CN114645768A - 车辆动力总成冷却系统、车辆和控制方法 - Google Patents

车辆动力总成冷却系统、车辆和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆动力总成冷却系统、车辆和控制方法，其中车辆动力总成冷却系统包括：电动机冷却回路、发动机冷却回路和换热器。发动机冷却回路包括：大冷却回路和小冷却回路，大冷却回路与小冷却回路部分重叠，小冷却回路流过发动机，小冷却回路内的冷却液量远小于大冷却回路内的冷却液量，大冷却回路与小冷却回路之间设置有电子节温器，发动机冷却回路能够在大冷却回路和小冷却回路之间切换；电动机冷却回路的至少一部分管路以及小冷却回路的至少一部分管路通过换热器进行换热。该车辆动力总成冷却系统能够利用电动机冷却回路中的热量对发动机进行预热，从而能够避免在启动发动机时，发动机水温与油温过低导致的摩擦损失以及扭矩波动。

Description

车辆动力总成冷却系统、车辆和控制方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种车辆动力总成冷却系统、车辆和控制方法。
背景技术
传统的混合动力汽车在发动机启动后会瞬时进入大负荷运行状态，而刚启动的汽车发动机内的水温与油温都较低，由此导致发动机摩擦损失大且扭矩波动大，并且会导致发动机排放恶化，而现有技术多采用根据发动机内的水温限制发动机扭矩或在启动后增加强制暖机过程，由此不仅会导致动力响应延迟，而且还会导致车辆燃油经济性的降低，存在改进空间。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种车辆动力总成冷却系统，该车辆动力总成冷却系统能够利用电动机冷却回路中的热量对发动机进行预热，从而能够避免在启动发动机时，发动机水温与油温过低导致的摩擦损失以及扭矩波动，并且还能够改善发动机的排放情况。
本发明又提出了一种具有上述车辆动力总成冷却系统的车辆。
本发明还提出了一种上述车辆动力总成冷却系统的控制方法。
根据本发明的实施例的车辆动力总成冷却系统，包括：电动机冷却回路；发动机冷却回路，所述发动机冷却回路包括：大冷却回路和小冷却回路，所述大冷却回路与所述小冷却回路部分重叠，所述小冷却回路流过发动机，所述小冷却回路内的冷却液量远小于所述大冷却回路内的冷却液量，所述大冷却回路与所述小冷却回路之间设置有电子节温器，所述发动机冷却回路能够在所述大冷却回路和所述小冷却回路之间切换；换热器，所述电动机冷却回路的至少一部分管路以及所述小冷却回路的至少一部分管路通过所述换热器进行换热。
根据本发明的实施例的车辆动力总成冷却系统，该车辆动力总成冷却系统能够利用电动机冷却回路中的热量对发动机进行预热，从而能够避免在启动发动机时，发动机水温与油温过低导致的摩擦损失以及扭矩波动，并且还能够改善发动机的排放情况。
另外，根据发明实施例的车辆动力总成冷却系统，还可以具有如下附加技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述车辆动力总成冷却系统还包括：加热器，所述加热器设置在所述换热器上。
根据本发明的一些实施例，所述小冷却回路包括：第一管路段和第二管路段，所述第一管路段与所述第二管路段相连通，所述第一管路段经过所述发动机，所述第二管路段的至少一部分设置在所述换热器内，所述第一管路段与所述第二管路段的连接处设置有所述电子节温器。
根据本发明的一些实施例，所述大冷却回路包括：所述第一管路段和第三管路段，所述第一管路段与所述第三管路段相连通，所述第一管路段和所述第二管路段分别与所述电子节温器的第一端口和第二端口连接，所述第三管路段与所述电子节温器的第三端口连接。
根据本发明的一些实施例，所述换热器上游的部分所述第二管路段上设置有通断阀。
根据本发明的一些实施例，所述发动机上游的部分所述第一管路段上设置有发动机水泵，所述发动机下游的部分所述第一管路段上设置有第一水温传感器。
