一种混合动力汽车集成式热管理除气系统及车辆

技术领域

本发明涉及混合动力车辆技术领域，具体涉及一种混合动力汽车集成式热管理除气系统及车辆。

背景技术

新能源汽车热管理系统是从传统燃油车热管理系统衍生过来的，既有传统燃油车热管理系统的共同部分如发动机冷却系统、空调系统等，又多了电池电机电控等新增部分的冷却系统。其中以三电取代发动机和变速箱，是较传统燃油车在热管理系统上的主要变化，另外还可能存在以电动压缩机替代普通压缩机，同时新增了电池冷却板、电池冷却器、PTC加热器或热泵等部件。

大多数混合动力汽车电机、电池热管理系统相互独立，电机冷却基本采用液冷方式，利用电机散热器给冷却液散热降温，降温后的冷却液给驱动电机和电机控制器散热。动力电池冷却则采用强制风冷和液冷两种方式，强制风冷利用车身内部冷空气对动力电池进行散热，但该方式制冷效果较差；液冷利用热交换器通过空调冷媒和冷却液的热交换进行散热降温。而且，电池温控和电机温控分开的方式，没有利用电机废热对动力电池进行加热，也没有充分利用电机散热器在温度较低的情况下对动力电池和电机系统同时进行散热，因此导致系统能耗过高。

同时，当动力电池温度在0℃以下时，需要对其进行加热，纯电动汽车电池总能量大，可以采用电加热器对动力电池进行加热；但混合动力汽车电池总能量低，采用电加热方式会过度消耗电池电量，降低电池寿命，因此现有的电加热方式不适合混合动力汽车电池加热。

另外，现有方案中发动机循环回路、电机循环回路和电池循环回路都是基本相互独立的，或者只有热交换，且各循环回路中的进水和出水均在同一水平面上，各回路中的气体很难排出。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种混合动力汽车集成式热管理除气系统及车辆，能够解决现有技术中热交换管路中的气体难以排出的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种混合动力汽车集成式热管理除气系统，其特征在于，包括：

设有发动机水套的主循环回路，所述发动机水套上连接有膨胀水壶；

设有电机电控组件热交换管路的电机换热水路；

设有电池包热交换管路的电池循环回路；

连通管路阀门组件，其用于在接收到除气指令时，将所述主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，通过膨胀水壶排气。

在一些可选的方案中，主循环回路包括第一管路和第二管路，所述第一管路上依次设有暖风水泵、暖风芯和水冷冷凝器，所述第二管路上依次设有燃油加热器和发动机水套，所述第一管路和第二管路通过四通换向阀串联或者断开，所述发动机水套上连接有膨胀水壶；

电机换热水路上依次设有电机水泵和电机电控组件热交换管路，所述电机换热水路一端与暖风水泵和水冷冷凝器第一管路连接，另一端与所述暖风水泵和水冷冷凝器之间的第一管路连接；

电池循环回路上依次设有电池水泵、电池制冷板换、电池制热板换和电池包热交换管路；

连通管路阀门组件用于将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，形成所述暖风水泵、燃油加热器、发动机水套、暖风芯、电机水泵、电机电控组件热交换管路、电池循环回路的串联管路。

在一些可选的方案中，所述连通管路阀门组件包括第一串联管路和第二串联管路，所述第一串联管路一端通过第七三通换向阀与电机电控组件热交换管路和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，所述第一串联管路的另一端与电池制冷板换和电池制热板换之间的电池循环回路连接；所述第二串联管路一端通过第一三通换向阀与电机电控组件热交换管路和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，所述第二串联管路的另一端与电池制冷板换和电池水泵之间的电池循环回路连接；且所述第二串联管路与电机换热水路的连接连接点靠近电机电控组件热交换管路一侧。

在一些可选的方案中，所述电机换热水路的两端连接有第一并联管路，所述第一并联管路的一端通过第四三通换向阀与电机电控组件热交换管路和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，所述电机换热水路上设有第一排气阀。

