混动车辆的热管理系统、控制方法以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆热管理的技术领域，具体而言，涉及一种混动车辆的热管理系统、控制方法以及车辆。

背景技术

随着乘用车油耗法规日趋严苛，混动车辆逐步成为主流之一。在混动车辆中，动力电池的性能优良与否直接影响着车辆的安全性能和续航能力。

目前，为改善混动车辆的冬季采暖，很多主机厂采用电加热PTC技术，用本就深受低温影响的电来给暖风加热，严重影响纯电续航。同时，冬季冷启动时电池温度低，导致电量大量损失，供电功率也受其影响。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种混动车辆的热管理系统、控制方法以及车辆，以解决冬季冷启动以及冬季采暖严重影响车辆续航能力的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种混动车辆的热管理系统，包括：发动机；储热组件，储热组件包括储热腔，储热腔内填充有储热介质，储热腔通过第一换热管路与发动机的排气管连接，以及储热腔通过第二换热管路与动力电池和暖风机中至少一个的换热管道连接，其中，第一换热管路与发动机的排气管之间设置有第一控制阀；控温组件，控温组件与第一控制阀信号连接，控温组件用于控制第一控制阀的通断以调节储热介质的温度。

进一步地，储热组件还包括：第一换热器，第一换热器设于储热腔内，第一换热器与第一换热管路连通，其中，第一换热器的至少部分浸没于储热介质内，以使第一换热器的外表面与储热介质换热；第二换热器，第二换热器设于储热腔内，第二换热器与第二换热管路连通，其中，第二换热器的至少部分浸没于储热介质内，以使第二换热器的外表面与储热介质换热。

进一步地，第一换热管路的输入端与发动机的排气管连接，第一换热管路的输出端通过第二控制阀分别与第一管路以及第二管路连接，第一管路与大气连通，第二管路与发动机燃料系统连通。

进一步地，第二换热管路通过第三管路与动力电池的换热管道连接，以及第二换热管路通过第四管路与暖风机的换热管道连接，其中，第三管路与第四管路并联设置。

进一步地，控温组件还包括：散热器，散热器通过第三换热管路与储热腔连接。

进一步地，发动机的排气管的输出端连接有第五管路，第五管路与大气连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，用于控制上述的混动车辆的热管理系统，控制方法包括：获取储热介质的温度；获取混动车辆的目标组件的加热需求，其中，目标组件包括如下至少之一：动力电池和暖风机；基于储热介质的温度以及目标组件的换热需求，生成控制指令，控制指令用于控制第一换热管路与发动机的排气管的通断。

进一步地，基于储热介质的温度以及目标组件的换热需求，生成控制指令，包括：在目标组件无加热需求的情况下，判断储热介质的温度是否低于第一预设温度，如果是，控制第一换热管路与发动机的排气管的连通；在动力电池有加热需求的情况下，判断储热介质的温度是否高于第一预设温度，如果是，控制切断第一换热管路与发动机的排气管的连通；在暖风机有加热需求的情况下，判断储热介质的温度是否高于第二预设温度，其中，第二预设温度大于第一预设温度，如果是，控制第一换热管路与发动机的排气管的连通。

进一步地，当第一换热管路与发动机的排气管连通时，排气管中的仅部分尾气流经第一换热管路。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括混动车辆的热管理系统，混动车辆的热管理系统为上述的混动车辆的热管理系统。

应用本发明的技术方案，储热腔内的储热介质通过第一换热管与发动机的尾气换热，以实现储热介质的储热功能，储热腔内的储热介质通过第二换热管与动力电池和暖风机的中的至少一个换热，以实现对动力电池和暖风机的加热，在无需消耗动力电池的电量和不影响发动机的油耗的情况下，实现对动力电池以及暖风机的加热，在解决冬季冷启动和冬季采暖的同时，不会对车辆的续航能力造成影响。其中，储热腔内的储热介质可以同时实现加热和放热，即同时与发动机、动力电池以及暖风机的换热，以增大热管理系统的换热效率。另外，通过控温组件来调节储热介质的温度，避免储热介质的温度过高对动力电池以及暖风机造成损伤。

