日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機(jī)站
  • 小程序

    汽車(chē)測(cè)試網(wǎng)

  • 公眾號(hào)

    • 汽車(chē)測(cè)試網(wǎng)

    • 在線(xiàn)課堂

    • 電車(chē)測(cè)試

東風(fēng)汽車(chē) | 純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)技術(shù)研究

2021-11-11 15:49:02·  來(lái)源：電動(dòng)學(xué)堂  作者：鄒星等  
　
文章來(lái)源：東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)有限公司技術(shù)中心引言如果動(dòng)力電池組長(zhǎng)時(shí)間工作在比較惡劣的熱環(huán)境中，會(huì)造成各處溫度不均勻，影響動(dòng)力電池單體的一致性，從而降低動(dòng)力電
文章來(lái)源：東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)有限公司技術(shù)中心

引言
如果動(dòng)力電池組長(zhǎng)時(shí)間工作在比較惡劣的熱環(huán)境中，會(huì)造成各處溫度不均勻，影響動(dòng)力電池單體的一致性，從而降低動(dòng)力電池充放電幅環(huán)效率，影響動(dòng)力電池的功率和能量發(fā)揮。嚴(yán)重時(shí)還將導(dǎo)致熱失控，影響系統(tǒng)安全性與可靠性。產(chǎn)生上述問(wèn)題的根源在于目前動(dòng)力電池主要以鋰離子動(dòng)力電池為主鋰離子動(dòng)力電池本身的電化學(xué)特性所決定的最佳工作溫度范圍在25~35℃之間，如圖1所示。如果在使用過(guò)程中能將動(dòng)力電池溫度穩(wěn)定控制在該溫度范圍內(nèi)，則上述問(wèn)題將得到有效改善。

為了使動(dòng)力電池組發(fā)揮最佳的性能，同時(shí)延長(zhǎng)電池壽命，使動(dòng)力電池工作溫度保持在高效區(qū)間，當(dāng)前純電動(dòng)汽車(chē)常見(jiàn)的解決方案是在原有車(chē)型空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加動(dòng)力電池制冷和制熱回路，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的加熱和制冷，這就是動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)。

它通過(guò)將空調(diào)的冷源和熱源進(jìn)行合理分配，優(yōu)化乘客艙和動(dòng)力電池的溫控策略，將動(dòng)力電池包溫度控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)也保證乘客艙的制冷制熱性能需求。正是由于熱管理系統(tǒng)可以解決純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池?zé)崾Э?、高溫充放電緩慢、低溫?zé)o法啟動(dòng)等用戶(hù)痛點(diǎn)問(wèn)題，其在純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)上被越來(lái)越多的車(chē)型采用。對(duì)于汽車(chē)工程師而言，優(yōu)化增加熱管理系統(tǒng)的布置方案，使其性能、可靠性、成本及維修便利性達(dá)到最優(yōu)，成為研究的重點(diǎn)方向。
與未配置動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的純電動(dòng)汽車(chē)的機(jī)艙相比，增加動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)后，機(jī)艙內(nèi)又新增了板式換熱器、三通水閥、電子膨脹閥、電磁截止閥及冷卻液和制冷劑管路等相關(guān)零件，讓本就緊湊的機(jī)艙空間，更加局促。因此，在進(jìn)行整車(chē)布置設(shè)計(jì)時(shí)，除了關(guān)注機(jī)艙保安防災(zāi)的間隙要求，還需要全方位考慮系統(tǒng)性能、零件布置位置及管路振動(dòng)、噪聲、工作效率等因素。

本文將介紹純電動(dòng)汽車(chē)的熱管理系統(tǒng)的組成部件及原理，詳細(xì)論述熱管理系統(tǒng)零件布置要求，并結(jié)合實(shí)際布置案例，說(shuō)明純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的相關(guān)布置原則與要求。
1純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)組成及原理


圖2所示為某純電動(dòng)汽車(chē)的主動(dòng)液冷型熱管理系統(tǒng)原理圖，其主要由電動(dòng)電池冷卻液回路、制冷劑回路、正溫度系數(shù)熱敏電阻加熱器（PTC）冷卻液回路三個(gè)回路構(gòu)成。

