CN115027210A - 一种混合动力汽车散热及控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车散热及控制系统、方法，该系统完善了混动车型在寒冷地区的续航，减少了整车的能耗；比传统纯电车辆动力电池加热模式相比，此种方法更为节能，增加整车续航，能大幅度减少动力电池效率低，续航少的问题；完善车辆在不同工况下，不同模式下整车制热制冷的功能，尽可能减少了整车在制热制冷模式下多余的功耗，从另一方面说增加了整车的续航。

Description

一种混合动力汽车散热及控制系统、方法

技术领域

本发明属于混合动力汽车热管理技术领域，具体的是一种混合动力汽车散热及控制系统、方法。

背景技术

汽车工业可持续发展面临能源和环境挑战，发展新能源汽车已成为全球共识。混合动力汽车综合运用发动机和驱动电机两种动力，通过动力电池的功率均衡作用，最大可能地优化发动机的工作，使得燃油经济性和排放性能比传统动力汽车显著提高，被认为是目前较为理想的交通工具，由于与传统汽车的动力来源不同，混合动力汽车的热管理方式也截然不同。

动力电池作为混合动力车型的动力输出来源，其性能受温度的影响。当环境温度过低时，电池中电解液会变得更加粘稠甚至凝固，在此种情况下使用动力电池进行工作会减少动力电池的健康，导致车辆本身的续航里程减少；目前所有的混合动力车型电池等辅件加热或制冷的技术只适用市面上所有的乘用车，商用车所需要的加热或制冷技术不适用乘用车所用技术，且目前制热或制冷技术单一，对于电机、电控、发动机所发出的废热没有利用完全，且需要的制热制冷还需单独使用电附件或发动机进行工作，增加了能耗。应国标要求，混合动力车型需配置纯电行驶，在面对纯电模式时，已有技术并未很好的解决制热或制冷问题。

发明内容

本发明提供了一种混合动力汽车散热及控制系统、方法，用于解决背景技术中提出的技术问题。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种混合动力汽车散热及控制系统，，包括发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路。

所述发动机制冷回路包括：制冷模块、风扇、膨胀水箱、水泵和发动机；所述膨胀水箱的一端为出水口，所述发动机的第一组接口设置水泵，并与膨胀水箱的出水口连接，所述膨胀水箱的另一端为进水口，与发动机的第二组接口连接形成发动机水循环回路；所述发动机水循环回路的一端设置有所述制冷模块和风扇，所述发动机的第一组接口与制冷模块之间设置有温度检测仪。

所述驾驶舱制热制冷回路包括：驾驶舱、空调系统和风扇；所述驾驶舱的两端与空调系统连接形成驾驶舱制热回路，所述风扇设置在驾驶舱与空调系统之间，所述驾驶舱制热回路与发动机水循环回路连接。

所述电机电控制热制冷回路包括：制冷模块、风扇、电机电控、膨胀水箱和水泵；多个所述电机电控串联，并与膨胀水箱连接形成电机电控水循环回路，所述水泵设置在电机电控水循环回路上，用于控制水路的循环，各所述电机电控上设有温度检测仪，所述电机电控水循环回路的一端设置有制冷模块和风扇。

所述电池制热制冷回路包括：温度交换模块、电池、膨胀水箱和水泵；所述电池的两端与膨胀水箱连接形成电池水循环回路，所述电池水循环回路上设有水泵，用于控制水路的循环；于所述电池水循环回路的一端设置有所述温度交换模块。

所述发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路之间通过三通阀连接。

作为本发明的进一步优选，利用发动机产生的热量，通过空调系统和风扇对驾驶舱进行加热；利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，通过风扇对驾驶舱或发动机进行制冷。

作为本发明的进一步优选，所述电机电控设置有三组，包括电机和电机控制器，电机控制器用于控制电机的启闭，各所述电机和电机控制器上均设置有温度检测仪。

作为本发明的进一步优选，整车由电机电控制热制冷回路和电池制热制冷回路进行制冷或制热；当电机电控制热制冷回路或电池制热制冷回路功率不足时，通过三通阀将电机电控水循环回路与电池水循环回路连接，实现功率互补，对整车进行制冷。

作为本发明的进一步优选，还包括有PTC，所述PTC设置于驾驶舱一侧，通过三通阀与电机电控制热制冷回路连接；所述驾驶舱通过电机电控的余热进行主要加热，当电机电控制热制冷回路功率不足时，利用PTC进行辅助加热。

