一種混合動力汽車熱管理系統及其控制方法技術方案

本發明專利技術公開了一種混合動力汽車熱管理系統，包括發動機、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器、三通控制閥、集成換熱器、電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器和空調暖風芯體，所述發動機包括發動機水泵和節溫器；所述排氣熱交換器包括電子三通控制閥、排氣加熱器和排氣旁通管路。本系統將發動機燃燒廢氣的熱能回收利用，在環境溫度較低時，以冷卻液為熱能搬運載體，利用發動機燃燒廢氣的熱能給電池和空調暖風加熱，提升客戶對空調暖風的使用體驗感，保證電池性能穩定；同時水暖PTC只通過冷卻液，無需電加熱，節省電池電量，增加電池續航里程，節省用車成本。節省用車成本。節省用車成本。

【技術實現步驟摘要】
一種混合動力汽車熱管理系統及其控制方法


[0001]本專利技術涉及熱能管理
，具體涉及一種混合動力汽車熱管理系統及其控制方法。

技術介紹

[0002]當汽車在冬季或者寒冷地區，由于混合動力車型（包含增程式）通常采用發動機冷卻液的余熱給空調取暖，而發動機冷啟動階段，暖機過程較長，空調暖風升溫較慢，不足以滿足客戶對空調快速取暖的需要。并且，混合動力車型（包含增程式）在低溫環境下存在續航里程嚴重縮水的問題，目前混合動力汽車采用的電池主要分三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩類，低溫時，鋰離子的化學活性比較低，導致電池的性能下降；電池電解液在低溫下會變粘稠，導致電阻變大；電池的容量也會隨著溫度的下降而迅速下降。為了保證電池性能穩定和電池容量的高利用率，當電池的溫度較低時，需要對電池進行加熱。
[0003]現有技術主要利用PTC加熱電池及空調暖風，但存在以下缺點：1）為了保證加熱的效果，一般需要增加一個或多個PTC加熱片，成本增加較高；2）PTC加熱器的原理是利用車輛電池供電給PTC總成，PTC總成產生的熱量傳遞給水套內的冷卻液，使冷卻液的溫度升高，輸送給電池或空調暖風加熱，此過程會消耗電池的電量，影響電池的續航里程；3）當電池電量較低，環境溫度低于
?
20℃時，混動車型冷啟動階段，電池的電量主要用于啟動發動機或供電給驅動電機來驅動車輛，輸出給PTC的功率有限，此工況下PTC加熱時間比較長，而且電熱效率比較低。

