一种混合动力卡车热管理设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆尤其是机动车辆的冷却设备，更具体地，涉及一种混合动力卡车热管理设备及其控制方法。

背景技术

新能源卡车向多元化方向发展，混合动力卡车有效解决了长续航需求。串联混动是其中一种动力系统结构形式。由于混合动力卡车技术路线复杂，在有限的空间内需要布置的部件非常多，所以需要对技术实现方式、空间布局方式、部件结构形式进行技术创新，发动机、电机及控制系统、电池及控制系统均属于汽车热源，需要通过外部冷却装置控制其在合理工作温度范围。混合动力卡车热管理系统通过某些技术手段解决以上车辆热源冷却需要，确保动力系统长时间高效工作。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种混合动力卡车热管理设备的新技术方案，分别在发动机、电池模组和发电机设备上独立设置三个冷却模组，且分别通过独立的冷却模组进行控制，实现独立温控，保证发动机、电池模组和发电机的均处于合理的工作温度范围内工作。

根据本发明的第一方面，提供了一种混合动力卡车热管理设备，包括：

发动机；

第一冷却模组，其设置在所述发动机一端，并具有第一冷却管路，以实现所述发动机的冷却温度控制；

发电机，其设置在所述发动机另一端，并与所述发动机共轴转动；

驱动电机，其设置在卡车后桥上，并通过改变驱动电机转速实现车速控制；

第二冷却模组，其设置在所述发电机和所述驱动电机之间，并具有第二冷却管路，以实现所述发电机机和所述驱动电机的冷却温度控制；

电池模块组，其设置在所述发电机一端，并连通所述发电机，以接收并储存所述发电机产生的电能；

第三冷却模组，其设置在电池模块组上，并具有第三冷却管路，以实现所述电池模块组的冷却温度控制；

其中，所述第一冷却管路、第二冷却管路和所述第三冷却管路均为独立的闭环管路，互不连通。

可选地，所述第一冷却模组包括：

高温散热器，其设置在所述发动机一端；

机械风扇，其设置在所述散热器和所述发动机之间；

储液壶，其连通所述散热器，以实现与所述高温散热器之间的冷却液循环交换。

可选地，还包括护风罩，其设置在所述机械风扇上，位于所述散热器和所述机械风扇之间。

可选地，所述第二冷却模组包括：

低温散热器；

电子风扇，其设置在所述低温散热器一端；

高压膨胀壶，其通过所述第二冷却管路连通所述低温散热器，以实现与所述低温散热器之间的冷却液循环交换。

可选地，还包括第二电控水泵，所述第二电控水泵设置在所述第二冷却管路内。

可选地，所述第三冷却模组包括：

制冷热交换器，其设置在所述电池模块组一端；

膨胀水壶，其通过第三冷却管路连通所述制冷热交换器。

可选地，还包括第三电控水泵，所述第三电控水泵设置在所述第三冷却管路。

可选地，还包括空调制冷装置，所述空调制冷装置连通所述第一冷却管路和所述第三冷却管路，以实现温度控制。

可选地，所述空调制冷装置包括：

空调压缩机；

膨胀箱，其连通所述空调压缩机；

空调冷凝器，其设置在第一冷却模组一侧；

制冷交换器，其设置在所述第三冷却管理一侧；

空调蒸发器，其设置在所述空调冷凝器和制冷交换器之间。

板式冷凝器，其设置在所述电池模块组一端，并与所述第一冷却管路连通。

本发明还提供了一种混合动力卡车热管理控制方法，包括：

当驱动电机温度大于85℃时，第二冷却模组工作，并将温度降低到60℃；

当电池模块组温度大于55℃时，第三冷却模组工作，并将温度降低到20℃-30℃。

根据本公开的一个实施例分别在发动机、电池模组和发电机设备上独立设置三个冷却模组，且分别通过独立的冷却模组进行控制，实现独立温控，保证发动机、电池模组和发电机的均处于合理的工作温度范围内工作，保证混动卡车的动力系统长时间高效工作。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明所述的混合动力卡车热管理设备的结构简图。

图2为本发明所述的第一冷却模组的结构示意图。

图3为本发明所述的第三冷却模组的结构示意图。

图4为本发明所述的空调制冷装置的结构示意图。

图中标示如下：

发动机110、第一冷却模组210、发电机120、驱动电机130、第二冷却模组220、电池模块组140和第三冷却模组230；高温散热器211、机械风扇212、储液壶213、护风罩214；低温散热器221、电子风扇222、高压膨胀壶223和第二电控水泵224制冷热交换器231、膨胀水壶232和第三电控水泵233。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

如图1所示，基于背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种混合动力卡车热管理设备，包括：发动机110、第一冷却模组210、发电机120、驱动电机130、第二冷却模组220、电池模块组140和第三冷却模组230。

第一冷却模组210，其设置在发动机110一端，并具有第一冷却管路，以实现发动机的冷却温度控制；发电机120设置在发动机110另一端，并与发动机110共轴转动；驱动电机130设置在卡车后桥上，并通过改变驱动电机转速实现车速控制；第二冷却模组220设置在发电机120和驱动电机130之间，并具有第二冷却管路，以实现发电机120和驱动电机130的冷却温度控制；电池模块组140设置在所述发电机120一端，并连通发电机120120，以接收并储存发电机120120产生的电能；第三冷却模组230设置在电池模块组140上，并具有第三冷却管路，以实现电池模块组140的冷却温度控制；

其中，第一冷却管路、第二冷却管路和第三冷却管路均为独立的闭环管路，互不连通。具体的说，发动机、电池模组和发电机120设备上独立设置三个冷却模组，且分别通过独立的冷却模组进行控制，实现独立温控，保证发动机、电池模组和发电机120的均处于合理的工作温度范围内工作，保证混动卡车的动力系统长时间高效工作。

