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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11. 比较 - 三种热管理系统

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图12. 在FTP75城市循环期间累积的能量损失

05  基于模型的系统设计 - 冷却策略 

新冷却系统架构在为新动力总成和新车辆设计新的冷却系统时，第一步是决定热系统架构。冷却策略是设计一个系统，足以应对极端冷却，并针对正常驾驶条件进行优化。基于模型的工具可以帮助研究：

  • 冷却系统布局及其影响。例如增加与消除组件，串联与并联回路等。

  • 系统和组件尺寸。

  • 空气流量和冷却液流量灵敏度研究。

瞬态与稳态

至今，众多冷却系统的设计依然主要针对高温环境、高负荷条件或拖车爬坡等极端情况。为了验证所设计系统是否符合冷却性能的需求，通常采用稳态计算方法。这些稳态模型往往只考虑极端情况，并基于恒定值进行计算，例如假设热负荷和环境空气密度是不变的。然而，这种设计方法往往忽略了燃油效率的优化，并且对于大多数用户在日常驾驶中的实际需求来说过于保守。在现实世界的应用场景中，以Davis Dam坡度为例，环境空气的参数并非一成不变。随着海拔的升高，从坡底到坡顶，空气温度、压力和密度都会出现显著差异。同时，由于坡度的变化，车辆的速度、发动机的转速和扭矩也会随之变化，这表明我们面临的是一个动态变化的驾驶环境。借助车辆热系统模型，我们能够模拟并捕捉到在坡度上车辆的瞬态行为，这些行为是随时间而变化的。在进行瞬态仿真时，包括空气密度和坡度在内的所有相关因素都被纳入了模拟计算。此外，空调系统和传动系统的热负荷也会根据车辆的速度变化和所处的档位进行相应的调整。降额仿真瞬态仿真的另一个优势是，可以应用和优化不同的降额策略，如空调再循环、燃油切断等。图13是Davis Dam动态梯度仿真结果的一个示例。

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图13. Davis Dam梯度动态驾驶仿真

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