CN213565341U - 一种增程式电动车辆发动机余热管理系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增程式电动车辆发动机余热管理系统以及车辆，发动机余热管理系统包括六通阀、热量传递回路、发动机循环回路以及动力电池循环回路，其中：所述六通阀的第一端和第二端串联设于所述热量传递回路的管路上；所述六通阀的第三端和第四端串联设于所述发动机循环回路的管路上；所述六通阀的第五端和第六端串联设于所述动力电池循环回路的管路上；所述热量传递回路用于将热源的热量通过管路传递给所述发动机循环回路和/或所述动力电池循环回路。与现有技术相比，本实用新型在很大程度上降低了整车功耗，提升了整车经济性，有效提高了整车续航能力。

Description

一种增程式电动车辆发动机余热管理系统以及车辆

技术领域

本实用新型涉及电动车辆热管理系统技术领域，特别是一种增程式电动车辆发动机余热管理系统以及车辆。

背景技术

近年来，国际石油能源日渐紧缺，由电能提供车辆行驶动力的新能源汽车成为各大主机厂的研发方向，而受限于行驶里程短的困扰，增程式电动汽车应运而生，在整车不满足充电条件的情况下，由增程器(即发动机+发电机的总成)为动力电池提供能量充电，而增程式电动汽车虽解决了里程焦虑的痛点，但由于整车重量、整车高压负载等耗能因素，对油耗、电耗提出了挑战。

新能源电动汽车，由于动力电池的特殊属性，受气候变化影响，在冬季寒冷条件下，无法正常对外输出电能或限制输出电能，此时便需要一个加热装置对动力电池传输热量加热，使得动力电池达到正常工作条件温度。传统的电动汽车对动力电池加热、乘员舱采暖是由PTC加热器提供热量，而PTC作为整车高功耗零件，对经济性影响极大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增程式电动车辆发动机余热管理系统以及车辆，以解决现有技术中的整车功耗较高的技术问题。

本实用新型提供了一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，包括六通阀、热量传递回路、发动机循环回路以及动力电池循环回路，其中：

所述六通阀的第一端和第二端串联设于所述热量传递回路的管路上；

所述六通阀的第三端和第四端串联设于所述发动机循环回路的管路上；

所述六通阀的第五端和第六端串联设于所述动力电池循环回路的管路上；

所述热量传递回路用于将热源的热量通过管路传递给所述发动机循环回路和/或所述动力电池循环回路。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述热量传递回路包括排气管以及加热管，所述加热管的管体设置于所述排气管内，所述加热管上形成有至少两个相互连通的接口，所述加热管的其一接口与所述六通阀的第一端连通，所述加热管的另一接口与所述六通阀的第二端连通。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述加热管的每个接口处均安装有截止阀。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述发动机循环回路包括散热器、第一水泵以及增程器总成，所述散热器的进液端与所述六通阀的第三端连通，所述散热器的出液端与所述第一水泵的进液端连通，所述第一水泵的出液端与所述增程器总成的进液端连通，所述增程器总成的出液端与所述六通阀的第四端连通。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述散热器的侧部设有冷却风扇。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述发动机循环回路上还设有水温传感器。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述动力电池循环回路包括第二水泵、PTC加热器、换热器、第三水泵以及电池包，所述六通阀的第五端与所述换热器的第一出液端连通，所述换热器的第一进液端与所述PTC加热器的出液端连通，所述PTC加热器的进液端与所述六通阀的第六端连通，所述换热器的第二出液端与所述第三水泵的进液端连通，所述第三水泵的出液端与所述电池包的进液端连通，所述电池包的出液端与所述换热器的第二进液端连通。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述动力电池循环回路还包括有暖风芯体以及三通阀，所述三通阀的第一端与所述PTC加热器的出液端连通，所述三通阀的第二端与所述换热器的第一进液端连通，所述三通阀的第三端与所述暖风芯体的进液端连通，所述暖风芯体的出液端与所述六通阀的第五端连通。

如上所述的一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其中，优选的是，所述动力电池循环回路还包括有电池冷却器，所述电池冷却器的进液端与所述换热器的第二出液端连通，所述电池冷却器的出液端与所述第三水泵的进液端连通。

