一种新能源轿车热办理操控计划与战略开发

王春丽，肖小城，倪绍勇，沙文瀚，陆  训，周  旗 (奇瑞新能源轿车技术有限公司 新能源研讨院，安徽 芜湖 241000)

摘  要：本文介绍了一种新能源轿车的热办理体系的计划，并论述了各要害零部件在轿车中所起的重要作用。 要点介绍了热办理体系的基本功用及其在操控上的完结办法。 

要害词：新能源；热办理体系；操控战略

0  前语 

关于新能源轿车而言能耗是一项极端要害参数，动 力电池的充放电功率，驱动电机的热损耗，以及高压负 载的热功用都是影响能耗的重要因素，而新能源轿车热 办理体系可以影响整车的动力功用以及经济性，以及能 耗，因而好的热办理体系计划以及热办理操控战略可以 下降能耗，进步电池的放电功用，延伸续航，一起进步 驱动体系的功率，一起跟着人们对新能源轿车大续航里 程的需求，动力电池的液冷也成为必定，因而新能源汽 车热办理体系计划以及操控战略就成为工程师研讨的 要点。

1  体系操控计划 

该热办理体系包含对整车四大模块，电池放电热管 理模块，乘员舱热办理模块，驱动体系热办理模块，充 电热办理模块。 

经济性方面的优势如下。

1）：确保各体系作业在最优温度点，进步体系输 出功率； 

2）：电池体系可以不受地域，环境温度影响，高 功用功率输出； 

3）：充电体系最高功率充电，缩短充电时刻； 

动力性方面： 

1)：驱动体系一直作业在最优温度点，整车不受环 境温度影响，确保满意客户的功率需求；

1.1 电池热办理模块 

电池热办理模块完结电池体系的冷却与加热功用。 

1.1.1 电池体系冷却 

电池体系的冷却使用压缩机的空调制冷功用通过 chiller完结热交换功用，带走电池的热量，完结电池系 统的冷却。

电池包水路安置选用四进一出的水循环，电池包的 出口有出水口水温传感器，四路输进口方位各有一个入 户水口水温传感器，1、2、3、4各有一个份额阀，份额 阀可调理开度，调整四路水流量，确保电池单体的温升 一致性。 

出水口温度T_out，进水口1的温度T_n1，进水口2的温 度T_in2，进水口3的温度T_in3，进水口4的温度T_in4，电池包 内水路1方针需求温度T_req1，电池包内水路2方针需求温 度T_req2，电池包内水路3方针需求温度T_req3，电池包内水 路4方针需求温度T_req4。 

体系压缩机需求功率

式中：K_battery 为电池包平均热份额系数，依据体系 标定可调整；b为预设功率值；P_battery >0阐明电池体系有 冷却需求，体系主操控单元敞开压缩机，设定以P_battery 功率输出，chiller的电子份额阀2敞开最大开度。 

其间，份额阀1开度值COV1，份额阀2开度值 COV2，份额阀3开度值COV3，份额阀4开度值COV4 设定：

式中：b_cov1、b_cov2、b_cov3 、b_cov4为份额阀1、2、3、4 初始设定值；K_COV1、K_COV2、K_COV3、K_COV4为四个水路热 份额系数。 

主控单元操控导通阀3敞开，导通阀1封闭，导通阀 2封闭，水泵2最大开度继续作业。 

1.1.2 电池体系加热

电池体系的加热使用敞开导通阀2，加热过水 PTC，水泵3完结水路循环，电池体系加热需封闭导通 阀1、导通阀3，避免水流向其他回路。

体系制热需求功率：

式中：K_ptc过水加热器的热容比；bptc预设功率值； 其间，份额阀1开度值COV1，份额阀2开度值 COV2，份额阀3开度值COV3，份额阀4开度值COV4。 设定：

1.2 乘员舱热办理模块 

乘员舱热办理模块完结电池体系的冷却与加热 功用。 

1.2.1 乘员舱制冷 

乘员舱制冷回路包含：压缩机、HVAC、膨胀阀、 冷凝器以及压力开关等等。 

压力开关用于操控冷却电扇的速度调理。主控单元 操控Chiller热交换器处于封闭状况。

（1）压缩机的转速操控： 

空调操控单元通过对设定温度、车内温度、环境温 度、阳光强度进行收集，核算出车内所需要求的操控温 度信息，终究确认形式风门、温度风门、鼓风机风速、 表里循环风门方位，然后到达出风温度T_D的操控。

式中：T_set 为设定温度,即默许温度旋钮方位；T_in 为 室内温度；K1 为设定温度误差增益，以设定25℃为基 准，操控升温文降温的水平；K2为室内温度误差增益， 操控升温文降温至25℃的水平；K3 为外界温度补偿偏 移，不同的外温进行不同的外温补偿；K4 :日照量补偿 偏移，不同的外温进行不同的阳光补偿；OFFSET :固 定常数，越小，制冷功用越强；越大，采暖才能越强， 暂取117。 

各参数取值：K1取值：8；K2取值：10 

取值方法：K1、K2在（T_amb-5，T_amb+5）区间内进 行取值。当温度在两个区间的临界值时，取进入该温度的区间前对应值。 

K3取值如下表：

K4取值： K4=K_amb*K_sun，K_amb阳光补偿系数；K_sun阳光补偿 基值 阳光补偿值与外温文阳光辐射强度有关，不同辐照 度对应阳光传感器端电压V和K_sun的联系如下： 

