与传统汽油机汽车冷却系统的开发相比，PHEV混合动力汽车的冷却系统开发更为复杂，不仅是发动机的热管理，还有驱动电机系统的热管理和电池系统，就系统而言，不仅在原有基础上增加了两组循环回路，而且在原有基础上通过电子元器件的运行管理，实现了整个系统的热管理，从而满足车辆的需求。
1 车辆冷却系统概述
该车动力系统包括传统的汽油增压发动机、驱动电机系统、发电机系统和动力电池系统。根据整车的定义，需要对上述系统进行热交换管理。鉴于各系统的设计投入，整车热量交换系统分为4个子系统：发动机冷却系统、发动机中冷系统、电机系统冷却系统和电池热管理系统（电池冷却和加热） ）。其他是水循环系统。对于上述三种水冷系统，由于各部件对冷却液温度的要求不同，各系统的冷却液温度限值不同，见表1。
1.1 前端散热模块设计
前端模块的设计是在组件通用化、周边边界不变的前提下，采用串联布置：前端冷却模块（冷凝器、散热器、中冷器和冷却风扇）基地车辆不大。决定继续使用原型车的冷却模块。由于驱动电机系统的散热要求，需要在此基础上加装低温散热器。具体方法是保持散热器和中冷器的相对位置不变，只将冷凝器放在该位置的前面。移动50mm，将低温散热器放置在该空间内。修改后的前端模块布局如图 1 所示。
1.2 冷却系统循环回路设计
鉴于三个系统对冷却液温度的不同要求，如图2所示，整车冷却系统分为三个冷却液循环回路，分别是发动机冷却、驱动电机系统冷却和电池热管理系统循环回路。
发动机冷却系统对冷却液的温度要求与传统发动机完全相同，温度≤115℃，因此冷却液循环回路与基础车完全相同，而基础车的散热器总成依然沿用。不过考虑到低温散热器的影响，发动机散热器芯的厚度和冷却风扇电机的功率都有所提升。
驱动电机系统、发电系统和冷却液车载充电器的温度要求都在70℃左右，所以三者串联成一个回路。根据整车的功能定义，有一个工况是电机和发电机同时运行，二是根据各部件的温度极限大小，冷却液流动的顺序为电机控制器、驱动电机和发电机。对于车载充电器的冷却，有两个原因：①其对冷却液温度的要求接近电机系统的要求；②车载充电器仅在外部电源充电时车辆熄火时工作，因此串联在电机系统的冷却回路中，并且位于电路中的发电机后面。同时，系统回路配备了新的热交换器——低温散热器和提供冷却液循环的电动水泵。
电池热管理系统对冷却液的温度要求非常严格汽车散热器设计计算，需要满足≤30℃的温度，因此不能与上述两个系统中的任何一个共享冷却回路。并且由于所需的冷却液温度远低于车辆最高使用环境温度（45°C）的限制，因此电池水冷系统不能使用环境空气作为冷却源，而是依靠空调制冷剂来供热。耗散。因此，单独设置电池热管理系统的冷却液循环回路，在回路中设置空调制冷剂对空气进行加热。一种用于交换的新型热交换器——提供冷却剂循环的电动水泵。
考虑到车厢环境边界的限制，电机系统冷却系统和电池热管理系统的充、脱气共用一个脱气室总成，脱气和加注循环部件通过三通接口连接在一起.
电池热管理循环回路单独布置，由于制冷采用空调系统制冷剂和冷却液进行热交换，在空调制冷剂循环回路的基础上增加了第二个回路，控制其通断通过电磁阀。在这第二个回路中与冷却液回路的热交换采用双通道换热器()进行传热，该回路的冷却液循环依靠电动水泵提供动力源。
整个冷却系统的冷却液加注和排气设计方案为：针对系统冷却液温度和系统压力的差异，发动机冷却系统采用独立的加注和排气系统，将电机冷却系统和电池热力融为一体。管理系统。集成了冷却液填充和脱气系统。
2 冷却系统电子元件的运行控制
冷却系统电气元件（水泵和冷却风扇）的运行管理和控制是系统本身的核心部分，也是车辆管理的重要组成部分。主要方法是本系统的控制器——电动水泵通过硬线采集电机冷却系统的水温信号通过车载CAN通讯网络从电机控制器接收电机转速和转矩，电机的温度信息驱动电机、发电机、车载充电器和双电机控制器（集成DC/DC）车身和车辆VCU下发的空调运行和BMS充电状态控制电动部件（水泵和风扇）的运行系统按需，
2.1 电动水泵运行控制
电动水泵的运行管理只针对电机冷却和电池热管理系统中的水泵运行，包括水泵的运行管理和故障管理。
对于电机冷却系统电动水泵的运行控制，如图3所示，系统控制器通过检测或接收到的控制器、电机和发电机本体温度、电机出口冷却液温度、电机以PWM方式控制电机。扭矩和速度。水泵在不同负载下运行，以满足系统热交换要求。与电机冷却系统的水泵管理相比，电池热交换系统的电动水泵管理相对简单。车辆BMS根据电池单体的温度判断是否需要冷却。水泵的启停是直接控制的，不需要水泵的负载运行。