本实用新型还提供了一种车辆，包括车身，还包括所述发动机余热管理系统，所述发动机余热管理系统与所述车身连接。

与现有技术相比，本实用新型通过设置热量传递回路，并通过六通阀，将热量传递回路的热量传递给发动机循环回路以及动力电池循环回路进行热交换，这样使得电池包在需要加热的时候有热量来源，使之迅速进入最佳工作状态；巧妙地应用了原本浪费掉的热能，让发动机热效率在其它地方得以提高，避免高耗能、低效率的PTC加热器长时间参与工作。在很大程度上降低了整车功耗，提升了整车经济性，有效提高了整车续航能力。

附图说明

图1是本实用新型的系统组件图。

附图标记说明：1-六通阀，2-热量传递回路，3-发动机循环回路，4-动力电池循环回路，5-排气管，6-加热管，7-截止阀，8-散热器，9-第一水泵，10-增程器总成，11-水温传感器，12-第二水泵，13-PTC加热器，14-换热器，15-第三水泵，16-电池包，17-暖风芯体，18-三通阀，19-电池冷却器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，包括六通阀1、热量传递回路2、发动机循环回路3以及动力电池循环回路4，其中：

所述六通阀1的第一端和第二端串联设于所述热量传递回路2的管路上，热量传递回路2内的热媒自六通阀1的第一端进入六通阀1内，而自六通阀1的第二端回到热量传递回路2内完成循环。

所述六通阀1的第三端和第四端串联设于所述发动机循环回路3的管路上，循环水自六通阀1的第三端进入所述发动机循环回路3内，经过热量传递后的循环水自六通阀1的第四端回到六通阀1完成循环。

所述六通阀1的第五端和第六端串联设于所述动力电池循环回路4的管路上，动力电池循环回路4上的循环水自六通阀1的第五端进入六通阀1内，而自六通阀1的第六端回到动力电池循环回路4内完成循环。

所述热量传递回路2用于将热源的热量通过循环水在管路中传递给所述发动机循环回路3和/或所述动力电池循环回路4。

车辆设有三个状态：

1、当车辆在需要启动增程器总成10(即发动机+发电机的总成)时，此时为冷机起动，尤其是冬季低温工况，发动机的外部环境恶劣，传统方案的冷起动排放、油耗差，基于此将热量传递回路2的热量引入到发动机水循环中，使得发动机的水温迅速升高，大大缩短热机时间，改善冷起动和怠速热机的排放和油耗，此时六通阀1的第一端、第二端、第三端和第四端连通，热量传递回路2的热媒与发动机循环水混合；使得发动机水温升温加速，降低油耗。

2、当车辆处于增程模式时，有空调采暖、动力电池加热需求时，此时六通阀1的第一端、第二端、第五端和第六端连通，将热量传递回路2和动力电池循环回路4串联起来，相互连通，此时PTC加热器13不工作，热量传递回路2的热媒传输给动力电池循环回路4内，使得动力电池循环回路4水温达到电池包16最佳工作状态。循环水循环往复，直至无采暖、加热请求为止，该模式PTC加热器13不工作，不消耗整车电能，所需热量全源于热量传递回路2的热量。该工况下可以大大降低PTC加热器13的使用率，同等条件下也可以降低PTC加热器13的功率，进而起到降低整车能耗的作用。

3、当车辆处于纯电模式时，动力电池循环回路4内的加热，由PTC加热器13工作来完成，对外提供热量，此时六通阀1的第五端和第六端与第一端、第二端、第三端和第四端隔开，将发动机循环回路3、热量传递回路2与动力电池循环回路4隔离，互不相关。通过PTC加热器13加热后的循环水，将热能传输给电池包16，从而动力电池温度升高到最佳工作状态；循环往复，直到无采暖、加热需求为止。

进一步地，所述热量传递回路2包括排气管5以及加热管6，所述排气管5的端部连接发动机，发动机的排气是一个外部热源，所述加热管6的管体设置于所述排气管5内，所述加热管6上形成有至少两个相互连通的接口，所述加热管6的其一接口与所述六通阀1的第一端连通，所述加热管6的另一接口与所述六通阀1的第二端连通。加热管6内的循环水被排气管5内的高温气体加热，然后自六通阀1的第一端进入六通阀1后流入所述发动机循环回路3和/或所述动力电池循环回路4。完成热量传递后的循环水再从六通阀1的第二端流回加热管6内完成循环。

