一种混合动力重型载货汽车的热管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种混合动力重型载货汽车的热管理系统，本实用新型专利技术的热管理系统将不同热需求的部件分别集成在不同冷却子系统中，可分为包括发动机水循环冷却装置和发动机油循环冷却装置的高温级冷却系统、包括动力电池和电机的低温级冷却系统和带有双驱动空调压缩机的空调冷却系统。本实用新型专利技术提供的重型载货汽车热管理系统提供了车辆暖机、行驶和后冷却的控制方法，能实现各工况下各部件散热量的按需分配，并且合理利用废热，改善热管理系统附件的能耗，从而提高整车的经济性。

A thermal management system of hybrid heavy duty truck

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力重型载货汽车的热管理系统
本技术属于混合动力汽车热管理领域，尤其涉及一种混合动力重型载货汽车的热管理系统附件智能控制新方法。
技术介绍
整车热管理系统是保证整车各部件正常稳定工作的重要辅助系统，为使车用发动机、电机、电池等始终处于良好的工作状态，必须对热管理进行合理的控制，使得冷却系统带走的热量处于最佳范围内，保证发动机既不会由于过热而产生充气系数下降、燃烧不正常与爆震、早燃等机油变质和烧损而产生工作不可靠现象，也避免冷却过度带来散热损失过大、有效功损失增加、零件摩擦与磨损加剧所导致机械损失增大的后果。相比较于传统的热管理系统，混合动力系统中增加了电机、动力电池等部件的冷却需求，由于电气设备与发动机等相关部件的发热量不同，发动机等部件的冷却液温度、机油温度一般要求在90℃-120℃左右，而电机、动力电池的工作温度一般推荐在10℃-40℃之间，对冷却液温度需求差别较大。传统冷却系统的风扇、水泵与发动机转速耦合以及节温器迟滞性的问题，将限制发动机热管理系统在全工况下的适应性与控制精度，尤其在非标工况点的动力性、经济性、可靠性等指标大幅下降。在专利“混合动力车辆及其热管理系统与方法(CN108656940A)”中的混动热管理系统采用多回路结构，但不足在于：1.高压部件冷却回路中没有考虑北方冬季车辆行驶暖机过程中，散热器被动迎风造成不必要的热量损失，同时动力电池没有预加热器的预热方案。2.增压进气中冷器仍布置在发动机所在的高温级冷却液回路中，对进气冷却效果有限；对发动机热负荷部件考虑不够细化，没有考虑使用EGR冷却器；3.空调压缩机采用电动压缩机，不具备双驱动空调压缩机的工作灵活可调且工作效率高的特点；4.发动机缸体和发动机缸盖的冷却回路采用串联式，不能很好满足缸体和缸盖对应的热需求；5.无法灵活控制机油冷却液流量，即无法实现机油温度的有效可控，不易减少机械效率及机油泵的功耗；在专利“一种混合动力汽车热管理系统(CN207657762U)”中的热管理系统，其中不足在于：1.没有对发动机的增压进气中冷器及EGR冷却器的热负荷进行考虑，动力电池采用风冷方式，没有预热方案，没有突显节温器在冷却回路中流量分配的重要影响。2.没有考虑空调冷却回路的热管理方案；系统结构复杂，采用多个散热器和多组散热风扇。
技术实现思路
本技术目的是克服已有技术的缺点，提供一种混合动力重型载货汽车的热管理系统，将不同热需求的部件集成在温度不同的冷却子系统中，能满足各部件对于热环境的高要求，保证各部件的功能和性能，提高各部件的寿命与效率，使新型混合动力重型卡车的动力系统同时满足发动机、电池和电机的散热要求和附件功耗最小化设计的需求。为达到上述目的，本技术采取的技术方案如下：一种混合动力重型载货汽车的热管理系统，包括高温级冷却系统、低温级冷却系统和空调冷却系统；所述的高温级冷却系统包括发动机水循环冷却装置和发动机油循环冷却装置，所述的发动机水循环冷却装置分为包括第一电控三通球阀，所述的第一电控三通球阀的两个入口分别通过设置有温度传感器A的第一冷却液管路、设置有温度传感器B的第二冷却液管路连接发动机缸盖内的第一冷却循环管路出口以及发动机缸体内的第二冷却循环管路出口，所述的第一电控三通球阀的出口与发动机冷却液主流道、由第一电磁阀以及EGR冷却器串联组成的EGR冷却回路以及由第二电磁阀和暖风换热器串联组成的暖风回路汇合后的入口相连；在靠近暖风换热器处设置有鼓风机，第二电控三通球阀的a入口与发动机冷却液主流道、EGR冷却回路以及暖风回路汇合后的出口相连；所述第二电控三通球阀的b出口通过发动机冷却液小循环支路依次连接第一PTC加热器和高温级电控水泵后分为两路，一路连接发动机缸盖内的第一冷却循环管路入口，另一路连接发动机缸体内的第二冷