西门子複合動力車輛冷卻系統仿真模型建立.pdf
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复合动力车辆冷却系统仿真模型建立
曹清辉
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, 杨青松
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华擎机械工业股份有限公司 动力装备部
Tel: 886-3-3818001 ext.758 ，Fax：886-3-3818002
33743桃园市大园区横峰里30邻3号
E-mail: ching-huei.tsao@haitec.com.tw
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, ben.yang@haitec.com.tw
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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
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-in Hybrid
Vehicle)，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。
Simcenter
Amesim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
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、(3)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，(2)
电力电子/电池模块冷却回路，透过Simc
enter
Amesim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 (Stage of
Charge)处于电量足够的状态。
发动机冷却回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。
图(1) 发动机冷却系统模型
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