摘要：为使能量损失最小，从热力学的角度对电动汽车电机及电机控制器热管理系统的串联构型和并联构型进行熵分析，得到系统的有效能损失和不可逆度，并通过仿真分析得到两种构型的系统不可逆度与车速、冷却液流量和空气流量的关系。结果表明两种构型的系统不可逆度随冷却液流量和空气流量的变化趋势相似，并联构型在低车速下较串联构型具有优势，但随着车速增加，串联构型将更具有优势且占优势的车速区间更大。最后，以不可逆度最小为目标，对每一车速工况进行最优冷却液流量和空气流量匹配。前言电动汽车的驱动电机通常具有很高的功率密度，会带来严重的温升问题，从而对电机的运行性能、效率以及使用寿命产生显著的影响[1]。电机控制器作为驱动系统中的关键部件，其控制箱体内的IGBT 功率模块会因为长时间的运行以及频繁开闭而产生大量的热量，从而影响电机的输出特性以及驱动系统的可靠性[2]。目前对电机及电机控制器的热管理的研究主要集中在电机与电机控制器本身散热结构的优化上，如文献[3-5]，对于热管理系统的单独研究仅少数学者涉及，如Wulff C 等人[6]研究了电机及逆变器的温度对电驱动系统的效率的影响，以实现冷却系统中对元件的最优温度控制。王庆年等人[7]研究了电机及电机控制器的串联液冷模式，提出了电机最佳冷却水温度控制策略。在电机及电机控制器的热管理结构上，在目前的研究中大多采用了二者串联的结构，如文献[8]。另一方面，电机及电机控制器热管理系统作为一个能量系统，存在能量的消耗和损失。由于一切实际过程均存在不可逆损失，而熵产是系统不可逆性大小的度量，是系统有效能向无效能转变造成的，采用热力学方法对热力系统或热力过程进行分析，可以从更本质的层面对系统或过程的能量损失进行优化，实现从根本上节能的目的。Bejan A[9]提出了熵产最小化方法用于热力系统的优化。Bahmanyar M E 等人[10]采用熵产分析方法对垂直蒸汽发生器的性能进行了分析，通过减少熵产来实现垂直蒸汽发生器的性能优化。陈则韶等人[11]研究了热泵系统的不可逆度，并对热泵系统的热力参数进行了优化。熵产分析法在多个领域进行了广泛研究，然而该方法在电动汽车的热管理方面却鲜少有运用。针对目前电机及电机控制器集成化、一体化的发展趋势，电机及电机控制器热管理系统构型单一、系统研究不充分等不足，结合熵产分析方法在能量系统分析上的优点与广泛运用的基础，本文在研究过程中主要作出了如下贡献：同时研究了电机及电机控制器热管理系统的串联构型和并联构型，为电机及电机控制器的热管理构型设计作出了新的参考；将熵产分析法运用到热管理系统中，定义了系统的不可逆度，并以此为指标对两种构型的不可逆性进行比较以及实现运行时冷却液流量和空气流量的最优匹配。
