CN204161096U - 排气热量回收加温系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种排气热量回收加温系统，其包括：排气装置，其包括阀，阀构造为控制排气的热量的提供；传热装置，其包括泵，以推动工作介质来传递来自排气装置的热量；以及控制装置，其构造为控制阀和泵的运行状态。本实用新型还涉及设有上述排气热量回收加温系统的车辆，优选地，混合动力车辆。通过采用本实用新型能够缩短车辆因受环境温度影响而无法使用动力电池的时间，满足车辆在低温下的电力需求并减少排放。

Description

排气热量回收加温系统和车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆辅助装置领域，并且更具体而言，涉及一种排气热量回收加温系统和车辆。

背景技术

采用常规汽油发动机或柴油发动机的汽车通常能够在低温环境中工作，在工作时，汽车发动机利用自身发出的余热以及冷却液的加温来使发动机自身的温度迅速升高至发动机的最佳工况点。

随着电能作为一种新能源在汽车领域中的日益普及，越来越多的汽车制造商推出了混合动力汽车。混合动力车辆通常具有两套动力输出源，即发动机和动力电池(通常为锂电池)。在不同的工况下，动力电池根据一定的控制策略来进行连续的充电或放点，以便与发动机配合来达到降低燃油消耗、减少尾气排放、增加行驶里程等目的。

一方面，此类动力电池的最佳工作温度范围通常在20℃到40℃之间。由于动力电池正常工作时会进行频繁的充放电且因此产生大量的热量，故动力电池配备有冷却工作介质加温系统，来对动力电池进行加热或冷却，以便保证动力电池在最佳工作温度下运行。由于锂电池自身的电化学特性，当动力电池温度低于0℃时不允许进行充电，在温度低于-10℃时必须进行限制功率放电。因此，当处于低温环境中时，混合动力车辆将无法直接使用动力电池来工作。

另一方面，发动机在运行时将排出废气，废气通常具有较高的温度，也即带有热能。这些废气通常经由排气通道排放到大气中，而废气中带有的热量并未充分利用。

因此，所期望的是设计一种能够对混合动力车辆的动力电池进行加热的系统，使得混合动力车辆能够在较低的温度下利用动力电池来工作。

发明内容

本实用新型的一个目的在于提供一种排气热量回收加温系统，其回收排气中的热量并且将热量用于加温。本实用新型的另一个目的在于提供一种车辆，该车辆上设置有上述排气热量回收加温系统。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种排气热量回收加温系统，优选地，其包括：

排气装置，其包括阀，阀构造为控制排气的热量的提供；

传热装置，其包括泵，以推动工作介质来传递来自排气装置的热量；以及

控制装置，其构造为控制阀和泵的运行状态。

上述排气热量回收加温系统，优选地，排气装置包括主要排气通道和次要排气通道，次要排气通道通过阀连接到主要排气通道上，阀构造为控制主要排气通道和次要排气通道之间的连通。

上述排气热量回收加温系统，优选地，传热装置具有环路结构。

上述排气热量回收加温系统，优选地，传热装置包括：

换热器，其位于次要排气通道中，并且其构造为使来自排气装置的排气的热量的至少一部分传递至工作介质；

加热机构，其构造为使工作介质释放热量；以及

管线，其构造为使换热器与加热机构连通来形成环路结构，其中，泵串联在管线中。

上述排气热量回收加温系统，优选地，加热机构构造为与动力电池相关联，以加热动力电池。

上述排气热量回收加温系统，优选地，控制装置包括整车控制器和电池控制器，整车控制器泵和阀电气地连接并且构造为控制泵和阀，电池控制器与控制器电气地连接来提供加热请求信号；整车控制器根据由电池控制器发出的加热请求信号以及整车状态和发动机工作状态来使阀打开，以便主要排气通道与次要排气通道连通，并且使泵运行，以便通过工作介质来传递来自排气的热量。

