一种新能源汽车热管理控制方案与开发策略

王春丽 肖小城 倪绍勇 沙文瀚 陆训 周旗

摘要：本文介绍了一种新能源汽车的热管理系统的方案，并阐述了各关键零部件在汽车中所起的重要作用。重点介绍了热管理系统的基本功能及其在控制上的实现方法。

关键词：新能源;热管理系统;控制策略

0前言

对于新能源汽车而言能耗是一项极其关键参数，动力电池的充放电效率，驱动电机的热损耗，以及高压负载的热性能都是影响能耗的重要因素，而新能源汽车热管理系统能够影响整车的动力性能以及经济性，以及能耗，因此好的热管理系统方案以及热管理控制策略能够降低能耗，提高电池的放电性能，延长续航，同时提高驱动系统的效率，同时随着人们对新能源汽车大续航里程的需求，动力电池的液冷也成为必然，因此新能源汽车热管理系统方案以及控制策略就成为工程师研究的重点。

1系统控制方案

该热管理系统包括对整车四大模块，电池放电热管理模块，乘员舱热管理模块，驱动系统热管理模块，充电热管理模块。

经济性方面的优势如下。

1）：保证各系统工作在最优温度点，提高系统输出效率;

2）：电池系统可以不受地域，环境温度影响，高性能功率输出;

3）：充电系统最高效率充电，缩短充电时间;

动力性方面：

1）：驱动系统始终工作在最优温度点，整车不受环境温度影响，保证满足客户的功率需求;

1.1电池热管理模块

电池热管理模块实现电池系统的冷却与加热功能。

1.1.1電池系统冷却

电池系统的冷却利用压缩机的空调制冷功能通过chiller实现热交换功能，带走电池的热量，实现电池系统的冷却。

电池包水路布置采用四进一出的水循环，电池包的出口有出水口水温传感器，四路输入口位置各有一个入户水口水温传感器，1、2、3、4各有一个比例阀，比例阀可调节开度，调整四路水流量，保证电池单体的温升一致性。

1.2乘员舱热管理模块

乘员舱热管理模块实现电池系统的冷却与加热功能。

1.2.1乘员舱制冷

乘员舱制冷回路包括：压缩机、HVAc、膨胀阀、冷凝器以及压力开关等等。

压力开关用于控制冷却风扇的速度调节。主控单元控制chilleT热交换器处于关闭状态。

（1）压缩机的转速控制：

空调控制单元通过对设定温度、车内温度、环境温度、阳光强度进行采集，计算出车内所需要求的控制温度信息，最终确定模式风门、温度风门、鼓风机风速、内外循环风门位置，从而达到出风温度TD的控制。

当TD值≥140时，控制压缩机关闭;当TD值≤135时，控制压缩机开启;在回差区间时，保持上一状态;

1.2.2乘员舱制热

乘员舱制热回路通过控制过水PTC输出功率加热水，开启导通阀1，关闭导通阀2，关闭导通阀3，关闭chille，调节水泵3的转速，实现水路循环加热芯，通过HVAC实现乘员舱的制热。

PTC的输出功率控制：

当TD值≥115时，控制PTC开启;当TD值≤109B寸，控制PTC关闭;在回差区间时，保持上一状态;

1.3驱动系统热管理模块

驱动系统热管理模块能够实现，电机系统的冷却，充电机系统冷却以及DC/DC冷却。

该冷却回路通过可调速水泵以及可调速风扇实现。

1.3.1电机系统冷却

主控子单元采集电机本体温度Tmotor，inveter温度Tinveter，当电机当前温度超过目标温度值时首先开启水泵，水循环带走驱动电机的热量，若电机温度持续升高，调节水泵转速，同时开启冷却风扇，风扇转速根据电机温度与目标温度差值线性调节;

当inveter当前温度超过目标温度值时首先开启水泵，水循环带走inveter的热量，若inveter温度持续升高，调节水泵转速，同时开启冷却风扇，风扇转速根据inveter温度与目标温度差值线性调节;

2.2整车热平衡仿真分析

3结论

本文是一种新能源汽车的热管理进行了详细功能划分并提出设计思想，并经过仿真验证初步达到设计目的。为了详细验证系统控制策略，奇瑞新能源公司试装了一台Mulecar用于测试验证，并结合实测数据对控制策略进行修改和完善，目前车辆已经能够达到试乘试驾水平，证明控制策略在实际运用中具有较强的可行性。