基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，包括：发动机组件、动力电池组件、水箱组件、冷却器组件、温度传感器组件、选择性连接组件、连接管路和控制器；发动机组件内设有温差热电装置用于对发动机冷却出口和排气的热量进行收集，将其转化成电能储存于蓄电池中；水箱组件包括基础水箱和相变储能水箱，相变储能水箱的温度设定为动力电池合理工作温度。控制器根据温度传感器组件的温度监测信息控制选择性连接组件的连接方向，形成第一闭合回路或第二闭合回路。本发明专利技术还提供了一种基于上述热管理系统的热管理方法，该方法能够合理利用发动机及回路的热量，实现动力电池的快速预热，提高混合动力汽车的经济性和动力性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统及方法


[0001]本专利技术属于并联式混合动力汽车热管理系统与控制策略的
，具体涉及一种基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，还涉及一种基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理方法。

技术介绍

[0002]近些年来，随着新能源汽车的发展被逐渐重视，作为新能源汽车的过渡，混合动力汽车也得到极大的关注与发展。在混合动力汽车中，由于内燃机经过上百年发展与技术沉淀，其各方面技术都已较为成熟，所以动力电池及电机的效率状态对混合动力汽车的影响显得十分显著。
[0003]现阶段，内燃机的热效率已到达发展瓶颈，发动机余热，尾气余热以及汽车热管理系统中余热基本占据汽车全部热量散失，这与混合动力汽车节能这一目标相悖。目前，大多数汽车热管理系统中的电子元器件基本靠传统蓄电池供能，而传统蓄电池大多依靠发动机曲轴的动能传送给发动机获取电能。因此，对发动机余热、尾气余热及热管理系统余热进行充分合理利用显得十分重要。
[0004]此外，对于动力电池，其工作温度对其效率以及安全有着较大影响。在冷启动时通常需要对动力电池进行预热，目前大多数的热管理系统对动力电池进行预热是通过加热器来操作，这种方式会消耗额外的电能，减少纯电续航。
[0005]基于此，提供一种能够对混合动力汽车的热能进行合理的利用热管理系统及方法，以实现对于混合动力汽车经济性及动力性的提升，是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种结构简单、工作效率高、能够对系统内热量进行合理收集和利用的混合动力汽车热管理系统。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种能够合理利用发动机及回路热量，显著提高混合动力汽车的经济性和动力性的混合动力汽车热管理方法。
[0008]本专利技术实现目的之一采用的技术方案是：提供一种基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，包括：发动机组件、动力电池组件、水箱组件、冷却器组件、温度传感器组件、选择性连接组件、连接管路和控制器；
[0009]所述发动机组件包括发动机、温差热电装置、蓄电池和散热器，所述温差热电装置对发动机冷却出口和排气的热量进行收集，将其转化成电能储存于蓄电池中，温差热电装置的热端出口及冷端出口均与散热器的入口相连通；
[0010]所述动力电池组件包括电机和动力电池；
[0011]所述水箱组件包括水泵、基础水箱和相变储能水箱；所述相变储能水箱温度设定值为动力电池合理工作温度；
[0012]所述温度传感器组件用于监测发动机组件出口、动力电池组件出口和水箱组件入
口的温度；
[0013]所述选择性连接组件包括多个分布于连接管路上的电磁三通阀，所述连接管路内设有冷却液；
[0014]所述控制器根据所述温度传感器组件的监测温度，控制选择性连接组件中各电磁三通阀的连通状态，形成第一闭合回路或第二闭合回路：
[0015]所述第一闭合回路经过基础水箱、水泵、温差热电装置、散热器和相变储能水箱；所述第二闭合回路经过相变储能水箱、水泵和动力电池组件；所述第一闭合回路与所述第二闭合回路均选择性地经过冷却器组件。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述基础水箱与所述相变储能水箱的连通管路上设有浮球阀，所述浮球阀使基础水箱与相变储能水箱的水位高度保持一致。
[0017]在上述技术方案的基础上，所述发动机组件还包括排气收集装置和尾气处理装置；
[0018]所述温差热电装置的热端入口与发动机冷却出口、排气收集装置和尾气处理装置相连通，其冷端入口连通至水箱组件；所述温差热电装置的热端出口及冷端出口均与散热器入口相连通。
[0019]在上述技术方案的基础上，所述温度传感器组件包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；
[0020]所述第一温度传感器用于监测发动机组件出口的温度，所述第二温度传感器用于监测动力电池组件出口的温度，所述第三温度传感器用于监测水箱组件入口的温度。
[0021]在上述技术方案的基础上，所述选择性连接组件包括第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、第三电磁三通阀和第四电磁三通阀；
[0022]所述第一电磁三通阀控制水泵的出口连通至连接发动机冷却口或电机冷却口；所述第二电磁三通阀决定是否与电机入口相连通；所述第三电磁三通阀决定冷却液是否先通过冷却器组件冷却，再进入相变储能水箱；所述第四电磁三通阀控制水泵的入口连通至基础水箱或相变储能水箱。
[0023]在上述技术方案的基础上，所述连接管路上还设有六个单向阀，所述单向阀分别位于温差热电装置热端出口与散热器之间、温差热电装置冷端出口与散热器之间、第一电磁三通阀与第二电磁三通阀之间、散热器与第二电磁三通阀之间、第二电磁三通阀与第三电磁三通阀之间、动力电池与第三电磁三通阀之间。