上述排气热量回收加温系统，优选地，阀为电动球阀。

一种车辆，优选地，车辆上设置有上述排气热量回收加温系统。

上述车辆，优选地，车辆为混合动力车辆。

本实用新型的有益效果在于：本排气热量回收加温系统具有结构简单、设计合理、易于制造、使用可靠且寿命长等诸多优点，采用本实用新型尤其能够在低温环境中利用发动机排气的热量来加热车辆的动力电池，使得动力电池的温度快速地达到最佳工作温度范围。因此，通过采用本实用新型的排气热量回收加温系统能够缩短车辆因受环境温度影响而无法使用动力电池的时间，满足车辆在低温下的电力需求并减少排放。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本实用新型进行进一步详细描述，在其中：

图1是本实用新型的排气热量回收加温系统的一个实施例的布置示意图；

图2是图1中所示的实施例的控制装置的连接关系示意图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本实用新型的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本实用新型的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中所示的活塞来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本实用新型的其他实施例。

在不同的附图中，相同的参考标号代表相同的元件或部分。需要说明的是，出于清楚的目的，在图中仅示出了本发明的实施例必需的元件和部件。

本实用新型的排气热量回收加温系统包括排气装置20、传热装置30和控制装置40。

图1是本实用新型的排气热量回收加温系统的一个实施例的布置示意图，示出了本实用新型的排气热量回收加温系统的排气装置20和传热装置30。其中，排气装置20包括通过阀4连接的主要排气通道5和次要排气通道6。阀4构造为能够根据需要来打开或关闭，以使得主要排气通道5与次要排气通道6成流体连通或隔开。

传热装置30用于将来自排气装置20的热量传输到期望的位置处。在图1中示出的实施例中，传热装置30包括换热器3、管线11和12、加热机构1和泵2。其中，换热器3安装在排气装置20的次要排气通道6中，并且换热器3通过第一管线11和第二管线12来与构造为与动力电池7相关联的加热机构1连通，以形成用于工作介质的环路结构，并且环路结构中包含工作介质。泵2串联于第一管线11中，并且泵2构造为推动工作介质从换热器3出发在箭头B的方向上运动，并且在经过加热机构1后在第二管线12中在箭头A的方向上返回至换热器3。然而，本领域中的技术人员将领会的是，泵2可设在环路结构中的其他位置处并且工作介质可具有不同的运动方向。

在图示的实施例中，加热机构1构造为与动力电池7相关联，以加热动力电池7。然而，本领域中的技术人员将领会的是，加热机构1可位于其他位置处并同样地起到热交换的作用。类似地，在图示的实施例中，换热器3位于次要排气通道6中。然而，换热器3也可位于其他合适的位置处，例如，在次要排气通道6的周围。

图2是图1中所示的实施例的控制装置的连接关系示意图，示出了本实用新型的控制装置40。其中，一方面，发动机8和电池控制器(Battery Management System, BMS)9电气地连接到整车控制器10，以使得整车控制器(Vehicle Integration Control Module, VICM)10能够获得关于发动机状态的信号和关于电池加热需求的信号。另一方面，整车控制器10与泵2和阀4电气地连接，以使得整车控制器10能够向泵2和阀4发出控制信号，以控制泵2和阀4的运行状态，包括但不限于调整泵2的泵送速度、调整阀4的开度、打开或关闭泵2和阀4中的一个或两者。

当电池控制器9未发出加热请求信号时，整车控制器10控制阀4和泵2处于关闭状态。这时，来自混合动力车辆发动机(未示出)的排气在主要排气通道5中在箭头C且随后在箭头E的方向上运动，并不会进入次要排气通道6。

当动力电池的温度低于最佳工作温度范围的下限时，例如当车辆在低温环境中初次启动时，电池控制器9向整车控制器10发出加热请求信号，整车控制器10根据加热请求信号以及来自发动机8的发动机状态和整车状态来判断是否需要启动本实用新型的排气热量回收加温系统。

