一種混動汽車的整車熱管理系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種混動汽車的整車熱管理系統，包括熱泵循環回路、發動機熱管理回路、乘員艙熱管理回路、電機熱管理回路和電池熱管理回路。其中，所述熱泵循環回路包括壓縮機、第一熱交換器、換熱器、蒸發器和第二熱交換器，電池冷卻器與蒸發器并聯后與第二熱交換器連接，所述發動機熱管理回路包括發動機、第一散熱器和第一水泵，所述電機熱管理回路包括電機、第三水泵和第二散熱器，所述乘員艙熱管理回路包括暖風芯體、第二水泵和所述第一熱交換器，所述電池熱管理回路包括電池包、第四水泵和所述電池冷卻器。本系統實現了混動汽車的整車熱量管理及合理分配利用。
【專利說明】
一種混動汽車的整車熱管理系統
技術領域
[0001]本發明涉及混合動力汽車技術領域，具體為一種混合動力汽車的熱管理系統。
【背景技術】
[0002]隨著全球變暖、化石能源逐漸減少、臭氧層破環、空氣污染、霧霾、沙塵暴等一系列環境問題的發生，人們對于環境保護的意識日益加強，而汽車作為環境問題的主要因素之一，其節能減排效果對于環保的貢獻作用逐步受到各國政府及各大整車廠的關注。近年來，油耗法規的要求越來越嚴，對于傳統車的降排減排已經不能滿足法規對于油耗排放更嚴格的要求，再加上對于新能源車輛的補貼激勵政策，勢必使得新能源汽車發展迅速。
[0003]對于插電式混合動力汽車而言，其介于傳統燃油車與純電動車之間的地位，使其在整車熱管理方面有較為特殊的處理方式，目前市面上的混動汽車多采用帶電池冷卻的常規單冷空調外加高壓水冷式電加熱設備(PTC)的熱管理模式，夏季的車內降溫及電池冷卻是依靠單冷空調，而冬季采暖使用PTC或者發動機作為熱源，但這種常規采暖模式存在一定的缺點，在冬季需要采暖時，若使用PTC加熱將使純電模式下車輛的續航里程下降超過50%，而若使用發動機為乘員艙提供熱量，冬季則無純電模式可供使用，無法充分發揮混動汽車純電模式下低油耗排放的優勢。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種混動汽車的整車熱管理系統，針對現有技術的不足，合理分配利用整車熱量。
[0005]本發明所述的混動汽車的整車熱管理系統，包括熱栗循環回路、發動機熱管理回路、乘員艙熱管理回路、電機熱管理回路和電池熱管理回路；
其中，所述熱栗循環回路包括由管路串接的壓縮機、第一熱交換器、換熱器、蒸發器和第二熱交換器，一電池冷卻器與所述蒸發器并聯后與第二熱交換器連接；
所述發動機熱管理回路包括由管路連接的發動機、第一散熱器和第一水栗，且該回路通過閥接入熱栗循環回路的第二熱交換器，使發動機熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第二熱交換器內進行熱交換；
所述電機熱管理回路包括由管路連接的電機、第三水栗和第二散熱器，且該回路通過閥接入熱栗循環回路的第二熱交換器，使電機熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第二熱交換器內進行熱交換；
所述乘員艙熱管理回路包括由管路連接的暖風芯體、第二水栗和所述第一熱交換器，乘員艙熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第一熱交換器內進行熱交換，且該乘員艙熱管理回路與發動機熱管理回路可通過閥控制串聯為一個回路；
所述電池熱管理回路包括由管路連接的電池包、第四水栗和所述電池冷卻器，電池熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在電池冷卻器內進行熱交換，且該電池包也可通過閥控制串接入所述乘員艙熱管理回路中。
[0006]本發明實現了混動汽車的整車熱量管理及合理分配利用，滿足車輛在各種工況下的制冷和升溫需要，并達到節能減排和延長續駛里程的目標。
【附圖說明】
[0007]圖1是本系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細闡述，以下實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。
[0009]如圖1所示的混動汽車的整車熱管理系統，包括熱栗循環回路、發動機熱管理回路、乘員艙熱管理回路、電機熱管理回路和電池熱管理回路。
