一种热管理系统及其控制方法和车辆技术方案

本发明专利技术提供一种热管理系统及其控制方法和车辆，包括发动机温度控制模块、电池包温度控制模块、电机温度控制模块、发动机尾气能量利用模块和ECU；发动机冷启动时，通过半导体制热片迅速加热发动机冷却液至最佳温度，合适的发动机冷却液温度。在混合驱动模式时，利用排气废热能量的同时，利用半导体制冷片对电机进行主动散热降温；采集发动机水箱和电池包温度，由电控单元ECU实现电池包与发动机水箱相连通环绕式高温水管路的通断，当电池包温度过低时，利用水箱热量将电池加热到理想温度；当电池包温度过高时，利用半导体制冷片进行主动散热。本发明专利技术改善发动机、电池包和电机的工作环境，实现既延长各发动机、电池包和电机使用寿命又节能减排的目的。

A Thermal Management System and Its Control Method and Vehicle

The invention provides a heat management system and its control method and vehicle, including engine temperature control module, battery package temperature control module, motor temperature control module, engine exhaust energy utilization module and ECU; when the engine is cold-start, the engine coolant is rapidly heated to the optimum temperature by semiconductor heating sheet, and the appropriate engine coolant temperature is obtained. In the hybrid drive mode, the exhaust heat energy is used, and the semiconductor refrigeration chip is used to actively heat and cool the motor; the temperature of the engine water tank and the battery pack is collected, and the circuit of the high temperature water pipe connecting the battery pack and the engine water tank is switched on and off by the electronic control unit ECU. When the temperature of the battery pack is too low, the battery is heated to the ideal temperature by the heat of the water tank when the temperature of the battery pack is too low. When the temperature of the tank is too high, the active heat dissipation is carried out by using semiconductor refrigeration chips. The invention improves the working environment of engines, battery packs and motors, and achieves the purposes of extending the service life of engines, battery packs and motors, as well as energy saving and emission reduction.

【技术实现步骤摘要】
一种热管理系统及其控制方法和车辆
本专利技术属于汽车动力系统研究领域，具体涉及一种热管理系统及其控制方法和车辆。
技术介绍
在混合动力汽车技术日新月异的今天，混合动力汽车的驾驶乐趣、续航里程以及舒适度都在不断提升。而这些功能的实现离不开对发动机燃油和电能的综合利用。发动机、电池包和电机作为混合动力汽车的关键部件，它们的综合性能成为制约混合动力汽车进一步实现节油减排的关键之一。虽然当前电池组的容量不断上升，电池的内阻不断减小，电池参数的一致性不断提高，但是其工作时所散发的高热量却仍然不容小觑，并且电池包的工作性能受到温度的影响较大，通常在环境温度过低或者过高的地区，电池包都无法正常工作，很大程度上影响了整车的工作状态。于此同时，汽车发动机工作时产生大量的热量堆积和散耗，影响发动机的工作状态，有一定的能量浪费；并且发动机如果在水箱水温低的情况下启动，就会出现噪音大、动力下降和费油的现象，不仅增加发动机油耗，而且会使发动机排放恶化。