CN116176361A - 用发动机排气对混合动力整车进行加热的结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用发动机排气对混合动力整车进行加热的结构及方法，涉及发动机、催化器总成、排气三通阀、热交换器、暖风散热器、三个电磁阀、动力电池包、尿素箱、两个温度传感器、胶管、电子水泵、线束、控制器和暖风开关，本发明有效利用发动机排气，通过热量交换的方式，在寒冷环境下对电池包进行加热和保温，对尿素进行加热解冻，当驾驶员按下暖风开关时给乘员舱供暖。这种方法不会影响发动机本体的冷却系统，因此发动机升温较快，进一步提供发动机热效率。高温排气含有很大的热量，可以使动力电池包温升速率更快，进一步使动力电池包快速恢复到正常状态，满足整车动力需求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车新能源技术领域，具体来说涉及一种用发动机排气对混合动力整车进行加热的结构及方法。
背景技术
为了实现“双碳”目标，我国新能源汽车快速发展。其中，混合动力汽车既节能环保又无行驶里程焦虑，受到广大用户信赖。由于动力电池包低温特性，在寒冷天气时必须对动力电池包进行加热才能确保电池包工作正常。目前，混合动力轻卡的电池包加热有两种方案：动力电池包自带加热膜和PTC加热，但都需要消耗动力电池包的电量。动力电池包需要加热，是其处于冷态的原因，此时电池包输出功率小、效率低，不管是用动力电池包自带加热膜或PTC加热方案对动力电池包加热，加热都较缓慢，且能量损失偏大，最终导致整车节油率不理想，影响客户体现感。另外动力电池包自带加热膜和采用PTC进行加热，零部件成本高。另外，现有技术方案都是在发动机冷却系统上分支出两个水路分别给驾驶室供暖、尿素解冻，但在环境温度较低的情况下，经常出现驾驶室升温慢或尿素解冻失败。由于部分热量被暖风和尿素解冻的支路带走，发动机本体升温也变慢，此时机油粘度较高，摩擦功较大，最终导致发动机热效率降低，整车油耗升高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的缺陷，提供一种用发动机排气对混合动力整车进行加热的结构及方法，本发明有效利用发动机排气，通过热量交换的方式，在寒冷环境下对电池包进行加热和保温，对尿素进行加热解冻，当驾驶员按下暖风开关时给乘员舱供暖。这种方法不会影响发动机本体的冷却系统，因此发动机升温较快，进一步提供发动机热效率。高温排气含有很大的热量，可以使动力电池包温升速率更快，进一步使动力电池包快速恢复到正常状态，满足整车动力需求。
本发明通过如下技术方案予以实现：一种用发动机排气对混合动力整车进行加热的结构，包括发动机、催化器总成、排气三通阀、热交换器、暖风散热器、三个电磁阀、动力电池包、尿素箱、两个温度传感器、胶管、电子水泵、线束、控制器和暖风开关，所述发动机排气系统的催化器总成的尾部装有排气三通阀，排气三通阀连接热交换器和废气出口Ⅰ，所述热交换器上设置废气出口Ⅱ，热交换器出水管路的三通管通过胶管分别连接三个电磁阀的进水口，三个电磁阀出水口通过胶管分别连接暖风散热器、尿素箱和动力电池包的进水口，所述暖风散热器、尿素箱和动力电池包出水通过胶管汇集到电子水泵入口，所述电子水泵出水口连接到热交换器的进水口；所述尿素箱内部、动力电池包内部分别安装温度传感器，所述排气三通阀、三个电磁阀、两个温度传感器、电子水泵、暖风开关以及发动机均通过导线连接控制器。
本发明一种用发动机排气对混合动力整车进行加热的方法，包括如下步骤：
A.整车上电后，动力电池包内的电池温度传感器监测电池内部温度，并把监测信息传递给控制器，由控制器判断动力电池包是否需要加热；
B.当动力电池包需要加热，控制器控制发动机和电子水泵工作并打开电池支路的电磁阀，同时控制器控制排气三通阀使排气流进热交换器再从废气出口排出；
C.高温排气在热交换器内腔把热量传递给水，使水的温度升高，水再把热量传递给动力电池包使其升温；
