王春麗 肖小城 倪紹勇 沙文瀚 陸訓(xùn) 周旗

摘要：本文介紹了一種新能源汽車的熱管理系統(tǒng)的方案，并闡述了各關(guān)鍵零部件在汽車中所起的重要作用。重點介紹了熱管理系統(tǒng)的基本功能及其在控制上的實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：新能源;熱管理系統(tǒng);控制策略

0前言

對于新能源汽車而言能耗是一項極其關(guān)鍵參數(shù)，動力電池的充放電效率，驅(qū)動電機的熱損耗，以及高壓負載的熱性能都是影響能耗的重要因素，而新能源汽車熱管理系統(tǒng)能夠影響整車的動力性能以及經(jīng)濟性，以及能耗，因此好的熱管理系統(tǒng)方案以及熱管理控制策略能夠降低能耗，提高電池的放電性能，延長續(xù)航，同時提高驅(qū)動系統(tǒng)的效率，同時隨著人們對新能源汽車大續(xù)航里程的需求，動力電池的液冷也成為必然，因此新能源汽車熱管理系統(tǒng)方案以及控制策略就成為工程師研究的重點。

1系統(tǒng)控制方案

該熱管理系統(tǒng)包括對整車四大模塊，電池放電熱管理模塊，乘員艙熱管理模塊，驅(qū)動系統(tǒng)熱管理模塊，充電熱管理模塊。

經(jīng)濟性方面的優(yōu)勢如下。

1）：保證各系統(tǒng)工作在最優(yōu)溫度點，提高系統(tǒng)輸出效率;

2）：電池系統(tǒng)可以不受地域，環(huán)境溫度影響，高性能功率輸出;

3）：充電系統(tǒng)最高效率充電，縮短充電時間;

動力性方面：

1）：驅(qū)動系統(tǒng)始終工作在最優(yōu)溫度點，整車不受環(huán)境溫度影響，保證滿足客戶的功率需求;

1.1電池?zé)峁芾砟K

電池?zé)峁芾砟K實現(xiàn)電池系統(tǒng)的冷卻與加熱功能。

1.1.1電池系統(tǒng)冷卻

電池系統(tǒng)的冷卻利用壓縮機的空調(diào)制冷功能通過chiller實現(xiàn)熱交換功能，帶走電池的熱量，實現(xiàn)電池系統(tǒng)的冷卻。

電池包水路布置采用四進一出的水循環(huán)，電池包的出口有出水口水溫傳感器，四路輸入口位置各有一個入戶水口水溫傳感器，1、2、3、4各有一個比例閥，比例閥可調(diào)節(jié)開度，調(diào)整四路水流量，保證電池單體的溫升一致性。

1.2乘員艙熱管理模塊

乘員艙熱管理模塊實現(xiàn)電池系統(tǒng)的冷卻與加熱功能。

1.2.1乘員艙制冷

乘員艙制冷回路包括：壓縮機、HVAc、膨脹閥、冷凝器以及壓力開關(guān)等等。

壓力開關(guān)用于控制冷卻風(fēng)扇的速度調(diào)節(jié)。主控單元控制chilleT熱交換器處于關(guān)閉狀態(tài)。

（1）壓縮機的轉(zhuǎn)速控制：

空調(diào)控制單元通過對設(shè)定溫度、車內(nèi)溫度、環(huán)境溫度、陽光強度進行采集，計算出車內(nèi)所需要求的控制溫度信息，最終確定模式風(fēng)門、溫度風(fēng)門、鼓風(fēng)機風(fēng)速、內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門位置，從而達到出風(fēng)溫度TD的控制。

當(dāng)TD值≥140時，控制壓縮機關(guān)閉;當(dāng)TD值≤135時，控制壓縮機開啟;在回差區(qū)間時，保持上一狀態(tài);

1.2.2乘員艙制熱

乘員艙制熱回路通過控制過水PTC輸出功率加熱水，開啟導(dǎo)通閥1，關(guān)閉導(dǎo)通閥2，關(guān)閉導(dǎo)通閥3，關(guān)閉chille，調(diào)節(jié)水泵3的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)水路循環(huán)加熱芯，通過HVAC實現(xiàn)乘員艙的制熱。

PTC的輸出功率控制：

當(dāng)TD值≥115時，控制PTC開啟;當(dāng)TD值≤109B寸，控制PTC關(guān)閉;在回差區(qū)間時，保持上一狀態(tài);

1.3驅(qū)動系統(tǒng)熱管理模塊

驅(qū)動系統(tǒng)熱管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)，電機系統(tǒng)的冷卻，充電機系統(tǒng)冷卻以及DC/DC冷卻。

該冷卻回路通過可調(diào)速水泵以及可調(diào)速風(fēng)扇實現(xiàn)。

1.3.1電機系統(tǒng)冷卻

主控子單元采集電機本體溫度Tmotor，inveter溫度Tinveter，當(dāng)電機當(dāng)前溫度超過目標(biāo)溫度值時首先開啟水泵，水循環(huán)帶走驅(qū)動電機的熱量，若電機溫度持續(xù)升高，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，同時開啟冷卻風(fēng)扇，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速根據(jù)電機溫度與目標(biāo)溫度差值線性調(diào)節(jié);

當(dāng)inveter當(dāng)前溫度超過目標(biāo)溫度值時首先開啟水泵，水循環(huán)帶走inveter的熱量，若inveter溫度持續(xù)升高，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，同時開啟冷卻風(fēng)扇，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速根據(jù)inveter溫度與目標(biāo)溫度差值線性調(diào)節(jié);

2.2整車熱平衡仿真分析

3結(jié)論

本文是一種新能源汽車的熱管理進行了詳細功能劃分并提出設(shè)計思想，并經(jīng)過仿真驗證初步達到設(shè)計目的。為了詳細驗證系統(tǒng)控制策略，奇瑞新能源公司試裝了一臺Mulecar用于測試驗證，并結(jié)合實測數(shù)據(jù)對控制策略進行修改和完善，目前車輛已經(jīng)能夠達到試乘試駕水平，證明控制策略在實際運用中具有較強的可行性。