本技術屬于船舶動力，具體涉及一種混合動力船舶熱管理系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、混合動力船舶包含發(fā)動機、電機兩套動力系統(tǒng)，從而具有純電模式、燃油模式和混動三種不同的模式以適應不同行駛工況。為了確保混合動力船舶在不同行駛工況下穩(wěn)定運行，提高混合動力船舶的性能和效率以此延長混合動力船舶關鍵部件的壽命，混合動力船舶需要熱管理系統(tǒng)使各部件調節(jié)在合適的溫度。

2、現(xiàn)有熱管理技術中，有的利用電阻加熱原理，通過ptc?給電池進行加熱；此種方式在寒冷條件下，混動船舶冷啟動時，電池主要給驅動電機供電，輸出給ptc的功率有限，所以使用ptc的加熱時間很長，效率低且耗能量大，影響混合動力船舶的續(xù)航里程。還有的熱管理技術例如公開號為cn109795312a，公開了保持電池、電機控制器和驅動電機為串聯(lián)回路，利用電機控制器和驅動電機的熱量來加熱電池。但該種方式中，電池冷卻液的溫度與電機控制器和驅動電機冷卻液的溫度差距較大，不能精準把控各個部件運行在最佳溫度。還有的熱管理技術例如公告號為cn113733848b，利用空調系統(tǒng)給電池冷卻，此種方式的結構復雜，耗費更多的能源，無法快速實現(xiàn)對發(fā)動機的快速暖機和電池快速溫度調節(jié)，降低油耗和排放。還有例如專利公告號為cn117360752b，發(fā)明名稱為船舶復合能源動力系統(tǒng)的熱管理系統(tǒng)和控制方法，其沒有針對混合動力船舶的驅動電機、發(fā)電機和電機控制器進行有效的熱管理；而且在船舶低溫冷啟動時，先由發(fā)動機開始工作，發(fā)動機依靠自身工作進行升溫以達到發(fā)動機正常工作溫度，預熱時間較長，增加了油耗；而且利用ptc給燃料電池加熱來達到燃料電池適宜的工作溫度，ptc加熱是利用電阻的熱效應，制熱性能系數(shù)cop為1，能耗高效率較低；而且只利用發(fā)動機余熱給燃料電池和動力電池加熱保溫，無法實現(xiàn)對空調暖風芯體的供熱。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術提供了一種混合動力船舶熱管理系統(tǒng)及方法，以解決上述技術問題中的通過ptc?給電池進行加熱，加熱時間很長且效率較低；利用電機控制器和驅動電機的熱量來加熱電池，溫度差距較大，不能精準把控各個部件運行在最佳溫度；利用空調系統(tǒng)給電池冷卻，此種方式的結構復雜，耗費更多的能源的問題。

2、本技術所采用的技術方案為：

3、一種混合動力船舶熱管理系統(tǒng)，包括海水熱交換器；所述海水熱交換器分別連接有電機系統(tǒng)冷卻回路、電池熱管理回路、發(fā)動機熱管理回路和海水熱泵回路；所述海水熱交換器用于將吸熱冷卻液與海水進行熱交換；

4、電機系統(tǒng)冷卻回路，被配置為對電機系統(tǒng)進行降溫和對電池熱管理系統(tǒng)提供熱量進行升溫；

5、電池熱管理回路，被配置為對電池進行換熱以使電池處于預設溫度范圍內；

6、發(fā)動機熱管理回路，被配置為對發(fā)動機進行換熱以使發(fā)動機處于預設溫度范圍內，以及對電池和空調暖風芯體提供熱量；

7、海水熱泵回路，被配置為能夠對電池熱管理回路與發(fā)動機熱管理回路的升溫提供熱量。

8、本技術的一種混合動力船舶熱管理系統(tǒng)還具有以下附加技術特征：

9、所述電機系統(tǒng)冷卻回路包括依次連接的海水熱交換器、第一水泵、電機控制器、驅動電機、發(fā)電機、第一熱交換器和第一膨脹水箱；所述第一水泵使得吸熱冷卻液在電機系統(tǒng)冷卻回路中流動以帶走熱量，所述第一熱交換器能夠對吸熱冷卻液進行換熱，所述第一膨脹水箱能夠調節(jié)吸熱冷卻液的流量并排出電機系統(tǒng)冷卻回路中的空氣。

10、所述電池熱管理回路包括依次相連的海水熱交換器、第一電磁三通閥、第二水泵、第一熱交換器、第二膨脹水箱、第二熱交換器、第三熱交換器、電池和第二電磁三通閥；吸熱冷卻液在電池熱管理回路中流動，通過第一熱交換器、第二熱交換器和第三熱交換器對吸熱冷卻液進行換熱，以使電池處于預設溫度范圍內。

11、所述發(fā)動機熱管理回路包括依次連接的海水熱交換器、第一電磁四通閥、第三水泵、發(fā)動機、第二電磁四通閥、熱泵、第三電磁四通閥；以及依次連接的第三熱交換器、空調暖風芯體和第三膨脹水箱；第三熱交換器與第一電磁四通閥相連接，第三膨脹水箱與第二電磁四通閥相連接；第三水泵與發(fā)動機之間還連接有第二溫度傳感器；熱泵還與第三電磁四通閥相連接；吸熱冷卻液在發(fā)動機熱管理回路中流動，通過所述第三熱交換器為發(fā)動機熱管理回路中的吸熱冷卻液進行換熱以使發(fā)動機處于預設溫度范圍內；通過空調暖風芯體能夠吸收吸熱冷卻液中的熱量以對乘員艙進行加熱。

