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热管理电控系统

车辆热管理中电控系统的研究现状

引言：车辆热管理的主要研究内容包括热管理对象热特性研究、热管理系统集成以及热能综合利用等；广泛意义上包括对所有车载热源系统进行综合管理与优化，其中车载热源系统包括发动机的冷却系统、润滑系统、进排气系统和发动机机舱空气流动系统以及驾驶室的空调暖风系统等。发动机热管理系统研发的关键技术之一是热管理系统与发动机运行的匹配技术以及系统优化控制策略的选择问题。热管理系统效率很大程度上依赖于系统优化控制策略，控制对象包括水泵转速、电控节温器阀门开度以及冷却风扇转速等。可以根据汽车发动机实际工作和试验情况，依据系统优化原则来制定智能化电控热管理系统控制策略，使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围。

实验室研究情况：我们实验室主要从事车辆热管理系统方面的研究，随着车辆传动方式的不断变化（机械、液压、电传动，以及它们的复合形式），车辆的功率流和热流传递也发生了很大的改变，因此针对不同的传递方式，设计出相对应的热管理控制策略是非常重要的。另外，随着车辆控制智能化的进程不断加深，通过控制实现可调节、精调节，充分利用车辆运行过程中损失掉的热能，是实现节能减排的必要手段。我们实验室在车辆一体化热管理中也引入了越来越多的电控技术，并做了许多的研究工作。目前的主要研究领域集中在冷却系统这一块，通过研究部件的传热规律设计相应的高低温循环水路，借助电控技术实现风扇与循环水泵之间以及它们与发动机和控制模块之间的最佳匹配，从而使发动机和控制模块等工作在一个最佳的温度范围内。另外借助测试技术（温度、压力、转速），我们分析了电传动履带车辆冷却系统部件热耦合关系，以及不同工况下的热平衡时的传热规律，建立了冷却系统故障与热容、热阻的对应关系，可用于电传动履带车辆冷却系统的故障诊断中。

现阶段国内外车辆热管理电控知识的研究主要在以下几个方面：

1.按需求控制系统各部件运行参数

机械驱动式冷却水泵和冷却风扇使冷却介质流量取决于发动机转速，无法按需求调节冷却

可以保证发动机工作平稳，有利于延长发动机的使用寿命。郭新民等【8】对汽车智能化可控式冷却系统的开发进行了较多研究，他们开发出能够对节温器实现多元联合控制的智能冷却系统，该系统可以精确，自动地调节发动机冷却液的温度，使发动机在各个不同工况下都能在最合适的温度范围内工作，提高了发动机的工作可靠性和经济性。

1.4可控润滑系统

机械驱动式油泵的压力润滑系统功耗大，不易调节。设计出可控供油量和供油定时的发动机润滑系统，实现按需分配机油可提高环保性和经济性。Zoz研制了发动机润滑系统流动与传热模型，给出预测润滑油箱温度的模型【9】；MANBW公司设计了AlphaACC电子定时气缸注油装置现已在船用柴油机上使用；德国的SchwaderlappM提出在压力润滑系统采用可调型元件的设想，并运用一种可调型机油泵，取得很好的试验效果【10】。MasahikoMakino等开发了应用于汽车空调系统的小型高效的电控压缩机和相应的变换器【11】，与带式传动压缩机相比，效率更高，特别在怠速情况下温度更加稳定。

电控冷却系统对发动机性能的影响：1）根据运行工况动态调整冷却量，避免冷却过度和冷却不足，改善冷却效果；2）机械驱动式冷却系统的散热设计标准是满足全负荷时散热需求，因而在部分负荷工况下冷却过度导致发动机功率浪费，而电控冷却系统能有效地提高发动机的冷却液温度和热效率，从而改善燃油经济性；3）根据运行工况动态调整电控泵和电控风扇的转速，其能耗要低于机械驱动式的冷却系统，即使考虑到电能的转换效率只有机械能效率的一半，燃油经济性仍得到改善；4）Kyung-Wook研究电控冷却系统对发动机启动和排放性能的影响【12】，结果表明，较高的冷却介质温度和较低的冷却介质流速时，HC和CO排放量减少，但NOx排放量有所增加；在较低的冷却介质流速下能取得较高的暖车效率。

2测试技术

热管理系统需要采集大量的参数，如温度、压力、转速及行驶速度等。先进的测试手段、高精度的传感器以及合理地布置测点是准确测试车辆工作参数的基础。Berneburg等研究将激光多普勒测速仪和其他测量技术应用于发动机舱内空气速度分布的测量【13】。VALEO发动机冷却试验室在散热器两侧合理布置测点，有效地在环境气候风洞中实现对车载散热器两侧的冷却水和空气的流速、温度和压力等的测量【14】。Scott设计了一种直径仅为26mm的半球形传感器，用于直接测量车辆底盘的局部传热系数【15】。VictorReinz公司在发动机气缸衬垫中嵌入温度传感器，与传统装在缸盖水套中的传感器相比，离燃烧室更近，对温度变化的测量更加可靠和快捷【16】。MartinLiess等设计了新型测温计，运用相应的补偿算法减小热量传递的“滞后效应”引起的测量误差