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基于模型的汽车热管理系统设计与优化

2024-10-09 08:45:39·  来源：AutoAero  
　
图7.模型相关性：冷却液温度仿真与测试

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图8.模型相关性：发动机油仿真与测试

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图9.模型相关性：传动油仿真与测试

04  基于模型的系统设计 - 优先级升温策略 

为了最大限度地提高能源利用效率和动力总成的性能，发动机产生的废热通常会进入冷却液和排气系统，这一直是热管理领域的关注焦点。存在多种回收和转换这些废热以获取有用功或能量的方法。其中最直接且经济效益最高的方法是直接从冷却液中提取热量，用于主动加热发动机油、传动油或轴油，这样做的原因是冷却液能够迅速吸收燃烧产生的热量。

关键在于决定应该优先为车辆的哪个系统或组件提供热量。由于发动机、传动系统或车辆传动系的功率组件效率受粘度和流体温度的影响，在从完全冷态到完全热态的过程中表现出不同的趋势和变化率。图10展示了在典型的EPA城市驾驶周期中的V6发动机摩擦扭矩与8速变速箱扭矩损失随油温变化的比较。显而易见的是，发动机摩擦损失随油温的增加而下降的速率比传动系统更为显著。因此，若要利用冷却液中的热量来加热动力总成，首先主动加热发动机油是有益的策略。待发动机油温上升后，便可将冷却液中的热量用于加热传动油。

基于模型的工具能够协助我们确定动力总成的升温优先级，包括热量的调度和分配。这种策略有助于确保动力总成的每个组件以及整个系统都维持在最高效率的状态。通过应用优化算法或设计实验（DOE）技术，我们能够识别出最佳的配置方案，从而实现能源的最优利用。

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图10.摩擦损失比较：发动机与传动

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