根据本发明的一些实施例，所述换热器下游的部分所述发动机冷却回路的管路上设置有第二水温传感器
根据本发明另一方面的车辆，包括上述的车辆动力总成冷却系统。
根据本发明再一方面的车辆动力总成冷却系统的控制方法，包括上述的车辆动力总成冷却系统，所述控制方法包括：接收到发动机预热信号时，判断所述发动机的出水温度是否小于第一预设温度；如果所述发动机的出水温度小于所述第一预设温度，则开启设置在所述发动机冷却回路中的发动机水泵，并打开所述小冷却回路中的通断阀，以进行预热；判断所述发动机的出水温度是否大于等于第二预设温度，其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；如果所述发动机的出水温度大于等于所述第二预设温度，则减小所述发动机水泵的开度，以进行保温，直至所述发动机的出水温度大于等于第三预设温度时，关闭所述发动机水泵，并关闭所述通断阀，其中，所述第三预设温度大于所述第二预设温度。
根据本发明的一些实施例，在所述发动机的出水温度小于所述第一预设温度时，还分别判断所述发动机的出水温度和环境温度是否小于第四预设温度，并在所述发动机的出水温度小于所述第四预设温度且所述环境温度小于所述第四预设温度时，开启所述发动机水泵和打开所述通断阀的同时还开启设置在所述换热器上的所述加热器，直至所述发动机的出水温度大于等于所述第二预设温度时，关闭所述加热器，其中，所述第四预设温度小于所述第一预设温度。
附图说明
图1是根据本发明实施例的车辆动力总成冷却系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的车辆动力总成冷却系统的控制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的车辆动力总成冷却系统的控制方法的流程图。
附图标记：
车辆动力总成冷却系统100，电动机冷却回路1，发动机冷却回路2，大冷却回路21，小冷却回路22，第一管路段23，第二管路段24，第三管路段25，电子节温器3，换热器4，加热器5，通断阀6，第一水温传感器7，发动机水泵8，第二水温传感器9，发动机200。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考图1描述根据本发明实施例的车辆动力总成冷却系统100。
根据本发明实施例的车辆动力总成冷却系统100可以包括：电动机冷却回路1、发动机冷却回路2和换热器4。
如图1所示，车辆动力总成冷却系统100适用于混合动力汽车的驱动系统，其中，混合动力汽车的驱动系统包括：电动机驱动系统和发动机驱动系统，在混合动力汽车电量充足且正常行驶时，由电动机驱动系统驱动混合动力汽车行驶，此时，发动机驱动系统处于停机状态，由此可以使得混合动力汽车的油耗降低，更清洁，更环保。而当混合动力汽车电量不足或者需求功率过大的时候，发动机驱动系统开始运行。
由于传统混合动力汽车在发动机启动后会瞬时进入大负荷运行状态，而刚启动的汽车发动机内的水温与油温都较低，由此导致发动机摩擦损失大且扭矩波动大，影响发动机的使用寿命。
为此，本发明实施例在原有的发动机冷却回路2基础上设计了一个可以在发动机200运行前对发动机200的水与油进行预热的小冷却回路22，以使发动机200在纯电动机驱动系统驱动时，能够利用电动机冷却回路1内冷却液的热量对发动机200进行预热，避免在启动发动机200时，发动机200水温与油温过低导致的摩擦损失以及扭矩波动。
其中，发动机冷却回路2包括：大冷却回路21和小冷却回路22。大冷却回路21主要负责在发动机200正常运行时，通过大冷却回路21内部冷却液的循环流动，带走发动机200零件多余的热量，以保证发动机200工作在适宜的温度环境内。而小冷却回路22可以在发动机200启动之前且温度较低时，对发动机200进行预热。
