一种P2架构HEV用冷却系统及冷却系统控制方法与流程

一种p2架构hev用冷却系统及冷却系统控制方法
技术领域
1.本发明涉及混动汽车散热冷却技术领域，尤其涉及一种p2架构hev用冷却系统及冷却系统控制方法。


背景技术：

2.hev是hybrid electric vehicle的缩写，即混合动力汽车，混合动力汽车(hev)融合了发动机汽车和电动汽车的技术。目前对于各种混合动力汽车技术路线，根据驱动电机在混动系统中的位置(position)来进行区分。其中，p2是position 2的缩写，“2”这个位置是离合器之后变速器之前，p2也即是通过在发动机与变速箱之间插入一个电机等系统模块来实现混动技术。相应的也有p0、p1、p3、p4以及ps等混动系统。
3.目前，传统汽车的冷却系统需要为发动机和自动变速箱(at)解决散热问题，自动变速箱(at)的at油冷器一般布置在散热器水室内部或串联布置在发动机主冷却管路中，由发动机冷却液带走自动变速箱(at)油冷器的散热量。简而言之，若想为自动变速箱进行冷却，需要保证发动机处于运行状态。
4.当混合动力汽车在纯电动(ev)工况驱动汽车行驶时，发动机为停机状态不工作，由p2电机驱动自动变速箱(at)为汽车提供动力，但是此时仍然需要冷却系统为自动变速箱(at)提供冷却。显然，传动汽车的冷却系统中，因发动机停机后水泵不工作，冷却液无法循环，不能实现纯电动(ev)行驶时at冷却问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种p2架构hev用冷却系统及冷却系统控制方法，用以解决hev如何在纯电驱动行驶、发动机停机的工况下实现自动变速箱(at)冷却的问题。
6.为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种p2架构hev用冷却系统，用于对自动变速箱、p2电机和发动机进行冷却，包括：
8.散热组件，包括发动机冷却部和电机冷却组件，其中所述发动机冷却部为散热器，所述发动机冷却部的进液口连通所述发动机的冷却液出口，所述电机冷却组件连接于所述p2电机；
9.热交换装置，所述热交换装置包括第一介质进口、第一介质出口、第二介质进口和第二介质出口，所述第一介质进口连通所述发动机冷却部的出液口，所述第一介质出口连通所述发动机的冷却液进口，所述第二介质进口连通所述自动变速箱的润滑介质出口，所述第二介质出口连通所述自动变速箱的润滑介质进口；
10.液体循环组件，包括循环泵，所述循环泵的进液口连通所述热交换装置的第一介质出口，所述循环泵的出液口连通所述发动机冷却部的进液口。
11.进一步的，所述液体循环组件还包括循环旁路管道，所述循环旁路管道的一端连通所述发动机的水套，所述循环旁路管道的另一端连通所述热交换装置的第一介质进口。
12.进一步的，所述液体循环组件还包括电控开关阀，所述电控开关阀设置于所述循环泵的出液口和所述发动机冷却部的进液口之间。
13.进一步的，所述电机冷却组件包括电机散热器和电机冷却水泵，所述电机散热器连接于所述发动机冷却部，所述电机散热器的进液口连通所述p2电机的冷却液出口，所述电机散热器的出液口连通所述电机冷却水泵的进液口，所述电机冷却水泵的出液口连通所述p2电机的冷却液进口。
14.进一步的，所述电机冷却组件还包括水温传感器，所述水温传感器安装于所述电机冷却水泵的出液口和所述p2电机的冷却液进口之间。
15.进一步的，所述散热组件还包括冷凝器、多个电子风扇和机械风扇，所述冷凝器连接于所述电机散热器，多个所述电子风扇均连接于所述冷凝器，所述机械风扇连接于所述发动机的风扇轴。第二方面，本发明还提供一种p2架构hev用冷却系统控制方法，应用于上述p2架构hev用冷却系统，所述方法包括：整车控制器(vcu)获取车辆行驶模式，并根据所述车辆行驶模式得到发动机运行状态和所述p2电机运行状态；