相對(duì)于無(wú)熱管理系統(tǒng)的制冷劑回路新增熱管理系統(tǒng)需要在常規(guī)空調(diào)的制冷循環(huán)基礎(chǔ)上，從高低壓側(cè)并聯(lián)一個(gè)通向板式換熱器的回路。當(dāng)動(dòng)力電池包有制冷需求時(shí)，該回路的電子膨脹閥開(kāi)啟一定開(kāi)度，制冷劑在板式換熱器中膨脹蒸發(fā)，將流經(jīng)板式換熱器高溫動(dòng)力電池回路的冷卻液的熱量帶走，從而達(dá)到給電池降溫的目的。同時(shí)，可通過(guò)控制電磁閥來(lái)切換至單乘客艙制冷、單動(dòng)力電池制冷模式及混合制冷模式。

當(dāng)車(chē)輛處于低溫環(huán)境時(shí)，動(dòng)力電池包在溫度過(guò)低的時(shí)候會(huì)通過(guò)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）發(fā)出制熱需求，此時(shí)可通過(guò)三通水閥來(lái)控制PTC的熱量進(jìn)入板式換熱器和動(dòng)力電池回路中低溫的冷卻液進(jìn)行熱交換，冷卻液間接與動(dòng)力電池冷板換熱，從而使動(dòng)力電池溫度升高。

由于采用比例三通水閥，也可以通過(guò)比例調(diào)節(jié)來(lái)控制動(dòng)力電池側(cè)的冷卻液溫度，也可以在單空調(diào)采暖、單動(dòng)力電池加熱及棍合加熱三種模式間來(lái)回切換。該系統(tǒng)原理支持空調(diào)和動(dòng)力電池?zé)峁芾硭璧母鞣N工作模式，可以全工況覆蓋動(dòng)力電池和乘客艙的制冷制熱需求，同時(shí)通過(guò)控制策略?xún)?yōu)化和優(yōu)先級(jí)劃分，可以讓整套系統(tǒng)在性能和能耗上做到最優(yōu)。

在應(yīng)用該熱管理系統(tǒng)之后，可保證純電動(dòng)汽車(chē)在30～50℃范圍內(nèi)做到充電無(wú)憂(yōu)同時(shí)車(chē)輛快充時(shí)間相比無(wú)熱管理配置車(chē)型可以縮短約30%，如圖3所示。最重要的是使動(dòng)力電池工作于舒適的溫度范圍內(nèi)有效提高了動(dòng)力電池的壽命，也消除了潛在購(gòu)買(mǎi)人群對(duì)動(dòng)力電池高溫?zé)崾Э氐膿?dān)憂(yōu)。


2 熱管理系統(tǒng)布置原則
在進(jìn)行熱管理系統(tǒng)機(jī)艙布置時(shí)，一方面，各類(lèi)部件需要滿(mǎn)足對(duì)于布置位置和性能的要求才能保證可靠穩(wěn)定地工作；另一方面，各零部件是通過(guò)管路連接整合形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，如何減少管路長(zhǎng)度以減少液體流阻、降低零部件振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)及保證機(jī)艙保安防災(zāi)的間隙要求，是整車(chē)布置開(kāi)展工作時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注并研討的問(wèn)題。

2.1熱管理系統(tǒng)總成部件布置原則
1）板式換熱器。板式換熱器作為熱管理系統(tǒng)的核心零件，通過(guò)回路間的熱交換實(shí)現(xiàn)給動(dòng)力電池包加熱和制冷。


