李 昕

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 当前主流技术方案相关背景

目前很多车企增程式汽车采用液液换热器对电机电控等部件的热量进行回收，将热量传递给冷却水循环，用于发动机预热、辅助驾舱采暖以及电池保温等。但是，现有的很多方案，存在以下两点老大难问题：①现有方案效率低下，热量转化较慢；②现有方案每套系统里面都单独带循环水泵，成本和布置压力大。本系统以解决现有方案的局限性为出发点，兼顾系统更强大的兼容和拓展性能而实施。后文将对此作详细的介绍。

2 本系统技术方案的详细阐述

本系统在某增程式轻卡车型上搭载使用，目前样车完成下线并正在进行相关标定。本系统通过与多通电磁阀的连接配合和控制，实现冬季驾舱的快速制热和电池保温，提升热量转换效率同时减少系统成本。同时，在夏天可以对散热不足点进行补偿散热。

本系统的热管理图如图1所示，蓝色线路代表冷媒回路，黑色线路代表冷却液回路（下文称水路）。水路循环主要有四大块：①电机和电控系统水路，②驾舱暖风系统水路，③发动机散热系统水路，④电池加热系统水路。本系统结合实际应用中各个系统的时效性进行设计，将电机和电控系统水路，驾舱暖风系统水路，发动机散热系统水路整合为共用水路，通过电子控制的三通阀和四通阀进行切换，从而实现高效率热传递和交换。

本系统有以下几个工况，水路循环通路部分以红线表示。

1）如图2所示，在冬天启动时，发动机水温上升需要一定时间，而此时电机和电控系统已经开始工作并产生了一定热量，此时1号三通阀连接散热器端关闭不参与散热，1号截止阀截止，1号四通阀和2号四通阀按图2状态通断，余热仅仅用于驾舱的采暖，水循环通过电子水泵提供动力。这种工况用于驾舱采暖优先度较高的情况，待发动机水温上升后再切换电磁阀的通断状态。

图2 余热单独给暖风加热

2）如图3所示，在冬天启动时，发动机水温上升需要一定时间，而此时电机和电控系统已经开始工作并产生了一定热量，此时1号三通阀连接散热器端关闭不参与散热，1号截止阀截止，1号四通阀和2号四通阀按图3状态通断，余热通过液液换热器优先给动力电池加热，让动力电池快速升温到理想工况，水循环通过电子水泵提供动力，待发动机水温上升后再切换电磁阀的通断状态。

图3 余热单独给电池加热

3）如图4所示，在冬天启动时，发动机水温上升需要一定时间，而此时电机和电控系统已经开始工作并产生了一定热量，此时1号三通阀连接散热器端关闭不参与散热，1号截止阀截止，1号四通阀和2号四通阀按图4状态通断，余热进入发动机大循环，辅助发动机快速预热，水循环通过发动机水泵提供动力，等发动机水温高于余热温度时再切换各电磁阀的通断状态。

图4 余热辅助发动机预热

4）如图5所示，在冬天启动时，发动机水温上升需要一定时间，而此时电机和电控系统已经开始工作并产生了一定热量，此时1号三通阀连接散热器端关闭不参与散热，1号截止阀截止，2号三通阀截止，1号四通阀和2号四通阀按图5状态通断。此时余热可以同时给驾舱和动力电池加热，水循环通过电子水泵提供动力，待发动机水温上升后再切换各电磁阀的通断状态。

图5 余热给电池和驾舱同时加热

5）如图6所示，在夏天高温时，各个模块均需要散热，此时1号三通阀如图6所示状态，1号截止阀打开，四通阀均关闭。对于电机电控模块，电机散热器开始正常工作，电子水泵工作，该模块进行自散热。发动机通过散热器进行自散热，而动力电池通过CHILLER进行散热。

图6 夏天各模块自散热

6）在夏天温度特别高时，部分模块如存在散热不足的情况时，系统进入全散热模式，即全车的散热器均开启并参与散热，此时各电磁阀的状态如图7所示。电子水泵关闭，散热系统水循环通过发动机水泵提供动力。暖风芯体、散热器、电机散热器均参与散热。若发动机水温过高（通常情况下，电机电控温度低于发动机），可以调整1号四通阀和2号四通阀的状态，启动暖风芯体和散热器散热，电机电控模块进行自散热。具体需要根据系统的计算情况，总之，电机散热器、散热器、暖风芯体可以独立工作也可以全部工作，也可以两两进行协同补偿工作。

图7 夏天全散热

本系统设计一种余热回收系统，通过电控截止阀、三通阀、四通阀的状态，实现水路的特异性循环和水温的自调整，使得零部件始终在最佳工况下运行。通过余热的直接利用，提升了热量传递的效率。通过水泵的间接利用，减少了水泵的个数，有效降低成本。本系统可以适应温差更大的高温和低温。

3 本系统的亮点

1）本系统水路的互联设计，水循环系统可以在1套、2套、3套之间转换。

2）本系统水循环动力供应的设计，小循环取消独立水泵降低成本和PPM，采用2套主水泵，通过电磁阀修改水泵服务的水路[4]。

3）本系统1号三通阀的设计，对电机散热器实现了“短路”的控制。在不需要该散热器时，通过类似电路系统中短路的设计，将该散热器屏蔽，水流通过管路直接用于其他系统的加热。

4）本系统多模式余热回收的设计，根据发动机、驾舱、动力电池的优先级进行识别并控制电磁阀状态。

5）本系统各种散热模式的设计，全散热模式，整车散热器包括暖风芯体，全部参与散热，用于极端高温工况。补偿散热，用于某个零部件散热能力不足的工况[5]。

综上所述，本系统为某增程式商用车的余热回收和散热系统，冬天余热回收，夏天散热补偿。目前搭载汽油机增程器。若搭载柴油机增程器，余热还可用于冬天尿素解冻，系统具备一定的拓展性。

4 结束语

随着新能源汽车的普及，商用车领域也掀起了混动和纯电动的旋风。目前市面上新能源商用车BEV为主销，部分车企已经着手于PHEV和REEV车型的开发，电池的容量基本都在15kWh以上，充电功率3kW以上。这就意味着这些车型已经采取了一些热管理措施。不同于传统汽车底盘三大件，新能源汽车的“三电一热”即电池、电机、电控以及热管理占据更重要的地位。随着后期电池容量的增加以及充电功率的增加，如超充的引入，电池的热负荷会大幅增加。与此同时，整车零部件和控制器的增加意味着布置空间的减小，热害的侵扰可能比以往要更多。这些都对我们的热管理设计提出了更大的挑战。当然，我们也会不断地去探索新的热管理模式，实现技术的不断进步。