CN112693300A - 混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统及冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统及冷却方法，所述系统包括发动机内循环系统、制动电阻、散热器、电磁开关、电动水泵及车载ECU，所述发动机内循环系统通过冷却循环管路与制动电阻及散热器连接；当车辆处于一般行驶状态时，发动机工作，主要由发动机水泵为冷却循环管路提供冷却水；当车辆处于静默行驶状态时，由电动水泵为冷却循环管路提供冷却水。本发明所述制动电阻和发动机共用一套冷却系统，大大减小了占用空间，提高了空间利用率；且所述冷却系统根据车辆的行驶状态可以选择不同的冷却方案，有效提高了发动机及制动电阻的冷却效果，确保其安全运行，延长使用寿命。

Description

混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统及冷却方法
【技术领域】
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统及冷却方法。
【背景技术】
随着混合动力电动车的迅速发展，采用制动电阻进行辅助制动越来越广泛，特别对于采用大功率电动机的重型及超重型混合动力军用车辆，车辆在制动工况时，轮毂电机反拖产生电流，电流经制动电阻产生热量来达到辅助制动的效果，增加制动电阻进行辅助制动尤为重要；现阶段对于制动电阻的散热方式大都采用自然风冷的散热方式，对于大功率电机的重型及超重型混合动力军用车辆由于车辆本身重量较重，且要求有较好的辅助制动效能，此时的制动电阻产生的热量较大，采用自然风冷的形式散热不及时，严重时将会使制动电阻烧坏，且采用风冷配置，导致其散热体积大，使得机车的空间利用率低。
【发明内容】
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种散热效率高、散热系统可靠的混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统及冷却方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，包括发动机内循环系统、制动电阻、散热器、电磁开关、电动水泵及车载ECU，所述发动机内循环系统通过冷却循环管路与制动电阻及散热器连接；
所述发动机内循环系统包括发动机、与发动机连接的发动机水泵、冷却风扇及节温器；
所述制动电阻包括主制动电阻和副制动电阻，所述主制动电阻和副制动电阻并联后连接在冷却循环管路中；
所述散热器包括主散热器和副散热器，主散热器和副散热器并联后连接在冷却循环管路中；
所述电动水泵连接在冷却循环管路中，并与发动机内循环系统并联；
所述电磁开关包括水路电磁开关、制动电阻电磁开关和电动水泵电磁开关，所述水路电磁开关设置在制动电阻与副散热器之间的冷却循环管路上，用于控制副散热器的工作状态，制动电阻电磁开关与副制动电阻连接，用于控制副制动电阻的工作状态，所述电动水泵电磁开关与电动水泵连接，用于控制电动水泵的工作状态；所述电磁开关分别通过电磁开关控制器与车载ECU连接，车载ECU根据接收的信号分别将命令传递至电磁开关控制器，由电磁开关控制器分别控制水路电磁开关、制动电阻电磁开关和电动水泵电磁开关的通断。
优选地，所述系统中还设置有由液压马达驱动的散热风扇，用于对副散热器进行应急散热，以快速增大散热量。
优选地，所述系统还中设置有水路压力传感器，所述水路压力传感器设置在冷却循环管路上，并与车载ECU连接，水路压力传感器检测冷却循环管路中的水压，将水压信号传输至车载ECU。
优选地，所述系统还中设置有泄压阀，所述泄压阀设置在冷却循环管路上，并与电动水泵及发动机内循环系统并联，当冷却循环管路中的水压大于设定值时表示系统压力异常，此刻车载ECU控制泄压阀打开进行系统泄压并向用户报警，电动水泵关闭，以防水压过大造成系统损坏，且发动机立即熄火。
