CN111102056A - 一种温度调节装置、工作方法及混合动力系统 - Google Patents

一种温度调节装置、工作方法及混合动力系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温度调节装置、工作方法及混合动力系统，包括发动机温度调节装置及动力电池调节装置，发动机温度调节装置包括：进气预热器、发动机冷却器、发动机中冷器、发动机加热器、控制器；动力电池调节装置包括冷却空调及电池加热器：本发明通过在不同的温度时控制电池放电功率及冷却空调的启动，减少动力电池的热失控危险，延长了电池的使用寿命，最大限度的发挥电池的使用性能；动力电池与增程器发动机冷却、加热装置互相独立，能保证车辆在高低温环境中均满足纯电行驶要求。本发明能够满足纯电行驶要求及增程器、动力电池同时工作的温度调节需求，提高了车辆的环境适应性。

Description

一种温度调节装置、工作方法及混合动力系统
技术领域
本发明涉及混合动力系统控制领域，具体涉及一种温度调节装置、工作方法及混合动力系统。
背景技术
随着新能源技术的快速发展，人们对新能源车辆的环境使用要求越来越大。纯电动车辆把动力电池作为唯一动力来源，锂电动力电池具有先天不足，一是充电速度慢，无法像燃油车一样快速加注；二是能量密度低，同样续航里程，锂电池的重量远大于燃油车发动机的重量；三是高、低温环境适应性差，在冬季锂电池因为性能降低严重影响车辆的使用性能。而目前对性能源车辆的政策及市场需求越来越大，因此必须设计一种能够在高低温环境下工作的混合动力系统。
专利CN208272072U公开了一种混合动力车电池组温度调节系统及混合动力车，混合动力车电池组温度调节系统包括电池散热组件和发动机；电池散热组件能够用于为电池组降温，电池散热组件内部通过电池冷却液实现热量传递；发动机在启动状态下能够作为热源，用于为混合动力车辆的电池组升温。使用时，利用发动机启动中的发热作为热源为电池组提供热量，使得整车的热量分配更为合理。当这种控制方式，若要求车辆在低温环境下进行纯电行驶，则此时动力电池无法启动；电池散热组件内部通过电池冷却液实现热量传递。并且动力电池采用液冷方案，会增加额外水泵、水箱等重量，同时液冷对动力电池内部防护等级要求较高，漏水将对电池产生短路爆炸危险。
专利CN109228963A公开了一种混合动力汽车电池包的温度控制方法，为电池包设置加热装置，加热装置与整车控制器通过CAN总线相连：当电池包温度高于预定的加热装置开启阈值或关闭阈值时，整车控制器控制加热装置停止加热；当电池包温度低于预定的加热装置开启阈值或关闭阈值时，整车控制器控制加热装置开启加热。但该专利并未公开其高温环境下的冷却装置及发动机的相关冷却加热装置，在保证环境适应性方面措施不够。
专利CN105514525A公开了一种混合动力汽车电池温度控制装置及控制方法，利用了电池壳体内的电池单体之间的间隙、冷却风量大小控制，通过内导流板、风道管、出风管、电子风扇和上盖，实现了乘员舱风对电池单体的冷却或加热，同时考虑了乘员舱内空气压力，降噪策略和电池热失稳故障等控制方法。该方案采用乘员舱风对电池单体的冷却或加热，但针对无人驾驶的车辆时，此时该方法不好实现，并且该方案需借助发动机，无法满足纯电行驶要求。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种混合动力系统用温度调节装置及工作方法，解决了现有技术中混合动力系统温度调节适用性不强的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种温度调节装置，包括发动机温度调节装置及动力电池调节装置，所述发动机温度调节装置包括：进气预热器、发动机冷却器、发动机中冷器、发动机加热器、控制器、冷却空调及电池加热器，所述发动机冷却器、进气预热器依次连接于发动机的进气口；所述发动机冷却器连接于发动机的出水口，所述控制器用于控制进气预热器、发动机加热器的工作；所述动力电池调节装置包括冷却空调及电池加热器：所述冷却空调用于对动力电池进行降温；所述电池加热器用于提升动力电池的温度。