圖4所示為板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意，作為空調(diào)側(cè)至動(dòng)力電池側(cè)的冷熱傳輸樞紐，板式換熱器需要同時(shí)連接PTC側(cè)、制冷劑側(cè)及動(dòng)力電池回路側(cè)的7根管路。在考慮其布置位置時(shí)，大體參照以下原則：①在機(jī)艙內(nèi)水平布置，保證板式換熱器內(nèi)部排氣充分，否則會(huì)影響換熱性能及流阻；②盡可能保證其處于制冷回路和暖風(fēng)回路的中心位置，可保證連接最短，實(shí)現(xiàn)管路成本最優(yōu)；③Z向須位于冷卻液回路排氣最高點(diǎn)和水泵之間，以保證冷卻液回路排氣充分；④由于其連接管路多，須盡量布置在車(chē)身上或車(chē)身相對(duì)靜止部位，避免連接的管路振動(dòng)。
2)PTC水加熱器。PTC水加熱器作為動(dòng)力電池加熱和空調(diào)采暖的共用熱源，要求與冷卻液做到充分換熱。對(duì)于零部件本身布置，不同PTC水加熱器產(chǎn)品會(huì)稍有差異，一般都會(huì)要求垂直布置且進(jìn)出水管不可朝下。在布置上要從排氣通暢、換熱充分、低流阻、維修方便及電磁兼容性（EMC)幾個(gè)方面考慮。
如圖5所示PTC冷卻液下進(jìn)上出可以保證PTC內(nèi)部流道不會(huì)有多余氣體影響換熱，同時(shí)也可以使換熱更加充分。PTC水加熱器應(yīng)布置在水泵上方且距離水閥除氣室等部件較近，可優(yōu)化回路流阻和節(jié)省管路成本。此外，需注意盡量遠(yuǎn)離電驅(qū)動(dòng)總成等電器件，以規(guī)避電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)。


3）電動(dòng)水泵。電動(dòng)水泵為回路運(yùn)行提供動(dòng)力，由于其內(nèi)部帶有電機(jī)，在布置時(shí)要求其電機(jī)軸線(xiàn)須與整車(chē)坐標(biāo)軸平行，同時(shí)必須保證水泵位于冷卻液回路最低點(diǎn)，并和排氣點(diǎn)保持一定的高度差，以保證其排氣充分雯避免因水泵內(nèi)部夾雜空氣影響運(yùn)行效率，嚴(yán)重時(shí)損壞水泵葉輪。另一方面，在布置時(shí)應(yīng)充分考慮其自身工作振動(dòng)帶來(lái)的NVH（噪聲、振動(dòng)及聲振粗糙度）影響，優(yōu)先布置在動(dòng)力總成本體上，利用懸置進(jìn)行二次減振。當(dāng)布置空間受限時(shí)，應(yīng)優(yōu)化其自身減振結(jié)構(gòu)以保證減振效果充分。


三通水閥。三通水閥作為PTC熱量的分配機(jī)構(gòu)，其內(nèi)部由閥控制器和間體兩部分組成，在布置時(shí)應(yīng)考慮其防水和振動(dòng)的影響。如圖6所示，防水須保證控制器在間體之上，這樣可降低閥體中的冷卻液滲入控制器內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)。位置應(yīng)高于整車(chē)涉水線(xiàn)，以避免涉水時(shí)出現(xiàn)三通水閥在水中浸泡帶來(lái)的殼體進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)。振動(dòng)應(yīng)考慮把 水閥固定在車(chē)身上或與車(chē)身相對(duì)靜止部位，保證閥體及連接的管路不會(huì)受到振動(dòng)源的干擾，規(guī)避線(xiàn)束拉扯受力和管路、泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
2.2熱管理系統(tǒng)管路布置原則
熱管理系統(tǒng)管路分為通制冷劑的鋁管和走冷卻液的橡膠管。對(duì)于管路布置，除了按照系統(tǒng)要求連接外，保安防災(zāi)、隔振、NVH，流阻是管路布置設(shè)計(jì)的主要關(guān)注點(diǎn)。
1）管路應(yīng)該盡量走向平穩(wěn)，出于流阻考慮，應(yīng)避免交叉和急轉(zhuǎn)彎。
2）安裝在不同部件上的空調(diào)零件之間的制冷連接管必須要設(shè)有一段軟管，避免因裝配公差較大導(dǎo)致安裝困難。軟管彎曲時(shí)須有足夠的彎曲半徑，軟管兩端須呈自然狀態(tài)，不能使軟管呈扭曲狀態(tài)，不能因被連接件的運(yùn)動(dòng)而使軟管偏離其軸線(xiàn)所在平面。與壓縮機(jī)相連的軟管安裝面的軸線(xiàn)方向應(yīng)與壓縮機(jī)振動(dòng)方向一致。制冷軟管應(yīng)遠(yuǎn)離熱源，以及旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)及尖角部件。
3）管路上加設(shè)壓力開(kāi)關(guān)、加注閥及電磁閥等部件時(shí)，應(yīng)考慮相關(guān)件裝配及維修便利性。
3 熱管理系統(tǒng)布置案例
3.1基礎(chǔ)車(chē)熱管理系統(tǒng)布置方案


