预定温度时，所述第二循环回路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述增程式发动机处于工作状态且其水温高于第一预定温度时，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均不工作时，所述加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均处于工作状态，且所述动力发动机与所述增程式发动机的水温均低于第一预定温度时，所述加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱；

其中，所述加热器为非高压加热器；

其中，所述增程式发动机需要在低温环境下冷起动时，所述动力发动机与所述增程式发动机所在管路连通，连通的所述管路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述增程式发动机。

10.一种应用于权利要求1-8中任一项所述的加热系统的加热控制方法，其特征在于，包含如下步骤：

当所述动力发动机处于工作状态时，所述第二循环回路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述增程式发动机处于工作状态时，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的余热以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均不工作，且车辆的动力电池的温度高于第二预定温度时，所述加热器产生热量，所述第三循环回路采集所述热量以加热所述乘员舱；

当所述动力发动机与所述增程式发动机均不工作，且车辆的动力电池的温度低于第二预定温度时，启动所述增程式发动机，所述第一循环回路采集所述增程式发动机散发出的热量以加热所述乘员舱；

其中，所述加热器为高压加热器；

其中，所述增程式发动机需要在低温环境下冷起动时，所述动力发动机与所述增程式发动机所在管路连通，连通的所述管路采集所述动力发动机散发出的余热以加热所述增程式发动机。

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