[0010]所述熱栗循環回路包括電動壓縮機14、第一熱交換器6、第二膨脹閥20、旁通閥19、第一三通閥26、換熱器2、第二三通閥27、第一膨脹閥21、蒸發器4、第二膨脹閥22、電池冷卻器8、第二熱交換器7和儲液瓶15。其中，電動壓縮機14、第一熱交換器6、換熱器2、第二熱交換器7和儲液瓶15由管路串接。電池冷卻器8和蒸發器4并聯后連接在換熱器2和第二熱交換器7間，并由蒸發器進口的第一膨脹閥21以及電池冷卻器進口的第三膨脹閥22來分別控制調節進入蒸發器4和電池冷卻器8的流量分配，由第二三通閥27控制回路內循環介質直接進入第二熱交換器或是進入蒸發器和電池冷卻器。在所述熱栗循環回路的第一熱交換器6和換熱器2間接入有相并聯的第二膨脹閥20和旁通閥16，還設有與換熱器2并接的旁通管路34，用于低溫工況下實現換熱器的化霜功能，由所述第一三通閥26控制回路內循環介質經換熱器2或旁通管路34。所述第一、第二熱交換器用于實現該熱栗循環回路內循環介質與電機熱管理回路、發動機熱管理回路、乘員艙熱管理回路內循環介質的熱交換，所述換熱器2用于實現該熱栗循環回路與環境空氣的熱交換。
[0011]所述電機熱管理回路包括由管路串聯的電機17、電機控制器16、第三水栗11和第二散熱器5，且該回路通過第三三通閥30、第四三通閥29和第五三通閥28接入熱栗循環回路的第二熱交換器7，并在第二熱交換器回流至該回路管路上設有單向閥33，使電機熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第二熱交換器7內進行熱交換。
[0012]所述發動機熱管理回路包括由管路連接的發動機13、第一散熱器I和第一水栗9，且該回路通過第六三通閥23、第四三通閥29和第五三通閥28接入熱栗循環回路的第二熱交換器7，使發動機熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第二熱交換器7內進行熱交換。
[0013]所述乘員艙熱管理回路包括由管路連接的暖風芯體3、第二水栗10和所述第一熱交換器6，乘員艙熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第一熱交換器6內進行熱交換，且該乘員艙熱管理回路通過第七三通閥25、第六三通閥23和第八三通閥24可與發動機熱管理回路串聯為一個回路。
[0014]所述電池熱管理回路包括由管路連接的電池包18、第四水栗12和所述電池冷卻器8，電池熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在電池冷卻器8內進行熱交換，且該電池包18和第四水栗12可通過第九三通閥32、第十三通閥31串接入所述暖風芯體3的出水口管路上。
[0015]下面根據不同工況對上述熱管理系統的運行模式進行詳細闡述:
1、夏季純電模式或混動制冷模式:
需要對乘員艙進行降溫以及對電池進行冷卻，此時熱栗循環回路中電動壓縮機14、第一熱交換器6、旁通閥19、第一三通閥26、換熱器2、第二三通閥27、第一膨脹閥21與蒸發器4、第三膨脹閥22與電池冷卻器8、第二熱交換器7、儲液瓶15依次構成制冷循環，通過所述蒸發器4對乘員艙內部進行制冷。
[0016]電池熱管理回路中第四水栗12、電池包18、第十三通閥31、電池冷卻器8依次連接，通過所述電池冷卻器的冷量對電池包進行降溫。
[0017]此時不需要對乘員艙供熱，乘員艙熱管理回路停止工作。
[0018]電機熱管理回路中第三水栗11、第三三通閥30、第二散熱器5、電機17、電機控制器16依次連接，利用第二散熱器5通過空氣來冷卻電機及電機控制器。
[0019]另外，若氣溫過高電機負荷很大時，第二散熱器5無法單獨滿足電機冷卻需要，在上述制冷模式下，相應三通閥換向，使電機熱管理回路中第三水栗11、第三三通閥30、第四三通閥29、第二熱交換器7、第五三通閥28、單向閥3 3、電機17、電機控制器16依次連接，通過第二熱交換器7提供的冷量對電機進行冷卻。
[0020]當進入混動模式使用發動機并需要散熱時，發動機熱管理回路由發動機13、第一散熱I器和第一水栗9組成，通過第一散熱器I對發動機進行散熱。
[0021]2.1、冬季純電制熱模式一:
此模式為環境溫度不是很低的情況(如5°C以上)。
[0022]熱栗循環回路中電動壓縮機14、第一熱交換器6、第二膨脹閥20、第一三通閥26、換熱器2、第二三通閥27、第二熱交換器7、儲液瓶15依次構成熱栗采暖循環。
[0023 ]發動機熱管理回路由于純電模式停止運行。
[0024]乘員艙熱管理回路由第二水栗10、暖風芯體3、第九三通閥32、第一熱交換器6、第七三通閥25、第八三通閥24組成，吸收第一熱交換器內的熱量，通過暖風芯體帶入乘員艙進行升溫。
[0025]在低溫下不需要對電機進行散熱，電機熱管理回路中第三水栗11關閉。且在此時不需要對電池保溫，電池熱管理回路中第四水栗12關閉。
[0026]此模式下可實現在冬季氣溫不是很低時，通過空氣源熱栗系統對乘員艙供暖。
[0027]2.2、冬季純電帶余熱回收的制熱模式二:
此模式為環境溫度較低的情況(如-15?5°C)，所述熱栗系統可提供的熱量有限，電池包也需要保溫。
[0028]此時，乘員艙熱管理回路和熱栗循環回路的運行同上，若換熱器出現結霜，可通過第一三通閥26換向利用旁通管路34進行化霜，此工作模式下化霜不會影響到乘員艙升溫效果O
