整車熱系統(tǒng)集成課件

整車熱系統(tǒng)集成整車熱系統(tǒng)集成1.整車熱系統(tǒng)集成概述2.動力總成冷卻系統(tǒng)集成3.整車熱管理1.整車熱系統(tǒng)集成概述2.動力總成冷卻系統(tǒng)集成3.整車熱1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.1中國整車熱系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展歷程1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.1中國整車熱系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展歷程1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.2整車熱系統(tǒng)研究范圍整車熱系統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)整車熱管理1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.2整車熱系統(tǒng)研究范圍整車熱系統(tǒng)1.3汽車熱系統(tǒng)發(fā)展趨勢

1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.3汽車熱系統(tǒng)發(fā)展趨勢1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.4集成的價值1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.4集成的價值1.整車熱系統(tǒng)集成概述動力總成冷卻系統(tǒng)設(shè)計輸入2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)設(shè)計輸入2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1動力總成散熱量輸入2.1.1動力總成輸入

2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1動力總成散熱量輸入2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)2.1.2渦輪增壓器冷卻2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1.2渦輪增壓器冷卻2.動力總成冷卻系統(tǒng)發(fā)動機及渦輪增壓器冷卻需求關(guān)注發(fā)動機新技術(shù)對散熱量的影響：PFI→SIDI集成式排氣管2.動力總成冷卻系統(tǒng)發(fā)動機及渦輪增壓器冷卻需求關(guān)注發(fā)動機新技術(shù)對散熱量的影響：P2.1.3變速箱冷卻需求液力變矩器損失：受變速箱標(biāo)定影響大油泵損失其它損失：齒輪攪油……2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1.3變速箱冷卻需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.2銷售區(qū)域氣溫：熱區(qū)，中等區(qū)域，冷區(qū)車速：最高車速要求（德國）坡度：最大坡度各區(qū)域冷卻系統(tǒng)工作的最惡劣工況2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.2銷售區(qū)域氣溫：熱區(qū)，中等區(qū)域，冷區(qū)各區(qū)域冷卻系統(tǒng)中東？撒哈拉？歐洲？2.動力總成冷卻系統(tǒng)中東？撒哈拉？歐洲？2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.動力總成冷卻系統(tǒng)溫度調(diào)研月最高平均氣溫2.動力總成冷卻系統(tǒng)溫度調(diào)研月最高平均氣溫2.3整車負(fù)荷該車輛設(shè)計的最大工作負(fù)荷滿載車重：中高速爬坡的主要負(fù)荷風(fēng)阻系數(shù)：高速平路行駛的主要負(fù)荷輪胎滾阻車速：項目定義的最高車速（斷油控制）拖車：項目定義的拖車重量（歐洲？北美？）2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.3整車負(fù)荷該車輛設(shè)計的最大工作負(fù)荷滿載車重：中高速爬坡2.4框架尺寸允許的情況下，盡量爭取大迎風(fēng)面積有利于換熱器減薄設(shè)計，降低重量有利于降低風(fēng)扇功率，降低成本和能耗有利于增加設(shè)計帶寬，動力總成升級時避免車身改動2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.4框架尺寸允許的情況下，盡量爭取大迎風(fēng)面積有利于換熱器2.5能耗需求降低能耗需求油耗需求成本需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇功率降低發(fā)電機功率降低電池功率降低2.5能耗需求降低能耗需求油耗需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)風(fēng)降低能耗需求的方法增大前格柵開口面積調(diào)整格柵開口位置，盡可能正投影到換熱器改善氣流導(dǎo)向降低換熱器風(fēng)阻降低發(fā)動機艙背壓增大換熱器迎風(fēng)面積2.