一种混合动力汽车能量回收系统及其控制方法

摘要

本发明公开了一种混合动力汽车能量回收系统，包括温度检测模块、再生制动模块、水热交换模块及温差发电模块，温度检测模块可实时获取发动机及电池组的温度，所述水热交换模块设置于汽车的热气循环管路上，热气循环管路可对发动机及电池组的空气进行收集循环，水热交换模块设有水循环管路通向制动盘，当汽车进行液压摩擦制动时，制动盘产生的热量通入所述水热交换模块内，水热交换模块分别设有水循环管路通向所述发动机及电池组，温差发电模块可利用所述水热交换模块内的热量进行发电，温差发电模块通过AC/DC转换器与汽车电池组连接，可对汽车电池组进行充电，当发动机及电池组的温度较低时，可通过所述水循环管路对发动机或电池组进行加热。

权利要求

1.一种混合动力汽车能量回收系统，包括：温度检测模块、再生制动模块、水热交换模块、温差发电模块、热气循环管路及水循环管路，所述温度检测模块可实时获取发动机及电池组的温度，所述热气循环管路可对发动机及电池组处的空气进行收集，其特征在于，所述水热交换模块设置于所述热气循环管路上，所述水热交换模块设有一根水循环管路通向制动盘，当汽车进行液压摩擦制动时，所述制动盘处产生的热量通过所述水循环管路通入所述水热交换模块内，所述水热交换模块分别设有一根水循环管路通向所述发动机及电池组，所述温差发电模块可利用所述水热交换模块内的热量进行发电，所述温差发电模块通过AC/DC转换器与汽车电池组连接，可对汽车电池组进行充电。

2.如权利要求1所述的一种混合动力汽车能量回收系统，其特征在于，所述热气循环管路穿过所述水热交换模块与汽车的排气口连通，所述水循环管路与所述水热交换模块的连接处均设有电磁阀，所述水循环管路通过外接水泵完成水热交换模块与发动机、电池组及制动盘之间的水循环。

3.如权利要求2所述的一种混合动力汽车能量回收系统，其特征在于，所述发动机及电池组与水热交换模块之间的水循环管路上的外接水泵均与所述温度检测模块电性连接，由温度检测模块控制，所述制动盘与水热交换模块之间的水循环管路上的外接水泵与汽车制动控制器电性连接，由汽车制动控制器控制。

4.如权利要求3所述的一种混合动力汽车能量回收系统，其特征在于，所述热气循环管路包括两个集气管及一个排气管，所述排气管贯穿所述水热交换模块与汽车的排气口连通，两个所述集气管的一端均与所述排气管连通，另一端分别通向所述发动机及电池组，所述集气管与所述发动机及电池组的连接处均设有气泵，所述气泵可将所述发动机及电池组处的空气收集通入所述排气管内，所述排气管位于所述水热交换模块内的部分为波浪形的密封管。

5.如权利要求4所述的一种混合动力汽车能量回收系统，其特征在于，所述混合动力汽车能量回收系统的控制方法是，当汽车行驶速度低于40km/h时，汽车仅由电池组工作驱动电机，由电机驱动汽车行驶，此时发动机处的气泵不工作，电池组处的气泵工作将电池组工作时产生的热量由集气管通入所述水热交换模块内，对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；当汽车行驶速度高于40km/h时，汽车的电池组及发动机同时工作，两个所述集气管连接的气泵同时工作，将发动机及电池组工作时产生的热量通过排气管通入所述水热交换模块内，对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；当汽车的电池组的电量过低时，汽车仅由发动机驱动，此时电池组处的气泵不工作，发动机处的气泵工作将发动机工作时产生的热量由集气管通入所述水热交换模块内，对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；所述再生制动模块包括电机制动及液压摩擦制动，当进行液压摩擦制动时，所述汽车制动控制器控制所述制动盘与水热交换模块之间的水循环管路上的水泵开始工作，汽车的刹车片与制动盘进行摩擦制动，所述制动盘发热，所述制动盘上的水循环管路内的介质对制动盘上的热量进行吸收，循环至水热交换模块内通过温差发电机对电池组进行充电。

