CN114030390A - 混动车辆的热管理系统及其控制方法、车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混动车辆的热管理系统及其控制方法、车辆，包括动力电池、第一加热系统和储热交换装置。第一加热系统用于加热换热介质，并通过管路与动力电池相连接。储热交换装置用于通过发动机尾气余热加热换热介质，并通过管路与动力电池相连接。如此设置，当电池处于低温状态时，可利用第一加热系统和储热交换装置来加热电池。储热交换装置能够利用发动机尾气余热，与电池进行换热，用于电池热管理，将电池加热至最佳工作温度及保温，从而降低了第一加热系统的能耗，节约能源，降低热管理系统能耗。
Description
技术领域
本发明涉及车辆热管理技术领域，尤其涉及一种混动车辆的热管理系统及其控制方法、车辆。
背景技术
在环境问题日益严重的今天，人们环保节能意识不断增强，且越来越多的排放法规和政策相继出台，电动及混合动力的应用逐渐普及已是大势所趋。
在混合动力车辆中，动力电池的性能优良与否直接影响着车辆的安全性能和续航能力。当电池温度较低时，电池导电性能不足，需要及时对电池进行加热，以保证电池处于最佳工作温度。
但是，现有混合动力车辆存在动力电池热管理困难的问题，主要体现在电池处于低温状态时，电池加热系统能耗过高。
因此，如何解决现有技术中混合动力车辆在电池低温加热时，热管理系统能耗过高的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混动车辆的热管理系统及其控制方法、车辆，用以解决现有技术中所存在的问题。
本发明提供一种混动车辆的热管理系统，包括：
动力电池，
第一加热系统，用于加热换热介质，并通过管路与所述动力电池相连接；
储热交换装置，用于通过发动机尾气余热加热换热介质，所述储热交换装置通过管路与所述动力电池相连接。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述第一加热系统和所述储热交换装置与所述动力电池之间的通断，且所述控制装置能够在第一状态和第二状态之间切换，
在所述第一状态下，所述第一加热系统和所述储热交换装置均与所述动力电池相连通；在所述第二状态下，所述第一加热系统与所述动力电池相连通，所述储热交换装置与所述动力电池相截断。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括：
排气装置，能够向所述储热交换装置输送发动机尾气，所述排气装置通过管路与所述储热交换装置相连接；
控制装置，用于控制所述排气装置与所述储热交换装置的通断；
排气管，用于排出换热后的发动机尾气。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括第二加热系统，所述第二加热系统包括：
驱动电机，能够加热换热介质；
第一换热器，包括相互交换热量的第一换热通路和第二换热通路，所述第一换热通路通过管路与所述驱动电机相连接，所述第二换热通路通过管路与所述动力电池相连接；
控制装置，用于控制所述第一换热器与所述驱动电机的通断。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括：
热泵空调系统，用于加热和冷却换热介质；
第二换热器，包括相互交换热量的第三换热通路和第四换热通路，所述第三换热通路通过管路与所述热泵空调系统相连接，所述第四换热通路通过管路与所述动力电池相连接；
控制装置，用于控制所述第二换热器与所述动力电池的通断。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括第一冷却系统，所述第一冷却系统包括：
第一冷却器，用于冷却换热介质，并通过管路与所述动力电池相连接；
控制装置，用于控制所述第一冷却器与所述动力电池的通断。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括第三加热系统，所述第三加热系统包括：
发动机，能够加热换热介质；
第三换热器，包括相互交换热量的第五换热通路和第六换热通路，所述第五换热通路通过管路与所述发动机相连接，所述第六换热通路通过管路与所述动力电池相连接；
节温器，通过管路与所述发动机和所述第三换热器相连接，用于控制所述第五换热通路的换热介质流量；
控制装置，用于控制所述第三换热器与所述发动机的通断。
根据本发明提供的混动车辆的热管理系统，还包括控制装置，用于控制所述发动机与所述储热交换装置的通断。
本发明还提供一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如上所述的混动车辆的热管理系统，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11的大小；
当T1≤T11时，控制第一加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质。
本发明还提供一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如上所述的混动车辆的热管理系统，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；
当T1≤T11时，控制第一加热系统、第二加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12时，控制第一加热系统关闭，控制储热交换装置和第二加热系统共同向动力电池供给高温换热介质。
