CN113119688A - 一种插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆技术领域,公开了一种插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法,该整车热管理***包括通过管路依次连接形成第一回路的动力电池、电池水泵、第一热交换器和第二热交换器,动力电池的工质进口设置有第一温度检测器;还包括发动机热***、暖风***、连通组件、第一四通阀、空调***、驱动电机热***及第二四通阀,能够利用驱动电机堵转生热,发动机怠速生热以及加热器加热中的至少一种对动力电池进行加热,保证在低温环境下对动力电池进行快速加热,缩短充电时间,改善整车低温驾驶体验。

Description

一种插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,尤其涉及一种插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法。
背景技术
动力电池是目前混合动力总成中处发动机之外唯一的动力源,动力电池性能的好坏直接影响整车的安全性、动力性和经济性。当锂电池处于低温环境中时,一方面电解液受冻粘度增大甚至凝固,电池的导电率下降;电池在活性物质内部扩散速率降低,电荷转移阻抗增大,导致低温环境下锂电池的充放电能力急剧降低,严重影响整车动力性及经济性。另一方面,低温环境下,锂电池负极析出锂严重,尤其是在低温充电时,电池负极析出的锂枝晶容易刺穿固态电解质界面导致锂电池内部短接,引起电池的热失控,进而发生燃烧甚至***,严重影响了锂电池的安全性。
目前,混动力汽车的动力电池的加热方式单一,在不同运行工况下,难以保证对动力电池的加热需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法,以解决现有技术中存在的动力电池的加热方式单一,在不同运行工况下,难以保证对动力电池的加热需求的技术问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种插电式混合动力汽车的整车热管理***,包括通过管路依次连接形成第一回路的动力电池、电池水泵、第一热交换器和第二热交换器,所述动力电池的工质进口设置有第一温度检测器;所述整车热管理***还包括:
发动机热***,包括发动机、节温器、发动机散热器、发动机水泵和第二温度检测器,所述发动机、所述节温器、所述发动机散热器和所述发动机水泵通过管路依次连接形成第二回路,所述发动机的冷却液出口连通于所述节温器,且所述发动机的冷却液出口通过第一旁通管路连接于所述发动机水泵和所述发动机散热器之间的管路,所述第二温度检测器用于检测所述发动机的冷却液出口的温度;
暖风***,包括暖风芯体、加热器和暖风回路水泵,所述暖风芯体、所述暖风回路水泵、所述第二热交换器、所述加热器依次通过管路连接形成第三回路,所述暖风芯***于乘员舱内;
连通组件,包括连通结构和第二旁通管路,所述第二旁通管路一端连接于所述连通结构,另一端连接于所述加热器和所述第二热交换器之间的管路上,所述连通结构设置于所述第一旁通管路和所述第三回路上,能够使得所述暖风回路水泵仅连通所述加热器或所述第二旁通管路;所述连通结构具有第一工作状态和第二工作状态,当所述连通结构处于所述第一工作状态时,所述连通结构串联连通所述第一旁通管路和所述第三回路,当所述连通结构处于第二工作状态时,所述连通结构使得所述第一旁通管路和所述第三回路互不连通;
第一四通阀,具有四个端口,两个端口连接于所述第二热交换器和所述动力电池之间的管路上,另外两个端口连接于所述第一旁通管路上;
空调***,包括压缩机、冷凝器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和蒸发器,所述压缩机、所述冷凝器、所述第一电子膨胀阀和所述第一热交换器通过管路依次连接形成第四回路,所述蒸发器一端连接于所述压缩机和所述第一热交换器之间的管路,另一端连接于第二电子膨胀阀的一端,所述第二电子膨胀阀的另一端连接于所述冷凝器和所述第一电子膨胀阀之间的管路;
驱动电机热***,包括驱动电机、逆变器、电机水泵、第一三通阀、电机散热器和第三温度检测器,所述驱动电机、所述逆变器、所述电机散热器、所述第一三通阀和所述电机水泵依次通过管路连接形成第五回路,所述第一三通阀剩余的一个端口连通于所述电机散热器和所述驱动电机之间的管路,所述第三温度检测器用于检测所述驱动电机的工质出口的温度;
第二四通阀,具有四个端口,两个端口连接于所述电池水泵和所述第一热交换器之间的管路上,另外两个端口连接于所述电机水泵和所述驱动电机之间的管路上。
作为优选,所述连通结构包括第三四通阀和第二三通阀,所述第三四通阀具有四个端口,其中两个端口连接于所述第二三通阀的第一端口和所述暖风回路水泵之间的管路上,另外两个端口连接于所述第一旁通管路上,所述第二三通阀的第二端口连接于所述第二热交换器,所述第二三通阀的第三端口连接于所述第二旁通管路。
作为优选,所述连通结构为五通阀,所述五通阀具有五个端口,其中一个端口连通于所述暖风回路水泵的出水口,一个端口连通于所述第二热交换器的进水口,一个端口连通于所述第二旁通管路,一个端口连通于所述发动机水泵的出水口,一个端口连通于所述发动机的工质进口。
作为优选,所述发动机热***还包括机油冷却器,所述机油冷却器一端连接于所述节温器,另一端连接于所述发动机散热器和所述发动机水泵之间的管路,所述机油冷却器被配置为用于所述发动机的冷却液与机油的热交换。
作为优选,所述暖风芯体包括前暖风芯体和后暖风芯体,所述前暖风芯体和所述后暖风芯体互不连通连接,且与所述后暖风芯体连接的管路上设置有开关阀,所述开关阀被配置为控制所述第三回路内的工质是否经过所述后暖风芯体。