其中，大冷却回路21与小冷却回路22部分重叠，以使大冷却回路21与小冷却回路22能够相互连通，便于发动机冷却回路2的合理布置，可使发动机冷却回路2占用的布置空间更小。
小冷却回路22流过发动机200，以对发动机200进行预热，并且，小冷却回路22内的冷却液量远小于大冷却回路21内的冷却液量，以使小冷却回路22内的冷却液量仅占整个发动机冷却回路2内的冷却液量的很小一部分，从而使小冷却回路22的内循环更快，预热过程耗时较短且高效，进而达到对发动机200进行快速预热的目的。
进一步，大冷却回路21与小冷却回路22之间设置有电子节温器3，电子节温器3能够在发动机200温度到达指定温度后开启大冷却回路21内的冷却液循环，以将发动机200与大冷却回路21连接，也就是说，电子节温器3能够实现对发动机冷却回路2进行大回路与小回路之间的切换的目的，从而使发动机冷却回路2能够在大冷却回路21和小冷却回路22之间切换，以使发动机200在温度较低时能够利用小冷却回路22进行预热，并在到达一定温度后利用大冷却回路21进行散热，保温。
再进一步，电动机冷却回路1的至少一部分管路以及小冷却回路22的至少一部分管路通过换热器4进行换热。其中，换热器4中同时布置电动机冷却回路1与小冷却回路22的部分管路，电动机冷却回路1中的冷却液在换热器4内流动时，会将一部分热量传递给小冷却回路22中的冷却液，以使小冷却回路22能够利用电动机冷却回路1中的热量对发动机200进行预热。
根据本发明另一方面的实施例，换热器4可以直接集成在发动机缸盖上，以使电动机冷却回路1的冷却液能够在换热器4处直接对发动机200进行预热。
根据本发明实施例的车辆动力总成冷却系统100，该车辆动力总成冷却系统100能够利用电动机冷却回路1中的热量对发动机200进行预热，从而能够避免在启动发动机200时，发动机200水温与油温过低导致的摩擦损失以及扭矩波动，并且还能够改善发动机200的排放情况。
如图1所示，车辆动力总成冷却系统100还包括：加热器5，加热器5设置在换热器4上，以在发动机200水温极低时，开启加热器5，使其与电动机冷却回路1一起对小冷却回路22中的冷却液进行加热，以使发动机200能够更快的达到适宜温度。
参照图1，小冷却回路22包括：第一管路段23和第二管路段24，第一管路段23与第二管路段24相连通，以形成完整的循环回路，第一管路段23经过发动机200，以便于对发动机200进行换热，即第一管路段23为小冷却回路22与大冷却回路21的重叠部分，其中，第二管路段24的至少一部分设置在换热器4内，以便于与电动机冷却回路1进行换热，第一管路段23与第二管路段24的连接处设置有电子节温器3。电子节温器3适于连通或断开第一管路段23与第二管路段24。
进一步，大冷却回路21包括：第一管路段23和第三管路段25，第一管路段23与第三管路段25相连通，以形成完整的循环回路，其中，第一管路段23和第二管路段24分别与电子节温器3的第一端口和第二端口连接，而第三管路段25与电子节温器3的第三端口连接。即第一管路段23、第二管路段24和第三管路段25通过电子节温器3可选择的连通。
具体的，当对发动机200进行预热时，第一管路段23和第二管路段24分别与电子节温器3的第一端口和第二端口连通，第三管路段25与电子节温器3的第三端口断开。此时发动机冷却液在小冷却回路22内循环，以使发动机200能够快速预热。而当发动机200预热结束并开始运行时，第二管路段24与电子节温器3的第二端口断开，第一管路段23和第三管路段25分别与电子节温器3的第一端口和第三端口连通，从而实现大冷却回路21的循环换热，以避免发动机冷却回路2中的热量流入换热器4，以对电动机冷却回路1中的冷却液进行反向加热而使得电动机过热，进而避免损坏电动机。
再进一步，如图1所示，换热器4上游的部分第二管路段24上设置有通断阀6，即通断阀6设置在换热器4的上游，当发动机200温度达到指定温度并开始运行时通断阀6关闭，以断开第二管路段24，从而进一步避免发动机冷却回路2中的热量对电动机冷却回路1中的冷却液进行反向加热而使得电动机过热，进而避免损坏电动机。