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混动车辆的热管理系统的实施例一的结构示意图；

图2示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的控制方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的实施例二的结构示意图；

图4示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的实施例三的结构示意图；

图5示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的实施例四的结构示意图；

图6示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的实施例五的结构示意图；

图7示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的实施例六的结构示意图；

图8示出了根据本发明的混动车辆的热管理系统的实施例七的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、发动机；

20、储热组件；21、第一换热器；22、第二换热器；23、温度传感器；

30、第一换热管路；31、第一管路；32、第二管路；33、第一控制阀；34、第二控制阀；35、第三控制阀；36、第五管路；

40、第二换热管路；41、第三管路；42、第四管路；43、第四控制阀；44、第五控制阀；45、第一水泵；

50、动力电池；

60、暖风机；

70、散热器；71、第三换热管路；72、风扇；73、第二水泵。

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、系统、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8所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种混动车辆的热管理系统。

如图1所示，混动车辆的热管理系统包括：发动机10、储热组件20以及控温组件。储热组件20包括储热腔，储热腔内填充有储热介质，储热腔通过第一换热管路30与发动机10的排气管连接，以及储热腔通过第二换热管路40与动力电池50和暖风机60中至少一个的换热管道连接，其中，第一换热管路30与发动机10的排气管之间设置有第一控制阀33。控温组件与第一控制阀33信号连接，控温组件用于控制第一控制阀33的通断以调节储热介质的温度。其中，储热腔的储热介质可以选用防冻液等可用于储能的液体来回收存储发动机10尾气的热能。储热腔上设置有温度传感器23，温度传感器23用于监测储热介质的温度。

需要说明的是，图1中箭头的方向为气体或者液体流动的方向，通过流动方向来确定各换热管路的进口端和出口端。

在本申请的实施例中，储热腔内的储热介质通过第一换热管与发动机10的尾气换热，以实现储热介质的储热功能，储热腔内的储热介质通过第二换热管与动力电池50和暖风机60的中的至少一个换热，以实现对动力电池50和暖风机60的加热，在无需消耗动力电池50的电量和不影响发动机10的油耗的情况下，实现对动力电池50以及暖风机60的加热，在解决冬季冷启动和冬季采暖的同时，不会对车辆的续航能力造成影响。其中，储热腔内的储热介质可以同时实现加热和放热，即同时与发动机10、动力电池50以及暖风机60的换热，以增大热管理系统的换热效率。另外，通过控温组件来调节储热介质的温度，避免储热介质的温度过高对动力电池50以及暖风机60造成损伤。

进一步地，如图1所示，储热组件20还包括：第一换热器21以及第二换热器22。第一换热器21设于储热腔内，第一换热器21与第一换热管路30连通，其中，第一换热器21的至少部分浸没于储热介质内，以使第一换热器21的外表面与储热介质换热。第二换热器22设于储热腔内，第二换热器22与第二换热管路40连通，其中，第二换热器22的至少部分浸没于储热介质内，以使第二换热器22的外表面与储热介质换热。其中，第一换热器21以及第二换热器22可以选用板式换热器以及管式换热器等。在本实施例中，储热腔内设置的换热器，能够大幅度增加与储热介质的接触面积，进而提升热管理系统的换热效率。

如图1所示，第一换热管路30的输入端与发动机10的排气管连接，第一换热管路30的输出端通过第二控制阀34分别与第一管路31以及第二管路32连接，第一管路31与大气连通，第二管路32与发动机10燃料系统连通。其中，第二控制阀34选用三通阀。在本实施中，经换热后的发动机10尾气可以排空，即，发动机10尾气通过与储热介质换热实现对冷却尾气的功能，冷却后的尾气还可以根据需求流至发动机10燃料系统中，即适配整车的EGR(废气再循环)模式，实现尾气的循环利用，无需在整车上增设冷却设备，降低整车的制造成本。