16.若所述发动机为运行状态，则采用所述机械风扇和所述电子风扇进行散热；
17.若所述发动机为停机状态，则闭合所述电控开关阀，并启动所述循环泵，启用所述电子风扇进行散热；
18.若所述p2电机为运行状态，则启动所述电机冷却水泵，对所述p2电机进行冷却。
19.进一步的，所述若所述发动机为运行状态，则采用所述机械风扇和所述电子风扇进行散热，包括：
20.获取发动机冷却液温度、p2电机冷却液温度以及空调压力信号，并根据所述发动机冷却液温度、p2电机冷却液温度以及所述空调压力信号调节所述电子风扇和所述机械风扇的工作转速。
21.进一步的，所述若所述发动机为停机状态，则闭合所述电控开关阀，并启动所述循环泵和所述电子风扇，包括：
22.闭合所述电控开关阀；
23.获取自动变速箱润滑介质温度，并根据所述自动变速箱润滑介质温度调节所述循环泵的工作转速；
24.获取p2电机冷却液温度以及空调压力，并根据所述p2电机冷却液温度、所述空调压力信号和所述自动变速箱润滑介质温度调节所述电子风扇工作转速。
25.进一步的，所述若所述p2电机为运行状态，则启动所述电机冷却水泵，对所述p2电机进行冷却，包括：
26.获取p2电机冷却液温度，并根据所述p2电机冷却液温度调节所述电机冷却水泵的工作转速。
27.本发明提供一种p2架构hev用冷却系统及p2架构hev用冷却系统控制方法，在上述系统中，散热组件的发动机冷却部为发动机冷却液提供散热，电机冷却组件为p2电机进行提供散热，热交换装置内流通两种介质，分别为发动机冷却液和自动变速箱润滑介质，自动变速箱的润滑介质通过第二介质进口进入热交换装置，并将热量传递给经发动机冷却部冷却后流入热交换装置的发动机冷却液，然后从第二介质出口流回自动变速箱实现自动变速箱的降温。从第一介质出口流出的发动机冷却液虽然温度略有提升，但是其仍旧能够满足
发动机的散热需求。当hev在纯电模式行驶时，发动机停机导致发动机冷却液无法流动，那么此时便可以开启液体循环组件中的循环泵，使管路中的发动机冷却液仍旧能够在发动机冷却部和热交换装置之间循环流通，进而实现纯电动行驶状态下对自动变速箱的散热。
附图说明
28.图1为本发明提供的现有技术一的一实施例的结构示意图；
29.图2为本发明提供的现有技术二的一实施例的结构示意图；
30.图3为本发明提供的现有技术三的一实施例的结构示意图；
31.图4为本发明提供的p2架构hev用冷却系统一实施例的结构示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
33.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
35.首先，本发明提供两个现有的传统汽车的冷却系统的实施例：
36.现有技术一：该系统为自动变速箱901、发动机902提供散热，原理图如图1所示，该系统包括油冷器101、散热器102、空调冷凝器103和电子风扇104，发动机902的散热量通过发动机902的冷却液介质流经散热器102进行冷却，自动变速箱901的散热量由润滑油通过油冷器101将热量传递给冷却液，冷却液的热量由散热器102进行热交换冷却。电子风扇104的转速根据冷却液温度进行调整，冷却液温度较低时电子风扇不工作，以降低风扇功耗。
37.现有技术二：该系统同样为自动变速箱901、发动机902提供散热，原理图如图2所示，该系统包括油冷器201、散热器202、空调冷凝器203、机械风扇204和中冷器205。该系统中发动机水套的散热量通过发动机902的冷却液介质流经散热器202进行冷却；发动机增压空气的散热量通过空气介质流经中冷器205进行散热；自动变速箱901的散热量由润滑油通过油冷器201将热量传递给冷却液，冷却液的热量由散热器202进行热交换冷却。机械风扇204的转速由硅油离合器根据冷却液温度、增压空气温度进行调整，以降低风扇功耗。
