Equipment Manufacturing Technology N o.3,2021
一种插电式混合动力车型冷却系统设计
谢超平，俞晓勇，韦凯军，高祖成
(上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007)
摘要：针对某插电式油电混合动力车型，根据传统内燃机和电驱电控系统的不同温度需求，设计了一种智能动力冷却系统：系统可以根据环境溫度和工况需求，通过电子三通闽门变换冷却回路以满足系统内零部件的不同温度需求。通过 一维分析和实车环境模拟实验，表明冷却系统能够满足整车的冷却要求。
关键词：混合动力；智能；冷却系统
中图分类号：U469 文献标识码:A文章编号：1672-545X(2021 )03-0110-03
0引言
随着严格的油耗、排放法规日渐逼近，以及技术 的成熟和市场的认可，新能源汽车逐渐成为热门车 型，各大主机厂纷纷投入大量资源研发各种新能源 车型。其中油电混合式动力车型兼顾纯电动车和燃 油车的优点，既无纯电动车的里程焦虑问题，又比传 统燃油车的油耗低，是目前市场的主流车型1Ml。
途锐柴油版但是油电混合动力车型系统最为复杂，既有传统 的内燃机，又有纯电动汽车特有的动力电池、驱动电 机、控制器等零部件。而且动力电池对温度的要求比 较苛刻，电机电控的温度要求也和传统燃油车不在同 一个区间。因此混动车型的冷却系统比传统车复杂很 多，对冷却系统的研究具有更重要的价值。
由于本文涉及的车型为一款四驱混合动力车型，内燃机冷却和传统车相同，所以本文重点研究电 机电控部分的冷却系统。
1冷却系统原理
根据电驱系统提出的冷却需求，动力电池最佳 温度为0〜35 1，当电池内部温度低于0 t时，需要 给电池加热；当电池内部温度高于36 需要给电池冷却。本车型采用高压水加热器为电池加热。前驱 动电机、前控制器、后驱动电机、后控制器和充配电 总成的入水口理想冷却液温度不超过65 电机内部温度不超过130尤。发动机冷却系统水温不高于 120 T。因此可以把整车的冷却系统按照不同的温度 需求分为3个部分，分别为发动机热管理回路用于 发动机冷却和乘员舱取暖；电机电控热管理回路用于电机电控系统冷却；动力电池热管理回路用于动力 电池冷却和加热。整车冷却系统原理如图1所示。
动力电池热管理回路主要部件有电池冷却器，在 电池冷却器(Chiller)或高压水加热器(P T C)处实现冷 却液降温和升温，实现对动力电池包热管理。电机电 控热管理回路包括低温散热器、电子水泵和膨胀
箱。
电机电控热管理回路和动力电池热管理回路可 以通过电子三通水阀转换，结合智能化冷却控制策 略和可变换的冷却系统硬件，实现电驱系统智能热管 理。当冷却循环水温在0 ~ 35尤范围内，可以合并成 一个回路(图2)。首先利用车辆前端低温散热器模块 给动力电池冷却，可不启动电动压缩机给电池冷却，节约电能。还可利用电驱系统的发热量给动力电池加 热，使电池包保持在25 ~ 35丈舒适的工作区间。
夏季外部气温高时，又可以分开成独立的电机 电控热管理回路（图3)和动力电池热管理回路（图4)。电机电控热管理回路用于冷却电驱系统，通过前 端低温散热器和电子风扇进行冷却。动力电池热管 理回路用于给动力电池冷却，通过空调冷媒和冷却 液进行换热。
收稿日期：2020-12-14
作者简介：谢超平（1984-)，男，江西人，研究生，工程师，研究方向：动力冷却系统。
110
《装备制造技术》2021年第3期
-c , r - ? _
卜？ _ ■*. r. p > j - i r .卜 y -  卜 j _ r  卜 9 _ (卜？ 1（卜 J '矿卜？ _ *■.卜
O -- j i r , N
X t K
_r 〇i n »N K 5£t'K a ir. _卜
— — NRdtir .
ccr -t'XjffJ  — nn ^Tt ^cCM 'X ??
