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混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆

更新时间:2024-07-01
混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆 专利申请类型:发明专利;
地区:山东-潍坊;
源自:潍坊高价值专利检索信息库;

专利名称:混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202211173679.5

专利申请(专利权)人:潍柴动力股份有限公司,潍柴新能源科技有限公司
权利人地址:山东省潍坊市高新技术产业开发区福寿东街197号甲

专利发明(设计)人:李强,潘振锋,王明利,郑轶钟,张鑫垚

专利摘要:本发明公开了一种混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆,涉及混合动力车辆技术领域。混合动力车辆的热管理系统控制方法,通过在发动机冷却液温度高于最高温度限值时,进入蓄热模式,将发动机的冷却液管路中的高温冷却液引入蓄热器中,蓄热器内温度较低的冷却液进入发动机冷却管路中,可以改善发动机的温升,而且将发动机的热量存储在蓄热器中,以备其他热管理系统利用。当发动机停机时,进入发动机停机循环模式,通过第一水泵驱动发动机冷却液在发动机的冷却液管路和发动机散热器之间循环,实现降温。通过第一水泵实现发动机停机后继续驱动发动机冷却液,实现散热功能,有效解决发动机停机后的温度超限问题。

主权利要求:
1.混合动力车辆的热管理系统控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
当发动机冷却液温度高于最高温度限值时,进入蓄热模式;
所述蓄热模式为:将发动机(1)的冷却液管路出口与蓄热器(6)的进液口连通,蓄热器(6)的出液口与发动机(1)的冷却液管路进口连通,蓄热器(6)蓄热的同时降低发动机冷却液的温升;
当发动机(1)停机时,进入发动机停机循环模式;
所述发动机停机循环模式为:通过第一水泵(5)驱动发动机冷却液在发动机(1)的冷却液管路和发动机散热器(2)之间循环;
当电池(10)需要加热时,所述发动机(1)的冷却液管路出口与所述蓄热器(6)的进液口断开,所述蓄热器(6)的出液口与所述发动机(1)的冷却液管路进口断开,所述第一水泵(5)驱动所述蓄热器(6)内的高温冷却液通过板式换热器(11)与电池冷却液交换热量,为电池(10)加热;
当混合动力车辆有整机热机需求时,启动快速热机模式,所述快速热机模式包括以下步骤:
所述电池(10)先启动加热膜加热,同时所述发动机(1)进入热机状态;
当所述电池(10)具备放电能力时,电机(15)进入蠕行低效发热模式,同时进入电机余热加热模式;
当发动机冷却液温度等于第一设定温度时,停止所述电机余热加热模式,进入发动机余热加热模式。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的热管理系统控制方法,其特征在于,所述电机余热加热模式为:
若电池冷却液温度<电机冷却液温度<第二设定温度,所述第二设定温度为所述电池(10)能承受的最高温度,第二水泵(12)驱动电池冷却液流动,所述电池冷却液自电池(10)的冷却液管路出口进入电机(15)的冷却液管路和电机控制器(16)的冷却液管路,再自电池(10)的冷却液管路进口进入所述电池(10)。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的热管理系统控制方法,其特征在于,所述发动机余热加热模式为:
若发动机冷却液温度>所述电池冷却液温度,所述电池(10)进入电池自循环模式,所述发动机冷却液在机械水泵的驱动下通过所述板式换热器(11)与所述电池冷却液交换热量。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆的热管理系统控制方法,其特征在于,所述电池自循环模式为:所述第二水泵(12)驱动所述电池冷却液在所述电池(10)的冷却液管路中循环。