一种混合动力汽车散热及控制方法，所述混合动力汽车包括四种驱动模式：

S1.纯电驱动模式：车辆处于纯电驱动模式时，发动机不工作。

S1-1.整车制冷：整车由电机电控制冷回路和电池制冷制热回路进行制冷或制热，当电机电控制冷回路或电池制冷制热回路功率不足时，通过三通阀将电机电控水循环回路与电池水循环回路连接，并通过水泵使连接后的水路循环，对整车进行制冷。

S1-2.驾驶舱制热：通过电机电控的余热对驾驶舱进行主要加热，当电机电控制热制冷回路功率不足时，利用PTC进行辅助加热。

S1-3.驾驶舱制冷：利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，并打开风扇对驾驶舱进行散热。

S2.纯油驱动模式：

S2-1.发动机制冷：利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，打开水泵并通过制冷模块进行冷交换后，打开风扇对发动机进行制冷。

S2-2.驾驶舱制热：利用发动机产生的热量，通过空调系统和风扇对驾驶舱进行加热。

S2-3.驾驶舱制冷：利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，并打开风扇对驾驶舱进行散热。

S3.插枪充电模式：

S3-1.电池制热：利用温度交换模块对电池水循环回路进行加热，打开水泵使水路进行循环，从而加热电池。

S3-2.驾驶舱制热：当电池温度过低时，利用温度交换模块对该水路进行加热，通过水泵将水路进行循环，从而对电池进行加热，再利用三通阀将水路进行循环，将余热通过空调系统、制冷模块对驾驶室进行加热；

当电池温度过高时，通过温度交换模块进行加热，利用水泵对电池水路进行循环，从而对驾驶室进行加热。

S4.混合驱动模式：利用系统中的冷媒水余量，对驾驶舱进行制冷；通过三通阀连接发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路，从而进行整车制冷。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一种混合动力汽车散热及控制系统，该系统完善了混动车型在寒冷地区的续航，减少了整车的能耗；比传统纯电车辆动力电池加热模式相比，此种方法更为节能，增加整车续航，能大幅度减少动力电池效率低，续航少的问题；完善车辆在不同工况下，不同模式下整车制热制冷的功能，尽可能减少了整车在制热制冷模式下多余的功耗，从另一方面说增加了整车的续航。

附图说明

图1为一种混合动力汽车散热及控制系统的结构示意图；

图中，1、制冷模块(其中主要零件为进气栅格，冷却液在进气栅格中进行循环，配合风扇进行物理降温)，2、风扇，3、膨胀水箱，4、温度检测仪，5、水泵，6、三通阀，7、三通阀，8、二通阀，9、发动机，10、PTC，11、三通阀，12、三通阀，13、二通阀，14、空调系统，15、制冷模块，16、膨胀水箱，17、温度检测仪，18、电机一控制器，19、温度检测仪，20、电机一，21、电机二控制器，22、温度检测仪，23、电机二，24、温度检测仪，25、温度检测仪，26、电机三，27、温度检测仪，28、电机三控制器，29、风扇，30、三通阀，31、温度交换模块(内置冷媒及风扇)，32、三通阀，33、电池，34、膨胀水箱，35、三通阀，36、水泵，37、驾驶舱，38、水泵，39、温度检测仪，40、水泵，41、水泵。

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确，以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所做的修改和替换，拘束于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

一种混合动力汽车散热及控制系统，包括发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路。

发动机制冷回路包括：制冷模块1、风扇2、膨胀水箱3、水泵5和发动机9。膨胀水箱3的一端为出水口，发动机9的第一组接口设置水泵5，并与膨胀水箱3的出水口连接，膨胀水箱3的另一端为进水口，与发动机9的第二组接口连接形成发动机水循环回路。发动机水循环回路的一端设置有制冷模块1和风扇2，发动机9的第一组接口与制冷模块1之间设置有温度检测仪4。发动机9的温度由温度检测仪4进行检测，发动机温度处于需散热时，通过水泵5，对发动机水循环回路进行循环，通过制冷模块1和风扇2对发动机水循环回路进行冷交换，达到散热效果。其中，制冷模块1包含进气格栅，主要用于散热。

驾驶舱制热制冷回路包括：驾驶舱37、空调系统14和风扇15。驾驶舱37的两端与空调系统14连接形成驾驶舱制热回路，风扇15设置在驾驶舱37与空调系统14之间，驾驶舱制热回路与发动机水循环回路连接。驾驶舱需制热时，通过三通阀6、7、8、11、12、13，利用发动机9产生的热量，通过空调系统14利用风扇15对驾驶舱37进行加热，并构成回路；驾驶舱需制冷时，利用空调系统14中冷媒对水路进行制冷，利用风扇15对驾驶舱进行制冷，利用冷媒产生的制冷，对发动机水循环回路进行制冷。