本发明还提供一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如上所述的混动车辆的热管理系统，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；且获取当前环境温度Tamb，并比较当前环境温度Tamb与第三预设温度Tamb1和第四预设温度Tamb2的大小，其中Tamb1＜Tamb2；
当T1≤T11，且Tamb≤Tamb1时，控制第一加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12，且Tamb＞Tamb1时，控制热泵空调系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T1＞T12，且Tamb1＜Tamb≤Tamb2时，控制第一冷却系统向动力电池供给低温换热介质；
当T1＞T12，且Tamb＞Tamb2时，控制热泵空调系统向动力电池供给低温换热介质。
本发明还提供一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如上所述的混动车辆的热管理系统，包括步骤：
确定混动车辆处于混合动力运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；且获取发动机的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小；
当T1≤T11，且T2≤T21，控制第一加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T1≤T11，且T2＞T21时，控制第三加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12，且T2＞T21时，控制第三加热系统向动力电池供给高温换热介质。
本发明还提供一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如上所述的混动车辆的热管理系统，包括步骤：
确定混动车辆处于发动机独立运行工况；
获取发动机的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小；
当T2≤T21时，控制储热交换装置向发动机供给高温换热介质。
本发明又提供一种车辆，包括如上任一项所述的混动车辆的热管理系统。
本发明提供的混动车辆的热管理系统，包括动力电池、第一加热系统和储热交换装置。第一加热系统用于加热换热介质，并通过管路与动力电池相连接。储热交换装置用于通过发动机尾气余热加热换热介质，并通过管路与动力电池相连接。如此设置，当电池处于低温状态时，可利用第一加热系统和储热交换装置来加热电池。储热交换装置能够利用发动机尾气余热，与电池进行换热，用于电池热管理，将电池加热至最佳工作温度及保温，从而降低了第一加热系统的能耗，节约能源，降低热管理系统能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的混动车辆的热管理系统的结构示意图；
图2是本发明提供的储热交换装置的局部示意图；
图3是本发明提供的动力电池的局部示意图；
图4是本发明提供的驱动电机的局部示意图；
图5是本发明提供的发动机的局部示意图；
图6是本发明提供的热泵空调系统的制热循环示意图；
图7是本发明提供的热泵空调系统的制冷循环示意图；
图8是本发明提供的混动车辆的热管理系统的架构简图；
附图标记：
1：动力电池； 2：发动机； 3：充电机；
4：驱动电机； 5：控制器； 6：DC/DC逆变器；
7：压缩机； 801：第一冷却器； 802：第二冷却器；
803：第三冷却器； 9：室外换热器； 10：室内换热器；
111：第一截止阀； 112：第二截止阀； 113：第三截止阀；
12：电加热器； 131：第一膨胀阀； 132：第二膨胀阀；
133：第三膨胀阀； 141：第一换热器； 142：第二换热器；
143：第三换热器； 151：电池水泵； 152：发动机水泵；
153：电机水泵； 161：第一四通阀； 162：第二四通阀；
163：第三四通阀； 164：第四四通阀； 171：第一三通阀；
172：第二三通阀； 173：第三三通阀； 174：第四三通阀；
175：第五三通阀； 176：第六三通阀； 177：节温器；
18：储热交换装置； 19：排气装置； 20：旁通管路；
21：排气管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别描述，而不是对顺序和数量的限定。
下面结合图1至图8描述本发明的混动车辆的热管理系统。
如图1所示，本发明实施例提供了一种混动车辆的热管理系统，包括动力电池1，第一加热系统，以及储热交换装置18。第一加热系统用于加热换热介质，并通过管路与动力电池1相连接，从而加热动力电池1。一般地，采用水作为换热介质。储热交换装置18用于储存发动机尾气余热，并通过发动机尾气余热加热换热介质。储热交换装置18通过管路与动力电池1相连接，从而加热动力电池1。具体地，储热交换装置18使用储热材料，利用其相变生热，与发动机尾气进行换热，从而存储发动机尾气余热。
如此设置，当电池处于低温状态时，可利用第一加热系统和储热交换装置18来加热电池。储热交换装置18能够利用发动机尾气余热，与电池进行换热，用于电池热管理，将电池加热至最佳工作温度及保温，从而降低了第一加热系统的能耗，节约能源，降低热管理系统能耗。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统还包括第一控制装置，第一控制装置用于控制第一加热系统和储热交换装置18与动力电池1之间的通断，能够在第一状态和第二状态之间切换。在第一状态下，第一加热系统和储热交换装置18均与动力电池1相连通，可共同向动力电池1供给高温换热介质。在第二状态下，第一加热系统与动力电池1相连通，储热交换装置18与动力电池1相截断，储热交换装置18停止向动力电池1供给高温换热介质。从而可在不同工作条件下，控制储热交换装置18是否加热动力电池1。