某純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的布置如圖7所示。該布置方案中將機(jī)艙整體劃分為左、中、右三個(gè)區(qū)域，用于布置熱管理系統(tǒng)相關(guān)部件，這樣能保證整車(chē)質(zhì)心居中及左右輪荷分布均衡，并充分利用機(jī)艙橫向空間及地板中通道的空間，保證管路走向合理有序。在該布置方案中，空調(diào)及冷卻管路大部分布置在機(jī)艙的下方，處于不可視區(qū)域，可保證機(jī)艙的美觀(guān)性?？照{(diào)加熱電動(dòng)水泵布置在動(dòng)力總成框上，動(dòng)力電池冷卻水泵布置在副車(chē)架上，可分別通過(guò)懸置與副車(chē)架安裝襯套進(jìn)行二級(jí)減振，可有效保證整車(chē)NVH性能。以上布置結(jié)構(gòu)形式可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)主要部件及管路先與動(dòng)力總成進(jìn)行分裝，再進(jìn)行整車(chē)合裝。但該布置方案也存在如下不足：
1）板式換熱器、阿C水加熱器、三通水閥、加熱水泵等零件均布置在動(dòng)力總成框架上，車(chē)輛行駛過(guò)程中跟隨動(dòng)力總成本體一起運(yùn)動(dòng)，與板式換熱器及閥體相連的相關(guān)制冷管及暖風(fēng)水管也會(huì)隨之振動(dòng)，存在耐久斷裂失效風(fēng)險(xiǎn)。
2）PTC水加熱器和加熱水泵等零件布置位置較低，存在濺水失效風(fēng)險(xiǎn)。
3）暖風(fēng)水管動(dòng)力電池加熱回路中相關(guān)管路較長(zhǎng)，存在液體流阻較大、效率損失高的風(fēng)險(xiǎn)。
4）板式換熱器、PTC水加熱器、加熱水泵等零件在維修時(shí)需要先拆卸整個(gè)動(dòng)力總成，維修較為不便。
3.2 熱管理系統(tǒng)布置優(yōu)化方案


針對(duì)上述基礎(chǔ)車(chē)熱管理系統(tǒng)布置方案存在的問(wèn)題，整車(chē)著手開(kāi)展布置優(yōu)化設(shè)計(jì)。圖8所示為優(yōu)化后的熱管理系統(tǒng)布 置方案，該方案取消了原有動(dòng)力總成框，將原設(shè)置在動(dòng)力總成框與車(chē)身之間的懸置改為設(shè)置于機(jī)艙橫梁與電驅(qū)動(dòng)裝置之 間。同時(shí)采用機(jī)艙橫梁作為載體，合理布置空調(diào)熱管理系統(tǒng) 的相關(guān)零部件，將板式換熱器、PTC水加熱器、三通水閥、加熱水泵等零件橫向布置于無(wú)振動(dòng)的機(jī)艙橫梁上。該優(yōu)化方案相對(duì)于原基礎(chǔ)車(chē)方案，在振動(dòng)、回油、流阻、防水等方面都有了顯著改善，在保證結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，滿(mǎn)足了整車(chē)各方面的性能要求，達(dá)到合理布置純電動(dòng)汽車(chē)機(jī)艙及動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的目的。
3.2.1振動(dòng)改善
該優(yōu)化方案中，動(dòng)力總成通過(guò)懸置安裝在機(jī)艙橫梁下方，利用懸置系統(tǒng)吸收動(dòng)力總成工作時(shí)的振動(dòng)。這樣布置于機(jī)艙橫梁上方的熱管理系統(tǒng)零件不會(huì)受到振動(dòng)干擾，避免動(dòng)力總成振動(dòng)源的振動(dòng)直接傳遞至熱管理系統(tǒng)部件，有效規(guī)避了管路振動(dòng)斷裂風(fēng)險(xiǎn)。如表1、表2所示，制冷管中有振動(dòng)傳遞路徑的僅有和壓縮機(jī)相連的兩根管，相比基礎(chǔ)車(chē)明顯減少，而暖風(fēng)管中所有管路均不連接振動(dòng)源，有效規(guī)避了管路振動(dòng)斷裂風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可減少因吸收振動(dòng)而加長(zhǎng)軟管帶來(lái)的成本。


