一种基于多通阀门的混动汽车集成热管理系统

本发明属于新能源汽车热管理系统，具体涉及一种基于多通阀门的混动汽车集成热管理系统。

背景技术：

1、混合动力汽车，结合了传统燃油车的特点与纯电动汽车的优势，具有广泛的发展前景和市场潜力。整车热管理系统近几年逐渐成为节能减排，延长汽车使用寿命，保证核心零部件性能的重要手段之一。相对于燃油车，混合动力汽车的热管理系统还包含了电池、电驱和整车控制系统等，同时包括多个目标的联合制热与制冷混合模式。相对于电动车，混动汽车中多了发动机这一热源，因此，混合动力汽车可利用余热种类多样，如何有效地分配及利用发动机系统、电驱系统的余热及ptc加热器的热量对于整车实现制热需求的同时尽量减少能耗较为重要。

2、目前现阶段混合动力汽车余热利用主要通过发动机冷却系统循环支路将发动机冷却液通过板式换热器实现间接热交换。间接换热模式通过中间传热媒介与两边换热介质接触，热能通过中间传热媒介实现热交换，换热介质不直接接触，其适应性和稳定性较高，但存在换热效率受限的特点。直接换热方式，是指将两边换热介质直接接触，因此传热效率高，热损失较少，且成本较低，省去间接换热器这一部件。一些在稳定性方面则需要配合合理，高效地控制策略实现控制目的。

3、由于混合动力汽车余热种类多样，若能合理地分配及利用车辆不同系统的余热，可大大增进车辆的集成度，减少车辆能耗。此外，发动机冷却液工作温度一般远远大于电池包入口冷却液需求温度，这就需要合理的控制方式来保证电池包入口冷却液在需求温度范围内。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于多通阀门且余热分配合理高效的混动汽车集成热管理系统。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种基于多通阀门的混动汽车集成热管理系统，包括：

4、电池温控模块，该电池温控模块具有向电池包输送冷量或热量的电池冷却回路导通，所述电池冷却回路导通上设有六通阀导通；

5、发动机冷却模块，该发动机冷却模块具有为发动机提供散热功能的发动机回路导通，所述发动机回路导通连通有发动机第一加热支路导通，所述发动机第一加热支路导通用于传递发动机余热；

6、电驱冷却模块，该电驱冷却模块具有为电机提供散热功能的电驱冷却回路导通，所述电驱冷却回路导通连通有电驱第一加热支路导通，所述电驱第一加热支路导通用于传递电机余热；

7、整车控制器，当电池包存在制热需求时，该整车控制器向发动机第一加热支路导通、电驱第一加热支路导通以及六通阀导通发送热量分配指令，通过六通阀导通使电池冷却回路导通与发动机第一加热支路导通或电驱第一加热支路导通相互导通，利用电机余热或发动机余热为电池包制热。

8、作为本发明的进一步优化方案，所述发动机回路导通还连通有发动机第二加热支路导通，所述发动机第二加热支路导通用于传递发动机余热，所述电驱冷却回路导通还连通电驱第二加热支路导通，所述电驱第二加热支路导通用于传递电机余热；

9、当乘员舱存在制热需求时，整车控制器向发动机第二加热支路导通、电驱第二加热支路导通发出热量分配指令，利用发动机余热、电机余热为乘员舱制热。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述电池冷却回路导通包括第一水泵导通，与第一水泵导通连通的ptc加热器导通，设置在电池包上并分别与六通阀导通和第一水泵导通相连的第一水冷部件导通；

11、所述发动机回路导通包括第二水泵导通以及与第二水泵导通相连的第一散热器导通；

12、所述发动机第二加热支路导通包括设置在发动机回路导通一侧的旁路管，所述旁路管上设有用于加热乘员舱的暖风芯体导通；

13、所述电驱冷却回路导通包括第三水泵导通以及与第三水泵导通相连的第二散热器导通；

14、所述发动机第一加热支路导通包括第一三通比例阀导通，所述第一三通比例阀导通与发动机回路导通、发动机第二加热支路导通以及六通阀导通连通，当六通阀导通与第一三通比例阀导通导通时，电池温控模块与发动机冷却模块之间形成用于加热电池包的第一热耦合回路；

15、所述电驱第一加热支路导通包括设置在电驱冷却回路导通上并与六通阀导通连通的第二三通比例阀导通，当六通阀导通与第二三通比例阀导通导通时，所述电池温控模块与电驱冷却模块之间形成用于加热电池包的第二热耦合回路；

16、所述电驱第二加热支路导通包括设置在电驱第一加热支路导通上的第三三通比例阀导通，所述第三三通比例阀导通与第二三通比例阀导通和暖风芯体导通连通，用于向暖风芯体导通提供电机余热，以加热乘员舱。

17、作为本发明的进一步优化方案，所述发动机第二加热支路的旁路管上设有第三sov通断阀和第四sov通断阀，利用发动机余热加热乘员舱时，第三sov通断阀和第四sov通断阀打开，利用电机余热加热乘员舱时，第三sov通断阀和第四sov通断阀关闭。