5.混合动力车辆,包括热管理系统,其特征在于,所述热管理系统采用如权利要求1‑4任一项所述的混合动力车辆的热管理系统控制方法,所述热管理系统包括发动机热管理系统,所述发动机热管理系统包括发动机(1)、发动机散热器(2)、水阀(4)、第一水泵(5)和蓄热器(6),所述发动机散热器(2)用于发动机冷却液的散热,所述发动机(1)的冷却液管路出口能与所述蓄热器(6)的进液口连通;所述第一水泵(5)设置于所述发动机(1)的冷却液管路出口,所述水阀(4)设置于发动机(1)的冷却液管路进口和发动机散热器(2)的进口的并联支路上,所述第一水泵(5)用于驱动所述发动机冷却液在发动机(1)的冷却液管路和所述发动机散热器(2)之间循环。
6.根据权利要求5所述的混合动力车辆,其特征在于,所述热管理系统还包括电池热管理系统,所述电池热管理系统包括电池(10)、板式换热器(11)和第二水泵(12),所述板式换热器(11)设置于所述电池热管理系统和所述发动机热管理系统之间,所述蓄热器(6)能通过所述板式换热器(11)与电池(10)的冷却液管路连接,所述第二水泵(12)用于驱动电池冷却液在电池(10)的冷却液管路中循环。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆,其特征在于,所述发动机热管理系统还包括三通阀(9),所述三通阀(9)的第一阀口与所述发动机(1)的冷却液管路出口连接,所述三通阀(9)的第二阀口与板式换热器(11)热水侧的一端连接,所述板式换热器(11)热水侧的另一端与所述蓄热器(6)的出液口和所述发动机(1)的冷却液管路进口连接,板式换热器(11)冷水侧的一端与电池(10)的冷却液管路进口连接,所述板式换热器(11)冷水侧的另一端与电池(10)的冷却液管路出口连接,所述三通阀(9)的第三阀口与所述蓄热器(6)的进液口连接。
8.根据权利要求6所述的混合动力车辆,其特征在于,所述热管理系统还包括电驱热管理系统,所述电驱热管理系统包括充电机(17)、电机(15)、电机控制器(16)、电机散热器(18)和第三水泵(19),电机(15)的冷却液管路出口与电机控制器(16)的冷却液管路进口连接,电机控制器(16)的冷却液管路出口与充电机(17)的冷却液管路进口连接,充电机(17)的冷却液管路出口与电机散热器(18)的进液口连接,电机散热器(18)的出液口与电机(15)的冷却液管路进口连接,所述第三水泵(19)用于驱动充电机冷却液、电机冷却液和电机控制器冷却液流经所述电机散热器(18)散热。
9.根据权利要求8所述的混合动力车辆,其特征在于,所述电池热管理系统和所述电驱热管理系统之间设置有四通阀(20),所述四通阀(20)的第一阀口与电池(10)的冷却液管路进口连接,所述四通阀(20)的第二阀口与电池(10)的冷却液管路出口连接,所述四通阀(20)的第三阀口与所述充电机(17)的冷却液管路进口连接,所述四通阀(20)的第四阀口与所述电机控制器(16)的冷却液管路出口连接。
10.根据权利要求6所述的混合动力车辆,其特征在于,所述热管理系统还包括空调系统,所述空调系统包括空调压缩机(21)、冷凝器(22)和蒸发器(23),所述空调压缩机(21)与所述蒸发器(23)连接,所述冷凝器(22)连接于所述蒸发器(23)与所述空调压缩机(21)之间。
11.根据权利要求10所述的混合动力车辆,其特征在于,所述空调系统和所述电池热管理系统通过制冷器(24)连接,所述制冷器(24)的热端通道与所述空调系统连接,所述制冷器(24)的冷端通道与所述电池热管理系统连接;所述制冷器(24)与所述蒸发器(23)并联,所述制冷器(24)通过第一截止阀(25)与所述冷凝器(22)连接,所述蒸发器(23)通过第二截止阀(26)与所述冷凝器(22)连接。 说明书 : 混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆技术领域[0001] 本发明涉及混合动力车辆技术领域,尤其涉及一种混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆。背景技术[0002] 混合动力车辆的部件较多,温度阈值不一致,升温降温需求也不一致,不同部件的冷却液管路无法直接串联,所需阀和换热器较多,成本较高。[0003] 现有技术中,通过将各个热管理系统集成,以实现节约成本。