作为优选,所述驱动电机包括前驱动电机和后驱动电机,所述逆变器包括前驱逆变器和后驱逆变器,所述前驱动电机通过管路连接于所述前驱逆变器,所述后驱动电机通过管路连接于所述后驱逆变器,且所述前驱动电机和所述前驱逆变器与所述后驱动电机和所述后驱逆变器并联设置。
为实现上述目的,本发明还提供一种插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,其特征在于,适用于上述任一方案中的插电式混合动力汽车的整车热管理***,所述控制方法包括:
S11、确定插电式混合动力汽车处于充电状态;
S12、获取并判断动力电池的当前温度T,并比较T与T1和T2的大小,T1<T2;且判断乘员舱是否具有采暖需求;
若T1<T≤T2,且乘员舱具有采暖需求,则执行S13;
若T1<T≤T2,且乘员舱无采暖需求,则执行S14;
若T≤T1,且乘员舱具有采暖需求,则执行S15;
若T≤T1,且乘员舱无采暖需求,则执行S14;
S13、控制加热器和暖风回路水泵工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二旁通管路;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀仅连通电机水泵和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵工作;
S14、控制加热器和暖风回路水泵工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二加热器;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀仅连通电机水泵和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵工作;
S15、控制加热器和暖风回路水泵工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二旁通管路;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀仅连通电机水泵和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵工作;
控制第一四通阀串联第一回路和第一旁通管路,控制节温器与发动机散热器断开连通,控制发动机起机且以怠速运行,控制发动机水泵工作。
作为优选,在S13之后还包括S16-S17:
S16、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制驱动电机及电机水泵停止工作;若否,则控制驱动电机及电机水泵工作;
S17、获取并判断动力电池的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制驱动电机和电机水泵停止工作,并控连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S16。
在S14之后还包括S18-S19:
S18、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制加热器、暖风回路水泵、驱动电机及电机水泵停止工作;若否,则控制加热器、暖风回路水泵、驱动电机及电机水泵工作;
S19、获取并判断动力电池的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制加热器、暖风回路水泵、驱动电机及电机水泵停止工作,并控制连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S18。
在S15之后还包括S20-S21:
S20、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制驱动电机、电机水泵及发动机停止工作;若否,则控制驱动电机、电机水泵及发动机均工作;
S21、获取并判断动力电池的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制驱动电机、电机水泵及发动机停止工作,并控制连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀并联第一回路和第五回路,控制第一四通阀串联第一回路和第一旁通管路;若否,则返回至S20。
为实现上述目的,本发明还提供另一种插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,其特征在于,适用于上述任一方案中的插电式混合动力汽车的整车热管理***,所述控制方法包括:
S31、确定插电式混合动力汽车处于行驶状态;
S32、获取动力电池的温度T并比较T与T2的大小,且判断判断乘员舱是否具有采暖需求;
若T≤T2,且乘员舱具有采暖需求,则执行S33;
若T≤T2,且乘员舱无采暖需求,则执行S34;
S33、控制第一四通阀使得第一回路和第二回路互不连通,控制连通结构处于第一工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二旁通管路,以向暖风芯体输送热量;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制电池水泵和电机水泵工作;
S34、控制第一四通阀使得第一回路和第二回路互不连通,控制连通结构处于第一工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二热交换器;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制电池水泵和电机水泵工作。