D.尿素箱内的温度传感器监测尿素箱内部温度，并把监测信息传递给控制器，控制器判断尿素是否需要加热，如果尿素需要加热，控制器控制尿素箱支路的电磁阀打开，对尿素箱内的尿素进行加热解冻；
E.当按下暖风开关，控制器控制暖风支路的电磁阀打开，给驾驶室供暖；
F.当控制器监测到动力电池包内部温度正常时，动力电池包支路的电磁阀关闭，停止对动力电池包进行加热；
G.当控制器监测到尿素完全解冻后，尿素箱支路的电磁阀关闭，停止对尿素进行加热；
H.当暖风开关恢复原状态后，控制器控制暖风散热器支路的电磁阀关闭，暖风散热器不再给驾驶室供暖；
I.当三个支路的电磁阀都关闭后，控制器控制发动机和电子水泵停止工作，尿素箱和动力电池包仍然持续监测内部温度。
进一步的，当动力电池包不需要加热，发动机就不需要起动，因其它条件使发动机工作时，控制器控制排气三通阀，排气三通阀控制废气从废气出口排出，电子水泵和电磁阀都处于非工作状态。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.通过发动机排气加热电池包，避免在低温环境下过快消耗电池包的能量，影响整车动力性和经济性。
2.通过发动机排气加热尿素使之快速解冻并根据驾驶员需求为乘员舱供暖，避免发动机冷态下的热量损失，有利于发动机快速达到最佳工作温度范围，减少暖机时间，可有效提高发动机热效率。
3.现有技术，动力电池包自带加热膜或PTC加热，成本都比较高。本发明有效利用发动机排气，通过热交换器实现热量交换，在寒冷环境下对电池包进行加热和保温，对尿素进行加热解冻，当驾驶员按下暖风开关时给乘员舱供暖。这种方法不会影响发动机本体的冷却系统，因此发动机升温较快。高温排气含有很大的热量，可以使动力电池包温升速率更快，进一步使动力电池包快速恢复到正常状态，满足整车动力需求，提高整车运营效率。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图中：1-发动机、2-催化器总成、3-排气三通阀、4-热交换器、5-暖风散热器、6-电磁阀、7-动力电池包、8-尿素箱、9-温度传感器、10-胶管、11-电子水泵、12-线束、13-控制器、14-暖风开关、15-废气出口Ⅰ 、16-废气出口Ⅱ。
实施方式
以下实施例是对本发明作进一步地详细说明，但它们并不是对本发明的限定。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
如图1所示，本发明提供的一种用发动机排气对混合动力整车的电池包7、暖风散热器5、尿素箱8进行加热的方法，该方法涉及发动机1、催化器总成2、排气三通阀3、热交换器4、暖风散热器5、三个电磁阀6、动力电池包7、尿素箱8、两个温度传感器9、胶管10、电子水泵11、线束12、控制器13和暖风开关14等，整车上电后，电池温度传感器9监测电池内部温度，并把监测信息传递给控制器13，由控制器13判断动力电池包7是否需要加热。如果动力电池包7需要加热，控制器13控制发动机1和电子水泵11工作并打开电池支路的电磁阀6，同时控制器13控制排气三通阀3使排气流进热交换器4再从废气出口Ⅱ排出。此时，高温排气在热交换器4内腔把热量传递给水，使水的温度升高，水再把热量传递给动力电池包7使其升温。尿素箱内的温度传感器9监测尿素箱内部温度，并把监测信息传递给控制器13，控制器13判断尿素是否需要加热。如果尿素需要加热，控制器13控制尿素箱8支路电磁阀6打开，对尿素箱8内的尿素进行加热解冻。当按下暖风开关14，控制器13控制暖风支路电磁阀6打开，给驾驶室供暖。当控制器13监测到动力电池包7内部温度正常时，动力电池包7支路的电磁阀6关闭，停止对动力电池包7进行加热。当控制器13监测到尿素完全解冻后，尿素箱8支路的电磁阀6关闭，停止对尿素进行加热。当暖风开关14恢复原状态后，控制器13控制暖风散热器5支路的电磁阀6关闭，暖风散热器5不再给驾驶室供暖。当三个支路的电磁阀6都关闭后，控制器13控制发动机1和电子水泵11停止工作，但仍然持续监测尿素箱8和动力电池包7的内部温度。如果动力电池包7不需要加热，发动机1就不需要起动。因其他条件使发动机1工作时，控制器13控制排气三通阀3，排气三通阀3控制废气从废气出口Ⅰ排出，电子水泵11、电磁阀6都处于非工作状态。
