一种增程式混合动力汽车集成热管理系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种增程式混合动力汽车热管理系统及其控制方法，该系统包括增程器冷却单元、乘员舱制热空调单元、电驱动冷却单元和电池热管理单元，乘员舱制热空调单元设置有热交换器，热交换器分别与电池热管理单元、增程器冷却单元连接，以实现乘员舱制热单元与电池热管理单元之间的热交换；热交换器还通过四通电磁阀与电驱动冷却单元相连接，以切换电池热管理回路和电驱动冷却回路的串、并联模式，在低温环境中实现电池的快速加热。与现有技术相比，本发明专利技术充分利用增程器、电驱动系统运行时产生的废热，并将其用于低温环境下乘员舱和电池的加热，能够有效提高乘员舱的热舒适性以及动力电池的运行效率和使用寿命，并减少加热过程中的能量损耗。程中的能量损耗。程中的能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种增程式混合动力汽车集成热管理系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及混合动力汽车热管理
，尤其是涉及一种增程式混合动力汽车集成热管理系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]从汽车节能减排的趋势来看，纯电动车因其“零油耗、零排放”的特点而被视为最理想的新能源汽车类型。然而，由于纯电动汽车续航里程不足、电池成本高等问题在短期内无法取得突破，因此，兼具燃油车和电动车优点的增程式混合动力汽车成为了向纯电动汽车过渡的最佳技术方案。增程式混合动力汽车是在纯电动车的基础上配置增程器，利用增程器发电进行电池电能补充或驱动车辆，在充分利用电网充入的低成本电能的同时，能够延伸电动车的续驶里程，从而在长距离行驶中更具优势。
[0003]但在冬季低温条件下，电池的功率和可用容量衰退严重，充放电效率下降，再加上对乘员舱和电池组加热产生的能量损耗，使得增程式混动动力汽车的综合续驶里程大幅下降。增程式混合动力汽车一般具有增程器冷却回路、电驱动系统冷却回路、电池热管理回路和乘员舱制热空调回路。目前普遍采用的分布式热管理系统由于没有将各回路耦合，导致动力总成工作产生的大量废热散失在外部环境中，无法被有效利用起来。而在低温环境下，若能将增程器废热和电驱动系统废热用于动力电池和乘员舱的加热，将在很大程度上缓解动力电池低温充放电效率低和容量衰退的问题，并降低PTC消耗的能量，提高增程式电动车的经济性和乘员舱的热舒适性。因此，有必要提出改进的技术方案，以优化现有增程式热管理中存在的问题，充分协调整车热流，实现精准、全面和节能的热控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增程式混合动力汽车集成热管理系统及其控制方法，能够在低温条件下充分利用增程器、电驱动系统运行时产生的废热，并将其用于低温环境下乘员舱和电池的加热，以提高乘员舱的热舒适性以及动力电池的运行效率和使用寿命，并减少加热过程中的能量损耗。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种增程式混合动力汽车热管理系统，包括增程器冷却单元、乘员舱制热空调单元、电驱动冷却单元和电池热管理单元，所述增程器冷却单元包括增程器本体，所述增程器本体分别连接有机械水泵和调温器，所述调温器连接至第一散热器；
[0006]所述乘员舱制热空调单元包括依次连接的第二电子水泵、PTC电加热器、暖风芯体和热交换器，所述暖风芯体的一侧设置有鼓风机，所述第二电子水泵的进口分别连接至第三储液罐、调温器，所述热交换器分别与电池热管理单元、增程器冷却单元连接，以实现乘员舱制热单元与电池热管理单元之间的热交换；
