CN115257355A - 热管理***及其控制方法、以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热管理***及其控制方法、以及车辆,热管理***包括电机换热回路及电池换热回路,电机换热回路包括电机控制模块及电机散热模块,以及通过第一控制阀与电机散热模块并联的第一连接管路,电机控制模块包括驱动电机组件及与变速器串联形成回路的油冷器;电池换热回路包括电池模块及换热模块;电机换热回路与电池换热回路之间连接有四通阀,本热管理***通过增设第一连接管路及第一控制阀,实现了对电机散热模块是否进行短路的选择。本热管理***通过增设四通阀,实现了对电机散热回路与电池散热回路独立工作或串联的选择,车辆在不同环境下使用均能够通过调整第一控制阀及四通阀,最大化利用***的余热对油冷器进行加热。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域,尤其涉及一种热管理***及其控制方法、以及车辆。
背景技术
混联增程式混合动力汽车作为一种可显著提升燃油经济性的车型,近些年成为各大主机厂研究的对象,混联增程式动力汽车各***及其零部件由于设计需求不同,工作温度区间会有差异,核心动力零部件需要借助外界手段将温度控制在适宜的温度区间,以确保零部件的稳定、高效工作。
混合动力汽车采用双动力源驱动的形式,整车热管理相较传统动力,需同步考虑发动机和电驱/电池***等新能源部件的协同工作,需考虑不同驱动模式下动力部件的稳定工作,保证整车动力经济性、高/低温温控需求,以提高整车在极端(高/低温,高海拔)工况条件下的适应性和耐久性。
混合动力汽车的动力***若温度过高,容易导致整车动力下降,影响零部件寿命,甚至导致较严重的热害、起火问题;该动力***若温度过低,会影响电池放电能力和发动机的燃烧状态。现有混联式混合动力汽车相比纯电汽车以及传统汽车具有更多的热管理部件,使得热管理***除满足性能外还需具有可行性并有合理的成本。
混合动力汽车PHEV动力往往搭载大电池包,纯电续航可达到≥50km,但在冬天低温条件下,和大部分纯电车型一样,混动车型同样会因为低温下电池放电能力减弱,导致纯电续航衰减20%-30%左右,甚至有些能达到一半以上;低温还会导致电池存在析锂问题,造成不可逆损害。为解决这一问题,已有热处理***将通过阀门控制将电池与电机控制模块串联,以充分利用电机控制模块中电机产生的余热对电池进行加热。但是这将导致电机控制模块中的与变速器串联的油冷器热量不足,影响变速器的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热管理***及其控制方法、以及车辆,旨在解决现有混合动力汽车中的油冷器在低温时无法被有效加热的技术问题。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
第一方面,提供一种热管理***,包括
电机换热回路,包括首尾依次串联形成回路的电机控制模块及电机散热模块,以及通过第一控制阀与所述电机散热模块并联的第一连接管路,所述电机控制模块包括串联的驱动电机组件及与变速器串联形成回路的油冷器;
电池换热回路,包括首尾依次串联形成回路的电池模块及换热模块;
其中,所述电机换热回路与所述电池换热回路之间连接有四通阀,所述四通阀控制所述电机控制模块、所述电池模块、所述换热模块及所述电机散热模块依次串连形成回路,或控制断开所述电机换热回路与所述电池换热回路之间的连通。
在第一方面的其中一个实施例中,所述电机换热回路还包括通过第二控制阀与所述油冷器相并联的第二连接管路。
在第一方面的其中一个实施例中,所述电机控制模块、所述四通阀、所述电池模块及截止阀依次首尾相连形成回路,所述截止阀用于控制所述电机控制模块及所述电池模块之间的通断。
在第一方面的其中一个实施例中,所述热管理***还包括发动机换热回路,所述发动机换热回路包括首尾依次串连形成回路的所述换热模块、发动机模块及暖风模块,所述暖风模块包括串联的热敏电阻及暖风芯体,以使得所述换热模块、所述发动机模块、所述热敏电阻及所述暖风芯体依次串联形成所述发动机换热回路。
在第一方面的其中一个实施例中,所述发动机换热回路还包括通过至少一个第三控制阀与所述发动机模块并联的第三连接管路。
在第一方面的其中一个实施例中,所述热管理***还包括用于向各回路通入冷却液的溢水罐及节温器;所述发动机模块、所述电机散热模块及所述节温器依次首尾连接形成散热回路。
第二方面,提供一种热管理***的控制方法,应用于如上各实施例所述的热管理***,热管理***的控制方法包括:
电机模块加热油冷器步骤:在电动模式下,控制所述四通阀断开所述电机换热回路及所述电池换热回路之间的连通,并控制所述第一控制阀断开所述电机控制模块与所述电机散热模块的连通,以使得所述驱动电机组件及所述油冷器串联形成一回路。
在第二方面的其中一个实施例中,所述热管理***的控制方法还包括换热模块加热油冷器步骤:在混动模式下,控制所述四通阀连通所述电机换热回路及所述电池换热回路,并控制第一控制阀断开所述电机控制模块与所述电机散热模块的连通,以使得所述电机控制模块、所述电池模块及所述换热模块串联形成一回路。
在第二方面的其中一个实施例中,所述电机换热回路还包括第二连接管路,所述第二连接管路通过第二控制阀与所述油冷器相并联;
所述热管理***的控制方法还包括油冷器自热步骤:控制所述第二控制阀断开所述油冷器。
在第二方面的其中一个实施例中,所述电机换热回路还包括通过第二控制阀与所述油冷器相并联的第二连接管路,所述电机控制模块、所述四通阀、所述电池模块及截止阀依次首尾相连形成回路,所述热管理***的控制方法还包括电机废热加热电池步骤:当所述电机模块的水温高于所述电池模块水温且所述电池模块有加热需求时,控制所述截止阀打开,控制所述四通阀连通所述电机换热回路及所述电池换热回路,控制所述第二控制阀断开与所述油冷器的连接,并使得所述驱动电机组件、所述第二连接管路、所述四通阀、所述电池模块及所述截止阀依次首尾相连形成回路。
在第二方面的其中一个实施例中,所述热管理***还包括发动机换热回路,所述发动机换热回路包括首尾依次串连形成回路的换热模块、发动机模块及暖风模块,所述发动机换热回路还包括第三连接管路,所述第三连接管路通过至少一个第三控制阀与发动机模块并联,所述暖风模块包括串联的热敏电阻及暖风芯体;
换热模块加热电池步骤:控制所述四通阀断开电机换热回路及所述电池换热回路之间的连通;
在电动模式下,控制所述第三控制阀断开所述发动机模块,以使得所述换热模块及所述暖风模块依次首尾连接形成一回路;
在混动模式下,当所述发动机模块的水温大于热敏电阻处的水温时,控制所述第三控制阀断开所述第三连接管路,以使得所述换热模块、所述发动机模块及所述暖风模块依次首尾连接形成一回路。
第三方面,提供一种车辆,包括如上各实施例所述的热管理***。
本发明相对于现有技术的技术效果是:本热管理***通过增设与电机散热模块并联的第一连接管路及用于控制第一连接管路与电机散热模块通断的第一控制阀实现对油冷器的加热,实现了对电机散热模块是否进行短路的选择,在对电机散热模块进行短路后,驱动电机组件所产生的热量可用于对油冷器的加热,减少能量的浪费。本热管理***通过增设连接于第一电机管路与第二电池管路之间的四通阀,实现了对电机散热回路与电池散热回路独立工作或串联的选择,当电机散热回路与电池散热回路串联时,换热模块所产生的热量可同步应用至油冷器上,以增加对油冷器的加热渠道。这样,车辆在不同环境下使用均能够通过调整第一控制阀及四通阀,最大化利用***的余热对油冷器进行加热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的热管理***的结构示意图;
图2是电机冷却步骤中热管理***的连通路径图;
图3是电池冷却步骤中热管理***的连通路径图;
图4是电机废热加热电池步骤中热管理***的连通路径图;
图5是换热模块加热电池步骤中热管理***的连通路径图;
图6是电机废热加热油冷器步骤中热管理***的连通路径图;
图7是换热模块加热油冷器步骤中热管理***的连通路径图。
附图标记说明:
100、电机换热回路;200、电池换热回路;300、发动机换热回路;11、电机控制模块;111、驱动电机组件;1111、前驱电机控制器模块;1112、前驱电机模块;1113、二合一控制器模块;1114、后驱电机模块;112、油冷器;12、第一电机管路;13、电机散热模块;131、电机散热器;132、高温散热器;14、第二电机管路;15、第一连接管路;16、第一控制阀;17、第二连接管路;18、第二控制阀;21、电池模块;22、第一电池管路;23、换热模块;24、激冷器;25、第二电池管路;30、截止阀;40、四通阀;41、第一通路;42、第二通路;43、第三通路;44、第四通路;51、第一发动机管路;52、发动机模块;53、第二发动机管路;54、暖风模块;541、热敏电阻;542、暖风芯体;55、第三发动机管路;56、第三连接管路;57、第三控制阀;80、电子水泵;81、节温器;90、溢水罐。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“串联”、“并联”等术语应做广义理解,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,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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。
