CN114103754B - 一种混合动力汽车余热利用***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车余热回收技术领域,具体涉及一种混合动力汽车余热利用***及控制方法。通过热交换器、四通阀和水泵水泵相配合,能够利用热水箱储存的热量分别对汽车的主驾驶位座椅和后视镜进行加热,在混合动力汽车处于寒冷环境时,能够为驾驶员提供温暖,同时防止后视镜在低温时结霜,提高驾驶安全性;通过采集温度传感器Ⅰ~Ⅴ检测到的温度信息进行处理和判断,并控制热交换器Ⅰ~Ⅱ、四通阀Ⅰ~Ⅱ和水泵Ⅰ~Ⅴ执行相应动作,能够精确控制集热管路、座椅加热管路和后视镜加热管路中加热介质的温度,进而能够提升混合动力汽车动力***余热的利用效率,节约能源,同时能够保证汽车座椅和后视镜加热温度的稳定,提升车辆的驾驶体验。
Description
技术领域
本发明涉及汽车余热回收技术领域,具体涉及一种混合动力汽车余热利用***及控制方法。
背景技术
随着新能源汽车发展,混合动力汽车由于既拥有纯电动车的驾驶体验,又拥有燃油车的能源补充便利性,解决了纯电动车的里程焦虑,因此越来越受到市场的青睐,国内外汽车厂商开始加大混合动力汽车的研发。
高档的混合动力汽车通常设有座椅加热和后视镜加热功能,能够除雾除霜、提升驾驶体验。传统的汽车座椅加热和后视镜加热直接使用电热片实现,会产生大量的电能消耗,影响混合动力汽车纯电模式下的续航里程,同时混合动力汽车电机和发动机工作均会产生热能,这些热能通过尾气排出,造成了能源的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种混合动力汽车余热利用***及控制方法,能够有效利用混合动力汽车动力***产生的热能对汽车座椅和后视镜进行加热,提升车辆驾驶体验,且节能环保。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种混合动力汽车余热利用***,适用于装有电机1和发动机2的混合动力汽车,所述***包括设于电机1周围的电机冷却管路3和设于发动机2周围的发动机冷却管路4,所述电机冷却管路3通过热交换器Ⅰ5与集热管路7进行热交换,所述发动机冷却管路4通过热交换器Ⅱ6与集热管路7进行热交换,所述集热管路7中串接有热水箱8和PTC加热器9,所述热水箱8连接有加热管路21,所述加热管路21通过四通阀Ⅰ10和四通阀Ⅱ11分别与座椅加热管路12和后视镜加热管路13连接;
所述电机冷却管路3上设有水泵Ⅰ18和温度传感器Ⅰ24,所述发动机冷却管路4上设有水泵Ⅱ19和温度传感器Ⅱ25,所述集热管路7上设有水泵Ⅲ20,所述热水箱8设有温度传感器Ⅲ26,所述座椅加热管路12上设有水泵Ⅳ22和温度传感器Ⅳ27,所述后视镜加热管路13上设有水泵Ⅴ23和温度传感器Ⅴ28;
所述混合动力汽车内设有余热控制器,用于接收所述温度传感器Ⅰ~Ⅴ发送的温度信息,所述热交换器Ⅰ~Ⅱ、四通阀Ⅰ~Ⅱ和水泵Ⅰ~Ⅴ均与所述余热控制器电连接,并由所述余热控制器按照预设的控制方法进行控制。
进一步的,所述四通阀Ⅰ10的a端和b端串接在加热管路21中,所述四通阀Ⅰ10的d端和c端分别与座椅加热进水管14和座椅加热出水管15连接。
进一步的,所述四通阀Ⅱ11的a端和d端串接在加热管路21中,所述四通阀Ⅱ11的c端和b端分别与后视镜加热进水管16和后视镜加热出水管17连接。
进一步的,所述座椅加热进水管14上设有水泵Ⅳ22,所述座椅加热出水管15上设有温度传感器Ⅳ27。
进一步的,所述后视镜加热进水管16上设有水泵Ⅴ23,所述后视镜加热出水管17上设有温度传感器Ⅴ28。
进一步的,所述座椅加热管路12呈多段弯曲状且均匀的布设于汽车主驾驶座椅下方。
