CN115263530B - 混合动力发动机热管理***、控制方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合动力发动机热管理***、控制方法、车辆。包括：发动机进气中冷冷却回路，发动机进气中冷冷却回路包括中冷冷却管路，中冷冷却管路上设置有中冷换热器，其中，中冷换热器用于对经增压器增压后的气流进行热交换；电机冷却回路，电机冷却回路包括电机冷却管路，电机冷却管路与电机相邻地设置以进行热交换；其中，发动机进气中冷冷却回路和电机冷却回路具有相互独立进行热交换作业时的独立换热模式，以及发动机进气中冷冷却回路和电机冷却回路具有相连通且同时进行热交换作业时的联合换热模式。本申请将电机冷却回路与发动机冷却回路连通，通过电机的堵转加热产生的热量来加热发动机，以实现发动机更快的暖机。

Description

混合动力发动机热管理***、控制方法、车辆

技术领域

本发明涉及车辆发动机技术领域，具体而言，涉及一种混合动力发动机热管理***、控制方法、车辆。

背景技术

在石油资源日渐短缺的今天，面对日趋严格的油耗法规，传统纯内燃机驱动的车辆在降低油耗上成本越来越高，难度越来越大；混合动力车辆由于有电动机的辅助，在降低油耗上有很大的潜力，以欧洲厂家为代表的P2构型，以丰田为代表的双电机行星齿轮功率分流构型等都已实现量产，并取得了不错的油耗表现，获得了大众消费者的青睐；但无论是P2构型还是功率分流构型在国内应用时都面临较多的技术难题和技术壁垒，自主车型的应用上一直较为缓慢。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种混合动力发动机热管理***及具有其的车辆，以解决现有技术中发动机暖机速度过慢的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混合动力发动机热管理***，其特征在于，包括：发动机进气中冷冷却回路，发动机进气中冷冷却回路包括中冷冷却管路，中冷冷却管路上设置有中冷换热器，其中，中冷换热器用于对经增压器增压后的气流进行热交换，且中冷换热器与发动机连接，经中冷换热器换热后的气流直接通过发动机的进气歧管进入发动机内；电机冷却回路，电机冷却回路包括电机冷却管路，电机冷却管路与电机相邻地设置以进行热交换，电机冷却管路的进口端通过第一三通阀可选择地与中冷冷却管路连通设置，中冷换热器的出口端通过第二三通阀可选择地与电机冷却管路连通设置；其中，发动机进气中冷冷却回路和电机冷却回路具有相互独立进行热交换作业时的独立换热模式，以及发动机进气中冷冷却回路和电机冷却回路具有相连通且同时进行热交换作业时的联合换热模式。

进一步地，发动机进气中冷冷却回路包括第三三通阀、进气中冷散热器和第一水泵，其中，中冷换热器的出口端与第二三通阀的第一接口连通设置，第二三通阀的第二接口与电机冷却回路连通设置，第二三通阀的第三接口与第三三通阀的第一接口连通，第三三通阀的第二接口与进气中冷散热器的进口端连通，进气中冷散热器的出口端与第一水泵的进口端连通，第一水泵的出口端与第一三通阀的第一接口连通，第一三通阀的第二接口与中冷换热器的进口端连通，第一三通阀的第三接口与电机冷却管路连通设置，且第三三通阀的第三接口通过支路管路与连通进气中冷散热器的出口端和第一水泵的进口端之间的管路连通设置。

进一步地，发动机进气中冷冷却回路上设置有第一膨胀水箱，和/或，位于第一水泵和中冷换热器之间的管路上设置有第一水温传感器。

进一步地，电机冷却回路包括第四三通阀、第二水泵和电机回路散热器，第四三通阀的第一接口与第一三通阀的第三接口连通设置，第四三通阀的第二接口与第二水泵的进口端连通设置，第二水泵的出口端与电机回路散热器的进口端连通，电机回路散热器的出口端与第四三通阀的第三接口连通，其中，电机和逆变器与位于第二水泵和电机回路散热器之间的管路相邻地设置以进行热交换。