本发明提供一种热管理***及车辆,该车辆为混合动力汽车,该热管理***应用于车辆中,用于对电池、发动机及电机进行换热,以保证车辆的正常运行。
请参阅图1,热管理***包括电机换热回路100、电池换热回路200及发动机换热回路300。溢水罐90用于向各回路通入冷却液,该三个回路通过冷却液的流动进行热量传递。三个回路中均连接有电子水泵80,用以提供冷却液的流动动力。
请参阅图1,电机换热回路100包括首尾依次串联形成回路的电机控制模块11及电机散热模块13,以及通过第一控制阀16与电机散热模块13并联的第一连接管路15,具体为电机控制模块11、第一电机管路12、电机散热模块13及第二电机管路14首尾依次串联形成回路。当电机启动后,电机发热,若温度过高则会影响电机正常工作,电机散热模块13可对电机控制模块11进行散热,以使得电机控制模块11保持均温工作。
其中,请参阅图1,电机散热模块13包括电机散热器131及高温散热器132,电机散热器131用于对电机控制模块11进行散热,发动机模块52、电机散热模块13及节温器81可依次首尾连接形成散热回路,其中,电机散热模块13中的高温散热器132可与发动机模块52及节温器81串联,以对发动机模块52进行降温。具体地,溢水罐90设有两个,一个溢水罐90用于向电机换热回路100及电池换热回路200中通入冷却液,另一溢水罐90通过向高温散热器132中通入冷却液以使得冷却液流动至发动机换热回路300。
在该实施例中,请参阅图1,第一连接管路15通过第一控制阀16与电机散热模块13并联,第一控制阀16能够控制第一连接管路15断开而使得电机散热模块13连接于回路中,此时电机控制模块11、第一电机管路12、电机散热模块13及第二电机管路14形成一回路,或,第一控制阀16能够控制电机散热模块13断开而使得第一连接管路15连接于回路中,此时电机控制模块11、第一电机管路12、第一连接管路15及第二电机管路14形成一回路。第一连接管路15的一端可通过第一控制阀16与第二电机管路14相连,第一连接管路15的另一端可通过三通与第一电机管路12相连。第一连接管路15的另一端也可通过另一第一控制阀16与第一电机管路12相连,此处不做限定。其中,第一控制阀16可以为三通阀,该三通阀的三个接口分别与电机散热模块13、电机控制模块11及第一连接管路15相连通。
请参阅图1,电机控制模块11包括串联的驱动电机组件111及油冷器112,其中,油冷器112还能够与变速器模块串联形成一回路,也就是说,油冷器112既串联于驱动电机组件111所在的回路中,也串联于变速器所在的回路中。
请参阅图1,驱动电机组件111包括依次串连的前驱电机控制器模块1111、前驱电机模块1112、二合一控制器模块1113及后驱电机模块1114,油冷器112与后驱电机模块1114串联。需要说明的是,上述模块串联于回路中指的是该模块中的供冷却液流通的管路串联于回路中,当冷却液流过该模块时能够与该模块进行热交换。以下涉及的模块的含义相同,不再赘述。冷却液在电机换热回路100中的流动方向为第二电机管路14、前驱电机控制器模块1111、前驱电机模块1112、二合一控制器模块1113、后驱电机模块1114、油冷器112、第一电机管路12、电机散热模块13或第一连接管路15、第二电机管路14。
请参阅图1,电池换热回路200包括首尾依次串联形成回路的电池模块21及换热模块23,具体为电池模块21、第一电池管路22、换热模块23及第二电池管路25首尾依次串联形成回路。其中,换热模块23可以为主动发热装置,也可为工作时产生余热的其他功能模块,还可以为在换热过程中散发的热量的换热器。在该实施例中,换热模块23为换热器,该换热器串联于发动机换热回路300。换热器能够将发动机换热回路300中的热量传递至电池换热回路200中,以对电池模块21进行加热。换热器可选为板式换热器。
可选的,请参阅图1,电池换热回路200中还可包括激冷器24,激冷器24可串联于电池换热回路200中,激冷器24用于冷却电池换热回路200中的冷却液。当电池需要冷却时,开启激冷器24且关闭换热模块23;当电池需要加热时,开启换热模块23且关闭激冷器24。这样,用户便可根据电池的加热冷却需要来调整换热模块23开启或激冷器24开启。