但是混合动力车辆的发动机在运行较长时间后,发动机的冷却液的温度过高需要及时降温,否则会影响发动机的寿命;现有技术中通过发动机散热器散热,造成热量流失;且在散热过程中会消耗较多的电量,难以实现较好的节能效果。另外,发动机在急停后存在温度超限问题。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种混合动力车辆的热管理系统控制方法及混合动力车辆,不仅能够将发动机的热量存储以待利用,而且能有效解决混合动力车辆的发动机急停后的温度超限的问题。[0005] 为达此目的,本发明采用以下技术方案:[0006] 混合动力车辆的热管理系统控制方法,包括以下步骤:[0007] 当发动机冷却液温度高于最高温度限值时,进入蓄热模式;[0008] 所述蓄热模式为:将发动机的冷却液管路出口与蓄热器的进液口连通,蓄热器的出液口与发动机的冷却液管路进口连通,蓄热器蓄热的同时降低发动机冷却液的温升;[0009] 当发动机停机时,进入发动机停机循环模式;[0010] 所述发动机停机循环模式为:通过第一水泵驱动发动机冷却液在发动机的冷却液管路和发动机散热器之间循环。[0011] 作为混合动力车辆的热管理系统控制方法的一个可选方案,当电池需要加热时,所述发动机的冷却液管路出口与所述蓄热器的进液口断开,所述蓄热器的出液口与所述发动机的冷却液管路进口断开,所述第一水泵驱动所述蓄热器内的高温冷却液通过板式换热器与电池冷却液交换热量,为电池加热。[0012] 作为混合动力车辆的热管理系统控制方法的一个可选方案,当混合动力车辆有整机热机需求时,启动快速热机模式,所述快速热机模式包括以下步骤:[0013] 所述电池先启动加热膜加热,同时所述发动机进入热机状态;[0014] 当所述电池具备放电能力时,电机进入蠕行低效发热模式,同时进入电机余热加热模式;[0015] 当发动机冷却液温度等于第一设定温度时,停止所述电机余热加热模式,进入发动机余热加热模式。[0016] 作为混合动力车辆的热管理系统控制方法的一个可选方案,所述电机余热加热模式为:[0017] 若电池冷却液温度<电机冷却液温度<第二设定温度,所述第二设定温度为所述电池能承受的最高温度,第二水泵驱动电池冷却液流动,所述电池冷却液自电池的冷却液管路出口进入电机的冷却液管路和电机控制器的冷却液管路,再自电池的冷却液管路进口进入所述电池。[0018] 作为混合动力车辆的热管理系统控制方法的一个可选方案,所述发动机余热加热模式为:[0019] 若发动机冷却液温度>所述电池冷却液温度,所述电池进入电池自循环模式,所述发动机冷却液在机械水泵的驱动下通过所述板式换热器与所述电池冷却液交换热量。[0020] 作为混合动力车辆的热管理系统控制方法的一个可选方案,所述电池自循环模式为:所述第二水泵驱动所述电池冷却液在电池的冷却液管路中循环。[0021] 混合动力车辆,包括热管理系统,所述热管理系统采用如以上任一方案所述的混合动力车辆的热管理系统控制方法,所述热管理系统包括发动机热管理系统,所述发动机热管理系统包括发动机、发动机散热器、水阀、第一水泵和蓄热器,所述发动机散热器用于发动机冷却液的散热,发动机的冷却液管路出口能与所述蓄热器的进液口连通;所述第一水泵设置于所述发动机的冷却液管路出口,所述水阀设置于发动机的冷却液管路进口和发动机散热器的进口的并联支路上,所述第一水泵用于驱动所述发动机冷却液在发动机的冷却液管路和所述发动机散热器之间循环。[0022] 作为混合动力车辆的一个可选方案,所述热管理系统还包括电池热管理系统,所述电池热管理系统包括电池、板式换热器和第二水泵,所述板式换热器设置于所述电池热管理系统和所述发动机热管理系统之间,所述蓄热器能通过所述板式换热器与电池的冷却液管路连接,所述第二水泵用于驱动电池冷却液在电池的冷却液管路中循环。[0023] 作为混合动力车辆的一个可选方案,所述发动机热管理系统还包括三通阀,所述三通阀的第一阀口与所述发动机的冷却液管路出口连接,所述三通阀的第二阀口与板式换热器热水侧的一端连接,所述板式换热器热水侧的另一端与所述蓄热器的出液口和所述发动机的冷却液管路进口连接,板式换热器冷水侧的一端与电池的冷却液管路进口连接,所述板式换热器冷水侧的另一端与电池的冷却液管路出口连接,所述三通阀的第三阀口与所述蓄热器的进液口连接。