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新能源汽车一体化整车热管理的探讨

2021-12-17 21:32:42·  来源：AUTO行家  
　
Reading guide随着新能源汽车的广泛利用，解决了汽车能量供给方面的问题。在新能源汽车利用期间，积极协调电机能量转化及高密度电池储能效率控制方面的问题尤为
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随着新能源汽车的广泛利用，解决了汽车能量供给方面的问题。在新能源汽车利用期间，积极协调电机能量转化及高密度电池储能效率控制方面的问题尤为重要。为了提高新能源汽车热管理效率，在必要的优化管理过程中提高车辆的续航能力，能满足车辆应用的安全性及高效性需求。基于此，文章分析了一体化整车热管理技术的应用现状，总结整车热管理的控制目标，结合系统热惯性潜力特征设立一体化控制框架，进而提高车辆的使用性能。
关键词：新能源汽车　整车热管理　系统热惯性　优化控制
作者：高超
单位：南京司凯奇汽车科技有限公司
来源：NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车
新能源汽车可将化学能转化为动能，期间车辆本身会出现大量的热量，从而带动汽车轮组的运动。但是，多部件的反复摩擦可能会导致汽车重要部位的温度不断增加。若冷却机组没有及时作用于重要部位时，可能会导致局部构件温度异常，诱发汽车动力供给、自燃问题的发生。由此可见，技术人员应当重视车辆的热管理与控制，探讨车辆重要构件的性能指标，再优化电机、电池的能量产出，有利于提高车辆运行的稳定性。另外，技术人员还应当满足发动机运行效率、电池散热及散热热阻增加方面的性能，探讨
核心构件温度上升的要求及热管理及其同步的应用要点，提升电池包的功能性。电池包持续运行期间也会诱发电池功能性方面的问题，致使电动汽车自燃、突发性动力失效的问题，故需要侧重注意新能源汽车的安全性要求，以期及时解决电池热管理质不高、电池功能异常方面的问题。总之，解决热交换问题的核心思路是控制放电效率及电池的电化学反应，解决电池运行问题对车辆运行、安全性管理方面的影响，这也对提高车辆舒适度、稳定性有着积极的作用。
01、整车热管理现有问题与优化目标
整车热管理不仅需协调车厢内空调机组的冷热风的输出管理，还需要对新能源汽车的核心构件给予保温或降温管理，提高车辆机械能的转化效率。因此，整车规管理对维系车辆零部件温度、性能有着积极的作用，并且在管理期间注意车辆的温度、环境、功能特点，可及时满足车辆的动力、使用效果。但是，整车热管理期间仍然存在多方面的影响因素，其原因是整车热管理系统主要分为软件系统空间和硬件系统空间，不同系统对车辆使用功能也有着不同的影响。其中，硬件区域的体积较大，且车辆的结构尤为软冗余，就会导致车辆制热方面的问题。若车辆制热系统出现运行方面的隐患时，尤其是核心构件缺乏具体的管理支持时，可能会降低车辆的工作效能。所以，新能源汽车使用期间，车辆热管理系统缺乏专业的管理体系，就会影响机械装置的运行功能。
为了解决热管理方面的问题时，技术人员应利用精细化管理体系，探讨热管理过程中的问题及挑战，设立科学的控制目标，重视软件控制的形式，可提升“一体化”管理的质量。其中，设立一体化管理模式应当结合车辆安全性功能、动力性功能的管理目标，在协调车辆动力系统功能的同时满足关键性元件对温度、湿度等环境指标的需求，进而提升车辆运行的安全性功能。同时，车辆还需在不同场景状态下进行温度调控，以便在强化车辆应激能力的过程中保障车辆运行的功能。其中，应重点解决车辆动力系统及“三电”功能，在不同管理、控制的要求下提升车辆运行的稳定性，尤其是要防止核心电机高速运行期间磁钢退磁和绝缘击穿的影响，也能巩固车辆运行功能在额定指标内。此外，电池装置系统应用期间，技术人员也应当做好电池化学性能、输出能力的监控，利用如图1 所示的控制体系对电控系统的散热效果、逆变器的承载功能进行探讨，在关键区域搭建电机驱动器装置，满足不同元件驱动装置运行、冷却系统能耗方面的要求。
整车热管理不仅需协调车厢内空调机组的冷热风的输出管理，还需要对新能源汽车的核心构件给予保温或降温管理，提高车辆机械能的转化效率。因此，整车规管理对维系车辆零部件温度、性能有着积极的作用，并且在管理期间注意车辆的温度、环境、功能特点，可及时满足车辆的动力、使用效果。但是，整车热管理期间仍然存在多方面的影响因素，其原因是整车热管理系统主要分为软件系统空间和硬件系统空间，不同系统对车辆使用功能也有着不同的影响。其中，硬件区域的体积较大，且车辆的结构尤为软冗余，就会导致车辆制热方面的问题。若车辆制热系统出现运行方面的隐患时，尤其是核心构件缺乏具体的管理支持时，可能会降低车辆的工作效能。所以，新能源汽车使用期间，车辆热管理系统缺乏专业的管理体系，就会影响机械装置的运行功能。
通过利用“一体化”整车散热管理系统对空调的耗能、关键元件的温度进行监控，设立必要的热交换控制体系，可强化整体车组的续航指标。同时，为了让车辆核心元件的运行温度在额定指标内，可让电池的散热、功能性指标在既定的控制要求内，以确保电池温度始终维系在可控的区间内。