[0007]所述增程器冷却单元出口的高温冷却液依次经过调温器、第二电子水泵、PTC电加热器、暖风芯体，以实现对乘员舱的加热，之后经过热交换器再进入增程器冷却单元，以实
现对电池的间接加热；
[0008]所述热交换器还通过四通电磁阀与电驱动冷却单元相连接，以进行回路串、并联模式的切换，经热交换器间接加热后的高温冷却液体再流经电驱动冷却单元进行废热回收，实现电池的二次加热。
[0009]进一步地，所述第一散热器一侧设置有前端冷却风扇。
[0010]进一步地，所述热交换器与增程器冷却单元之间通过第三三通电磁阀相连接，所述第三三通电磁阀的一个阀门连接有第三三通接头，所述第三三通接头分别与调温器、第二电子水泵相连接，增程器本体运行、即增程模式时，第三三通电磁阀的阀门全开，高温冷却液的一部分依次经过调温器、第一散热器、机械水泵，以实现外界环境的散热循环，另一部分高温冷却液依次流经第二电子水泵、PTC电加热器、暖风芯体、热交换器、第三三通电磁阀、机械水泵，以实现对乘员舱和电池的加热；
[0011]增程器本体不运行、即纯电动模式时，第三三通电磁阀与增程器冷却单元连接的阀门关闭，此时经PTC电加热器加热后的高温冷却液依次流经暖风芯体、热交换器、第三三通电磁阀、第二电子水泵、再次进入PTC电加热器进行加热，以构成对乘员舱和电池加热的循环回路。
[0012]进一步地，所述电池热管理单元包括电池包冷却模块，所述电池包冷却模块分别连接有第三电子水泵和第二三通电磁阀，所述第三电子水泵连接至第七三通接头，所述第七三通接头分别连接至第六三通接头、第一蒸发器，所述第六三通接头分别连接至热交换器和第二储液罐；
[0013]所述第二储液罐连接至电池包冷却模块，所述第一蒸发器分别连接至第二三通电磁阀、第一三通电磁阀，所述第二三通电磁阀分别连接至电池包冷却模块、四通电磁阀，所述第一三通电磁阀分别连接至第二蒸发器、冷凝器，所述第二蒸发器和冷凝器均连接至第一蒸发器；
[0014]所述第二三通电磁阀与电池包冷却模块之间安装有第三温度传感器，所述第二三通电磁阀通过阀门的开启或关闭，以实现电池加热和电池冷却控制，在进行电池冷却时，所述第二三通电磁阀与四通电磁阀连接的阀门关闭，电池出口冷却液依次流经第三温度传感器、电池包冷却模块、第三电子水泵、第七三通接头、第一蒸发器，最后回到第二三通电磁阀；在进行电池加热时，所述第二三通电磁阀与第一蒸发器连接的阀门关闭，电池出口冷却液依次流经第三温度传感器、电池包冷却模块、第三电子水泵、第七三通接头、第六三通接头、热交换器、四通电磁阀，最后回到第二三通电磁阀。
[0015]进一步地，所述电驱动冷却单元包括电驱动冷却模块，所述电驱动冷却模块分别连接至第一电子水泵、第一储液罐和四通电磁阀，所述第一电子水泵分别与第一储液罐、第二散热器连接，所述第二散热器连接至第四三通电磁阀，所述第四三通电磁阀分别连接至四通电磁阀、第一电子水泵，所述第四三通电磁阀通过阀门的开启或关闭，以实现电驱动冷却单元冷却回路和保温回路的切换。
[0016]进一步地，所述电池加热包括并联加热模式和串联加热模式，在并联加热模式下，四通电磁阀的电池回路入口端和电池回路出口端相连、电驱动回路入口端和电驱动回路出口端相连，此时电驱动冷却单元不对电池进行加热，电池出口冷却液依次流经第三电子水泵、第七三通接头、第六三通接头、热交换器、四通电磁阀的电池回路入口端、四通电磁阀的
电池回路出口端、第二三通电磁阀、第三温度传感器、电池冷却模块，实现加热循环；
[0017]在串联加热模式下，四通电磁阀的电池回路入口端和电驱动回路出口端相连、电池回路出口端和电驱动回路入口端相连，电池冷却液在流经四通电磁阀的电池回路入口端后，接着流经四通电磁阀的电驱动回路出口端、电驱动冷却模块、第一电子水泵、第四三通电磁阀、四通电磁阀的电驱动回路入口端，再回到四通电磁阀的电池回路出口端、第二三通电磁阀、第三温度传感器、电池冷却模块，实现电驱动冷却单元对电池的二次加热循环，即经热交换器加热后的冷却液再流入电驱动冷却单元进行二次加热，再流入电池入口端，从而加快电池的加热速度。
