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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·  來源：AutoAero  
　
系統(tǒng)尺寸研究

有了基于模型的工具，冷卻設(shè)計(jì)工程師可以使用DOE或優(yōu)化技術(shù)對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行尺寸調(diào)整和優(yōu)化。表2是27次DOE全因子冷卻系統(tǒng)尺寸矩陣。

表2. 系統(tǒng)尺寸研究 - 冷卻空氣、冷卻液和熱交換器尺寸靈敏度

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圖14. 仿真中的冷卻液溫度結(jié)果

從仿真結(jié)果（圖14）中，我們可以找出哪種組合符合冷卻液溫度目標(biāo)，并從符合目標(biāo)的組合中選擇最佳組合。根據(jù)包裝、成本和功耗，我們可以選擇風(fēng)扇尺寸、散熱器尺寸和水泵尺寸的最佳組合，用于冷卻系統(tǒng)。

從研究中還注意到哪個(gè)參數(shù)對(duì)冷卻液溫度有更大的影響。從圖15的圖中，我們可以看到，在這種情況下，冷卻液流量對(duì)流體溫度的影響較小，然而，冷卻空氣流量和熱交換器效率（或尺寸）有更陡的斜率或更大的影響冷卻液溫度。這種效應(yīng)曲線為冷卻工程師提供了設(shè)計(jì)選擇的指導(dǎo)。

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圖15. 不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響

   06  基于模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 熱系統(tǒng)控制策略   

如前所述，由于更復(fù)雜的車輛熱管理系統(tǒng)和所有可變?cè)O(shè)備，熱系統(tǒng)的控制變得更加具有挑戰(zhàn)性，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已不再適用。然而，有了基于模型的方法，設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制成為可能?；谀Ｐ偷墓ぞ呖梢詭椭?

  • 冷卻液流量控制

  • 流體溫度控制

  • AGS位置控制

  • 風(fēng)扇占空比控制

有了基于模型的工具，可以通過操縱單個(gè)因素或多因素的組合效應(yīng)來研究。也可以執(zhí)行虛擬校準(zhǔn)。圖16至18是不同設(shè)置和執(zhí)行器控制的控制研究的簡(jiǎn)單示例。通過改變冷卻液溫度設(shè)置、AGS設(shè)置和風(fēng)扇設(shè)置，我們可以看到熱系統(tǒng)對(duì)這些參數(shù)的響應(yīng)。圖16顯示了熱系統(tǒng)對(duì)不同設(shè)置點(diǎn)的冷卻液流量控制執(zhí)行器的響應(yīng)。圖17顯示了熱系統(tǒng)對(duì)空氣流量控制裝置的響應(yīng)。圖18顯示了冷卻液流量和空氣流量控制裝置的組合效應(yīng)。有了熱系統(tǒng)模型，可以通過操縱冷卻液流量或空氣流量來優(yōu)化系統(tǒng)。通過優(yōu)化過程，也可以最小化功耗。

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圖16. 控制效果 - 冷卻液流量執(zhí)行器

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圖17. 控制效果 - 冷卻空氣流量執(zhí)行器

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圖18. 控制效果 - 空氣流量和冷卻液流量執(zhí)行器的組合

07  結(jié)    論 

更復(fù)雜的車輛熱管理系統(tǒng)為熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。所有按需組件，如可變泵速、可變冷卻液閥、可變AGS和風(fēng)扇，為熱系統(tǒng)控制增加了復(fù)雜性。因此，基于模型的方法對(duì)新型熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化至關(guān)重要。

  • 需要構(gòu)建車輛和動(dòng)力總成熱系統(tǒng)模型，以協(xié)助開發(fā)。在車輛開發(fā)的不同階段，可以使用不同級(jí)別的模型來服務(wù)于不同的目的。

  • ?基于模型的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了在硬件階段之前廢熱管理設(shè)備的重要性。

  • 基于模型的設(shè)計(jì)支持冷卻系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，以防止后期更改并提高首次能力（FTC）。

  • 基于模型的設(shè)計(jì)支持在虛擬階段開發(fā)控制策略?？刂乒こ處熆梢詮哪Ｐ椭蝎@得更多見解，以進(jìn)行算法開發(fā)。 

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