其中,请参阅图1,第一电机管路12与第二电池管路25之间连接有四通阀40,电机换热回路100与电池换热回路200之间连接有四通阀40,四通阀40控制电机控制模块11、电池模块21、换热模块23及电机散热模块13依次串连形成回路,或控制断开电机换热回路100与电池换热回路200之间的连通。具体而言,四通阀40具有首尾依次连通的第一通路41、第二通路42、第三通路43及第四通路44,第一通路41串联于电机换热回路100,第三通路43串联于电池换热回路200,四通阀40能够控制第二通路42及第四通路44断开且第一通路41及第三通路43连通,或控制第一通路41及第三通路43断开且第二通路42及第四通路44连通。也就是说,第一电机管路12被第一通路41截为电机侧支路及散热侧支路,电机侧支路与电机控制模块11串联,散热侧支路与电机散热模块13串联,第二电池管路25被第三通路43截为电池侧支路及换热侧支路,电池侧支路与电池模块21串联,换热侧支路与换热器串联。当四通阀40控制第二通路42及第四通路44断开且第一通路41及第三通路43连通时,电机侧支路及散热侧支路通过第一通路41串联,电池侧支路及换热侧支路通过第三通路43串联,此时电机换热回路100与电池换热回路200均独立工作;当四通阀40控制第一通路41及第三通路43断开且第二通路42及第四通路44连通时,电机侧支路及电池侧支路通过第二通路42串联,散热侧支路及换热侧支路通过第四通路44串联,此时电机换热回路100与电池换热回路200串联形成新的换热***。
在车辆工作时,变速器中的油温不可过低,若油温过低,则会使得油粘度大大降低,进而使得纯电续航和油耗都出现不同程度的衰减。本热管理***通过增设与电机散热模块13并联的第一连接管路15及用于控制第一连接管路15与电机散热模块13通断的第一控制阀16实现对油冷器112的加热,实现了对电机散热模块13是否进行短路的选择,在对电机散热模块13进行短路后,驱动电机组件111所产生的热量可用于对油冷器112的加热,减少能量的浪费。本热管理***通过增设连接于第一电机管路12与第二电池管路25之间的四通阀40,实现了对电机散热回路与电池散热回路独立工作或串联的选择,当电机散热回路与电池散热回路串联时,换热器所产生的热量可同步应用至油冷器112上,以增加对油冷器112的加热渠道。这样,车辆在不同环境下使用均能够通过调整第一控制阀16及四通阀40,最大化利用***的余热对油冷器112进行加热。
在需要对油冷器112进行加热的情况下,若车辆处于电动模式,控制四通阀40断开第二通路42及第四通路44而连通第一通路41及第三通路43,以使得电机换热回路100独立工作,控制第一控制阀16断开电机控制模块11与电机散热模块13的连通,以使得电机散热模块13被短路,此时第一电机管路12、第一连接管路15、第二电机管路14及电机控制模块11依次串联形成一回路,这样,驱动电机组件111工作时产生的热量对油冷器112进行加热,不仅提高了油冷器112的温度,而且避免了驱动电机组件111余热的浪费。若车辆处于混动模式下,控制四通阀40断开第一通路41及第三通路43而连通第二通路42及第四通路44,以使得电机换热回路100与电池换热回路200串联,控制第一控制阀16断开电机控制模块11与电机散热模块13的连通,以使得电机散热模块13被短路,此时电机控制模块11、电池模块21及换热模块23串联形成一回路,这样,换热器产生的热量便能够同时供给给油冷器112,不仅提高了油冷器112的温度,而且增加了对油冷器112的加热渠道,节省单独为油冷器112加热的能量消耗,节约成本。
请参阅图1,电机换热回路100还包括第二连接管路17,第二连接管路17通过第二控制阀18与油冷器112相并联,第二控制阀18能够控制第二连接管路17断开而使得油冷器112连接于电机散热回路中,或,第二控制阀18能够控制油冷器112断开而使得第二连接管路17连接于回路中。具体地,第二连接管路17的一端可通过第二控制阀18分别与油冷器112及驱动电机组件111相连,第二连接管路17的另一端可通过三通分别与第一电机管路12及油冷器112相连。第二连接管路17的另一端也可通过另一第二控制器分别与第一电机管路12及油冷器112相连,此处不做限定。其中,第二控制阀18可以为三通阀,该三通阀的三个接口分别与电机散热模块13、电机控制模块11及第二连接管路17相连通。在低温环境下,若电机散热回路中的冷却液长时间温度较低,可控制第二控制阀18将第一电机管路12与第二连接管路17相连通,并控制第一电机管路12与油冷器112断开,此时油冷器112被短路,驱动电机组件111与第一电机管路12之间通过第二连接管路17相连通,油冷器112与变速器形成独立工作的回路,这样,油冷器112便能够通过变速器在工作过程中的自热来加热,避免出现连接在电机换热回路100中时较冷的冷却液流动所带来的热量的流失,同时减少低温回路其他零部件对油冷器112油温的影响,提高变速器温升速率。
