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混动汽车热管理液冷系统仿真及优化研究
| 论文题名： | 混动汽车热管理液冷系统仿真及优化研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;热管理系统;参数优化;温控性能 |
| 摘要： | 混合动力汽车的热管理与整车的功耗、行车安全性以及乘车舒适性有着重要的联系。混动汽车热管理的主要目标是保证生热部件温度控制在安全范围内，在此基础上进一步减少热管理系统的功耗。混合动力汽车相对于燃油汽车，动力部件增多，不同热管理部件的冷却液温度需求不同，这也增加了混动汽车热管理系统的设计难度。 本文以混合动力汽车热管理系统为研究对象，对动力部件进行了生热与传热分析，设计了独立式整车热管理系统方案，并对各独立热管理子系统的重要部件进行设计计算。针对所设计的独立式热管理方案搭建了模型，并对模型进行了实验验证。利用模型对独立式热管理方案进行了仿真分析，以仿真结果为基础，对原有方案进行了优化，为此提出了集成式整车热管理系统方案并搭建了模型，最后对比分析了两种热管理系统的温控表现和功耗情况。主要研究内容如下： 首先，研究了混合动力汽车的电池组、发动机等部件的生热理论与传热理论，并分析了整车热管理的传热机理，为热管理方案的设计及建模提供了理论基础。 其次，根据某款混合动力汽车的相关结构参数和动力部件参数，利用GT-SUITE软件对混合动力汽车的动力系统进行了建模，研究了电池组、发动机和电机在典型工况下的生热功率情况。明确目标车型各动力部件最大生热负荷，为整车热管理系统参数设计提供依据。 再次，设计搭建了混合动力汽车独立式整车热管理系统方案与模型，并对模型进行了实验验证。结果表明，电池生热温度和热管理系统冷却液参数的验证，仿真结果与实验结果的相对误差不超过10%，模型可用于对热管理系统性能的仿真分析。基于所搭建的热管理模型和生热负荷，对热管理系统的主要部件进行了设计匹配，重点阐述了各系统中换热器的设计及计算过程。 最后，分析了环境温度、电池组初始SOC和车速对独立式整车热管理系统的温控影响。结果表明，在环境温度较低时，独立式整车热管理系统中电池组和电机冷却液出口温度上升速率较慢；不同电池组初始SOC，对于混动汽车工作模式具有影响，热管理部件生热情况不同，使得热管理系统温度控制效果不同；低速、中高速和高速工况下，该热管理系统均能对电池组、发动机和电机冷却液出口温度进行较好的温度控制。在仿真结果基础上，对独立式整车热管理系统模型进行了优化，提出了集成式整车热管理方案，并建立了相应的热管理系统模型，对比分析了两种热管理系统在NEDC（新欧洲驾驶周期）工况下的温控表现和功耗情况。结果表明，无论在温控表现还是功耗方面，集成式整车热管理系统都要优于独立式整车热管理系统。 |
| 作者： | 田鑫 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王有镗 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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