作为优选,在S33之后还包括S35-S36:
S35、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制电池水泵和电机水泵均停止工作;若否,则控制电池水泵和电机水泵工作;
S36、获取并判断动力电池的当前温度T5是否大于T2,若是,则控制电池水泵和电机水泵停止工作,并控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S35。
在S34之后还包括S37-S38:
S37、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制暖风回路水泵、电池水泵和电机水泵停止工作;若否,则控制暖风回路水泵、电池水泵和电机水泵工作;
S38、获取并判断动力电池的当前温度T5是否大于T2,若是,则控制暖风回路水泵、电池水泵和电机水泵停止工作,并控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S37。
本发明的有益效果:
本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***及其控制方法,整车热管理***通过设置发动机热***、暖风***、连通组件、第一四通阀、空调***、驱动电机热***和第二四通阀,能够利用驱动电机堵转生热,发动机怠速生热以及加热器加热中的至少一种对动力电池进行加热,保证在低温环境下对动力电池进行快速加热,缩短充电时间,改善整车低温驾驶体验。
附图说明
图1是本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***的示意图;
图2是本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***的局部示意图;
图3是本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***工作示意图(加热模式一);
图4是本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***工作示意图(加热模式二);
图5是本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***工作示意图(加热模式三);
图6是本发明提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***工作示意图(加热模式四);
图7是本发明提供的一种插电式混合动力汽车的整车热管理***控制方法的流程图一;
图8是本发明提供的一种插电式混合动力汽车的整车热管理***控制方法的流程图二;
图9是本发明提供的一种插电式混合动力汽车的整车热管理***控制方法的流程图三;
图10是本发明提供的另一种插电式混合动力汽车的整车热管理***控制方法的流程图。
图中:
101、动力电池;102、电池水泵;103、第一温度检测器;
201、发动机;202、第二温度检测器;203、节温器;204、机油冷却器;205、发动机散热器;206、发动机水泵;207、EGR冷却器;208、第一四通阀;209、冷却风扇;
301、进气中冷器;302、中冷散热器;303、中冷回路水泵;304、第三三通阀;
401、压缩机;402、冷凝器;403、第一电子膨胀阀;404、第二电子膨胀阀;405、蒸发器;406、鼓风机;407、第一热交换器;
501、前驱动电机;502、前驱逆变器;503、后驱动电机;504、后驱逆变器;505、DCDC;506、第二四通阀;507、电机水泵;508、第一三通阀;509、电机散热器;510、第三温度检测器;
601、前暖风芯体;602、后暖风芯体;603、加热器;604、第二热交换器;605、第二三通阀;606、第三四通阀;607、暖风回路水泵;608、开关阀;
701、第一膨胀水箱;702、第二膨胀水箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
如图1所示,本实施例提供一种插电式混合动力汽车的整车热管理***,该整车热管理***包括通过管路依次连接形成第一回路的动力电池101、电池水泵102、第一热交换器407和第二热交换器604,第一回路内充设有工作介质,动力电池101的工质进口设置有第一温度检测器103。该整车热管理***还包括发动机热***、暖风***、连通组件、第一四通阀208、空调***、驱动电机热***和第二四通阀506。
其中,上述发动机热***包括发动机201、节温器203、发动机散热器205、发动机水泵206和第二温度检测器202,发动机201、节温器203、发动机散热器205和发动机水泵206通过管路依次连接形成第二回路,发动机201的冷却液出口连通于节温器203,且发动机201的冷却液出口通过第一旁通管路连接于发动机水泵206和发动机散热器205之间的管路,第二温度检测器202用于检测发动机201的冷却液出口的温度。
进一步地,在本实施例中,发动机热***还包括机油冷却器204,机油冷却器204一端连接于节温器203,另一端连接于发动机散热器205和发动机水泵206之间的管路,机油冷却器204用于发动机201的冷却液与机油热交换。通过节温器203,能够控制发动机201的冷却液经过机油冷却器204或者经过发动机散热器205。此外,为了提高冷却液在发动机散热器205内的散热效率,发动机热***还包括冷却风扇209,冷却风扇209能够向发动机散热器205吹风以加速发动机散热器209内的冷却液的降温。
进一步地,上述发动机热***还包括EGR冷却器207,EDR冷却器207设置于第一旁通管路,用于发动机废气再循环所需的废气与第一旁通管路内的冷却液进行热交换。
