由于全球气候变暖和能源短缺，越来越多的研究集中在插电式混合动力汽车等新能源汽车上。插电式混合动力汽车具有多个动力源，并且更大程度地向电气化方向转变。
动力电池、电机、充电机、功率电子都需要热管理，导致对热管理系统的组件、回路的复杂程度和控制策略都会增加新的要求。插电式混合动力汽车的热管理系统，主要有4个温度控制区间的回路：一是高温部件，如发动机、发动机机油、变速箱等，工作温度在95℃以上；二是中温部件，如电机、中冷器等，工作温度在65℃左右；三是中低温部件，如功率电子等，工作温度在50℃左右；四是动力电池，其工作温度在40℃以内。
文章以一款混合动力汽车为研究对象，分析了插电式混合动力汽车热管理系统的构型，并通过试验分析混动模式下不同工况热管理系统的性能，以期为插电式混合动力汽车热管理系统的设计开发提供借鉴。
1.1冷却系统
高温回路由散热器3、发动机冷却、变速箱油冷器和乘员舱采暖的暖风芯体组成。在低温冷启动时，发动机快速暖机，电加热器（PTC）可做辅助加热，为乘员舱提供暖风，保证乘员的舒适性。暖机之后，PTC关闭，利用发动机余热对变速箱油进行加热，提高变速箱效率，并为乘员舱提供暖风，降低能耗。高温环境中，散热器3配合风扇对发动机和变速箱进行有效冷却。
中温回路由散热器2、水冷中冷器、电机冷却、增压器蜗壳冷却组成。其中水冷中冷器集成在进气歧管中，这种布置结构紧凑，冷却效果比传统的风冷中冷器好。
中低温回路包含低温散热器1、充电机和功率电子冷却。动力电池冷却回路通过电池冷却器（chiller）以空调回路中的冷媒对电池包冷却液进行冷却，保证电池包在高温环境中的温度可控制在40℃以内。
1.2空调系统
由图1可以看出，空调系统中冷凝器布置在低温散热器1后，冷媒通过冷凝器冷凝后，分成2个并联回路，一个回路通过蒸发器为乘员舱进行降温，另一个回路通过chiller换热器对电池包冷却液进行冷却，这2个回路通过电磁阀和膨胀阀来控制回路通断和冷媒的流量。
2试验方法
2.1试验设备
热管理试验在环境模拟试验室完成，设备包括底盘测功机、冷却风机、转毂、阳光模拟系统、功率分析仪、温度等传感器。
2.2试验工况
为了考察本款车型在高温环境中，混动模式下热管理系统是否能有效地满足整车冷却和空调的需求，以及动力电池电量（SOC）的不同对热管理系统的表现的影响，设计了以下高温工况，如表1所示。其中低SOC是指SOC≤20%；高SOC是指SOC≥80%。
3.1冷却系统性能
通过对表1中不同的试验工况进行测试，获得了混合动力汽车高温、中温、低温和电池循环回路冷却性能试验结果，如图2~图5所示。
在车速为40km/h，爬坡度为10%的稳态工况下，动力电池高、低SOC状态对发动机回路、电机和功率电子水温影响比较小，而对动力电池回路水温有比较明显的影响。由图2~图3可知，发动机回路水温迅速上升至发动机大循环开启，达到热平衡温度为103℃，电机回路热平衡水温为65℃，功率电子回路热平衡水温为55℃。动力电池为低SOC工况时，发动机大部分电流提供给电动压缩机，给电池包充电的电流小，同时电池放电电流也小，电池包的发热量比高SOC时小，因此低SOC工况电池包回路冷却介入时间比高SOC工况晚，但是达到平衡的温度是一致的。
由图4~图5可知，在NEDC（新标欧洲循环工况）下，开始的城市循环阶段的功率需求比较低，发动机、电机、功率电子的发热量小，因此各个回路的冷却液水温上升缓慢，市郊高速工况发动机的功率需求高，水温上升较快。在NEDC循环结束时，不同动力电池电量（SOC）状态的工况，发动机最高温度基本一致，可达到95℃，电机回路水温低于60℃，功率电子水温低于55℃。而动力电池高、低SOC状态对动力电池回路水温有比较明显的影响，与稳态工况时的影响趋势一致，低SOC工况电池包回路冷却介入时间比高SOC工况晚。
3.2空调系统性能
根据表1的试验工况进行测试，通过分析空调出风口温度和乘员舱头部温度的试验数据，评估研究对象的空调系统性能，如图6~图7所示。
由图6、图7可知，在高温环境不同工况下乘员舱空调出风口温度控制在10℃左右，乘员舱头部平均温度控制在26~27℃左右；稳态爬坡工况（工况一和二）的车速比NEDC循环的平均车速高，冷凝器进风量大，空调出风口温度低于NEDC循环工况的出风口温度，空调性能更好。动力电池低SOC时，动力电池换热器chiller分配冷媒的流量少，乘员舱制冷回路分配的冷媒流量多，因此动力电池低SOC工况比高SOC工况的空调制冷效果好。
1）该款插电式混合动力汽车的热管理系统结构复杂，由不同温度控制区间的四大冷却回路和乘员舱空调降温回路组成；
说明：文章来源中国汽车技术研究中心有限公司