具体来说，第一加热系统包括电加热器12，电加热器12通过管路与动力电池1相连接，第一控制装置还用于控制电加热器12和储热交换装置18与动力电池1之间的通断。第一控制装置可采用第一三通阀171，用于控制电加热器12和储热交换装置18与动力电池1之间的通断。电加热器12可采用PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)加热器，打开PTC，加热换热介质，换热介质升温可加热电池。关闭PTC，停止加热，换热介质温度不变。
如图1所示，第一加热系统还包括电池水泵151，用于提供水循环动力。第一三通阀171的接口1通过管路与动力电池1连接，接口2通过管路与储热交换装置18连接，接口3通过管路与电加热器12连接。当第一三通阀171处于第一状态，即接口2和接口3连通时，电加热器12和储热交换装置18均与动力电池1相连通。当第一三通阀171处于第二状态，即接口1和接口3连通时，电加热器12与动力电池1相连通，储热交换装置18与动力电池1相截断。
这样，当动力电池1处于低温状态时，控制第一三通阀171使储热交换装置18与动力电池1相连通，能够回收利用发动机尾气余热，与动力电池1进行换热，进而降低了电加热器12的用电耗能，使用更少的用电量将动力电池1加热至最佳工作温度，并对动力电池1进行保温，从而节约了能源，降低了热管理系统功耗，解决了现有技术中混合动力车辆在电池低温加热时，热管理系统能耗过高的问题。
本发明实施例中，如图2所示，混动车辆的热管理系统还包括排气装置19，第七控制装置，以及排气管21。排气装置19通过管路与储热交换装置18相连接，能够向储热交换装置18输送发动机尾气。第七控制装置用于控制排气装置19与储热交换装置18的通断，具体地，可为第三截止阀113。排气管21用于将换热后的发动机尾气排出。发动机2排气温度高，尾气余热量大，打开第三截止阀113，将排气装置19与储热交换装置18相连通。尾气经由储热交换装置18进行对流换热后从排气管21排出，将部分余热存储在储热交换装置18中备用。关闭第三截止阀113，将排气装置19与储热交换装置18相截断，则储热交换装置18停止与发动机尾气进行换热，不再存储尾气余热。另外，在发动机2运行过程中，可通过设置温度传感器测量储热交换装置18的出口水温，判断储热材料的相变程度，从而控制第三截止阀113的开闭，来存储利用发动机尾气余热。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统还包括第二加热系统，第二加热系统包括驱动电机4，第一换热器141，以及第二控制装置。如图1所示，驱动电机4工作时产热，从而能够加热换热介质。第一换热器141包括相互交换热量的第一换热通路和第二换热通路，第一换热通路通过管路与驱动电机4相连接，第二换热通路通过管路与动力电池1相连接，从而使驱动电机4通过第一换热器141与动力电池1进行换热。另外，第二加热系统还包括电机水泵153，充电机3，控制器5，DC/DC逆变器6，第三冷却器803，以及第二三通阀172。电机水泵153用于提供水循环动力。充电机3、控制器5和DC/DC逆变器6工作时产生的热量也可用于加热换热介质，充分利用系统部件生热。第三冷却器803可与外界空气换热，以对驱动电机4进行散热处理。通过控制第二三通阀172的开度，可控制流向第三冷却器803的流量，以使驱动电机4水温降至合适工作温度，节省能耗。
第二控制装置用于控制第一换热器141与驱动电机4的通断，能够在第三状态和第四状态之间切换。在第三状态下，第一换热器141与驱动电机4相连通。在第四状态下，第一换热器141与驱动电机4相截断。第二控制装置可采用第一四通阀161，具体地，如图4所示，其第一接口通过管路与驱动电机4连接，第二接口通过管路与第二三通阀172连接，第三接口和第四接口分别通过管路与第一换热器141的两端连接。当第一四通阀161处于第三状态，即第二接口和第四接口连通、第一接口和第三接口连通时，第一换热器141与驱动电机4相连通，从而驱动电机4可与动力电池1进行换热。当第一四通阀161处于第四状态，即第一接口和第二接口连通、第三接口和第四接口连通时，第一换热器141与驱动电机4相截断，从而驱动电机4停止与动力电池1进行换热。
这样，当动力电池1处于低温状态时，控制第一四通阀161使驱动电机4与动力电池1进行换热，充分利用电机生热预热电池，从而使整个热管理系统的能耗降低。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统还包括热泵空调系统，第二换热器142，以及第三控制装置。如图1所示，热泵空调系统用于加热和冷却换热介质，从而可对动力电池1进行加热和降温。第二换热器142包括相互交换热量的第三换热通路和第四换热通路，第三换热通路通过管路与热泵空调系统相连接，第四换热通路通过管路与动力电池1相连接。第三控制装置用于控制第二换热器142与动力电池1的通断，能够在第五状态和第六状态之间切换。在第五状态下，第二换热器142与动力电池1相连通。在第六状态下，第二换热器142与动力电池1相截断。
具体来说，如图1所示，热泵空调系统包括压缩机7、第二四通阀162、室外换热端和室内换热端，第二四通阀162用于切换热泵空调系统的制热循环和制冷循环。室外换热端包括串联连接的室外换热器9和第一膨胀阀131，以及与第一膨胀阀131并联连接的第一截止阀111。室内换热端包括串联连接的室内换热器10和第二膨胀阀132，以及与第二膨胀阀132并联连接的第二截止阀112。热泵空调系统还包括第三三通阀173、第四三通阀174和第三膨胀阀133。第三膨胀阀133和第二换热器142串联连接。通过控制第三三通阀173和第四三通阀174可将第二换热器142接入热泵空调回路。