在一些可选的方案中，所述第一排气阀设置在所述电机换热水路的最高点上。

在一些可选的方案中，所述电池循环回路还包括第二并联管路，所述第二并联管路的一端通过第二三通换向阀与电池水泵和电池制冷板换之间的电池循环回路连接，所述第二并联管路的另一端与电池制冷板换和电池制热板换之间的电池循环回路连接，所述电池循环回路上设有第二排气阀。

在一些可选的方案中，所述第二排气阀位于所述电池循环回路的最高点。

在一些可选的方案中，所述主循环回路中发动机水套的进水管路和出水管路、电机换热水路中电机电控组件热交换管路的进水管路和出水管路，以及电池循环回路中电池包热交换管路的进水管路和出水管路均上下分层设置。

在一些可选的方案中，所述发动机水套上连接有高温散热器管路，所述高温散热器管路上设有高温散热器和电子节温器，所述电子节温器用于控制所述高温散热器管路的通断。

另一方面，本发明还提供一种车辆，包括上述任一项所述混合动力汽车集成式热管理除气系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，可进行主循环回路、电机换热水路和电池循环回路之间的流体循环，在发动机水套上连接有膨胀水壶，因此主循环回路、电机换热水路和电池循环回路中的其他均可以从流体循环中，将流体中的水带至膨胀水壶，从膨胀水壶中排出，另外，在加注热交换流体时，也可利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路循环流体中的气体通过膨胀水壶排出，也可是加注的热交换流体更容易得流至各个管路中，从而提高排气效率，以及加注效率。将管路中的气体排出，也可增加循环管路的热交换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中混合动力汽车集成式热管理除气系统的示意图。

图中：

101、暖风水泵；102、电池水泵；103、电机水泵；

201、水冷冷凝器；202、电池制冷板换；203、电池制热板换；

301、第一三通换向阀；302、第二三通换向阀；303、第三三通换向阀；304、第四三通换向阀；305、第五三通换向阀；306、第六三通换向阀；307、第七三通换向阀；

401、四通换向阀；

501、第一截止阀；502、第二截止阀；

601、电子膨胀阀；602、机械膨胀阀；

701、燃油加热器；702、油箱热交换管路；703、发动机水套；704、暖风芯；705、电动压缩机；706、低温散热器；707、蒸发器；708、电机电控组件热交换管路；709、电池包热交换管路；710、第一排气阀；711、第二排气阀；712、膨胀水壶；713、高温散热器；714、电子节温器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种混合动力汽车集成式热管理除气系统，包括：设有发动机水套703的主循环回路，发动机水套703上连接有膨胀水壶712；设有电机电控组件热交换管路708的电机换热水路；设有电池包热交换管路709的电池循环回路；连通管路阀门组件，其用于在接收到除气指令时，将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，通过膨胀水壶712排气。

在采用本方案中提及的混合动力汽车集成式热管理除气系统除气时，利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，可进行主循环回路、电机换热水路和电池循环回路之间的流体循环，在发动机水套703上连接有膨胀水壶712，因此主循环回路、电机换热水路和电池循环回路中的其他均可以从流体循环中，将流体中的水带至膨胀水壶712，从膨胀水壶712中排出，另外，在加注热交换流体时，也可利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路循环流体中的气体通过膨胀水壶712排出，也可是加注的热交换流体更容易得流至各个管路中，从而提高排气效率，以及加注效率。将管路中的气体排出，也可增加循环管路的热交换效率。

在一些可选的实施例中，主循环回路包括第一管路和第二管路，第一管路上依次设有暖风水泵101、暖风芯704和水冷冷凝器201，第二管路上依次设有燃油加热器701和发动机水套703，第一管路和第二管路通过四通换向阀401串联或者断开，发动机水套703上连接有膨胀水壶712；