电机电控制热制冷回路包括：制冷模块15、风扇29、电机电控、膨胀水箱16和水泵38，多个电机电控串联，并与膨胀水箱16连接形成电机电控水循环回路，水泵38设置在电机电控水循环回路上，用于控制水路的循环，各电机电控上设有温度检测仪，电机电控水循环回路的一端设置有制冷模块15和风扇29。本实施例中，电机电控设置有三组，包括电机一20、电机一控制器18、电机二23、电机二控制器21，电机三26和电机三控制器28。电机20、23、26上依次设置有温度检测仪19、24、25，电机控制器18、21、28上依次设置有温度检测仪17、22、27，电机控制器用于控制电机的启闭，温度检测仪用于检测各电机及电机控制器的温度。当三组电机电控中任意一个电机或电机控制器温度达到散热温度后，通过水泵38对水路进行循环，通过制冷模块15和风扇29对电机电控水循环回路进行制冷，通过三通阀8、13、14对水路进行循环，冷却管路按顺序对电机一控制器18，电机一20、电机二控制器21、电机二23、电机三控制器26、电机三28进行散热，以达到循环。

电池制热制冷回路包括：温度交换模块31、电池33、膨胀水箱34和水泵36。电池33的两端与膨胀水箱34连接形成电池水循环回路，电池水循环回路上设有水泵36，用于控制水路的循环。在电池水循环回路的一端设置有温度交换模块31。由温度检测仪39对电池33温度进行检测，当电池温度过低需制热时，通过温度交换模块31和水泵36对电池水循环回路进行加热，通过三通阀32、35，以达到电池制热回路循环；当电池温度过高需制冷时，通过温度交换模块31和水泵36对电池水循环回路进行制冷，通过三通阀32、35，以达到电池制冷回路循环。其中，温度交换模块31为电池热管理系统，其系统内集成加热模块及散热模块，可使用热对流方法对水路进行加热或散热。

一种混合动力汽车散热及控制方法，所述混合动力汽车包括四种驱动模式，各模式下的控制方法如下：

纯电驱动模式：车辆处于纯电驱动模式时，发动机等辅件不工作。整车由电机电控制冷回路和电池制冷制热回路进行制冷或制热，当电机电控制冷回路或电池制冷制热回路功率不足时，通过三通阀30、14将电机电控水循环回路与电池水循环回路连接，并通过水泵36、38、40使电机电控水循环回路与电池水循环回路串联，两回路进行功率互补。当驾驶舱37需进行制热时，利用PTC10进行加热补偿，通过空调系统14和风扇15对驾驶舱37进行加热，通过8、13两个三通阀，将驾驶舱制热回路和电机电控制热制冷回路进行串联，将电机电控的余热进行主要加热，PTC10进行补偿；当驾驶室需制冷时，通过冷媒，利用水泵41，通过6、7、11、12四个三通阀使水路进行循环。本方案解决了商用车在纯电模式下，电池、驾驶舱等辅件的制热制冷功能。

纯油驱动模式：发动机温度处于需散热时，通过水泵5，对发动机水循环回路进行循环，通过制冷模块1和风扇2对发动机水循环回路进行冷交换，达到散热效果；驾驶舱需制热时，通过三通阀6、7、8、11、12、13，利用发动机产生的热量，通过空调系统14利用风扇15对驾驶舱37进行加热，并构成回路；驾驶舱需制冷时，利用空调系统14中冷媒对水路进行制冷，利用风扇15对驾驶舱进行制冷，利用冷媒产生的制冷，对发动机水循环回路进行制冷。本方案完善了车辆在纯油驱动模式下，对发动机余热进行了有效利用。

插枪充电模式：发动机温度处于需散热时，通过水泵5，对发动机水循环回路进行循环，通过制冷模块1和风扇2对发动机中水路进行冷交换，达到散热效果；驾驶舱需制热时通过三通阀6、7、8、11、12、13，利用发动机产生的热量，通过空调系统14利用风扇15对驾驶舱37进行加热，并构成回路；驾驶舱需制冷时，利用空调系统14中冷媒对水路进行制冷，利用风扇15对驾驶舱进行制冷，利用冷媒产生的制冷，对发动机水循环回路进行制冷。

混合驱动模式：车辆处于混合驱动模式后，整车散热体系由8、13、14、30四个三通阀进行分割，各驱动模块由各自输出动力源进行动力的输出，且散热系统由各块下的制冷模块进行制冷，当驾驶室需制冷时，利用冷媒制冷余量，通过8、13、14、30四个三通阀使整车散热系统连接，构成回路，并进行整车的制冷。在混合动力模式下，对发动机、电机等发热量高的辅件的热量进行利用，避免开启多余电附件(PTC)等对需制热制冷辅件进行制热制冷，减少了功耗。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (6)