動力總成冷卻系統(tǒng)格柵開口正投影到換熱器改善密封，增加導(dǎo)流板降低能耗需求的方法增大前格柵開口面積2.動力總成冷卻系統(tǒng)格整車阻力=風(fēng)阻+滾阻+坡道阻力風(fēng)阻系數(shù)橫截面積滾阻系數(shù)車重坡度車重發(fā)動機功率=動力+傳遞損失+附件損失風(fēng)阻系數(shù)橫截面積滾阻系數(shù)車重坡度車重2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計整車阻力=風(fēng)阻+滾阻+坡道阻力風(fēng)阻系數(shù)滾阻系數(shù)坡冷卻系統(tǒng)能力動力總成功率扭矩變速箱速比/換擋圖整車負(fù)荷/阻力發(fā)動機臺架數(shù)據(jù)渦輪增壓器散熱變速箱散熱整車工作點動力總成散熱量2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計冷卻系統(tǒng)能力動力總成功率扭矩發(fā)動機臺架數(shù)據(jù)整車工作點動力總成冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)框架尺寸一定強化某一換熱器設(shè)計會影響其它部件單個部件本身也存在耦合設(shè)計需求多工況耦合設(shè)計內(nèi)阻VS流量風(fēng)阻VS風(fēng)量各工況均需滿足性能需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)框架尺寸一定強化某一換熱器設(shè)計會影響其它部件內(nèi)阻VS流量2.風(fēng)扇單雙風(fēng)扇有刷，無刷材料：尼龍，PP壓頭VS風(fēng)阻：高低負(fù)荷，日歐壓頭差別2.動力總成冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇單雙風(fēng)扇2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)帶中冷器的冷卻模塊結(jié)構(gòu)2.動力總成冷卻系統(tǒng)帶中冷器的冷卻模塊結(jié)構(gòu)2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻要求保護(hù)要求動力性要求加速：啟動/加速/全油門壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制水溫過高空調(diào)壓力過高空調(diào)壓力過低轉(zhuǎn)速過高電壓過高電壓過低冷卻要求壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制水溫壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成散熱效率系統(tǒng)充注空間尺寸風(fēng)量性能NVH動力總成降低高負(fù)荷下的散熱冷卻系統(tǒng)在工廠或售后充注降低空間尺寸占用提高風(fēng)量利用率滿足各部件冷卻需求降低噪音振動降低電量消耗2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成散熱效率系統(tǒng)充注空間尺寸風(fēng)量性整車熱管理研究整車熱管理不研究3.整車熱管理由動力總成產(chǎn)生的熱量分布，從而采取措施避免整車各零件超過溫度限值導(dǎo)致耐久性影響、損壞乃至燃燒太陽輻射導(dǎo)致的溫度變化；零部件內(nèi)部自身產(chǎn)熱。整車熱管理研究3.整車熱管理由動力總成產(chǎn)生的熱量分布，從而3.整車熱管理3.整車熱管理3.整車熱管理影響零件熱可靠性的主要因素零件材料特性：除密度、熱傳導(dǎo)率、比熱等基本特性外，還要考慮在長期置于不同溫度下對零件的影響零件工作或所處的溫度：包含車速、負(fù)荷、環(huán)境溫度等條件零件在對應(yīng)的運行條件的時間、頻次等：工況VS時間/頻次3.整車熱管理影響零件熱可靠性的主要因素零件材料特性：除密3.整車熱管理材料分類金屬材料非金屬材料負(fù)荷材料黑色金屬及合金有色金屬及合金有機材料無機材料3.整車熱管理材料分類金屬材料黑色金屬及合金3.整車熱管理例SAEJ1128/ISO6722-LowVoltagePrimaryCable3.整車熱管理例SAEJ1128/ISO6722-Lo3.整車熱管理本質(zhì)是研究不同工況下，三者平衡和變化熱量產(chǎn)生速率熱量被空氣帶著速率熱量在零件集聚的速率3.整車熱管理本質(zhì)是研究不同工況下，三者平衡和變化熱量產(chǎn)生3.整車熱管理零件溫度VS運行工況環(huán)境條件整車負(fù)荷車速風(fēng)扇狀態(tài)時間長度3.整車熱管理零件溫度VS運行工況環(huán)境條件3.整車熱管理考核工況大量數(shù)據(jù)采集確定本地區(qū)的駕駛工況3.整車熱管理考核工況大量數(shù)據(jù)采集確定本地區(qū)的駕駛工況3.整車熱管理發(fā)動機最大熱源機油或水溫過高會導(dǎo)致發(fā)動機過熱關(guān)注發(fā)動機高負(fù)荷怠速熄火后，缺乏空氣流動帶來的對周邊零件的影響；渦輪增壓發(fā)動機尤甚3.整車熱管理發(fā)動機最大熱源3.整車熱管理發(fā)動機排氣系統(tǒng)（370-700℃）常規(guī)行駛工況，約三分之一的能量通過排氣系統(tǒng)主要的輻射源關(guān)注與周邊零件的距離3.