电机换热水路上依次设有电机水泵103和电机电控组件热交换管路708，电机换热水路一端与暖风水泵101和水冷冷凝器201第一管路连接，另一端与暖风水泵101和水冷冷凝器201之间的第一管路连接；

电池循环回路上依次设有电池水泵102、电池制冷板换202、电池制热板换203和电池包热交换管路709；

连通管路阀门组件用于将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，形成暖风水泵101、燃油加热器701、发动机水套703、暖风芯704、电机水泵103、电机电控组件热交换管路708、电池循环回路的串联管路。

在本实施例中，若单独需要给主循环回路除气，则可利用四通换向阀401将第一管路和第二管路连通，形成从暖风水泵101依次到燃油加热器701、发动机水套703、暖风芯704和水冷冷凝器201，在回到暖风水泵101的循环回路。启动暖风水泵101，使主循环管路中的热交换流体在主循环管路中循环，这样就可以利用连接在发动机水套703上的膨胀水壶712对整个主循环水路除气。

暖风水泵101和和水冷冷凝器201之间的第一管路上设有第一截止阀501。

若需要对主循环回路和电机换热水路进行除气时，关闭暖风水泵101和和水冷冷凝器201之间第一管路上设置的第一截止阀501，由于电机换热水路一端与暖风水泵101和水冷冷凝器201第一管路连接，另一端与暖风水泵101和水冷冷凝器201之间的第一管路连接，关闭第一截止阀501，利用四通换向阀401将第一管路和第二管路连通，形成从暖风水泵101依次到燃油加热器701、发动机水套703、暖风芯704、电机水泵103和电机电控组件热交换管路708，再回到暖风水泵101的循环回路。启动暖风水泵101和电机水泵103，使热交换流体在主循环管路和电机换热水路中循环，这样就可以利用连接在发动机水套703上的膨胀水壶712对主循环管路和电机换热水路除气。

若需要对主循环回路、电机换热水路和电池循环回路进行除气时，关闭的第一截止阀501，利用四通换向阀401将第一管路和第二管路连通，利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，形成从暖风水泵101开始，依次经过燃油加热器701、发动机水套703、暖风芯704、电机水泵103、电机电控组件热交换管路708和电池循环回路，再回到暖风水泵101的串联管路。打开暖风水泵101、电池水泵102和电机水泵103，使热交换流体在主循环管路、电机换热水路和电池循环回路中循环，这样就可以利用连接在发动机水套703上的膨胀水壶712对主循环管路、电机换热水路和电池循环回路除气。

本例中，燃油加热器701布置在整个循环回路的最低点。

在一些可选的实施例中，连通管路阀门组件包括第一串联管路和第二串联管路，第一串联管路一端通过第七三通换向阀307与电机电控组件管路和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，第一串联管路的另一端与电池制冷板换202和电池制热板换203之间的电池循环回路连接；第二串联管路一端通过第一三通换向阀301与电机电控组件热交换管路708和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，第二串联管路的另一端与电池制冷板换202和电池水泵102之间的电池循环回路连接；且第二串联管路与电机换热水路的连接连接点靠近电机电控组件热交换管路708一侧。

本实施例中，对主循环回路、电机换热水路和电池循环回路进行除气时，关闭的第一截止阀501，利用四通换向阀401将第一管路和第二管路连通，将电机换热水路上的第一三通换向阀301切换至将电机换热水路与第二串联管路连通，使热交换流体通过第二串联管路与电池制冷板换202和电池水泵102之间的电池循环回路的连接点进入电池循环回路；将电机换热水路上的第七三通换向阀307切换至将电机换热水路与第一串联管路连通，使电池循环回路内的热交换流体从第一串联管路再返回至电机换热水路内。这样就实现了使热交换流体在主循环管路、电机换热水路和电池循环回路中循环，这样就可以利用连接在发动机水套703上的膨胀水壶712对主循环管路、电机换热水路和电池循环回路除气。