上述暖风***包括暖风芯体、加热器603和暖风回路水泵607,暖风芯体、暖风回路水泵607、第二热交换器604、加热器603依次通过管路连接形成第三回路,暖风芯***于乘员舱内。可以理解的是,加热器能603够加热第三回路内的工质,工质可通过暖风芯体向乘员舱内输送热量,还可通过第二热交换器604与第一回路内的工质进行热交换,以此对动力电池进行加热。
具体地,在本实施例中,暖风芯体包括前暖风芯体601和后暖风芯体602,前暖风芯体601和后暖风芯体602并联连接,且与后暖风芯体602连接的管路上设置有开关阀608,开关阀608用于控制第三回路内的工质经过或不经过后暖风芯体602。可以理解的是,前暖风芯体601和后暖风芯体602可分别设置于乘员舱的前后位置,从而可实现对乘员舱前后位置的加热。
上述连通组件包括连通结构和第二旁通管路,第二旁通管路一端连接于连通结构,另一端连接于加热器603和第二热交换器604之间的管路上。连通结构设置于第一旁通管路和第三回路上,能够使得暖风回路水泵607仅连通加热器603或第二旁通管路。连通结构具有第一工作状态和第二工作状态,当连通结构处于第一工作状态时,连通结构串联连通第一旁通管路和第三回路,当连通结构处于第二工作状态时,连通结构使得第一旁通管路和第三回路互不连通。
具体地,在本实施例中,连通结构包括第三四通阀606和第二三通阀605,第三四通阀606具有四个端口,其中两个端口连接于第二三通阀605的第一端口和暖风回路水泵607之间的管路上,另外两个端口连接于第一旁通管路上,第二三通阀605的第二端口连接于第二热交换器604,第二三通阀605的第三端口连接于第二旁通管路。当然在其他实施例中,连通结构还可以为五通阀,五通阀具有五个端口,其中一个端口连连通于暖风回路水泵607的出水口,一个端口连通于第二热交换器604的进水口,一个端口连通于第二旁通管路,一个端口连通于发动机水泵206的进水口,一个端口连通于发动机201的冷却液出口。
上述空调***包括压缩机401、冷凝器402、第一电子膨胀阀403、第二电子膨胀阀404和蒸发器405,压缩机401、冷凝器402、第一电子膨胀阀403和第一热交换器407通过管路依次连接形成第四回路,蒸发器405一端连接于压缩机401和第一热交换器407之间的管路,另一端连接于第二电子膨胀阀404的一端,第二电子膨胀阀404的另一端连接于冷凝器402和第一电子膨胀阀403之间的管路。上述蒸发器405设置于乘员舱内,且配套设置有鼓风406机。第一回路的工质和第四回路内的工质能够于第一热交换器407内进行热交换,具体地,第四回路内的工质在第一热交换器407内吸收热量,第一回路内的工质在第一热交换器407内放出热量,从而使得第一回路内的工质温度降低,实现对动力电池的降温冷却。
上述驱动电机热***包括驱动电机、逆变器、电机水泵507、第一三通阀508、电机散热器509和第三温度检测器510,驱动电机、逆变器、电机散热器、509、第一三通阀508和电机水泵507依次通过管路连接形成第五回路,第一三通阀508剩余的一个端口连通于电机散热器509和驱动电机之间的管路,能够使得第三回路内的工质经过或不经过电机散热器509,第三温度检测器510用于检测驱动电机的工质出口的温度。
具体地,在本实施例中,驱动电机包括前驱动电机501和后驱动电机503,逆变器包括前驱逆变器502和后驱逆变器504,前驱动电机501通过管路连接于前驱逆变器502,后驱动电机503通过管路连接于后驱逆变器504,且前驱动电机501和前驱逆变器502与后驱动电机503和后驱逆变器504互不连通设置。此外,驱动电机热***还包括DCDC505,DCDC505通过管路连接于后驱逆变器504,且与前驱逆变器502互不连通设置。可以理解的是,驱动电机501、逆变器和DCDC505在工作过程中均需要进行降温冷却。
参照图1,该整车热管理***还包括第一膨胀水箱701,第一膨胀水箱701通过管路连接于第二回路和第三回路,用于消除各回路中由于液体工质的温度差异造成的压力和流量的波动。此外,该整车热管理***还包括第二膨胀水箱702,第二膨胀水箱702通过管路连通于第一回路和第五回路,同样用于消除各回路中由于液体工质的温度差异造成的压力和流量的波动。
再次参照图1,该整车热管理***还包括发动机进气中冷***,该发动机进气中冷***包括通过管路依次连接的进气中冷器301、第三三通阀304、中冷散热器302和中冷回路水泵303,第三三通阀304剩余的一个端口连接于中冷回路水泵303和中冷散热器302之间的管路。
此外,需要说明的是,如图2所示,在本实施例中,沿着整车行驶时冷却空气的流动方向,电机散热器509、冷凝器402、发动机散热器205和冷却风扇209依次设置,且中冷散热器302和电机散热器509并排设置。
以下将对该整车热管理***的对动力电池加热的工作原理进行详细的说明。
1、加热模式一
当整车处于充电状态时,如图3所示,第二四通阀506使得第一回路和第五回路串联,第一三通阀508使得第五回路内的工质不经过电机散热器509。
控制前驱动电机501和后驱动电机503堵转加热,此时两个电机无转速和扭矩输出,通过车载充电机或充电桩对逆变器进行供电,把电能转化为热能为第五回路内的工质加热,并且由于第一回路和第五回路串联,此时能够对动力电池101进行加热。
需要说明的是,此时空调***的压缩机401不工作,且此时乘员舱有取暖需求,也即加热器603工作,第三四通阀606使得第三回路和第一旁通管路互不连通,且第二三通阀605使得暖风回路水泵607仅连通第二旁通管路,此时第二热交换器604内不进行热交换。
2、加热模式二
当整车处于充电状态时,如图4所示,第二四通阀506使得第一回路和第五回路串联,第一四通阀208使得第一回路和第一旁通管路串联,第三四通阀606使得第一旁通管路和第三回路互不连通,第一三通阀508使得第五回路内的工质不经过电机散热器。
