整車熱管理系統集成仿真分析和試驗驗證

鄭旭陽，李韋林，崔 健，范皓龍

（1長城汽車股份有限公司技術中心 河北 071000；2河北省汽車工程技術研究中心，河北 071000）

當前世界范圍內的能源資源一直都十分緊缺，各個國家在發展過程中都在大力研究新能源汽車。這對于傳統燃油型的汽車發展造成了較為嚴重的影響。傳統燃油型的汽車在行駛過程中，其整車熱管理系統與整個車輛的能耗有著非常大的關系，因此將降低傳統燃油型汽車的能耗則必須要從整車熱管理系統入手，將動力傳動系統和冷卻系統進行有效的協調，避免各個系統之間存在較為嚴重的影響，這樣才能有效提高傳統燃油汽車的發展水平。

1 仿真模型的建立

傳統燃油型汽車在行駛的過程中，整車熱管理系統會涉及很多子系統。其中最為主要的包括動力傳動系統，冷卻系統以及空調系統，這三個系統之間會產生一定的相互作用。在具體的分析過程中，如果將其中任何一個系統進行單獨分析都會降低整個仿真研究的準確性，因此在研究過程中需要將影響因素充分考慮在內，將三者看作一個整體進行研究，這樣才能提高仿真分析的準確性。在建立仿真車模型的過程中可以通過兩種方式進行建立，分別是一維仿真模型和三維仿真模型。

1.1 一維仿真模型

在進行一維仿真模型構建的過程中，可以分為兩種方式，首先第一種是在一個1d軟件內將三個系統進行同時搭建，采用該種方法的優點在于各個系統之間的數據可以進行自動的交換，但是缺點就在于由于是同時進行三個系統的搭建，整個搭建過程顯得十分繁瑣，而且在對數據資料進行計算的過程中，也需要較長的計算時間。除了該種方式以外，還有一種方式則是采用不同的1D軟件進行建模，通過這樣的方式，能夠有效提高各個系統的準確性，但是缺點就是需要采用多種不同的1D軟件，而且在具體構建過程中，由于軟件較多，自動耦合作用就會糟為復雜。文章在研究過程中則選取了第2種建模方式，通過第2種建模方式，能夠提高建模效率，同時還能有效避免重復建模情況的出現。

1.2 三維仿真模型

設計人員在對模型進行設計的過程中，在前期都會使用1D方法來對整個系統的進風量進行細致的分析，但是采用1D方法則會存在較大的誤差，這樣就會對后續的研究造成一定影響。因此在進行設計的過程中可以采用三維cfd方法來進行仿真設計，通過cfd的方式能夠更加準確的判斷進風量，保證數據信息的真實準確性。

2 仿真與實驗結果的對比及驗證

2.1 前端模塊進風量對比

通過研究能夠發現，前端模塊的進風量會對整個空調制冷系統造成影響，為了更好的對風速進行預測，文章在研究過程中使用了葉輪式的風速測量儀。通過數據能夠看出，處于5-8的位置精準度較差，1-4相對來說要好一些，而9-12的位置精準度是最高的。5-8的位置之所以精準度較差是因為車輛在行駛的過程中，會直接沖擊葉輪，進而造成精準性較差的問題。9-12的精準性較高是因為該階段的葉輪正對著下格柵的開口處，因此精準性就會相對較高。

2.2 熱管理系統ID仿真分析結果對比

在進行整車熱管理系統集成仿真的過程中，主要是將三個不同的系統進行耦合集成，通過耦合集成的方式能夠得到更加準確的數據。將三個不同的系統看做一個整體，能夠有效提高研究的準確性，同時消除對單個系統研究過程中所存在的一些誤差。文章在研究過程中對熱管理系統仿真結果與試驗的對比情況進行了分析，如下是整個對比研究的結果，從圖中能夠看出，發動機轉速預測的精準度較高，但是轉矩的精準度卻較差。在具體的研究過程中能夠發現當車輛在進行高速爬坡的過程中，所出現的數據結果和仿真結果一致，在整個實驗過程中，也出現了冷卻液溫度報警的情況，通過這一現象能夠得出相應的結論。在具體的研究過程中，可以通過相應的專業軟件來進行集成分析，并且能夠充分保證整個仿真過程的精確度。

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2.3 熱害仿真結果對比

前期的熱管理系統1D集成仿真能夠得到較為準確的數據，而這些數據能夠為熱害仿真研究提供數據支持，從而避免在進行邊界輸入的過程中出現一些較為嚴重的誤差。在進行熱害仿真研究的過程中都是采用三維cfd的方式。在具體的研究過程中雖然不能保證所有的數據都是準確的，但是整體的誤差不超過10%。

3 結語

綜上所述，采用1D模型能夠將傳動系統、空調系統以及冷卻進行進行科學有效的集成，通過仿真模式，可以科學準確地分析出當前整車熱管理子系統之間的相互作用關系。