优选地，所述系统中还设置有温度传感器，所述温度传感器设置在冷却循环管路上，并与车载ECU连接，温度传感器检测冷却循环管路中的水温，并将水温信号传输至车载ECU，车载ECU根据水温信号控制副散热器的工作状态及散热风扇的工作状态。
优选地，所述系统中还设置有发动机转速传感器，所述发动机转速传感器设置在发动机上，并与车载ECU连接，将发动机的转速信号传输至车载ECU，车载ECU根据发动机的转速信号确定目前是处于何种行驶状态。
优选地，所述系统中还设置有制动踏板行程传感器，所述制动踏板行程传感器设置在所述混合动力汽车的制动踏板上，并与车载ECU连接，将制动踏板的行程信号传输至车载ECU，车载ECU根据制动踏板的行程信号控制制动电阻电磁阀的通断，从而控制副制动电阻的工作状态。
本发明的另一目的是，提供所述冷却系统的冷却方法，首先，车载ECU根据发动机转速传感器传输的信号，判断当前车辆是处于一般行驶状态还是静默行驶状态，具体地，
当车辆处于一般行驶状态时，发动机工作，主要由发动机水泵为冷却循环管路提供冷却水；
当车辆处于静默行驶状态时，发动机不工作，发动机水泵也不工作，此时由电动水泵为冷却循环管路提供冷却水。
优选地，当车辆在一般行驶状态进行制动的时候，根据循环冷却管路中的水温确定副散热器的工作状态，当水温低于预设值时，水路电磁开关断开，发动机冷却液依次经过制动电阻、主散热器流回发动机内循环系统；当水温高于预设值时，水路电磁开关吸合，发动机冷却液对制动电阻进行冷却后，一路经主散热器冷却，另一路经副散热器冷却，冷却后共同流回发动机内循环系统。
优选地，当车辆在一般行驶状态进行制动，且冷却循环管路中的水温高于预设值时，还需要根据制动时间确定电动水泵的工作状态，当制动时间高于预设值时，由于由两个散热器同时散热且制动时间较长，系统的需水量增大，因发动机水泵的泵水量主要与发动机转速有关，泵水量不宜改变，此时水泵电磁开关吸合，电动水泵与发动机水泵共同为冷却循环管路提供冷却水，增大水流量加速散热。
优选地，当车辆在静默行驶状态进行制动时，根据循环冷却管路中的水温确定副散热器的工作状态，当水温低于预设值时，水路电磁开关断开，副散热器不工作，电动水泵提供的冷却水依次经过制动电阻、主散热器流回电动水泵；当水温高于预设值时，水路电磁开关吸合，电动水泵提供的冷却水对制动电阻进行冷却后，一路经主散热器冷却，另一路经副散热器冷却，冷却后共同流回电动水泵。
优选地，当车辆在静默行驶状态进行制动，且冷却循环管路中的水温高于预设值时，还需要判断制动时间，当制动时间高于预设值时，由于由两个散热器同时散热且制动时间较长，系统需水量增大，此时通过电动水泵控制器控制电动水泵的输入电流来控制电动水泵的转速，使其转速变为正常转速的两倍，增大泵水量来加速散热。
本发明的有益效果：
本发明所述制动电阻和发动机共用一套冷却系统，大大减小了占用空间，提高了空间利用率；且所述冷却系统根据车辆的行驶状态可以选择不同的冷却方案，有效提高了发动机及制动电阻的冷却效果，确保其安全运行，延长使用寿命；
本发明所述系统中设置有散热风扇及泄压阀可以实现应急散热及泄压，避免由于系统过热或系统压力异常，造成系统损坏，影响车辆运行；
本发明所述系统中设置有两个制动电阻，可以根据制动踏板的行程控制副制动电阻的工作状态，提供辅助制动，提高制动性能，保证车辆的运行稳定性与行驶安全性。
【附图说明】
图1是本发明所述冷却系统的结构示意图；
图2是本发明所述冷却系统的逻辑框图；
图3是本发明所述冷却系统的控制原理图；
其中，1-发动机内循环系统；101-冷却风扇；2-主制动电阻；3-副制动电阻；4-主散热器；5-副散热器；6-电动水泵；7-散热风扇；8-电动水泵电磁开关；9-水路电磁开关；10-冷却循环管路。