控制前驱动电机501和后驱动电机503堵转加热,此时两个电机无转速和扭矩输出,通过车载充电机或充电桩对逆变器进行供电,把电能转化为热能为第五回路内的工质加热,并且由于第一回路和第五回路串联,此时能够对动力电池101进行加热。同时发动机201启机并处于怠速状态,通过燃油在发动机201缸体内进行燃烧,把化学能转化成热能加热第一旁通管路内的冷却液,进而对动力电池101进行加热。
需要说明的是,此时空调***的压缩机401不工作,且此时乘员舱有取暖需求,也即加热器603工作,第三四通阀606使得第三回路和第一旁通管路互不连通,且第二三通阀605使得暖风回路水泵607仅连通第二旁通管路,此时第二热交换器604内不进行热交换。
3、加热模式三
当整车处于充电状态时,如图5所示,第一四通阀208使得第一回路和第一旁通管路互不连通,第二四通阀506使得第一回路和第五回路串联,第三四通阀606使得第一旁通管路和第三回路互不连通,第一三通阀508使得第五回路内的工质不经过电机散热器509,第二三通阀605使得暖风回路水泵607仅连通第二热交换器604。
控制前驱动电机501和后驱动电机503堵转加热,此时两个电机无转速和扭矩输出,通过车载充电机或充电桩对逆变器进行供电,把电能转化为热能为第五回路内的工质加热,并且由于第一回路和第五回路串联,此时能够对动力电池101进行加热。控制加热器603和暖风回路水泵607工作,通过车载充电机或充电桩对加热器603供电,把电能转化成热能为第三回路加热,通过第二热交换器604对第一回路内的工质进行加热,从而对动力电池101进行加热。
4、加热模式四
当整车处于行驶状态时,如图6所示,第一四通阀208使得第一回路和第一旁通管路互不连通,第二四通阀506使得第一回路和第五回路串联,利用驱动电机的余热为动力电池101进行加热。
当发动机201的出水温度上升到预设值,控制第三四通阀606使得第三回路和第一旁通管路串联,如果乘员舱有取暖需求,则控制第二三通阀605仅连通第二旁通管路,将发动机201的余热用于乘员舱采暖,如果乘员舱无取暖需求,则控制第二三通阀605仅连通第二热交换器604,将发动机201的余热用于对动力电池101加热。
本实施例还提供一种插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,该控制方法适用于上述插电式混合动力汽车的整车热管理***,具体地,如图7至图9所示,该控制方法包括:
S11、确定插电式混合动力汽车处于充电状态;
S12、获取并判断动力电池101的当前温度T,并比较T与T1和T2的大小,T1<T2,且判断乘员舱是否具有采暖需求;
若T1≤T≤T2,且乘员舱具有采暖需求,则执行S13;
若T1≤T≤T2,且乘员舱无采暖需求,则执行S14;
若T≤T1,且乘员舱具有采暖需求,则执行S15;
若T≤T1,且乘员舱无采暖需求,则执行S14;
S13、控制加热器603和暖风回路水泵607工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵607仅连通第二旁通管路;具体地,在本实施例中,控制第三四通阀606使得第三回路和第一旁通回路互不连通,且控制第二三通阀605仅连通第二旁通管路;
控制第二四通阀506串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀508仅连通电机水泵507和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵507工作。
S14、控制加热器603和暖风回路水泵607工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵607仅连通第二热交换器604;具体地,在本实施例中,在本实施例中,控制第三四通阀606使得第三回路和第一旁通回路互不连通,且控制第二三通阀605仅连通第二热交换器604;
控制第二四通阀506串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀508仅连通电机水泵507和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵507工作。
S15、控制加热器603和暖风回路水泵607工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵607仅连通第二旁通管路;具体地,在本实施例中,控制第三四通阀606使得第三回路和第一旁通回路互不连通,且控制第二三通阀605仅连通第二旁通管路;
控制第二四通阀506串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀508仅连通电机水泵507和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵507工作;
控制第一四通阀208串联第一回路和第一旁通管路,控制节温器203与发动机散热器205断开连通,控制发动机201起机且以怠速运行,控制发动机水泵206工作。
进一步地,在S13之后还包括S16-S17;
S16、获取并判断动力电池101的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制驱动电机及电机水泵507停止工作;若否,则控制驱动电机及电机水泵507工作;
S17、获取并判断动力电池101的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制驱动电机和电机水泵507停止工作,并控连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀506并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S16。