进一步地，电机冷却回路上设置有第二膨胀水箱，和/或，位于第二水泵和逆变器之间的管路上设置有第二水温传感器。

根据本发明的另一方面，提供了一种混合动力发动机热管理***的控制方法，方法用于控制上述的混合动力发动机热管理***，获取车辆所处的环境温度信息，在环境温度信息满足预设条件的情况下，且车辆处于高压上电状态；判断车辆是否具有采暖需求，其中，采暖需求由车辆的空调***提供；如果是，则控制发动机起机发电并生成提示信息，其中，提示信息用于提醒目标对象将车辆的行驶状态控制在预定状态时可更快暖机。

进一步地，在确定车辆具有采暖需求的情况下，且车辆处于静止状态，则控制电机堵转加热功能开启以使驱动电机堵转产生热量，控制第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀打开至设定位置，以将电机冷却回路与发动机进气中冷冷却回路连通以进入联合换热模式，以使发动机的进气温度快速上升，其中，驱动电机堵转所需的电能来自动力电池、发动机、发电机组合的发电。

进一步地，方法还包括：获取发动机的冷却液的温度，在确定发动机水温未超过预设值的情况下；获取车辆的档位信息，若车辆的档位为D档时，则控制驱动电机堵转加热功能停止，控制驱动电机输出一定扭矩以驱动车辆前进并保持联合换热模式，若车辆的档位为P档或N档，且车辆处于静止状态、车辆具有采暖需求的情况下，则控制驱动电机堵转加热功能开启。

进一步地，方法还包括：在确定发动机水温超过预设值的情况下，控制驱动电机堵转加热功能关闭，并控制电机冷却回路与发动机进气中冷冷却回路进入独立换热模式。

进一步地，方法还包括：在确定车辆具有采暖需求的情况下，控制发动机起机。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括混合动力发动机热管理***，混合动力发动机热管理***为上述的混合动力发动机热管理***。

应用本发明的技术方案，通过设置三通阀更换冷却回路，并在第一三通阀与第二三通阀之间连接中冷换热器的连通方式，可以将电机冷却回路与发动机冷却回路连通。其中，发动机冷却回路和电机冷却回路具有相互独立进行热交换作业时的独立换热模式，以及发动机冷却回路和电机冷却回路具有相连通且同时进行热交换作业时的联合换热模式。通过电机的堵转加热产生的热量来加热发动机，以实现发动机更快的暖机。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种混合动力发动机热管理***的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一种混合动力发动机热管理***的第二实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、中冷散热器；2、第三三通阀；3、第二三通阀；4、第一三通阀；5、中冷换热器；6、第一水温传感器；7、第一水泵；8、第一膨胀水箱；9、第四三通阀；10、第二水泵；11、第二水温传感器；12、逆变器；13、电机；14、电机回路散热器；15、第二膨胀水箱；16、扭转减震器；17、减速齿轮机构；18、离合器；19、驱动电机；20、差速器；21、发动机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图2所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种混合动力发动机热管理***。

具体地，混合动力发动机热管理***，包括：发动机进气中冷冷却回路，发动机进气中冷冷却回路包括中冷冷却管路，中冷冷却管路上设置有中冷换热器5，其中，中冷换热器5用于对经增压器增压后的气流进行热交换，且中冷换热器5与发动机连接，经中冷换热器5换热后的气流直接通过发动机的进气歧管进入发动机内。电机冷却回路，电机冷却回路包括电机冷却管路，电机冷却管路与电机13相邻地设置以进行热交换，电机冷却管路的进口端通过第一三通阀4可选择地与中冷冷却管路连通设置，中冷换热器5的出口端通过第二三通阀3可选择地与电机冷却管路连通设置。其中，发动机进气中冷冷却回路和电机冷却回路具有相互独立进行热交换作业时的独立换热模式，以及发动机进气中冷冷却回路和电机冷却回路具有相连通且同时进行热交换作业时的联合换热模式。

在本实施例中，通过设置多个三通阀进行冷却回路的切换，并在第一三通阀与第二三通阀之间连接中冷换热器连通。这样设置可以将电机冷却回路与发动机冷却回路连通。发动机冷却回路和电机冷却回路具有相连通且同时进行热交换作业时的联合换热模式。通过电机的堵转加热产生的热量来加热发动机，以实现发动机更快的暖机。