作为本发明的一种优化方案，前述的一种温度调节装置：所述发动机加热器还包括燃油箱，所述燃油箱通过电磁油泵连接发动机加热器，所述控制器连接电磁油泵。
作为本发明的一种优化方案，前述的一种温度调节装置：所述发动机冷却器与发动机之间还设有节温器，所述节温器通过水泵连接发动机。
作为本发明的一种优化方案，前述的一种温度调节装置：所述发动机冷却器、发动机加热器均通过水泵连接发动机。
作为本发明的一种优化方案，前述的一种温度调节装置：所述电池加热器是PTC加热器。
一种温度调节装置的工作方法，其特征在于：
当环境温度高于发动机工作的预设值时：发动机中冷器对进入至发动机的空气进行降温；当发动机的水温高于发动机预设的工作水温时，发动机冷却器对进入至发动机的水进行降温；
当环境温度低于发动机的启动温度时：进气预热器对进入至发动机的空气进行加热；
当发动机的水温低于发动机预设的工作水温时，发动机加热器对发动机的进水进行加热，当发动机的进水高于发动机预设的工作水温时，发动机加热器不工作；
当动力电池的温度低于动力电池工作的预设温度C1时，电池加热器对动力电池进行加热，当动力电池的温度高于动力电池工作的预设温度C2时，电池加热器停止对动力电池加热；
当动力电池的温度高于动力电池工作的高温上限X1时，动力电池进行限功率放电；当动力电池的温度高于动力电池工作的高温上限X2时，动力电池进行限功率放电且冷却空调对动力电池进行冷却，当动力电池的温度降至低于电池工作的高温上限X1时，动力电池正常放电，所述X1小于X2。
作为本发明的一种优化方案，前述的温度调节装置的工作方法，所述C1的范围是-20-0摄氏度；所述C2的范围0-10摄氏度。
作为本发明的一种优化方案，前述的温度调节装置的工作方法，所述X1的范围是40-50摄氏度；所述X2的范围是50-60摄氏度。
本发明还公开一种混合动力系统，包含前述的温度调节装置。
本发明还公开一种混合动力系统，采用前述的温度调节装置的工作方法。
本发明所达到的有益效果：
相对于现有技术，本发明同时具备发动机温度调节装置与动力电池调节装置，并且两者独立工作。
本发明不仅能够满足依靠动力电池提供动力的纯电行驶要求，当增程器工作时，还可以对增程器的工作温度进行调节，通过对动力电池和增程器发动机采用低温加热及高温冷却的控制方式，提高了车辆的环境适应性。
本发明通过在不同的温度时控制电池放电功率及冷却空调的启动，减少动力电池的热失控危险，延长了电池的使用寿命，最大限度的发挥电池的使用性能；动力电池与增程器发动机冷却、加热装置互相独立，能保证车辆在高低温环境中均满足纯电行驶要求。
附图说明
图1是本发明混合动力系统整车动力传递路径图；
图2是本发明增程器冷却、加热装置布置图；
图3是本发明动力电池冷却、加热装置布置图；
图4是本发明动力电池低温加热控制流程图；
图5是本发明动力电池高温冷却控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
名词解释：增程器 ：发动机与发电机直连组成的发电机组，当动力电池电量较少时，用于向动力电池供电。
如图1所示：图1是现有技术中增程式混合动力系统的动力传递路径图，其供电单元包括动力电池及一个与向动力电池供电的增程器。
如图2至图5所示：本实施例公开了一种温度调节装置：包括发动机温度调节装置及动力电池调节装置。
