新能源汽车热管理系统设计【字数：8857】
摘 要针对新能源汽车中控制器、电池包的散热问题，以及低温环境下电池效率问题，本文研究设计了新能源汽车热管理系统。热管理系统包含电子水泵、散热铝板、散热风扇、热管理控制中心，构建了一个通过冷却液回路散热的热管理系统。系统能根据控制器或电池包温度的高低控制电子泵的转速，以此控制冷却液的流速；同时可以设定冷却风扇的转速，控制散热的速度。同时热管理系统的数据是有相应的无线结构，将系统的数据反馈给新能源汽车的ECU控制单元，以供整车的控制决策使用。
目录
1、绪 论 3
1.1研究的背景 3
1.2研究的现状 3
1.3系统的用途和功能 4
1.4本文的主要工作和内容安排 5
2、热能管理系统总体设计 6
2.1系统的特点和优势 6
2.1.1系统的创新性 6
2.1.2 优势 6
2.2热能管理技术方案 7
2.3系统的工作原理 8
3、系统的传热介质 9
3.1换热介质的简介 9
3.2空气介质 9
3.3液体介质 9
4、系统核心控制板的设计 10
4.1控制板的总体结构设计 10
4.2控制板的硬件电路设计 11
4.2.1 控制模块 11
4.2.2温度采集模块 11
4.2.3加热和冷却模块 12
4.2.4开关电源模块 13
4.2.4 CAN通讯模块 14
4.3核心控制板的总电路图 14
5、系统实物图 16
5.1系统实物介绍 16
5.1.1系统核心控制板 16
5.1.2散热模块 17
5.1.3系统实物连接图 19
6、测试结果 20
6.1测试步骤 20
6.2测试结果 20
7、总 结 21
参考文献 22
致 谢 23
1、绪 论
1.1研究的背景
随着时代的发展，新能源汽车的产量和种类也越来越多，而其 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
中性能超强的锂电池在电动汽车领域中称得上鹤立鸡群。但由于技术还不成熟，采用锂电池作为动力来源的电动汽车在持久性和行驶的性能等方面都不太能和传统燃油汽车相媲美,不能满足实际工作的需求和人们的期望。与其他种类电池相比，锂离子电池具许多优点，例如电压高、重量轻、无污染等。
然而，锂离子的操作性能高度依赖于操作温度。工作温度过高不能保证锂离子的安全性，如果工作温度过低，化学反应速率降低，锂离子电池容量降低，续航里程和驱动性能变差，会受到极大的影响。因此，对电池组的温度控制的研究对于确保电动车辆的正常运行是非常必要的。在锂离子电池充电和放电过程中，电池的核心和其他内部结构会产生热量，如果热量不会随着时间的推移而扩散，电池内部会积攒大量的热量，从而降低电池的工作性能。为确保电池性能，通常需要高效的热管理系统，因为动力电池组必须在适当的温度范围内运行。
本文设计的热管理系统就是主要解决车用动力电池系统的关键技术，通过液体循环流动冷却的方法来控制系统温度提高能量的利用率、使电池模块温差降低，使保障电动汽车的性能、寿命以及安全都能够得到保障。同时我们的热管理系统也更加智能化，独创的流道设计使系统会随着汽车温度的增加，提升系统中电子水泵的功率，从而起到更好的恒温效果。我们使用的算法有着高效和高可靠性，使水泵在室外温度较低的情况下，也能够让电池的性能保持在良好的状态，提高电池的能量效率。同时热管理系统的数据是可视化的，我们将通过ECU将数据传输到屏幕上，让客户可以随时查看爱车的工作状况。
1.2研究的现状
国内对整车或整机热能管理的研究尚不成熟，尚处于起步阶段。目前，正在东南大学，浙江大学，西安交通大学和清华大学进行整车或整机的研究。在汽车热管理研究方面，中国尚不成熟。大多数国内公司主要致力于单个组件研发，系统层面的控制系统正在大力研发中。
汽车冷却系统的发展更加强大，对电子控制应用的需求也在增加，但对于大型车辆而言，变化并不显着。在过去的40到50年间，大型车辆热管理系统的基本结构没有发生显着变化，一些部件（冷却液泵和恒温器）的设计没有发生显着变化。传统的恒温器通常使用蜡注射恒温器，该恒温器只能从冷却剂温度的单个点（80到85°C）进行控制（恒温器在85°C时开启，在80°C时关闭）。未能满足未来的冷却系统要求来精确控制冷冻水流量。研究结果。在环境温度为25℃的道路上行驶的车辆的恒温开启（大循环）时间节约了90%。
郭新民及其同事研究了发动机冷却系统的系统，有一个由液压马达驱动的控制单元泵，可以自动调节风扇和水泵的速度。当暖机在低温预热时，预热时间可以降低50％，减少预热时间。预热阶段可以节省42%~44%的燃料。此外，张钊也做了相关研究，发动机已经完成了测试和仿真计算得出的该电子控制冷却系统，最终的结果是在最佳温度下在各种运行条件下，使用先进的智能冷却系统，在不同的温度环境下发动机工作都能够保持在最佳温度范围。该系列通过提高冷却系统的效率和减少泵损失，大大提高了燃油效率和发动机输出。制造商和设备已经在发动机热管理方面投入了大量精力。郑州宇通集团的发动机生产于2007年，它可以行驶100公里，采用发动机热管理技术，可以精确控制发动机冷却液温度（86?95°），燃油510％的储蓄。潍柴还对发动机热管理进行了相关研究。