[0024] 作为混合动力车辆的一个可选方案,所述热管理系统还包括电驱热管理系统,所述电驱热管理系统包括充电机、电机、电机控制器、电机散热器和第三水泵,电机的冷却液管路出口与电机控制器的冷却液管路进口连接,电机控制器的冷却液管路出口与充电机的冷却液管路进口连接,充电机的冷却液管路出口与电机散热器的进液口连接,电机散热器的出液口与电机的冷却液管路进口连接,所述第三水泵用于驱动充电机冷却液、电机冷却液和电机控制器冷却液流经所述电机散热器散热。[0025] 作为混合动力车辆的一个可选方案,所述电池热管理系统和所述电驱热管理系统之间设置有四通阀,所述四通阀的第一阀口与电池的冷却液管路进口连接,所述四通阀的第二阀口与电池的冷却液管路出口连接,所述四通阀的第三阀口与所述充电机的冷却液管路进口连接,所述四通阀的第四阀口与所述电机控制器的冷却液管路出口连接。[0026] 作为混合动力车辆的一个可选方案,所述热管理系统还包括空调系统,所述空调系统包括空调压缩机、冷凝器和蒸发器,所述空调压缩机与所述蒸发器连接,所述冷凝器连接于所述蒸发器与所述空调压缩机之间。[0027] 作为混合动力车辆的一个可选方案,所述空调系统和所述电池热管理系统通过制冷器连接,所述制冷器的热端通道与所述空调系统连接,所述制冷器的冷端通道与所述电池热管理系统连接;所述制冷器与所述蒸发器并联,所述制冷器通过第一截止阀与所述冷凝器连接,所述蒸发器通过第二截止阀与所述冷凝器连接。[0028] 本发明的有益效果:[0029] 本发明提供的混合动力车辆的热管理系统控制方法,通过在发动机冷却液温度高于最高温度限值时,进入蓄热模式,发动机的冷却液管路中的高温冷却液进入蓄热器中,替换蓄热器内部温度较低的冷却液,蓄热器内温度较低的冷却液进入发动机冷却管路中,可以改善发动机的温升,而且将发动机的热量存储在蓄热器中,以备其他热管理系统利用。当发动机停机时,进入发动机停机循环模式,通过第一水泵驱动发动机冷却液在发动机的冷却液管路和发动机散热器之间循环,实现降温。通过第一水泵实现发动机停机后继续驱动发动机冷却液,实现散热功能,有效解决发动机停机后的温度超限问题。[0030] 本发明提供的混合动力车辆,包括热管理系统,热管理系统采用上述的混合动力车辆的热管理系统的控制方法,当发动机的冷却液温度较高时,将发动机冷却液的热量存储在蓄热器中,以备其他热管理系统利用;并将蓄热器中温度较低的冷却液混入发动机的冷却管路,改善发动机的温升,具有更好的节能效果。而且,发动机急停后,通过第一水泵驱动发动机冷却液在发动机的冷却液管路和发动机散热器之间循环,实现降温,有效解决发动机停机后的温度超限问题。附图说明[0031] 图1是本发明实施例提供的混合动力车辆的热管理系统的工作原理图。[0032] 图中:[0033] 1、发动机;2、发动机散热器;3、中冷器;4、水阀;5、第一水泵;6、蓄热器;7、风机;8、APTC;9、三通阀;10、电池;11、板式换热器;12、第二水泵;13、第一温度传感器;14、第二温度传感器;15、电机;16、电机控制器;17、充电机;18、电机散热器;19、第三水泵;20、四通阀;21、空调压缩机;22、冷凝器;23、蒸发器;24、制冷器;25、第一截止阀;26、第二截止阀;27、压力传感器;28、三态压力开关。具体实施方式[0034] 下面详细描述本发明的实施例,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。[0035] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。[0036] 除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接;可以是机械连接,也可以是电连接;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。[0037] 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”可以包括第一特征和第二特征直接接触,也可以包括第一特征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。