进一步地，发动机进气中冷冷却回路包括第三三通阀2、进气中冷散热器1和第一水泵7，其中，中冷换热器5的出口端与第二三通阀3的第一接口连通设置，第二三通阀3的第二接口与电机冷却回路连通设置，第二三通阀3的第三接口与第三三通阀2的第一接口连通，第三三通阀2的第二接口与进气中冷散热器1的进口端连通，进气中冷散热器1的出口端与第一水泵7的进口端连通，第一水泵7的出口端与第一三通阀4的第一接口连通，第一三通阀4的第二接口与中冷换热器5的进口端连通，第一三通阀4的第三接口与电机冷却管路连通设置，且第三三通阀2的第三接口通过支路管路与连通进气中冷散热器1的出口端和第一水泵7的进口端之间的管路连通设置。

在上述实施例中，将进气中冷换热器5安装于发动机上，增压后的高温空气送至进气中冷换热器5，利用低温冷却液将增压后空气的热量带走，降温后的增压后空气直接送至发动机进气歧管，同时再利用第一水泵7将经过进气中冷换热器5后的冷却液引至车头处的进气中冷散热器1以利用车头迎风降低冷却液的温度，降温后的冷却液通过第一水泵7再次流经进气中冷换热器5，如此循环。这样设置降低参与燃烧会使发动机燃烧的气体，防止了因发动机燃烧温度升高从而带来的爆震的风险。

如图1所示，发动机进气中冷冷却回路上设置有第一膨胀水箱8，位于第一水泵7和中冷换热器5之间的管路上设置有第一水温传感器6。本实施例中第一水温传感器6用于检测经过进气中冷散热器1后的冷却液的温度以计算第一水泵7的循环流量。这样设置能够对冷却液进行储存，并监控冷却液的温度，保证了发动机的安全性。

在本申请的另一实施例中，电机冷却回路包括第四三通阀9、第二水泵10和电机回路散热器14，第四三通阀9的第一接口与第一三通阀4的第三接口连通设置，第四三通阀9的第二接口与第二水泵10的进口端连通设置，第二水泵10的出口端与电机回路散热器14的进口端连通，电机回路散热器14的出口端与第四三通阀9的第三接口连通，其中，电机13和逆变器12与位于第二水泵10和电机回路散热器14之间的管路相邻地设置以进行热交换。

在上述实施例中，电机13运行过程中会产生热量，此部分热量需要通过冷却水带走，以保证逆变器12和电机本体温度处于合适的区间。电机13和逆变器12流出的冷却液通至电机回路散热器14处，利用整车迎风来将冷却液降温。这样设置保证了电机的散热，使得电机13安全性得到保证。

如图1所示，电机冷却回路上设置有第二膨胀水箱15，位于第二水泵10和逆变器12之间的管路上设置有第二水温传感器11。本实施例中第二水温传感器11用于检测电机冷却回路入水口冷却液温度，结合逆变器和电机的现实情况，决定冷却所需的流量，从而控制第二水泵10以一定的速度旋转。这样设置不但保证了冷却液的储存，并且使得电机冷却回路根据实际的温度情况进行散热，保证了电机的安全性。

在本申请的另一实施例中，当不需要利用电机堵转产生的热量来加热发动机进气时，第四三通阀9的第二接口和第三接口连通，第二三通阀3的第一接口和第三接口连通，第一三通阀4的第一接口和第二接口连通，至此，电机冷却回路和发动机进气冷却回路相互独立。保证了整车行驶的安全性与可靠性。

在本申请的另一实施例中，还提供了一种混合动力发动机热管理***的控制方法，方法用于控制上述实施例中的混合动力发动机热管理***，该方法包括：获取车辆所处的环境温度信息，在环境温度信息满足预设条件的情况下，且车辆处于高压上电状态。判断车辆是否具有采暖需求，其中，采暖需求由车辆的空调***提供。如果是，则控制发动机起机发电并生成提示信息，其中，提示信息用于提醒目标对象将车辆的行驶状态控制在预定状态时可更快暖机。这样设置可根据实际温度情况选择是否启动发动机暖机，使得发动机不会受到损害，并且还可以快速对发动机提高温度。