【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，本发明用以下具体实施例进行说明，但绝非仅限于此。以下所述为本发明较好的实施例，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的限制，应当指出的是在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1
如图1和2所示，本发明提供一种混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，包括发动机内循环系统1、制动电阻、散热器、电磁开关、电动水泵6及车载ECU，所述发动机内循环系统通过冷却循环管路10与制动电阻及散热器连接；
所述发动机内循环系统包括发动机、发动机水泵、冷却风扇101、储液罐、节温器等(发动机内循环系统为常规设计，具体连接方式在此不再赘述)。
所述制动电阻包括主制动电阻2和副制动电阻3，所述主制动电阻2和副制动电阻3并联后连接在冷却循环管路10中，制动电阻的进水端与发动机内循环系统的出水端连接，出水端与散热器的进水端连接；
所述散热器包括主散热器4和副散热器5，主散热器4和副散热器5并联后连接在冷却循环管路中，散热器的进水端与制动电阻连接，出水端与发动机内循环系统的进水端连接；且主散热器4与发动机内循环系统中的冷却风扇101接触，可以利用冷却风扇101对主散热器4进行散热。
所述电动水泵6连接在冷却循环管路10中，并与发动机内循环系统1并联，其进水端与散热器的出水端连接，另一端与制动电阻的进水端连接；
所述电磁开关包括水路电磁开关9、制动电阻电磁开关和电动水泵电磁开关8，所述水路电磁开关9设置在制动电阻与副散热器之间的冷却循环管路上，用于控制副散热器5的工作状态，制动电阻电磁开关与副制动电阻3连接，用于控制副制动电阻3的工作状态，所述电动水泵电磁开关8与电动水泵6连接，用于控制电动水泵6的工作状态。
如图3所示，所述电磁开关分别通过电磁开关控制器与车载ECU连接，车载ECU根据接收的信号分别将命令传递至电磁开关控制器，由电磁开关控制器分别控制水路电磁开关、制动电阻电磁开关和电动水泵电磁开关的通断。
作为优选，所述系统中还设置有由液压马达驱动的散热风扇7，用于对副散热器5进行应急散热；当系统压力正常时，且水路中的水温超过预设值(105℃)时，此时为系统过热，散热风扇7工作对系统进行应急散热，达到快速降温的目的。
作为优选，所述系统还中设置有水路压力传感器，所述水路压力传感器设置在冷却循环管路上，并与车载ECU连接，水路压力传感器检测冷却循环管路中的水压，将水压信号传输至车载ECU；系统中还设置有泄压阀，所述泄压阀设置在冷却循环管路上，并与发动机内循环系统和电动水泵并联，当冷却循环管路中的水压大于设定值时表示系统压力异常，此刻车载ECU控制泄压阀打开进行系统泄压、报警，并通过车载ECU控制电动水泵电磁阀断开，关闭电动水泵，以防水压过大造成系统损坏，且发动机立即熄火。
作为优选，所述系统中还设置有温度传感器，所述温度传感器设置在冷却循环管路上，并与车载ECU连接，温度传感器检测冷却循环管路中的温度，并将温度信号传输至车载ECU，车载ECU根据温度信号控制副散热器的工作状态及散热风扇的工作状态。
优选地，所述系统中还设置有发动机转速传感器，所述发动机转速传感器设置在发动机上，并与车载ECU连接，将发动机的转速信号传输至车载ECU；
优选地，所述系统中还设置有制动踏板行程传感器，所述制动踏板行程传感器设置在混合动力汽车的制动踏板上，并与车载ECU连接，将制动踏板的行程信号传输至车载ECU，车载ECU根据制动踏板的行程信号控制制动电阻电磁阀的通断，从而控制副制动电阻的工作状态。具体地，当制动踏板行程传感器检测到制动踏板的最大行程有大于总行程80％的情况时，说明驾驶员需要较好的制动效能，因此辅助制动需发挥较好的作用，产生较大的制动力，这时的整车ECU接收到制动踏板的行程信号，副制动电阻电磁开关吸合，副制动电阻内流经制动电流，副制动电阻和主制动电阻共同工作，提高制动效能，当制动踏板的最大行程小于总行程的80％时，说明驾驶员对制动效能的需求不明显，只需要主制动电阻进行辅助制动即可，副制动电阻电磁开关断开，副制动电阻内内无电流通过，副制动电阻不工作。