[0038] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。[0039] 本实施例提供了一种混合动力车辆,包括如图1所示的热管理系统,热管理系统包括发动机热管理系统、电池热管理系统、电驱热管理系统和空调系统,四个热管理系统的温度阈值不一致,升温降温需求不一致,为了提高混合动力车辆的热管理集成程度,满足集成热管理的需求,通过TRIZ理论分析,对各系统进行整合实现各温域相互作用。[0040] 发动机热管理系统包括发动机1、发动机散热器2、中冷器3、风机7、APTC8、水阀4、第一水泵5和蓄热器6,发动机散热器2用于发动机冷却液的散热,发动机1的冷却液管路出口与发动机散热器2的进液口连通,发动机散热器2的出液口与发动机1的冷却液管路进口连通,发动机1在正常工作时,通过自带的机械水泵驱动发动机冷却液流过发动机散热器2,以实现对发动机冷却液降温;发动机1连接有风机7和APTC8,通过风机7和APTC8为发动机1加热,以实现发动机1的冷启动。发动机1的进气管路与中冷器3连接,发动机1的进气通过中冷器3散热,发动机1的大小循环由节温器控制。[0041] 发动机1的冷却液管路出口与蓄热器6的进液口连通;第一水泵5设置于发动机1的冷却液管路出口,水阀4设置于发动机1的冷却液管路进口和发动机散热器2的进口的并联支路上,第一水泵5用于驱动发动机冷却液在发动机1的冷却液管路和发动机散热器2之间循环。[0042] 在本实施例中,水阀4的设置,用于控制蓄热器6是否与发动机1的冷却液管路进口和发动机散热器2连通,当发动机1的冷却液温度超过最高温度限值时,将发动机冷却液存储在蓄热器6中,并将蓄热器6内温度较低的冷却液混入发动机1的冷却液管路,改善发动机1的温升,既能避免发动机1因温升过高影响寿命,又能将发动机冷却液的热量存储以备其他热管理系统的使用。第一水泵5设置于蓄热器6和水阀4之间,第一水泵5能在发动机1急停后,驱动发动机冷却液在发动机1的冷却管路和发动机散热器2之间循环,以实现发动机1降温,有效解决发动机1急停后温度超限的问题。[0043] 电池热管理系统包括电池10、板式换热器11和第二水泵12,板式换热器11设置于电池热管理系统和发动机热管理系统之间,蓄热器6能通过板式换热器11与电池冷却液交换热量,第二水泵12用于驱动电池冷却液在电池10的冷却液管路中循环。[0044] 电池10可以通过自身的加热膜进行加热。电池10的冷却液管路进口设置有第一温度传感器13,第一温度传感器13用于检测电池10的进水温度,电池10的冷却液管路出口设置有第二温度传感器14,第二温度传感器14用于检测电池10的出水温度。通过检测电池10的进水温度和电池10的出水温度,以监测电池10温度,保证电池10在适宜的温度下工作。[0045] 当电池10的温度较低需要加热时,将蓄热器6内存储的发动机冷却液的热量通过板式换热器11为电池10加热,使得发动机冷却液的热量得到有效利用,更节能。[0046] 由于电池10的温度阈值小于发动机冷却液的热量,发动机冷却液的最高温度限值为95℃,远远高于电池10工作的适宜温度,因此,发动机冷却液进入板式换热器11热水侧,通过板式换热器11换热后,电池冷却液进入板式换热器11冷水侧,板式换热器11热水侧和板式换热器11冷水侧交换热量,以为电池10加热,避免进入电池10的温度过高影响电池10的寿命。[0047] 电池10包括电芯,根据计算,冷却液比热容是电芯比热容的2.5倍左右;冷却液温差80度,电池10温差5摄氏度,则温差约为16倍;根据:热量=比热容*质量*温差可以得出,蓄热器6用冷却液重量为电池10的电芯质量的四十分之一。以混合动力车辆的电池10的电芯计算,电芯质量约为102kg,则需要增加约2.55kg冷却液。[0048] 为了实现蓄热器6既能通过发动机冷却液蓄热,又能将存储的热量传递给电池10,发动机热管理系统还包括三通阀9,三通阀9的第一阀口与发动机1的冷却液管路出口连接,三通阀9的第二阀口与板式换热器11热水侧的一端连接,板式换热器11热水侧的另一端与蓄热器6的出液口和发动机1的冷却液管路进口连接,板式换热器11冷水侧的一端与电池10的冷却液管路进口连接,板式换热器11冷水侧的另一端与电池10的冷却液管路出口连接,三通阀9的第三阀口与蓄热器6的进液口连接。