如图2所示，第一冷却模组210包括：高温散热器211、机械风扇212、储液壶213。其中高温散热器211设置在所述发动机一端；机械风扇212设置在高温散热器211和发动机110之间；储液壶213连通高温散热器211，以实现与高温散热器211之间的冷却液循环交换。

在一个优选实施例中，还包括护风罩214，其设置在机械风扇212上，位于高温散热器和机械风扇212之间。

具体的说，第一冷却模组210用于发动机110的冷却液温度控制，由高温散热器211、机械风扇212、储液壶213、护风罩214、第一冷却管路等组成，实现独立闭环控制。其中，储液壶的作用是储存冷却液，在高温散热器内的冷却液预热蒸发时，可以通过管路进入到储液壶，以起到节约冷却液并提高冷却效率的作用。

发电机120与发动机110共轴传动。发动机110起动过程中，发电机120相当于起动机功能，拖动发动机达到点火起动转速。电池模块组亏电情况下，发动机可以带动发电机一起工作，发电机120可以发挥生产电能的作用，然后通过05高压电器盒进行电压转换，电压转换以后传送到电池模块组储存。气制动系统气压接近报警值的时候，发动机也会起动，带动空气压缩机工作，直到制动系统气压达到额定值停止工作。比较于传统内燃机卡车，该型混合动力卡车发动机常用工作工况负荷不高，发动机110热负荷同样也不高。为了达到轻量化技术目标，发动机冷却模块采用了铝质散热器芯体、散热器塑料水室、塑料护风罩、塑料储液壶等轻量化材料。为了达到节能技术目标，风扇采用硅油离合器温控模式，通过温度感应片监测发动机舱温度场，通过滑差率控制发动机转速高低。混合动力卡车，发动机主要用于增程巡航、冷启动、制动系统气源储能，发动机一般工作在低热负荷工况，外部大循环热负载低，散热器能耗至少可以下降80％左右，实现节能降耗。

如图3所示，第二冷却模组220包括：低温散热器221、电子风扇222、高压膨胀壶223和第二电控水泵224。其中，低温散热器221；电子风扇222，其设置在低温散热器221一端；高压膨胀壶223，其通过第二冷却管路连通所述低温散热器，以实现与低温散热器之间的冷却液循环交换。

在一个优选实施例中，还包括第二电控水泵224，所述第二电控水泵设置在所述第二冷却管路内。

第二套冷却模块组用于发电机、电机控制器、驱动电机、高压电器盒冷却液温度控制，由低温散热器221、电子风扇222、第二电控水泵224、高压膨胀壶223、第二冷却管路等组成，实现独立闭环控制。

发电机120与发动机110耦合，驱动电机与后桥集成。加速踏板信号直接控制驱动电机转速，实现车辆速度控制。高压电器盒、电机控制器内部元件主要是电路芯片，工作温度一般不超过85℃。发电机驱动电机内部元件主要是定子、转子，线圈绕组工作温度一般不超过150℃。冷却液流经以上高压部件，温度一般不超过60℃。从部件功能、部件工作温度要求、管路长度等角度进行矩阵化整合，冷却液流经路径进行了合理布局。遵循从“低温向高温”的布置原则，流转路径如下：散热器-膨胀水壶-电子水泵-高压电器盒-电机控制器-驱动电机-发电机。为了缩短冷却管路长度，散热器和330电子风扇布置在车架左侧。为了提高冷却效能，避免产生过量空气，散热器采用水平方向横流式芯体，冷却液从底部进上部出。由于冷却回路较长，采用大扬程无刷式电子水泵，确保冷却液到达驱动电机、发电机120以后不会出现“超温”现象。该冷却模块部件多、管路长、拐点多，冷却回路内部容易残留空气，通过膨胀水壶设置除气口去除内部空气，避免因空气量过大造成“超温”现象。

如图4所示，第三冷却模组230包括：制冷热交换器231、膨胀水壶232和第三电控水泵233。制冷热交换器231设置在电池模块组一端；

膨胀水壶232其通过第三冷却管路连通制冷热交换器231。可选地，还包括第三电控水泵，所述第三电控水泵设置在第三冷却管路。

在一个优选实施例中，还包括空调制冷装置300，空调制冷装置连通所述第一冷却管路和所述第三冷却管路，以实现温度控制。

在一个优选实施例中，空调制冷装置包括：空调压缩机；膨胀箱，其连通空调压缩机；空调冷凝器，其设置在第一冷却模组一侧；制冷交换器，其设置在第三冷却管理一侧；空调蒸发器，其设置在空调冷凝器和制冷交换器之间。板式冷凝器，其设置在电池模块组一端，并与所述第一冷却管路连通。

电池模块组最佳工作温度一般在20℃至35℃之间，最高允许温度一般不超过55℃。在常温及高温环境下，该冷却模块采用冷媒对冷却液进行降温处理。在低温环境下，通过发动机冷却液对电池模块组冷却液进行升温处理，提高电池模块组在低温环境下的使用性能。发动机冷却液回路通过断水电磁阀进行控制，基于大气环境温度和电池模块组温度进行调节。

本发明还提供了一种混合动力卡车热管理控制方法，包括：当驱动电机温度大于85℃时，第二冷却模组工作，并将温度降低到60℃；当电池模块组温度大于55℃时，第三冷却模组工作，并将温度降低到20℃-30℃。

需要特别说明的是，第一冷却模组、第二冷却模组和第三冷却模组均可通过独立的温度控制单元进行制冷控，彼此独立，可以根据实际应用场景对温度进行修改和控制，以保证混动卡车的动力系统长时间高效工作。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。