整車熱管理發(fā)動機排氣系統(tǒng)（370-700℃）常規(guī)行駛工3.整車熱管理前段冷卻模塊（~100°C）冷凝器，中冷器，油冷器和水箱的部分熱量，隨空氣進(jìn)入發(fā)動機艙冷卻模塊帶走動力總成和空調(diào)系統(tǒng)的熱量，但熱空氣可能會導(dǎo)致發(fā)動機艙內(nèi)電池、電子模塊等溫度超標(biāo)3.整車熱管理前段冷卻模塊（~100°C）冷凝器，中冷器，3.整車熱管理隔熱罩的使用3.整車熱管理隔熱罩的使用3.整車熱管理整車熱管理建議前期介入CFD模擬實車測試試驗和模擬比對，經(jīng)驗總結(jié)間隙控制：前期輸入有限的情況下，進(jìn)行關(guān)鍵零件的熱間隙檢查，保證至少有后備方案參與到動力總成的早期設(shè)計及早收集討論關(guān)鍵零件的耐溫要求輸入?yún)?shù)具備的情況下，CFD模擬是有效手段各工況掃描，整理數(shù)據(jù)，問題解決3.整車熱管理整車熱管理建議前期介入間隙控制：前期輸入有限整車熱系統(tǒng)集成整車熱系統(tǒng)集成1.整車熱系統(tǒng)集成概述2.動力總成冷卻系統(tǒng)集成3.整車熱管理1.整車熱系統(tǒng)集成概述2.動力總成冷卻系統(tǒng)集成3.整車熱1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.1中國整車熱系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展歷程1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.1中國整車熱系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展歷程1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.2整車熱系統(tǒng)研究范圍整車熱系統(tǒng)汽車空調(diào)系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)整車熱管理1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.2整車熱系統(tǒng)研究范圍整車熱系統(tǒng)1.3汽車熱系統(tǒng)發(fā)展趨勢

1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.3汽車熱系統(tǒng)發(fā)展趨勢1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.4集成的價值1.整車熱系統(tǒng)集成概述1.4集成的價值1.整車熱系統(tǒng)集成概述動力總成冷卻系統(tǒng)設(shè)計輸入2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)設(shè)計輸入2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1動力總成散熱量輸入2.1.1動力總成輸入

2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1動力總成散熱量輸入2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成冷卻系統(tǒng)2.1.2渦輪增壓器冷卻2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1.2渦輪增壓器冷卻2.動力總成冷卻系統(tǒng)發(fā)動機及渦輪增壓器冷卻需求關(guān)注發(fā)動機新技術(shù)對散熱量的影響：PFI→SIDI集成式排氣管2.動力總成冷卻系統(tǒng)發(fā)動機及渦輪增壓器冷卻需求關(guān)注發(fā)動機新技術(shù)對散熱量的影響：P2.1.3變速箱冷卻需求液力變矩器損失：受變速箱標(biāo)定影響大油泵損失其它損失：齒輪攪油……2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.1.3變速箱冷卻需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.2銷售區(qū)域氣溫：熱區(qū)，中等區(qū)域，冷區(qū)車速：最高車速要求（德國）坡度：最大坡度各區(qū)域冷卻系統(tǒng)工作的最惡劣工況2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.2銷售區(qū)域氣溫：熱區(qū)，中等區(qū)域，冷區(qū)各區(qū)域冷卻系統(tǒng)中東？撒哈拉？歐洲？2.動力總成冷卻系統(tǒng)中東？撒哈拉？歐洲？2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.動力總成冷卻系統(tǒng)溫度調(diào)研月最高平均氣溫2.動力總成冷卻系統(tǒng)溫度調(diào)研月最高平均氣溫2.3整車負(fù)荷該車輛設(shè)計的最大工作負(fù)荷滿載車重：中高速爬坡的主要負(fù)荷風(fēng)阻系數(shù)：高速平路行駛的主要負(fù)荷輪胎滾阻車速：項目定義的最高車速（斷油控制）拖車：項目定義的拖車重量（歐洲？北美？）