1）无发动机余热可用，热管理系统需具备加热功能；

(相关资料图)

2）动力电池的运行温度直接影响其输出功率， 同时为保证动力电池安全运行， 动力电池的温度控制是热管理系统的重要内容；

3）电机和电机控制器的可靠运行需要有效冷却。

整车热管理系统主要包括：动力电池热管理、动力系统热管理和乘员舱热管理。

热管理架构对比

目前主流的热管理系统是将动力电池和动力系统分开进行管理， 而动力电池加热一般采用 PTC 加热冷却液制热，制热最大功率一般在 7-8kW，如图 1某车型热管理架构和图 2 PTC 制热功率所示。为了充分利用电机余热， 部分车型在保持原有PTC加热的同时将电机余热利用起来加热动力电池，电机余热回收等效功率最大约 3kW。如图 3某车型热管理架构和图4电机余热回收等效功率。

图1某车型热管理架构

图2PTC制热功率

图3某车型热管理架构

图 4 电机余热回收等效功率

2 热管理核心部件

某车型直接省略电池 PTC， 采用电机堵转和电机控制器发热来给电池包加热。同时将动力电池和动力系统联合起来进行统一管理。该车型热管理的第一个核心部件见图 5。

5 冷却罐集成 2 个水泵，1 个热交换器，1 个控制阀

该冷却罐上集成 2 个水泵 （电池水泵和电机水泵）、1 个热交换器（电池冷却）和 1 个控制阀（改变冷却回路流向），共 5 个管路流向。包括：电池包进出水管路、电机进水管路、电机出水管路（与散热器入水管路共用，通过电磁阀控制）和散热器出水管路。该部件的核心是通过改变控制阀角度来实现改变动力电池回路和动力系统回路流向。

第二个核心部件是电机和电机控制器。车辆静止时，通过对电机定子持续通电流，转子不旋转，电机不输出电磁转矩，定子充当发热绕组将持续发热，以达到升温和加热回路的目的。为了对热管理控制策略进行分析， 设置了充电测试方案。

测试方案

为了研究该车型动力电池和动力系统的热管理策略，对其热管理系统架构进行分析，加装关键部件的温度传感器、电流传感器、电压传感器、流量传感器和压力传感器。 绘制热管理系统传感器安装点示意图（图 6）。

图 6 热管理系统传感器安装点示意图

部分传感器信号列表如表 1。

设置快充测试方案，见表 2。

4 测试结果

4.1 常温快充

充电初期：电机逆变器温度从 18.0℃逐渐升高至 37.0℃，电机油冷器温度从 19.0℃逐渐升高 37.0℃。散热器入口温度维持在 18.0℃， 出口温度从 18.4℃逐渐升高至33.0℃，较电机回路温度低。图 7 所示为常温快充充电初期动力系统热管理

图 7 常温快充充电初期动力系统热管理

动力电池回路温度和电机回路温度一致。电芯在充电时自发热，电芯出水温度略高于进水温度。图8 为常温快充充电初期动力电池热管理。

图 8 常温快充充电初期动力电池热管理

该车无电池包 PTC， 通过电机堵转和电机定子通电共同制热加热冷却液。由此可见，此时动力电池回路和动力系统回路串联，散热器回路未接通。图 9为动力系统和动力电池串联制热示意图。

充电中期：

图 9 动力系统和动力电池串联制热示意图

在 916s 时， 散 热 器 进 水 温 度 从 17.5℃跳 变 到38.0℃，散热器出水温度从 34.0℃突然下跌到 23.0℃后又跳变到 36.0℃。在 1007s 时，阀至电机 40.7℃，经逆变器 39.0℃，电 机 油 冷 器 进 出 水 温 度 分 别 40.4℃、39.6℃， 到 阀38.1℃，散热器进出水温度分别 39.4℃、38.8℃，散热器回路导通，电机至阀一路未导通，电机出水流经散热器后继续经过 penthouse，到逆变器，形成回路，动力系统温度缓慢降低。图 10 为常温快充充电中期动力系统热管理。

图 10 常温快充充电中期动力系统热管理

在 1007s 时， 电池包出水温度和电池包至阀温度一致在 40.0℃左右；电池包进水温度和阀至电池包温度一致在 39.0℃左右，此路导通。图 11 为常温快充充电中期动力电池热管理。

图 11 常温快充充电中期动力电池热管理

在 900s 时，chiller 进水管壁温度出现降低，是由于之前开空调乘员舱有制冷需求， 制冷需要一定的过程，chiller 进水管壁靠近乘员舱制冷剂回路导致温度降低缓慢，此时已关闭空调；chiller 出口管壁未受到影响。图 12 为常温快充充电中期机舱热管理。

图 12 常温快充充电中期机舱热管理

动力系统冷却回路和动力电池冷却回路分开，但动力电池回路并未开启制冷， 由此可推测是为了保护动力系统电机温度（此处未测量）。图 13 为动力系统和动力电池分开冷却示意图。

充电后期：动力系统回路和电池包回路再次经历串联和独立工作两个模式。动力系统继续制热加热电池包回路，期间改变模式是为了降低电机温度。

4.2 高温快充

充电初期，第 510s 开始高温充电，至 767s 期间：散热器进水温度从 43.0℃升高至 44.8℃，出水温度从 43.0℃升高至 45.2℃；逆变器温度维持在 42.0℃；油冷器入口温度从 42.1℃升高至 44.6℃，出水温度维持在 43.8℃；阀至电机的温度维持在 42.8℃；电机至阀的温度从 41.8℃上升至 43.4℃；动力水泵流量从6L/min 上升到 14.3L/min；期间风扇一直开启。由于环境温度维持在 45.0℃，开启风扇并没有降低散热器回路温度， 反而在空调压缩机的作用下温度略有上升。

图 14 为高温快充充电初期动力系统热管理。

电池包自发热， 电芯单体最高温度从 43.5℃上升 至 47.0℃ ；电 池 包 进 水 温 度 从 43.4℃ 降 低 至35.7℃，和阀至电池包的温度保持一致；电池包出水温 度 从 42.7℃ 降 低 至 42.1℃ ， 期 间 最 高 上 升 到45.0℃，和电池包至阀温度保持一致；电池包水泵流量从 6L/min 上升到 14.3L/min。图 15 为高温快充充电初期电池包热管理。

图 15 高温快充充电初期电池包热管理

空调压缩机从第 578s 开启电池包冷却，此时无乘员舱制冷需求；chiller 出口的冷却液温度从 43.7℃降低至 21.7℃。图 16 为高温快充充电初期机舱热管理。

图 16 高温快充充电初期机舱热管理