技術實現思路

[0004]本專利技術主要是為了解決現有技術中PTC加熱電池及空調暖風消耗電池電量、成本高、效率低的問題，提供了一種混合動力汽車熱管理系統及其控制方法，在環境溫度較低時，利用發動機燃燒廢氣的熱能給電池和空調暖風加熱，提升客戶對空調暖風的使用體驗感，保證電池性能的穩定性，同時增加電池續航里程，節省用車成本。
[0005]為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種混合動力汽車熱管理系統，包括發動機、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器、三通控制閥、集成換熱器、電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器和空調暖風芯體，所述發動機包括發動機水泵和節溫器；所述排氣熱交換器包括電子三通控制閥、排氣加熱器和排氣旁通管路。為了解決現有技術PTC加熱電池及空調暖風消耗電池電量，影響電池續航里程；成本增加較高；加熱時間長，客戶使用體驗感較差的問題，本專利技術提供了一種混合動力汽車熱管理系統，包括發動機、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器、三通控制閥、集成換熱器、電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器和空調暖風芯體，發動機包括發動機水泵和節溫器；排氣熱交換器包括電子三通控制閥、排氣加熱器和排氣旁通管路。三通控制閥包括V1端、V2端和V3端，發動機出水口、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器和三通控制閥的V1端依次串聯，構成主
路；三通控制閥的V2端串聯空調暖風芯體后與發動機的進水口相連，構成空調暖風加熱支路；三通控制閥的V3端連接集成換熱器的第一進水口，集成換熱器的第一出水口依次串聯電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器后與集成換熱器的第二進水口連接，集成換熱器的第二出水口與發動機的進水口相連，構成電池加熱支路。發動機的冷卻液通過節溫器流到排氣熱交換器，排氣熱交換器的電子三通控制閥將發動機的燃燒廢氣熱氣流切換到排氣加熱器對冷卻液進行加熱，即以冷卻液作為運輸發動機燃燒廢氣熱能的載體。當三通控制閥的V1端、V2端打開，V3端關閉時，發動機的冷卻液通過節溫器依次經過排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC到三通控制閥的V1端，然后從三通控制閥的V2端流出，到達空調暖風芯體，給空調暖風加熱，供熱后的冷卻液從空調暖風芯體的出水口流出，到達發動機水泵，完成空調暖風加熱。當三通控制閥的V1端、V3端打開，V2端關閉時，發動機的冷卻液通過節溫器依次經過排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC到三通控制閥的V1端，然后從三通控制閥的V3端流出，到達集成換熱器，從集成換熱器的第一出水口流出，通過電池水泵到達電池，給電池加熱，供熱后的冷卻液從電池的出水口流出，通過集成換熱器的第二進水口進入集成換熱器，然后從集成換熱器的第二出水口流出，到達發動機水泵，完成電池加熱。當三通控制閥的V1端、V2端、V3端均打開時，實現電池和空調暖風雙加熱功能。本系統將發動機燃燒廢氣的熱能回收利用，在環境溫度較低時，以冷卻液為熱能搬運載體，利用發動機燃燒廢氣的熱能給電池和空調暖風加熱，提升客戶對空調暖風的使用體驗感，保證電池性能穩定；同時，由于水暖PTC只通過冷卻液，無需電加熱，節省電池電量，增加電池續航里程，節省用車成本。另外，當環境溫度較高，不需要給電池和空調暖風加熱時，發動機的冷卻液通過節溫器流到排氣熱交換器，排氣熱交換器的電子三通控制閥將發動機的燃燒廢氣熱氣流切換到排氣旁通管路，同時冷卻液通過排氣加熱器進行水循環，此過程熱氣流不經過排氣加熱器不對冷卻液進行加熱，故不會給發動機冷卻系統帶來額外的負擔。當環境溫度較低，且混合動力汽車（包含增程式）燃油耗盡，發動機無法啟動時，可以通過水暖PTC給電池或空調暖風加熱。
[0006]作為優選，所述發動機、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器依次串聯后與所述三通控制閥的V1端連接。本系統發動機出水口、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器和三通控制閥的V1端依次串聯，構成主路。發動機的冷卻液通過節溫器流到排氣熱交換器，需要給電池或空調暖風加熱時，排氣熱交換器的電子三通控制閥將發動機的燃燒廢氣熱氣流切換到排氣加熱器對冷卻液進行加熱；不需要給電池和空調暖風加熱時，排氣熱交換器的電子三通控制閥將發動機的燃燒廢氣熱氣流切換到排氣旁通管路，同時冷卻液通過排氣加熱器進行水循環。
[0007]作為優選，所述三通控制閥的V2端連接所述空調暖風芯體后與所述發動機的進水口相連。三通控制閥的V2端串聯空調暖風芯體后與發動機的進水口相連，即與發動機水泵相連，構成空調暖風加熱支路。
[0008]作為優選，所述三通控制閥的V3端與所述集成換熱器的第一進水口連接，集成換熱器的第一出水口依次串聯電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器后與集成換熱器的第二進水口連接，集成換熱器的第二出水口與所述發動機的進水口相連。三通控制閥的V3端連接集成換熱器的第一進水口，集成換熱器的第一出水口依次串聯電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器后與集成換熱器的第二進水口連接，集成換熱器的第
二出水口與發動機的進水口相連，即與發動機水泵相連，構成電池加熱支路。
[0009]一種混合動力汽車熱管理系統控制方法，適用于上述的一種混合動力汽車熱管理系統，包括電池獨立加熱策略、空調暖風獨立加熱策略和雙加熱策略。環境溫度較低時，為了保證電池性能穩定及提升客戶對空調暖風的使用體驗感，需要給電池、空調暖風加熱，采用上述的一種混合動力汽車熱管理系統，以發動機冷卻液為熱能運輸載體，回收利用發動機燃燒廢氣的熱能，將三通控制閥的V2端關閉，V1端、V3端打開本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種混合動力汽車熱管理系統，其特征在于，包括發動機、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器、三通控制閥、集成換熱器、電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器和空調暖風芯體，所述發動機包括發動機水泵和節溫器；所述排氣熱交換器包括電子三通控制閥、排氣加熱器和排氣旁通管路。2.根據權利要求1所述的一種混合動力汽車熱管理系統，其特征在于，所述發動機、排氣熱交換器、采暖水泵、水暖PTC、第一溫度傳感器依次串聯后與所述三通控制閥的V1端連接。3.根據權利要求1所述的一種混合動力汽車熱管理系統，其特征在于，所述三通控制閥的V2端連接所述空調暖風芯體后與所述發動機的進水口相連。4.根據權利要求1所述的一種混合動力汽車熱管理系統，其特征在于，所述三通控制閥的V3端與所述集成換熱器的第一進水口連接，集成換熱器的第一出水口依次串聯電池水泵、第二溫度傳感器、電池、第三溫度傳感器后與集成換熱器的第二進水口連接，集成換熱器的第二出水口與所述發動機的進水口相連。5.一種混合動力汽車熱管理系統控制方法，適用于如權利要求1
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4任一項所述的一種混合動力汽車熱管理系統，其特征在于，包括電池獨立加熱策略、空調暖風獨立加熱策略和雙加熱策略。6.根據權利要求5所述的一種混合動力汽車熱管理系統控制方法，其特征在于，所述電池獨立加熱策略的具體過程為：發動機的冷卻液通過節溫器流到排氣熱交換器，排氣熱交換器的電子三通控制閥將發動機的燃燒廢氣熱氣流切換到排氣加熱器對冷卻液進行加熱，加熱后的冷卻液通過采暖水泵流到水暖PTC，第一溫度傳感器監測經過水暖PTC的冷卻液溫度；三通控制閥的V2端關閉，V1端、V3端打開，冷卻液通過三通控制閥的V3端流到集成換熱器，集成換熱器根據第二溫度傳感器監測的溫度，調節冷卻液溫度，然后冷卻液通過電池水泵進入電池，為電池加熱；電池出水口流出的散熱后的冷卻液進入集成換熱器，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張廷武，王超，孫小岡，楊于奇，
申請(專利權)人：浙江零跑科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：