汽車熱管理系統(tǒng)仿真分析與實例解析 課件 05 整車熱管理 

第五章：整車熱管理《汽車熱管理系統(tǒng)仿真分析與實例解析》5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)…………1305.1.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)構(gòu)型介紹………1305.1.2典型純電動汽車熱管理系統(tǒng)建模與仿真………………14015.2混合動力汽車熱管理系統(tǒng)………1465.2.1混合動力汽車熱管理系統(tǒng)構(gòu)型介紹……………………1465.2.2典型混合動力汽車熱管理系統(tǒng)建模與仿真……………1513目錄

5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)

純電動汽車熱管理系統(tǒng)的常規(guī)物理架構(gòu)包括電驅(qū)動系統(tǒng)冷卻回路、電池溫控系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、座艙采暖系統(tǒng)等。

純電動汽車熱管理系統(tǒng)從傳統(tǒng)燃油車熱管理系統(tǒng)衍生而來，主要變化包括兩方面：

一方面，電動壓縮機替代傳統(tǒng)壓縮機，新增了電池冷卻板、電池冷卻器、PTC加熱器等部件；

另一方面，熱管理系統(tǒng)從單純的空調(diào)降溫延伸到電池包冷卻，從座艙采暖延伸到電池包加熱。純電動汽車熱管理與燃油車熱管理主要差異5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)各熱管理子系統(tǒng)相互獨立各熱管理子系統(tǒng)耦合集成系統(tǒng)集成度低價電動汽車/逐漸淘汰獨立液冷、PTC、單冷空調(diào)高度集成、熱泵、總成化國內(nèi)電動汽車目前正處于第三代集成熱管理系統(tǒng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。第一代（風(fēng)冷）第二代（液冷）第三代（集成）下一代（儲熱）特斯拉集成熱管理模塊比亞迪集成熱管理模塊5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)獨立式：在新能源汽車發(fā)展初期，各系統(tǒng)的熱管理功能獨立：制冷采用傳統(tǒng)空調(diào)制冷系統(tǒng)，而采暖則采用高壓PTC加熱器。座艙熱管理方面由于最初新能源汽車的電池能量密度相對較低，電池溫控系統(tǒng)普遍采用自然風(fēng)冷和強制風(fēng)冷技術(shù)。隨著電池容量和能量密度的不斷提高，新能源汽車對于熱管理系統(tǒng)中的電池溫控模塊有了更高的需求，因此電池水冷系統(tǒng)應(yīng)運而生。電池水冷系統(tǒng)主要包括電子水泵、換熱器、電池冷卻板、PTC加熱器、膨脹水壺等零部件。電池?zé)峁芾矸矫骐姍C冷卻多采用前端散熱器進行散熱的冷卻方式。電機熱管理方面這樣的分散式熱管理系統(tǒng)部件眾多、體積和質(zhì)量較大、能耗高、成本高，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、容易控制。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)根據(jù)熱管理系統(tǒng)架構(gòu)與集成化程度，純電動汽車熱管理系統(tǒng)發(fā)展可以歸納為三個階段：從單冷配合電加熱到熱泵配合電輔熱再到寬溫區(qū)熱泵與整車熱管理逐步耦合電動汽車熱管理系統(tǒng)逐漸朝著高度集成化、智能化的方向發(fā)展，在寬溫區(qū)、極端條件下的環(huán)境適應(yīng)能力逐漸提升，一體化全耦合熱管理也減少了能量浪費。