如图6所示，控制第二四通阀162切换至热泵空调系统的制热循环，控制第三三通阀173接入第二换热器142。利用压缩机7出口的高温高压制冷剂经由第二换热器142与动力电池1进行热交换，加热动力电池1。打开第二截止阀112，关闭第二膨胀阀132，室内冷凝器可以打开风门为乘员舱供暖。关闭第一截止阀111，打开第一膨胀阀131，室外蒸发器可与外界换热。
如图7所示，控制第二四通阀162切换至热泵空调系统的制冷循环，将压缩机7接入室外冷凝器。打开第一截止阀111，关闭第一膨胀阀131，打开第二膨胀阀132，关闭第二截止阀112，室内蒸发器可以打开风门为乘员舱制冷。同时控制第四三通阀174接入第二换热器142，与室外冷凝器换热后的制冷剂经由第四三通阀174到达第三膨胀阀133后，在第二换热器142中与动力电池1完成换热，降低了动力电池1温度。
第三控制装置可采用第三四通阀163，具体地，如图3所示，其第一接口通过管路与电加热器12连接，第二接口通过管路与第一换热器141连接，第三接口和第四接口分别通过管路与第二换热器142的两端连接。当第三四通阀163处于第五状态，即第一接口和第三接口连通、第二接口和第四接口连通时，第二换热器142与动力电池1相连通，从而热泵空调可与动力电池1进行换热。当第三四通阀163处于第六状态，即第一接口和第二接口连通、第三接口和第四接口连通时，第二换热器142与动力电池1相截断，从而热泵空调停止与动力电池1进行换热。这样可在不同工作条件下，控制热泵空调系统是否与动力电池1进行换热。
进一步地，混动车辆的热管理系统还包括第一冷却系统，第一冷却系统包括第一冷却器801和第四控制装置。第一冷却器801用于冷却换热介质，并通过管路与动力电池1相连接。第四控制装置用于控制第一冷却器801与动力电池1的通断，能够在第七状态和第八状态之间切换。在第七状态下，第一冷却器801与动力电池1相连通。在第八状态下，第一冷却器801与动力电池1相截断。
具体地，第四控制装置可采用第五三通阀175，如图1所示，第五三通阀175的接口1通过管路与第一冷却器801连接，接口2通过管路与动力电池1连接，接口3与第二换热器142连接。当第五三通阀175处于第七状态，即接口1和接口3连通时，第一冷却器801与动力电池1相连通，从而第一冷却器801可以冷却动力电池1。当第五三通阀175处于第八状态，即接口2和接口3连通时，第一冷却器801与动力电池1相截断，从而第一冷却器801停止冷却动力电池1。这样可在不同工作条件下，控制第一冷却器801是否与外界空气换热，对动力电池1进行散热处理。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统还包括第三加热系统，第三加热系统包括发动机2，第三换热器143，节温器177，以及第五控制装置。如图1所示，发动机2工作时发热，从而能够加热换热介质。第三换热器143包括相互交换热量的第五换热通路和第六换热通路，第五换热通路通过管路与发动机2相连接，第六换热通路通过管路与动力电池1相连接，从而使发动机2不直接与电池回路换热，而是通过第三换热器143的参与，实现发动机2与动力电池1进行换热，避免发动机2出口水温过高而损伤动力电池1。其中，第一换热器141、第二换热器142和第三换热器143为板式换热器。节温器177通过管路与发动机2和第三换热器143相连接，用于控制第五换热通路的换热介质流量。此外，第三加热系统还包括发动机水泵152，用于提供水循环动力。
第五控制装置用于控制第三换热器143与发动机2的通断，能够在第九状态和第十状态之间切换。在第九状态下，第三换热器143与发动机2相连通。在第十状态下，第三换热器143与发动机2相截断。第五控制装置可采用第四四通阀164，具体地，如图5所示，其第一接口通过管路与发动机2连接，第二接口通过管路与节温器177连接，第三接口和第四接口分别通过管路与第三换热器143的两端连接。当第四四通阀164处于第九状态，即第一接口和第三接口连通、第二接口和第四接口连通时，第三换热器143与发动机2相连通，从而发动机2可与动力电池1进行换热。当第四四通阀164处于第十状态，即第一接口和第二接口连通、第三接口和第四接口连通时，第三换热器143与发动机2相截断，从而发动机2停止与动力电池1进行换热。此外，通过控制第四四通阀164的开度，可控制流向第三换热器143的流量，从而避免发动机2出口水温过高而损伤动力电池1。
这样，当动力电池1处于低温状态时，控制第四四通阀164使发动机2与动力电池1进行换热，充分利用发动机2生热预热电池，节省能耗。
另外，如图5所示，混动车辆的热管理系统还包括第二冷却系统，第二冷却系统包括第二冷却器802。第二冷却器802可与外界空气换热，以对发动机2进行散热冷却。其中，通过节温器177控制流经第二冷却器802的流量，可控制发动机2与外界空气的换热量，以使发动机2水温降至合适工作温度，节省能耗。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统还包括第六控制装置，用于控制发动机2与储热交换装置18的通断，能够在第十一状态和第十二状态之间切换。在第十一状态下，发动机2与储热交换装置18相连通。在第十二状态下，发动机2与储热交换装置18相截断。具体地，第六控制装置包括第六三通阀176和旁通管路20。如图1所示，旁通管路20的一端连接于第三换热器143，另一端连接于储热交换装置18。第六三通阀176的接口1通过管路与第三换热器143和旁通管路20相连接，接口2通过管路与储热交换装置18相连接，接口3通过管路与第四四通阀164相连接。在第十一状态下，第六三通阀176的接口2和接口3连通，此时换热介质经过第三换热器143后，会沿旁通管路20流过储热交换装置18，与储热交换装置18对流换热后再流出，使得发动机2与储热交换装置18相连通，从而利用储热交换装置18储存的尾气余热，来加速发动机2在低温环境下升温，降低发动机2低温工作的油耗。在第十二状态下，第六三通阀176的接口1和接口3连通，此时换热介质经过第三换热器143后，会直接通过第六三通阀176流向第四四通阀164，而不再经过储热交换装置18，使得发动机2与储热交换装置18相截断，储热交换装置18停止向发动机2供给高温换热介质。