进一步地,在S14之后还包括S18-S19:
S18、获取并判断动力电池101的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制加热器603、暖风回路水泵607、驱动电机及电机水泵507停止工作;若否,则控制加热器603、暖风回路水泵607、驱动电机及电机水泵507工作;
S19、获取并判断动力电池101的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制加热器603、暖风回路水泵607、驱动电机及电机水泵507停止工作,并控制连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀506并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S18。
在S15之后还包括S20-S21:
S20、获取并判断动力电池101的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制驱动电机、电机水泵507及发动机201停止工作;若否,则控制驱动电机、电机水泵507及发动机201均工作;
S21、获取并判断动力电池101的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制驱动电机、电机水泵507及发动机201停止工作,并控制连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀506并联第一回路和第五回路,控制第一四通阀208串联第一回路和第一旁通管路;若否,则返回至S20。
具体地,在本实施例中,T1优选为-10℃,T2优选为10℃,T3优选为55℃,当然在其他实施例中,T1、T2和T3均可根据实际需要进行选择。
本实施例还提供另一种插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,该控制方法适用于上述插电式混合动力汽车的整车热管理***,具体地,如图10所示,该控制方法包括:
S31、确定插电式混合动力汽车处于行驶状态;
S32、获取动力电池101的温度T并比较T与T2的大小,且判断判断乘员舱是否具有采暖需求;
若T≤T2,且乘员舱具有采暖需求,则执行S33;
若T≤T2,且乘员舱无采暖需求,则执行S34;
S33、控制第一四通阀208使得第一回路和第二回路互不连通,控制连通结构处于第一工作状态,且使得暖风回路水泵607仅连通第二旁通管路,以向暖风芯体输送热量;
控制第二四通阀506串联第一回路和第五回路,控制电池水泵102和电机水泵507工作;
S34、控制第一四通阀208使得第一回路和第二回路互不连通,控制连通结构处于第一工作状态,且使得暖风回路水泵607仅连通第二热交换器604;
控制第二四通阀506串联第一回路和第五回路,控制电池水泵102和电机水泵507工作。
进一步地,在S33之后还包括S35-S36:
S35、获取并判断动力电池101的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制电池水泵101和电机水泵507均停止工作;若否,则控制电池水泵102和电机水泵507工作;
S36、获取并判断动力电池101的当前温度T5是否大于T2,若是,则控制电池水泵102和电机水泵507停止工作,并控制第二四通阀506并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S35。
在S34之后还包括S37-S38:
S37、获取并判断动力电池101的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制暖风回路水泵607、电池水泵102和电机水泵507停止工作;若否,则控制暖风回路水泵607、电池水泵102和电机水泵507工作;
S38、获取并判断动力电池101的当前温度T5是否大于T2,若是,则控制暖风回路水泵607、电池水泵102和电机水泵507停止工作,并控制第二四通阀506并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S37。
同样地,在本实施例中,上述T2优选为10℃,T3优选为55℃。
综上,本实施例提供的插电式混合动力汽车的整车热管理***,通过设置发动机热***、暖风***、连通组件、第一四通阀208、空调***、驱动电机热***和第二四通阀506,能够利用驱动电机堵转生热,发动机怠速生热以及加热器加热中的至少一种对动力电池101进行加热,保证在低温环境下对动力电池进行快速加热,缩短充电时间,改善整车低温驾驶体验。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种插电式混合动力汽车的整车热管理***,其特征在于,包括通过管路依次连接形成第一回路的动力电池(101)、电池水泵(102)、第一热交换器(407)和第二热交换器(604),所述动力电池的工质进口设置有第一温度检测器(103);所述整车热管理***还包括:
发动机热***,包括发动机(201)、节温器(203)、发动机散热器(205)、发动机水泵(206)和第二温度检测器(202),所述发动机(201)、所述节温器(203)、所述发动机散热器(205)和所述发动机水泵(206)通过管路依次连接形成第二回路,所述发动机(201)的冷却液出口连通于所述节温器(203),且所述发动机(201)的冷却液出口通过第一旁通管路连接于所述发动机水泵(206)和所述发动机散热器(205)之间的管路,所述第二温度检测器(202)用于检测所述发动机(201)的冷却液出口的温度;