6.如权利要求5所述的一种混合动力汽车能量回收系统，其特征在于，当所述温度检测模块检测到所述电池组处的温度低于45℃时，此时电池组与水热交换模块之间的水循环管路上的电磁阀打开，电池组与水热交换模块之间的集气管上的气泵关闭，由水热交换模块内的介质对电池组进行加热升温，提高电池组的工作效率；当所述温度检测模块检测到所述发动机处的温度低于90℃时，此时发动机与水热交换模块之间的水循环管路上的电磁阀打开，由水热交换模块内的介质对发动机进行加热升温，提高发动机的工作效率。

7.如权利要求6所述的一种混合动力汽车能量回收系统，其特征在于，所述温差发电模块与所述AC/DC转换器之间还设有一个SOC检测模块，所述SOC检测模块可实时对所述电池组的SOC值进行检测，当所述SOC值大于0.95时，所述温差发电模块停止工作不再对电池组进行充电，当所述SOC值小于0.95时，所述温差发电模块对电池组进行充电。

说明书

一种混合动力汽车能量回收系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电动汽车能量回收技术领域，具体涉及一种混合动力汽车能量回收系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 社会的迅速发展使能源的需求大大增加，传统能源日益匮乏，寻求高效无污染的清洁能源或二次回收和利用传统能源成为解决当今能源和环境问题的有效途径。

[0003] 目前，混合动力汽车中一般均设有能量回收装置对汽车工作过程中电池组及发动机处的热量进行回收，一般都是以电能的形式储存于汽车的电池组中，但其能量回收率往
往都比较低下，且能量回收装置与发动机及电池组之间仅为单一循环，当发动机及电池组
的温度均较低时，一方面能量回收装置无法进行收集发动机及电池组处的热量，另一方面
发动机及电池组的工作效率也比较低，需要等发动机及电池组工作一定时长以后才能逐渐
升温，能量损耗大。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种混合动力汽车能量回收系统及其控制方法，解决了现有技术中能量回收率低以及能量回收装置与发动机及电池组之
间仅为单一循环，当发动机及电池组的温度均较低时，发动机及电池组的工作效率也比较
低，能量损耗大的问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为 ：

[0006] 一种混合动力汽车能量回收系统，包括：温度检测模块、再生制动模块、水热交换模块、温差发电模块、热气循环管路及水循环管路，所述温度检测模块可实时获取发动机及
电池组的温度，所述热气循环管路可对发动机及电池组处的空气进行收集，所述水热交换
模块设置于所述热气循环管路上，所述水热交换模块设有一根水循环管路通向制动盘，当
汽车进行液压摩擦制动时，所述制动盘处产生的热量通过所述水循环管路通入所述水热交
换模块内，所述水热交换模块分别设有一根水循环管路通向所述发动机及电池组，所述温
差发电模块可利用所述水热交换模块内的热量进行发电，所述温差发电模块通AC/DC转换
器与汽车电池组连接，可对汽车电池组进行充电。

[0007] 进一步地，所述热气循环管路穿过所述水热交换模块与汽车的排气口连通，所述水循环管路与所述水热交换模块的连接处均设有电磁阀，所述水循环管路通过外接水泵完
成水热交换模块与发动机、电池组及制动盘之间的水循环。

[0008] 进一步地，所述发动机及电池组与水热交换模块之间的水循环管路上的外接水泵均与所述温度检测模块电性连接由温度检测模块控制，所述制动盘与水热交换模块之间的
水循环管路上的外接水泵与汽车制动控制器电性连接，由汽车制动控制器控制。

[0009] 进一步地，所述热气循环管路包括两个集气管及一个排气管，所述排气管贯穿所述水热交换模块与汽车的排气口连通，两个所述集气管的一端均与所述排气管连通，另一
端分别通向所述发动机及电池组，所述集气管与所述发动机及电池组的连接处均设有气
泵，所述气泵可将所述发动机及电池组处的空气收集通入所述排气管内，所述排气管位于
所述水热交换模块内的部分为波浪形的密封管。

