用于混动车辆的加热系统以及具有其的车辆的制作方法

[0001]
本实用新型涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种用于混动车辆的加热系统以及具有其的车辆。


背景技术：

[0002]
发展新能源汽车成为一种趋势，其中，混合动力汽车的保有量迅速增加，混合动力系统是混动车的核心，而混动车辆的加热系统的提升对混动车辆的发展意义重大。
[0003]
相关技术中，混动车辆的加热系统主要涉及乘员舱取暖和动力电池加热循环，在环境温度较低的情况下，电芯内部的电化学材料活性较低，从而导致电池充、放电效率极低，严重影响续航里程及充电时间，且乘员舱的乘客希望车内的温度快速升高，从而使车辆需要快速加热，进而提高了车辆的能源消耗。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于混动车辆的加热系统，所述加热系统不仅能够提高发动机废热的利用率，并降低了能耗，而且能够快速恢复发动机和动力电池的工作性能，从而提高车辆工作的稳定性。
[0005]
本实用新型进一步地提出了一种具有上述加热系统的车辆。
[0006]
根据本实用新型第一方面实施例的用于混动车辆的加热系统，所述加热系统包括：发动机废热循环流路和电加热循环流路，所述发动机废热循环流路包括：第一芯体、第一换热器和第一控制阀，所述第一控制阀控制发动机冷却系统可选择的与所述第一芯体和/或所述第一换热器连通以对车内侧和/或动力电池加热；所述电加热循环流路包括：第二芯体、第二换热器和第二控制阀，所述第二控制阀控制加热器可选择的与所述第二芯体和/或所述第二换热器连通以对车内侧和/或动力电池加热。
[0007]
根据本实用新型的用于混动车辆的加热系统，通过可选择地开启发动机废热循环流路或电加热循环流路，一方面，在发动机非冷启动时，可以通过发动机废热对车内侧和/或动力电池进行加热，在提高动力电池的续航里程的前提下，提高了废热的利用率；另一方面，在发动机冷启动以及纯电驱动时，可以通过加热器对动力电池和/或车内侧进行加热，从而提高车辆的工作稳定性，并缩短发动机冷启动的耗时，降低发动机启动阶段的油耗。
[0008]
根据本实用新型的一些实施例，所述第一控制阀构造为四通阀，所述发动机冷却系统的出口与第一开口连通，所述第一芯体的进口与所述四通阀的第二开口连通，所述第一换热器的进口与所述四通阀的第三开口连通，所述发动机冷却系统的进口与第四开口连通，所述第一开口可选择地与所述第二开口和/或所述第三开口和/或第四开口连通。
[0009]
进一步地，所述发动机冷却系统包括：散热器、排气歧管冷却部、气缸盖冷却部、气缸体冷却部、第一水泵以及汇流排，所述散热器的进口与所述第四开口连通；所述排气歧管冷却部的出口与所述第一开口连通；所述气缸盖冷却部的出口与所述散热器的进口连通；
所述气缸体冷却部的出口与所述气缸盖冷却部的出口并联，并与所述散热器的进口连通；所述第一水泵的进口与所述散热器的出口连通；所述汇流排的进口与所述第一水泵的出口连通，所述汇流排的出口为多个且分别与所述排气歧管冷却部的进口、所述气缸盖冷却部的进口以及所述气缸体冷却部的进口连通。
[0010]
进一步地，所述气缸盖冷却部的出口与所述散热器之间设置有第一通断阀，所述气缸体冷却部的出口与所述散热器之间设置有第二通断阀，在发动机冷启动且冷却液温度低于第一温度阈值时，所述第一通断阀和所述第二通断阀均断开。
[0011]
可选地，所述第一芯体的出口与所述第一水泵的进口连通，所述第一换热器的出口与所述第一水泵的进口连通。
[0012]
可选地，在所述冷却液温度不高于第二温度阈值时，所述第一通断阀开启、所述第二通断阀关闭，所述第一开口可选择地与所述第二开口和/或所述第三开口连通，在所述冷却液温度高于第二温度阈值时，所述第一通断阀、所述第二通断阀均开启，所述第一开口与所述第四开口连通，所述第一开口可选择地与所述第二开口和/或所述第三开口连通。
[0013]
进一步地，所述第一温度阈值为80℃-85℃，所述第二温度阈值为95℃-100℃。
[0014]
根据本实用新型的一些实施例，所述电加热循环流路包括：第二芯体、第二换热器以及第二水泵、加热器，所述第二水泵的出口与所述加热器的进口连通，所述加热器的出口分别与所述第二芯体和所述第二换热器的进口连通，所述第二芯体和所述第二换热器的出口均与所述第二水泵连通，所述第二控制阀设置在第二水泵与所述第二芯体之间。
