一种四驱混合动力汽车热管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术请求保护一种四驱混合动力汽车热管理系统及其控制方法，该系统主要分为四个部分：热泵空调部分，电池冷却部分，电机冷却部分，发动机采暖部分。混动轿车制冷、制热、电池及电机的热管理统一集成化管理，采用热泵技术，回收驱动单元热量，制冷模式兼顾电池冷却的四驱混合动力整车综合热管理系统。电机冷却部分分前驱电机部分的冷却：发电机IPU单元1前驱电机后驱电机的冷却部分：后驱电机充电机IPU单元。发动机模块表示带有发动机冷却回路的模块。内部蒸发器.采暖暖风芯体作为空调箱总成HVAC内部的一部分。本发明专利技术高效节能且降低了故障率。

A four wheel hybrid electric vehicle thermal management system and its control method

The invention requests protection of a four drive hybrid electric vehicle heat management system and its control method. The system is divided into four parts: the heat pump air conditioning part, the battery cooling part, the motor cooling part, the engine heating part. The heat management of the refrigerating, heating, battery and motor of the mixed car is integrated and integrated. The heat pump technology is used to recover the heat of the driving unit, and the cooling mode of the four drive hybrid power vehicle integrated heat management system is taken into consideration. The cooling part of the motor is divided into the cooling part of the front motor part: the cooling part of the generator IPU unit 1, the drive motor of the rear drive motor, the IPU unit of the rear drive motor charger. The engine module represents a module with an engine cooling loop. The internal heating evaporator is used as the inner part of the HVAC of the air conditioning box assembly. The invention has high efficiency and energy saving and reduces the failure rate.

【技术实现步骤摘要】
一种四驱混合动力汽车热管理系统及其控制方法
本专利技术属于新能源电动汽车
，具体涉及一种四驱混合动力汽车热管理系统与控制方法。
技术介绍
能源和环保问题是当今世界性的难题，随着全球变暖、环境污染问题逐渐受到人们的高度关注，各个国家也对环境保护提出了相应的措施以及发展战略。而各国政府与整车厂商也更加关注汽车的节能减排效果。传统燃油汽车的能耗以及污染排放已不能满足日趋严格的法规要求，从现在起到2030年左右石油能源会逐渐向清洁能源转型，新能源汽车必将会成为重要的发展方向。而我国也将新能源汽车作为主要的发展产业之一。对于处于燃油与纯电动汽车之间的插电四驱混动汽车而言需要冷却的部件增加，并且会存在交叉控制，而且冷却和采暖的控制也变得更加复杂。现有混动车热管理系统各子系统相对分散与孤立，不能有效得利用各子系统余热进行统一集成化管理。