这样，当发动机2温度较低时，可通过储热交换装置18储备的尾气余热，来预热发动机2，从而可降低整个热管理系统的功耗。
下面对本发明提供的混动车辆的热管理系统的控制方法进行描述，下文描述的混动车辆的热管理系统的控制方法与上文描述的混动车辆的热管理系统可相互对应参照。
实施例一
本发明实施例还提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池1的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11的大小；
当T1≤T11时，控制第一加热系统和储热交换装置18共同向动力电池1供给高温换热介质。
这样，当电池处于极低温状况，需要迅速加热时，可控制电加热器12和储热交换装置18同时向电池供热，从而能够回收利用尾气余热，降低电加热器12的能耗。
实施例二
本发明实施例还提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池1的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；
当T1≤T11时，控制第一加热系统、第二加热系统和储热交换装置18共同向动力电池1供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12时，控制第一加热系统关闭，控制储热交换装置18和第二加热系统共同向动力电池1供给高温换热介质。
这样，可以利用电机生热及储热交换装置18储备的尾气余热，预热电池，并根据电池的不同温度条件，选择合适的加热方式，从而降低系统能耗。
实施例三
本发明实施例还提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池1的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；且获取当前环境温度Tamb，并比较当前环境温度Tamb与第三预设温度Tamb1和第四预设温度Tamb2的大小，其中Tamb1＜Tamb2；
当T1≤T11，且Tamb≤Tamb1时，控制第一加热系统和储热交换装置18共同向动力电池1供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12，且Tamb＞Tamb1时，控制热泵空调系统和储热交换装置18共同向动力电池1供给高温换热介质；
当T1＞T12，且Tamb1＜Tamb≤Tamb2时，控制第一冷却系统向动力电池1供给低温换热介质；
当T1＞T12，且Tamb＞Tamb2时，控制热泵空调系统向动力电池1供给低温换热介质。
这样，可利用热泵空调来加热及冷却电池，并根据不同电池温度和环境温度，来控制热泵空调参与和脱离热管理工作，使热泵空调在高能效工作点预热及冷却电池，避免不适宜工作点能耗高的问题。
实施例四
本发明实施例还提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，包括步骤：
确定混动车辆处于混合动力运行工况；
获取动力电池1的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；且获取发动机2的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小；
当T1≤T11，且T2≤T21，控制第一加热系统和储热交换装置18共同向动力电池1供给高温换热介质；
当T1≤T11，且T2＞T21时，控制第三加热系统和储热交换装置18共同向动力电池1供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12，且T2＞T21时，控制第三加热系统向动力电池1供给高温换热介质。
这样，在处于混动运行工况下，还可利用发动机2生热来预热及保温电池，使热管理系统降低能耗。
实施例五
本发明实施例还提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，包括步骤：
确定混动车辆处于发动机2独立运行工况；
获取发动机2的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小；
当T2≤T21时，控制储热交换装置18向发动机2供给高温换热介质。
这样，在发动机2温度较低时，可利用储热交换装置18储存的尾气余热，预热发动机2，使发动机2尽快上升至工作温度，降低发动机2低温工作的油耗。
结合上述各实施例，本发明提供了一种混动车辆的热管理系统及其控制方法，包括动力电池1，发动机2，驱动电机4，热泵空调，以及储热交换装置18等，形成多回路耦合，参与整车热管理工作。如图8所示为热管理系统的架构简图，热泵空调回路与电池回路换热，用于加热及制冷电池。发动机回路与电池回路换热，利用发动机2生热加热电池，同时发动机尾气余热经由储热交换装置18储存备用。电机回路与电池回路换热，利用驱动电机4产热加热电池。储热交换装置18储存的热量用于加热电池，以及加快发动机2升温。本发明实施例中的热管理系统集成化程度高，智能可靠，可根据不同工况，合理选择相应的换热回路，用于动力电池1、发动机2热管理，在兼顾保证热管理效果的前提下，降低混合动力车辆热管理能耗。如图1所示，其具体控制过程如下：