实施例2
利用实施例1所述的冷却系统对车辆进行冷却的方法，首先，车载ECU根据发动机转速传感器传输的信号，判断当前车辆是处于何种行驶状态，包括一般行驶状态和静默行驶状态，具体如下：
当车辆处于一般行驶状态时，发动机工作，主要由发动机水泵为冷却循环管路提供冷却水；
具体地，当车辆在一般行驶状态进行制动的时候，温度传感器将冷却循环管路中的水温信号传输至车载ECU，当水温低于预设值(85℃)时，车载ECU经过逻辑运算，输出命令通过电磁开关控制器控制水路电磁开关断开，发动机冷却液依次经过制动电阻、主散热器后流回发动机，当水温高于预设值(85℃)时，车载ECU输出命令通过电磁开关控制器控制水路电磁开关吸合，发动机冷却液对制动电阻进行冷却后，一路经主散热器冷却，另一路经副散热器冷却，冷却后共同流回发动机。
当车辆在一般行驶状态进行制动，且冷却循环管路中的水温高于预设值(85℃)时，还需要根据制动时间确定电动水泵的工作状态，当制动时间高于预设值(5S)时，由于由两个散热器同时散热且制动时间较长，系统需水量增大，因发动机水泵的泵水量主要与发动机转速有关，泵水量不宜改变，此时车载ECU输出命令通过电磁开关控制器控制电动水泵电磁开关吸合，电动水泵与发动机水泵共同为冷却循环管路提供冷却水，增大泵水量来加速散热。
当车辆处于静默行驶状态时，发动机不工作，发动机水泵也不工作，此时由电动水泵为冷却循环管路提供冷却水；
具体地，当车辆在静默行驶状态进行制动时，温度传感器将冷却循环管路中的水温信号传输至车载ECU，当水温低于预设值(85℃)时，车载ECU输出命令通过电磁开关控制器控制水路电磁开关断开，副散热器电动水泵提供的冷却水依次经过制动电阻、主散热器流回电动水泵；当水温高于预设值(85℃)时，车载ECU输出命令通过电磁开关控制器控制水路电磁开关吸合，副散热器参与工作，电动水泵提供的冷却水对制动电阻进行冷却后，一路经主散热器冷却，另一路经副散热器冷却，冷却后共同流回电动水泵。
当车辆在静默行驶状态进行制动，且冷却循环管路中的水温高于预设值时，还需要根据制动时间确定电动水泵的工作状态，当制动时间高于预设值(5S)时，由于由两个散热器同时散热且制动时间较长，系统中的水流量需要增大，此时通过电动水泵控制器控制电动水泵的输入电流来控制电动水泵的转速，使其转速变为正常转速的两倍，增大泵水量来加速散热。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本部分的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，其特征在于，包括发动机内循环系统、制动电阻、散热器、电磁开关、电动水泵及车载ECU，所述发动机内循环系统通过冷却循环管路与制动电阻及散热器连接；
所述发动机内循环系统包括发动机、与发动机连接的发动机水泵及节温器；
所述制动电阻包括主制动电阻和副制动电阻，所述主制动电阻和副制动电阻并联后连接在冷却循环管路中；
所述散热器包括主散热器和副散热器，主散热器和副散热器并联后连接在冷却循环管路中；
所述电动水泵连接在冷却循环管路中，并与发动机内循环系统并联；