[0015]
进一步地，所述加热器包括：第一加热器和第二加热器，所述第一加热器与所述第二芯体连通，所述第二加热器与所述第二换热器连通。
[0016]
根据本实用新型第二方面实施例的车辆包括：上述实施例中所述的加热系统。
[0017]
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0018]
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]
图1是根据本实用新型实施例中发动机废热循环流路的示意图；
[0020]
图2是根据本实用新型实施例中电加热循环流路的示意图；
[0021]
图3是根据本实用新型实施例中用于混动车辆的加热系统的原理示意图。
[0022]
附图标记：
[0023]
加热系统1000，
[0024]
发动机废热循环流路100，发动机冷却系统110，散热器111，排气歧管冷却部112，气缸盖冷却部113，气缸体冷却部114，第一水泵115，汇流排116，第一通断阀117，第二通断阀118，第一芯体120，第一换热器130，四通阀140，
[0025]
电加热循环流路200，第二芯体210，第二换热器220，第二水泵230，第一加热器 240，第二加热器250。
具体实施方式
[0026]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0027]
下面参考图1-图3描述根据本实用新型实施例的用于混动车辆的加热系统1000。
[0028]
根据本实用新型第一方面实施例的用于混动车辆的加热系统1000，如图1、图2和图3所示，加热系统1000包括：发动机废热循环流路100和电加热循环流路200，发动机废热循环流路100包括：第一芯体120、第一换热器130和第一控制阀，第一控制阀控制发动机冷却系统110可选择的与第一芯体120和/或第一换热器130连通以对车内侧和/或动力电池加热；电加热循环流路200包括：第二芯体210、第二换热器220和第二控制阀(图中未示出)，第二控制阀控制加热器可选择的与第二芯体210和/或第二换热器220连通以对车内侧和/或动力电池加热。
[0029]
具体而言，在发动机废热循环流路100中，第一控制阀通过控制发动机冷却系统110 与第一芯体120连通，以使发动机产生的废热通过第一芯体120向车内侧提供热量，从而满足用户的使用需求，和/或第一控制阀通过控制发动机冷却系统110与第一换热器 130连通，以使发动机产生的废热通过第一换热器130加热动力电池，从而可以快速恢复动力电池的工作性能，进而提高发动机废热的利用率，并降低了能源消耗。
[0030]
在电加热循环流路200中，通过设置第二控制阀控制加热器可选择的与第二芯体210 和/或第二换热器220连通，以使加热器产生的热量通过第二芯体210向车内侧供热，和 /或使加热器产生的热量通过第二换热器220加热动力电池，不仅使车辆的加热线路的切换更加简单、方便，而且提高了车辆的工作稳定性。
[0031]
需要说明的是，在车辆处于环境温度较低的使用环境中时(例如：北方冬季)，动力电池内部的电解质的活性降低，导致动力电池的能量密度降低。
[0032]
进而，在需要对动力电池进行加热，以使动力电池可以在合适的温度下介入动力输出时(即确保动力电池的能量密度、电解质的活性以保证动力电池的续航时)，发动机冷却系统110与第一换热器130连通，以使发动机的废热通过第一换热器130加热动力电池，在使动力电池逐渐恢复工作性能的情况下，提高了发动机废热的利用率，从而降低了能源消耗。
[0033]
在发动机冷启动或者纯电驱动时，通过第二芯体210与加热器连通，以使加热器产生的热量通过第二芯体210加热车内侧，以在发动机冷启动时，可以避免发动机冷却系统110的冷却液向外传导热量，从而可以快速提高发动机的温度，进而可以快速恢复发动机的工作性能，减少发动机冷启动的耗时；
[0034]