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统的控制方法，包括步骤：
S11：确定混动车辆处于纯电动运行工况。
S12：获取动力电池1的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12。且获取当前环境温度Tamb，并比较当前环境温度Tamb与第三预设温度Tamb1和第四预设温度Tamb2的大小，其中Tamb1＜Tamb2。具体地，T11、T12、Tamb1和Tamb2可根据实际需要进行设定。
若T1≤T11，且Tamb≤Tamb1，则执行S13。此时电池处于极低温状况，需要迅速加热。环境温度也较低，热泵空调系统效率低下，且使用过程中室外蒸发器可能结霜，故不使用热泵空调加热电池。
S13：控制储热交换装置18、电加热器12和第二加热系统工作，控制第一三通阀171将储热交换装置18与动力电池1相连通，利用储热交换装置18存储的尾气余热加热电池；
控制电加热器12工作，加热电池，作为预热补充；
控制第一四通阀161将第一换热器141与驱动电机4相连通，控制驱动电机4生热，且控制电机水泵153工作，驱动电机4经由第一换热器141与动力电池1进行热交换，利用电机发热加热电池。
由于利用电机生热和储热交换装置18热量，在一定程度上可以降低电加热器12用电能耗，使用更少的用电量将电池加热至最佳工作温度及保温，同时可为乘员舱供暖，从而节省能耗。
若T11＜T1≤T12，且Tamb＞Tamb1，则执行S14。此时电池温度脱离极低温状况，但仍低于电池最佳工作温度。而热泵空调系统达到效率工作点，可以使用。
S14：控制电加热器12关闭，控制储热交换装置18、第二加热系统和热泵空调系统工作，控制第一三通阀171将储热交换装置18与动力电池1相连通，利用储热交换装置18存储的尾气余热加热电池；
控制第一四通阀161将第一换热器141与驱动电机4相连通，控制驱动电机4生热，且控制电机水泵153工作，利用电机发热加热电池；
控制第三四通阀163将第二换热器142与动力电池1相连通，控制第二四通阀162切换至热泵空调系统的制热循环，通过第二换热器142对动力电池1进行加热，且控制室内换热端为乘员舱制热，从而利用热泵空调加热电池和供暖。
这样热泵空调系统在高能效工作点预热电池，避免不适宜工作点能耗高的问题，从而热泵空调可根据工作能效高低参与和脱离热管理工作，能量利用率高。同时关闭PTC加热器，利用电机回路及储热交换装置18与电池回路进行热交换，降低系统能耗。
若T1＞T12，且Tamb1＜Tamb≤Tamb2，则执行S15。此时电池温度高于最佳工作温度，环境温度低于电池最佳工作温度。
S15：控制电加热器12关闭，控制第一三通阀171将储热交换装置18与动力电池1相截断，控制第一四通阀161将第一换热器141与动力电池1相截断，避免电池继续升温；
控制第一冷却器801工作，控制第五三通阀175将第一冷却器801与动力电池1相连通，第一冷却器801与外界冷空气进行换热，对动力电池1进行冷却。从而满足当前冷却需求，不使用热泵空调冷却，减小系统功耗。
若T1＞T12，且Tamb＞Tamb2，则执行S16。此时外界环境温度较高，无法利用第一冷却器801为电池降温，故使用热泵空调冷却电池。
S16：控制第三四通阀163将第二换热器142与动力电池1相连通，控制热泵空调系统工作，控制第二四通阀162切换至热泵空调系统的制冷循环，通过第二换热器142对动力电池1进行冷却，且控制室内换热端为乘员舱制冷。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统的控制方法还包括步骤：
S21：确定混动车辆处于发动机2独立运行工况。
S22：获取发动机2的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21和第六预设温度T22的大小，其中T21＜T22。具体地，T21和T22可根据实际需要进行设定。
若T2≤T21，此时发动机2出口水温较低，关闭节温器177，发动机冷却水不经过第二冷却器802散热，则执行S23。
S23：控制储热交换装置18工作，控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相连通，控制第六三通阀176将发动机2与储热交换装置18相连通。从而通过储热交换装置18中存储的热量预热发动机2，使发动机2尽快上升至工作温度，降低发动机2低温工作的油耗。另外，发动机2工作时，排气温度高，尾气余热量大，此时打开第三截止阀113，尾气经由储热交换装置18进行对流换热后排出，将部分余热存储在储热交换装置18中备用。通过温度传感器检测储热交换装置18的出口水温判断其相变程度，从而控制第三截止阀113的开闭来存储利用发动机2尾气余热。
若T21＜T2≤T22，此时发动机2出口水温适中，仍低于最佳工作温度，但即将达到最佳工作温度，则执行S24。
S24：控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相截断，控制第六三通阀176将发动机2与储热交换装置18相截断。从而依靠发动机2自身发热循环，已能较快升温，达到最佳工作温度。避免利用储热交换装置18升温造成发动机2出口水温波动较大，而使得发动机回路频繁切换与储热回路的连接状态。
若T2＞T22，此时发动机2出口水温较高，有散热需求，则执行S25。
