高效混合动力的冷却系统的制作方法

本发明是关于混合动力汽车领域，特别是关于一种高效混合动力的冷却系统。

背景技术：

1、混合动力：车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。通常所说的混合动力汽车，一般指油电混合动力汽车，即采用传统内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如氢气、氨气、甲醇、乙醇等。混合动力装置，既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又发挥了电动机无污染、低噪声的好处，取长补短，汽车热效率可提高10％以上，废气排放改善30％。

2、根据混合动力驱动连接方式，一般把混合动力汽车分为三类：①串联式混合动力汽车(shev)主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成hev动力系统。②并联式混合动力汽车(phev)的发动机与驱动电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以相互叠加输出，也可以单独输出。③混合式混合动力汽车(pshev)综合串联式与并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。

3、根据在混合动力系统中混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：

4、1)混合动力系统：代表车型如psa的混合动力版c3，从严格意义上讲，此种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因其电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。

5、2)轻混合动力系统：代表车型如通用的混合动力皮卡，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止，还能实现：(1)减速和制动工况下，对部分能力进行吸收；(2)行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20％以下。

6、3)中混合动力系统：代表车型如本田旗下混合动力insight、accord和civic都属于此种系统。中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。此种系统的混合成都较高，可以达到30％左右，目前技术成熟，应用广泛。

7、4)完全混合动力系统：代表车型如丰田prius和未来的estima属于完全混合动力系统。该动力系统采用272-650v的高压电机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以超过50％，技术发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

8、当前燃油发动机，根据统计表明，在约占80％以上的道路条件下，普通车辆仅利用动力潜能的40％，市区会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。因此，工程师基于环保理念同时迫于现实，开发了一种混合动力装置(hev)的汽车。即将电动机与辅助动力单元组合在一辆车上作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。通过将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置，既发挥发动机持续工作时间长，动力性能好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。

9、动力优势：①与传统汽车相比，内燃机总是工作在最佳工况，油耗非常低；②内燃机主要工作在最佳工况点附件，燃烧充分，排放气体较干净；起步无怠速(怠速停机)；③无需外部充电系统，一次充电续航里程、基础设施等问题得到解决；④电池组小型化使成本和重量低于电动汽车；⑤发动机和电机动力可互补；低速时可用电机驱动行驶。动力劣势：共存两套动力以及两套动力管理控制系统，结构复杂，技术难度大，价格较高。

10、一般的混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。

11、串联混合动力电动汽车的工作原理如下：车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，能量输出可以满足车辆要求，辅助动力系统不需要工作。电池电量低于60％时，辅助动力系统启动；当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，依靠电动机或其他辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率，同时并未牺牲性能。混合动力车设计成可回收制动能量。在传统汽车中，当司机踩制动时，本来用来给汽车加速用的能量被白白浪费。混合动力车却能大部分回收这些能量，并将其暂时贮存起来供加速时再使用。当司机想要有最大的加速度时，发动机与电动机同时工作，提供可与更强大发动机相当的起步性能。在对加速度要求不太高的场合，混合动力车可以单靠电机行驶，或者单靠发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。

12、串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，他们之间用串联方式组成shev动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮；大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机、发电机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，由电池组驱动电动机，当电池组缺电时，由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高发动机效率，减少废气排放。但缺点是，能量几经转换，机械效率较低。

13、并联混合动力电动汽车的工作原理如下：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可分别独立地向汽车传动系统提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作为发电机使用，又称电动-发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。

14、混联混合动力电动汽车的工作原理如下：混联式装置包含了串联与并联式的特点，动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，分为发动机为主和电机为主两种。发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。

15、现有技术的混合动力冷却系统大致如下，如图1所示：柴油机冷却系统开发状态如下，机械水泵通过曲轴皮带轮转动带动，完成同轴叶轮旋转，完成冷却液流入机冷冷却发动机油，分成两路：主路冷却液流入缸体水道冷却，95％流入缸盖水道继续冷却，5％流入增压器水腔冷却；

16、辅路流入空压机水腔冷却，后流入缸盖后端。冷却完成，最终流入调温器模块汇聚。大循环工况时，调温器打开流入散热器散热，散热后流回进水管；小循环工况时，调温器未打开，直接流回进水管，快速提高水温，保证发动机内部件良好润滑工况；缸盖与散热器分别除气，冷却液流入膨胀水箱，保证发动机内部冷却能力，膨胀水箱同步补回进水管。