相比于传统的热管理，我们热管理系统和有这几个改变，其中的一个方向就是把从前大量使用的机械水泵换成现在使用较少的电子水泵，把有刷电机换成了无刷电机。另一方面则是把传统的通过汽车速度来控制散热效率换成了直接通过温度采集和数据处理来控制风机转速来把温度控制在合适的范围。
1.3系统的用途和功能
目录
1、绪 论 3
1.1研究的背景 3
1.2研究的现状 3
1.3系统的用途和功能 4
1.4本文的主要工作和内容安排 5
2、热能管理系统总体设计 6
2.1系统的特点和优势 6
2.1.1系统的创新性 6
2.1.2 优势 6
2.2热能管理技术方案 7
2.3系统的工作原理 8
3、系统的传热介质 9
3.1换热介质的简介 9
3.2空气介质 9
3.3液体介质 9
4、系统核心控制板的设计 10
4.1控制板的总体结构设计 10
4.2控制板的硬件电路设计 11
4.2.1 控制模块 11
4.2.2温度采集模块 11
4.2.3加热和冷却模块 12
4.2.4开关电源模块 13
4.2.4 CAN通讯模块 14
4.3核心控制板的总电路图 14
5、系统实物图 16
5.1系统实物介绍 16
5.1.1系统核心控制板 16
5.1.2散热模块 17
5.1.3系统实物连接图 19
6、测试结果 20
6.1测试步骤 20
6.2测试结果 20
7、总 结 21
参考文献 22
致 谢 23
1、绪 论
1.1研究的背景
随着时代的发展，新能源汽车的产量和种类也越来越多，而其 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
中性能超强的锂电池在电动汽车领域中称得上鹤立鸡群。但由于技术还不成熟，采用锂电池作为动力来源的电动汽车在持久性和行驶的性能等方面都不太能和传统燃油汽车相媲美,不能满足实际工作的需求和人们的期望。与其他种类电池相比，锂离子电池具许多优点，例如电压高、重量轻、无污染等。
然而，锂离子的操作性能高度依赖于操作温度。工作温度过高不能保证锂离子的安全性，如果工作温度过低，化学反应速率降低，锂离子电池容量降低，续航里程和驱动性能变差，会受到极大的影响。因此，对电池组的温度控制的研究对于确保电动车辆的正常运行是非常必要的。在锂离子电池充电和放电过程中，电池的核心和其他内部结构会产生热量，如果热量不会随着时间的推移而扩散，电池内部会积攒大量的热量，从而降低电池的工作性能。为确保电池性能，通常需要高效的热管理系统，因为动力电池组必须在适当的温度范围内运行。
本文设计的热管理系统就是主要解决车用动力电池系统的关键技术，通过液体循环流动冷却的方法来控制系统温度提高能量的利用率、使电池模块温差降低，使保障电动汽车的性能、寿命以及安全都能够得到保障。同时我们的热管理系统也更加智能化，独创的流道设计使系统会随着汽车温度的增加，提升系统中电子水泵的功率，从而起到更好的恒温效果。我们使用的算法有着高效和高可靠性，使水泵在室外温度较低的情况下，也能够让电池的性能保持在良好的状态，提高电池的能量效率。同时热管理系统的数据是可视化的，我们将通过ECU将数据传输到屏幕上，让客户可以随时查看爱车的工作状况。
1.2研究的现状
国内对整车或整机热能管理的研究尚不成熟，尚处于起步阶段。目前，正在东南大学，浙江大学，西安交通大学和清华大学进行整车或整机的研究。在汽车热管理研究方面，中国尚不成熟。大多数国内公司主要致力于单个组件研发，系统层面的控制系统正在大力研发中。
汽车冷却系统的发展更加强大，对电子控制应用的需求也在增加，但对于大型车辆而言，变化并不显着。在过去的40到50年间，大型车辆热管理系统的基本结构没有发生显着变化，一些部件（冷却液泵和恒温器）的设计没有发生显着变化。传统的恒温器通常使用蜡注射恒温器，该恒温器只能从冷却剂温度的单个点（80到85°C）进行控制（恒温器在85°C时开启，在80°C时关闭）。未能满足未来的冷却系统要求来精确控制冷冻水流量。研究结果。在环境温度为25℃的道路上行驶的车辆的恒温开启（大循环）时间节约了90%。
郭新民及其同事研究了发动机冷却系统的系统，有一个由液压马达驱动的控制单元泵，可以自动调节风扇和水泵的速度。当暖机在低温预热时，预热时间可以降低50％，减少预热时间。预热阶段可以节省42%~44%的燃料。此外，张钊也做了相关研究，发动机已经完成了测试和仿真计算得出的该电子控制冷却系统，最终的结果是在最佳温度下在各种运行条件下，使用先进的智能冷却系统，在不同的温度环境下发动机工作都能够保持在最佳温度范围。该系列通过提高冷却系统的效率和减少泵损失，大大提高了燃油效率和发动机输出。制造商和设备已经在发动机热管理方面投入了大量精力。郑州宇通集团的发动机生产于2007年，它可以行驶100公里，采用发动机热管理技术，可以精确控制发动机冷却液温度（86?95°），燃油510％的储蓄。潍柴还对发动机热管理进行了相关研究。
相比于传统的热管理，我们热管理系统和有这几个改变，其中的一个方向就是把从前大量使用的机械水泵换成现在使用较少的电子水泵，把有刷电机换成了无刷电机。另一方面则是把传统的通过汽车速度来控制散热效率换成了直接通过温度采集和数据处理来控制风机转速来把温度控制在合适的范围。
1.3系统的用途和功能
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