进一步地，发动机10的排气管的输出端连接有第五管路36，第五管路36与大气连通。具体地，第一控制阀33选用三通阀，发动机10的排气管通过管路与第一控制阀33的进口端连通，第一换热管路30的输入端与第一控制阀33的第一出口端连通，第五管路36的进气端与第一控制阀33的第二出口端连通，第五管路36的排气端通过第三控制阀35与大气连通，其中，第三控制阀35选用三通阀，第一管路31通过第三控制阀35与大气连通。在本实施例中，排气管与大气连通，即一部分的发动机10尾气与大气保持连通，另一部分的发动机10尾气与储热介质进行换热，控制储热介质的温升速率，避免储热介质升温过快。

如图1所示，第二换热管路40通过第三管路41与动力电池50的换热管道连接，以及第二换热管路40通过第四管路42与暖风机60的换热管道连接，其中，第三管路41与第四管路42并联设置。具体地，第二换热管路40内的换热介质为液体，第二换热管路40上连通有第一水泵45，通过第一水泵45加速换热介质的流动，第二换热管路40的进口端连接有第四控制阀43，第二换热管路40的出口端连接有第五控制阀44，第三管路41连通在第四控制阀43与第五控制阀44之间，第四管路42连通在第四控制阀43与第五控制阀44之间。

进一步地，如图1所示，控温组件还包括散热器70，散热器70通过第三换热管路71与储热腔连接。其中，散热器70的换热端设置有风扇72，通过风扇72来提升散热器70的散热效率。第三换热管路71上连通有第二水泵73，通过第二水泵73加快储热介质在散热器70内的流动速率。在本实施例中，通过散热器70实现对储热介质的进一步温控。

根据本申请的另一具体实施例，提供了一种混动车辆的热管理系统的控制方法，用于控制上述的混动车辆的热管理系统，如图2所示，该控制方法包括以下步骤：

步骤S1：获取储热介质的温度。

步骤S2：获取混动车辆的目标组件的加热需求，其中，目标组件包括如下至少之一：动力电池50和暖风机60。

步骤S3：基于储热介质的温度以及目标组件的换热需求，生成控制指令，控制指令用于控制第一换热管路30与发动机10的排气管的通断。

在步骤S3中，在目标组件无加热需求的情况下，判断储热介质的温度是否低于第一预设温度，如果是，控制第一换热管路30与发动机10的排气管的连通。在动力电池50有加热需求的情况下，判断储热介质的温度是否高于第一预设温度，如果是，控制切断第一换热管路30与发动机10的排气管的连通。在暖风机60有加热需求的情况下，判断储热介质的温度是否高于第二预设温度，其中，第二预设温度大于第一预设温度，如果是，控制第一换热管路30与发动机10的排气管的连通。

其中，当第一换热管路30与发动机10的排气管连通时，排气管中的仅部分尾气流经第一换热管路30。

具体地，热管理系统具有六种模式：馈能模式、满能模式、满能电池加热模式、馈能电池加热模式、采暖模式以及EGR(废气再循环)模式。

如图3所示，热管理系统处于馈能模式时，目标组件无加热需求，即没有采暖需求和动力电池50加热需求，且储热介质的温度低于第一预设温度，第一预设温度可根据实际需求进行设置，第一预设温度一般高于50℃。此时，储热介质的温度低于20℃。具体地，第一水泵45以及第二水泵73均不工作，即断开散热器70与储热腔的换热，以及断开储热腔与暖风机60以及电动电池的换热。控制第一控制阀33，使第一换热管路30输入端与发动机10的排气管连通。控制第二控制阀34，使第一换热管路30的输出端与大气连通。为了避免第二换热管路40内的换热介质对动力电池50的内部温度造成影响，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，断开第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通。其中，为了避免储热介质升温过快，控制第一控制阀33和第三控制阀35，使第五管路36始终与大气连通，即仅部分的发动机10尾气与储热腔内储热介质进行换热。