[0024]本专利技术实现目的之二采用的技术方案是：提供一种根据本专利技术目的之一所述的基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统的基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理方法，包括电机工作模式、发动机工作模式和充电模式。
[0025]在上述技术方案的基础上，所述电机工作模式包括以下步骤：
[0026]A1、控制第四电磁三通阀、第一电磁三通阀和第二电磁三通阀，使水泵入口与相变储能水箱连通，使其出口与电机冷却入口连通；
[0027]A2、控制水泵从相变储能水箱中抽冷却液，冷却液经过第一电磁三通阀、第二电磁三通阀、电机、动力电池到达第三电磁三通阀；
[0028]A3、控制器根据第二温度传感器的监测信息，控制第三电磁三通阀的出口连通至相变储能水箱或冷却器组件。
[0029]在上述技术方案的基础上，所述发动机工作模式包括以下步骤：
[0030]B1、控制第四电磁三通阀和第一电磁三通阀，使水泵入口与基础水箱连通，使其出口与发动机冷却入口连通；
[0031]B2、温差热电装置收集发动机冷却出口、排气收集装置和尾气处理装置的热量，将其转化成电能储存于蓄电池中；控制第二电磁三通阀使散热器出口与第三电磁三通阀入口与连通；
[0032]B3、控制器根据第二温度传感器的监测信息，控制第三电磁三通阀的出口连通至相变储能水箱或冷却器组件。
[0033]在上述技术方案的基础上，所述充电模式下，根据动力电池的温度，选择从基础水箱或相变储能水箱中抽取冷却液，进行充电模式下的热管理操作。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0035](1)本专利技术提供一种基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，发动机组件内设有温差热电装置用于对发动机冷却出口和排气的热量进行收集，并将热量转化成电能储存于蓄电池中，相对于依靠发动机曲轴动能的蓄电池组件，本专利技术的蓄电池充电充分利用发动机组件浪费掉的热能，不需要占用已经转化为机械能的那部分能量。水箱组件采用分体式设计，包括基础水箱和相变储能水箱，相变储能水箱的温度设定值为动力电池合理工作温度，利用相变储能水箱对余热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，包括：发动机组件(1)、动力电池组件(2)、水箱组件(3)、冷却器组件(4)、温度传感器组件(5)、选择性连接组件(6)、连接管路和控制器(7)；所述发动机组件(1)包括发动机(11)、温差热电装置(12)、蓄电池(13)和散热器(14)，所述温差热电装置(12)对发动机(11)冷却出口和排气的热量进行收集，将其转化成电能储存于蓄电池(13)中，温差热电装置(12)的热端出口及冷端出口均与散热器(14)的入口相连通；所述动力电池组件(2)包括电机(21)和动力电池(22)；所述水箱组件(3)包括水泵(31)、基础水箱(32)和相变储能水箱(33)；所述相变储能水箱(33)温度设定值为动力电池合理工作温度；所述温度传感器组件(5)用于监测发动机组件(1)出口、动力电池组件(2)出口和水箱组件(3)入口的温度；所述选择性连接组件(6)包括多个分布于连接管路上的电磁三通阀，所述连接管路内设有冷却液；所述控制器(7)根据所述温度传感器组件(5)的监测温度，控制选择性连接组件(6)中各电磁三通阀的连通状态，形成第一闭合回路或第二闭合回路：所述第一闭合回路经过基础水箱(32)、水泵(31)、温差热电装置(12)、散热器(14)和相变储能水箱(33)；所述第二闭合回路经过相变储能水箱(33)、水泵(31)和动力电池组件(2)；所述第一闭合回路与所述第二闭合回路均选择性地经过冷却器组件(4)。2.根据权利要求1所述的基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述基础水箱(32)与所述相变储能水箱(33)的连通管路上设有浮球阀(34)，所述浮球阀(34)使基础水箱(32)与相变储能水箱(33)的水位高度保持一致。3.根据权利要求2所述的基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述发动机组件(1)还包括排气收集装置(15)和尾气处理装置(16)；所述温差热电装置(12)的热端入口与发动机(11)冷却出口、排气收集装置(15)和尾气处理装置(16)相连通，其冷端入口连通至水箱组件(3)；所述温差热电装置(12)的热端出口及冷端出口均与散热器(14)入口相连通。4.根据权利要求3所述的基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述温度传感器组件(5)包括第一温度传感器(51)、第二温度传感器(52)和第三温度传感器(53)；所述第一温度传感器(51)用于监测发动机组件(1)出口的温度，所述第二温度传感器(52)用于监测动力电池组件(2)出口的温度，所述第三温度传感器(53)用于监测水箱组件(3)入口的温度。5.根据权利要求4所述的基于热电及相变材料的混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述选择性连接组件(6)包括第一电磁三通阀(61)、第二电磁三通阀(62)、第三电磁三通阀(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘珣，林豪杰，周建刚，苏楚奇，袁晓红，汪怡平，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：