进一步地，所述加热管6的每个接口处均安装有截止阀7，截止阀7开启时候，加热管6内的高温循环水进入到发动机循环回路3和/或所述动力电池循环回路4，截止阀7关闭时候，加热管6内的高温循环水不参与到发动机循环回路3和/或所述动力电池循环回路4。

进一步地，所述发动机循环回路3包括散热器8、第一水泵9以及增程器总成10，所述散热器8的进液端与所述六通阀1的第三端连通，所述散热器8的出液端与所述第一水泵9的进液端连通，所述第一水泵9的出液端与所述增程器总成10的进液端连通，所述增程器总成10的出液端与所述六通阀1的第四端连通。来自加热管6内的高温循环水依次经过六通阀1的第一端和第三端后进入发动机循环回路3的循环管路内，以对增程器总成10进行加热，使得发动机的水温迅速升高，大大缩短热机时间，改善冷起动和怠速热机的排放、油耗，完成热量传递后的循环水依次经六通阀1的第四端和第二端后回到加热管6内进行再次加热循环。

进一步地，所述散热器8的侧部设有冷却风扇(未示出)，当高压部件散热需求较大时，可以启动冷却风扇，来加速热量的散发。

进一步地，所述发动机循环回路3上还设有水温传感器11，用于检测发动机循环回路3内的循环水实时温度，当水温传感器11监测到水温达到要求时，加热管6的高温循环水退出供给，加热管6的截止阀7关闭。

进一步地，所述动力电池循环回路4包括第二水泵12、PTC加热器13、换热器14、第三水泵15以及电池包16，所述六通阀1的第五端与所述换热器14的第一出液端连通，所述换热器14的第一进液端与所述PTC加热器13的出液端连通，所述PTC加热器13的进液端与所述六通阀1的第六端连通，所述换热器14的第二出液端与所述第三水泵15的进液端连通，所述第三水泵15的出液端与所述电池包16的进液端连通，所述电池包16的出液端与所述换热器14的第二进液端连通。

来自加热管6内的高温循环水依次经过六通阀1的第一端和第六端后进入动力电池循环回路4的循环管路内，以对电池包16进行加热，热量通过换热器14传输给电池包16，使得电池包16温度达到动力电池最佳工作状态。循环水循环往复，直至无采暖、加热请求为止，完成热量传递后的循环水依次经六通阀1的第五端和第二端后回到加热管6内进行再次加热循环。

进一步地，所述动力电池循环回路4还包括有暖风芯体17以及三通阀18，所述三通阀18的第一端与所述PTC加热器13的出液端连通，所述三通阀18的第二端与所述换热器14的第一进液端连通，所述三通阀18的第三端与所述暖风芯体17的进液端连通，所述暖风芯体17的出液端与所述六通阀1的第五端连通。

来自加热管6内的高温循环水依次经过六通阀1的第一端和第六端后进入动力电池循环回路4的循环管路内，经由三通阀18分别进入暖风芯体17和换热器14，当乘员有采暖需求的时候将排气废热的热量引入暖风芯体17，暖风芯体17将热量通过鼓风机吹入乘员舱，不需要单独通过PTC加热器13消耗整车电能。

进一步地，所述动力电池循环回路4还包括有电池冷却器19，所述电池冷却器19的进液端与所述换热器14的第二出液端连通，所述电池冷却器19的出液端与所述第三水泵15的进液端连通，以对电池包16进行冷却作业。

此外，在本实用新型的另一个实施例中，还提供一种车辆，还包括所述发动机余热管理系统，所述发动机余热管理系统与所述车身连接。

本实施例的工作原理为：

车辆在不同的模式下可对循环回路进行切换，从而实现发动机排气废热的应用。

1、当车辆在需要启动增程器总成10时，此时为冷机起动，尤其是冬季低温工况，发动机的外部环境恶劣，传统方案的冷起动排放、油耗差，基于此将排气废热的热量引入到发动机水循环中，使得发动机的水温迅速升高，大大缩短热机时间，改善冷起动和怠速热机的排放、油耗，此时六通阀1的一端、第二端、第三端和第四端连通，截止阀7开启，加热管6的高温循环水与发动机循环水混合；当水温传感器11监测到水温达到要求时，加热管6的高温循环水退出供给，截止阀7关闭。