[0018]进一步地，所述电驱动冷却模块的出口位置和电池包冷却模块中部某一电池单体表面分别安装有第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，包括增程器冷却单元、乘员舱制热空调单元、电驱动冷却单元和电池热管理单元，所述增程器冷却单元包括增程器本体(2)，所述增程器本体(2)分别连接有机械水泵(32)和调温器(10)，所述调温器(10)连接至第一散热器(39)；所述乘员舱制热空调单元包括依次连接的第二电子水泵(13)、PTC电加热器(14)、暖风芯体(27)和热交换器(29)，所述暖风芯体(27)的一侧设置有鼓风机(28)，所述第二电子水泵(13)的进口分别连接至第三储液罐(31)、调温器(10)，所述热交换器(29)分别与电池热管理单元、增程器冷却单元连接，以实现乘员舱制热单元与电池热管理单元之间的热交换；所述增程器冷却单元出口的高温冷却液依次经过调温器(10)、第二电子水泵(13)、PTC电加热器(14)、暖风芯体(27)，以实现对乘员舱的加热，之后经过热交换器(29)再进入增程器冷却单元，以实现对电池的间接加热；所述热交换器(29)还通过四通电磁阀(33)与电驱动冷却单元相连接，以进行回路串、并联模式的切换，经热交换器(29)间接加热后的高温冷却液体再流经电驱动冷却单元进行废热回收，实现电池的二次加热。2.根据权利要求1所述的一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述第一散热器(39)一侧设置有前端冷却风扇(38)。3.根据权利要求1所述的一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述热交换器(29)与增程器冷却单元之间通过第三三通电磁阀(34)相连接，所述第三三通电磁阀(34)的一个阀门连接有第三三通接头(11)，所述第三三通接头(11)分别与调温器(10)、第二电子水泵(13)相连接，增程器本体(2)运行、即增程模式时，第三三通电磁阀(34)的阀门全开，高温冷却液的一部分依次经过调温器(10)、第一散热器(39)、机械水泵(32)，以实现外界环境的散热循环，另一部分高温冷却液依次流经第二电子水泵(13)、PTC电加热器(14)、暖风芯体(27)、热交换器(29)、第三三通电磁阀(34)、机械水泵(32)，以实现对乘员舱和电池的加热；增程器本体(2)不运行、即纯电动模式时，第三三通电磁阀(34)与增程器冷却单元连接的阀门关闭，此时经PTC电加热器(14)加热后的高温冷却液依次流经暖风芯体(27)、热交换器(29)、第三三通电磁阀(34)、第二电子水泵(13)、再次进入PTC电加热器(14)进行加热，以构成对乘员舱和电池加热的循环回路。4.根据权利要求3所述的一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述电池热管理单元包括电池包冷却模块(3)，所述电池包冷却模块(3)分别连接有第三电子水泵(21)和第二三通电磁阀(25)，所述第三电子水泵(21)连接至第七三通接头(22)，所述第七三通接头(22)分别连接至第六三通接头(16)、第一蒸发器(18)，所述第六三通接头(16)分别连接至热交换器(29)和第二储液罐(17)；所述第二储液罐(17)连接至电池包冷却模块(3)，所述第一蒸发器(18)分别连接至第二三通电磁阀(25)、第一三通电磁阀(24)，所述第二三通电磁阀(25)分别连接至电池包冷却模块(3)、四通电磁阀(33)，所述第一三通电磁阀(24)分别连接至第二蒸发器(26)、冷凝器(41)，所述第二蒸发器(26)和冷凝器(41)均连接至第一蒸发器(18)；所述第二三通电磁阀(25)与电池包冷却模块(3)之间安装有第三温度传感器(23)，所述第二三通电磁阀(25)通过阀门的开启或关闭，以实现电池加热和电池冷却控制，在进行