[0029]電機熱管理回路由第三水栗11、第三三通閥30、第四三通閥29、第二熱交換器7、第五三通閥28、單向閥33、電機17、電機控制器16組成，通過第二熱交換器7將電機和控制器的余熱回收至熱栗系統中，為乘員艙提供熱量。
[0030]電池熱管理回路通過第九三通閥32、第四水栗12、電池包18、第十三通閥31串入乘員艙熱管理回路中暖風芯體3的出水口，利用暖風芯體的出水余熱對電池進行保溫。
[0031]此模式下可實現氣溫較低時乘員艙升溫、電池包保溫功能，同時電機余熱的利用可進一步提高熱栗系統效率，并保證換熱器化霜過程時乘員艙內升溫效果不受影響。
[0032]2.3、冬季純電制熱模式三:
此模式為環境溫度很低的情況(如-15°C以下)，此時電機提供的熱量不足以保證熱栗系統的正常工作，需要通過間歇啟動發動機，為熱栗系統提供熱源。
[0033]此時熱栗循環回路、乘員艙熱管理回路、電池熱管理回路同上。
[0034]發動機熱管理回路中發動機13、第六三通閥23、第四三通閥29、第二熱交換器7、第五三通閥28、第一水栗9依次連接，通過第二熱交換器7將發動機提供的熱量回收至熱栗循環回路中，為乘員艙及電池包提供所需熱量。
[0035]此模式下可實現氣溫很低時，通過回收發動機熱量來提高熱栗系統效率，為乘員艙提供所需熱量，并達到最少啟動發動機的目的。
[0036]2.4、冬季混動模式:
在車輛使用混動模式時，發動機運轉可提供足夠的熱量。此時壓縮機關閉，熱栗循環回路不進行循環。
[0037]通過第六、七、八三通閥換向，使發動機13、第六三通閥23、第八三通閥24、第二水栗10、暖風芯體3、第九三通閥32、第一熱交換器6，第七三通閥25、第一水栗串聯9為一個回路，通過發動機熱量直接給車內暖風芯體供熱。
[0038]當需要電池保溫時，可打開電池熱管理回路，通過第九三通閥32、第四水栗12、電池包18、第十三通閥31串入回路，以暖風芯體出水余熱給電池包供熱。
[0039 ]此模式下可實現混動模式下的乘員艙采暖及電池包保溫。
[0040]綜上可見，在各種工況下，本發明都很好的實現了車輛熱量的整體管控，通過合理的分配和使用熱量，達到了節能減排、延長續駛里程的目標。
【主權項】
1.一種混動汽車的整車熱管理系統，其特征在于包括: 熱栗循環回路、發動機熱管理回路、乘員艙熱管理回路、電機熱管理回路和電池熱管理回路； 其中，所述熱栗循環回路包括由管路串接的壓縮機、第一熱交換器、換熱器、蒸發器和第二熱交換器，電池冷卻器與所述蒸發器并聯后與第二熱交換器連接； 所述發動機熱管理回路包括由管路連接的發動機、第一散熱器和第一水栗，且該回路通過閥接入熱栗循環回路的第二熱交換器，使發動機熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第二熱交換器內進行熱交換； 所述電機熱管理回路包括由管路連接的電機、第三水栗和第二散熱器，且該回路通過閥接入熱栗循環回路的第二熱交換器，使電機熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第二熱交換器內進行熱交換； 所述乘員艙熱管理回路包括由管路連接的暖風芯體、第二水栗和所述第一熱交換器，乘員艙熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在第一熱交換器內進行熱交換，且該乘員艙熱管理回路與發動機熱管理回路可通過閥控制串聯為一個回路； 所述電池熱管理回路包括由管路連接的電池包、第四水栗和所述電池冷卻器，電池熱管理回路中的循環介質可與熱栗循環回路中的循環介質在電池冷卻器內進行熱交換，且該電池包也可通過閥控制串接入所述乘員艙熱管理回路中。2.根據權利要求1所述的混動汽車的整車熱管理系統，其特征在于:在所述熱栗循環回路的蒸發器和電池冷卻器的進口分別設有第一膨脹閥和第三膨脹閥。3.根據權利要求1所述的混動汽車的整車熱管理系統，其特征在于:在所述熱栗循環回路內串接有儲液瓶。4.根據權利要求1所述的混動汽車的整車熱管理系統，其特征在于:在所述熱栗循環回路的第一熱交換器和換熱器間接入有相并聯的第二膨脹閥和旁通閥。5.根據權利要求1所述的混動汽車的整車熱管理系統，其特征在于:在所述熱栗循環回路中設有與換熱器并接的旁通管路。6.根據權利要求2所述的混動汽車的整車熱管理系統，其特征在于:在所述第一膨脹閥和第三膨脹閥的進口設有換向閥，用于切換循環介質直接流入第二換熱器。
【文檔編號】B60H1/00GK106004336SQ201610521098
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月5日
【發明人】嚴瑞東, 游典, 黃國平, 申俊嶺
【申請人】重慶長安汽車股份有限公司