电机电控组件包括相并联的电机组件和电控组件，电机组件包括串联的多个电机，电控组件包括串联的多合一控制器和电机控制器。

在一些可选的实施例中，电机换热水路的两端连接有第一并联管路，第一并联管路的一端通过第四三通换向阀304与电机电控组件热交换管路708和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，电机换热水路上设有第一排气阀710。

在本实施例中，第一并联管路的一端通过第四三通换向阀304与电机电控组件热交换管路708和第一管路连接点之间的电机换热水路连接，另一端与电机水泵103和第一管路连接点之间的电机换热水路连接。在需要单独对电机换热水路进行除气时，通过第四三通换向阀304将电机换热水路一端输送至第一管路的热交换流体转向输送至第一并联管路，再从电机换热水路的另一端回流，实现电机换热水路中电机水泵103和电机电控组件热交换管路708的自循环，由于电机换热水路上设有第一排气阀710，因此可以实现电机换热水路的自循环除气。

另外，在使热交换流体在主循环管路、电机换热水路和电池循环回路串联的大回路中循环时，电机换热水路上设置的第一排气阀710也可以排气，以达到更快排气的目的。

在一些可选的实施例中，第一排气阀710设置在电机换热水路的最高点上。

在本实施例中，将第一排气阀710设置在电机换热水路的最高点上更有利于热交换流体在电机换热水路中循环时，将热交换流体内的气体排出。

在一些可选的实施例中，电池循环回路还包括第二并联管路，第二并联管路的一端通过第二三通换向阀302与电池水泵102和电池制冷板换202之间的电池循环回路连接，第二并联管路的另一端与电池制冷板换202和电池制热板换203之间的电池循环回路连接，电池循环回路上设有第二排气阀711。

在本实施例中，在需要对电池循环回路中的电池包热交换管路709除气时，利用第二三通换向阀302和第二并联管路将电池循环回路短接，形成电池水泵102、电池制热板换203和电池包热交换管路709的循环回路，在电池水泵102、电池制热板换203和电池包热交换管路709的循环回路上设置第二排气阀711，因此可以实现电池水泵102、电池制热板换203和电池包热交换管路709的循环回路的自循环除气。

另外，在使热交换流体在主循环管路、电机换热水路和电池循环回路串联的大回路中循环时，第二排气阀711也可以排气，以达到更快排气的目的。

在一些可选的实施例中，第二排气阀711位于电池循环回路的最高点。

在本实施例中，将第二排气阀711设置在电池循环回路的最高点上更有利于热交换流体在电池循环回路中循环时，将热交换流体内的气体排出。

在一些可选的实施例中，主循环回路中发动机水套703的进水管路和出水管路、电机换热水路中电机电控组件热交换管路708的进水管路和出水管路，以及电池循环回路中电池包热交换管路709的进水管路和出水管路均上下分层设置。

在本实施例中，将发动机水套703的进水管路和出水管路、电机电控组件热交换管路708的进水管路和出水管路，以及电池包热交换管路709的进水管路和出水管路均上下分层设置，因气体总是向上排，每个支路进、出水管路上下分层，进水管在下，出水管在上。且第一排气阀710和第二排气阀711均设置在位于上层的出水管路上，有利于各循环水路中气体的排出。

如图1所示，在一些可选的实施例中，发动机水套703上连接有高温散热器管路，高温散热器管路上设有高温散热器713和电子节温器714，电子节温器714用于控制高温散热器管路的通断。

在本实施例中，在系统接收到对高温散热器管路进行除气的命令或者全部大循环除气的指令时，电子节温器全开，加注冷却液可直接进入主循环管路、电机换热水路和电池循环回路的大循环，高温散热器管路也可以加入到大循环中。采用机械节温器，需要运行发动机，达到一定负荷，节温器开启，冷却液才能进入大循环，通过发动机水路膨胀水箱除气，提升发动机大循环水路除气能力。

