【技术实现步骤摘要】
本申请属于船舶动力，具体涉及一种混合动力船舶热管理系统及方法。
技术介绍
1、混合动力船舶包含发动机、电机两套动力系统，从而具有纯电模式、燃油模式和混动三种不同的模式以适应不同行驶工况。为了确保混合动力船舶在不同行驶工况下稳定运行，提高混合动力船舶的性能和效率以此延长混合动力船舶关键部件的寿命，混合动力船舶需要热管理系统使各部件调节在合适的温度。
2、现有热管理技术中，有的利用电阻加热原理，通过ptc 给电池进行加热；此种方式在寒冷条件下，混动船舶冷启动时，电池主要给驱动电机供电，输出给ptc的功率有限，所以使用ptc的加热时间很长，效率低且耗能量大，影响混合动力船舶的续航里程。还有的热管理技术例如公开号为cn109795312a，公开了保持电池、电机控制器和驱动电机为串联回路，利用电机控制器和驱动电机的热量来加热电池。但该种方式中，电池冷却液的温度与电机控制器和驱动电机冷却液的温度差距较大，不能精准把控各个部件运行在最佳温度。还有的热管理技术例如公告号为cn113733848b，利用空调系统给电池冷却，此种方式的结构复杂，耗费更多的能源，无法快速实现对发动机的快速暖机和电池快速温度调节，降低油耗和排放。还有例如专利公告号为cn117360752b，专利技术名称为船舶复合能源动力系统的热管理系统和控制方法，其没有针对混合动力船舶的驱动电机、发电机和电机控制器进行有效的热管理；而且在船舶低温冷启动时，先由发动机开始工作，发动机依靠自身工作进行升温以达到发动机正常工作温度，预热时间较长，增加了油耗；而且利用ptc给燃料电
技术实现思路
1、本申请提供了一种混合动力船舶热管理系统及方法，以解决上述技术问题中的通过ptc 给电池进行加热，加热时间很长且效率较低；利用电机控制器和驱动电机的热量来加热电池，温度差距较大，不能精准把控各个部件运行在最佳温度；利用空调系统给电池冷却，此种方式的结构复杂，耗费更多的能源的问题。
2、本申请所采用的技术方案为：
3、一种混合动力船舶热管理系统，包括海水热交换器；所述海水热交换器分别连接有电机系统冷却回路、电池热管理回路、发动机热管理回路和海水热泵回路；所述海水热交换器用于将吸热冷却液与海水进行热交换；
4、电机系统冷却回路，被配置为对电机系统进行降温和对电池热管理系统提供热量进行升温；
5、电池热管理回路，被配置为对电池进行换热以使电池处于预设温度范围内；
6、发动机热管理回路，被配置为对发动机进行换热以使发动机处于预设温度范围内，以及对电池和空调暖风芯体提供热量；
7、海水热泵回路，被配置为能够对电池热管理回路与发动机热管理回路的升温提供热量。
8、本申请的一种混合动力船舶热管理系统还具有以下附加技术特征：
9、所述电机系统冷却回路包括依次连接的海水热交换器、第一水泵、电机控制器、驱动电机、发电机、第一热交换器和第一膨胀水箱；所述第一水泵使得吸热冷却液在电机系统冷却回路中流动以带走热量，所述第一热交换器能够对吸热冷却液进行换热，所述第一膨胀水箱能够调节吸热冷却液的流量并排出电机系统冷却回路中的空气。
10、所述电池热管理回路包括依次相连的海水热交换器、第一电磁三通阀、第二水泵、第一热交换器、第二膨胀水箱、第二热交换器、第三热交换器、电池和第二电磁三通阀；吸热冷却液在电池热管理回路中流动，通过第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器对吸热冷却液进行换热，以使电池处于预设温度范围内。
11、所述发动机热管理回路包括依次连接的海水热交换器、第一电磁四通阀、第三水泵、发动机、第二电磁四通阀、热泵、第三电磁四通阀；以及依次连接的第三热交换器、空调暖风芯体和第三膨胀水箱；第三热交换器与第一电磁四通阀相连接，第三膨胀水箱与第二电磁四通阀相连接；第三水泵与发动机之间还连接有第二温度传感器；热泵还与第三电磁四通阀相连接；吸热冷却液在发动机热管理回路中流动，通过所述第三热交换器为发动机热管理回路中的吸热冷却液进行换热以使发动机处于预设温度范围内；通过空调暖风芯体能够吸收吸热冷却液中的热量以对乘员舱进行加热。
12、海水热交换器、第一电磁四通阀a口、第一电磁四通阀c口、第三水泵、发动机、第二电磁四通阀a口、第二电磁四通阀d口、第三电磁四通阀c口和第三电磁四通阀a口依次串联形成闭合的第一发动机热管理回路；第一电磁四通阀b口、第三热交换器、暖风芯体、第二电磁四通阀b口通过管路依次连接形成第二发动机热管理回路；第二电磁四通阀c口、热泵、第三电磁四通阀d口通过管路依次连接形成第三发动机热管理回路。
13、所述海水热泵回路形成闭合的回路，包括依次串联连接的蒸发器、压缩机、第二热交换器、热泵和膨胀阀；通过蒸发器吸收海水中热量将低温低压的冷却液蒸发为低温低压的冷却液气体，然后通过压缩机将低温低压的冷却液气体压缩呈高温高压的气体以对冷却液提供循环动力，通过第二热交换器对海水热泵回路中的冷却液进行换热，经过热泵制热后的冷却液作为热源能够进一步为发动机热管理回路中的冷却热进行加热。
14、本申请还涉及一种混合动力船舶热管理方法，具体包括：
15、通过第一温度传感器采集电池温度信息传递至整船控制器，通过整船控制器判断车辆处于电池加热模式或者电池冷却模式；
16、若车辆处于电池加热模式，则通过整船控制器判断车辆的行驶工况，以判断车辆处于电池加热模式中的纯电动模式或者纯燃油模式或者混动模式；
17、通过第二温度传感器采集发动机温度信息传递至整船控制器，通过整船控制器判断车辆处于发动机正常启动模式或者发动机冷启动模式；
18、若车辆处于发动机正常启动模式，则通过整船控制器判断车辆的形式工况，以判断车辆处于纯燃油模式或者混动模式；
19、当车辆处于纯电动模式时，通过控制启动电池热管理回路、电机系统冷却回路和海水热泵回路，以使电机系统冷却回路和海水热泵回路为电池热管理回路提供热量；