换言之，在发动机冷启动时，发动机废热循环流路100关闭，电加热循环流路200 开启，加热器分别与第二芯体210、第二换热器220连通，以通过加热器对车内侧以及动力电池进行加热，在保证动力电池的工作稳定性的前提下，关闭发动机废热循环流路 100，以使位于发动机内部的冷却液可以快速升温，缩短发动机冷启动的耗时，以提高发动机的工作稳定性，并降低发动机启动阶段的油耗。
[0035]
根据本实用新型的用于混动车辆的加热系统1000，通过可选择地开启发动机废热
循环流路100或电加热循环流路200，一方面，在发动机非冷启动时，可以通过发动机废热对车内侧和/或动力电池进行加热，在提高动力电池的续航里程的前提下，提高了废热的利用率；另一方面，在发动机冷启动以及纯电驱动时，可以通过加热器对动力电池和 /或车内侧进行加热，从而提高车辆的工作稳定性，并缩短发动机冷启动的耗时，降低发动机启动阶段的油耗。
[0036]
此外，在纯电动工作条件下，发动机不参与驱动过程，此时动力电池以及车内侧的加热，均通过电加热循环流路200实现。
[0037]
需要说明的是，本实施例的车辆，具有纯电动工作条件、混动工作条件以及发动机工作条件，在纯电动工作条件下，通过电加热循环流路200实现对动力电池以及车内侧的加热；在发动机工作条件下以及混动工作条件下，发动机可能处于冷启动状态以及非冷启动状态，在发动机处于非冷启动状态时，可以通过发动机废热循环流路100进行制热，在发动机处于冷启动状态时，可以通过电加热循环流路200进行制热。
[0038]
根据本实用新型的一些实施例，第一控制阀构造为四通阀140，发动机冷却系统110 的出口与第一开口连通，第一芯体120的进口与四通阀140的第二开口连通，第一换热器130的进口与四通阀140的第三开口连通，发动机冷却系统110的进口与第四开口连通，第一开口可选择地与第二开口和/或第三开口和/或第四开口连通。
[0039]
具体而言，发动机冷却系统110的出口与四通阀140的第一开口连通，第一芯体120 的进口与四通阀140的第二开口连通，第一换热器130的进口与四通阀140的第三开口连通，发动机冷却系统110的进口与第四开口连通，通过四通阀140控制第一开口可选择地与第二开口和/或第三开口和/或第四开口连通，以方便切换发动机冷却系统110的流通线路，从而方便发动机产生的废热对车内侧进行供热和/或对动力电池进行加热，在完成了对发动机冷却的前提下，提高了发动机废热的利用率。
[0040]
可以理解的是，第一开口与第二开口连通时，发动机产生的废热可以对车内侧进行加热，在第一开口与第三开口连通时，发动机产生的废热可以对动力电池进行加热。
[0041]
进一步地，如图1所示，发动机冷却系统110包括：散热器111、排气歧管冷却部 112、气缸盖冷却部113、气缸体冷却部114、第一水泵115以及汇流排116，散热器111 的进口与第四开口连通；排气歧管冷却部112的出口与第一开口连通；气缸盖冷却部113 的出口与散热器111的进口连通；气缸体冷却部114的出口与气缸盖冷却部113的出口并联，并与散热器111的进口连通；第一水泵115的进口与散热器111的出口连通；汇流排116的进口与第一水泵115的出口连通，汇流排116的出口为多个且分别与排气歧管冷却部112的进口、气缸盖冷却部113的进口以及气缸体冷却部114的进口连通。
[0042]
具体而言，四通阀140可控制排气歧管冷却部112、第一水泵115、汇流排116与散热器111连通；四通阀140可控制气缸盖冷却部113、第一水泵115、汇流排116与散热器111连通；四通阀140可控制气缸体冷却部114、第一水泵115、汇流排116与散热器111连通。
[0043]
从而，在第一水泵115的驱动下，完成对发动机的多级冷却，且多个汇流排116的出口并联设置，使气缸盖冷却部113、气缸体冷却部114分别与第一水泵115、汇流排 116以及散热器111连通，并可同时对发动机进行散热冷却，从而进一步地提高发动机冷却系统110对发动机的冷却效果。
[0044]
进一步地，气缸盖冷却部113的出口与散热器111之间设置有第一通断阀117，气缸
体冷却部114的出口与散热器111之间设置有第二通断阀118，在发动机冷启动且冷却液温度低于第一温度阈值时，第一通断阀117和第二通断阀118均断开。
[0045]