参照图1，发动机200上游的部分第一管路段23上设置有发动机水泵8，发动机200下游的部分第一管路段23上设置有第一水温传感器7。第一水温传感器7适用于检测发动机200的出水温度以判断发动机200的预热情况，并且，第一水温传感器7与发动机水泵8通讯，以在发动机200的出水温度未达到指定预热温度时，控制发动机水泵8加速运行，促进发动机冷却回路2内部冷却液的流动，以使对发动机200的预热效果更好，而在发动机200的出水温度达到指定预热温度后，控制发动机水泵8停机或者进入低速模式，从而使得发动机冷却回路2进入保温模式以及实现正常散热。需要知道的是，上文中所提及的发动机水泵8停机或者进入低速模式均建立在发动机200未启动的预热情况下。
另外需要说明的是，上文中所提及的预热，均认为是发动机200未启动时的预热，而不是发动机200启动后执行的“冷启动策略”，针对发动机200启动后的水泵控制，本发明实施例不做限定。对于下文中所提及的预热，如无特殊解释，均与上文中的预热同意。
其中，发动机水泵8可为电子水泵，电子水泵与电子节温器3更便于进行控制。
如图1所示，换热器4下游的部分发动机冷却回路2的管路上设置有第二水温传感器9，第二水温传感器9可与发动机冷却回路2上的水泵进行通讯，以在检测到电动机冷却回路1内的冷却液被发动机冷却回路2内的冷却液加热时通过水泵增大电动机冷却回路1内部的冷却液流量，以对电动机驱动系统进行保护。
下面参照图1描述车辆动力总成冷却系统100的运行过程：
车辆运行后，启动发动机200之前，电子控制单元通过第一水温传感器7会实时管理预热过程中发动机水泵8的流量，此时，电子节温器3保证发动机冷却液只在小冷却回路22中流动，同时，通断阀6开启，电动机冷却回路1内的冷却液能够通过换热器4以对小冷却回路22内的冷却液进行加热，进而对发动机200进行预热，当电子控制单元通过第一水温传感器7检测到小冷却回路22中的冷却液温度已经达到标定的预热水温时，电子控制单元将控制发动机水泵8停机或低速运行以进入保温模式。而当发动机200启动后，冷却液温度上升至电子节温器3的开启温度后，电子控制单元将控制通断阀6关闭，发动机200冷却液只能在大冷却回路21中流动，从而避免了发动机200运行后较高的冷却液温度对电动机冷却回路1的影响。
根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例中描述的车辆动力总成冷却系统100。对于车辆的其它构造例如变速器、制动系统、转向系统等均已为现有技术且为本领域的技术人员所熟知，因此这里对于车辆的其它构造不做详细说明。
根据本发明再一方面实施例的车辆动力总成冷却系统100的控制方法，参照图2，控制方法包括：
接收到发动机预热信号时，判断发动机200的出水温度是否小于第一预设温度；具体的，由整车控制器向电子控制单元发送预热信号，电子控制单元接受到预热信号后，开始对发动机200进行预热，电子控制单元接受到预热信号后，命令第一水温传感器7对发动机200的出水温度进行检测。
如果发动机200的出水温度小于第一预设温度，则开启设置在发动机冷却回路2中的发动机水泵8，并打开小冷却回路22中的通断阀6，以进行预热；具体的，第一预设温度可以为60℃。
进一步，判断发动机200的出水温度是否大于等于第二预设温度，其中，第二预设温度大于第一预设温度；
如果发动机200的出水温度大于等于第二预设温度，则减小发动机水泵8的开度，以进行保温，直至发动机200的出水温度大于等于第三预设温度时，关闭发动机水泵8，并关闭通断阀6，以退出预热；其中，第三预设温度大于第二预设温度。具体的，第二预设温度可以为65℃，第三预设温度可以为68℃。