12、海水熱交換器、第一電磁四通閥a口、第一電磁四通閥c口、第三水泵、發(fā)動機、第二電磁四通閥a口、第二電磁四通閥d口、第三電磁四通閥c口和第三電磁四通閥a口依次串聯(lián)形成閉合的第一發(fā)動機熱管理回路；第一電磁四通閥b口、第三熱交換器、暖風芯體、第二電磁四通閥b口通過管路依次連接形成第二發(fā)動機熱管理回路；第二電磁四通閥c口、熱泵、第三電磁四通閥d口通過管路依次連接形成第三發(fā)動機熱管理回路。

13、所述海水熱泵回路形成閉合的回路，包括依次串聯(lián)連接的蒸發(fā)器、壓縮機、第二熱交換器、熱泵和膨脹閥；通過蒸發(fā)器吸收海水中熱量將低溫低壓的冷卻液蒸發(fā)為低溫低壓的冷卻液氣體，然后通過壓縮機將低溫低壓的冷卻液氣體壓縮呈高溫高壓的氣體以對冷卻液提供循環(huán)動力，通過第二熱交換器對海水熱泵回路中的冷卻液進行換熱，經(jīng)過熱泵制熱后的冷卻液作為熱源能夠進一步為發(fā)動機熱管理回路中的冷卻熱進行加熱。

14、本技術還涉及一種混合動力船舶熱管理方法，具體包括：

15、通過第一溫度傳感器采集電池溫度信息傳遞至整船控制器，通過整船控制器判斷車輛處于電池加熱模式或者電池冷卻模式；

16、若車輛處于電池加熱模式，則通過整船控制器判斷車輛的行駛工況，以判斷車輛處于電池加熱模式中的純電動模式或者純燃油模式或者混動模式；

17、通過第二溫度傳感器采集發(fā)動機溫度信息傳遞至整船控制器，通過整船控制器判斷車輛處于發(fā)動機正常啟動模式或者發(fā)動機冷啟動模式；

18、若車輛處于發(fā)動機正常啟動模式，則通過整船控制器判斷車輛的形式工況，以判斷車輛處于純燃油模式或者混動模式；

19、當車輛處于純電動模式時，通過控制啟動電池熱管理回路、電機系統(tǒng)冷卻回路和海水熱泵回路，以使電機系統(tǒng)冷卻回路和海水熱泵回路為電池熱管理回路提供熱量；

20、當車輛處于純燃油模式時，通過控制啟動電池熱管理回路和發(fā)動機熱管理回路，第一熱交換器、熱泵和第二熱交換器不工作，空調暖風芯體吸收余熱以對乘員艙進行加熱，第三熱交換器對電池熱管理回路與發(fā)動機熱管理回路中的吸熱冷卻液進行熱交換以對電池熱管理回路提供熱量；

21、當車輛處于混動模式時，通過控制啟動電池熱管理回路、電機系統(tǒng)冷卻回路和發(fā)動機熱管理回路，以使第一熱交換器和第三熱交換器對電池熱管理回路中吸熱冷卻液進行熱交換，使得電池處于預設溫度范圍內；通過第三熱交換器對發(fā)動機熱管理回路中的吸熱冷卻液進行熱交換，使得發(fā)動機處于預設溫度范圍內。

22、當處于純電動模式時，第三熱交換器不工作，經(jīng)過第一熱交換器和第二熱交換器對電池熱管理回路中的冷卻液提供熱量以進行升溫使得電池達到預設溫度范圍內。

23、當車輛處于電池冷卻模式時，通過啟動電池熱管理系統(tǒng)，此時第一熱交換器、第二熱交換器和第三熱交換器不工作，通過海水熱交換器對吸熱冷卻液交換熱量以帶走電池熱管理回路中的熱量。

24、當車輛處于發(fā)動機冷啟動模式時，通過控制啟動發(fā)動機熱管理回路和海水熱泵回路，此時第二熱交換器不工作，通過海水熱泵回路中的熱泵以壓縮機產(chǎn)生的高溫高壓氣體為熱源吸收熱量為發(fā)動機熱管理回路中的冷卻液進行加熱以對發(fā)動機進行升溫以使發(fā)動機處于預設溫度范圍內。

25、由于采用了上述技術方案，本技術所取得的有益效果為：

26、本技術通過設置電池熱管理回路、電機系統(tǒng)冷卻回路、發(fā)動機熱管理回路和海水熱泵回路，能夠在低溫條件時利用低溫條件下水溫的逆分層原理，因為海水一定深度的溫度保持在4攝氏度以上，所以能夠使海水熱泵回路的制熱性能系數(shù)cop始終保持在高效區(qū)間，進一步實現(xiàn)能夠在低溫環(huán)境下，節(jié)能而高效的給電池熱管理回路預加熱，不使用ptc加熱，降低了能耗，提升了船舶續(xù)航里程。通過電機系統(tǒng)冷卻回路、電池熱管理回路、發(fā)動機熱管理回路和海水熱泵回路之間的協(xié)調配合對各個部件進行精準把控，使其運行在最佳溫度；而且，海水熱泵回路中能夠在溫度為10攝氏度以下的海水為熱源時，輸出的制熱出水溫度在40攝氏度左右，正好匹配電池的理想工作溫度，當發(fā)動機預加熱時，海水熱泵回路中給電池加熱的熱交換器不工作，海水熱泵回路中的熱泵能夠以40攝氏度左右的冷卻液為熱源吸收熱量，則此時熱泵制熱后的冷卻液溫度為90攝氏度左右，正好接近發(fā)動機冷卻液的工作溫度，從而可以快速實現(xiàn)給發(fā)動機冷啟動時小循環(huán)回路加熱，實現(xiàn)發(fā)動機的快速暖機，降低油耗和排放。