引言

本文在對整車熱管理系統熱安全和熱保護要求的基礎上，制定架構的整車熱管理系統熱安全和熱保護性能目標和開發策略。在某架構的整車熱管理系統的開發工作中，各類車型整車熱管理系統原理圖必須有關聯性和繼承性，并采用共同的工程解決方案實現架構的整車熱管理系統功能和性能目標體系化，并完善整車熱管理系統的匹配和仿真方法。

還采用零部件模塊化方案保證零部件有合適的尺寸帶寬以滿足不同車型的性能要求，并采用共用的接口界面和相同的制造體系降低生產成本。

利用架構樣車進行整車熱管理系統的試驗驗證，實現架構整車熱管理系統的高效高質量設計開發。目前為止，架構開發技術的論文文獻有一些，但是整車熱管理系統開發相關的論文文獻很少，進行這方面的探索很有必要，也十分重要。

1架構開發中的整車熱管理系統定義和開發目標

1.1架構開發中的整車熱管理系統定義

架構整車熱管理系統相關零部件，是指一系列代表整車熱管理性能的零部件和模塊總成。針對不同的子架構和車型的整車熱管理系統的差異化需求，組成既有共性又有差異性的整車熱管理系統，熱管理系統相關的模塊、平臺和車型之間的相互關系如圖1所示。

架構的整車熱管理系統應具有以下六個特征。

（1）共同的工程解決方案：架構內的同類車型的熱管理系統原理圖相同，架構內同類車型熱管理系統原理圖相同，不同類型車型的系統原理圖有明確的集成拓展關系。開發流程、功能性能目標體系、仿真、標定和試驗方法基本一致，可拓展性和可推廣性強；

（2）一組共用的熱管理零部件系統：在保證工程解決方案相同的前提下盡最大可能地實現關鍵零部件共用；

（3）共同的功能和性能限制：共用的工程解決方案決定了架構內所有車型具有一定的熱管理性能共性，并且建立起工程解決方案之“最優性”；

（4）合適的尺寸帶寬：用共同的工程方案解決關鍵尺寸在一定范圍內的浮動，進一步滿足架構各車型的整車熱管理系統的性能要求；

（5）一組共用的整車熱管理系統界面：用以保證關鍵架構整車熱管理系統零部件的共用性；

（6）相同的制造體系：統一架構車型相同的制造體系確保企業整體制造規劃的靈活性。

1.2架構開發中的整車熱管理系統開發目標

某架構開發初期主要由燃油車、HEV兩類車型組成，正在進一步擴展到PHEV、REEV和EV等車型。

架構的整車熱管理系統開發目標有四個領域F（功能和性能）、Q（質量）、C（成本）和D（開發周期）。F（功能和性能）領域的開發目標。功能方面要滿足燃油車和HEV等各類車型對各種使用工況下的整

車熱管理功能的要求。整車熱管理性能方面主要是兩個方面：發動機和電驅動系統的熱平衡溫度要分別低于四種典型工況（兩個高溫低速爬坡工況、一個高溫緩坡工況和高溫怠速工況）的許用溫度，動力艙主要零部件要符合熱保護所要求的溫度限制要求，整車熱管理系統對整車動力經濟性改善貢獻方面的目標，今后要逐步完善。

Q（質量）領域的開發目標。根據系統潛在失效模式（DFEMA）提出開發問題再發防止對策。

C（成本）的開發目標。通過架構的整車熱管理系統設計，凸顯架構的整車熱管理系統的特征，確保架構內的模塊和核心零部件的通用化率，實現成本目標。

D（開發周期）領域的開發目標。通過架構的整車熱管理系統設計并且通過架構樣車的試驗驗證，拓展車型的開發周期可以大大縮短至（30～50）％以上。

2架構的整車熱管理系統的開發策略

2.1架構的整車熱管理系統開發原則

對于平臺化開發過程中的整車熱管理性能來說，整體的實現策略是平臺內不同類型車型采用繼承性很高的系統回路結構，通過不同的核心零部件配置車型類型和大小的差異化，確保平臺內各車型整車熱管理性能均達標。

在架構開發過程中，要有明確的策略實現架構內平臺和車型的變化。平臺內各車型的整車熱管理系統的差異通過可變部分進行調整，這些變化在同一架構內均可實現，即架構具有包容性。與此同時，架構的整車熱管理系統設計中還存在不可變部分，此部分的布置和設計對架構內所有車型是一致的，也是結構設計的關鍵。由于一個架構會涉及架構內所有車型的沿用，其優點可以繼承，其缺點亦會并存，因此架構的整車熱管理系統的不可變部分的設計是至關重要的。

2.2整車熱管理系統核心零部件的模塊化策略

整車熱管理系統的主要作用是為了保證動力總成的主要部件（發動機、三電系統、變速箱等）工作在合適的溫度區間，保證它們的熱安全，有利于整車動力經濟性目標的實現。如圖3和圖4所示，燃油車和HEV車兩類車型的整車熱管理系統主要由空調系統模塊、前端模塊兩個模塊以及各種水泵、控制閥、管路和支架等組成。架構內的各類車型的熱管理系統原理圖有很高的共用性和繼承性，模塊和回路零部件的共用性和系列化就比較容易實現。