在傳統(tǒng)分散式熱管理系統(tǒng)中，電池、電機、電控?zé)峁芾硐到y(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)回路彼此獨立，能量利用不充分，系統(tǒng)集成度較低，管路復(fù)雜、零部件數(shù)量多、成本較高；集成式熱管理系統(tǒng)可以根據(jù)各部件的溫控需求，控制壓縮機、加熱器、閥體等部件的開啟或關(guān)閉，改變循環(huán)回路，減少能量的浪費，控制復(fù)雜程度和難度也相應(yīng)提高。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)1.分散式熱管理系統(tǒng)純電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃油車空調(diào)系統(tǒng)工作原理類似，主要差異有2個：制冷系統(tǒng)中壓縮機的驅(qū)動方式；供暖系統(tǒng)中暖風(fēng)來源。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)1.分散式熱管理系統(tǒng)純電動汽車在制冷系統(tǒng)上，僅用電動壓縮機替代傳統(tǒng)壓縮機，并以動力電池供能進行驅(qū)動。主要包含電動壓縮機、冷凝器、儲液罐、膨脹閥、蒸發(fā)器、冷卻風(fēng)扇、鼓風(fēng)機等零部件。供暖系統(tǒng)一般采用電加熱的PTC作為熱量來源，主要有PTC空氣加熱器和PTC水加熱器兩種方案。采用PTC空氣加熱器時，其直接取代了傳統(tǒng)燃油車上的暖風(fēng)芯體，冷空氣在流經(jīng)加熱器表面時被加熱，這種方案成本相對比較低廉，但PTC直接接入乘員艙內(nèi)存在一定的安全隱患風(fēng)險。采用PTC水加熱器方案時，不僅保留了傳統(tǒng)空調(diào)的暖風(fēng)芯體同時外接一套PTC加熱循環(huán)回路，工作時，PTC加熱器先將防凍液進行加熱，加熱后的防凍液流入暖風(fēng)芯體與冷空氣進行換熱，整套回路安全性相對較高，但增加了PTC、水泵管路等零部件。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)新能源汽車電機電控系統(tǒng)的冷卻方式主要有風(fēng)冷和水冷兩種，早期的驅(qū)動電機功率較小，采用風(fēng)冷較多，隨著電機功率的不斷加大，風(fēng)冷不能滿足散熱的需求，因此，目前車用電機電控的冷卻多采用水冷的方式。采用風(fēng)冷散熱的電機，通過風(fēng)扇產(chǎn)生足夠的風(fēng)量帶走電動機所產(chǎn)生的熱量，其介質(zhì)為電機周圍的空氣。風(fēng)冷的特點是結(jié)構(gòu)相對簡單、電機冷卻成本較低，但是散熱效果和效率都不太好、工作可靠性差，并且對天氣和環(huán)境的要求也比較高。采用水冷散熱的電機，會將冷卻液通過管道和通路引入定子或轉(zhuǎn)子空心導(dǎo)體內(nèi)部，通過循環(huán)冷卻液不斷的流動，帶走電機轉(zhuǎn)子和定子產(chǎn)生的熱量。水冷的特點：散熱均勻、效率高、工作可靠性強、噪音也更小。只要保證了整個裝置能擁有良好的機械密封性，就可以在各種環(huán)境下使用。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)電控水冷系統(tǒng)與燃油車的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)十分相似，主要包括電動水泵、散熱器、冷卻風(fēng)扇、膨脹水壺和管路等零部件。一般會根據(jù)車內(nèi)的電子功率件(如電機控制器、DCDC等)和電機的溫度特性進行位置排布，并串聯(lián)在一個回路之中。冷卻液經(jīng)水套流動帶走驅(qū)動電機工作時產(chǎn)生熱量進入水箱散熱器。散熱器與電子風(fēng)扇集成，電子風(fēng)扇加速水箱散熱，使冷卻液降溫，達到驅(qū)動電機要求的正常工作溫度。