另外电机作为混合动力汽车动力系统中的另一个主要部件，电机在工作过程中也会产生热量，如不进行散热，电机温度将会不断上升，降低电机的使用寿命，严重时可烧毁电机。混合动力汽车由于其结构特殊性，同时具有发动机、电池包和电机两大动力部件，其热管理相比于传统燃油车和纯电动汽车也更为复杂。因此综合管理各个动力部件的热量和温度，不仅有利于减少能量损失，提高整车燃油经济性，而且可以改善各个动力部件的性能，延长各动力部件的使用寿命。而整车散热系统中，目前主要有风冷式、水冷式、油冷式等。风冷式电机体积大、重量重、散热效果差而较少用于混合动力汽车。而通常的水冷式和油冷式以下统称为液冷式的冷却装置均为独立系统，在冷却系统工作时，要同时启动电风扇和水油泵，消耗较多电能，且长时间工作会降低电风扇的寿命。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此本专利技术提出了一种热管理系统及其控制方法，本专利技术不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。且本专利技术的半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，而且效率很高。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。本专利技术还提出一种具有上述热管理系统的车辆。本专利技术的技术方案是：一种热管理系统，包括发动机温度控制模块，所述发动机温度控制模块用于控制发动机的温度；电池包温度控制模块，所述电池包温度控制模块用于控制电池包的温度；电机温度控制模块，所述电机温度控制模块用于控制电机的温度；和ECU，所述ECU分别与发动机温度控制模块、电池包温度控制模块和电机温度控制模块连接。上述方案中，所述发动机温度控制模块包括第一温度传感器、第一半导体制冷片、散热器和发动机水冷管路；所述发动机设有散热器；所述第一温度传感器安装在水箱内，所述第一半导体制冷片与水箱连接，所述水箱与发电机的一端连接，发动机的另一端依次与发动机水冷管路、散热器和水箱连接形成回路；所述ECU分别与第一温度传感器、第一半导体制冷片和散热器连接。上述方案中，还包括发动机尾气能量利用模块；所述发动机尾气能量利用模块包括发动机排气管、半导体热电片、DC/DC变换器和电压检测模块；所述发动机水冷管路与发动机排气管之间设置有半导体热电片，所述半导体热电片的冷面与发动机水冷管路表面贴合，半导体热电片的热面与发动机排气管路表面贴合；所述电压检测模块分别与半导体热电片和ECU7连接，ECU与半导体热电片连接。上述方案中，所述电池包温度控制模块包括第二温度传感器、第二半导体制冷片、环绕式高温水管路；所述第二温度传感器位于电池包内，电池包的外表面设置有环绕式高温水管路；所述散热器通过第一连接管与发动机连接，第一连接管通过第二连接管与环绕式高温水管路的一端连通，第一连接管与第二连接管之间设有第一电磁阀，所述环绕式高温水管路的另一端通过第三连接管与水箱相连通；所述第三连接管上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀通过第四连接管与散热器相连；同时所述电池包的表面与第二半导体主动制冷模块相贴合；所述ECU分别与第二温度传感器、第二半导体制冷片、第一电磁阀、第二电磁阀和散热器连接。上述方案中，所述电机温度控制模块包括第三温度传感器和第三半导体制冷片；所述第三温度传感器位于电机内部，所述电机表面设置有第三半导体制冷片；所述ECU分别与第三温度传感器和第三半导体制冷片连接。一种车辆，所述车辆包括上述的热管理系统。一种热管理系统控制方法，包括以下步骤：所述ECU读取发动机、电机与电池包工作状态以及温度信息；并通过发动机温度控制模块、电池包温度控制模块和电机温度控制模块控制发动机、电机与电池包的温度。上述方案中，所述ECU通过发动机温度控制模块控制发动机的温度包括以下步骤：所述ECU监测发动机是否已启动，若发动机未启动，所述ECU监测第一温度传感器信号，若水箱温度小于预设理想水箱温度下限值，则经电控单元ECU控制第一半导体制冷片加热水箱；若发动机已启动，所述ECU7监测第一温度传感器信号，若水箱温度大于预设理想水箱温度，则经电控单元ECU控制第一半导体制冷片对水箱进行冷却；上述方案中，还包括所述ECU通过发动机尾气能量利用模块进行发动机尾气能力利用的步骤：若发动机已启动，所述ECU监测电压检测模块信号，若半导体热电片电压U达到电量回收预设值U0，则ECU控制半导体热电片通过DC/DC变换器，将回收的电能储存在电池包中；若半导体热电片电压U未达到电量回收预设值U0，则继续监测电压检测模块的信号。上述方案中，所述ECU通过电池包温度控制模块控制电池包的温度，包括以下步骤：若发动机未启动，所述ECU监测第二温度传感器信号，若电池包温度小于电池包理想温度的下限值，则经电控单元ECU7控制第二半导体制冷片10加热电池包9；若电池包9温度大于电池包理想温度的上限值，则经电控单元ECU控制第二半导体制冷片冷却电池包；若发动机已启动，所述ECU监测第二温度传感器信号，若电池包温度小于电池包理想温度的下限值，则经电控单元ECU控制调节第一电磁阀和第二电磁阀打开，通过第二连接管、环绕式高温水管路、第三连接管、水箱、发动机水冷管路形成回路，加热电池包。