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基于模型的汽車熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2024-10-09 08:45:39·  來(lái)源：AutoAero  
　
圖7.模型相關(guān)性：冷卻液溫度仿真與測(cè)試

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圖8.模型相關(guān)性：發(fā)動(dòng)機(jī)油仿真與測(cè)試

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圖9.模型相關(guān)性：傳動(dòng)油仿真與測(cè)試

04  基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 優(yōu)先級(jí)升溫策略 

為了最大限度地提高能源利用效率和動(dòng)力總成的性能，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱通常會(huì)進(jìn)入冷卻液和排氣系統(tǒng)，這一直是熱管理領(lǐng)域的關(guān)注焦點(diǎn)。存在多種回收和轉(zhuǎn)換這些廢熱以獲取有用功或能量的方法。其中最直接且經(jīng)濟(jì)效益最高的方法是直接從冷卻液中提取熱量，用于主動(dòng)加熱發(fā)動(dòng)機(jī)油、傳動(dòng)油或軸油，這樣做的原因是冷卻液能夠迅速吸收燃燒產(chǎn)生的熱量。

關(guān)鍵在于決定應(yīng)該優(yōu)先為車輛的哪個(gè)系統(tǒng)或組件提供熱量。由于發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)或車輛傳動(dòng)系的功率組件效率受粘度和流體溫度的影響，在從完全冷態(tài)到完全熱態(tài)的過(guò)程中表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)和變化率。圖10展示了在典型的EPA城市駕駛周期中的V6發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦扭矩與8速變速箱扭矩?fù)p失隨油溫變化的比較。顯而易見(jiàn)的是，發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失隨油溫的增加而下降的速率比傳動(dòng)系統(tǒng)更為顯著。因此，若要利用冷卻液中的熱量來(lái)加熱動(dòng)力總成，首先主動(dòng)加熱發(fā)動(dòng)機(jī)油是有益的策略。待發(fā)動(dòng)機(jī)油溫上升后，便可將冷卻液中的熱量用于加熱傳動(dòng)油。

基于模型的工具能夠協(xié)助我們確定動(dòng)力總成的升溫優(yōu)先級(jí)，包括熱量的調(diào)度和分配。這種策略有助于確保動(dòng)力總成的每個(gè)組件以及整個(gè)系統(tǒng)都維持在最高效率的狀態(tài)。通過(guò)應(yīng)用優(yōu)化算法或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（DOE）技術(shù)，我們能夠識(shí)別出最佳的配置方案，從而實(shí)現(xiàn)能源的最優(yōu)利用。

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圖10.摩擦損失比較：發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)

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