[0049] 当蓄热器6进入蓄热模式时,三通阀9的第一阀口和第三阀口连通,发动机1的冷却液管路出口流出的较高温度的冷却液经三通阀9的第一阀口和第三阀口进入蓄热器6,水阀4打开,蓄热器6内的较低温度的冷却液能进入发动机1的冷却液管路,改善发动机1的温升。[0050] 当蓄热器6进入放热模式时,三通阀9的第二阀口和第三阀口连通,水阀4关闭,在第一水泵5的驱动下,蓄热器6内的冷却液经板式换热器11,为电池10加热。[0051] 电驱热管理系统包括充电机17、电机15、电机控制器16、电机散热器18和第三水泵19,电机15的冷却液管路出口与电机控制器16的冷却液管路进口连接,电机控制器16的冷却液管路出口与充电机17的冷却液管路进口连接,充电机17的冷却液管路出口与电机散热器18的进液口连接,电机散热器18的出液口与电机15的冷却液管路进口连接,第三水泵19用于驱动充电机冷却液、电机冷却液和电机控制器冷却液流经电机散热器18散热。充电机17用于给电池10充电,也需要散热。电机散热器18内自带电子风扇,充电机17、电机15和电机控制器16均通过电机散热器18散热。[0052] 为了实现电机散热器18为电池10提供冷却,以及利用电机15余热为电池10加热,实现不同温域、不同时间、不同产热以及用热关系的联通,提高综合利用效率。电池热管理系统和电驱热管理系统之间设置有四通阀20,四通阀20的第一阀口与电池10的冷却液管路进口连接,四通阀20的第二阀口与电池10的冷却液管路出口连接,四通阀20的第三阀口与充电机17的冷却液管路进口连接,四通阀20的第四阀口与电机控制器16的冷却液管路出口连接。[0053] 当电驱热管理系统需要冷却时,四通阀20的第三阀口和第四阀口连通,第三水泵19驱动电机冷却液经过充电机17、电机15和电机控制器16到达电机散热器18散热。[0054] 当电池10进入电池自循环模式时,四通阀20的第二阀口和第一阀口连通,第二水泵12驱动电池冷却液在电池10的冷却液管路中循环。[0055] 混合动力车辆在非纯电动模式下运行时,若电池10有散热需求,可以优先使用电机散热器18进行冷却。当电机冷却液温度≤电池冷却液温度,四通阀20的第三阀口和第一阀口连通,第二水泵12驱动电池冷却液经四通阀20的第一阀口、第三阀口和充电机17的冷却液管路进入电机散热器18散热。[0056] 当电池10需要加热时,可以通过电机15的余热和发动机1的余热进行加热。[0057] 若电池冷却液温度<电机冷却液温度<第二设定温度,第二设定温度为电池10能承受的最高温度。第三水泵19关闭,四通阀20的第一阀口和第四阀口连通,第二水泵12驱动冷却液经电机15、电机控制器16、第三水泵19、四通阀20的第四阀口和第一阀口,进入电池10的冷却液管路,实现通过电机15的余热为电池10加热。在本实施例中,电池10能承受的最高温度为50℃。一旦电池冷却液的温度高于50℃,会影响电池10的寿命。[0058] 若发动机冷却液温度>电池冷却液温度,四通阀20的第一阀口和第二阀口连通,电池10进入电池自循环模式。三通阀9的第一阀口和第二阀口连通,水阀4打开,发动机1的冷却液在机械水泵的驱动下,经过三通阀9的第一阀口和第二阀口、板式换热器11和水阀4再回到发动机1的冷却液管路,发动机冷却液通过板式换热器11与电池冷却液交换热量,实现电池10加热。[0059] 空调系统包括空调压缩机21、冷凝器22和蒸发器23,空调压缩机21与蒸发器23连接,冷凝器22连接于蒸发器23与空调压缩机21之间。[0060] 空调系统中的制冷剂通过空调压缩机21压缩变为高温高压气体,经过冷凝器22冷凝后,进入蒸发器23,蒸发器23给混合动力车辆的驾驶室提供冷风。[0061] 空调系统中还设置有压力传感器27和三态压力开关28,压力传感器27用于高压回路中的压力检测,三态压力开关28能够防止因制冷剂泄露而损坏空调压缩机21;当空调系统中的制冷剂高压异常时,保护空调系统不受损坏。在正常工作状况下,冷凝器22风扇低速运转,实现低噪声,节省动力;当空调系统内高压升高时,风扇高速运转,以改善冷凝器22的散热条件,实现了风扇的两级变速。[0062] 空调系统和电池热管理系统通过制冷器24连接,制冷器24的热端通道与空调系统连接,制冷器24的冷端通道与电池热管理系统连接;制冷器24与蒸发器23并联,制冷器24通过第一截止阀25与冷凝器22连接,蒸发器23通过第二截止阀26与冷凝器22连接。