暖风***,包括暖风芯体、加热器(603)和暖风回路水泵(607),所述暖风芯体、所述暖风回路水泵(607)、所述第二热交换器(604)、所述加热器(603)依次通过管路连接形成第三回路,所述暖风芯***于乘员舱内;
连通组件,包括连通结构和第二旁通管路,所述第二旁通管路一端连接于所述连通结构,另一端连接于所述加热器(603)和所述第二热交换器(604)之间的管路上,所述连通结构设置于所述第一旁通管路和所述第三回路上,能够使得所述暖风回路水泵(607)仅连通所述加热器(603)或所述第二旁通管路;所述连通结构具有第一工作状态和第二工作状态,当所述连通结构处于所述第一工作状态时,所述连通结构串联连通所述第一旁通管路和所述第三回路,当所述连通结构处于第二工作状态时,所述连通结构使得所述第一旁通管路和所述第三回路互不连通;
第一四通阀(208),具有四个端口,两个端口连接于所述第二热交换器(604)和所述动力电池(101)之间的管路上,另外两个端口连接于所述第一旁通管路上;
空调***,包括压缩机(401)、冷凝器(402)、第一电子膨胀阀(403)、第二电子膨胀阀(404)和蒸发器(405),所述压缩机(401)、所述冷凝器(402)、所述第一电子膨胀阀(403)和所述第一热交换器(407)通过管路依次连接形成第四回路,所述蒸发器(405)一端连接于所述压缩机(401)和所述第一热交换器(407)之间的管路,另一端连接于第二电子膨胀阀(404)的一端,所述第二电子膨胀阀(404)的另一端连接于所述冷凝器(402)和所述第一电子膨胀阀(403)之间的管路;
驱动电机热***,包括驱动电机、逆变器、电机水泵(507)、第一三通阀(508)、电机散热器(509)和第三温度检测器(510),所述驱动电机、所述逆变器、所述电机散热器(509)、所述第一三通阀(508)和所述电机水泵(507)依次通过管路连接形成第五回路,所述第一三通阀(508)剩余的一个端口连通于所述电机散热器(509)和所述驱动电机之间的管路,所述第三温度检测器(510)用于检测所述驱动电机的工质出口的温度;
第二四通阀(506),具有四个端口,两个端口连接于所述电池水泵(102)和所述第一热交换器(407)之间的管路上,另外两个端口连接于所述电机水泵(507)和所述驱动电机之间的管路上。
2.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,其特征在于,所述连通结构包括第三四通阀(606)和第二三通阀(605),所述第三四通阀(606)具有四个端口,其中两个端口连接于所述第二三通阀(605)的第一端口和所述暖风回路水泵(607)之间的管路上,另外两个端口连接于所述第一旁通管路上,所述第二三通阀(605)的第二端口连接于所述第二热交换器(604),所述第二三通阀(605)的第三端口连接于所述第二旁通管路。
3.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,其特征在于,所述连通结构为五通阀,所述五通阀具有五个端口,其中一个端口连通于所述暖风回路水泵(607)的出水口,一个端口连通于所述第二热交换器(604)的进水口,一个端口连通于所述第二旁通管路,一个端口连通于所述发动机水泵(206)的出水口,一个端口连通于所述发动机(201)的工质进口。
4.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,其特征在于,所述发动机热***还包括机油冷却器(204),所述机油冷却器(204)一端连接于所述节温器(203),另一端连接于所述发动机散热器(205)和所述发动机水泵(206)之间的管路,所述机油冷却器(204)被配置为用于所述发动机(201)的冷却液与机油的热交换。
5.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,其特征在于,所述暖风芯体包括前暖风芯体(601)和后暖风芯体(602),所述前暖风芯体(601)和所述后暖风芯体(602)互不连通连接,且与所述后暖风芯体(602)连接的管路上设置有开关阀(608),所述开关阀(608)被配置为控制所述第三回路内的工质是否经过所述后暖风芯体(602)。
6.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,其特征在于,所述驱动电机包括前驱动电机(501)和后驱动电机(503),所述逆变器包括前驱逆变器(502)和后驱逆变器(504),所述前驱动电机(501)通过管路连接于所述前驱逆变器(502),所述后驱动电机(503)通过管路连接于所述后驱逆变器(504),且所述前驱动电机(501)和所述前驱逆变器(502)与所述后驱动电机(503)和所述后驱逆变器(504)并联设置。
7.一种插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,其特征在于,适用于如权利要求1-6任一项所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,所述控制方法包括:
S11、确定插电式混合动力汽车处于充电状态;
S12、获取动力电池的当前温度T,并比较T与T1和T2的大小,T1<T2;且判断乘员舱是否具有采暖需求;
若T1<T≤T2,且乘员舱具有采暖需求,则执行S13;
若T1<T≤T2,且乘员舱无采暖需求,则执行S14;
若T≤T1,且乘员舱具有采暖需求,则执行S15;
若T≤T1,且乘员舱无采暖需求,则执行S14;