进一步的,所述后视镜加热进水管16通过左后视镜进水管29和右后视镜进水管30分别与左后视镜加热管31的进水端和右后视镜加热管32的进水端连接;
所述后视镜加热出水管17通过左后视镜出水管33和右后视镜出水管34分别与左后视镜加热管31的出水端和右后视镜加热管32的出水端连接。
一种混合动力汽车余热利用***控制方法,基于如上所述的混合动力汽车余热利用***,包括如下步骤:
S1,开启水泵Ⅰ、水泵Ⅱ和水泵Ⅲ;
S2,判断温度传感器Ⅰ的值是否大于温度传感器Ⅲ的值,若是,则开启热交换器Ⅰ,若否,则关闭热交换器Ⅰ;
S3,判断温度传感器Ⅱ的值是否大于温度传感器Ⅲ的值,若是,则开启热交换器Ⅱ,若否,则关闭热交换器Ⅱ;
S4,判断温度传感器Ⅲ的值是否大于预设温度值A,若是,则关闭PTC加热器,若否,则开启PTC加热器;
S5,开启四通阀Ⅰ的a端和b端,开启四通阀Ⅱ的a端和d端;
S6,判断温度传感器Ⅳ的值是否大于预设温度值B,若是,则关闭四通阀Ⅰ的d端和c端并关闭水泵Ⅳ,若否,则开启四通阀Ⅰ的d端和c端并开启水泵Ⅳ;
S7,判断温度传感器Ⅴ的值是否大于预设温度值C,若是,则关闭四通阀Ⅱ的b端和c端并关闭水泵Ⅴ,若否,则开启四通阀Ⅱ的b端和c端并开启水泵Ⅴ。
进一步的,所述预设温度值A大于预设温度值B,所述预设温度值A大于预设温度值C。
一种混合动力汽车,包括如上所述的一种混合动力汽车余热利用***。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点:
1、提供了一种混合动力汽车余热利用***,通过热交换器Ⅰ~Ⅱ与电机冷却管路和发动机冷却管路进行热交换,能够将汽车动力***的余热收集到集热管路中,并通过热水箱进行储存,同时,通过PTC加热器对集热管路进行辅助加热,能够使热水箱中加热介质的温度始终保持在预设温度以上,进而保证本***的加热效果;
2、通过四通阀和水泵水泵相配合,能够利用热水箱储存的热量分别对汽车的主驾驶位座椅和后视镜进行加热,在混合动力汽车处于寒冷环境时,能够为驾驶员提供温暖,同时防止后视镜在低温时结霜,提高驾驶安全性;
3、提供了一种混合动力汽车余热利用***控制方法,通过采集温度传感器Ⅰ~Ⅴ检测到的温度信息进行处理和判断,并控制热交换器Ⅰ~Ⅱ、四通阀Ⅰ~Ⅱ和水泵Ⅰ~Ⅴ执行相应动作,能够精确控制集热管路、座椅加热管路和后视镜加热管路中加热介质的温度,进而能够提升混合动力汽车动力***余热的利用效率,节约能源,同时能够保证汽车座椅和后视镜加热温度的稳定,提升车辆的驾驶体验。
附图说明
图1为本发明混合动力汽车余热利用***整体示意图;
图2为本发明座椅加热管路示意图;
图3为本发明后视镜加热管路示意图;
图4为本发明混合动力汽车余热利用***控制方法流程图。
图中:1、电机;2、发动机;3、电机冷却管路;4、发动机冷却管路;5、热交换器Ⅰ;6、热交换器Ⅱ;7、集热管路;8、热水箱;9、PTC加热器;10、四通阀Ⅰ;11、四通阀Ⅱ;12、座椅加热管路;13、后视镜加热管路;14、座椅加热进水管;15、座椅加热出水管;16、后视镜加热进水管;17、后视镜加热出水管;18、水泵Ⅰ;19、水泵Ⅱ;20、水泵Ⅲ;21、加热管路;22、水泵Ⅳ;23、水泵Ⅴ;24、温度传感器Ⅰ;25、温度传感器Ⅱ;26、温度传感器Ⅲ;27、温度传感器Ⅳ;28、温度传感器Ⅴ;29、左后视镜进水管;30、右后视镜进水管;31、左后视镜加热管;32、右后视镜加热管;33、左后视镜出水管;34、右后视镜出水管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出,根据实施的需要,可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件,也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件,以实现本发明的目的。