38.通过上述两种现有技术的实施例不难发现，若将上述现有技术应用于p2架构的hev冷却系统，存在以下两个缺点：
39.一是由于混合动力汽车在纯电动(ev)行驶工况时，发动机为停机状态，由p2电机驱动自动变速箱为汽车提供动力，此时仍然需要冷却系统为自动变速箱提供冷却。在现有技术一和现有技术二的冷却方案中，油冷器由发动机冷却液带走热量，但发动机停机不工作时，发动机水泵也停止运行，冷却液不能循环无法对油冷器进行散热，这样就不能保证混合动力汽车在纯电动(ev)行驶工况时，自动变速箱能够正常工作。
40.二是由于混合动力汽车在混动行驶过程中，p2电机工作要求电机控制器进水温度不高于60℃，且电机本体出水温度不高于70℃。现有技术一的冷却系统为高温冷却系统，水
温一般维持在80℃～110℃之间，无法为p2电机系统提供冷却液进行冷却。这样也无法保证混合动力汽车在混动行驶工况时，p2电机系统能够正常工作。
41.进一步的，本发明还提供一个现有的传统商用车的冷却系统的实施例：
42.现有技术三：该系统同样为自动变速箱901、发动机902提供散热，原理图如图3所示，该系统包括散热器301、油冷器302、空调冷凝器303和机械风扇304。该系统通常被越野汽车采用，其主要通过风冷式油冷器对自动变速箱进行散热，将油冷器302安装在散热器301前部，利用风扇进行冷却。风扇可以选用机械风扇304，由与发动机902相连的机械机构驱动。
43.同样地，若将上述现有技术三应用于p2架构的hev冷却系统，也存在以下两个缺点：
44.一是由于混合动力汽车在纯电动(ev)行驶工况时，发动机为熄火停机状态，由p2电机驱动自动变速箱为汽车提供动力，此时仍然需要冷却系统为自动变速箱提供冷却。在现有技术三的冷却方案中，冷却器为风冷型式，冷却器热量由发动机驱动的机械风扇带走，但发动机停机不工作时，机械风扇也停止运行，不能对冷却器进行散热，这样就无法保证混合动力汽车在纯电动行驶工况时，自动变速箱能够正常工作。
45.如果采用电机驱动的电子风扇替代机械风扇，由于冷却模块包括散热器叠加油冷器、空调冷凝器(对于柴油发动机还有中冷器)，模块风阻很大，电子风扇提供的风量太小无法满足冷却器和其它冷却模块的散热需求。若通过额外增设高压电机驱动机械风扇的方式进行改进，也仍旧存在很大的弊端，首先是高压电机技术不成熟，体积庞大、重量重、价格昂贵，甚至高压电机本身也需要一套独立的液冷系统实现冷却，其次是驱动机械风扇需要的功率很大，高压电机用电功率大，混合动力汽车在纯电动(ev)行驶时电能宝贵，混合动力汽车没有多余的电能分配给高压电机使用，最后是高压电机需要一套电机控制器实现转速控制，电机控制器同样存在体积大、重量重、需要水冷等缺点。因此，考虑到实用性和经济性，高压电机驱动机械风扇的方案短期内难以在汽车上推广实施。
46.二是由于混合动力汽车在混动行驶过程中，p2电机工作要求电机控制器进水温度不高于60℃，且电机本体出水温度不高于70℃。现有技术二的冷却系统为高温冷却系统，水温一般维持在80℃～110℃之间，无法为p2电机系统提供冷却液冷却。这样也无法保证混合动力汽车在混动工况行驶时，p2电机系统能够正常工作。
47.因此，亟需一种能够解决hev如何在纯电驱动行驶、发动机停机的工况下实现自动变速箱冷却的问题的方法。本发明则通过建立液体循环组件实现在发动机停机情况下的自动变速箱散热，同时通过机械风扇、电子风扇结合的方式确保了整个系统在不增加额外的大功率用电设备的情况下保证散热效果，并且提供了一种根据不同工况调节机械风扇、电子风扇、循环泵、电机冷却水泵的方法，使得整个冷却系统运行效率最优。