图6
爬坡工况温度-时间曲线
(2)高速工况：无坡度，110 km /h 匀速行驶30
min ，满载质量，环境温度38 1。实验过程数据如图
7所示。
从实验过程数据可看出，爬坡工况比较恶劣，而 且由于动力电池的电量变化使发动机的介入程度不 同导致前电机温度呈现波浪形式。而高速工况因工况 良好，整个实验过程很平稳。纵观整个实验，各种温 度都呈现规律性平衡。最终实验结果如表2所示，电
2系统仿真分析与计算
根据热量计算公式（1):
Q  = cm At  (1)
可计算出散热器和电子风扇的性能，选定冷却
系统主要部件的性能如表1所示：
表1主要冷却部件参数
零件名称参数指标芯宽/m m
630高温散热器
东风悦达起亚k3怎么样芯高/m m 485芯厚/m m 16芯宽/m m 660低温散热器
芯高/m m 240芯厚/m m 27风 M 7( m3/h )3500电子风娲
控制方式PW M 转速/(r /m )2100额定流M /OVmin )
20L 电子水泵
控制方式PW M 额定扬程/m
6
Electronic  three-way  valve
图4动力电池热管理回路
冷却系统经过各部件的流量和换热性能采用
FlowmasterV 7.9.1软件进行仿真分析，校核各支路的
冷却液流量和温度。建模如图5所示。
电子 水泵1
CDU
PEU
P 2Motor  C
膨胀箱•
散热器j
「
电子
水阀(冬）I
辦电系
产桃
高压水加热器
图5
Flowmaster 分析模型
长江750瑞虎7试驾视频3整车环境模拟实验
为了验证冷却系统是否满足整车要求，采用实 车环境模拟实验进行验证。根据我司热平衡试验验 收标准，按如下工况开展实验：
(1)爬坡工况：坡度7.2%,50 k m /h 匀速行驶30
min ，满载质量，环境温度38 1，阻力系数按查表法,
实验过程数据如图6。
I
J
度度度
温温温度 包机机温 池电电境速
电后前环车 -
111
Equipment Manufacturing Technology No.3,2021
车行天下机和动力电池温度都在要求范围内，且距离温度限值 还有较大余量，证明该冷却系统设计满足要求。
4结论
根据油电混动车型的零部件温度特点设计了智
能化控制的冷却系统。经过虚拟计算分析和实车环 境模拟实验证明，通过智能化的控制策略，根据冷却 液和零部件的温度关系切换不同的冷却回路，并合
理调整电子风扇转速和电子水泵转速，该冷却系统 在满足整车冷却需求的同时还能尽可能少的使用主 动冷却系统，利用环境温度和零部件的余热进行热 管理，节约动力电池的能量。
参考文献：
|1]王军，申金升.国内外混合动力电动汽车开发动态及发展趋 势[J ].公路交通科技,2000,17(丨）= 71-74.
|2] GB/T  12542-2009，汽车热平衡能力道路试验方法[S ].北
京：中国标准化出版社,2009.
[3J 魏红军，集成冷却系统设计丨M ].北京：电子丁.程机械,20丨4.[4]徐礼财.丰田普锐斯油电混合动力系统概述[J ].汽车配件， 2006(25)： 36-37.
Cooling System Design for a Plug-in Hybrid Vehicle
XIE  Chao -ping,YU  Xiao -yong,WEI  Kai -jun,GAO  Zu-cheng
(SAIC  G M  Wuling  Automobile  Co ., Ltd.,Liuzhou  Guangxi  545007, China )
Abstract ： Aiming  a t  a  plug-in  hybrid  electric  vehicle , an  intelligent  power  cooling  system  i s  designed  according
t o  the  different  temperature  requirements  of  traditional  internal  combustion  engine  and  electric  drive  electronic  con ­t r o l  system ： the  system  can  change  the  cooling  circuit  through  electronic  three-way  valve  t o  meet  the  different  tem ­perature  requirements  of  components  in  the  system  according  t o  the  environmental  temperature  and  working  condi - tions . Through  one-dimensional  analysis  and  real  vehicle  environment  simulation  experiment , i t  shows  that  the cooling  system  can  meet  the  cooling  requirements  of  the  whole  vehicle .
Keywords : hybrid ; intelligent ; cooling  system
(上接第100页）
Study on Fatigue Strength Evaluation Method of Rail Vehicle Steel Structure
W U  Cai -xiang,LIU  Y u -long,CHEN  Shu -mei , H U A N G  Xiao-qing (C R R C  Zhuzhou  Locomotive  Co ., Ltd ., Zhuzhou  Hunan  412001, China )
Abstract ： In  the  past  decade , the  r a i l  industry  has  entered  a  period  of  vigorous  development , and  the  r a i l  vehicles
have  moved  from  various  large  and  medium-sized  c i t i e s  in  China  t o  overseas  markets , realizing  the  trend  of  blooming eveiywhere . Steel  members  play  an  important  role  i n  r a i l  t r a nsit  vehicles . In  order  t o  shorten  the  design  cycle , i t  i s  very  important  t o  evaluate  the  fatigue  strength  effectively . Based  on  the  A N S Y S  fatigue  stress  nephogram  of  steel members , this  paper  analyzes  the  three  strength  evaluation  methods  of  steel  structures  Goodman , dvsl 612 and bs 7608, finds  out  their  respective  advantages  and  disadvantages , and  provides  guidance  for  effective  fatigue  strength evaluation  of  steel  members  in  the  subsequent  r a i l  t r ansit  market .Keywords ： steel  structure  strength ; goodman ; D V S  1612; BS 7608; strength  simulation  evaluation
--(N N ir
*■, cccr •卜〇0卜卜丨*丨？？〇--------------------------------------------------------------------rs 图7高速工况温度-时间曲线
表2整车环模实验结果
前电机温度/$
后电机温度/$
动力电池温度/冗
目标值
矣130<130彡50高速「.况706040爬坡T 况
dcm是什么意思69
59
37
度度度
温温温度
包机机温 池
电电境速
112