一、一种混合动力汽车余热利用***
根据本发明实施的一种混合动力汽车余热利用***,适用于装有电机1和发动机2的混合动力汽车,如图1所示,所述***包括设于电机1周围的电机冷却管路3和设于发动机2周围的发动机冷却管路4,所述电机冷却管路3通过热交换器Ⅰ5与集热管路7进行热交换,所述发动机冷却管路4通过热交换器Ⅱ6与集热管路7进行热交换,所述集热管路7中串接有热水箱8和PTC加热器9;
通过热交换器Ⅰ5和热交换器Ⅱ6可分别将电机冷却管路3和发动机冷却管路4的余热收集到集热管路7中,并通过热水箱8进行储存,同时PTC加热器9能够对集热管路7进行辅助加热,使热水箱8中加热介质的温度始终保持在预设温度以上。
进一步的,所述热水箱8与加热管路21相连,所述加热管路21通过四通阀Ⅰ10和四通阀Ⅱ11分别与座椅加热管路12和后视镜加热管路13连接,所述热水箱8中的加热介质流入加热管路21后分别通过四通阀Ⅰ10和四通阀Ⅱ11流入座椅加热管路12和后视镜加热管路13中,进而实现对主驾驶位座椅和车辆后视镜进行加热。
如图2所示,所述座椅加热管路12的进水端和出水端分别连接有座椅加热进水管14和座椅加热出水管15,所述四通阀Ⅰ10的a端和b端串接在加热管路21中,所述四通阀Ⅰ10的d端连接座椅加热进水管14,所述四通阀Ⅰ10的c端连接座椅加热出水管15;
所述座椅加热管路12呈多段弯曲状布置,且均匀的布设于汽车主驾驶座椅下方。
如图3所示,所述后视镜加热管路13的进水端和出水端分别连接有后视镜加热进水管16和后视镜加热出水管17,所述四通阀Ⅱ11的a端和d端串接在加热管路21中,所述四通阀Ⅱ11的c端连接后视镜加热进水管16,所述四通阀Ⅱ11的b端连接后视镜加热出水管17;
混合动力汽车的左右后视镜中分别装有左后视镜加热管31和右后视镜加热管32,用于左右后视镜的加热,防止后视镜在低温时结霜,影响其能见度;
所述后视镜加热进水管16通过左后视镜进水管29和右后视镜进水管30分别与左后视镜加热管31的进水端和右后视镜加热管32的进水端连接;
所述后视镜加热出水管17通过左后视镜出水管33和右后视镜出水管34分别与左后视镜加热管31的出水端和右后视镜加热管32的出水端连接。
更进一步的,所述混合动力汽车内设有余热控制器,所述电机冷却管路3上设有水泵Ⅰ18和温度传感器Ⅰ24,所述水泵Ⅰ18用于驱动电机冷却管路3中的冷却介质循环流动,所述温度传感器Ⅰ24用于检测电机冷却管路3中冷却介质的温度并发送给余热控制器;
所述发动机冷却管路4上设有水泵Ⅱ19和温度传感器Ⅱ25,所述水泵Ⅱ19用于驱动发动机冷却管路4中的冷却介质循环流动,所述温度传感器Ⅱ25用于检测发动机冷却管路4中冷却介质的温度并发送给余热控制器;
所述集热管路7上设有水泵Ⅲ20,用于驱动集热管路7中加热介质的循环流动,所述热水箱8设有温度传感器Ⅲ26,用于检测热水箱8中加热介质的温度并发送给余热控制器;
所述座椅加热管路12上设有水泵Ⅳ22和温度传感器Ⅳ27,所述水泵Ⅳ22装在座椅加热进水管14上,用于驱动座椅加热管路12中加热介质的循环流动,所述温度传感器Ⅳ27装在座椅加热出水管15上,用于检测座椅加热管路12中加热介质的温度并发送给余热控制器;
所述后视镜加热管路13上设有水泵Ⅴ23和温度传感器Ⅴ28,所述水泵Ⅴ23装在后视镜加热进水管16上,用于驱动后视镜加热管路13中加热介质的循环流动,所述温度传感器Ⅴ28装在后视镜加热出水管17上,用于检测后视镜加热管路13中加热介质的温度并发送给余热控制器。
更进一步的,所述热交换器Ⅰ~Ⅱ、四通阀Ⅰ~Ⅱ和水泵Ⅰ~Ⅴ均与所述余热控制器电连接,并由所述余热控制器按照预设的控制方法进行控制,进而实现收集混合动力汽车动力***的余热对汽车座椅和后视镜进行加热。