48.本发明提供了一种p2架构hev用冷却系统及p2架构hev用冷却系统控制方法，以下分别进行说明。
49.结合图4所示，本发明的一个具体实施例，公开了一种p2架构hev用冷却系统，该p2架构hev用冷却系统用于对自动变速箱901、发动机902和p2电机903，包括散热组件1、热交换装置2和液体循环组件3，其中散热组件1包括发动机冷却部11和电机冷却组件12，其中所述发动机冷却部11为散热器，所述发动机冷却部11的进液口连通所述发动机902的冷却液
出口，所述电机冷却组件12连接于所述p2电机903。热交换装置2则包括第一介质进口、第一介质出口、第二介质进口和第二介质出口，所述第一介质进口连通所述发动机冷却部11的出液口，所述第一介质出口连通所述发动机902的冷却液进口，所述第二介质进口连通所述自动变速箱901的润滑介质出口，所述第二介质出口连通所述自动变速箱901的润滑介质进口。液体循环组件3包括循环泵31，所述循环泵31的进液口连通所述热交换装置2的第一介质出口，所述循环泵31的出液口连通所述发动机冷却部11的进液口。
50.本发明提供一种p2架构hev用冷却系统及p2架构hev用冷却系统控制方法，在上述系统中，散热组件1的发动机冷却部11为发动机902冷却液提供散热，电机冷却组件12为p2电机903提供散热，热交换装置2内流通两种介质，分别为发动机902冷却液和自动变速箱901润滑介质，自动变速箱901的润滑介质通过第二介质进口进入热交换装置2，并将热量传递给经发动机冷却部11冷却后流入热交换装置2的发动机902冷却液，然后从第二介质出口流回变速箱901实现对自动变速箱901的冷却。从第一介质出口流出的发动机902冷却液虽然温度略有提升，但是其仍旧能够满足发动机902的散热需求。当hev在纯电模式行驶时，发动机902停机导致发动机902冷却液不会流动，那么此时便可以开启液体循环组件3中的循环泵31，使管路中的发动机902冷却液仍旧能够在发动机冷却部11和热交换装置2之间循环流通，进而实现纯电动行驶状态下对自动变速箱901的冷却。
51.作为优选的实施例，本实施例中的散热组件1中的发动机冷却部11为现有技术中的散热器，用于为发动机902的冷却液进行冷却，其中根据实际情况，发动机902的冷却液可以采用软水替代。
52.电机冷却组件12主要用于为p2电机903进行散热。而本实施例中，作为优选的实施例，所述电机冷却组件12包括电机散热器121和电机冷却水泵122，所述电机散热器121连接于所述发动机冷却部11，所述电机散热器121的进液口连通所述p2电机903的冷却液出口，所述电机散热器121的出液口连通所述电机冷却水泵122的进液口，所述电机冷却水泵的出液口连通所述p2电机903的冷却液进口。
53.电机散热器121同发动机冷却部11原理一样，均为对液体介质提供热交换的散热器，电机冷却水泵122将p2电机903内部的冷却液泵出至电机散热器121内进行散热。本实施例中的电机散热器121布置在发动机冷却部11前部，电机散热器121有一个进水管和一个出水管，包含至少一个除气管。相比于传统冷却系统，本发明为p2电机903独立设置了一个独立冷却循环系统，使得为自动变速箱901和发动机902散热的高温冷却系统不会影响到p2电机903的正常冷却，在不影响自动变速箱901和发动机902冷却性能的前提下，满足了p2电机903的散热需求。
54.进一步的，作为优选的实施例，本实施例中的所述电机冷却组件12还包括水温传感器123，所述水温传感器123安装于所述电机冷却水泵122的出液口和所述p2电机903的冷却液进口之间。水温传感器123用于采集p2电机903冷却液的温度，并通过整车控制器(vcu)控制电机冷却水泵122的工作转速，以适应不同的工况。