目前大多数的混合动力汽车的空调系统多是采用单一制冷，冬季采用加热设备(PTC)进行乘员舱采暖，这样就会导致混动车的纯电续航里程急剧下降，难以达到我们的目标要求，不能充分发挥混动车里程以及低排放的优势。同时在环境温度比较低的情况下，其电池无法正常充放电导致很难驱动电机进行工作。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种高效节能、降低故障率的四驱混合动力汽车热管理系统及方法。本专利技术的技术方案如下：一种四驱混合动力汽车热管理系统，其包括：一外部换热器，所述外部换热器通过一个两通阀与水冷冷凝器连通，所述水冷冷凝器分别与电动压缩机、采暖暖风芯体、发动机冷却模块及三通阀П相连接，所述发动机冷却模块与三通阀П之间连通；所述三通阀П通过一个水泵与采暖暖风芯体相连接；所述外部换热器还依次通过三通阀储液罐与电动压缩机相连接，所述三通阀一路连接着电子膨胀阀，电子膨胀阀连接着内部蒸发器，三通阀一路连接着电池冷却器，所述储液罐也与电池冷却器(9)相连通，所述电池冷却器的两端串联连接着水泵1、加热PTC及.电池模块；所述采暖暖风芯体的两端并联着一个用于散热的外部散热器，所述外部散热器通过一个水泵连接着第一IPU单元，所述第一IPU单元依次通过前驱电机、发电机及三通阀Ⅲ与外部散热器相连接；所述发电机还与后驱电机相连接，所述后驱电机依次通过充电机、第二IPU单元与水泵相连接。一种基于所述系统的四驱混合动力汽车热管理方法，根据制冷需求分为以下六种管理模式：1.)、夏季单一制冷需求时，电机与电池不需要冷却，只单对车内进行降温；2)、夏季复合制冷需求时，对车内进行降温时，电池有冷却需求，则启动电池冷却回路，当前驱电机与后驱电机有制冷需求时，则分别打开前驱电机与后驱电机的冷却回路；3.)、冬季热泵系统制热时，汽车工作在纯电模式下，环境温度处于较低情况下，采用热泵系统采暖；当电池有预热需求时，打开加热PTC,对电池进行预热；4.)、冬季热泵系统与热回收利用复合制热时，热泵制热循环中，发动机与电机冷却液温度高于环境温度，则打开热回收利用回路，提高采暖效率；5.)、发动机单一采暖模式，当汽车工作在发动机模式时或热泵系统在环境温度低的情况下制热效率低时，利用发动机的热量制热采暖；6.)、系统无请求信号时，系统处于待机状态。进一步的，当冬季温度较低时：系统状态从待机状态切换到制热模式，当电池温度模块温度较低时，则启动电池预热回路控制加热PTC：当电池电量充足，汽车处于纯电动模式，且环境温度TAmb≥10℃时，则启动热泵加热回路：.通过压缩机做工吸收外界热量，对乘员舱进行制热采暖。当汽车处于混合动力模式时，且环境温度TAmb≥-5℃时，则综合利用各部分热量提高系统制热效率，加快乘员舱制热采暖，则此时启动热泵空调制热回路辅助制热；当环境温度TAmb<5℃时,此时启动发动机对乘员舱进行有效采暖。进一步的，当环境温度TAmb≥10℃时，根据所需热量负荷大小而采取相应模式，当处于混动模式，负荷需求大时：则启动热泵空调系统以及余热回收回路进行最大采暖，当负荷需求较小时：则采用启动余热回收回路，减少启动热泵空调回路，若在该环境温度下处于纯电动模式时，则通过启动热泵空调回路以及电机余热回收回路，对压缩机转速和温度风门进行控制。当-5℃<TAmb<10℃时，在纯电模式下需求功率较高时，则可以启动辅助加热PTC进行辅助采暖；当环境温度当TAmb<-5℃时，此时热泵空调制热效率较低，此时通过启动发动机和加热PTC进行采暖。本专利技术的优点及有益效果如下：1、混合动力汽车热管理系统要实现不发生行车过程中的热害、实现冷却系统的精确化设计按需设计冷却系统、实现热管理系统的高效运行，需对热管理需求本身进行设计和优化。混合动力汽车热管理系统冷却部件增加，纯在复杂的交叉控制，各子系统之间相对独立。本专利技术结合热泵技术，制热兼顾回收各子系统余热与电池的预热，制冷兼顾电池、电机、充电机的冷却，实现统一化的集成热管理系统。2、混合动力汽车其自身的冷却方式变得更加复杂：大部分纯电动汽车电池为风冷式冷却，电机多是采用的是水冷和风扇冷却；而混合动力汽车由于本身的动力系统结构变得相对复杂，为保证电池的冷却效果，在特定条件下自带的冷却回路不能满足要求时，可以控制压缩机进行强制冷却，同时，对于电子冷却风扇的控制同时兼顾发动机，电机，空调部分的冷却需要。3、大部分纯电动汽车多采用PTC加热进行采暖，其能耗非常大导致续航里程锐减，而混合动力汽车不仅有PTC的加热，还有其他可以利用的热源。