1.一种混合动力汽车散热及控制系统，其特征在于，包括发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路；

所述发动机制冷回路包括：制冷模块、风扇、膨胀水箱、水泵和发动机；所述膨胀水箱的一端为出水口，所述发动机的第一组接口设置水泵，并与膨胀水箱的出水口连接，所述膨胀水箱的另一端为进水口，与发动机的第二组接口连接形成发动机水循环回路；所述发动机水循环回路的一端设置有所述制冷模块和风扇，所述发动机的第一组接口与制冷模块之间设置有温度检测仪；

所述驾驶舱制热制冷回路包括：驾驶舱、空调系统和风扇；所述驾驶舱的两端与空调系统连接形成驾驶舱制热回路，所述风扇设置在驾驶舱与空调系统之间，所述驾驶舱制热回路与发动机水循环回路连接；

所述电机电控制热制冷回路包括：制冷模块、风扇、电机电控、膨胀水箱和水泵；多个所述电机电控串联，并与膨胀水箱连接形成电机电控水循环回路，所述水泵设置在电机电控水循环回路上，用于控制水路的循环，各所述电机电控上设有温度检测仪，所述电机电控水循环回路的一端设置有制冷模块和风扇；

所述电池制热制冷回路包括：温度交换模块、电池、膨胀水箱和水泵；所述电池的两端与膨胀水箱连接形成电池水循环回路，所述电池水循环回路上设有水泵，用于控制水路的循环；于所述电池水循环回路的一端设置有所述温度交换模块；

所述发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路之间通过三通阀连接。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车散热及控制系统，其特征在于，利用发动机产生的热量，通过空调系统和风扇对驾驶舱进行加热；利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，通过风扇对驾驶舱或发动机进行制冷。

3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车散热及控制系统，其特征在于，所述电机电控设置有三组，包括电机和电机控制器，电机控制器用于控制电机的启闭，各所述电机和电机控制器上均设置有温度检测仪。

4.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车散热及控制系统，其特征在于，整车由电机电控制热制冷回路和电池制热制冷回路进行制冷或制热；

当电机电控制热制冷回路或电池制热制冷回路功率不足时，通过三通阀将电机电控水循环回路与电池水循环回路连接，实现功率互补，对整车进行制冷。

5.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车散热及控制系统，其特征在于，还包括有PTC，所述PTC设置于驾驶舱一侧，通过三通阀与电机电控制热制冷回路连接；所述驾驶舱通过电机电控的余热进行主要加热，当电机电控制热制冷回路功率不足时，利用PTC进行辅助加热。

6.一种混合动力汽车散热及控制方法，基于如权利1-5所述的任意一种混合动力汽车散热及控制系统，其特征在于，所述混合动力汽车包括四种驱动模式：

S1.纯电驱动模式：车辆处于纯电驱动模式时，发动机不工作；

S1-1.整车制冷：整车由电机电控制冷回路和电池制冷制热回路进行制冷或制热，当电机电控制冷回路或电池制冷制热回路功率不足时，通过三通阀将电机电控水循环回路与电池水循环回路连接，并通过水泵使连接后的水路循环，对整车进行制冷；

S1-2.驾驶舱制热：通过电机电控的余热对驾驶舱进行主要加热，当电机电控制热制冷回路功率不足时，利用PTC进行辅助加热；

S1-3.驾驶舱制冷：利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，并打开风扇对驾驶舱进行散热；

S2.纯油驱动模式：

S2-1.发动机制冷：利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，打开水泵并通过制冷模块进行冷交换后，打开风扇对发动机进行制冷；

S2-2.驾驶舱制热：利用发动机产生的热量，通过空调系统和风扇对驾驶舱进行加热；

S2-3.驾驶舱制冷：利用空调系统中的冷媒水对发动机水循环回路进行制冷，并打开风扇对驾驶舱进行散热；

S3.插枪充电模式：

S3-1.电池制热：利用温度交换模块对电池水循环回路进行加热，打开水泵使水路进行循环，从而加热电池；

S3-2.驾驶舱制热：

当电池温度过低时，利用温度交换模块对该水路进行加热，通过水泵将水路进行循环，从而对电池进行加热，再利用三通阀将水路进行循环，将余热通过空调系统、制冷模块对驾驶室进行加热；

当电池温度过高时，通过温度交换模块进行加热，利用水泵对电池水路进行循环，从而对驾驶室进行加热。

S4.混合驱动模式：利用系统中的冷媒水余量，对驾驶舱进行制冷；通过三通阀连接发动机制冷回路、驾驶舱制热制冷回路、电机电控制冷回路和电池制冷制热回路，从而进行整车制冷。

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