基于AMESim的某纯电动车型热管理系统的研究
宋黎明;胡见;于哲;戴鑫鑫;王坤;李四旺
【摘 要】以某纯电动车型为研究对象,综合考虑车辆的电机系统、电池系统冷却循环,在AMESim中建立了该车型的热管理模型.试验测试了该车型的冷却性能,并利用建立的热管理模型计算分析了其冷却性能,计算值和试验值基本一致,证明了模型的正确性.给出了基于AMESim的热管理模型,计算得到的车辆在环境温度25℃、高速爬坡条件下的冷却结果,并和试验值进行对比分析.%Taking a pure electric vehicle as a studying example for analyzing its thermal management per－formances.Firstly,the thermal management model was established in AMESim considering the motor cooling cy－cle and the battery cooling cycle.Secondly,the cooling performance of the model was simulated by the estab－lished thermal management model,and the actual cooling performance of the model was tested by experiment.Comparisons between the simulations and experiments validate the model.Finally,the cooling results of the vehi－cle,under the condition of ambient temperature 25℃and low climbing speed,are simulated with the proposed model and the simulation results are compared with the experimental results.
【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(036)003
【总页数】6页(P430-435)
【关键词】AMESim;纯电动车;热管理;电机冷却循环;电池冷却循环
【作 者】宋黎明;胡见;于哲;戴鑫鑫;王坤;李四旺
【作者单位】中国一汽研发总院,吉林 长春 130011;广汽研究院,广东 广州 511434;中国一汽研发总院,吉林 长春 130011;中国一汽研发总院,吉林 长春 130011;中国一汽研发总院,吉林 长春 130011;广汽研究院,广东 广州 511434
【正文语种】中 文
【中图分类】U469.72
0. 引 言
仲韵等人基于AMESim建立的模型对某轿车1.6L 4缸发动机冷却系统进行了仿真分析，评价了发动机稳态工况点的冷却性能[1]。王健等人基于AMESim对纯电动汽车整车热管理系统进行了研究，为开发纯电动汽车的热管理系统提供了思路和参考[2][3]。
对于普通内燃机汽车来说，其冷却回路中的冷却液温度一般会比较高，通常高于80℃。而对电动车来说，为保证电机、逆变器及电池等关键零部件的正常运转，其冷却回路中的冷却液需要保持较低温度，以保护各电子零部件不会过热损坏，并延长使用寿命。现在的电动车设计上，一般将电机、逆变器等零部件组成电机系统冷却循环，将电池部分单独拿出来，采用风冷。
随着国家对电动汽车的推广，电动车慢慢普及开来，有进入普通百姓家的趋势，各汽车企业开始重点关注电动汽车在极限工况(高温、爬坡)下的热管理问题。对于高温、爬坡工况来说，电动汽车电池部分采用风冷已然不能满足要求。汽车冷却系统
以某纯电动车型为研究对象，综合考虑车辆的电机系统、电池系统冷却循环，在AMESim中建立了该车型的热管理模型。试验测试了该车型的冷却性能，并利用建立的热管理模型计算分析了其冷却性能，计算值和试验值基本一致，证明了模型的正确性。最后给出了基于AME
Sim的热管理模型，计算得到的车辆在环境温度25℃、高速爬坡条件下的冷却结果，并和试验值进行对比分析。
1 零部件建模原理
建模原理，包括热传递原理、电机发热散热原理、热膨胀阀原理3部分。
1.1 热传递原理
零部件温度的变化主要是靠物体间的传热实现的，基于热量传递的机理，热传递包含热传导、热对流、热辐射三种基本形式[4][5]。
图1是平壁导热示意图，热量由平面1传递到平面2。
图1 热传导示意图
(1)
式中：λ为导热系数(W/(m·K))；A1为导热面积(m2)；δ为壁厚度(m)；tw1为平面1表面温度(℃)；tw2为平面2表面温度(℃)。
热对流和热辐射的公式如下：
Q2=hA2Δt
(2)
(3)
式中：h为表面传热系数(W/(m2·K))；A2为热对流面积(m2)；Δt为壁面与流体的温度差(℃)；Cb为黑体辐射系数(W/(m2·K4))；A3为热辐射面积(m2)。
1.2 电机发热散热原理
根据图2中的park坐标转换，有如下转换公式：
图2 Park坐标转换
(4)
式中：θ为电角度。
同步电机原理如图3所示，其中IsA、IsB、IsC分别是U、V、W三相电流。
图3 星形连接同步电机原理图
结合式4，可得：
(5)
电机的发热为焦耳热损失，通过下式计算：
(6)
Rs=Rs01+aT-T0
(7)
式中：Rs为绕组电阻；a为定子绕组电阻修正系数；T0为参考温度；T为绕组温度。
基于上述基本原理，并结合电机、逆变器的map图，估算动力总成生热的map图。
1.封头 2.气箱盖 3.膜片 4.传动片 5.气箱座 6.矩形圈 7.压片 8.O形圈9.上传动杆 10.下传动 11.阀体 12.钢球 13.阀芯架 14.防振弹簧 15.调节弹簧 16.O形圈 17.调节座
图4 热力膨胀阀结构示意图
图5 四象限图
1.3 热膨胀阀原理
热力膨胀阀可以控制蒸发器的过热，在汽车空调系统中起着重要作用，电池冷却部分使用了带截止功能的热力膨胀阀。
热力膨胀阀结构示意图如图4所示，其特性曲线一般通过四象限图来表示，如图5所示：
(1)制冷剂压力-温度曲线、感温包充注特性曲线；