将发动机水套703的进水管路和出水管路、电机电控组件热交换管路708的进水管路和出水管路，以及电池包热交换管路709的进水管路和出水管路均上下分层设置，因气体总是向上排，每个支路进、出水管路上下分层，进水管在下，出水管在上。且第一排气阀710和第二排气阀711均设置在位于上层的出水管路上，有利于各循环水路中气体的排出。

另外，混合动力汽车集成式热管理除气系统还包括电动压缩机循环回路，电动压缩机循环回路上依次设有电动压缩机705、水冷冷凝器201和设置在并联管路上的蒸发器707和电池制冷板换202；电动压缩机循环回路通过水冷冷凝器201与主循环回路进行热交换，通过电池制冷板换202与电池循环回路进行热交换；蒸发器707所在的并联管路上设有电子膨胀阀601，电池制冷板换202所在的并联管路上设有第二截止阀502和机械膨胀阀602。

第一管路上通过第三三通换向阀303并联有第三并联管路，第三三通换向阀303设置在水冷冷凝器201和暖风芯704之间的第一管路上，第三并联管路一端与第三三通换向阀303连接，另一端与水冷冷凝器201和第三三通换向阀303之间的第一管路连接，第三并联管路穿过电池制热板换203，电池循环回路和主循环回路通过电池制热板换203进行热交换。

暖风水泵101与四通换向阀401之间的第一管路上还设有第五三通换向阀305，低温散热器管路一端与第五三通换向阀305连接，另一端与水冷冷凝器201和第三三通换向阀303之间的第一管路连接，可通过第五三通换向阀305将第一管路中的热交换流体转向直低温散热器管路，低温散热器管路上设有低温散热器706，可用于给水冷冷凝器201降温。

燃油加热器701与发动机水套703之间的第二管路上并联有第四并联管路，第四并联管路上设有油箱热交换管路702，第四并联管路的一端通过第六三通换向阀306与第二管路连接，另一端与第六三通换向阀306和发动机水套703之间的第二管路连接，可将第二管路内的热交换流体切换至第四并联管路上，用于给油箱降温或者加热。

第二方面，本发明还提供一种车辆，包括上述任一项混合动力汽车集成式热管理除气系统。

综上，在采用本方案中提及的混合动力汽车集成式热管理除气系统除气时，利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，可进行主循环回路、电机换热水路和电池循环回路之间的流体循环，在发动机水套703上连接有膨胀水壶712，因此主循环回路、电机换热水路和电池循环回路中的其他均可以从流体循环中，将流体中的水带至膨胀水壶712，从膨胀水壶712中排出，另外，在加注热交换流体时，也可利用连通管路阀门组件将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路连通，将主循环回路、电机换热水路和电池循环回路循环流体中的气体通过膨胀水壶712排出，也可是加注的热交换流体更容易得流至各个管路中，从而提高排气效率，以及加注效率。将管路中的气体排出，也可增加循环管路的热交换效率。

通过在电机换热水路的两端连接第一并联管路，并在电机换热水路上设置第一排气阀710，实现电机换热水路中电机水泵103和电机电控组件热交换管路708的自循环，由于电机换热水路上设有第一排气阀710，因此可以实现电机换热水路的自循环除气。

利用第二三通换向阀302和第二并联管路将电池循环回路短接，形成电池水泵102、电池制热板换203和电池包热交换管路709的循环回路，在电池水泵102、电池制热板换203和电池包热交换管路709的循环回路上设置第二排气阀711，实现电池水泵102、电池制热板换203和电池包热交换管路709的循环回路的自循环除气。

利用电子节温器，加注冷却液可直接进入主循环管路、电机换热水路和电池循环回路的大循环，高温散热器管路也可以加入到大循环中循环，有助于排气和加注冷却液，利用该混合动力汽车集成式热管理除气系统一次加注率较常规方案提升15％，除气时间缩短30％。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。