当电池模块21需要加热时,可通过驱动电机组件111的余热或换热模块23的余热对电池模块21进行加热。
请参阅图1,电机控制模块11、四通阀40、电池模块21及截止阀30依次首尾相连形成回路,截止阀30用于控制电机控制模块11及电池模块21之间的通断。具体地,第二电机管路14与第一电池管路22之间通过截止阀30控制通断。当需要通过驱动电机组件111的余热对电池模块21进行加热时,控制四通阀40连通第二通路42并断开第一通路41及第四通路44,控制截止阀30连通第二电机管路14及第一电池管路22,控制第二控制阀18连通第二连接管路17并断开油冷器112,此时第二连接管路17将油冷器112短路,驱动电机组件111与电池模块21形成一回路,这样,驱动电机组件111所产生的热量便全部供应给电池模块21,从而对电池模块21进行加热。
当需要通过换热模块23的余热对电池模块21进行加热时,换热模块23可采用发动机换热回路300中的换热器。当需要通过换热器的余热对电池模块21进行加热时,切断截止阀30,并控制四通阀40连通第三通路43并断开第二通路42及第四通路44,这样电池模块21便与换热器形成一回路,发动机换热回路300通过换热器散热,并将热量传递至电池换热回路200,从而加热电池模块21。
其中,发动机换热回路300包括首尾依次串连形成回路的换热模块23、发动机模块52及暖风模块54,具体地,换热模块23可以为换热器,发动机换热回路300包括首尾依次串连形成回路的换热器、第一发动机管路51、发动机模块52、第二发动机管路53、暖风模块54及第三发动机管路55,换热器串联于第一电池管路22中。暖风模块54用于满足乘员舱的供暖需求。暖风模块54包括串联的热敏电阻541及暖风芯体542,以使得换热模块23、发动机模块52、热敏电阻541及暖风芯体542依次串联形成发动机换热回路300。当发动机模块52的水温高于热敏电阻541处的水温时,发动机模块52及暖风模块54均需要散热,此时换热器与发动机模块52及暖风模块54的串联能够帮助发动机模块52及暖风模块54进行有效散热,并将热量提供至电池换热回路200中。
请参阅图1,发动机换热回路300还包括第三连接管路56,第三连接管路56通过第三控制阀57与发动机模块52并联,第三控制阀57能够控制第三连接管路56断开而使得发动机模块52连接于发动机散热回路中,或,第三控制阀57能够控制发动机模块52断开而使得第三连接管路56连接于回路中。具体地,第三连接管路56的一端可通过第三控制阀57与第一发动机管路51相连通,第三连接管路56的另一端可通过三通与第二发动机管路53相连通。第三连接管路56的另一端也可通过另一第三控制器与第二发动机管路53相连通,此处不做限定。其中,第三控制阀57可以为三通阀,该三通阀的三个接口分别与发动机模块52、换热器及第三连接管路56相连通。当发动机模块52不需要散热冷却时,可通过控制第三控制阀57使得发动机短路,此时换热器、第一发动机管路51、第三连接管路56、第二发动机管路53、暖风模块54及第三发动机管路55形成一回路,此时换热器用于对暖风模块54进行散热。
本发明提供还提供一种车辆,该车辆包括上述实施例中提供的热管理***,该热管理***与上述实施例中的热管理***结构相同,所起的作用也相同,此处不赘述。该车辆可通过上述热管理***实现对油冷器112的匀温、冷却、加热功能,还可以满足整车全天候的热管理,实现最大限度的热量利用。
本发明还提供一种热管理***的控制方法,包括设置电机换热回路100、设置电池换热回路200、设置发动机换热回路300、设置四通阀40、电机冷却步骤、电池冷却步骤、电机废热加热油冷器步骤、换热模块加热油冷器步骤、油冷器自热步骤、电机废热加热电池步骤及换热模块加热电池步骤。其中,设置电机换热回路100、设置电池换热回路200、设置发动机换热回路300、设置四通阀40与上述实施例中的设置方式相同,此处不赘述。
夏季高温(环境温度>30℃)/春秋常温(环境温度在10℃~30℃范围)整车大负荷运行时,电机模块和电池模块21均需冷却,此时采用电机冷却步骤及电池冷却步骤。