进一步地，在确定车辆具有采暖需求的情况下，且车辆处于静止状态，则控制电机堵转加热功能开启以使驱动电机堵转产生热量，控制第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀打开至设定位置，以将电机冷却回路与发动机进气中冷冷却回路连通以进入联合换热模式，以使发动机的进气温度快速上升，其中，驱动电机堵转所需的电能来自动力电池、发动机、发电机组合的发电。本实施例中当整车所处的环境温度低于-10℃时(可通过标定调整)，当驾驶员整车高压上电后，如果检测到空调***有驾驶舱采暖需求，于是发动机起机发电，由于本发明是通过驱动电机堵转来产生热量，此时仪表提醒用户：保持车辆静止会更快的暖机，如果车辆此时保持静止(驾驶员挂P挡)，则打开电机堵转加热功能，驱动电机堵转产生热量，第一三通阀，第二三通阀，第三三通阀，第四三通阀打开至设定位置，电机冷却回路与发动机21进气中冷回路连通。这样设置保证了发动机21可以快速的暖机。

进一步地，方法还包括：获取发动机的冷却液的温度，在确定发动机水温未超过预设值的情况下；获取车辆的档位信息，若车辆的档位为D档时，则控制驱动电机堵转加热功能停止，控制驱动电机输出一定扭矩以驱动车辆前进并保持联合换热模式，若车辆的档位为P档或N档，且车辆处于静止状态、车辆具有采暖需求的情况下，则控制驱动电机堵转加热功能开启。本实施例中水温预设值为60度。当发动机水温未超过预设值时，无论空调***是否有驾驶舱采暖需求，如果驾驶员挂入D挡，则驱动电机堵转加热功能退出，驱动电机输出一定的扭矩驱动车辆前进，但由于电机运行过程中同样会产生一定的热量，因此依然保持电机冷却回路与发动机进气中冷冷却回路连通，利用驱动电机驱动过程中产生的热量继续加热发动机进气。在行车过程中，在发动机冷却水温未超过60度时，如果驾驶员挂入P挡或N挡，并且车辆保持静止，如果空调***有驾驶舱采暖需求，则再次开启电机堵转加热功能，再次利用电机堵转热量加热发动机进气。这样设置不但保证了实现发动机更快的暖机，并且当车辆在低温运行时也有助于降低发动机冷机排放。

具体地，方法还包括：在确定发动机水温超过预设值的情况下，控制驱动电机堵转加热功能关闭，并控制电机冷却回路与发动机进气中冷冷却回路进入独立换热模式。本实施例中水温预设值为60度。当发动机水温超过预设值后，无论整车档位处于何档位，则驱动电机堵转加热功能都不再开启，将电机冷却回路与发动机进气中冷冷却回路断开。这样设置保证了对电机起到了保护作用。

进一步地，方法还包括：在确定车辆具有采暖需求的情况下，控制发动机起机。这样设置保证了发动机可以快速暖机。

在本申请的另一实施例中，如图2所示，还提供了一种车辆，包括混合动力发动机热管理***，混合动力发动机热管理***为上述实施例中的混合动力发动机热管理***。实例中还包括：扭转减震器16、减速齿轮机构17、离合器18、驱动电机19与差速器20。这样设置当车辆在低温下运行时，如果驾驶员有迫切的采暖需求，可以快速的对发动机21暖机。并且，当发动机起机后，即使驾驶员没有采暖需求，从降低发动机冷机排放角度，也需要发动机尽可能快的暖机，有助于降低发动机21冷机排放。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力发动机热管理***，其特征在于，包括：

发动机进气中冷冷却回路，所述发动机进气中冷冷却回路包括中冷冷却管路，所述中冷冷却管路上设置有中冷换热器（5），其中，所述中冷换热器（5）用于对经增压器增压后的气流进行热交换，且所述中冷换热器（5）与发动机连接，经所述中冷换热器（5）换热后的气流直接通过所述发动机的进气歧管进入所述发动机内；

电机冷却回路，所述电机冷却回路包括电机冷却管路，所述电机冷却管路与电机（13）相邻地设置以进行热交换，所述电机冷却管路的进口端通过第一三通阀（4）可选择地与所述中冷冷却管路连通设置，所述中冷换热器（5）的出口端通过第二三通阀（3）可选择地与所述电机冷却管路连通设置；