再进一步，如图3所示，在发动机200的出水温度小于第一预设温度时，还分别判断发动机200的出水温度和环境温度是否小于第四预设温度，并在发动机200的出水温度小于第四预设温度且环境温度小于第四预设温度时，开启发动机水泵8和打开通断阀6的同时还开启设置在换热器4上的加热器5，直至发动机200的出水温度大于等于第二预设温度时，关闭加热器5，其中，第四预设温度小于第一预设温度。具体的，第四预设温度可以为10℃。
也就是说，在发动机200温度极低的情况下，则开启加热器5，此时加热器5与换热器4共同对小冷却回路22进行加热，以使小冷却回路22对发动机200的预热效果更好。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆动力总成冷却系统，其特征在于，包括：
电动机冷却回路；
发动机冷却回路，所述发动机冷却回路包括：大冷却回路和小冷却回路，所述大冷却回路与所述小冷却回路部分重叠，所述小冷却回路流过发动机，所述小冷却回路内的冷却液量远小于所述大冷却回路内的冷却液量，所述大冷却回路与所述小冷却回路之间设置有电子节温器，所述发动机冷却回路能够在所述大冷却回路和所述小冷却回路之间切换；
换热器，所述电动机冷却回路的至少一部分管路以及所述小冷却回路的至少一部分管路通过所述换热器进行换热。
2.根据权利要求1所述的车辆动力总成冷却系统，其特征在于，还包括：加热器，所述加热器设置在所述换热器上。
3.根据权利要求1所述的车辆动力总成冷却系统，其特征在于，所述小冷却回路包括：第一管路段和第二管路段，所述第一管路段与所述第二管路段相连通，所述第一管路段经过所述发动机，所述第二管路段的至少一部分设置在所述换热器内，所述第一管路段与所述第二管路段的连接处设置有所述电子节温器。
4.根据权利要求3所述的车辆动力总成冷却系统，其特征在于，所述大冷却回路包括：所述第一管路段和第三管路段，所述第一管路段与所述第三管路段相连通，所述第一管路段和所述第二管路段分别与所述电子节温器的第一端口和第二端口连接，所述第三管路段与所述电子节温器的第三端口连接。
5.根据权利要求4所述的车辆动力总成冷却系统，其特征在于，所述换热器上游的部分所述第二管路段上设置有通断阀。
6.根据权利要求5所述的车辆动力总成冷却系统，其特征在于，所述发动机上游的部分所述第一管路段上设置有发动机水泵，所述发动机下游的部分所述第一管路段上设置有第一水温传感器。
7.根据权利要求1所述的车辆动力总成冷却系统，其特征在于，所述换热器下游的部分所述发动机冷却回路的管路上设置有第二水温传感器。
8.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的车辆动力总成冷却系统。
9.一种车辆动力总成冷却系统的控制方法，其特征在于，所述车辆动力总成冷却系统为根据权利要求1-7中任一项所述的车辆动力总成冷却系统，所述控制方法包括：
接收到发动机预热信号时，判断所述发动机的出水温度是否小于第一预设温度；
如果所述发动机的出水温度小于所述第一预设温度，则开启设置在所述发动机冷却回路中的发动机水泵，并打开所述小冷却回路中的通断阀，以进行预热；
判断所述发动机的出水温度是否大于等于第二预设温度，其中，所述第二预设温度大于所述第一预设温度；
如果所述发动机的出水温度大于等于所述第二预设温度，则减小所述发动机水泵的开度，以进行保温，直至所述发动机的出水温度大于等于第三预设温度时，关闭所述发动机水泵，并关闭所述通断阀，其中，所述第三预设温度大于所述第二预设温度。
10.根据权利要求9所述的车辆动力总成冷却系统的控制方法，其特征在于，在所述发动机的出水温度小于所述第一预设温度时，还分别判断所述发动机的出水温度和环境温度是否小于第四预设温度，并在所述发动机的出水温度小于所述第四预设温度且所述环境温度小于所述第四预设温度时，开启所述发动机水泵和打开所述通断阀的同时还开启设置在所述换热器上的所述加热器，直至所述发动机的出水温度大于等于所述第二预设温度时，关闭所述加热器，其中，所述第四预设温度小于所述第一预设温度。
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