2、当车辆处于增程模式时，有空调采暖、动力电池加热需求时，此时六通阀1第一端、第二端、第五端和第六端连通，截止阀7开启，将热量传递回路2和动力电池循环回路4串联起来，相互连通，此时PTC加热器13不工作，加热管6的高温循环水经由三通阀18分别进入暖风芯体17和换热器14，热量通过换热器14传输给电池包16，使得电池包16温度达到动力电池最佳工作状态。循环水循环往复，直至无采暖、加热请求为止，该模式PTC加热器13不工作，不消耗整车电能，所需热量全源于排气管5的排气废热的热量。该工况下可以大大降低PTC加热器13的使用率，同等条件下也可以降低PTC加热器13的功率，进而起到降低整车能耗的作用。

3、当车辆处于纯电模式时，空调采暖、动力电池加热，由PTC加热器13工作来完成，对外提供热量，此时六通阀1的第五端和第六端与第一端、第二端、第三端和第四端隔开，将发动机循环回路3、热量传递回路2与动力电池循环回路4隔离，互不相关。通过PTC加热器13加热后的循环水，由三通阀18装置分别进入空暖风芯体17和换热器14，再回到PTC加热器13，循环往复，直到无采暖、加热需求为止。经过PTC加热器13加热后的循环水通过换热器14将热能传输给电池包16，使得电池包16中的冷却液温度升高，从而动力电池温度升高到最佳工作状态。

本实施例通过物理管路结构将排气废热通过循环水路将热量引入到发动机循环回路3，使得发动机迅速升温，降低怠速能耗、排放；还将排气废热引入到动力电池循环回路4，将排气废热的热量通过换热器14交换给电池包16，使得电池包16在需要加热的时候在无其它外来热源供给的情况下有热量来源，使之迅速进入最佳工作状态；还于乘员有采暖需求的时候将排气废热的热量引入空调回路，将热量通过鼓风机吹入乘员舱，不需要单独通过PTC加热器3消耗整车电能。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，包括六通阀、热量传递回路、发动机循环回路以及动力电池循环回路，其中：

所述六通阀的第一端和第二端串联设于所述热量传递回路的管路上；

所述六通阀的第三端和第四端串联设于所述发动机循环回路的管路上；

所述六通阀的第五端和第六端串联设于所述动力电池循环回路的管路上；

所述热量传递回路用于将热源的热量通过管路传递给所述发动机循环回路和/或所述动力电池循环回路。

2.根据权利要求1所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述热量传递回路包括排气管以及加热管，所述加热管的管体设置于所述排气管内，所述加热管上形成有至少两个相互连通的接口，所述加热管的其一接口与所述六通阀的第一端连通，所述加热管的另一接口与所述六通阀的第二端连通。

3.根据权利要求2所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述加热管的每个接口处均安装有截止阀。

4.根据权利要求2所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述发动机循环回路包括散热器、第一水泵以及增程器总成，所述散热器的进液端与所述六通阀的第三端连通，所述散热器的出液端与所述第一水泵的进液端连通，所述第一水泵的出液端与所述增程器总成的进液端连通，所述增程器总成的出液端与所述六通阀的第四端连通。

5.根据权利要求4所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述散热器的侧部设有冷却风扇。

6.根据权利要求4所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述发动机循环回路上还设有水温传感器。

7.根据权利要求4所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述动力电池循环回路包括第二水泵、PTC加热器、换热器、第三水泵以及电池包，所述六通阀的第五端与所述换热器的第一出液端连通，所述换热器的第一进液端与所述PTC加热器的出液端连通，所述PTC加热器的进液端与所述六通阀的第六端连通，所述换热器的第二出液端与所述第三水泵的进液端连通，所述第三水泵的出液端与所述电池包的进液端连通，所述电池包的出液端与所述换热器的第二进液端连通。

8.根据权利要求7所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述动力电池循环回路还包括有暖风芯体以及三通阀，所述三通阀的第一端与所述PTC加热器的出液端连通，所述三通阀的第二端与所述换热器的第一进液端连通，所述三通阀的第三端与所述暖风芯体的进液端连通，所述暖风芯体的出液端与所述六通阀的第五端连通。

9.根据权利要求7所述的增程式电动车辆发动机余热管理系统，其特征在于，所述动力电池循环回路还包括有电池冷却器，所述电池冷却器的进液端与所述换热器的第二出液端连通，所述电池冷却器的出液端与所述第三水泵的进液端连通。

10.一种车辆，包括车身，特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的发动机余热管理系统，所述发动机余热管理系统与所述车身连接。

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