經(jīng)過散熱的冷卻液再次流經(jīng)驅(qū)動電機，循環(huán)往復(fù)。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)電池的冷卻方式也經(jīng)歷了從風(fēng)冷到液冷的過程。風(fēng)冷可分為自然對流風(fēng)冷、強制對流風(fēng)冷。由于動力電池封裝在電池盒內(nèi)，自然對流無法及時散熱，因此實際應(yīng)用較少。強制風(fēng)冷利用風(fēng)扇驅(qū)動空氣進行循環(huán)冷卻，可滿足電池低充放電倍率運行時的降溫需求，是一種比較成熟的主動式冷卻技術(shù)。由于風(fēng)冷結(jié)構(gòu)簡單、成本低、便于維護，因此在早期的新能源車型或成本受限的車型上得到廣泛應(yīng)用。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)電池的冷卻方式也經(jīng)歷了從風(fēng)冷到液冷的過程。液冷比風(fēng)冷效果更快，而且可以使電池組的溫度分布均勻，是目前主流的電池冷卻方式。液冷系統(tǒng)由水泵驅(qū)動冷卻液在電池冷板和管路中流動，從而帶走電池產(chǎn)生的熱量，并通過散熱器與空氣進行熱交換散發(fā)到環(huán)境空氣中。近年來，為了更好的實現(xiàn)電池的溫控效果，采用空調(diào)對電池進行制冷的方式逐漸普遍。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)2.集成式熱管理系統(tǒng)集成式熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5-2所示。電池回路和空調(diào)回路經(jīng)過Chiller進行耦合：在低溫環(huán)境下，通過PTC加熱器對動力電池進行加熱，改善動力電池的低溫性能；在高溫環(huán)境下，通過與空調(diào)系統(tǒng)交互的Chiller對動力電池進行冷卻，保證動力電池的性能和使用壽命。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)

冷媒直冷方式充分利用整車空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑，將其引入電池內(nèi)部蒸發(fā)器中以達到冷卻電池目的。

應(yīng)用冷媒直冷技術(shù)的熱管理系統(tǒng)主要由以下部件組成：電動壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、管道等，電池與制冷劑直接換熱原理如圖5-3所示，比亞迪DM-i、寶馬i3等均采用這種設(shè)計。

冷媒直冷技術(shù)能夠提高換熱效率與換熱量，使電池內(nèi)部獲得更均勻的溫度分布，在減少二次回路的同時增大系統(tǒng)余熱回收量，進而提高電池溫控性能；缺點是無法直接加熱，需要一套新的加熱系統(tǒng)。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)根據(jù)SAE研究，采用空調(diào)制冷和PTC制熱的能源消耗占整車能源消耗的33%，滿負荷運轉(zhuǎn)時，新能源汽車續(xù)航里程將降低近50%。從熱力學(xué)角度看，PTC制熱的COP始終小于1，冬季使用PTC供熱時，耗電量較高，嚴重制約了電動汽車的行續(xù)航里程。熱泵空調(diào)通過熱量搬運制熱，效率遠高于PTC。熱泵空調(diào)的原理是使用蒸氣壓縮循環(huán)利用環(huán)境中的低品位熱量進行制熱，并通過閥件組合使空調(diào)的蒸發(fā)器和冷凝器功能對換，改變熱量轉(zhuǎn)移方向，進而實現(xiàn)冬天制熱的需求。其不使用電能直接制熱，本質(zhì)是熱量的搬運，因此制熱的理論COP大于1。