具体而言，气缸盖冷却部113的出口与散热器111之间设置有第一通断阀117，以控制气缸盖冷却部113与散热器111之间的连通，气缸体冷却部114的出口与散热器111 之间设置有第二通断阀118，以控制气缸体冷却部114与散热器111之间的连通，在发动机冷启动时，且发动机冷却系统110内的冷却液的温度低于第一温度阈值时，第一通断阀117和第二通断阀118均断开，从而断开对发动机的冷却，使发动机可快速积累热量，并快速恢复发动机的工作性能。
[0046]
可选地，第一芯体120的出口与第一水泵115的进口连通，第一换热器130的出口与第一水泵115的进口连通。这样，使第一水泵115可驱动发动机冷却系统110中的冷却液流经至第一芯体120和/或第一换热器130，以使发动机的废热与第一芯体120和/ 或第一换热器130进行热交换，从而向车内侧供热和/或加热动力电池，进而提高发动机废热的利用率以及发动机的冷却效率，并节省了车内的能源消耗。
[0047]
换言之，仅仅通过排气歧管冷却部112与第一芯体120、第一换热器130进行换热，在保证发动机冷却效果稳定的前提下，进一步地提高了废热利用率。
[0048]
可选地，在冷却液温度不高于第二温度阈值时，第一通断阀117开启、第二通断阀 118关闭，第一开口可选择地与第二开口和/或第三开口连通，在冷却液温度高于第二温度阈值时，第一通断阀117、第二通断阀118均开启，所述第一开口与所述第四开口连通，第一开口可选择地与第二开口和/或第三开口连通。
[0049]
具体而言，在冷却液温度高于第一温度阈值，且小于或等于第二温度阈值时，第一通断阀117开启、第二通断阀118关闭，使气缸盖冷却部113、散热器111以及第一水泵115连通，在第一水泵115的驱动下对发动机的气缸盖进行冷却。由此，可以避免发动机过热，且无需开启气缸体冷却部114，第一水泵115的功耗更低，可以进一步地降低能耗。
[0050]
同时，四通阀140可选择地开启第二开口和第三开口，以在需要对动力电池进行加热时，开启第三开口，在需要对车内侧进行加热时，开启第二开口，即排气歧管冷却部112、第一水泵115、第一芯体120以及汇流排116连通，使发动机的废热通过第一芯体 120向车内侧供热，不仅可以对发动机进行有效冷却，而且提高了对发动机废热的利用率，从而降低了能源消耗。
[0051]
其中，在冷却液的温度高于第二温度阈值时，第一通断阀117、第二通断阀118均开启，使气缸体冷却部114、散热器111以及第一水泵115连通；气缸盖冷却部113、散热器111以及第一水泵115连通，进一步加强对发动机的冷却效果，以使发动机保持稳定的工作性能。
[0052]
同时，四通阀140可选择地开启第二开口和第三开口，以在需要对动力电池进行加热时，开启第三开口，在需要对车内侧进行加热时，开启第二开口，即排气歧管冷却部 112、第一水泵115、第一芯体120以及汇流排116连通，使发动机的废热通过第一芯体 120向车内侧供热，同时所述第一开口与所述第四开口连通，排气歧管冷却部112、第一水泵115、散热器111以及汇流排116连通，不仅可以最大程度对发动机进行有效冷却，而且提高了对发动机废热的利用率，从而降低了能源消耗。
[0053]
进一步地，第一温度阈值为80℃-85℃，第二温度阈值为95℃-100℃。这样，通过设置第一温度阈值为80℃-85℃、第二温度阈值为95℃-100℃，以控制第一通断阀117、第二通
断阀118的开启和关闭，从而对发动机进行合理的冷却，在保证发动机的工作性能的前提下，提高了发动机的废热的利用率。
[0054]
根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，电加热循环流路200包括：第二芯体 210、第二换热器220、第二水泵230以及加热器，第二水泵230的出口与加热器的进口连通，加热器的出口分别与第二芯体210和第二换热器220的进口连通，第二芯体210 和第二换热器220的出口均与第二水泵230的进口连通，第二控制阀设置在第二水泵230 与第二芯体210之间。
[0055]
具体而言，在电加热循环流路200中，第二水泵230与第二芯体210之间设置有第二控制阀，以控制加热器与第二芯体210和/或第二水泵230连通，从而控制加热器的热量与第二芯体210进行热交换，进而控制第二芯体210向车内侧供热，和/或控制加热器与第二换热器220和第二水泵230连通，以在第二水泵230的驱动下，使加热器加热的冷却水流经至第二换热器220，并与第二换热器220进行换热，从而对动力电池进行加热，进而快速恢复动力电池的工作性能。
