418 工程科学学报，第42卷，第4期 EEV 2 EEV driver board Cabin evaportor EEV 1 Battery pack cooling module Computer Battery pack test system Compressor Condenser 图6集成热管理系统原理图6俐 Fig.6 Schematic of the experimental test riglu 对某特定工况进行实验研究，未充分考虑实际情 部件之间的匹配关系及对系统整体性能的影响， 况下的多变因素，应对电动汽车集成热管理系统 三维模型侧重于对研究对象细节的分析和优化6 进行实际测试，分析热管理系统的动态响应特性、 Lu等67针对纯电动汽车发动机舱内换热部件 安全性、稳定性和经济性等 多、热交换过程互相影响的特点提出了如图7所 示的纯电动汽车发动机舱热管理系统一维/三维联 3集成系统运行控制 合仿真框架，通过关联算法使一维空调系统和动 电动汽车集成热管理系统耦合了不同的热管 力系统与三维发动机舱内冷凝器模型、电池散热 理对象，因此系统的运行控制显得尤为重要.只有 器以及电机散热器进行联合计算，仿真研究了集 通过合理有效的控制策略对集成热管理系统运行 成热管理系统中空调负荷变化与冷凝器、电池散 参数进行优化控制，才能真正发挥集成热管理系 热器及电机散热器排布位置之间的互相影响.结 统取长补短的优势.鉴于电动汽车集成热管理系 果表明，当冷凝器置于电机和电池散热器之前时， 统的复杂性，仅仅通过实验无法对集成热管理系 随着空调负荷的增大，电机和电池散热系统冷却 统进行全面的研究，目前多通过建立仿真系统，在 效果会减小：当冷凝器置于电机和电池散热器之 验证仿真系统准确性的基础上通过改变仿真参数和 后时，空调系统负荷变化对动力系统冷却性能影 新的控制策略对集成热管理系统进行优化研究. 响不大.该研究方法为电动汽车集成热管理系统 冯权等6的对某款纯电动汽车的动力总成热管 的优化设置及运行控制提供了新的思路 理系统进行研究，基于AMEsim软件搭建了包括 由上可知，采用一维系统仿真模型能够从整 驱动电机、电机控制器和动力电池的分布式一维 体角度优化电动汽车集成热管理系统的控制策 冷却系统，并基于实际台架验证了搭建模型的准 略，从而提高集成热管理系统的性能.然而仅采用 确性.在Simulink软件中设计模型预测控制器，以 一维仿真模型无法对集成热管理系统中核心换热 热源的发热功率作为扰动量，冷却水泵流量和风 部件的三维结构如形状、尺寸和位置等三维细节 扇转速作为操作变量对冷却系统的控制策略进行 进行优化，进一步的研究应采用一维与三维联合 了优化，通过和AMEsim软件的联合仿真，结果表 仿真的形式研究不同运行控制策略对集成热管理 明相比PD控制和开关阈值控制，采用模型预测 系统的影响 控制的热管理系统响应性能更好，对于温度的变 4集成系统性能评价 化会提前做出反应，同时也减少了冷却系统的能 量消耗 电动汽车集成热管理系统具有多热源、多温 维系统仿真模型能够从系统角度研究不同 区和变温度的特点，现阶段不同的热管理子系统对某特定工况进行实验研究，未充分考虑实际情 况下的多变因素，应对电动汽车集成热管理系统 进行实际测试，分析热管理系统的动态响应特性、 安全性、稳定性和经济性等. 3    集成系统运行控制 电动汽车集成热管理系统耦合了不同的热管 理对象，因此系统的运行控制显得尤为重要. 只有 通过合理有效的控制策略对集成热管理系统运行 参数进行优化控制，才能真正发挥集成热管理系 统取长补短的优势. 鉴于电动汽车集成热管理系 统的复杂性，仅仅通过实验无法对集成热管理系 统进行全面的研究，目前多通过建立仿真系统，在 验证仿真系统准确性的基础上通过改变仿真参数和 新的控制策略对集成热管理系统进行优化研究. 冯权等[65] 对某款纯电动汽车的动力总成热管 理系统进行研究，基于 AMEsim 软件搭建了包括 驱动电机、电机控制器和动力电池的分布式一维 冷却系统，并基于实际台架验证了搭建模型的准 确性. 在 Simulink 软件中设计模型预测控制器，以 热源的发热功率作为扰动量，冷却水泵流量和风 扇转速作为操作变量对冷却系统的控制策略进行 了优化，通过和 AMEsim 软件的联合仿真，结果表 明相比 PID 控制和开关阈值控制，采用模型预测 控制的热管理系统响应性能更好，对于温度的变 化会提前做出反应，同时也减少了冷却系统的能 量消耗. 一维系统仿真模型能够从系统角度研究不同 部件之间的匹配关系及对系统整体性能的影响， 三维模型侧重于对研究对象细节的分析和优化[66] . Liu 等[67] 针对纯电动汽车发动机舱内换热部件 多、热交换过程互相影响的特点提出了如图 7 所 示的纯电动汽车发动机舱热管理系统一维/三维联 合仿真框架，通过关联算法使一维空调系统和动 力系统与三维发动机舱内冷凝器模型、电池散热 器以及电机散热器进行联合计算，仿真研究了集 成热管理系统中空调负荷变化与冷凝器、电池散 热器及电机散热器排布位置之间的互相影响. 结 果表明，当冷凝器置于电机和电池散热器之前时， 随着空调负荷的增大，电机和电池散热系统冷却 效果会减小；当冷凝器置于电机和电池散热器之 后时，空调系统负荷变化对动力系统冷却性能影 响不大. 该研究方法为电动汽车集成热管理系统 的优化设置及运行控制提供了新的思路. 由上可知，采用一维系统仿真模型能够从整 体角度优化电动汽车集成热管理系统的控制策 略，从而提高集成热管理系统的性能. 然而仅采用 一维仿真模型无法对集成热管理系统中核心换热 部件的三维结构如形状、尺寸和位置等三维细节 进行优化，进一步的研究应采用一维与三维联合 仿真的形式研究不同运行控制策略对集成热管理 系统的影响. 4    集成系统性能评价 电动汽车集成热管理系统具有多热源、多温 区和变温度的特点，现阶段不同的热管理子系统 Battery pack test system Compressor Condenser Computer Cabin evaportor EEV 2 EEV 1 EEV driver board Battery pack cooling module 图 6    集成热管理系统原理图[64] Fig.6    Schematic of the experimental test rig[64] · 418 · 工程科学学报，第 42 卷，第 4 期