二、一种混合动力汽车余热利用***控制方法
基于同一发明构思,本申请实施例还提供了一种混合动力汽车余热利用***控制方法,基于上述的混合动力汽车余热利用***,通过采集温度传感器Ⅰ~Ⅴ检测到的温度信息进行处理和判断,并控制热交换器Ⅰ~Ⅱ、四通阀Ⅰ~Ⅱ和水泵Ⅰ~Ⅴ执行相应动作,能够精确控制集热管路、座椅加热管路和后视镜加热管路中加热介质的温度,进而能够提升混合动力汽车动力***余热的利用效率,节约能源,同时能够保证汽车座椅和后视镜加热温度的稳定,提升车辆的驾驶体验。
如图4所示,所述混合动力汽车余热利用***控制方法具体包括如下步骤:
S1,开启水泵Ⅰ、水泵Ⅱ和水泵Ⅲ,使电机冷却管路、发动机冷却管路中的冷却介质和集热管路中的加热介质循环流动;
S2,判断温度传感器Ⅰ检测的温度值是否大于温度传感器Ⅲ检测的温度值,若是,则说明电机冷却管路中的余热能够进行利用,开启热交换器Ⅰ,使热量从电机冷却管路流入集热管路,若否,则说明电机冷却管路中的余热不足以进行利用,关闭热交换器Ⅰ,以防止集热管路中热量流失;
S3,判断温度传感器Ⅱ检测的温度值是否大于温度传感器Ⅲ检测的温度值,若是,则说明发动机冷却管路中的余热能够进行利用,此时开启热交换器Ⅱ,使热量从发动机冷却管路流入集热管路,若否,则说明发动机冷却管路中的余热不足以进行利用,此时关闭热交换器Ⅱ,以防止集热管路中热量流失;
S4,判断温度传感器Ⅲ检测的温度值是否大于预设温度值A(具体为55℃),若是,则说明热水箱中加热介质的温度足以保证本***的加热效果,此时关闭PTC加热器,以节约车辆电能,若否,则说明热水箱中加热介质的温度不足以保证本***的加热效果,此时开启PTC加热器,使热水箱中加热介质的温度能够满足加热效果的要求;
S5,开启四通阀Ⅰ的a端和b端,开启四通阀Ⅱ的a端和d端,使热水箱中加热介质流入加热管路中;
S6,判断温度传感器Ⅳ检测的温度值是否大于预设温度值B(具体为35℃),若是,则说明座椅加热管路中加热介质的温度足以满足座椅的加热需求,此时关闭四通阀Ⅰ的d端和c端并关闭水泵Ⅳ,不让加热管路中的加热介质流入座椅加热管路中,若否,则说明座椅加热管路中加热介质的温度不足以满足座椅的加热需求,此时开启四通阀Ⅰ的d端和c端并开启水泵Ⅳ,使加热管路中的加热介质流入座椅加热管路中对座椅进行加热;
S7,判断温度传感器Ⅴ检测的温度值是否大于预设温度值C(具体为35℃),若是,则说明后视镜加热管路中加热介质的温度足以满足后视镜的加热需求,此时关闭四通阀Ⅱ的b端和c端并关闭水泵Ⅴ,不让加热管路中的加热介质流入后视镜加热管路中,若否,则说明后视镜加热管路中加热介质的温度不足以满足后视镜的加热需求,此时开启四通阀Ⅱ的b端和c端并开启水泵Ⅴ,使加热管路中的加热介质流入后视镜加热管路中对后视镜进行加热。
基于同一发明构思,本申请实施例还提供了一种混合动力汽车,包括如上所述的一种混合动力汽车余热利用***。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述混合动力汽车余热利用***适用于装有电机(1)和发动机(2)的混合动力汽车,所述***包括设于电机(1)周围的电机冷却管路(3)和设于发动机(2)周围的发动机冷却管路(4),所述电机冷却管路(3)通过热交换器Ⅰ(5)与集热管路(7)进行热交换,所述发动机冷却管路(4)通过热交换器Ⅱ(6)与集热管路(7)进行热交换,所述集热管路(7)中串接有热水箱(8)和PTC加热器(9),所述热水箱(8)连接有加热管路(21),所述加热管路(21)通过四通阀Ⅰ(10)和四通阀Ⅱ(11)分别与座椅加热管路(12)和后视镜加热管路(13)连接;