2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.3整車負(fù)荷該車輛設(shè)計的最大工作負(fù)荷滿載車重：中高速爬坡2.4框架尺寸允許的情況下，盡量爭取大迎風(fēng)面積有利于換熱器減薄設(shè)計，降低重量有利于降低風(fēng)扇功率，降低成本和能耗有利于增加設(shè)計帶寬，動力總成升級時避免車身改動2.動力總成冷卻系統(tǒng)2.4框架尺寸允許的情況下，盡量爭取大迎風(fēng)面積有利于換熱器2.5能耗需求降低能耗需求油耗需求成本需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇功率降低發(fā)電機功率降低電池功率降低2.5能耗需求降低能耗需求油耗需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)風(fēng)降低能耗需求的方法增大前格柵開口面積調(diào)整格柵開口位置，盡可能正投影到換熱器改善氣流導(dǎo)向降低換熱器風(fēng)阻降低發(fā)動機艙背壓增大換熱器迎風(fēng)面積2.動力總成冷卻系統(tǒng)格柵開口正投影到換熱器改善密封，增加導(dǎo)流板降低能耗需求的方法增大前格柵開口面積2.動力總成冷卻系統(tǒng)格整車阻力=風(fēng)阻+滾阻+坡道阻力風(fēng)阻系數(shù)橫截面積滾阻系數(shù)車重坡度車重發(fā)動機功率=動力+傳遞損失+附件損失風(fēng)阻系數(shù)橫截面積滾阻系數(shù)車重坡度車重2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計整車阻力=風(fēng)阻+滾阻+坡道阻力風(fēng)阻系數(shù)滾阻系數(shù)坡冷卻系統(tǒng)能力動力總成功率扭矩變速箱速比/換擋圖整車負(fù)荷/阻力發(fā)動機臺架數(shù)據(jù)渦輪增壓器散熱變速箱散熱整車工作點動力總成散熱量2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計冷卻系統(tǒng)能力動力總成功率扭矩發(fā)動機臺架數(shù)據(jù)整車工作點動力總成冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)框架尺寸一定強化某一換熱器設(shè)計會影響其它部件單個部件本身也存在耦合設(shè)計需求多工況耦合設(shè)計內(nèi)阻VS流量風(fēng)阻VS風(fēng)量各工況均需滿足性能需求2.動力總成冷卻系統(tǒng)框架尺寸一定強化某一換熱器設(shè)計會影響其它部件內(nèi)阻VS流量2.風(fēng)扇單雙風(fēng)扇有刷，無刷材料：尼龍，PP壓頭VS風(fēng)阻：高低負(fù)荷，日歐壓頭差別2.動力總成冷卻系統(tǒng)風(fēng)扇單雙風(fēng)扇2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)耦合設(shè)計2.動力總成冷卻系統(tǒng)帶中冷器的冷卻模塊結(jié)構(gòu)2.動力總成冷卻系統(tǒng)帶中冷器的冷卻模塊結(jié)構(gòu)2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻要求保護(hù)要求動力性要求加速：啟動/加速/全油門壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制水溫過高空調(diào)壓力過高空調(diào)壓力過低轉(zhuǎn)速過高電壓過高電壓過低冷卻要求壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制水溫壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制壓縮機切斷控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)控制2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成散熱效率系統(tǒng)充注空間尺寸風(fēng)量性能NVH動力總成降低高負(fù)荷下的散熱冷卻系統(tǒng)在工廠或售后充注降低空間尺寸占用提高風(fēng)量利用率滿足各部件冷卻需求降低噪音振動降低電量消耗2.動力總成冷卻系統(tǒng)動力總成散熱效率系統(tǒng)充注空間尺寸風(fēng)量性整車熱管理研究整車熱管理不研究3.整車熱管理由動力總成產(chǎn)生的熱量分布，從而采取措施避免整車各零件超過溫度限值導(dǎo)致耐久性影響、損壞乃至燃燒太陽輻射導(dǎo)致的溫度變化；零部件內(nèi)部自身產(chǎn)熱。整車熱管理研究3.整車熱管理由動力總成產(chǎn)生的熱量分布，從而3.整車熱管理3.整車熱管理3.整車熱管理影響零件熱可靠性的主要因素零件材料特性：除密度、熱傳導(dǎo)率、比熱等基本特性外，還要考慮在長期置于不同溫度下對零件的影響零件工作或所處的溫度：包含車速、負(fù)荷、環(huán)境溫度等條件零件在對應(yīng)的運行條件的時間、頻次等：工況VS時間/頻次3.整車熱管理影響零件熱可靠性的主要因素零件材料特性：除密3.整車熱管理材料分類金屬材料非金屬材料負(fù)荷材料黑色金屬及合金有色金屬及合金有機材料無機材料3.整車熱管理材料分類金屬材料黑色金屬及合金3.整車熱管理例SAEJ1128/ISO6722-LowVoltagePrimaryCable3.整車熱管理例SAEJ1128/ISO6722-Lo3.整車熱管理本質(zhì)是研究不同工況下，三者平衡和變化熱量產(chǎn)生速率熱量被