20、当车辆处于纯燃油模式时，通过控制启动电池热管理回路和发动机热管理回路，第一热交换器、热泵和第二热交换器不工作，空调暖风芯体吸收余热以对乘员舱进行加热，第三热交换器对电池热管理回路与发动机热管理回路中的吸热冷却液进行热交换以对电池热管理回路提供热量；
21、当车辆处于混动模式时，通过控制启动电池热管理回路、电机系统冷却回路和发动机热管理回路，以使第一热交换器和第三热交换器对电池热管理回路中吸热冷却液进行热交换，使得电池处于预设温度范围内；通过第三热交换器对发动机热管理回路中的吸热冷却液进行热交换，使得发动机处于预设温度范围内。
22、当处于纯电动模式时，第三热交换器不工作，经过第一热交换器和第二热交换器对电池热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，包括海水热交换器；所述海水热交换器分别连接有电机系统冷却回路、电池热管理回路、发动机热管理回路和海水热泵回路；所述海水热交换器用于将吸热冷却液与海水进行热交换；
2.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述电机系统冷却回路包括依次连接的海水热交换器、第一水泵、电机控制器、驱动电机、发电机、第一热交换器和第一膨胀水箱；
3.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述电池热管理回路包括依次相连的海水热交换器、第一电磁三通阀、第二水泵、第一热交换器、第二膨胀水箱、第二热交换器、第三热交换器、电池和第二电磁三通阀；
4.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述发动机热管理回路包括依次连接的海水热交换器、第一电磁四通阀、第三水泵、发动机、第二电磁四通阀、热泵和第三电磁四通阀；以及依次连接的第三热交换器、空调暖风芯体和第三膨胀水箱；第三热交换器与第一电磁四通阀相连接，第三膨胀水箱与第二电磁四通阀相连接；热泵还与第三电磁四通阀相连接；第三水泵与发动机之
5.如权利要求4所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，海水热交换器、第一电磁四通阀A口、第一电磁四通阀C口、第三水泵、发动机、第二电磁四通阀A口、第二电磁四通阀D口、第三电磁四通阀C口和第三电磁四通阀A口依次串联形成闭合的第一发动机热管理回路；
6.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述海水热泵回路形成闭合的回路，包括依次串联连接的蒸发器、压缩机、第二热交换器、热泵和膨胀阀；
7.一种混合动力船舶热管理方法，其特征在于，具体包括：
8.如权利要求7所述的一种混合动力船舶热管理方法，其特征在于，当处于纯电动模式时，第三热交换器不工作，经过第一热交换器和第二热交换器对电池热管理回路中的冷却液提供热量以进行升温使得电池达到预设温度范围内。
9.如权利要求7所述的一种混合动力船舶热管理方法，其特征在于，当车辆处于电池冷却模式时，通过启动电池热管理系统，此时第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器不工作，通过海水热交换器对吸热冷却液交换热量以带走电池热管理回路中的热量。
10.如权利要求7所述的一种混合动力船舶热管理方法，其特征在于，当车辆处于发动机冷启动模式时，通过控制启动发动机热管理回路和海水热泵回路，此时第二热交换器不工作，通过海水热泵回路中的热泵以压缩机产生的高温高压气体为热源吸收热量为发动机热管理回路中的冷却液进行加热以对发动机进行升温以使发动机处于预设温度范围内。
...【技术特征摘要】
1.一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，包括海水热交换器；所述海水热交换器分别连接有电机系统冷却回路、电池热管理回路、发动机热管理回路和海水热泵回路；所述海水热交换器用于将吸热冷却液与海水进行热交换；
2.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述电机系统冷却回路包括依次连接的海水热交换器、第一水泵、电机控制器、驱动电机、发电机、第一热交换器和第一膨胀水箱；
3.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述电池热管理回路包括依次相连的海水热交换器、第一电磁三通阀、第二水泵、第一热交换器、第二膨胀水箱、第二热交换器、第三热交换器、电池和第二电磁三通阀；
4.如权利要求1所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，所述发动机热管理回路包括依次连接的海水热交换器、第一电磁四通阀、第三水泵、发动机、第二电磁四通阀、热泵和第三电磁四通阀；以及依次连接的第三热交换器、空调暖风芯体和第三膨胀水箱；第三热交换器与第一电磁四通阀相连接，第三膨胀水箱与第二电磁四通阀相连接；热泵还与第三电磁四通阀相连接；第三水泵与发动机之间还连接有第二温度传感器；
5.如权利要求4所述的一种混合动力船舶热管理系统，其特征在于，海水热交换器、第一电磁四通阀a口、第一电磁四通阀c口、第三水...
【专利技术属性】
技术研发人员：李诚阳，刘俊龙，朱庆林，李俊纬，曹先龙，赵春青，李雪，董圣凯，陈宁宁，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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