17、现有技术的混合动力冷却系统存在的缺陷如下：

18、缺陷1：该柴油机作为混合动力组成部分，针对实际工况，配套公交车频繁启停，快速切换档位(急加速、急刹车)，引起发动机运行工况急剧复杂。缸盖、缸体均为持续热源，频繁启停，导致上述两者散热过度，流入增压器的冷却液温度高，冷却效能下降，不利于增压器快速散热，导致增压器高温失效；缸盖单一位置除气，增压器冷却后冷却液未考虑过热产生汽蚀风险；导致内部汽蚀并随系统循环，汽蚀叶轮降低水泵泵送效率，最终引起发动机高温过热，缸盖开裂、高温返水等故障；

19、缺陷2：针对实际工况，配套公交车频繁启停，快速切换档位(急加速、急刹车)：针对水泵，发动机急加速，水温急剧升高，发动机除气能力存在限值，部分气体流入水泵入口，水泵进口压力持续降低(当低于该温度下的饱和蒸汽压时，冷却液实现汽化)，引起发动机入口冷却液汽化，引起水泵叶轮汽蚀，冷却系统冷却能力急剧下降；针对增压器，发动机频繁启停，在柴油机停止运转期间，机械水泵不运转，增压器冷却单纯依靠润滑油无法实现快速冷却，引起增压器运转中间轴润滑油高温结焦，进而无法形成有效润滑油膜，导致轴承干磨，最终导致轴断裂、增压器失效；

20、缺陷3：针对公交车运行工况，频繁启停，水温瞬时变化差异大，发动机配套电控硅油风扇，导致风扇频繁启停，附件功消耗大，风扇可靠性降低；

21、缺陷4：针对公交车实际运行工况，频繁启停，水温瞬时升高状态频发，发动机内部冷却液损耗相较于普通运行工况快很多，容易导致冷却液不足，引起补水不畅，发动机冷却能力同步下降，最终引起发动机高温失效。

22、这对现有技术的混合动力冷却系统存在的诸多缺陷，亟需设计一种能够克服以上缺陷的混合动力的冷却系统。

23、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高效混合动力的冷却系统，其能够在车辆的各种复杂工况下，合理地平衡水温，使冷却液始终处于合理范围内，保证车辆的正常运行。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种高效混合动力的冷却系统，包括散热器、进水管、空化传感系统、机械水泵、机油冷却器、缸体、缸盖、电控调温器以及空压机；散热器上集成有电子风扇；进水管的大循环进水口与散热器的出水口连通；空化传感系统的进水端与进水管的出水端连通；机械水泵的进水端与空化传感系统的出水端连通；机油冷却器的进水端与机械水泵的出水端连通；缸体的进水端与机油冷却器的第一出水口连通；缸盖的第一进水口与缸体的出水端连通；电控调温器的第一进水口与缸盖的出水端连通，电控调温器的大循环出水口与散热器的入水口连通；空压机的进水端与机油冷却器的第二出水口连通，空压机的出水端与缸盖的第二进水口连通；其中散热器、空化传感系统以及电控调温器均与ecu电性数据连接。

3、在一优选的实施方式中，高效混合动力的冷却系统还包括单向阀、电子水泵以及增压器；单向阀的进水端与机油冷却器的第三出水口连通；电子水泵的进水端与单向阀的出水端连通；增压器的进水端与电子水泵的出水端连通，增压器的出水端与电控调温器的第二进水口连通；其中单向阀控制水流只能由机油冷却器流向电子水泵，电子水泵与ecu电性数据连接。

4、在一优选的实施方式中，当发动机怠速、低速或刚启动时，通过设置在电控调温器前端的水温传感器传递水温信息给ecu，明确此时的水温低于设定水温，电控调温器通过时时接收ecu的can通讯信息，并控制电控调温器的球阀处于常关状态，此时水流经过电控调温器的小循环出水口进入进水管的小循环进水口，发动机处于小循环工作模式。

5、在一优选的实施方式中，当发动机处于恒定转速运转或转速变化不大时，通过设置在电控调温器前端的水温传感器传递水温信息给ecu，明确此时的水温高于等于设定水温，电控调温器通过时时接收ecu的can通讯信息，并控制电控调温器的球阀处于常开状态，此时机械水泵持续不断的将冷却液吸入，并从机油冷却器的进水端进入机油冷却器，油冷却器内的冷却液分为三路输出。

6、在一优选的实施方式中，一路经过机油冷却器的第一出水口、缸体的进水端和出水端、缸盖的第一进水口和出水端进入电控调温器的第一进水口；二路经过机油冷却器的第二出水口、空压机以及缸盖的第二进水口，从缸盖的出水端进入电控调温器的第一进水口；三路经过机油冷却器的第三出水口、单向阀以及增压器，进入电控调温器的第二进水口；汇集于电控调温器的冷却液经电控调温器的大循环出水口进入散热器的进水端，最后从散热器的出水端进入进水管的大循环进水口进入，此时发动机处于大循环工作模式，散热器上的电子风扇能够通过ecu根军水温的变化处于一运转或多个共同运转状态。

