[發明專利]混動汽車雙膨脹水箱熱管理系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110586009.5
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113276623B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 石俠紅;鄭偉民;萬嘉明
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60H1/03;B60L58/26;B60L58/27;H01M50/60;H01M10/6567;H01M10/613;H01M10/625
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 韓夢晴

本發明公開了一種混動汽車雙膨脹水箱熱管理系統及其控制方法，系統包括高溫冷卻回路、中溫冷卻回路、低溫冷卻回路、高溫膨脹水箱和低溫膨脹水箱，高溫膨脹水箱的除氣口與高溫冷卻回路的冷卻液出口連接，補水口與高溫冷卻回路的冷卻液入口連接；低溫膨脹水箱的第三除氣口與中溫冷卻回路的冷卻液出口連接，另一個除氣口與低溫冷卻回路的冷卻液出口連接，補水口與中溫冷卻回路的冷卻液入口連接；高溫膨脹水箱的泄壓補液口與低溫膨脹水箱的冷卻液腔體連通。本發明提供的混動汽車雙膨脹水箱熱管理系統，高低溫膨脹水箱在完成系統除氣之外可以實現所有回路的加注和補液；高低溫膨脹水箱之間增加補液管，實現高溫膨脹水箱補液，減少冷卻液的缺失。

技術領域

本發明涉及汽車熱管理技術領域，具體是涉及一種混動汽車雙膨脹水箱熱管理系統及其控制方法。

背景技術

世界各國對汽車油耗和排放的標準日益嚴格，在2020年要求汽車主機廠持續降低油耗到5.0L/100km。為滿足法規要求以及獲得更多車輛生產資格，節能減排成為各主機廠研究的發展趨勢，其中一項技術就是發動機增壓小型化結合混合動力技術。隨著“雙積分”政策的實施及新能源汽車補貼下行，混合動力汽車勢必進入一個高速發展并商品化的時期。

傳統發動機冷卻系統中屬于高溫循環，回路中含高溫散熱器、機械水泵以及高溫膨脹水箱。發動機冷卻循環分為大循環和小循環兩種，通過節溫器開啟和關閉來實現，其中節溫器開啟受其內的臘包影響，臘包受熱膨脹，節溫器打開，反之則關閉。機械節溫器完全靠發動機水溫加熱或冷卻臘包來實現開啟和關閉，電子節溫器則是在前者基礎上做了改進，通過內部設置的熱電阻加熱臘包，縮短融化時間以實現更快打開節溫器，無論采用機械節溫器還是電子節溫器，最終仍然是通過臘包的融化或凝結來完成節溫器開啟或關閉的動作，如果在更復雜的冷卻系統控制方案中，這兩種節溫器響應較慢，且無法反饋開啟、關閉的完成情況，不能形成閉環控制。

渦輪增壓發動機通過壓縮空氣增加進氣量，同時增壓后空氣的溫度也會大幅上升，通常高于100℃，而發動機進氣溫度一般需要控制在60℃以下，否則會引起發動機爆震或引起ECU對發送機的限扭(限制扭矩措施)，故需要通過中冷器對增壓后的氣體進行冷卻，其中水空中冷器的冷卻液進水溫度會直接影響熱交換效果。由于中冷器冷卻液水溫最好控制在65℃以下，故中冷器的冷卻循環一般會單獨安排低溫循環，該循環含一個低溫散熱器、電子水泵以及低溫的膨脹水箱。同時混合動力技術新增的電機冷卻回路以及電池冷卻回路，均有不同的水溫要求，例如電機冷卻回路要求水溫低于65℃，電池冷卻回路要求制冷水溫時在20℃左右，制熱水溫在40℃左右。在純電動汽車中通常對這兩個回路也會各自安排的單獨的低溫循環，回路中含低溫散熱器、電子水泵以及低溫的膨脹水箱。

對于混合動力汽車，由于各部件溫度要求不同，所以需要多套冷卻系統來滿足各個部件的冷卻需求，但如果對于各部件均單獨設置一個獨立的冷卻循環系統，則會大幅增加成本及安裝布置的難度。為了保證各部件處于最佳工作特性，現在越來越提出在某一理想工作水溫范圍內運行，不僅僅單純考慮部件的冷卻，還需要考慮對部件的加熱，有部分車型會在電機或電池回路內串入PTC用于冷卻液的加熱，但是PTC功率高及成本高，在混動車型上大量使用是極不劃算的。另外，對于有啟停功能的混動車型，當發動機停機后，機械水泵停止工作，無法滿足發動機停機后駕駛室的供暖需求。同時在溫度較低時的冷啟動時，暖風流量也會影響發動機暖機速度，此時需要額外的熱量來加快暖風和暖機。當前對于混合動力車型的熱管理系統開發僅是從滿足需求出發，而對于整車的余熱利用和能量管理都做的不夠好，本發明根據整車發熱部件的不同需求設計了熱管理系統，同時又最大限度的對系統余熱做了利用。