55.作为优选的实施例，本实施例中的所述散热组件1还包括冷凝器13、多个电子风扇14和机械风扇15，所述冷凝器13布置于所述电机散热器121前部，所述多个电子风扇14均安装于所述冷凝器13前部，所述机械风扇15连接于所述发动机902的风扇轴。冷凝器13为车内空调系统的空调冷媒提供冷却，其与发动机冷却部11和电机散热器121一同设置于机舱前
部最先接触环境空气的位置，本实施例中的空调冷凝器13布置在电机散热器121的前部，以便向环境空气进行散热，实现降温效率最大化。
56.本实施例中电子风扇14安装在冷凝器13前部，由12v或24v或48v低压电机驱动。电子风扇14的工作转速受p2电机903进水温度、自动变速箱901油温、空调系统压力信号控制，电子风扇14可以采用一个单独布置或多个并排布置。机械风扇15由发动机902的风扇轴驱动，二者的具体布置方式均为现有技术，本文中不做过多说明。电子风扇14和机械风扇15可以为发动机冷却部11和电机散热器121进行散热，将二者的发热量散发至环境空气中，以进一步提高散热效果。
57.作为优选的实施例，本实施例中的热交换装置2为at油冷器，主要为自动变速箱901的润滑介质进行散热。其可以串联在冷却循环的管路中，也可以集成在散热器下水室的内部。可以理解的是，在实际实施时，根据自动变速箱901的具体润滑介质的不同，也可以更改为其它的热交换装置。
58.进一步的，作为优选的实施例，本实施例中的液体循环组件3除循环泵31外，还包括循环旁路管道32，所述循环旁路管道32的一端连通所述发动机902的水套，所述循环旁路管道32的另一端连通所述热交换装置2的第一介质进口。当发动机902的节温器开启时，自动变速箱的润滑介质依靠散热器中流过的冷却液冷却，当发动机902节温器关闭时，散热器中无冷却液流过，此时通过循环旁路管道32便可以使发动机902水套内的冷却液可以旁通流过热交换装置2，对自动变速箱901的润滑介质进行冷却，保证发动机902的冷却液无论在什么工况下均可以流过热交换装置2进行散热。
59.作为优选的实施例，本实施例中的所述液体循环组件3还包括电控开关阀33，所述电控开关阀33设置于所述循环泵31的出液口和所述发动机冷却部11的进液口之间。电控开关阀33可以由整车控制器(vcu)进行控制，在传统行驶工况时，电控开关阀33断电,电控开关阀33为关闭状态，使得电控开关阀33前后管路保持密封；在纯电行驶(ev)工况时，电控开关阀33通电，电控开关阀33为开启状态，使得电控开关阀33前后管路保持联通。
60.为了更好地实施本发明中的p2架构hev用冷却系统，在p2架构hev用冷却系统中，本发明还提供一种p2架构hev用冷却系统控制方法一实施例，该方法使用上述p2架构hev用冷却系统，该方法包括如下步骤：
61.获取车辆行驶模式，并根据所述车辆行驶模式得到发动机运行状态和所述p2电机运行状态；
62.若所述发动机为运行状态，则采用所述机械风扇和所述电子风扇进行散热；
63.若所述发动机为停机状态，则闭合所述电控开关阀，并启动所述循环泵，启用所述电子风扇进行散热；
64.若所述p2电机为运行状态，则启动所述电机冷却水泵，对p2电机进行冷却。
65.上述方法能够根据具体工况调整机械风扇、电子风扇、循环泵、电机冷却水泵，使各个部分均能够处于最经济的工作效果。
66.具体地，在一个优选的实施例中，上述步骤：若所述发动机为运行状态，则采用所述机械风扇和所述电子风扇进行散热，具体包括：
67.获取发动机冷却液温度、p2电机冷却液温度以及空调系统的空调压力信号，并根据所述发动机冷却液温度、p2电机冷却液温度以及所述空调压力信号调节所述电子风扇和
所述机械风扇的工作转速。