请参阅图2,电机冷却步骤包括:控制四通阀40断开电机换热回路100及电池换热回路200之间的连通,即控制四通阀40连通第一通路41及第三通路43并断开第二通路42及第四通路44,控制第一控制阀16连通第二电机管路14与电机散热模块13并断开第二电机管路14与第一连接管路15,以使得电机控制模块11与电机散热模块13串联,电机散热模块13用于对电机驱动组件进行冷却。
其中,请参阅图2,当电机散热回路存在冷却/均温需求,且变速器无冷却需求时,采用油冷器自热步骤:控制第二控制阀18连通第一电机管路12及第一连接管路15且断开第一电机管路12与油冷器112,以使得油冷器112与变速器形成的回路独立于电机散热回路外,避免油冷器112被电机散热模块13冷却,减少低温回路其他零部件对油冷器112油温的影响,提高变速器温升速率。
请参阅图3,当电机散热回路存在冷却/均温需求,且变速器有冷却需求时,控制第二控制阀18连通第一电机管路12与油冷器112且断开第一电机管路12及第一连接管路15,以使得油冷器112串联于电机散热回路中,电机散热模块13得以对油冷器112进行散热,确保变速器油温在适宜的温度范围内,减少整车传动损耗。
请参阅图3,电池冷却步骤包括:控制四通阀40断开电机换热回路100及电池换热回路200之间的连通,即控制四通阀40连通第一通路41及第三通路43并断开第二通路42及第四通路44,以使得电池与激冷器24串联,激冷器24用于对电池模块21进行冷却。
当电池模块21发出冷却需求或均温性需求时,可开启激冷器24,以通过激冷器24冷却电池换热回路200中的冷却液;当无电池模块21冷却需求时,可关闭激冷器24,此时电池换热回路200可处于均温环境中。
在春秋低温情况下(环境温度在-5℃~20℃范围),整车运行过程中,当前驱电机控制器入口水温-电池模块21最低值≥5℃(TBD),且电池模块21最低值≤20℃(TBD),且20℃<电机控制器入口水温≤40℃时,采用电机废热加热电池步骤。请参阅图4,电机废热加热电池步骤包括:控制截止阀30打开,控制四通阀40连通电机换热回路100及电池换热回路200,即控制四通阀40断开第一通路41及第三通路43而连通第二通路42及第四通路44,控制第二控制阀18断开与油冷器112的连接,即控制第二控制阀18断开第一电机管路12与油冷器112的连通,并使得驱动电机组件111、第二连接管路17、四通阀40、电池模块21及截止阀30依次首尾相连形成回路。具体地,通过截止阀30连通第二电机管路14与第一电池管路22,控制四通阀40断开第一通路41及第三通路43而连通第二通路42及第四通路44,控制第二控制阀18断开第一电机管路12与油冷器112的连通,并使得第二连接管路17串联于第一电机管路12及驱动电机组件111之间。这样电机控制模块11与电池串联形成一回路,以通过驱动电机组件111的余热加热电池模块21。
其中,请参阅图4,当变速器油温较低时,采用油冷器自热步骤:控制第二控制阀18断开油冷器112,即控制第二控制阀18连通第一电机管路12及第一连接管路15且断开第一电机管路12与油冷器112,并使得第二连接管路17串联于第一电机管路12及驱动电机组件111之间,这样油冷器112与变速器形成的回路独立于上述电机加热电池的回路外,避免油冷器112消耗驱动电机组件111产生的热量。
在春秋低温(环境温度在-5℃~10℃范围)和冬季(环境温度<-5℃)情况下,驱电机控制器入口水温<20℃(TBD)时,采用换热模块加热电池步骤。请参阅图5,换热模块加热电池步骤包括:控制四通阀40断开电机换热回路100及电池换热回路200之间的连通,即控制四通阀40断开第二通路42及第四通路44而连通第一通路41及第三通路43,这样发动机换热回路300中产生的余热便能够通过作为换热模块23的换热器传递至电池换热回路200中,从而实现对电池模块21的加热。
其中,在车辆电动模式下,控制第三控制阀57断开发动机模块52,以使得换热模块23及暖风模块54依次首尾连接形成一回路,具体为换热器、第一发动机管路51、第三连接管路56、第二发动机管路53、暖风模块54及第三发动机管路55依次首尾连接形成一回路。这样便利用热敏电阻541产生的热量加热了发动机换热回路300中的冷却液,并通过换热器将热量传递至电池换热回路200中,从而实现对电池的加热。