所述电机冷却管路(3)上设有水泵Ⅰ(18)和温度传感器Ⅰ(24),所述发动机冷却管路(4)上设有水泵Ⅱ(19)和温度传感器Ⅱ(25),所述集热管路(7)上设有水泵Ⅲ(20),所述热水箱(8)设有温度传感器Ⅲ(26),所述座椅加热管路(12)上设有水泵Ⅳ(22)和温度传感器Ⅳ(27),所述后视镜加热管路(13)上设有水泵Ⅴ(23)和温度传感器Ⅴ(28);
所述混合动力汽车内设有余热控制器,用于接收所述温度传感器Ⅰ~Ⅴ发送的温度信息,所述热交换器Ⅰ~Ⅱ、四通阀Ⅰ~Ⅱ和水泵Ⅰ~Ⅴ均与所述余热控制器电连接,并由所述余热控制器按照预设的控制方法进行控制;
所述控制方法包括如下步骤:
S1,开启水泵Ⅰ、水泵Ⅱ和水泵Ⅲ;
S2,判断温度传感器Ⅰ的值是否大于温度传感器Ⅲ的值,若是,则开启热交换器Ⅰ,若否,则关闭热交换器Ⅰ;
S3,判断温度传感器Ⅱ的值是否大于温度传感器Ⅲ的值,若是,则开启热交换器Ⅱ,若否,则关闭热交换器Ⅱ;
S4,判断温度传感器Ⅲ的值是否大于预设温度值A,若是,则关闭PTC加热器,若否,则开启PTC加热器;
S5,开启四通阀Ⅰ的a端和b端,开启四通阀Ⅱ的a端和d端;
S6,判断温度传感器Ⅳ的值是否大于预设温度值B,若是,则关闭四通阀Ⅰ的d端和c端并关闭水泵Ⅳ,若否,则开启四通阀Ⅰ的d端和c端并开启水泵Ⅳ;
S7,判断温度传感器Ⅴ的值是否大于预设温度值C,若是,则关闭四通阀Ⅱ的b端和c端并关闭水泵Ⅴ,若否,则开启四通阀Ⅱ的b端和c端并开启水泵Ⅴ。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述四通阀Ⅰ(10)的a端和b端串接在加热管路(21)中,所述四通阀Ⅰ(10)的d端和c端分别与座椅加热进水管(14)和座椅加热出水管(15)连接。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述四通阀Ⅱ(11)的a端和d端串接在加热管路(21)中,所述四通阀Ⅱ(11)的c端和b端分别与后视镜加热进水管(16)和后视镜加热出水管(17)连接。
4.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述座椅加热进水管(14)上设有水泵Ⅳ(22),所述座椅加热出水管(15)上设有温度传感器Ⅳ(27)。
5.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述后视镜加热进水管(16)上设有水泵Ⅴ(23),所述后视镜加热出水管(17)上设有温度传感器Ⅴ(28)。
6.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述座椅加热管路(12)呈多段弯曲状且均匀的布设于汽车主驾驶座椅下方。
7.根据权利要求3所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述后视镜加热进水管(16)通过左后视镜进水管(29)和右后视镜进水管(30)分别与左后视镜加热管(31)的进水端和右后视镜加热管(32)的进水端连接;
所述后视镜加热出水管(17)通过左后视镜出水管(33)和右后视镜出水管(34)分别与左后视镜加热管(31)的出水端和右后视镜加热管(32)的出水端连接。
8.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法,其特征在于,所述预设温度值A大于预设温度值B,所述预设温度值A大于预设温度值C。
9.一种混合动力汽车,其特征在于,采用如权利要求1~8任一项所述的一种混合动力汽车余热利用***控制方法。
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