系统的故障管理包括系统的故障诊断、水泵和系统的自我保护功能。通过水泵控制器的预控策略，将水泵本身的故障以代码的形式发送给VCU，便于故障诊断和维护。组合方法可以保护水泵免受过流、过压、过热和超速的影响，避免由此造成的损坏。同时基于CAN通讯网络信号的中断对系统功能进行保护，避免由此造成的系统能力缺失。导致车辆无法满足使用需求，如CAN网络通讯信息或硬接线信号中的任何一个中断，
2.2 冷却风扇运行控制
车辆冷却风扇的作用不同于传统发动机车和纯电动车的控制。它的运行与发动机、电机系统、空调系统和电池系统的正常运行有关。为了满足上述系统的需要，不能由每个系统控制。系统中任何一个系统都可以自由控制风扇，否则会造成管理混乱，导致故障。我们的解决方案是通过上述系统的上层控制器——车辆控制器VCU来进行整体管理。系统通过CAN网络直接向VCU发送其风扇运转需求信号，发动机ECU根据发动机冷却液温度发送风扇运转信号，电机冷却系统控制器（即电动水泵本身的控制器）按照既定程序发送电机。对于冷却系统给风扇的运行信号，空调控制器将空调系统的运行需求发送给风扇，然后VCU综合判断后直接控制冷却风扇的运行，如图所示图 4。
由于涉及到公司专有技术的保密性，本文不再详细介绍整个冷却系统的水泵和风扇运行的详细策略。
3 冷却和中冷系统容量设计
这辆车对冷却系统的能力有不同的要求，因为电池热管理系统的冷却能力是由电池和整车的空调系统来保证的。冷却系统的作用是提供满足系统要求的冷却液循环流量。液体循环流量≥10L/min。通过系统容量的匹配，该循环回路的冷却液循环流量满足要求。因此，本文不讨论该系统的容量，而只讨论发动机冷却系统和电机冷却系统的容量设计。
3.1 冷却和中冷系统设计输入
冷却系统的设计输入包括整车环境温度、工况、相应工况下的发动机、电机负载、发动机散热要求、电机系统、冷却液温度限值、车身温度限值等参数。详见表 2。
通过整车CFD仿真分析得到系统换热器的进气量值，如图5所示，仿真结果如表3所示。
3.2 冷却和中冷系统容量计算
车辆冷却系统容量的计算，无论是发动机冷却系统还是电机冷却系统，都必须考虑空调系统对其冷却系统的影响。车辆冷却系统的计算是冷侧（风侧）和热交换系统的热量。计算两侧（水侧）的热交换平衡。本系统的计算方法是在系统计算中考虑空调冷凝器换热空气侧进风口温升△T，并通过大量试验数据采用该数据。累加，本文取△T为15℃。此外，在计算混合动力模式下发动机冷却系统的容量时，还应考虑布置在发动机散热器前面的电机散热器的影响。本文采用温升法计算系统容量。计算结果如表4所示。
就发动机中冷系统而言，整个冷却系统的重新设计对热交换系统的冷侧进气没有任何不利影响。影响详细计算：热侧气压损失为8kPa，满足不超过12kPa的设计要求；中冷系统最高进风温升为22.9℃，满足进风温升≤30℃的设计要求。
结论：冷却系统的设计能力满足整车设计目标要求。
4 测试验证
在模型ET的开发阶段，进行了冷却系统的整车鼓试验（图5），以验证冷却系统的实际能力。
根据原始测试数据，分析处理得到的结果如表5所示，满足整车对冷却系统容量的要求。
5 结论
对于插电式混合动力汽车（PHEV），动力总成的散热要求和工况比较复杂，对冷却系统的容量要求也非常高。冷却系统的设计开发难度大，各个子系统既需要物理集成又需要性能协调分配，同时需要整体控制。本文提供的解决方案完全相同：
1）在原型车冷却模块的基础上，增加了低温散热器，布置在原空调冷凝器和发动机散热器之间，简单易实现，很好地保持了原型的布局边界整车环保件，节省研发成本。
2）电机冷却系统将驱动电机、发电机、双电机控制器、车载充电器连接成一个电路；对于电池冷却，设置了一个单独的电路，并依靠空调系统散热。同时与电机冷却系统共用脱气室加水。脱气。电路设计简单合理。
3）系统电子元件的运行按需控制和调整：电机冷却系统水泵根据电机系统运行参数通过PWM调速汽车散热器设计计算，电池冷却水泵由BMS控制启动和停止，冷却风扇由车辆控制器综合协调。启动和停止速度调节。
该方案已经开发验证，各方面状况良好，对同类车型冷却系统的设计开发具有参考意义。
作者：万鑫殷盛代王乐陈志勇陈涛单位：东风汽车公司技术中心
请转发本文，或点亮文章右下角的“正在看”。谢谢您的支持。
点击观看，支持汽车热管理之家↓
点击阅读原文添加：汽车热泵空调、电动压缩机、电池热管理、发动机热管理、整车热管理、电驱动总成热管理、散热器、KULI>、电子水泵、热管理控制、PTC等12个微信技术群