电池冷却时，所述第二三通电磁阀(25)与四通电磁阀(33)连接的阀门关闭，电池出口冷却液依次流经第三温度传感器(23)、电池包冷却模块(3)、第三电子水泵(21)、第七三通接头(22)、第一蒸发器(18)，最后回到第二三通电磁阀(25)；在进行电池加热时，所述第二三通电磁阀(25)与第一蒸发器(18)连接的阀门关闭，电池出口冷却液依次流经第三温度传感器(23)、电池包冷却模块(3)、第三电子水泵(21)、第七三通接头(22)、第六三通接头(16)、热交换器(29)、四通电磁阀(33)，最后回到第二三通电磁阀(25)。5.根据权利要求4所述的一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述电驱动冷却单元包括电驱动冷却模块(1)，所述电驱动冷却模块(1)分别连接至第一电子水泵(5)、第一储液罐(8)和四通电磁阀(33)，所述第一电子水泵(5)分别与第一储液罐(8)、第二散热器(40)连接，所述第二散热器(40)连接至第四三通电磁阀(37)，所述第四三通电磁阀(37)分别连接至四通电磁阀(33)、第一电子水泵(5)，所述第四三通电磁阀(37)通过阀门的开启或关闭，以实现电驱动冷却单元冷却回路和保温回路的切换。6.根据权利要求5所述的一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述电池加热包括并联加热模式和串联加热模式，在并联加热模式下，四通电磁阀(33)的电池回路入口端(33a)和电池回路出口端(33b)相连、电驱动回路入口端(33c)和电驱动回路出口端(33d)相连，此时电驱动冷却单元不对电池进行加热，电池出口冷却液依次流经第三电子水泵(21)、第七三通接头(22)、第六三通接头(16)、热交换器(29)、四通电磁阀(33)的电池回路入口端(33a)、四通电磁阀(33)的电池回路出口端(33b)、第二三通电磁阀(25)、第三温度传感器(23)、电池冷却模块，实现加热循环；在串联加热模式下，四通电磁阀(33)的电池回路入口端(33a)和电驱动回路出口端(33d)相连、电池回路出口端(33b)和电驱动回路入口端(33c)相连，电池冷却液在流经四通电磁阀(33)的电池回路入口端(33a)后，接着流经四通电磁阀(33)的电驱动回路出口端(33d)、电驱动冷却模块(1)、第一电子水泵(5)、第四三通电磁阀(37)、四通电磁阀(33)的电驱动回路入口端(33c)，再回到四通电磁阀(33)的电池回路出口端(33b)、第二三通电磁阀(25)、第三温度传感器(23)、电池冷却模块，实现电驱动冷却单元对电池的二次加热循环，即经热交换器(29)加热后的冷却液再流入电驱动冷却单元进行二次加热，再流入电池入口端，从而加快电池的加热速度。7.根据权利要求6所述的一种增程式混合动力汽车热管理系统，其特征在于，所述电驱动冷却模块(1)的出口位置和电池包冷却模块(3)中部某一电池单体表面分别安装有第一温度传感器(4)和第二温度传感器(20)，所述第一温度传感器(4)、第二温度传感器(20)和第三温度传感器(23)分别连接至热管理控制器，所述热管理控制器与增程器控制器进行增程器启停信号的交互，所述热管理控制器用于分别控制PTC电加热器(14)、第二电子水泵(13)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭荣，李璐，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：