如图2所示：本实施例的发动机温度调节装置包括：进气预热器、发动机冷却器、发动机中冷器、发动机加热器、控制器、冷却空调及电池加热器，所述发动机冷却器、进气预热器依次连接于发动机的进气口；所述发动机冷却器连接于发动机的出水口，所述控制器用于控制进气预热器、发动机加热器的工作。
其中，进气预热器：用于提升进入至发动机空气的温度；发动机冷却器：用于降低发动机的水温；发动机中冷器：用于降低发动机进气口的空气温度；发动机加热器：用于提升发动机的水温；控制器：用于控制进气预热器、发动机加热器的工作；
发动机温度调节装置的工作过程如下：
当外界温度过低时，通过控制器分别控制进气预热器、发动机加热器、电磁油泵对发动机的进气、进水进行加热：进气预热器启动后，由发动机中冷器过来的空气经进气预热器加热后，通过进气口进入增程器发动机。发动机加热器、电磁油泵启动后，燃油箱的柴油经电磁油泵进入加热器，并在其内燃烧，将热水出口流进加热器的热水加热后，通过水泵进入增程器发动机，通过对发动机的进气及进水进行加热，利于发动机的启动和混合气燃烧。
当发动机工作一段时间之后，其循环水的温度升高至一定范围时面积可停止发动机加热器的工作。
如图3所示：本实施例的动力电池调节装置包括冷却空调及电池加热器。
冷却空调：用于对动力电池进行降温。
电池加热器：用于提升动力电池的温度，电池加热器优选PTC加热器。PTC加热器是一种陶瓷加热元件，采用电加热的方式进行加热，其外部通常设有散热翅片。
本实施例的发动机加热器还包括燃油箱，燃油箱通过电磁油泵连接发动机加热器，控制器连接电磁油泵。燃油箱的柴油经电磁油泵进入加热器，并在其内燃烧，将热水出口流进加热器的热水加热后，通过水泵进入发动机，利于发动机的启动和混合气燃烧。
本实施例的发动机冷却器与发动机之间还设有节温器，节温器通过水泵连接发动机，节温器属于现有技术，是控制冷却液流动路径的阀门，具备自动调温装置，通常含有感温组件，借着热胀或冷缩来开启、关掉空气、气体或液体的流动。
具体的：发动机冷却器、发动机加热器均通过水泵连接发动机，通过水泵实现水循环。
本实施例还公开了温度调节装置的工作方法，主要包括发动机进气及水温调节，现结合附图来进行说明：
当环境温度高于发动机工作的预设值时：发动机中冷器对进入至发动机的空气进行降温；当发动机的水温高于发动机预设的工作水温时，发动机冷却器对进入至发动机的水进行降温，这样能够降低发动机的内部温度。
当环境温度低于发动机的启动温度时，进气预热器对进入至发动机的空气进行加热，当发动机的水温低于发动机预设的工作水温时，发动机加热器对发动机的进水进行加热，当发动机的进水高于发动机预设的工作水温时，包含两种情况：一是发动机工作了一段时间，水箱内的水温升高了，二是外界温度本来就很高，发动机加热器停止工作或不工作。
如图4及图5所示：外界温度过低时，会降低动力电池的活性，影响车辆的续航，尤其是车辆刚开始工作时，如果外界温度很低，那么动力电池的温度就比较低，当动力电池的温度低于动力电池工作的预设温度C1时，电池加热器对动力电池进行加热，提升动力电池的活性。本实施例C1的范围是-20-0摄氏度。当动力电池的温度高于动力电池工作的预设温度C2时，C2的范围可以是0-10摄氏度，动力电池在工作的过程中会产生一定的热量，使自身升温，在这种情况下，当温度高于C2时，电池加热器停止对动力电池加热。
还有一种情况就是：当启动时，环境温度不低于动力电池工作的预设温度C1，电池加热器可直接不工作。
动力电池在工作的过程中，控制器实时监测动力电池的温度，当动力电池的温度高于动力电池工作的高温上限X1时，动力电池进行限功率放电，通过降低电量释放的速度来限制温度上升。
如果电池温度持续上升，当动力电池的温度高于动力电池工作的高温上限X2（X2大于X1）时，动力电池在继续限功率放电的同时打开冷却空调对动力电池进行冷却，当动力电池的温度降至低于电池工作的高温上限X1时，动力电池正常放电。具体的X1与X2值本领域技术人员可根据电池信息等条件进行设置，本实施例X1的范围是40-50摄氏度； X2的范围是50-60摄氏度。
