整车热系统集成

1、整车热系统集成整车热系统集成 1.整车热系统集成概述整车热系统集成概述 2. 动力总成冷却系统集成动力总成冷却系统集成 3. 整车热管理整车热管理 1. 整车热系统集成概述整车热系统集成概述 1.1 中国整车热系统开发的发展历程中国整车热系统开发的发展历程 1. 整车热系统集成概述整车热系统集成概述 1.2 整车热系统研究范围整车热系统研究范围 整车热系统 汽车空调系统 动力总成冷却系统 整车热管理 1.3 汽车热系统发展趋势汽车热系统发展趋势 1. 整车热系统集成概述整车热系统集成概述 1.4 1.4 集成的价值集成的价值 1. 整车热系统集成概述整车热系统集成概述 动力总成冷却系统设计输入

2、 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2.1 动力总成散热量输入动力总成散热量输入 2.1.1 动力总成输入动力总成输入 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 动力总成冷却系统 2.1.2 涡轮增压器冷却涡轮增压器冷却 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 发动机及涡轮增压器冷却需求 关注发动机新技术对散热量的影响：PFISIDI 集成式排气管 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2.1.3 变速箱冷却需求变速箱冷却需求 液力变矩器损失：受变速箱标定影响大 油泵损失 其它损失：齿轮搅油 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2.2 销售区域

3、销售区域 气温：热区，中等区域，冷区 车速：最高车速要求（德国） 坡度：最大坡度 l 各区域冷却系统工作的最恶劣工况 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 l 中东？撒哈拉？欧洲？中东？撒哈拉？欧洲？ 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 l 温度调研温度调研 月最高平均气温 2.3 整车负荷整车负荷 l 该车辆设计的最大工作负荷 满载车重：中高速爬坡的主要负荷 风阻系数：高速平路行驶的主要负荷 轮胎滚阻 车速：项目定义的最高车速（断油控制） 拖车：项目定义的拖车重量（欧洲？北美？） 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2.4 框架尺寸框架尺寸

4、l 允许的情况下，尽量争取大迎风面积 有利于换热器减薄设计，降低重量 有利于降低风扇功率，降低成本和能耗 有利于增加设计带宽，动力总成升级时避免车身改动 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 2.5 能耗需求能耗需求 l 降低能耗需求 油耗需求 成本需求 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 风扇功率降低 发电机功率降低 电池功率降低 l 降低能耗需求的方法 增大前格栅开口面积 调整格栅开口位置，尽可能正投影到换热器 改善气流导向 降低换热器风阻 降低发动机舱背压 增大换热器迎风面积 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 格栅开口正投影到换热器 改善密封，增加导流板 整车阻力 = 风阻

5、+ 滚阻 + 坡道阻力 风阻系数 横截面积 滚阻系数 车重 坡度 车重 发动机功率 = 动力 + 传递损失 + 附件损失 风阻系数 横截面积 滚阻系数 车重 坡度 车重 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 冷却系统设计 冷却系 统能力 动力总成功率扭矩 变速箱速比/换挡图 整车负荷/阻力 发动机台架数据 涡轮增压器散热 变速箱散热 整车 工作 点 动力 总成 散热 量 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 冷却系统设计 冷却系统耦合设计 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 l 框架尺寸一定 强化某一换热器设计会影响其它部件 单个部件本身也存在耦合设计需求 多工况耦合设计 内阻VS流量

6、 风阻VS风量 各工况均需满足性能需求 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 l 风扇 单双风扇 有刷，无刷 材料：尼龙，PP 压头VS风阻：高低负荷，日欧压头差别 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 冷却系统耦合设计 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 l 带中冷器的冷却模块结构 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 冷却要求 保护要求 动力性要求加速：启动/加速/全油门 l 压缩机切断控制 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 冷却系统控制 水温过高 空调压力过高 空调压力过低 转速过高 电压过高 电压过低 l 压缩机切断控制 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 冷却系统

7、控制 2. 动力总成冷却系统动力总成冷却系统 动力总成散热 效率 系统充注 空间尺寸 风量 性能 NVH 动力总成降低高负荷下的散热 冷却系统在工厂或售后充注 降低空间尺寸占用 提高风量利用率 满足各部件冷却需求 降低噪音振动 降低电量消耗 整车热管理研究 整车热管理不研究 3. 整车热管理整车热管理 由动力总成产生的热量分布，从而采取措施避免整车各零件超过温度限 值导致耐久性影响、损坏乃至燃烧 太阳辐射导致的温度变化； 零部件内部自身产热。 3. 整车热管理整车热管理 3. 整车热管理整车热管理 影响零件热可靠性的主要因素 零件材料特性：除密度、热传导率、比热等基本特性外，还要考虑 在长期置

8、于不同温度下对零件的影响 零件工作或所处的温度：包含车速、负荷、环境温度等条件 零件在对应的运行条件的时间、频次等：工况VS时间/频次 3. 整车热管理整车热管理 材料分类 金属材料 非金属材料 负荷材料 黑色金属及合金 有色金属及合金 有机材料 无机材料 3. 整车热管理整车热管理 例SAE J1128/ISO 6722-Low Voltage Primary Cable 3. 整车热管理整车热管理 本质是研究不同工况下，三者平衡和变化 热量产生速率 热量被空气带 着速率 热量在零件集 聚的速率 3. 整车热管理整车热管理 l 零件温度VS运行工况 环境条件 整车负荷 车速 风扇状态 时间长

9、度 3. 整车热管理整车热管理 l 考核工况 大量数据采集确定本地区的驾驶工况 3. 整车热管理整车热管理 l 发动机 最大热源 机油或水温过高会导致发动机过热 关注发动机高负荷怠速熄火后，缺乏空气流动带来的 对周边零件的影响；涡轮增压发动机尤甚 3. 整车热管理整车热管理 l 发动机排气系统（370-700） 常规行驶工况，约三分之一的能量通过排气系统 主要的辐射源 关注与周边零件的距离 3. 整车热管理整车热管理 l 前段冷却模块（100C） 冷凝器，中冷器，油冷器和水箱的部分热量，随空气进入发动 机舱 冷却模块带走动力总成和空调系统的热量，但热空气可能会导 致发动机舱内电池、电子模块等温度超标 3. 整车热管理整车热管理 l 隔热罩的使用 3. 整车热管理整车热管理 l