在车辆混动模式下,则需要判断发动机模块52水温和热敏电阻541出口水温高低,当发动机模块52水温大于热敏电阻541出口水温时,控制第三控制阀57断开第三连接管路56,以使得换热模块23、发动机模块52及暖风模块54依次首尾连接形成一回路,具体为换热器、第一发动机管路51、发动机、第二发动机管路53、暖风模块54及第三发动机管路55依次首尾连接形成一回路。这样,发动机模块52及热敏电阻541产生的热量均用于加热发动机换热回路300中的冷却液,该热量通过换热器将热量传递至电池换热回路200中,从而实现对电池的加热。
当在行车过程中;如识别到电池无加热/冷却需求,且整车在EV模式下时,整车通过检测传感器温度,判断当电机控制器入口水温≤40℃且前驱电机入口水温-油冷器112油温≥5℃(TBD)时,可采用电机废热加热油冷器步骤。请参阅图6,电机废热加热油冷器步骤包括:控制四通阀40断开电机换热回路100及电池换热回路200之间的连通,即控制四通阀40断开第二通路42及第四通路44而连通第一通路41及第三通路43,并控制第一控制阀16断开电机控制模块11与电机散热模块13的连通,以使得驱动电机组件111及油冷器112串联形成一回路,具体为第一电机管路12、第一连接管路15、第二电机管路14、驱动电机组件111及油冷器112首尾依次串联形成一回路。此时油冷器112与驱动电机组件111串联,同时电机散热模块13被短路,驱动电机组件111所产生的热量得以用于对油冷器112进行加热,节约能耗。
当在行车过程中;如识别到电池模块21无加热/冷却需求,且整车在混动模式下时,当前电机控制器入口水温≤40℃,且前驱电机入口水温-油冷器112油温≥5℃(TBD),且发动机模块52水温≥80℃(TBD)时,可采用换热模块加热油冷器步骤。请参阅图7,该换热模块加热油冷器步骤包括:控制四通阀40连通电机换热回路100及电池换热回路200,即控制四通阀40断开第一通路41及第三通路43而连通第二通路42及第四通路44,并控制第一控制阀16断开电机控制模块11与电机散热模块13的连通,以使得电机控制模块11、电池模块21及换热模块23串联形成一回路。此时驱动电机组件111、油冷器112、电池模块21及换热器串联形成一回路,发动机换热回路300中可通过第三控制阀57断开第一发动机管路51与第三连接管路56的连通并连通发动机模块52与第一发动机管路51,以使得发动机模块52所产生的热量及暖风模块54所产生的热量均通过换热器传递至油冷器112所在回路中,从而对油冷器112进行加热。
这样,本热管理***的控制方法便可通过驱动电机组件111的废热、发动机模块52余热两种热源根据不同环境和车辆模式的智能切换实现变速器加热功能,提高变速器油温温升速率,进而提升整车动力性和经济性。
本热管理***的控制方法可实现驱动电机组件111及电池模块21的匀温、冷却、加热功能,可以满足整车全天候的热管理,并实现最大限度的热量利用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,仅具体描述了本发明的技术原理,这些描述只是为了解释本发明的原理,不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释,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,及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种热管理***,其特征在于,包括
电机换热回路,包括首尾依次串联形成回路的电机控制模块及电机散热模块,以及通过第一控制阀与所述电机散热模块并联的第一连接管路,所述电机控制模块包括串联的驱动电机组件及与变速器串联形成回路的油冷器;
电池换热回路,包括首尾依次串联形成回路的电池模块及换热模块;
其中,所述电机换热回路与所述电池换热回路之间连接有四通阀,所述四通阀控制所述电机控制模块、所述电池模块、所述换热模块及所述电机散热模块依次串连形成回路,或控制断开所述电机换热回路与所述电池换热回路之间的连通。
2.如权利要求1所述的热管理***,其特征在于,所述电机换热回路还包括通过第二控制阀与所述油冷器相并联的第二连接管路。
3.如权利要求1所述的热管理***,其特征在于,所述电机控制模块、所述四通阀、所述电池模块及截止阀依次首尾相连形成回路,所述截止阀用于控制所述电机控制模块及所述电池模块之间的通断。
4.如权利要求1所述的热管理***,其特征在于,所述热管理***还包括发动机换热回路,所述发动机换热回路包括首尾依次串连形成回路的所述换热模块、发动机模块及暖风模块;所述暖风模块包括串联的热敏电阻及暖风芯体,以使得所述换热模块、所述发动机模块、所述热敏电阻及所述暖风芯体依次串联形成所述发动机换热回路。