却循环管路入口；所述第二电控三通球阀的c出口通过发动机冷却液大循环支路依次连接高温级散热器和高温级电控水泵后分为两路，一路连接发动机缸盖内的第一冷却循环管路入口，另一路连接发动机缸体内的第二冷却循环管路入口，高温级散热风扇靠近高温级散热器设置；所述的发动机油循环冷却装置包括油路三通阀，所述的油路三通阀的a入口与发动机缸体的油路出口通过安装有温度传感器E的出油管线相连，所述的油路三通阀的c出口通过油路大循环管路依次连接机油散热器、油底壳、机油泵、机油滤清器以及发动机缸体的油路入口，所述的油路三通阀的b出口通过油路小循环管路与机油散热器和油底壳之间的油路大循环管路连通，机油散热器设置在高温级散热器的外侧；所述低温级冷却系统包括第三电控三通球阀，所述的第三电控三通球阀的c出口通过第一循环管路依次连接低温级电控水泵、动力电池内的水冷循环管路、温度传感器C、第三电磁阀、电机的水冷循环管路、温度传感器D、第二PTC加热器、增压进气中冷器、低温级散热器和所述的第三电控三通球阀的a入口，电控百叶窗位于散热器外侧，低温级散热风扇位于散热器内侧，低温级小循环支路的一端与位于进气中冷器和第二PTC加热器之间的第一循环管路连通并且另一端与第三电控三通球阀的b入口连通，低温级冷却液主流道进口与位于温度传感器C和第三电磁阀之间的第一循环管路连通并且另一端与位于电机和第二PTC加热器之间的第一循环管路连通，所述的低温级电控水泵与低温级散热风扇的工作模式分为关闭、低速档和高速档；所述空调冷却系统包括通过第二循环管路依次相连的空调冷凝器的出口、空调节流阀、空调蒸发器、双驱动空调压缩机以及空调冷凝器的入口，空调冷凝器布置在高温级散热器的外侧，所述的双驱动空调压缩机外部输入轴上安装有带有电磁离合器的从动带轮总成，所述的从动带轮总成中的从动带轮与发动机的曲轴上的带轮通过皮带相连；内置驱动电机的转轴与双驱动空调压缩机的转轴相连，所述的内置驱动电机的控制线与空调压缩机的控制器相连，内置驱动电机的电源线与动力电池所在的高压电回路相连，通过动力电池所在的高压电回路供电。与现有技术相比，本技术具有以下优势：第一，本技术按照整车热管理各部件的热需求不同按需分配，高温级冷却系统中采用电控三通球阀实现发动机缸体缸盖的冷却液在各工况下的精确温度控制。高温级冷却系统中采用电控三通球阀替代传统石蜡节温器，实现精确流量的精确控制、降低燃油消耗，为进一步减少附件功耗，改善发动机经济性提出解决方案，同时也为未来智能控制策略的实现奠定基础。第二，本技术将高低温冷却回路分开，使低温级冷却系统工作在电机、电池的适宜温度下，避免电池因过冷或过热导致不能正常工作的情况。将增压进气中冷器布置在低温级冷却回路中实现增压进气的更优冷却效果，避免发动机部分的高温级冷却系统水冷能力不足的缺点，实现增压进气的温度进一步降低，提高进气充量和进气效率，从而提高发动机热效率。低温级冷却系统中在散热器外增加电控百叶窗，能更加灵活地控制低温级冷却系统的换热过程，能同步实现增压进气中冷器的冷却与动力电池的预热，有效利用内部热量，在冬季热管理系统的保温中具有更明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合动力重型载货汽车的热管理系统，其特征在于：包括高温级冷却系统、低温级冷却系统和空调冷却系统；/n所述的高温级冷却系统包括发动机水循环冷却装置和发动机油循环冷却装置，所述的发动机水循环冷却装置分为包括第一电控三通球阀(4)，所述的第一电控三通球阀(4)的两个入口分别通过设置有温度传感器A的第一冷却液管路、设置有温度传感器B的第二冷却液管路连接发动机缸盖(1)内的第一冷却循环管路出口以及发动机缸体(2)内的第二冷却循环管路出口，所述的第一电控三通球阀(4)的出口与发动机冷却液主流道(29)、由第一电磁阀(5)以及EGR冷却器(7)串联组成的EGR冷却回路以及由第二电磁阀(6)和暖风换热器(9)串联组成的暖风回路汇合后的入口相连；在靠近暖风换热器(9)处设置有鼓风机(8)，第二电控三通球阀(11)的a入口与发动机冷却液主流道(29)、EGR冷却回路以及暖风回路汇合后的出口相连；/n所述第二电控三通球阀(11)的b出口通过发动机冷却液小循环支路依次连接第一PTC加热器(12)和高温级电控水泵(14)后分为两路，一路连接发动机缸盖(1)内的第一冷却循环管路入口，另一路连接发动机缸体(2)内的第二冷却循环管路入口；/n所述第二电控三通球阀(11)的c出口通过发动机冷却液大循环支路依次连接高温级散热器(16)和高温级电控水泵(14)后分为两路，一路连接发动机缸盖(1)内的第一冷却循环管路入口，另一路连接发动机缸体(2)内