其中，所述发动机进气中冷冷却回路和所述电机冷却回路具有相互独立进行热交换作业时的独立换热模式，以及所述发动机进气中冷冷却回路和所述电机冷却回路具有相连通且同时进行热交换作业时的联合换热模式；

所述发动机进气中冷冷却回路包括第三三通阀（2）、进气中冷散热器（1）和第一水泵（7），其中，所述中冷换热器（5）的出口端与所述第二三通阀（3）的第一接口连通设置，所述第二三通阀（3）的第二接口与所述电机冷却回路连通设置，所述第二三通阀（3）的第三接口与所述第三三通阀（2）的第一接口连通，所述第三三通阀（2）的第二接口与所述进气中冷散热器（1）的进口端连通，所述进气中冷散热器（1）的出口端与所述第一水泵（7）的进口端连通，所述第一水泵（7）的出口端与所述第一三通阀（4）的第一接口连通，所述第一三通阀（4）的第二接口与所述中冷换热器（5）的进口端连通，所述第一三通阀（4）的第三接口与所述电机冷却管路连通设置，且所述第三三通阀（2）的第三接口通过支路管路与连通所述进气中冷散热器（1）的出口端和所述第一水泵（7）的进口端之间的管路连通设置；

所述电机冷却回路包括第四三通阀（9）、第二水泵（10）和电机回路散热器（14），所述第四三通阀（9）的第一接口与所述第一三通阀（4）的第三接口连通设置，所述第四三通阀（9）的第二接口与所述第二水泵（10）的进口端连通设置，所述第二水泵（10）的出口端与所述电机回路散热器（14）的进口端连通，所述电机回路散热器（14）的出口端与所述第四三通阀（9）的第三接口连通，其中，所述电机（13）和逆变器（12）与位于所述第二水泵（10）和所述电机回路散热器（14）之间的管路相邻地设置以进行热交换。

2.根据权利要求1所述的混合动力发动机热管理***，其特征在于，所述发动机进气中冷冷却回路上设置有第一膨胀水箱（8），和/或，位于所述第一水泵（7）和所述中冷换热器（5）之间的管路上设置有第一水温传感器（6）。

3.根据权利要求1所述的混合动力发动机热管理***，其特征在于，所述电机冷却回路上设置有第二膨胀水箱（15），和/或，位于所述第二水泵（10）和所述逆变器（12）之间的管路上设置有第二水温传感器（11）。

4.一种混合动力发动机热管理***的控制方法，所述方法用于控制权利要求1至3中任一项所述的混合动力发动机热管理***，其特征在于，

获取车辆所处的环境温度信息，在所述环境温度信息满足预设条件的情况下，且所述车辆处于高压上电状态；

判断所述车辆是否具有采暖需求，其中，所述采暖需求由车辆的空调***提供；

如果是，则控制发动机起机发电并生成提示信息，其中，所述提示信息用于提醒目标对象将所述车辆的行驶状态控制在预定状态时可更快暖机。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

在确定所述车辆具有采暖需求的情况下，且所述车辆处于静止状态，则控制电机堵转加热功能开启以使驱动电机堵转产生热量，控制所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀打开至设定位置，以将所述电机冷却回路与所述发动机进气中冷冷却回路连通以进入所述联合换热模式，以使所述发动机的进气温度快速上升，其中，驱动电机堵转所需的电能来自动力电池、发动机、发电机组合的发电。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述发动机的冷却液的温度，在确定所述发动机水温未超过预设值的情况下；

获取所述车辆的档位信息，若所述车辆的档位为D档时，则控制驱动电机堵转加热功能停止，控制所述驱动电机输出一定扭矩以驱动所述车辆前进并保持所述联合换热模式，若所述车辆的档位为P档或N档，且所述车辆处于静止状态、所述车辆具有采暖需求的情况下，则控制驱动电机堵转加热功能开启。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述发动机水温超过预设值的情况下，控制所述驱动电机堵转加热功能关闭，并控制所述电机冷却回路与所述发动机进气中冷冷却回路进入所述独立换热模式。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述车辆具有采暖需求的情况下，控制所述发动机起机。

9.一种车辆，包括混合动力发动机热管理***，其特征在于，所述混合动力发动机热管理***为权利要求1至3中任一项所述的混合动力发动机热管理***。