T_amb=20℃

不同的外温下，阳光补偿系数按下表履行：K_amb的 取值方法与K1、K2相同。

当T_D值≥140时，操控压缩机封闭；当T_D值≤135 时，操控压缩机敞开；在回差区间时，坚持上一状况；

1.2.2 乘员舱制热 

乘员舱制热回路通过操控过水PTC输出功率加热 水，敞开导通阀1，封闭导通阀2，封闭导通阀3，封闭 chille，调理水泵3的转速，完结水路循环加热芯，通过 HVAC完结乘员舱的制热。

PTC的输出功率操控： 

当T_D值≥115时，操控PTC敞开；当T_D值≤109时， 操控PTC封闭；在回差区间时，坚持上一状况；

1.3 驱动体系热办理模块 

驱动体系热办理模块可以完结，电机体系的冷却， 充电机体系冷却以及DC/DC冷却。 

该冷却回路通过可调速水泵以及可调速电扇完结。

1.3.1 电机体系冷却 

主控子单元收集电机本体温度T_motor，inveter温度 T_inveter，当电机当时温度超越方针温度值时首要敞开水 泵，水循环带走驱动电机的热量，若电机温度继续升 高，调理水泵转速，一起敞开冷却电扇，电扇转速依据 电机温度与方针温度差值线性调理； 

当inveter当时温度超越方针温度值时首要敞开水 泵，水循环带走inveter的热量，若inveter温度继续升 高，调理水泵转速，一起敞开冷却电扇，电扇转速依据 inveter温度与方针温度差值线性调理； 

冷却水泵转速

式中：K1_pump为电机影响水泵转速调理系数；T1_target 为电机满功率输出的方针温度；b1_pump为转速预设初 值（电机）；K2_pump为inveter影响水泵转速调理系数； T2_target为inveter满功率输出的方针温度；b2_pump为inveter 影响水泵转速预设初值； 

冷却电扇转速

式中：K1_fan为电机影响电扇转速调理系数；T1_target 为电机满功率输出的方针温度；b1_fan为电机影响转速 预设初值；

K2_fan为inveter电扇转速调理系数；T2_target为 inveter满功率输出的方针温度；b2_fan为inveter影响电扇 转速预设初值； 

1.3.2 充电机体系冷却 

主控单元收集充电机进水口温度Tincm以及出水口温 度T_outcm，充电机的冷却通过操控水泵与电扇的转速带走 充电机热量来完结。 

充电机对水泵的转速需求：

充电机对电扇的转速需求：

式中：K1_cm为充电机影响水泵转速调理系数；K2_cm 为充电机影响电扇转速调理系数；b1_cm为充电机影响 水泵转速预设初值；b2_cm为充电机影响电扇转速预设 初值； 

1.3.3 DC/DC体系冷却 

主控单元收集DC/DC进水口温度T_indc以及出水口温 度T_outdc，充电机的冷却通过操控水泵与电扇的转速带走 DC/DC热量来完结。 

DC/DC对水泵的转速需求

DC/DC对电扇的转速需求

式中：K1_dc为DC/DC影响水泵转速调理系数；K2_dc 为DC/DC影响电扇转速调理系数；b1_dc为DC/DC影响 水泵转速预设初值；b2_dc为DC/DC影响电扇转速预设 初值。 

1.3.4 电扇与水泵的操控需求 

根据电机体系，DC/DC体系，充电机体系在同一冷 却回路中，共用水泵和电扇，因而： 

水泵操控转速

电扇操控转速

2  体系仿真 

以某一纯电车型为例，进行体系仿真。车型散热需 求以及体系选型如下。 

2.1 体系散热需求 

2.1.1 电池体系冷却剖析 

该车电池基本参数：37 AH； 

散热量：3 kW； 

最佳作业温度（℃）：25～45； 

进水温度（℃）：36； 

报警温度（℃）：50； 

毛病温度（℃）：55； 

水流量（L/min）:12； 

水道容积（L）：4.5； 

进水口型式：4进1出； 

加热方法：过水PTC； 

水阻曲线：几个进水口，流量3 L/min，流阻分别为 3.13m、3.24m、4.74m、5.37m。 

☆电池需求： 

电池发热量：3 000 W； 

散热量需求：3 000 W； 

冷却循环量：12 L/min； 

按电池热量由底部热源传递核算； 

总传热温差需求6.72℃； 

进水温度36.16℃； 

进出水温差约为4.23℃。 

☆整车方针： 

在环境40℃条件下，快充、最高车速行进替换 进行； 

电池要求：环境40℃，1C充放电，电池在45℃温度 时，坚持热平衡，温度不上升。 

2.1.2 电驱体系冷却剖析 

电机散热需求(kW):6.8； 

电机操控器散热需求(kW)：4.5； 

DC/DC与充电机散热需求（kW）:0.2； 

进水口温度（℃）：65； 

需求水流量（L）：8~12。

2.2 整车热平衡仿真剖析

3  定论 

本文是一种新能源轿车的热办理进行了具体功用划 分并提出规划思维，并通过仿真验证开始到达规划目 的。为了具体验证体系操控战略，奇瑞新能源公司试装 了一台MuleCar用于测验验证，并结合实测数据对操控 战略进行修正和完善，现在车辆现已可以到达试乘试驾 水平，证明操控战略在实践运用中具有较强的可行性。

参考文献: 

[1] LI Y,ANG K H,YHONG G C,Patents,software and hardware for PID control:an overview and analysis of the current art[J].IEEE control Systems Magazine,2006,26(1). 

[2] 余志生.轿车理论[M].北京:机械工业出版社,2003. 

[3] 陈清泉.现代电动轿车技术[M].北京:北京理工大学出版社, 2002. 

[4] 先进PID操控MATLAB仿真[M].北京:电子工 业出版社,2011.

本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第03期第34页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。