的第二冷却循环管路入口，高温级散热风扇(15)靠近高温级散热器(16)设置；/n所述的发动机油循环冷却装置包括油路三通阀(13)，所述的油路三通阀(13)的a入口与发动机缸体(2)的油路出口通过安装有温度传感器E的出油管线相连，所述的油路三通阀(13)的c出口通过油路大循环管路依次连接机油散热器(31)、油底壳(34)、机油泵(3)、机油滤清器(32)以及发动机缸体(2)的油路入口，所述的油路三通阀(13)的b出口通过油路小循环管路与机油散热器(31)和油底壳(34)之间的油路大循环管路连通，机油散热器(31)设置在高温级散热器(16)的外侧；/n所述低温级冷却系统包括第三电控三通球阀(22)，所述的第三电控三通球阀(22)的c出口通过第一循环管路依次连接低温级电控水泵(21)、动力电池(20)内的水冷循环管路、温度传感器C、第三电磁阀(27)、电机(28)的水冷循环管路、温度传感器D、第二PTC加热器(26)、增压进气中冷器(23)、低温级散热器(25)和所述的第三电控三通球阀(22)的a入口，电控百叶窗(33)位于散热器外侧，低温级散热风扇(24)位于散热器内侧，低温级小循环支路的一端与位于进气中冷器和第二PTC加热器(26)之间的第一循环管路连通并且另一端与第三电控三通球阀(22)的b入口连通，低温级冷却液主流道(30)进口与位于温度传感器C和第三电磁阀(27)之间的第一循环管路连通并且另一端与位于电机(28)和第二PTC加热器(26)之间的第一循环管路连通，所述的低温级电控水泵(21)与低温级散热风扇(24)的工作模式分为关闭、低速档和高速档；/n所述空调冷却系统包括通过第二循环管路依次相连的空调冷凝器(17)的出口、空调节流阀(19)、空调蒸发器(10)、双驱动空调压缩机(18)以及空调冷凝器(17)的入口，空调冷凝器(17)布置在高温级散热器(16)的外侧，所述的双驱动空调压缩机(18)外部输入轴上安装有带有电磁离合器的从动带轮总成，所述的从动带轮总成中的从动带轮与发动机的曲轴上的带轮通过皮带相连；内置驱动电机的转轴与双驱动空调压缩机(18)的转轴相连，所述的内置驱动电机的控制线与空调压缩机的控制器相连；内置驱动电机的电源线与动力电池(20)所在的高压电回路相连，通过动力电池(20)所在的高压电回路供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混合动力重型载货汽车的热管理系统，其特征在于：包括高温级冷却系统、低温级冷却系统和空调冷却系统；
所述的高温级冷却系统包括发动机水循环冷却装置和发动机油循环冷却装置，所述的发动机水循环冷却装置分为包括第一电控三通球阀(4)，所述的第一电控三通球阀(4)的两个入口分别通过设置有温度传感器A的第一冷却液管路、设置有温度传感器B的第二冷却液管路连接发动机缸盖(1)内的第一冷却循环管路出口以及发动机缸体(2)内的第二冷却循环管路出口，所述的第一电控三通球阀(4)的出口与发动机冷却液主流道(29)、由第一电磁阀(5)以及EGR冷却器(7)串联组成的EGR冷却回路以及由第二电磁阀(6)和暖风换热器(9)串联组成的暖风回路汇合后的入口相连；在靠近暖风换热器(9)处设置有鼓风机(8)，第二电控三通球阀(11)的a入口与发动机冷却液主流道(29)、EGR冷却回路以及暖风回路汇合后的出口相连；
所述第二电控三通球阀(11)的b出口通过发动机冷却液小循环支路依次连接第一PTC加热器(12)和高温级电控水泵(14)后分为两路，一路连接发动机缸盖(1)内的第一冷却循环管路入口，另一路连接发动机缸体(2)内的第二冷却循环管路入口；
所述第二电控三通球阀(11)的c出口通过发动机冷却液大循环支路依次连接高温级散热器(16)和高温级电控水泵(14)后分为两路，一路连接发动机缸盖(1)内的第一冷却循环管路入口，另一路连接发动机缸体(2)内的第二冷却循环管路入口，高温级散热风扇(15)靠近高温级散热器(16)设置；
所述的发动机油循环冷却装置包括油路三通阀(13)，所述的油路三通阀(13)的a入口与发动机缸体(2)的油路出口通过安装有温度传感器E的出油管线相连，所述的油路三通阀(13)的c出口通过油路大循环管路依次连接机油散热器(31)、油底壳(34)、机油泵(3)、机油滤清器(32)以及发动机缸体(2)的油路入口，所述的油路三通阀(13)的b出口通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，杨鸿镔，尧命发，王浒，郑尊清，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12