S25：控制第二冷却器802工作，控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相截断，控制节温器177打开第二冷却器802的换热介质通路。通过节温器177控制流经第二冷却器802的流量，从而控制发动机2与外界空气的换热量，对发动机2进行冷却。
本发明实施例中，混动车辆的热管理系统的控制方法还包括步骤：
S31：确定混动车辆处于混合动力运行工况。
S32：获取动力电池1的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12。且获取发动机2的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小。且获取当前环境温度Tamb，并比较当前环境温度Tamb与第三预设温度Tamb1和第四预设温度Tamb2的大小，其中Tamb1＜Tamb2。具体地，T11、T12、T21、Tamb1和Tamb2可根据实际需要进行设定。
若T1≤T11，且T2≤T21，此时电池处于极低温状况，发动机2出口水温低，则执行S33。
S33：控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相截断，控制第六三通阀176将发动机2与储热交换装置18相截断，不利用发动机2生热来预热电池，发动机2生热用于自身升温；
控制第二加热系统、储热交换装置18和电加热器12工作，控制第一四通阀161将第一换热器141与驱动电机4相连通，控制驱动电机4生热，且控制电机水泵153工作，利用驱动电机4发热加热电池；
控制第一三通阀171将储热交换装置18与动力电池1相连通，利用储热交换装置18加快预热电池；控制电加热器12工作，作为预热补充。
若T1≤T11，且T2＞T21，此时电池处于极低温状况，发动机2达到最佳工作温度，则执行S34。
S34：控制电加热器12关闭，控制第三加热系统和第二加热系统工作，控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相连通，控制第六三通阀176将发动机2与储热交换装置18相截断，利用发动机2生热加热电池；
控制第一四通阀161将第一换热器141与驱动电机4相连通，控制驱动电机4生热，且控制电机水泵153工作，利用驱动电机4发热加热电池。从而利用发动机2和驱动电机4产热与电池换热，节省能耗。
若T11＜T1≤T12，此时电池温度脱离极低温状况，但仍低于电池最佳工作温度，则执行S35。
S35：控制第一三通阀171将储热交换装置18与动力电池1相截断，控制第三加热系统和第二加热系统工作，控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相连通，控制第六三通阀176将发动机2与储热交换装置18相截断，利用发动机2生热加热电池；
控制第一四通阀161将第一换热器141与驱动电机4相连通，控制驱动电机4生热，且控制电机水泵153工作，利用驱动电机4发热加热电池。
若T1＞T12，且Tamb1＜Tamb≤Tamb2，此时电池温度高于最佳工作温度，环境温度低于电池最佳工作温度，则执行S36。
S36：控制第一四通阀161将第一换热器141与驱动电机4相截断，控制第四四通阀164将第三换热器143与发动机2相截断，避免电池继续升温；
控制第一冷却器801工作，控制第五三通阀175将第一冷却器801与动力电池1相连通，第一冷却器801与外界冷空气进行换热，对动力电池1进行冷却。
若T1＞T12，且Tamb＞Tamb2，此时外界环境温度较高，无法利用第一冷却器801为电池降温，则执行S37。
S37：控制第三四通阀163将第二换热器142与动力电池1相连通，控制热泵空调系统工作，控制第二四通阀162切换至热泵空调系统的制冷循环，通过第二换热器142对动力电池1进行冷却，且控制室内换热端为乘员舱制冷。
下面对本发明提供的车辆进行描述，下文描述的车辆与上文描述的混动车辆的热管理系统可相互对应参照。
本发明实施例又提供了一种车辆，包括如上述各实施例中的混动车辆的热管理系统。如此设置，当电池处于低温状态时，可利用第一加热系统和储热交换装置18来加热电池。储热交换装置18能够利用发动机尾气余热，与电池进行换热，用于电池热管理，将电池加热至最佳工作温度及保温，从而降低了第一加热系统的能耗，节约能源，降低热管理系统能耗，解决了现有技术中混合动力车辆在电池低温加热时，热管理系统能耗过高的问题。该有益效果的推导过程和上述混动车辆的热管理系统的有益效果的推导过程大致类似，故在此不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (14)
1.一种混动车辆的热管理系统，其特征在于，包括：
动力电池，
第一加热系统，用于加热换热介质，并通过管路与所述动力电池相连接；
储热交换装置，用于通过发动机尾气余热加热换热介质，所述储热交换装置通过管路与所述动力电池相连接。
2.根据权利要求1所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述第一加热系统和所述储热交换装置与所述动力电池之间的通断，且所述控制装置能够在第一状态和第二状态之间切换，
在所述第一状态下，所述第一加热系统和所述储热交换装置均与所述动力电池相连通；在所述第二状态下，所述第一加热系统与所述动力电池相连通，所述储热交换装置与所述动力电池相截断。
3.根据权利要求1所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括：
排气装置，能够向所述储热交换装置输送发动机尾气，所述排气装置通过管路与所述储热交换装置相连接；
控制装置，用于控制所述排气装置与所述储热交换装置的通断；
排气管，用于排出换热后的发动机尾气。
