复合动力车辆冷却系统仿真模型建立.docx

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1、复合动力车辆冷却系统仿真模型建立摘要复合动力车辆动力系统，除传统内燃机外还包含动力分配模块、电力电子/电池模块等,车辆走行时各模块进行运转皆会产生热量，产生之热量必须透过冷却系统进行散热，以确保系统能正常运作，透过仿真模型可快速修改冷却回路设计参数，并可仿真系统于不同工况下运转情形，快速了解系统热交换情形，进而确认组件优化设定值，以提高工作效率，缩短开发时程，有效降低成本。关键词复合动力、发动机、冷却系统、热量、优化12目录1.前言32.复合动力车辆冷却系统仿真模型建立32.1.发动机冷却回路模型42.2.动力分配模块冷却模型62.

2、3.电力电子/电池模块冷却回路模型83.仿真模型标定103.1.动力分配模块模型标定103.2.电力电子/电池模块模型标定114.仿真模型灵敏度分析125.结果与建议141212/、八1.前言因应温室效应及空污等相关环保议题及各国不断加严的油耗、排污法规，使得节能减碳为目前各大车厂重要需解决问题。世界各大车厂皆以改善油耗、减少排污为目标，在现有发动机为基础下上不断寻求改善方案，开发出更卓越的技术以对应法规的要求，并改善排放污染的问题。使用新能源或复合动力是达到节能减碳的快速方法，插电式复合动力车辆(PHEV，Plug-inHybri

3、dVehicle)，就是其中一种。插电式复合动力车辆(PHEV)，主要在车辆上安装电池模块让车辆可以于短程行驶时使用，复合动力车上另配置有发动机及增程系统故当车辆需要长途行驶时仍可像传统汽油车一样畅行无阻。不论是传统发动机车辆或是复合动力车辆，系统做动时皆会产生热量，在高温的工况下热会影响系统组件作动效率及使用寿命，为确保系统能在各工况下正常做动，冷却系统的设计是相当重要的一环工作。SimcenterAmesim软件内建液压、气压等各式具模块组件库，可用来快速搭建冷却系统仿真模型，透过仿真模型可直接进行系统参数的设定及调整，并可搭配

4、优化工具，进行设计参数优化，对冷却系统设计来说是非常有效率的工具。2.复合动力车辆冷却系统仿真模型建立(3)复合动力车辆冷却系统涵盖范围包含：(1)发动机冷却回路、(2)空调系统冷却回路、动力分配模块冷却回路、(4)电力电子/电池模块冷却回路，复合动力系统运作时，不论是发12动机、动力分配总成、电力电子/电池模块等皆会产生热量，为确保各回路皆能正常运作，冷却系统的设计是相当重要的，冷却系统主要功能就是针对上述回路进行温度控制，以确保组件皆能维持正常工作温度，不会过热，以让复合动力车辆发挥最高效率。本文主要针对复合动力冷却系统仿真模型

5、建立方法进行说明，主要探讨范围为：(1)动力分配模块冷却回路，⑵电力电子/电池模块冷却回路，透过SimcenterAmesim工具软件进行复合动冷却系统仿真模型搭建，以快速确认冷却系统设计是否可满足需求及找出冷却系统优化方案。2.1.发动机冷却回路模型复合动力车辆所搭载发动机为一般传统发动机，其冷却回路包含：水泵、水套、节温器、水箱等组件，发动机在复合动力车辆中主要功能为高车速时作为主要动力源，在中、低车速则用来带动同轴发电机(ISG)进行发电，对电池回充，确保电池SOC(StageofCharge)处于电量足够的状态。发动机冷却回

6、路仿真模型搭建系利用IPF-Engien组件库件进行搭建，搭建时依据发动机实际物理模型搭建，将其冷却回路依序利用等校模搭建完成，最后再与其他冷却回路连结，如图(1)所示为发动机冷却系统模型。CariliilEiMgP—新i■；i—j一i-.J卄匸II”图(1)发动机冷却系统模型1222动力分配模块冷却模型动力分配模块内含：驱动马达（TM）、同轴发电机（ISG）、齿轮系统、离合器系统等，其中ISG承接发动机动力进行发电以维持整车电量平衡，TM则是作为车辆驱动源，齿轮系统则让发电机与马达以最适合齿比运作，ISG/TM作动模式则是透过离合

7、器及液压系统进行动力模式切换，不论ISG或TM车辆走行时皆会整生热量，透过动力分配模块内部液压油（ATF）带走热量，在流至外却器进行热交换，以确保动力分配模块内部所有组件皆能维持正常工作温度。如图（2）所示，为动力分配模块冷却回路示意图。動力分配ISG模組總成TM外部冷卻器图（2）动力分配模块冷却回路图动力分配模块冷却回路仿真模型，主要发热源包含：ISG本体、TM本体及离合器（CO离合器、C1离合器）、外部冷却器。ISG/TM仿真模型暂不考虑转子与静子之间细部热交换，将转子/静子视为同一热质量块,模型中计算发热量后再透过热交换组件与

8、模块内部液压油进行热交换，如图（3）所示为ISG/TM热交换模型12堂畝orandrah*:■b"i—G*1TractwnMotor…-■■-■*=-■-(j«T如TStolcH,*1d"Genr『•須Ellrator51m£«Qw心