3.2.2 積油改善
對(duì)于制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，壓縮機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟縮機(jī)保持良好的潤(rùn)滑和散熱是保證“心臟”穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。壓縮機(jī)的潤(rùn)滑主要是靠壓縮機(jī)內(nèi)部的聚醋（POE）潤(rùn)滑油，由于系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中潤(rùn)滑油會(huì)隨制冷劑參與系統(tǒng)循環(huán)，為了保證壓縮機(jī)的良好潤(rùn)滑，系統(tǒng)油循環(huán)尤為重要，一般要求系統(tǒng)流阻不能偏大，否則會(huì)存在回油不暢或零部件積油的情況。在增加熱管理系統(tǒng)后，由于增加了多個(gè)分支回路系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致積油風(fēng)險(xiǎn)增加。原布置方案中，由于將連接板式換熱器的低壓管分接部位放在系統(tǒng)最高點(diǎn)和蒸發(fā)器之間，仿真結(jié)果表明低壓管路三通部位應(yīng)回到板式換熱器的潤(rùn)滑油在重力作用下會(huì)進(jìn)入到蒸發(fā)器中，形成積油。為改善這一情況，本次布置優(yōu)化對(duì)分支回路進(jìn)行了優(yōu)化，將連接板式換熱器的低壓支路盡量布置在靠近壓縮機(jī)吸氣部位，可縮短回油路線(xiàn)，也避免系統(tǒng)內(nèi)部油流到其他換熱器中，仿真結(jié)果表明系統(tǒng)回油得到了明顯改善，如圖9所示。


3.2.3 其他改善
該熱管理系統(tǒng)布置優(yōu)化方案還對(duì)原基礎(chǔ)車(chē)的各種不足做,出了如下改善：
1）板式換熱器、PTC水加熱器、三通水閥、加熱水泵等相關(guān)空調(diào)熱管理零件布置緊湊且基本處于同一水平面，相互連接的管路長(zhǎng)度較短，管路直線(xiàn)段較多，走向合理。通過(guò)表3對(duì)比可見(jiàn)，暖風(fēng)管長(zhǎng)度顯著減小，可有效降低管路中液體流阻，使得整個(gè)熱管理系統(tǒng)工作效率較基礎(chǔ)車(chē)大為提高。


2）除壓縮機(jī)外，板式換熱器、ITC水加熱器、加熱水泵等零件均布置在機(jī)艙橫梁背離地面的上方，離地高度較高，可有效規(guī)避車(chē)輛涉水、濺水等水密風(fēng)險(xiǎn)。
3）PTC水加熱器及加熱水泵均布置在機(jī)艙橫梁上，并遠(yuǎn)離電驅(qū)動(dòng)總成，可有效規(guī)避電磁干擾，降低電磁兼容性能風(fēng)險(xiǎn)。
4）板式換熱器、PTC水加熱器、加熱水泵等用電設(shè)備均布置在機(jī)艙橫梁上，可接近性高，拆卸及維修非常方便。

4 結(jié)論
綜上，在進(jìn)行熱管理系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮管線(xiàn)設(shè)計(jì)布局、零部件間隙要求、環(huán)境要求、固定可靠性、裝配可行性、拆卸維修方便性及設(shè)計(jì)美觀(guān)性等。在整車(chē)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)初期，需要總布置進(jìn)行目標(biāo)平衡及論證，找出最優(yōu)解。
設(shè)計(jì)完成后要反復(fù)在實(shí)車(chē)上進(jìn)行試裝驗(yàn)證及改進(jìn)，使其達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。本文總結(jié)的純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)布置原則及設(shè)計(jì)要求，在工作實(shí)踐中得到了驗(yàn)證，可為純電動(dòng)汽車(chē)熱管理系統(tǒng)布置提供有益的借鑒和參考。
分享到：
 
反對(duì) 0 舉報(bào) 0 收藏 0 評(píng)論 0
滬ICP備11026917號(hào)-25