4.根据权利要求1所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括第二加热系统，所述第二加热系统包括：
驱动电机，能够加热换热介质；
第一换热器，包括相互交换热量的第一换热通路和第二换热通路，所述第一换热通路通过管路与所述驱动电机相连接，所述第二换热通路通过管路与所述动力电池相连接；
控制装置，用于控制所述第一换热器与所述驱动电机的通断。
5.根据权利要求1所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括：
热泵空调系统，用于加热和冷却换热介质；
第二换热器，包括相互交换热量的第三换热通路和第四换热通路，所述第三换热通路通过管路与所述热泵空调系统相连接，所述第四换热通路通过管路与所述动力电池相连接；
控制装置，用于控制所述第二换热器与所述动力电池的通断。
6.根据权利要求5所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括第一冷却系统，所述第一冷却系统包括：
第一冷却器，用于冷却换热介质，并通过管路与所述动力电池相连接；
控制装置，用于控制所述第一冷却器与所述动力电池的通断。
7.根据权利要求1所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括第三加热系统，所述第三加热系统包括：
发动机，能够加热换热介质；
第三换热器，包括相互交换热量的第五换热通路和第六换热通路，所述第五换热通路通过管路与所述发动机相连接，所述第六换热通路通过管路与所述动力电池相连接；
节温器，通过管路与所述发动机和所述第三换热器相连接，用于控制所述第五换热通路的换热介质流量；
控制装置，用于控制所述第三换热器与所述发动机的通断。
8.根据权利要求7所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，还包括控制装置，用于控制所述发动机与所述储热交换装置的通断。
9.一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如权利要求1-3任一项所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11的大小；
当T1≤T11时，控制第一加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质。
10.一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如权利要求4所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；
当T1≤T11时，控制第一加热系统、第二加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12时，控制第一加热系统关闭，控制储热交换装置和第二加热系统共同向动力电池供给高温换热介质。
11.一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如权利要求6所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，包括步骤：
确定混动车辆处于纯电动运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；且获取当前环境温度Tamb，并比较当前环境温度Tamb与第三预设温度Tamb1和第四预设温度Tamb2的大小，其中Tamb1＜Tamb2；
当T1≤T11，且Tamb≤Tamb1时，控制第一加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12，且Tamb＞Tamb1时，控制热泵空调系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T1＞T12，且Tamb1＜Tamb≤Tamb2时，控制第一冷却系统向动力电池供给低温换热介质；
当T1＞T12，且Tamb＞Tamb2时，控制热泵空调系统向动力电池供给低温换热介质。
12.一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如权利要求7所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，包括步骤：
确定混动车辆处于混合动力运行工况；
获取动力电池的当前温度T1，并比较当前温度T1与第一预设温度T11和第二预设温度T12的大小，其中T11＜T12；且获取发动机的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小；
当T1≤T11，且T2≤T21，控制第一加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T1≤T11，且T2＞T21时，控制第三加热系统和储热交换装置共同向动力电池供给高温换热介质；
当T11＜T1≤T12，且T2＞T21时，控制第三加热系统向动力电池供给高温换热介质。
13.一种混动车辆的热管理系统的控制方法，基于如权利要求8所述的混动车辆的热管理系统，其特征在于，包括步骤：
确定混动车辆处于发动机独立运行工况；
获取发动机的当前出口温度T2，并比较当前出口温度T2与第五预设温度T21的大小；
当T2≤T21时，控制储热交换装置向发动机供给高温换热介质。
14.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的混动车辆的热管理系统。
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