下面为本发明的部分应用检测数据：
以D20国六柴油机为例，排气的温度范围30-550℃，发动机转速2000r/min，油门开度50%时，在环境仓内完成测试。
1.环境温度-25.3℃，动力电池包内部温度从-21.1℃升至25.3℃用时，用时27.2分钟；
2. 环境温度-16.8℃，动力电池包内部温度从-13.6℃升至25.5℃用时，用时18.9分钟。
3. 环境温度-5.1℃，动力电池包内部温度从-2.2℃升至25.1℃用时，用时11.6分钟。
4. 环境温度6.2℃，动力电池包内部温度从8.3℃升至25.8℃用时，用时7.8分钟。
5. 环境温度15.4℃，动力电池包内部温度从15.6℃升至25.5℃用时，用时4.6分钟。
需要说明的是，本说明书实施例的参数，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何应用场景的改变或比例关系的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
Claims (3)
1.一种用发动机排气对混合动力整车进行加热的结构，其特征在于，包括发动机、催化器总成、排气三通阀、热交换器、暖风散热器、三个电磁阀、动力电池包、尿素箱、两个温度传感器、胶管、电子水泵、线束、控制器和暖风开关，所述发动机排气系统的催化器总成的尾部装有排气三通阀，排气三通阀连接热交换器和废气出口Ⅰ，所述热交换器上设置废气出口Ⅱ，热交换器出水管路的三通管通过胶管分别连接三个电磁阀的进水口，三个电磁阀出水口通过胶管分别连接暖风散热器、尿素箱和动力电池包的进水口，所述暖风散热器、尿素箱和动力电池包出水通过胶管汇集到电子水泵入口，所述电子水泵出水口连接到热交换器的进水口；所述尿素箱内部、动力电池包内部分别安装温度传感器，所述排气三通阀、三个电磁阀、两个温度传感器、电子水泵、暖风开关以及发动机均通过导线连接控制器。
2.用权利要求1所述的结构对混合动力整车进行加热的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A.整车上电后，动力电池包内的电池温度传感器监测电池内部温度，并把监测信息传递给控制器，由控制器判断动力电池包是否需要加热；
B.当动力电池包需要加热，控制器控制发动机和电子水泵工作并打开电池支路的电磁阀，同时控制器控制排气三通阀使排气流进热交换器再从废气出口排出；
C.高温排气在热交换器内腔把热量传递给水，使水的温度升高，水再把热量传递给动力电池包使其升温；
D.尿素箱内的温度传感器监测尿素箱内部温度，并把监测信息传递给控制器，控制器判断尿素是否需要加热，如果尿素需要加热，控制器控制尿素箱支路的电磁阀打开，对尿素箱内的尿素进行加热解冻；
E.当按下暖风开关，控制器控制暖风支路的电磁阀打开，给驾驶室供暖；
F.当控制器监测到动力电池包内部温度正常时，动力电池包支路的电磁阀关闭，停止对动力电池包进行加热；
G.当控制器监测到尿素完全解冻后，尿素箱支路的电磁阀关闭，停止对尿素进行加热；
H.当暖风开关恢复原状态后，控制器控制暖风散热器支路的电磁阀关闭，暖风散热器不再给驾驶室供暖；
I.当三个支路的电磁阀都关闭后，控制器控制发动机和电子水泵停止工作，尿素箱和动力电池包仍然持续监测内部温度。
3.根据权利要求2所述的用发动机排气对混合动力整车进行加热的方法，其特征在于，当动力电池包不需要加热，发动机就不需要起动，因其它条件使发动机工作时，控制器控制排气三通阀，排气三通阀控制废气从废气出口排出，电子水泵和电磁阀都处于非工作状态。
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