通过设置第一截止阀25和第二截止阀26,空调系统的冷气通向不同支路。[0063] 当第一截止阀25打开,第二截止阀26关闭,四通阀20的第一阀口和第二阀口连通,空调压缩机21的制冷剂通过冷凝器22冷却后,经过第一截止阀25进入制冷器24。第二水泵12驱动电池10的冷却液流动,流向与电池自循环模式一致,三通阀9关闭,板式换热器11不起作用,用于对电池冷却液进行降温。[0064] 当第一截止阀25关闭,第二截止阀26打开时,空调压缩机21的制冷剂通过冷凝器22冷却后,经过第二截止阀26进入蒸发器23,为驾驶室提高冷风。[0065] 驾驶室的采暖使用发动机1的冷却液或APTC8采暖。[0066] 本实施例提供的混合动力车辆的热管理系统,当整车有热机需求时,能够快速热机。电池10首先启动加热膜加热,同时发动机1进入热机状态。当电池10具备一定放电能力时,电机15进入蠕行低效发热模式,同时打开电机15余热加热模式,实现电池10的快速升温。当发动机1的冷却液温度等于第一设定温度时,停止电机15余热加热模式,打开发动机1余热加热模式进行加热。当混合动力车辆处于低温冷启动的环境中时,电池10通过加热膜加热、电机15余热加热和发动机1余热加热三种方式,实现快速热机。[0067] 电机15的蠕行低效发热模式为:使电机15运行在低效率模式,并使电机15效率变低后发热,快速给电机冷却液加热。[0068] 在本实施例中,第一设定温度为60℃,本领域技术人员可根据发动机1的型号和参数获取。[0069] 本实施例提供的混合动力车辆的热管理系统,能实现不同温域,不同时间、不同产热及用热关系的联通,提高综合利用效率;通过加入蓄热装置,并节省冷启动时的时间和能耗,延长电池10使用寿命。使用蓄热器6的第一水泵5,可以实现发动机1停止后继续驱动发动机冷却液,实现散热功能,有效解决混合动力车辆的发动机1急停后的温度超限痛点问题。[0070] 本实施例还提供了一种混合动力车辆的热管理系统控制方法,应用于上述的混合动力车辆的热管理系统。本实施例提供的混合动力车辆的热管理系统控制方法,针对混合动力车辆的热管理系统多,各热管理系统温域不一致,整车布置困难,冷启动时能耗较高等问题,使用TRIZ理论,对各部件的功能进行分析并使用裁剪功能,将热管理系统中的组件裁剪,将其有用功能重新分配至热管理系统内其他组件,实现问题的解决和成本的缩减。[0071] 本实施例提供的混合动力车辆的热管理系统控制方法,通过不同的组合形式,可以实现十二种不同的热管理模式。[0072] 第一种热管理模式为:蓄热放热模式。[0073] 当发动机冷却液温度高于最高温度限值时,进入蓄热模式;蓄热模式为:将发动机1的冷却液管路出口与蓄热器6的进液口连通,蓄热器6的出液口与发动机1的冷却液管路进口连通,蓄热器6蓄热的同时降低发动机1冷却液的温升。当发动机1的冷却液温度超过最高温度限值时,将发动机1的冷却液存储在蓄热器6中,并将蓄热器6内温度较低的冷却液混入发动机1的冷却液管路,改善发动机1的温升,既能避免发动机1因温升过高影响寿命,又能将发动机1的冷却液的热量存储以备其他热管理系统的使用。[0074] 当电池10需要加热时,蓄热器6进入放热模式。发动机1的冷却液管路出口与蓄热器6的进液口断开,水阀4关闭,蓄热器6的出液口与发动机1的冷却液管路进口断开,第一水泵5驱动蓄热器6内的高温冷却液通过板式换热器11与电池冷却液交换热量,为电池10加热。充分利用蓄热器6内存储的发动机冷却液的热量为电池10加热,使得发动机冷却液的热量得到有效利用,更节能。[0075] 第二种热管理模式为:发动机停机循环模式。[0076] 当发动机1停机时,进入发动机停机循环模式;发动机停机循环模式为:通过第一水泵5驱动发动机冷却液在发动机1的冷却液管路和发动机散热器2之间循环。发动机1急停时,容易出现温度超限的问题,通过控制第一水泵5参与发动机冷却液的循环驱动,实现降温。此时三通阀9的第一阀口和第三阀口连通,水阀4打开,第一水泵5驱动发动机冷却液流经蓄热器6、水阀4、发动机散热器2、发动机1的冷却液管路、水阀4回到蓄热器6。利用发动机散热器2实现自然散热,降低局部温度超限问题。[0077] 第三种热管理模式为:快速热机模式。