所述电磁开关包括水路电磁开关、制动电阻电磁开关和电动水泵电磁开关，所述水路电磁开关设置在制动电阻与副散热器之间的冷却循环管路上，用于控制副散热器的工作状态，制动电阻电磁开关与副制动电阻连接，用于控制副制动电阻的工作状态，所述电动水泵电磁开关与电动水泵连接，用于控制电动水泵的工作状态；所述电磁开关分别通过电磁开关控制器与车载ECU连接，车载ECU根据接收的信号分别将命令传递至电磁开关控制器，由电磁开关控制器分别控制水路电磁开关、制动电阻电磁开关和电动水泵电磁开关的通断。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，其特征在于，所述系统中还设置有由液压马达驱动的散热风扇，用于对副散热器进行应急散热，以快速增大散热量。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，其特征在于，所述系统中还设置有水路压力传感器及泄压阀，所述水路压力传感器及泄压阀均设置在冷却循环管路上，并与车载ECU连接，水路压力传感器检测冷却循环管路中的水压，并将水压信号传输至车载ECU，车载ECU根据压力信号控制泄压阀的通断。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，其特征在于，所述系统中还设置有温度传感器，所述温度传感器设置在冷却循环管路上，并与车载ECU连接，温度传感器检测冷却循环管路中的水温，并将水温信号传输至车载ECU，车载ECU根据水温信号控制副散热器及散热风扇的工作状态。
5.根据权利要求4所述的混合动力汽车制动电阻和发动机共用冷却系统，其特征在于，所述系统中还设置有发动机转速传感器和制动踏板行程传感器，所述发动机转速传感器设置在发动机上，并与车载ECU连接，将发动机的转速信号传输至车载ECU；制动踏板行程传感器设置在混合动力汽车的制动踏板上，并与车载ECU连接，将制动踏板的行程信号传输至车载ECU，车载ECU根据制动踏板的行程信号控制制动电阻电磁阀的通断，从而控制副制动电阻的工作状态。
6.权利要求5所述冷却系统的冷却方法，其特征在于，车载ECU根据发动机转速传感器传输的信号，判断当前车辆是处于一般行驶状态还是静默行驶状态，当车辆处于一般行驶状态时，发动机工作，主要由发动机水泵为冷却循环管路提供冷却水；当车辆处于静默行驶状态时，发动机不工作，发动机水泵也不工作，此时由电动水泵为冷却循环管路提供冷却水。
7.根据权利要求6所述的冷却方法，其特征在于，当车辆在一般行驶状态进行制动的时候，根据冷却循环管路中的水温确定副散热器的工作状态，当水温低于预设值时，水路电磁开关断开，副散热器不工作，发动机冷却水依次经过制动电阻、主散热器流回发动机内循环系统；当水温高于预设值时，水路电磁开关吸合，副散热器参与散热，发动机冷却水对制动电阻进行冷却后，一路经主散热器冷却，另一路经副散热器冷却，冷却后共同流回发动机内循环系统。
8.根据权利要求7所述的冷却方法，其特征在于，当车辆在一般行驶状态进行制动，且冷却循环管路中的水温高于预设值时，需要根据制动时间确定电动水泵的工作状态，当制动时间高于预设值时，由于由两个散热器同时散热且制动时间较长，系统需水量增大，此时电动水泵电磁开关吸合，电动水泵与发动机水泵共同为冷却循环管路提供冷却水，增大水流量加速散热。
9.根据权利要求6所述的冷却方法，其特征在于，当车辆在静默行驶状态进行制动时，根据循环冷却管路中的水温确定副散热器的工作状态，当水温低于预设值时，水路电磁开关打开，电动水泵提供的冷却水依次经过制动电阻、主散热器流回电动水泵；当水温高于预设值时，水路电磁开关吸合，电动水泵提供的冷却水对制动电阻进行冷却后，一路经主散热器冷却，另一路经副散热器冷却，冷却后共同流回电动水泵。
10.根据权利要求9所述的冷却方法，其特征在于，当车辆在静默行驶状态进行制动，且冷却循环管路中的水温高于预设值时，需要根据制动时间确定电动水泵的工作状态，当制动时间高于预设值时，由于由两个散热器同时散热且制动时间较长，系统中需水量增大，通过电动水泵控制器控制电动水泵的输入电流来控制电动水泵的转速，使其转速变为正常转速的两倍，增大泵水量来加速散热。
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