如图4所示，热管理系统处于满能模式时，目标组件无加热需求，即没有采暖需求和动力电池50加热需求，且储热介质的温度达到第一预设温度，第一预设温度可根据实际需求进行设置，第一预设温度一般高于50℃。具体地，第一水泵45以及第二水泵73均不工作，即断开散热器70与储热腔的换热，以及断开储热腔与暖风机60以及电动电池的换热。控制第一控制阀33，断开第一换热管路30输入端与发动机10的排气管的连通。控制第二控制阀34，断开第一换热管路30的输出端与大气的连通。为了避免第二换热管路40内的换热介质对动力电池50的内部温度造成影响，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，断开第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通。其中，控制第一控制阀33和第三控制阀35，使第五管路36始终与大气连通。

如图5所示，热管理系统处于满能电池加热模式时，动力电池50有加热需求，且储热介质的温度达到第一预设温度，第一预设温度可根据实际需求进行设置，第一预设温度一般高于50℃。具体地，第二水泵73不工作，即断开散热器70与储热腔的换热。第一水泵45运转，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，使第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通，同时断开第二换热管路40与暖风机60内换热管路的连通。控制第一控制阀33，断开第一换热管路30输入端与发动机10的排气管的连通。控制第二控制阀34，断开第一换热管路30的输出端与大气的连通。其中，控制第一控制阀33和第三控制阀35，使第五管路36始终与大气连通。

如图6所示，热管理系统处于馈能电池加热模式时，动力电池50有加热需求，且储热介质的温度低于第一预设温度，第一预设温度可根据实际需求进行设置，第一预设温度一般高于50℃。此时，储热介质的温度低于20℃。具体地，第二水泵73不工作，即断开散热器70与储热腔的换热。控制第一控制阀33，使第一换热管路30输入端与发动机10的排气管连通。控制第二控制阀34，使第一换热管路30的输出端与大气连通。第一水泵45运转，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，使第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通，同时断开第二换热管路40与暖风机60内换热管路的连通。在该模式下，温度传感器23实时采集储热介质的温度，当储热介质的温度高于第一预设温度时，控制第一控制阀33，使第一换热管路30输入端与发动机10的排气管连通，以停止与发动机10尾气的换热。当动力电池50的温度达到预置温度时，控制第一水泵45停止运转，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，断开第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通，以停止发动机10尾气与储热介质的换热。

如图7所示，热管理系统处于采暖模式时，暖风机60有加热需求，即通过储热介质将将发动机10尾气热能传递给暖风机60，对驾驶室进行加热。具体地，第二水泵73不工作，即断开散热器70与储热腔的换热。第一水泵45运转，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，使第二换热管路40与暖风机60内换热管路连通，同时断开第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通。控制第一控制阀33，使第一换热管路30输入端与发动机10的排气管连通。控制第二控制阀34，使第一换热管路30的输出端与大气连通。当储热介质的温度高于第二预设温度时，第二预设温度大于第一预设温度，第二预设温度根据实际需求进行设定，控制第一控制阀33，断开第一换热管路30输入端与发动机10的排气管的连通，以停止发动机10尾气与储热介质的换热。当用户关闭暖风机60时，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，断开第二换热管路40与暖风机60内换热管路的连通。

如图8所示，热管理系统处于废气再循环模式时，目标组件无加热需求，即没有采暖需求和动力电池50加热需求。具体地，第一水泵45不工作，断开储热腔与暖风机60以及电动电池的换热。第二水泵73运转，并启动风扇72，使散热器70对储热介质进行散热。控制第一控制阀33，使第一换热管路30输入端与发动机10的排气管连通。控制第二控制阀34，使第一换热管路30的输出端与发动机10燃料系统连通。为了避免第二换热管路40内的换热介质对动力电池50的内部温度造成影响，控制第四控制阀43以及第五控制阀44，断开第二换热管路40与动力电池50内换热管路的连通。其中，为了避免储热介质升温过快，控制第一控制阀33和第三控制阀35，使第五管路36始终与大气连通，即仅部分的发动机10尾气与储热腔内储热介质进行换热。

根据本申请的另一具体实施例，提供了一种车辆，包括混动车辆的热管理系统，混动车辆的热管理系统为上述实施例中的混动车辆的热管理系统。

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。