电动汽车集成模块化热管理系统设计与性能测试

doi:10.3901/JME.260193

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 62 ›› Issue (6): 292-301.doi: 10.3901/JME.260193

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电动汽车集成模块化热管理系统设计与性能测试

李清明^1,2, 胡官阳^1,2, 徐铮铮³, 周浩楠³, 梅德庆^1,2, 汪延成^1,2

1. 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州 310058;
2. 浙江大学全省高端装备制造及检测技术重点实验室杭州 310058;
3. 浙江银轮机械股份有限公司台州 317200

收稿日期:2025-07-05 修回日期:2025-11-02 发布日期:2026-05-12
作者简介:李清明,男,2002年出生。主要研究方向为无框力矩电机散热。E-mail:22425088@zju.edu.cn
汪延成(通信作者),男,1982年出生,博士,教授,博士生导师。主要研究方向为机器人智能感知、微纳制造技术。E-mail:yanchwang@zju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52475572)、浙江省自然科学重点基金(Z24E050003)和浙江省重点研发计划(2023C01252)资助项目。

Design and Performance Testing of Integrated Modular Thermal Management System for Electric Vehicles

LI Qingming^1,2, HU Guanyang^1,2, XU Zhengzheng³, ZHOU Haonan³, MEI Deqing^1,2, WANG Yancheng^1,2

1. State Key Laboratory of Fluid Power&Mechatronic Systems, Zhejiang University, Hangzhou 310058;
2. Zhejiang Key Laboratory of Advanced Equipment Manufacturing and Measurement Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310058;
3. Zhejiang Yinlun Machinery Co., Ltd, Taizhou 317200

Received:2025-07-05 Revised:2025-11-02 Published:2026-05-12

摘要/Abstract

摘要： 集成模块化热管理系统在减少系统体积和降低能耗方面具有显著优势，已成为电动汽车热管理发展的主要方向。传统电动汽车的热管理系统主要采用零部件紧凑布局并辅以短管路连接的方式，热管理系统体积较大，且系统流动阻力大。为此，提出了一种集成模块化的整车热管理系统设计，包括制冷剂模块与冷却液模块结构，并对其热管理的工作原理进行了研究。随后，开展制冷剂与冷却液模块在不同工况下流阻与串热量的仿真分析，结果显示制冷剂模块的最大流阻值为75 kPa，冷却液模块电机回路的最大流阻值为16.6 kPa，电池回路流阻最大值为17.3 kPa，验证了集成模块化热管理系统能有效降低流动阻力。随后，完成了集成模块化热管理系统的样机制造，并搭建了测试平台对其性能进行测试。试验结果表明集成模块化热管理系统在不同工况下的能效比系数均大于2.5，且制冷模式热平衡工况下能效比系数达3.5，验证该系统的低能耗优势和应用潜力。

关键词: 电动汽车, 整车热管理系统, 热管理, 集成模块, 流阻, 串热量

Abstract: The integrated modular thermal management system significantly reduces system volume and energy consumption, becoming a major development focus in electric vehicle (EV) thermal management technologies. Traditional EV systems use compact layouts with short piping, which do not effectively reduce volume and result in high flow resistance. This paper presents an integrated modular thermal management system incorporating a refrigerant and a coolant module, and examines their thermal management principles. Simulation of flow resistance and heat transfer under various operating conditions show that the maximum flow resistance of the refrigerant module is 75 kPa, while for the coolant module the motor circuit has a maximum resistance of 16.6 kPa, and the battery circuit has a maximum resistance of 17.3 kPa, validating the rationality of the system design. Then, a prototype of the integrated modular thermal management system was built, and a testing platform was established to evaluate its performance. Experimental results indicate that the coefficient of performance of the system is above 2.5 under different operating conditions, reaching 3.5 under thermal equilibrium in cooling mode, validating its energy efficiency and promising application potential.

Key words: electric vehicle, vehicle system, thermal management, integrated module, flow resistance, heat transfer

中图分类号:

TK11

李清明, 胡官阳, 徐铮铮, 周浩楠, 梅德庆, 汪延成. 电动汽车集成模块化热管理系统设计与性能测试[J]. 机械工程学报, 2025, 62(6): 292-301.

LI Qingming, HU Guanyang, XU Zhengzheng, ZHOU Haonan, MEI Deqing, WANG Yancheng. Design and Performance Testing of Integrated Modular Thermal Management System for Electric Vehicles[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 62(6): 292-301.

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