實驗數(shù)據(jù)表明，當使用熱泵空調(diào)代替PTC滿足加熱需求時，能耗可以降低54%-79%，顯著增加電動汽車的續(xù)航里程。熱泵空調(diào)主要通過閥件、換熱器的組合等形式實現(xiàn)。新能源汽車的熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要由電動壓縮機、換熱器、換向閥、電子膨脹閥等構(gòu)件組成，為了提高熱泵系統(tǒng)的性能，還可添加儲液干燥器、換熱器風(fēng)扇等輔助部件。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)傳統(tǒng)熱泵空調(diào)在高寒環(huán)境下制熱效率低、制熱量不足，面對嚴寒工況，傳統(tǒng)的氟利昂類熱泵制熱量驟減，制熱能力受限，難以滿足座艙供暖需求，制約了其應(yīng)用場景。因此，一系列提升熱泵空調(diào)在低溫工況下性能的方法得以開發(fā)應(yīng)用。PTC加熱器輔助熱泵可以提升低溫工況下的性能，因此進一步衍生了熱泵空調(diào)+PTC加熱器的方案，以提升熱泵空調(diào)在低溫工況下的性能。熱泵空調(diào)在一定程度上解決了PTC加熱器能耗高的問題，而熱泵空調(diào)+PTC加熱器的方案又彌補了基礎(chǔ)熱泵空調(diào)在低溫工況下效率低的缺陷，提升了熱管理系統(tǒng)整體效率。新能源汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高效滿足座艙舒適性需求，并與三電系統(tǒng)的精確溫度管理進行深度耦合，未來將朝著更加集成化的方向發(fā)展，進一步提升效率、降低能耗。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)比亞迪海豚配備了集成的熱泵技術(shù)，并在刀片電池上面采用了直冷直熱技術(shù)，刀片電池上覆蓋直冷直熱板，以冷媒取代了傳統(tǒng)的冷卻液，直接對電池進行冷卻和加熱（預(yù)留薄膜加熱）。從組成上看，這套系統(tǒng)主要包括電池直冷制冷（內(nèi)部直冷板）、電驅(qū)動散熱（電機散熱器），所以整套系統(tǒng)圍繞制冷劑系統(tǒng)、冷卻液系統(tǒng)和冷卻液回路排氣管。制冷劑架構(gòu)復(fù)雜，電池直冷、直熱，系統(tǒng)中有6個電磁閥和3個電子膨脹閥。這個集成的閥體主要包括電池加熱、電池冷卻、空氣換熱、水源換熱、空調(diào)采暖、空調(diào)制冷。同時需要給乘員艙采暖和電池加熱時，熱泵空調(diào)系統(tǒng)開啟電動壓縮機，吸收高壓系統(tǒng)余熱進行冷媒直接采暖和電池加熱，必要時可以開啟HVAC總成的PTC風(fēng)加熱器。同時有乘員艙制冷及電池冷卻需求時，為保證乘員艙制冷及電池包的充電工作狀態(tài)，防止充電時電池溫度過高，限制其充電功率，利用熱泵空調(diào)系統(tǒng)對電池包及成員艙進行冷媒直接冷卻。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)新能源汽車上的余熱回收技術(shù)是通過將驅(qū)動電機和電力電子產(chǎn)生的余熱用來給車輛電池包加熱，該方式相比于現(xiàn)有的電池包加熱方案，實現(xiàn)了余熱的回收利用，在一定程度上增加了車輛的續(xù)駛里程，提高了新能源汽車上的能量利用效率。通過合理增加二次換熱回路，在對動力電池與電機系統(tǒng)進行冷卻的同時，對其余熱進行回收利用，以提高電動汽車在低溫工況下的制熱量。實驗結(jié)果表明，余熱回收式熱泵空調(diào)與傳統(tǒng)熱泵空調(diào)相比，制熱量顯著提升。各熱管理子系統(tǒng)耦合程度更深的余熱回收式熱泵以及集成化程度更高的整車熱管理系統(tǒng)在特斯拉ModelY、大眾ID4.CROZZ等車型上已得以應(yīng)用。