上述方案中，所述ECU通过电机温度控制模块控制电机的温度，包括以下步骤：所述ECU监测第三温传感器信号，若电机温度大于电机理想温度的上限值，则经电控单元ECU控制控制第三半导体制冷片对电机进行冷却。与现有技术先比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术制冷以及制热系统不需要任何额外制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。2.本专利技术半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，而且效率很高。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。3.本专利技术温度控制可以更加精确：半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。4.本专利技术制冷功率可以根据实际情况合理安排：半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热管理系统，其特征在于，包括发动机温度控制模块，所述发动机温度控制模块用于控制发动机(1)的温度；电池包温度控制模块，所述电池包温度控制模块用于控制电池包(9)的温度；电机温度控制模块，所述电机温度控制模块用于控制电机(14)的温度；和ECU(7)，所述ECU(7)分别与发动机温度控制模块、电池包温度控制模块和电机温度控制模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种热管理系统，其特征在于，包括发动机温度控制模块，所述发动机温度控制模块用于控制发动机(1)的温度；电池包温度控制模块，所述电池包温度控制模块用于控制电池包(9)的温度；电机温度控制模块，所述电机温度控制模块用于控制电机(14)的温度；和ECU(7)，所述ECU(7)分别与发动机温度控制模块、电池包温度控制模块和电机温度控制模块连接。2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述发动机温度控制模块包括第一温度传感器(18)、第一半导体制冷片(19)、散热器(22)和发动机水冷管路(27)；所述发动机(1)设有散热器(22)；所述第一温度传感器(18)安装在水箱(16)内，所述第一半导体制冷片(19)与水箱(16)连接，所述水箱(16)与发电机(1)的一端连接，发动机(1)的另一端依次与发动机水冷管路(27)、散热器(22)和水箱(16)连接形成回路；所述ECU(7)分别与第一温度传感器(18)、第一半导体制冷片(19)和散热器(22)连接。3.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，还包括发动机尾气能量利用模块；所述发动机尾气能量利用模块包括发动机排气管(2)、半导体热电片(3)、DC/DC变换器(4)和电压检测模块(5)；所述发动机水冷管路(27)与发动机排气管(2)之间设置有半导体热电片(3)，所述半导体热电片(3)的冷面与发动机水冷管路(27)表面贴合，半导体热电片(3)的热面与发动机排气管路(2)表面贴合；所述电压检测模块(5)分别与半导体热电片(3)和ECU(7)连接，ECU(7)与半导体热电片(3)连接。4.根据权利要求2所述的热管理系统，其特征在于，所述电池包温度控制模块包括第二温度传感器(12)、第二半导体制冷片(10)、环绕式高温水管路(8)；所述第二温度传感器(12)位于电池包(9)内，电池包(9)的外表面设置有环绕式高温水管路(8)；所述散热器(22)通过第一连接管(23)与发动机(1)连接，第一连接管(23)通过第二连接管(24)与环绕式高温水管路(8)的一端连通，第一连接管(23)与第二连接管(24)之间设有第一电磁阀(21)，所述环绕式高温水管路(8)的另一端通过第三连接管(25)与水箱(16)相连通；所述第三连接管(25)上设置有第二电磁阀(20)，所述第二电磁阀(20)通过第四连接管(26)与散热器(22)相连；同时所述电池包(9)的表面与第二半导体主动制冷模块(10)相贴合；所述ECU(7)分别与第二温度传感器(12)、第二半导体制冷片(10)、第一电磁阀(21)、第二电磁阀(20)和散热器(22)连接。5.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述电机温度控制模块包括第三温度传感器(15)和第三半导体制冷片(13)；所述第三温度传感器(15)位于电机(14)内部，所述电机(14)表面设置有第三半导体制冷片(13)；所述EC...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴，徐新铮，王峰，陈龙，杨世春，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32