图1　一体化整车散热管理系统
除了要保障车辆的安全性及元件功能性需求，还需利用可控的监控目标满足车辆的舒适性功能和耐久度功能。首先，耐久度功能提升期间，技术人员应当探讨降水、大风、雷电天气变化时，乘客对车厢内部环境的要求，在控制车辆能耗的同时控制车辆的温度系数，可提升车辆的舒适度。期间，技术人员应重点探查座椅、方向盘、内外窗体、内视镜及后视镜的温度系数，给予此类元件必要的加热及除雾处理。另外，降低各类元件机组的磨损系数，避免电机、动力装置的绝缘性能的损伤，可降低用电电池的磨损及运行功率低的问题。值得注意的是，高温环境下也会导致车辆重要元件出现锈蚀、易碎的情况，故需要控制车辆的电池的温度，可延缓电池老化的速度。
02、构建一体化管理思路
2.1 建立化子系统控制导向热模型
建立化子系统控制导向热模型，可及时解决系能源车辆热管理期间所存在的问题，技术人员建立热分析模型，采用科学、合理的构想协调电机、空调、逆变器、电池包的功能，再根据不同元件的管理需求建立有效的构想思路，可让车辆的热管理系统的始终在多层次、多角度的控制协调中进行功能协调和功能优化。另外，为了方便精准测试出不同元件的能耗及产热、冷却效果，需要技术人员结合多重控制模式评价各元件的理论值及实际值，进而提升车辆降阶模型的性能。
2.2 关键部位的热耦合影响量控制
关键部位的热耦合性能监控期间，技术人员应当利用统一化的控制模式对车辆关键部位的热耦合指标展开量化分析，监控出不同构件的布局要点、功率传输特点的关系，再探讨核心构件机械能、电能传递的效率，以确保终端系统能够精准地分析出自控制系统的运行状态，提升量化管理效率。
03、挖掘整车热管理潜力与热惯性的利用
新能源汽车热管理系统运行期间核心构件会做功，故系统本身的惯性较高，且车辆的瞬时温度的响应非常慢。在该情况的影响下，车辆热管理系统具有较好的“储热”效益，也能在自动化的监控运行期间设立可操作性的空间管理体系，进而提升汽车综合热管理的质量。另外，充分挖掘整车热管理工作系统的潜力，除了可控制车辆的能耗参数和舒适度功能，还能提升车辆的控温系统的核心性能，促使热管理机组在“平滑化”的状态内运行，而这一操作也能提升热管理、冷却机组、加热系统的功能性。
04、一体化框架模型下软、硬件对接与统筹
为了提升电池控制器的核心功能，需要技术人员根据新能源汽车各元件的热量分散、冷却组件的互联方法展开探讨，构建一套控制型的热管理模式，可促使一体化管理系统与整车管理系统的运行状态始终在额定标准内。为此，需要技术人员探讨子控制器、终端控制器的热耦合功能特征，采用自动化模型对装置的温度进行预测和测试，进而提升热管理及软件、硬件系统对接工作的质量。
05、一体化实时整车热管理系统的潜力
一体化整车热管理系统实时管理过程中，应当总结系统在利用期间的潜能，分析冷却、热价护岸、热耦合性能的监控与量化管理，可提升装置的功能性。具体而言，需要根据自控制系统的热耦合性能指标展开测试，依据现有的数据搭建量化管理模型，可在自动化温度监控期间提升电机、空调等关键组件模型指标的可信度。另外，多端串联冷却系统控制期间，应当测试出冷却系统瞬时状态，给予短板必要的保护，利用有限的资源控制模型分析出机组的温度参数，解决绝缘系统老化现象的不利影响。通过建立科学的预测、控制模型，结合整车运行测试的过程，设立科学的控制方案，可提高车辆舒适度功能。
06、动力锂电池热管理的应用前景
新能源汽车应用期间，技术人员应当重视动力锂电池的热管理要求，及时满足穿电动汽车热管理过程中对电机、DCDC、充电机、电池热管理及空调的功能需求，结合车辆在行驶期间的续航特点、运行动力、安全性功能及重要元件的耐久度性能展开测试，设立一体化管理体系，可提升锂电池热管理的质量。其中，技术人员应当根据车辆的运行状态设立科学的建模思路，依据和不同系统的热惯性潜力功能作出评价，再测试出子控制部件和终端控制部件的运行要求和管理要求，利用智能化的管理思路提升预测控制的质量，有利于提升车辆本身的耐受性，解决车辆热失效的不利影响。
07、结语
通过对新能源汽车展开一体化的热管理控制，分析电池、热交换、空调、电机等组件的运行状态及运行功能，再使用科学的评价思路及管理思路提升车辆运行质量，有利于消除新能源汽车热管理控制方面的问题，提升车辆的核心品质。
【参考文献】
[1] 黄瑞，薛松，陈俊玄，俞小莉. 新能源车辆热管理实验教学平台开发和应用[J]. 实验技术与管理，2020，37（12）：102-107.
[2] 谢佳平. 浅谈新能源汽车用锂电池热管理系统设计[J]. 时代汽车，2019（19）：59-60.
[3] 孙鑫，房炫伯，刘永川，马红，吴双威，杨李萍. 燃料电池热管理技术专利分析[J].中国科技信息，2020（12）：15-17+20.
[4] 肖军. 新能源汽车低温电池热管理方法研究[J]. 汽车文摘，2020（10）：34-40.
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