架構的熱管理系統核心模塊和零部件的選擇原則如表1所示，具體的零部件選型還是進行初步的匹配計算和詳細的系統仿真分析。空調箱（HVAC）開發工作量大，開發周期長，需要考慮架構內各車型的最大制熱量和最大制冷量，盡量地布局少量規格不同的空調箱數量。空調壓縮機價格高，架構內只能選用少量排量規格（零部件尺寸帶寬）不同的壓縮機。架構內各車型前端模塊中的核心零部件除了散熱器芯厚（零部件尺寸帶寬）要隨整備質量而系列化以外，其它零部件基本不變。熱管理系統回路中其它零部件，如冷卻液水泵、電池冷卻鼓風機、制冷劑回路和冷卻液回路控制閥等，除了制冷劑回路和冷卻液回路的管路和支架以外，都保持基本不變。

2.3整車熱管理系統V字形開發流程

架構的整車熱管理系統開發與單一車型的整車熱管理系統開發有所不同，需要重點考慮架構的整車熱管理系統的共同特征的實現。通過逐步完善圖3所示的V字形開發流程的各項開發技術，提高架構內各車型的整車熱管理系統的模塊和回路零部件的共用性，降低開發難度，縮短開發周期，減少零部件成本和系統開發成本。

3架構樣車整車熱管理系統的試驗驗證

為實現架構整車熱管理系統開發的功能性能目標，并考察熱管理系統的模塊化和核心零部件系列化是否可行、共同的工程解決方案是否合理，需要設計和搭建架構樣車，需要進行整車熱管理系統性能試驗和發動機艙的溫場試驗進行試驗驗證。

3.1架構的代表性樣車的方案設計

不同于車型開發中騾子車設計方案只需對應車型開發性能需求，架構樣車代表性樣車方案設計需要以最少裝車方案數量來盡可能的覆蓋架構性能帶寬最大邊界、并根據架構動力總成配置矩陣（發動機+變速箱/混動模塊或電機）選擇最具代表性的動力總成搭配組合。

3.2架構樣車裝車及試驗驗證

3.2.1架構樣車裝車

為了保證架構樣車能在架構開發周期內更高效及時地完成相關開發策略與技術方案的試驗驗證，并基于試驗結果完成技術方案與成本優化，需根據架構開發主計劃對不同架構樣車方案制定有針對性的裝車計劃與試驗方案。

對于完全選用現有成熟模塊進行裝車的樣車方案，其裝車及試驗驗證計劃應安排在技術方案固化前，并預留1～2個月的優化方案制定與驗證時間。

對于核心模塊部件正在開發中的樣車方案，為保證架構樣車試驗代表性，架構樣車裝車計劃應緊隨模塊樣件/樣機交付節點，并根據架構開發主計劃合理預留優化方案制定與驗證時間。

3.2.2架構樣車試驗驗證

架構樣車整車熱管理試驗需以驗證架構的整車熱管理系統特征是否實現為目的，結合架構樣車裝車方案特點有針對性地進行試驗方案制定與試驗實施。如架構樣車的整車熱管理系統試驗驗證成功，則共同的工程解決方案有效，可以順利拓展到架構內各車型的整車熱管理系統開發中。

4架構內拓展車型的整車熱管理系統的高效開發

架構樣車的整車熱管理系統通過試驗驗證、共同的工程解決方案得到認可以后，同一架構內所開發的拓展車型，熱管理系統方案由成熟的架構樣車方案演變而來，方案設計無需從零開始。架構樣車裝車方案已經考慮了多款動力總成性能帶寬，架構樣車的整車熱管理系統試驗驗證結果具備較強的代表性，熱管理系統方案合理性已在架構樣車上得到比較充分的驗證。另外拓展車型可以在模塊化庫中選擇熱管理相關模塊和核心零部件，與架構樣車的熱管理相關模塊和核心零部件具有很強的共用性、繼承性和拓展性。因此，拓展車型的整車熱管理系統開發將更加可靠，開發周期將大大縮短。

5結論

本文對某架構的整車熱管理系統開發方法的各個領域進行了深入研究，得出以下結論。

1）架構項目的整車熱管理系統開發，需在設計之初就考慮架構帶寬里各參數對整車熱管理性能的影響，以模塊庫內的核心零部件組合應對各車型整車熱管理系統功能和性能的要求，實現最佳的性能比。

2）明確了影響架構整車熱管理系統性能的關鍵因素，譬如發動機發熱量、HEV高溫動力性策略和前端模塊等，有的放矢地在開發過程中控制這些關鍵因素，實現整車熱管理系統性能達標。

3）提出了基于架構項目的整車熱管理系統開發思路、方法和流程，可快速拓展應用于架構內車型的整車熱管理系統的開發。

架構整車熱管理系統將同架構的各車型的核心零部件實現模塊化和系列化，不僅可以減少架構中各車型的整車熱管理系統設計缺陷、縮短開發周期和降低零部件成本，而且還可減少拓展車型的整車熱管理系統試制和試驗驗證費用，從而降低研發成本，使同架構內的各車型具有穩定的整車熱管理性能，使企業具有更好的盈利模型，快速響應市場、搶占先機。