本实施例还公开了一种混合动力系统，包含本实施例前述的温度调节装置。
本实施例还公开了一种混合动力系统：采用本实施例前述的温度调节装置的工作方法。
相对于现有技术，本实施例同时具备发动机温度调节装置与动力电池调节装置，并且两者独立工作。
本实施例不仅能够满足依靠动力电池提供动力的纯电行驶要求，当增程器工作时，还可以对增程器的工作温度进行调节，通过对动力电池和增程器发动机采用低温加热及高温冷却的控制方式，提高了车辆的环境适应性。
本实施例通过在不同的温度时控制电池放电功率及冷却空调的启动，减少动力电池的热失控危险，延长了电池的使用寿命，最大限度的发挥电池的使用性能；动力电池与增程器发动机冷却、加热装置互相独立，能保证车辆在高低温环境中均满足纯电行驶要求。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种温度调节装置，其特征在于：包括发动机温度调节装置及动力电池调节装置，所述发动机温度调节装置包括：进气预热器、发动机冷却器、发动机中冷器、发动机加热器、控制器、冷却空调及电池加热器，所述发动机冷却器、进气预热器依次连接于发动机的进气口；所述发动机冷却器连接于发动机的出水口，所述控制器用于控制进气预热器、发动机加热器的工作；所述动力电池调节装置包括冷却空调及电池加热器：所述冷却空调用于对动力电池进行降温；所述电池加热器用于提升动力电池的温度。
2.根据权利要求1所述的一种温度调节装置，其特征在于：所述发动机加热器还包括燃油箱，所述燃油箱通过电磁油泵连接发动机加热器，所述控制器连接电磁油泵。
3.根据权利要求1所述的一种温度调节装置，其特征在于：所述发动机冷却器与发动机之间还设有节温器，所述节温器通过水泵连接发动机。
4.根据权利要求1所述的一种温度调节装置，其特征在于：所述发动机冷却器、发动机加热器均通过水泵连接发动机。
5.根据权利要求1所述的一种温度调节装置，其特征在于：所述电池加热器是PTC加热器。
6.一种温度调节装置的工作方法，其特征在于：
当环境温度高于发动机工作的预设值时：发动机中冷器对进入至发动机的空气进行降温；当发动机的水温高于发动机预设的工作水温时，发动机冷却器对进入至发动机的水进行降温；
当环境温度低于发动机的启动温度时：进气预热器对进入至发动机的空气进行加热；
当发动机的水温低于发动机预设的工作水温时，发动机加热器对发动机的进水进行加热，当发动机的进水高于发动机预设的工作水温时，发动机加热器不工作；
当动力电池的温度低于动力电池工作的预设温度C1时，电池加热器对动力电池进行加热，当动力电池的温度高于动力电池工作的预设温度C2时，电池加热器停止对动力电池加热；
当动力电池的温度高于动力电池工作的高温上限X1时，动力电池进行限功率放电；当动力电池的温度高于动力电池工作的高温上限X2时，动力电池进行限功率放电且冷却空调对动力电池进行冷却，当动力电池的温度降至低于电池工作的高温上限X1时，动力电池正常放电，所述X1小于X2。
7.根据权利要求6所述的温度调节装置的工作方法，其特征在于：所述C1的范围是-20-0摄氏度；所述C2的范围0-10摄氏度。
8.根据权利要求6所述的温度调节装置的工作方法，其特征在于：所述X1的范围是40-50摄氏度；所述X2的范围是50-60摄氏度。
9.一种混合动力系统，其特征在于：包含权利要求1至权利要求5任意一项所述的温度调节装置。
10.一种混合动力系统，其特征在于：采用权利要求6至权利要求8任意一项所述的温度调节装置的工作方法。
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