5.如权利要求4所述的热管理***,其特征在于,所述发动机换热回路还包括通过至少一个第三控制阀与所述发动机模块并联的第三连接管路。
6.如权利要求4所述的热管理***,其特征在于,所述热管理***还包括节温器及用于向各回路通入冷却液的溢水罐;所述发动机模块、所述电机散热模块及所述节温器依次首尾连接形成散热回路。
7.一种热管理***的控制方法,应用于如权利要求1至6任一项所述的热管理***,其特征在于,热管理***的控制方法包括:
电机模块加热油冷器步骤:在电动模式下,控制所述四通阀断开所述电机换热回路及所述电池换热回路之间的连通,并控制所述第一控制阀断开所述电机控制模块与所述电机散热模块的连通,以使得所述驱动电机组件及所述油冷器串联形成一回路。
8.如权利要求7所述的热管理***的控制方法,其特征在于,所述热管理***的控制方法还包括换热模块加热油冷器步骤:在混动模式下,控制所述四通阀连通所述电机换热回路及所述电池换热回路,并控制第一控制阀断开所述电机控制模块与所述电机散热模块的连通,以使得所述电机控制模块、所述电池模块及所述换热模块串联形成一回路。
9.如权利要求7所述的热管理***的控制方法,其特征在于,所述电机换热回路还包括第二连接管路,所述第二连接管路通过第二控制阀与所述油冷器相并联;
所述热管理***的控制方法还包括油冷器自热步骤:控制所述第二控制阀断开所述油冷器。
10.如权利要求7所述的热管理***的控制方法,其特征在于,所述电机换热回路还包括通过第二控制阀与所述油冷器相并联的第二连接管路,所述电机控制模块、所述四通阀、所述电池模块及截止阀依次首尾相连形成回路,所述热管理***的控制方法还包括电机废热加热电池步骤:当所述电机模块的水温高于所述电池模块水温且所述电池模块有加热需求时,控制所述截止阀打开,控制所述四通阀连通所述电机换热回路及所述电池换热回路,控制所述第二控制阀断开与所述油冷器的连接,并使得所述驱动电机组件、所述第二连接管路、所述四通阀、所述电池模块及所述截止阀依次首尾相连形成回路。
11.如权利要求7所述的热管理***的控制方法,其特征在于,所述热管理***还包括发动机换热回路,所述发动机换热回路包括首尾依次串连形成回路的换热模块、发动机模块及暖风模块,所述发动机换热回路还包括第三连接管路,所述第三连接管路通过至少一个第三控制阀与发动机模块并联,所述暖风模块包括串联的热敏电阻及暖风芯体;
换热模块加热电池步骤:控制所述四通阀断开所述电机换热回路及所述电池换热回路之间的连通;
在电动模式下,控制所述第三控制阀断开所述发动机模块,以使得所述换热模块及所述暖风模块依次首尾连接形成一回路;
在混动模式下,当所述发动机模块的水温大于热敏电阻处的水温时,控制所述第三控制阀断开所述第三连接管路,以使得所述换热模块、所述发动机模块及所述暖风模块依次首尾连接形成一回路。
12.一种车辆,其特征在于,包括如权利要求1至6任一项所述的热管理***。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20230021779A1 (en) * | 2019-09-17 | 2023-01-26 | Ford Global Technologies, Llc | Thermal management system for electrified vehicle |
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- 2022-09-01 CN CN202211064965.8A patent/CN115257355A/zh active Pending
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US20230021779A1 (en) * | 2019-09-17 | 2023-01-26 | Ford Global Technologies, Llc | Thermal management system for electrified vehicle |
US11898657B2 (en) * | 2019-09-17 | 2024-02-13 | Ford Global Technologies, Llc | Thermal management system for electrified vehicle |
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