[0010] 进一步地，当汽车行驶速度低于40km/h时，汽车仅由电池组工作驱动电机，由电机驱动汽车行驶，此时发动机不工作，电池组处的气泵工作将电池组工作时产生的热量由集
气管通入所述水热交换模块内，对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水
热交换模块中的介质吸收的热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；当汽
车行驶速度高于40km/h时，汽车的电池组及发动机同时工作，两个所述集气管连接的气泵
同时工作，将发动机及电池组工作时产生的热量通过排气管通入所述水热交换模块内，对
水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的热量转
换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；当汽车的电池组的电量过低时，汽车仅由
发动机驱动，此时电池组处的气泵不工作，发动机处的气泵工作将发动机工作时产生的热
量由集气管通入所述水热交换模块内，对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模
块将水热交换模块中的介质吸收的热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组
中；所述再生制动模块包括电机制动及液压摩擦制动，当进行液压摩擦制动时，所述汽车制
动控制器控制所述制动盘与水热交换模块之间的水循环管路上的水泵开始工作，汽车的刹
车片与制动盘进行摩擦制动，所述制动盘发热，所述制动盘上的水循环管路内的介质对制
动盘上的热量进行吸收，循环至水热交换模块内通过温差发电机对电池组进行充电。

[0011] 进一步地，当所述温度检测模块检测到所述电池组处的温度低于45℃时，此时电池组与水热交换模块之间的水循环管路上的电磁阀打开，电池组与水热交换模块之间的集
气管上的气泵关闭，由水热交换模块内的介质对电池组进行加热升温，提高电池组的工作
效率；当所述温度检测模块检测到所述发动机处的温度低于90℃时，此时发动机与水热交
换模块之间的水循环管路上的电磁阀打开，由水热交换模块内的介质对发动机进行加热升
温，提高发动机的工作效率。

[0012] 进一步地，所述温差发电模块与所述AC/DC转换器之间还设有一个SOC检测模块，所述SOC检测模块可实时对所述电池组的SOC值进行检测，当所述SOC值大于0.95时，所述温
差发电模块停止工作不再对电池组进行充电，当所述SOC值小于0.95时，所述温差发电模块
对电池组进行充电。

[0013] 本发明通过两个集气管分别独立通入发动机及电池组，同时对发动机及电池组工作时产生的热量进行收集，将收集到的热量通过排气管通入水热交换模块内，还设有一根
水循环管路连接于汽车的制动盘上将汽车进行液压摩擦制动时产生的热量通入水热交换
模块内，由水热交换模块将收集到的热量进行吸收后经温差发电模块转换成电能储存于电
池组内。本发明中两个集气管均独立工作，可针对混合动力汽车的不同的工作模式采取不
同的能量回收方式，当仅有电池组工作时，只有电池组与水热交换模块之间的集气管上的
气泵工作，当电池组与发动机同时工作时，所述电池组及发动机与水热交换模块之间的集
气管上的气泵同时工作，当仅发动机工作时，只有发动机与水热交换模块之间的集气管上
的气泵工作，提高了能量的回收效率，同时本发明中水热交换模块与发动机及电池组之间
还设有水循环管路，当发动机或电池组的温度较低时，可通过该水循环管路将水热交换模
块中的介质在水热交换模块与发动机及电池组之间进行循环，对发动机或电池组进行加
热，提高发动机及电池组工作时的能量转换效率，减少了发动机及电池组工作时的能量损
耗。

附图说明

[0014] 图 1 为本发明的整体结构示意图；

[0015] 图 2 为本发明的能量回收方法的流程图。

具体实施方式

[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案的优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0017] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0018] 如图1所示，一种混合动力汽车能量回收系统，包括：温度检测模块、再生制动模块、水热交换模块、温差发电模块、热气循环管路及水循环管路，所述温度检测模块可实时
获取发动机及电池组的温度，所述热气循环管路可对发动机及电池组处的空气进行收集，
所述水热交换模块设置于所述热气循环管路上，所述水热交换模块设有一根水循环管路通
向制动盘，当汽车进行液压摩擦制动时，所述制动盘处产生的热量通过所述水循环管路通
入所述水热交换模块内，所述水热交换模块分别设有一根水循环管路通向所述发动机及电
池组，所述温差发电模块可利用所述水热交换模块内的热量进行发电，所述温差发电模块
通AC/DC转换器与汽车电池组连接，可对汽车电池组进行充电；所述热气循环管路穿过所述
水热交换模块与汽车的排气口连通，所述水循环管路与所述水热交换模块的连接处均设有
电磁阀，所述水循环管路通过外接水泵完成水热交换模块与发动机、电池组及制动盘之间
的水循环；所述发动机及电池组与水热交换模块之间的水循环管路上的外接水泵均与所述
温度检测模块电性连接由温度检测模块控制，所述制动盘与水热交换模块之间的水循环管
路上的外接水泵与汽车制动控制器电性连接，由汽车制动控制器控制；所述热气循环管路
包括两个集气管及一个排气管，所述排气管贯穿所述水热交换模块与汽车的排气口连通，
两个所述集气管的一端均与所述排气管连通，另一端分别通向所述发动机及电池组，所述
集气管与所述发动机及电池组的连接处均设有气泵，所述气泵可将所述发动机及电池组处
的空气收集通入所述排气管内，所述排气管位于所述水热交换模块内的部分为波浪形的密
封管。