[0056]
进一步地，加热器包括：第一加热器240和第二加热器250，第一加热器240与第二芯体210连通，第二加热器250与第二换热器220连通。这样，通过设置第一加热器 240与第二芯体210连通、第二加热器250与第二换热器220连通，使第二换热器220 和第二芯体210可以同时且互不干扰地工作，以增大车辆的加热效率，从而可以快速恢复动力电池的工作性能以及快速提高车内侧的温度，进而使车辆的工作更加稳定。
[0057]
根据本实用新型第二方面实施例的车辆包括：上述实施例中的加热系统1000，通过设置发动机废热循环流路100和电加热循环流路200，不仅可以提高发动机废热的利用率，从而降低了能源消耗，而且能够实现车内侧快速供热以及实现动力电池快速升温，从而提高车辆工作的稳定性，并使车辆的发动机废热循环流路100和电加热循环流路 200可适用于多种工况下，进而提高车辆的功能多样性以及通用性。
[0058]
下面，参照图3对本实用新型实施例的用于混动车辆的加热系统1000的原理进行具体描述。
[0059]
在发动机非冷启动状态下，发动机废热循环流路100开启，并在发动机冷却系统110 的冷却液温度低于第一温度阈值时，第一通断阀117、第二通断阀118均断开，四通阀 140的第一开口与第二开口、第三开口、第四开口均不连通，以使发动机快速升温，减少热量损失。
[0060]
进一步地，在发动机冷却系统110的冷却液温度高于第一温度阈值时，且动力电池和/或车内侧需要进行加热时，第一通断阀117开启、第二通断阀118断开，四通阀140 的第一开口可选择地与第二开口和/或第三开口连通，以使冷却液带动发动机产生的废热流经至第一芯体120和/或第一换热器130，从而向车内侧和/或动力电池供热，在对发动机冷却的前提下，降低了对车内侧以及动力电池加热的能耗。
[0061]
进一步地，在发动机冷却系统110的冷却液温度高于第二温度阈值时，且动力电池和/或车内侧需要进行加热时，第一通断阀117、第二通断阀118均开启，四通阀140的第一开口可选择地与第二开口和/或第三开口连通，以在对发动机进行冷却的前提下，使发动机产生的废热进行向车内侧供热和/或加热动力电池，从而提高发动机废热的利用率，并降低了能耗，且发动机废热循环流路100可持续循环工作，直至动力电池和车内侧无需加热，关闭
四通阀140的第二开口、第三开口，第一开口与第四开口连通，以维持发动机的冷却。
[0062]
在发动机冷启动(发动机不工作)时，四通阀140关闭，电加热循环流路200工作，在车内侧需要供热和/或动力电池需要加热时，第二水泵230与第一加热器240、第二芯体210连通和/或第二水泵230与第二加热器250、第二换热器220连通，以对车内侧进行供热和/或加热动力电池，从而提高车辆的工作稳定性，且电加热循环流路200可持续循环工作，并直至发动机废热循环流路100可以工作时结束电加热循环流路100。
[0063]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
[0064]
在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
[0065]
在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0066]
在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
[0067]
在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
[0068]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0069]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

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