18、一种基于多通阀门的混动汽车集成热管理方法，该方法采用余热分配策略实现热管理，所述余热分配策略包括以下步骤：

19、步骤一、通过整车控制器判断电池包及乘员舱是否存在制热需求；

20、步骤二、当整车控制器判断出电池包不存在制热需求，且乘员舱存在制热需求时，利用余热加热乘员舱；

21、步骤三、当整车控制器判断出电池包存在制热需求时，判断余热是否充足，并根据判断结果发送热量分配指令，热量分配情形如下：

22、情形一、乘员舱存在制热需求且余热充足，此时利用余热加热乘员舱和电池包；

23、情形二、乘员舱存在制热需求且余热不足，此时利用余热加热乘员舱，利用电池温控模块的ptc加热器加热电池包；

24、情形三、乘员舱不存在制热需求且余热充足，此时利用余热加热电池包；

25、情形四、乘员舱不存在制热需求且余热不足，此时利用电池温控模块的ptc加热器加热电池包。

26、作为本发明的进一步优化方案，所述余热分配策略分为第一余热分配策略、第二余热分配策略和第三余热分配策略；其中，

27、当车辆进入纯电模式时，整车控制器采用第一余热分配策略分配热量，所述步骤二和步骤三中的余热均为电机余热，整车控制器在发送热量分配指令后，或判断出乘员舱及电池包均不存在制热需求后，判断车辆是否处于纯电模式，若车辆处于纯电模式，则重复执行步骤一至步骤三，反之，则结束第一余热分配策略；

28、当车辆进入纯油模式时，整车控制器采用第二余热分配策略分配热量，所述步骤二和步骤三中的余热均为发动机余热，整车控制器在发送热量分配指令后，或判断出乘员舱及电池包均不存在制热需求后，判断车辆是否处于纯油模式，若车辆处于纯油模式，则重复执行步骤一至步骤三，反之，则结束第二余热分配策略；

29、当车辆进入油电混用模式时，整车控制器采用第三余热分配策略分配热量，所述步骤二和步骤三中的余热均为电机余热或发动机余热，整车控制器在发送热量分配指令后，或判断出乘员舱及电池包均不存在制热需求后，判断车辆是否处于油电混用模式，若车辆处于油电混用模式，则重复执行步骤一至步骤三，反之，则结束第三余热分配策略。

30、作为本发明的进一步优化方案，采用第三余热分配策略时，若电机余热和发动机余热均满足当前制热需求时，优先使用发动机余热对乘员舱和/或电池包进行加热。

31、作为本发明的进一步优化方案，利用电机余热加热乘员舱时，所述第三sov通断阀及第四sov通断阀关闭，所述第二三通比例阀与第三三通比例阀连通，第三三通比例阀与暖风芯体连通，电驱冷却回路中的冷却液流经暖风芯体，实现对乘员舱的加热，若乘员舱出风温度与乘员舱目标温度的温差达到第一设定值时，所述第二三通比例阀加大与所述第二散热器连通的一侧阀门开口，若乘员舱目标温度与乘员舱出风温度的温差达到第二设定值时，所述第二三通比例阀减小与所述第二散热器连通的一侧阀门开口，第三sov通断阀和第四sov通断阀均为电磁控制阀；

32、利用电机余热加热电池包时，所述第二三通比例阀与六通阀连通，电驱冷却回路中的冷却液流经第一水冷部件，实现对电池包的加热，若第一水冷部件进口冷却液温度与电池包进口冷却液预热目标温度的温差达到第三设定值时，所述第二三通比例阀加大与所述第二散热器连通的一侧阀门开口，若电池包进口冷却液预热目标温度与第一水冷部件进口冷却液温度的温差达到第四设定值时，所述第二三通比例阀减小与所述第二散热器连通的一侧阀门开口。

33、作为本发明的进一步优化方案，利用发动机余热加热乘员舱时，所述第三sov通断阀及第四sov通断阀打开，发动机回路中的冷却液流经暖风芯体，实现对乘员舱的加热，若乘员舱出风温度与乘员舱目标温度的温差达到第一设定值时，减小所述第三sov通断阀及第四sov通断阀的阀门开度，若乘员舱目标温度与乘员舱出风温度的温差达到第二设定值时，增大所述第三sov通断阀及第四sov通断阀的阀门开度；

34、利用发动机余热加热电池包时，所述第一三通比例阀与六通阀连通，发动机回路中的冷却液流经第一水冷部件，实现对电池包的加热，若第一水冷部件进口冷却液温度与电池包进口冷却液预热目标温度的温差达到第三设定值时，所述第一三通比例阀加大与所述第一散热器连通的一侧阀门开口，若电池包进口冷却液预热目标温度与第一水冷部件进口冷却液温度的温差达到第四设定值时，所述第一三通比例阀减小与所述第一散热器连通的一侧阀门开口。

35、作为本发明的进一步优化方案，利用发动机余热加热电池包时，六通阀基于不同时间间隔切换至所述电池冷却回路与发动机第一加热支路连通或断开的状态，以调节所述发动机第一加热支路的流量。

36、本发明的有益效果在于：

37、1)本发明中，通过六通阀利用直接换热的方式将发动机回路冷却液热量及电驱回路冷却液热量耦合进入电池冷却回路，提高余热利用效率的同时根据不同工作模式分配可利用余热量；

38、2)本发明中，电驱回路冷却液热量通过第二三通比例阀、第三三通比例阀及六通阀进入暖风芯体与电池冷却液回路，可以在发动机无启动需求时，利用电驱冷却液余热加热电池及乘员舱；

39、3)本发明中，系统可根据电池冷却液温度要求，利用第一三通比例阀调节发动机回路冷却液流量，从而调节进入电池冷却回路的冷却液温度，使电池包能够快速且平稳地达到目标温度；

40、4)本发明中，系统可根据电池冷却液温度及乘员舱出风温度要求利用第二三通比例阀调节电驱回路冷却液流量，使电池包在纯电模式、纯油模式及油电混用模式下均能够迅速达到目标温度，使余热种类多样的混动汽车热量分配更为合理；

41、5)本发明中，发动机回路冷却液与电池回路冷却液通过六通阀的切换实现导通与断开，发动机冷却液温度较高时，基于不同的时间间隔频繁调节六通阀的切换，进一步合理分配余热，有利于控制电池冷却液温度变化的极值及稳定性。