结合电效率，热效率，加热速率等控制不同的热源综合利用各热源提高制热效率。4、混合动力热管理控制器是整车热管理系统的重要部分，它接受来自各部件的需求请求信号和传感器的采集信号，结合热管理控制算法，作出相应的判断，协调各执行机构，控制各执行器的运行，使热管理系统运行在最佳的状态，达到系统对纯电续航里程以及制冷制热的要求。采用基于模型的开发模式对控制器进行开发，缩短开发周期，降低解决问题的成本，提高开发效率。5、控制逻辑的开发采用状态机的模式，明确各状态以及相应状态切换的条件。综合考虑系统的各影响因素：车内实时温度、目标温度、系统运行状态、驾驶员动作、热管理系统的负荷大小。使控制模型和控制逻辑更加完善，实现混合动力汽车热管理系统控制更加高效合理。附图说明图1是本专利技术提供优选实施例四驱混合动力汽车热管理系统示意图；图2是本专利技术优选实施例的热管理系统状态逻辑图、具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：参照图1所示为一种四驱混合动力汽车热管理系统，其包括：一外部换热器1，所述外部换热器1通过一个两通阀3与水冷冷凝器13连通，所述水冷冷凝器13分别与电动压缩机4、采暖暖风芯体17、发动机冷却模块14及三通阀П15相连接，所述发动机冷却模块14与三通阀П15之间连通；所述三通阀П15通过一个第一水泵16与采暖暖风芯体17相连接；所述外部换热器1还依次通过三通阀储液罐5与电动压缩机4相连接，所述三通阀一路连接着电子膨胀阀8，电子膨胀阀8连接着内部蒸发器7，三通阀一路连接着电池冷却器9，所述储液罐5也与电池冷却器9相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四驱混合动力汽车热管理系统，其特征在于，包括：一外部换热器(1)，所述外部换热器(1)通过一个两通阀(3)与水冷冷凝器(13)连通，所述水冷冷凝器(13)分别与电动压缩机(4)、采暖暖风芯体(17)、发动机冷却模块(14)及三通阀П(15)相连接，所述发动机冷却模块(14)与三通阀П(15)之间连通；所述三通阀П(15)通过一个第一水泵(16)与采暖暖风芯体(17)相连接；所述外部换热器(1)还依次通过三通阀

【技术特征摘要】
1.一种四驱混合动力汽车热管理系统，其特征在于，包括：一外部换热器(1)，所述外部换热器(1)通过一个两通阀(3)与水冷冷凝器(13)连通，所述水冷冷凝器(13)分别与电动压缩机(4)、采暖暖风芯体(17)、发动机冷却模块(14)及三通阀П(15)相连接，所述发动机冷却模块(14)与三通阀П(15)之间连通；所述三通阀П(15)通过一个第一水泵(16)与采暖暖风芯体(17)相连接；所述外部换热器(1)还依次通过三通阀储液罐(5)与电动压缩机(4)相连接，所述三通阀一路连接着电子膨胀阀(8)，电子膨胀阀(8)连接着内部蒸发器(7)，三通阀一路连接着电池冷却器(9)，所述储液罐(5)也与电池冷却器(9)相连通，所述电池冷却器(9)的两端串联连接着水泵1(10)、加热PTC(11)及.电池模块(12)；所述采暖暖风芯体(17)的两端并联着一个用于散热的外部散热器(2)，所述外部散热器(2)通过一个水泵(25)连接着第一IPU单元(21)，所述第一IPU单元(21)依次通过前驱电机(22)、发电机(19)及三通阀Ⅲ(18)与外部散热器(2)相连接；所述发电机(19)还与后驱电机(20)相连接，所述后驱电机(20)依次通过充电机(23)、第二IPU单元(24)与第二水泵(25)相连接。2.一种基于权利要求1所述系统的四驱混合动力汽车热管理方法，其特征在于，根据制冷需求分为以下六种管理模式：1.)、夏季单一制冷需求时，电机与电池不需要冷却，只单对车内进行降温；2)、夏季复合制冷需求时，对车内进行降温时，电池有冷却需求，则启动电池冷却回路，当前驱电机与后驱电机有制冷需求时，则分别打开前驱电机与后驱电机的冷却回路；3.)、冬季热泵系统制热时，汽车工作在纯电模式下，环境温度处于较低情况下，采用热泵系统采暖...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辉宗，郎仲令，袁荣棣，禇良宇，侯小康，张芹，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50