[发明专利]混动汽车双膨胀水箱热管理系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种混动汽车双膨胀水箱热管理系统及其控制方法，系统包括高温冷却回路、中温冷却回路、低温冷却回路、高温膨胀水箱和低温膨胀水箱，高温膨胀水箱的除气口与高温冷却回路的冷却液出口连接，补水口与高温冷却回路的冷却液入口连接；低温膨胀水箱的第三除气口与中温冷却回路的冷却液出口连接，另一个除气口与低温冷却回路的冷却液出口连接，补水口与中温冷却回路的冷却液入口连接；高温膨胀水箱的泄压补液口与低温膨胀水箱的冷却液腔体连通。本发明提供的混动汽车双膨胀水箱热管理系统，高低温膨胀水箱在完成系统除气之外可以实现所有回路的加注和补液；高低温膨胀水箱之间增加补液管，实现高温膨胀水箱补液，减少冷却液的缺失。

技术领域

本发明涉及汽车热管理技术领域，具体是涉及一种混动汽车双膨胀水箱热管理系统及其控制方法。

背景技术

世界各国对汽车油耗和排放的标准日益严格，在2020年要求汽车主机厂持续降低油耗到5.0L/100km。为满足法规要求以及获得更多车辆生产资格，节能减排成为各主机厂研究的发展趋势，其中一项技术就是发动机增压小型化结合混合动力技术。随着“双积分”政策的实施及新能源汽车补贴下行，混合动力汽车势必进入一个高速发展并商品化的时期。

传统发动机冷却系统中属于高温循环，回路中含高温散热器、机械水泵以及高温膨胀水箱。发动机冷却循环分为大循环和小循环两种，通过节温器开启和关闭来实现，其中节温器开启受其内的腊包影响，腊包受热膨胀，节温器打开，反之则关闭。机械节温器完全靠发动机水温加热或冷却腊包来实现开启和关闭，电子节温器则是在前者基础上做了改进，通过内部设置的热电阻加热腊包，缩短融化时间以实现更快打开节温器，无论采用机械节温器还是电子节温器，最终仍然是通过腊包的融化或凝结来完成节温器开启或关闭的动作，如果在更复杂的冷却系统控制方案中，这两种节温器响应较慢，且无法反馈开启、关闭的完成情况，不能形成闭环控制。

涡轮增压发动机通过压缩空气增加进气量，同时增压后空气的温度也会大幅上升，通常高于100℃，而发动机进气温度一般需要控制在60℃以下，否则会引起发动机爆震或引起ECU对发送机的限扭(限制扭矩措施)，故需要通过中冷器对增压后的气体进行冷却，其中水空中冷器的冷却液进水温度会直接影响热交换效果。由于中冷器冷却液水温最好控制在65℃以下，故中冷器的冷却循环一般会单独安排低温循环，该循环含一个低温散热器、电子水泵以及低温的膨胀水箱。同时混合动力技术新增的电机冷却回路以及电池冷却回路，均有不同的水温要求，例如电机冷却回路要求水温低于65℃，电池冷却回路要求制冷水温时在20℃左右，制热水温在40℃左右。在纯电动汽车中通常对这两个回路也会各自安排的单独的低温循环，回路中含低温散热器、电子水泵以及低温的膨胀水箱。

对于混合动力汽车，由于各部件温度要求不同，所以需要多套冷却系统来满足各个部件的冷却需求，但如果对于各部件均单独设置一个独立的冷却循环系统，则会大幅增加成本及安装布置的难度。为了保证各部件处于最佳工作特性，现在越来越提出在某一理想工作水温范围内运行，不仅仅单纯考虑部件的冷却，还需要考虑对部件的加热，有部分车型会在电机或电池回路内串入PTC用于冷却液的加热，但是PTC功率高及成本高，在混动车型上大量使用是极不划算的。另外，对于有启停功能的混动车型，当发动机停机后，机械水泵停止工作，无法满足发动机停机后驾驶室的供暖需求。同时在温度较低时的冷启动时，暖风流量也会影响发动机暖机速度，此时需要额外的热量来加快暖风和暖机。当前对于混合动力车型的热管理系统开发仅是从满足需求出发，而对于整车的余热利用和能量管理都做的不够好，本发明根据整车发热部件的不同需求设计了热管理系统，同时又最大限度的对系统余热做了利用。