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)目前，新能源汽車的余熱回收技術(shù)主要有兩種：一是高溫回路與電池包低溫回路通過Chiller進行熱交換，即Chiller方式；二是利用多通道電磁閥控制技術(shù)實現(xiàn)高溫回路與低溫回路的實時連通與切斷，通過高溫回路余熱直接加熱電池包，即直接加熱方式。圖5-7所示為某新能源汽車的熱管理系統(tǒng)架構(gòu)（Chiller方式）。該架構(gòu)包含電機高溫回路、電池包加熱回路、電池包冷卻回路、空調(diào)系統(tǒng)降溫回路、空調(diào)系統(tǒng)采暖回路、電機冷卻循環(huán)回路等。其中，座艙采用PTC加熱器進行加熱；電機冷卻循環(huán)回路通過散熱器與環(huán)境進行熱交換，或通過Chiller與電池包冷卻回路進行熱交換，因此，電池包可通過余熱和PTC加熱器協(xié)調(diào)加熱。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)圖5-8所示為某新能源汽車的熱管理系統(tǒng)架構(gòu)（直接加熱方式）。該架構(gòu)包含由電機、MCU等組成的電機高溫回路，以及電池包加熱回路、電池包冷卻回路、空調(diào)系統(tǒng)降溫回路、空調(diào)系統(tǒng)采暖回路、電機冷卻循環(huán)回路等。其中，電機冷卻循環(huán)回路通過散熱器與環(huán)境進行熱交換，或通過三通電磁閥與四通道電磁閥進行回路切換，電機高溫回路與電池包冷卻回路相連通，因此電池包可通過電機高溫回路余熱和PTC加熱器協(xié)調(diào)進行加熱。當環(huán)境溫度更低，且余熱回收量更少時，僅通過余熱回收無法滿足低溫環(huán)境下的制熱需求，仍需要使用PTC加熱器來彌補上述情況下制熱量的不足。但隨著整車熱管理系統(tǒng)集成程度的逐漸提升，可以通過合理地增大電機發(fā)熱量的方式來增加余熱回收量，從而提高熱泵系統(tǒng)的制熱量與COP，避免了PTC加熱器的使用，在進一步降低熱管理系統(tǒng)空間占用率的同時滿足純電動汽車在低溫環(huán)境下的制熱需求。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)汽車熱管理從整車角度統(tǒng)籌車輛發(fā)動機、空調(diào)、電池、電機等相關(guān)部件及子系統(tǒng)的匹配、優(yōu)化與控制，有效解決了整車熱管理問題，使得各功能模塊工作在處于最佳溫度區(qū)間，提高整車經(jīng)濟性和動力性，從而保證車輛能安全行駛。隨著熱管理系統(tǒng)的發(fā)展，零部件數(shù)量隨之增加，作為該系統(tǒng)關(guān)鍵功能部件的熱管理集成模塊將相關(guān)零部件集成起來，通過車載計算機精確地控制各零部件的運轉(zhuǎn)情況，保障各系統(tǒng)安全有序、高效地運轉(zhuǎn)，極大提升了整車性能和可靠性，還節(jié)省了空間和成本，使得前艙整體更加標準化、美觀化。比亞迪e3.0平臺實現(xiàn)了熱泵集成化，而不是單純對座艙空調(diào)系統(tǒng)、刀片電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)進行簡單的整合。從設(shè)計思路上看，這套熱管理系統(tǒng)類似特斯拉集成化的閥島方案，閥島結(jié)構(gòu)（見圖5-9）對制冷劑回路大部分控制組件進行了集成。從結(jié)構(gòu)上看，e3.0平臺架構(gòu)下的基于熱泵空調(diào)的一體化熱管理系統(tǒng)首先降低了能耗損失，不僅僅圍繞座艙和動力電池進行冷量與熱量的交互，而且在域控制層面由BYDOS操作系統(tǒng)控制，將冷量直接送至刀片電池和座艙，將熱量在電驅(qū)動系統(tǒng)、座艙和刀片電池三者間進行傳遞。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)特斯拉的熱管理技術(shù)是在不斷優(yōu)化的，按照時間序列和匹配車型，特斯拉汽車熱管理系統(tǒng)技術(shù)可以分為四代。