7、在一优选的实施方式中，当发动机停机或发动机转速为0r/min时，ecu发送停机信号或转速信号的can通讯给电子水泵，电子水泵通过时时接收can通讯信息并启动运转，电子水泵以恒定的转速运转为冷却系统提供稳定流量输出；当发动机重新启动或者转速＞0r/min时，电子水泵通过时时接收can通讯信息并停止运转。

8、在一优选的实施方式中，若因线路原因出现中途机械连接故障，电子水泵无法连通，则直接触发保护模式，电子水泵按照对应的恒定转速运转对应时间后停止运转，此时ecu显示电子水泵连接故障；若因电子水泵本身故障引起无法正常反馈can通讯信息给ecu，则触发ecu判定为电子水泵通讯故障。

9、在一优选的实施方式中，高效混合动力的冷却系统还包括膨胀水箱、除气管1以及除气管2；膨胀水箱包括压力监控系统及液位传感系统，压力监控系统和液位传感系统均与ecu电性数据连接；除气管1的进气端与缸盖的除气口和电控调温器的除气口连通，除气管1的出气端与膨胀水箱连通；除气管2的进气端与散热器的除气口连通，除气管2的出气端与膨胀水箱连通；其中当出现发动机频繁急加速的工况时，容易引起冷却液温度急剧升高，此时空化传感系统通过时时监控机械水泵进口的压力信息和温度信息并将上述信息反馈给ecu，当机械水泵进口处的压力为正值时，ecu显示机械水泵为正常工作；相反，当机械水泵进口处的压力为正值或者温度超过设定值时，ecu显示机械水泵工作异常，并发出推荐减速信号和警报信号。

10、在一优选的实施方式中，当发动机出现频繁启停运行状况时，此时发动机冷却液消耗严重，容易出现冷却液不足风险，此时液位传感系统通过时时监测膨胀水箱中冷却液的液位高度，并将液位信号传递给ecu时时监控冷却液变化，当膨胀水箱中冷却液的液位高度低于冷却液下刻度线时，ecu通过显示屏发出报警，提醒及时补充冷却液，避免发动机冷却不足。

11、在一优选的实施方式中，当发生膨胀水箱的压力盖失效时，并引起机械水泵的入口压力骤降，负压会引起机械水泵的叶轮附件汽化严重，使得机械水泵泵送冷却液的能力急剧下降，发动机冷却能力明显变差，此时，压力监控系统通过时时监测膨胀水箱的压力，保证其处于正常的工作范围内，当压力监控系统监测到膨胀水箱内的压力过低或过高时，压力监控系统会提示ecu发动机处于正常运行边界范围，并触发ecu报警输出，通过显示屏及时报警。

12、与现有技术相比，本发明的高效混合动力的冷却系统具有以下有益效果：

13、1、高通用性，通过通用平台电子水泵、空化传感系统、压力传感系统、液位传感系统等设计开发，实现国六混合动力平台广泛应用；

14、2、集成除气，结构简单可靠，保证冷却液进入电控流通装置前完成除气，避免冷却液中夹杂空气，对发动机内部零部件造成不可逆腐蚀，降低水泵泵送效率，提高发动机可靠性；

15、3、空化传感系统，保证水泵入口正压，时时保证发动机冷却系统正常运行；

16、4、电控调温器，高模块化：发动机持续高水温运行，水温与开闭动作分层联动，高低水温均可实现快速开闭；

17、5、电控调温器，发动机热平衡整体水温升高，发动机内部运动件摩擦阻力下降，功耗下降；

18、6、电控调温器，指令响应快，总反应时间＜3s，足够面对复杂运行工况，保证发动机运行安全；

19、7、散热器(集成电子风扇)，通过阶梯水温控制策略实现不同数量风扇不同工况运转，降低整机附件功耗同时保证发动机快速冷却散热；

20、8、针对增压器冷却，增加单向阀+电子调温器(can通讯自控)，强化保证发动机停止运转时，保证增压器有足够冷却液用于冷却；电子水泵(自控)，避免不同平台发动机ecu更新策略带来的配套难题；

21、9、液位传感系统，保证发动机冷却液足够用于正常运转；

22、10、压力传感系统，保证发动机处于正常的工作压力范围避免高温失效。