68.具体地，在上述过程中，当汽车在传统或混动行驶工况时，发动机为运行状态，此时整车控制器(vcu)以电机冷却液温度和空调压力信号为参数控制电子风扇在低-中转速范围内工作。整车控制器(vcu)以电机冷却液温度和空调压力为目标，优先控制电子风扇在低-中速段工作，实施例中控制电子风转速在1000rpm至3000rpm之间工作，当电机冷却液温度(或空调压力)高于报警值时，便可以通过can请求ecu使发动机机械风扇提高转速工作，以保证散热效果。
69.在一个优选的实施例中，上述步骤：若所述发动机为停机状态，则闭合所述电控开关阀，并启动所述循环泵和所述电子风扇，具体包括：
70.闭合所述电控开关阀；
71.获取自动变速箱润滑介质温度，并根据所述自动变速箱润滑介质温度调节所述循环泵的工作转速；
72.获取p2电机冷却液温度以及空调压力，并根据所述p2电机冷却液温度、所述空调压力信号和所述自动变速箱润滑介质温度调节所述电子风扇转速。
73.具体地，在上述过程中，当汽车在纯电动模式下行驶时，发动机为停机状态，此时可通过整车控制器(vcu)控制电控开关阀通电，电控开关阀为开启状态，使得电控开关阀前后管路保持联通。由整车控制器根据自动变速箱发送的自动变速箱油温进行控制。当自动变速箱油温升至85℃时，循环泵保持最低转速运行，当自动变速箱油温升至100℃时，循环泵保持最高转速运行，当自动变速箱油温介于85℃至100℃之间时，循环泵根据油温插值后进行pwm转速控制。整车控制器(vcu)同时还以电机冷却液温度、自动变速箱油温和空调压力信号为参数控制电子风扇在低-中-高转速范围内工作，根据各个参数插值后对风扇进行pwm转速控制。实施例中控制电子风转速在最低转速1000rpm至最高转速4100rpm之间工作。
74.进一步的，在一个优选的实施例中，上述步骤：若所述p2电机为运行状态，则启动所述电机冷却水泵，对所述p2电机进行冷却，具体包括：
75.获取p2电机冷却液温度，并根据所述p2电机冷却液温度调节所述电机冷却水泵的转速。
76.具体地，在上述过程中，由整车控制器(vcu)控制电机冷却水泵的转速，为p2电机控制器和p2电机提供冷却，在传统行驶工况和纯电行驶(ev)工况时，电机冷却水泵的控制方法相同。当p2电机开始工作或p2电机冷却液温度大于40℃时，电机冷却水泵以最低转速工作，当p2电机工作且p2电机冷却液温度大于55℃时，电机冷却水泵以最高转速工作，当p2电机冷却液温度介于40℃至55℃之间时，电机冷却水泵根据电机冷却液温度插值后进行pwm转速控制。
77.本发明提供一种p2架构hev用冷却系统及p2架构hev用冷却系统控制方法，在上述系统中，散热组件的发动机冷却部为发动机冷却液提供散热，电机冷却组件为p2电机进行提供散热，热交换装置内流通两种介质，分别为发动机冷却液和自动变速箱润滑介质，自动变速箱的润滑介质通过第二介质进口进入热交换装置，并将热量传递给经发动机冷却部冷却后流入热交换装置的发动机冷却液，然后从第二介质出口流回自动变速箱实现自动变速箱的降温。从第一介质出口流出的发动机冷却液虽然温度略有提升，但是其仍能够满足发动机的散热需求。当hev在纯电模式行驶时，发动机停机导致发动机冷却液无法流动，那么
此时便可以开启液体循环组件中的循环泵，使管路中的发动机冷却液仍旧能够在发动机冷却部和热交换装置之间循环流通，进而实现纯电动行驶工况下对自动变速箱的散热。
78.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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技术和简化描述，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技术的限制。
79.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。