[0019] 如图2所示上述混合动力汽车能量回收系统的控制方法为：当汽车行驶速度低于40km/h时，汽车仅由电池组工作驱动电机，由电机驱动汽车行驶，此时发动机处的气泵不工
作，电池组处的气泵工作将电池组工作时产生的热量由集气管通入所述水热交换模块内，
对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的热量
转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；当汽车行驶速度高于40km/h时，汽车的
电池组及发动机同时工作，两个所述集气管连接的气泵同时工作，将发动机及电池组工作
时产生的热量通过排气管通入所述水热交换模块内，对水热交换模块的介质进行加热，再
由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于
汽车电池组中；当汽车的电池组的电量过低时，汽车仅由发动机驱动，此时电池组处的气泵
不工作，发动机处的气泵工作将发动机工作时产生的热量由集气管通入所述水热交换模块
内，对水热交换模块的介质进行加热，再由温差发电模块将水热交换模块中的介质吸收的
热量转换成电能通过AC/DC转换器储存于汽车电池组中；所述再生制动模块包括电机制动
及液压摩擦制动，当进行液压摩擦制动时，所述汽车制动控制器控制所述制动盘与水热交
换模块之间的水循环管路上的水泵开始工作，汽车的刹车片与制动盘进行摩擦制动，所述
制动盘发热，所述制动盘上的水循环管路内的介质对制动盘上的热量进行吸收，循环至水
热交换模块内通过温差发电机对电池组进行充电；当所述温度检测模块检测到所述电池组
处的温度低于45℃时，此时电池组与水热交换模块之间的水循环管路上的电磁阀打开，电
池组与水热交换模块之间的集气管上的气泵关闭，由水热交换模块内的介质对电池组进行
加热升温，提高电池组的工作效率；当所述温度检测模块检测到所述发动机处的温度低于
90℃时，此时发动机与水热交换模块之间的水循环管路上的电磁阀打开，由水热交换模块
内的介质对发动机进行加热升温，提高发动机的工作效率；所述温差发电模块与所述AC/DC
转换器之间还设有一个SOC检测模块，所述SOC检测模块可实时对所述电池组的SOC值进行
检测，当所述SOC值大于0.95时，所述温差发电模块停止工作不再对电池组进行充电，当所
述SOC值小于0.95时，所述温差发电模块对电池组进行充电。

[0020] 本发明通过两个集气管分别独立通入发动机及电池组，同时对发动机及电池组工作时产生的热量进行收集，将收集到的热量通过排气管通入水热交换模块内，还设有一根
水循环管路连接于汽车的制动盘上将汽车进行液压摩擦制动时产生的热量通入水热交换
模块内，由水热交换模块将收集到的热量进行吸收后经温差发电模块转换成电能储存于电
池组内。本发明中两个集气管均独立工作，可针对混合动力汽车的不同的工作模式采取不
同的能量回收方式，当仅有电池组工作时，只有电池组与水热交换模块之间的集气管上的
气泵工作，当电池组与发动机同时工作时，所述电池组及发动机与水热交换模块之间的集
气管上的气泵同时工作，当仅有发动机工作时，只有发动机与水热交换模块之间的集气管
上的气泵工作，提高了能量的回收效率，同时本发明中水热交换模块与发动机及电池组之
间还设有水循环管路，当发动机与电池组的温度较低时，可通过该水循环管路将水热交换
模块中的介质在水热交换模块与发动机及电池组之间进行循环，对发动机或电池组进行加
热，提高发动机及电池组工作时的能量转换效率，减少了发动机及电池组工作时的能量损
耗。

[0021] 上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的保
护范围由所附权利要求及其等同物限定。