第一代車型傳承于傳統(tǒng)燃油車熱管理的思路，各個熱管理回路相對獨立；第二代車型引入四通閥，實現(xiàn)了電機回路與電池回路的串并聯(lián)，開始出現(xiàn)結(jié)構(gòu)集成；第三代Model3開始進行統(tǒng)一的熱源管理，引入電機堵轉(zhuǎn)加熱，取消了水暖PTC加熱器，并采用了集成式儲液器，集成了冷卻回路，簡化了熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；第四代ModelY在結(jié)構(gòu)上采用高度集成的八通閥，對多個熱管理系統(tǒng)部件進行集成，以實現(xiàn)熱管理系統(tǒng)工作模式的切換。從特斯拉車型的演變來看，其熱管理系統(tǒng)集成度在不斷提升。集成式儲液器設(shè)計，實現(xiàn)了膨脹水壺與熱管理系統(tǒng)加熱與冷卻部件的高度集成。集成式儲液器的核心部件為冷卻液儲罐，該集成模塊還包含四通閥、電機水泵、電池水泵、Chiller、散熱器和執(zhí)行器等部件（見圖5-10）。在冷卻模式下，冷卻液在抽取至冷卻液儲罐中時，分別在兩條路徑上由Chiller和散熱器冷卻，實現(xiàn)對電池和電機的循環(huán)冷卻。在加熱模式下，電池與功率電子管路切換成串聯(lián)回路，冷卻液進入管理模塊、驅(qū)動單元的油冷卻熱交換器吸收它們在工作中產(chǎn)生的熱量，最后經(jīng)過集成閥流經(jīng)Chiller對電池進行加熱。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)第四代熱管理系統(tǒng)使用八通閥模塊（Octovalve）集成冷卻回路和制熱回路，實現(xiàn)整車熱管理集成化。八通閥的設(shè)計（見圖5-11）使能量效率提升、系統(tǒng)集成、成本降低，其打通了傳統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、動力系統(tǒng)，可以實現(xiàn)12種制熱模式和3種制冷模式，使用了八通閥的ModelY汽車相比于Model3汽車能量利用效率提高了10%。動力系統(tǒng)電驅(qū)回路水冷冷凝器可以在冬天將三電系統(tǒng)余熱回收利用到熱泵空調(diào)系統(tǒng)中，為座艙服務(wù)。以壓縮機全功率工作代替PTC加熱器進行制熱，解決了R134a制冷劑在-10℃以下無法實現(xiàn)熱泵功能的問題，將壓縮機一物多用，節(jié)省了零部件成本。高度集成化的設(shè)計縮短了零部件流道，降低了能耗，方便了裝配，同時可將OEM的裝配工序集中下放給Tier1供應(yīng)商，進一步節(jié)省人工和生產(chǎn)線成本。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)圖5-12所示為ModelY熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，通過控制熱力膨脹閥開度、截止閥動作來控制制冷劑的循環(huán)，通過控制八通閥的通斷來控制冷卻液的循環(huán)，整個控制系統(tǒng)非常復(fù)雜。當座艙或者電池需要加熱，且外界環(huán)境溫度低于-10℃時，熱泵不會從環(huán)境中吸收熱量，只會將熱量從座艙轉(zhuǎn)移到電池中，或者從電池中轉(zhuǎn)移座艙，或者作為一個高壓PTC加熱器加熱座艙和電池。此時，高壓電池是唯一的熱源，要么加熱自己，要么加熱座艙。而當環(huán)境溫度高于-10℃時，熱泵才開始展現(xiàn)出真正的作用，從環(huán)境中吸收熱量。5.1純電動汽車熱管理系統(tǒng)純電動汽車熱管理系統(tǒng)仿真實例AITherMa中的純電汽車熱管理系統(tǒng)建模結(jié)果模擬工況：環(huán)境溫度為20℃，運行工況為2個NEDC循環(huán)環(huán)境溫度為20℃，2個NEDC循環(huán)工況下，汽車主要部件的溫度變化。在汽車行駛初始階段，水溫不斷上升，直至達到62℃后不再升高，而是反復(fù)在58～62℃波動。電機出口水溫在環(huán)境溫度為20℃的條件下，座艙溫度隨著車速變化并在20℃附近波動，處在一個舒適的溫度區(qū)間。座艙溫度基本維持在20℃左右。在NEDC工況開始階段，電池溫度因為熱輻射和空氣的熱對流稍有下降；在NEDC、的郊區(qū)階段，整車需求功率增加，電池對外輸出功率和產(chǎn)熱功率隨之增加，電池溫度上升。電池溫度