如果整车控制器10判断需要启动本实用新型的排气热量回收加温系统，则整车控制器10向泵2和阀4发出控制信号。阀4响应于控制信号打开，使得次要排气通道6与主要排气通道5成流体连通。接下来，来自主要排气通道5的排气的至少一部分进入次要排气通道6并且在箭头D所指示的方向上运动。这些高温排气在次要排气通道6中的换热器3处将排气的热量的至少一部分传递至换热器3中的工作介质，使得工作介质的温度升高。具有较高温度的工作介质在泵2的作用下沿着第一管线11流至加热机构1，以对动力电池7进行加热，使得动力电池7的温度上升并且使得工作介质的温度降低。温度降低之后的工作介质通过第二管线12返回至换热器3，进入下一轮循环。

随后，整车控制器10根据来自电池控制器9的信号以及来自发动机8的发动机状态和整车状态来继续控制泵2和阀4的运行状态，包括但不限于调整泵2的泵送速度、调整阀4的开度、打开或关闭泵2和阀4中的一个或两者，以调节通过次要排气通道的排气的量和/或调节经过加热机构1的工作介质的流速，来使动力电池7的温度达到并保持在动力电池7的最佳工作温度范围中。

本领域中的技术人员将领会的是，工作介质可为水或其他任何合适的介质，并且阀4可为电动球阀或其他合适类型的阀。

具有本实用新型的排气热量回收加温系统的车辆能够在低温环境中使用来自发动机的热量来将动力电池的温度快速提高到动力电池的最佳工作温度范围，缩短了车辆因受环境温度影响而无法使用动力电池的时间，从而满足车辆的动力需求并且减少发动机的排放。

本实用新型的公开内容可用来制造车辆，在该车辆上设有本实用新型的排气热量回收加温系统。优选地，该车辆为混合动力车辆。  

本说明书参考附图来公开本实用新型，并且还使本领域中的技术人员能够实施本实用新型，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本实用新型的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例意在处于由本实用新型请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种排气热量回收加温系统，其特征在于，其包括：

排气装置，其包括阀，所述阀构造为控制排气的热量的提供；

传热装置，其包括泵，以推动工作介质来传递来自所述排气装置的热量；以及

控制装置，其构造为控制所述阀和所述泵的运行状态。

2.根据权利要求1所述的排气热量回收加温系统，其特征在于，所述排气装置包括主要排气通道和次要排气通道，所述次要排气通道通过所述阀连接到所述主要排气通道上，所述阀构造为控制所述主要排气通道和所述次要排气通道之间的连通。

3.根据权利要求2所述的排气热量回收加温系统，其特征在于，所述传热装置具有环路结构。

4.根据权利要求3所述的排气热量回收加温系统，其特征在于，所述传热装置包括：

换热器，其位于所述次要排气通道中，并且其构造为使来自所述排气装置的排气的热量的至少一部分传递至所述工作介质；

加热机构，其构造为使所述工作介质释放热量；以及

管线，其构造为使所述换热器与所述加热机构连通来形成环路结构，其中，所述泵串联在所述管线中。

5.根据权利要求4所述的排气热量回收加温系统，其特征在于，所述加热机构构造为与动力电池相关联，以加热所述动力电池。

6.根据权利要求5所述的排气热量回收加温系统，其特征在于，所述控制装置包括整车控制器和电池控制器，所述整车控制器所述泵和所述阀电气地连接并且构造为控制所述泵和所述阀，所述电池控制器与所述控制器电气地连接来提供加热请求信号；所述整车控制器根据由所述电池控制器发出的加热请求信号以及整车状态和发动机工作状态来使所述阀打开，以便所述主要排气通道与所述次要排气通道连通，并且使所述泵运行，以便通过所述工作介质来传递来自排气的热量。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的排气热量回收加温系统，其特征在于，所述阀为电动球阀。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆上设置有根据权利要求1至7中的任一项所述的排气热量回收加温系统。

9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述车辆为混合动力车辆。