[0078] 当混合动力车辆有整机热机需求时,启动快速热机模式,快速热机模式包括以下步骤:电池10先启动加热膜加热,同时发动机1进入热机状态。当电池10具备放电能力时,电机15进入蠕行低效发热模式,同时进入电机余热加热模式。当发动机冷却液温度等于第一设定温度时,停止电机余热加热模式,进入发动机余热加热模式。当混合动力车辆处于低温冷启动的环境中时,电池10通过加热膜加热、电机余热加热和发动机余热加热三种加热方式,实现快速热机。[0079] 第四种热管理模式为:电机余热加热模式。[0080] 若电池冷却液温度<电机冷却液温度<第二设定温度,第二设定温度为电池10能承受的最高温度,四通阀20的第一阀口和第四阀口连通,第一水泵5关闭,第二水泵12驱动电池冷却液流动,电池冷却液自电池10的冷却液管路出口进入电机15的冷却液管路和电机控制器16的冷却液管路,再自电池10的冷却液管路进口进入电池10,实现电机余热加热。此时,三通阀9和第一截止阀25关闭,制冷器24和板式换热器11不起作用。[0081] 第五种热管理模式为:发动机余热加热模式。[0082] 若发动机1冷却液温度>电池冷却液温度,电池10进入电池自循环模式,三通阀9的第一阀口和第二阀口连通,水阀4打开,发动机冷却液在机械水泵的驱动下通过板式换热器11与电池冷却液交换热量。[0083] 第六种热管理模式为:电池自循环模式。[0084] 电池10自循环时,四通阀20的第一阀口和第二阀口连通,第二水泵12驱动电池冷却液在电池10的冷却液管路中循环,实现电池10的温度平衡。此时三通阀9和第一截止阀25关闭,制冷器24和板式换热器11不起作用。[0085] 第七种热管理模式为:电驱冷却模式。[0086] 将四通阀20的第三阀口和第四阀口连通,第三水泵19驱动电机冷却液经过充电机17、电机控制器16和电机15到达电机散热器18进行散热,实现电驱冷却。[0087] 第八种热管理模式为:电机散热器冷却电机模式。[0088] 混合动力车辆在非纯电动模式下运行时,若电池10有散热需求,可以优先使用电机散热器18进行冷却。当电机冷却液温度≤电池冷却液温度,四通阀20的第三阀口和第一阀口连通,第二水泵12驱动电池冷却液经四通阀20的第一阀口、第三阀口和充电机17的冷却液管路进入电机散热器18散热。此时,三通阀9和第一截止阀25关闭,制冷器24和板式换热器11此时不起作用。[0089] 第九种热管理模式为:空调压缩机冷却电池模式。[0090] 若电机散热器18使用或电池10散热需求较高时,则启动整车空调压缩机21。此时,四通阀20的第一阀口和第二阀口连通,第一截止阀25打开,第二截止阀26关闭,空调压缩机21压缩制冷剂通过冷凝器22冷却后,经过第一截止阀25进入制冷器24,第二水泵12驱动电池冷却液,电池冷却液的流向与电池自循环模式一致。此时三通阀9关闭,板式换热器11不起作用。[0091] 第十种热管理模式为:驻车充电冷却模式。[0092] 当驻车时使用充电机17充电时,冷却原理同电驱冷却模式。[0093] 第十一种热管理模式为:驻车充电加热模式。[0094] 使用电池10自带的加热膜加热。[0095] 第十二种热管理模式为:驾驶室制冷和采暖。[0096] 驾驶室使用空调压缩机21制冷,此时,第一截止阀25关闭,第二截止阀26开启。空调压缩机21制冷剂通过冷凝器22冷却后,经过第二截止阀26进入蒸发器23,蒸发器23为驾驶室提供冷风。驾驶室采暖使用温度较高的发动机1冷却液或APTC8采暖。[0097] 本实施例提供的混合动力车辆的热管理系统控制方法,在不改变现有热管理系统结构情况下,通过功能分析和裁剪,降低成本,并拓宽使用模式,实现更多的集成热管理模式,减少能耗,提高续航。利用蓄热器6,实现电池10低温下的快速升温需求,减少热机状态下对电量的损耗,提高续航能力;加快电池10放电能力的恢复,延长电池10的使用寿命。[0098] 以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

专利地区:山东

专利申请日期:2022-09-26

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN115465089B

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