S13、控制加热器和暖风回路水泵工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二旁通管路;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀仅连通电机水泵和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵工作;
S14、控制加热器和暖风回路水泵工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二加热器;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀仅连通电机水泵和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵工作;
S15、控制加热器和暖风回路水泵工作,控制连通结构处于第二工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二旁通管路;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制第一三通阀仅连通电机水泵和驱动电机,控制驱动电机堵转生热,且控制电机水泵工作;
控制第一四通阀串联第一回路和第一旁通管路,控制节温器与发动机散热器断开连通,控制发动机起机且以怠速运行,控制发动机水泵工作。
8.根据权利要求7所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,其特征在于,在S13之后还包括S16-S17:
S16、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制驱动电机及电机水泵停止工作;若否,则控制驱动电机及电机水泵工作;
S17、获取并判断动力电池的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制驱动电机和电机水泵停止工作,并控连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S16。
在S14之后还包括S18-S19:
S18、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制加热器、暖风回路水泵、驱动电机及电机水泵停止工作;若否,则控制加热器、暖风回路水泵、驱动电机及电机水泵工作;
S19、获取并判断动力电池的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制加热器、暖风回路水泵、驱动电机及电机水泵停止工作,并控制连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S18。
在S15之后还包括S20-S21:
S20、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制驱动电机、电机水泵及发动机停止工作;若否,则控制驱动电机、电机水泵及发动机均工作;
S21、获取并判断动力电池的当前温度T4是否大于T2,若是,则控制驱动电机、电机水泵及发动机停止工作,并控制连通结构处于第一工作状态,控制第二四通阀并联第一回路和第五回路,控制第一四通阀串联第一回路和第一旁通管路;若否,则返回至S20。
9.一种插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,其特征在于,适用于如权利要求1-7任一项所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***,所述控制方法包括:
S31、确定插电式混合动力汽车处于行驶状态;
S32、获取动力电池的温度T并比较T与T2的大小,且判断判断乘员舱是否具有采暖需求;
若T≤T2,且乘员舱具有采暖需求,则执行S33;
若T≤T2,且乘员舱无采暖需求,则执行S34;
S33、控制第一四通阀使得第一回路和第二回路互不连通,控制连通结构处于第一工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二旁通管路,以向暖风芯体输送热量;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制电池水泵和电机水泵工作;
S34、控制第一四通阀使得第一回路和第二回路互不连通,控制连通结构处于第一工作状态,且使得暖风回路水泵仅连通第二热交换器;
控制第二四通阀串联第一回路和第五回路,控制电池水泵和电机水泵工作。
10.根据权利要求9所述的插电式混合动力汽车的整车热管理***的控制方法,其特征在于,
在S33之后还包括S35-S36:
S35、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制电池水泵和电机水泵均停止工作;若否,则控制电池水泵和电机水泵工作;
S36、获取并判断动力电池的当前温度T5是否大于T2,若是,则控制电池水泵和电机水泵停止工作,并控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S35。
在S34之后还包括S37-S38:
S37、获取并判断动力电池的工质进口温度是否大于设定值T3,若是,则控制暖风回路水泵、电池水泵和电机水泵停止工作;若否,则控制暖风回路水泵、电池水泵和电机水泵工作;
S38、获取并判断动力电池的当前温度T5是否大于T2,若是,则控制暖风回路水泵、电池水泵和电机水泵停止工作,并控制第二四通阀并联第一回路和第五回路;若否,则返回至S37。
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