電機出口水溫曲線動力電池溫度曲線座艙溫度曲線5.2混合動力汽車熱管理系統(tǒng)混合動力汽車可以分為輕度混合動力汽車、中度混合動汽車和重度混合動力汽車，工作模式可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。串聯(lián)式混合動力汽車又稱增程式混合動力汽車，其發(fā)動機主要用來為電池充電；并聯(lián)式混合動力汽車的發(fā)動機和電機可以同時作為動力源；混聯(lián)式混合動力汽車則綜合了兩者優(yōu)點，可以在串聯(lián)及并聯(lián)模式之間切換。5.2混合動力汽車熱管理系統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，各部件的散熱強度不同，熱管理系統(tǒng)的工作模式也不同?；旌蟿恿ζ嚐峁芾硐到y(tǒng)主要由發(fā)動機熱管理系統(tǒng)、電機/電控冷卻子系統(tǒng)、變速箱冷卻子系統(tǒng)、電池冷卻子系統(tǒng)和空調(diào)子系統(tǒng)組成。其中，電機/電控冷卻子系統(tǒng)、空調(diào)子系統(tǒng)與純電動汽車的類似，不同之處主要是，混合動力汽車增加了發(fā)動機熱管理系統(tǒng)和變速箱冷卻子系統(tǒng)。動力電池冷卻系統(tǒng)回路（電池回路）包含液液換熱器、Chiller、動力電池水冷板、電子水泵等部件。其通過液液換熱器與空調(diào)采暖系統(tǒng)回路（暖通回路）耦合換熱，保證動力電池的加熱需求；通過Chiller與空調(diào)制冷系統(tǒng)回路（空調(diào)回路）耦合換熱，保證動力電池的制冷需求?？照{(diào)制冷系統(tǒng)回路包含兩個并聯(lián)的制冷支路：一個支路為熱力膨脹閥和蒸發(fā)器總成，滿足座艙的制冷需求；另一個支路為電子膨脹閥和Chiller，滿足動力電池的制冷需求。電機冷卻系統(tǒng)回路（電驅(qū)回路）是獨立于其他系統(tǒng)的冷卻回路，由低溫散熱器、電子水泵、電機控制器、電機等組成。某混合動力汽車熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.2混合動力汽車熱管理系統(tǒng)混合動力汽車相比于純電動汽車，增加了發(fā)動機這個巨大的熱源，因此混合動力汽車發(fā)動機余熱回收相關(guān)研究相對較多。混合動力汽車比傳統(tǒng)燃油車在發(fā)動機余熱回收方面具有更大的潛力，因為混合動力汽車有電機的加入，冷車時發(fā)動機升溫的過程更慢。利用余熱回收技術(shù)可使其發(fā)動機的效率提高15%。EHRS，發(fā)動機廢熱再回收系統(tǒng)廢氣經(jīng)過換熱翅片通道與冷卻液產(chǎn)生熱量交換，對尾氣余熱以發(fā)動機冷卻液為媒介進行熱量再回收換熱翅片通道關(guān)閉，廢氣直接從旁通道經(jīng)排氣管排出，不與冷卻液產(chǎn)生熱量交換5.2混合動力汽車熱管理系統(tǒng)切換EHRS的工作模式的兩種方式：0201根據(jù)發(fā)動機的氣體流量。當發(fā)動機有很大的功率輸出需要時，就切換為旁通模式。閥門動作控制機構(gòu)：真空泵、電控馬達根據(jù)冷卻液溫度，如利用自適應(yīng)石蠟，當發(fā)動機冷卻液溫度達到一定值時，石蠟就會膨脹，把閥門推開，進入余熱回收模式。5.2混合動力汽