一種新能源汽車熱管理控制方案與開發策略

王春麗 肖小城 倪紹勇 沙文瀚 陸訓 周旗

摘要：本文介紹了一種新能源汽車的熱管理系統的方案，并闡述了各關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的基本功能及其在控制上的實現方法。

關鍵詞：新能源;熱管理系統;控制策略

0前言

對于新能源汽車而言能耗是一項極其關鍵參數，動力電池的充放電效率，驅動電機的熱損耗，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能夠影響整車的動力性能以及經濟性，以及能耗，因此好的熱管理系統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，延長續航，同時提高驅動系統的效率，同時隨著人們對新能源汽車大續航里程的需求，動力電池的液冷也成為必然，因此新能源汽車熱管理系統方案以及控制策略就成為工程師研究的重點。

1系統控制方案

該熱管理系統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，驅動系統熱管理模塊，充電熱管理模塊。

經濟性方面的優勢如下。

1）：保證各系統工作在最優溫度點，提高系統輸出效率;

2）：電池系統可以不受地域，環境溫度影響，高性能功率輸出;

3）：充電系統最高效率充電，縮短充電時間;

動力性方面：

1）：驅動系統始終工作在最優溫度點，整車不受環境溫度影響，保證滿足客戶的功率需求;

1.1電池熱管理模塊

電池熱管理模塊實現電池系統的冷卻與加熱功能。

1.1.1電池系統冷卻

電池系統的冷卻利用壓縮機的空調制冷功能通過chiller實現熱交換功能，帶走電池的熱量，實現電池系統的冷卻。

電池包水路布置采用四進一出的水循環，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，比例閥可調節開度，調整四路水流量，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電池系統的冷卻與加熱功能。

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等等。

壓力開關用于控制冷卻風扇的速度調節。主控單元控制chilleT熱交換器處于關閉狀態。

（1）壓縮機的轉速控制：

空調控制單元通過對設定溫度、車內溫度、環境溫度、陽光強度進行采集，計算出車內所需要求的控制溫度信息，最終確定模式風門、溫度風門、鼓風機風速、內外循環風門位置，從而達到出風溫度TD的控制。

當TD值≥140時，控制壓縮機關閉;當TD值≤135時，控制壓縮機開啟;在回差區間時，保持上一狀態;

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，開啟導通閥1，關閉導通閥2，關閉導通閥3，關閉chille，調節水泵3的轉速，實現水路循環加熱芯，通過HVAC實現乘員艙的制熱。

PTC的輸出功率控制：

當TD值≥115時，控制PTC開啟;當TD值≤109B寸，控制PTC關閉;在回差區間時，保持上一狀態;

1.3驅動系統熱管理模塊

驅動系統熱管理模塊能夠實現，電機系統的冷卻，充電機系統冷卻以及DC/DC冷卻。

該冷卻回路通過可調速水泵以及可調速風扇實現。

1.3.1電機系統冷卻

主控子單元采集電機本體溫度Tmotor，inveter溫度Tinveter，當電機當前溫度超過目標溫度值時首先開啟水泵，水循環帶走驅動電機的熱量，若電機溫度持續升高，調節水泵轉速，同時開啟冷卻風扇，風扇轉速根據電機溫度與目標溫度差值線性調節;

當inveter當前溫度超過目標溫度值時首先開啟水泵，水循環帶走inveter的熱量，若inveter溫度持續升高，調節水泵轉速，同時開啟冷卻風扇，風扇轉速根據inveter溫度與目標溫度差值線性調節;

2.2整車熱平衡仿真分析

3結論

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計思想，并經過仿真驗證初步達到設計目的。為了詳細驗證系統控制策略，奇瑞新能源公司試裝了一臺Mulecar用于測試驗證，并結合實測數據對控制策略進行修改和完善，目前車輛已經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。