解碼“新質熱管理”| 平臺化整車熱系統控制策略開發技術
時間：2024-05-17
編者按：高質量發展是新時代的硬道理，在習近平總書記“發展新質生產力是推動高質量發展的內在要求和重要著力點”的時代強音中，中汽中心迎來“新質創效年”，即錨定高質量發展方向，堅定做到創效促質。那么，整車熱管理系統的控制策略開發如何實現“新質創效”呢？本期解碼“新質熱管理”專題，為您解答。
平臺化整車熱系統控制策略開發技術
隨著新能源汽車的發展，熱系統在整車成本中的占比明顯增加，對整車高低溫能耗的影響占比最大，對新能源車的節能貢獻越來越明顯，這使得熱系統顯得越來越重要，并逐漸發展成為一個相對獨立領域。因整車不同的車型配置和應用場景，熱系統會以各種各樣的形式組成不同的熱管理架構，但熱系統控制，一直是熱系統開發的關鍵核心，同時也是整車能量管理策略開發的重要方向之一。
汽車熱系統概念圖
目前，各家企業多將整車熱系統控制策略開發進行平臺化，最大限度地復用策略開發的軟硬件資源和接口，提高開發效率，降低開發成本，成為了必然趨勢。
中汽中心工程院風洞中心憑借多年整車熱管理系統的控制策略開發經驗，建立了平臺化整車熱系統控制策略開發能力，為整車及熱系統零部件企業提供整車熱系統的控制策略仿真開發、控制策略快速控制原型及控制器硬件在環測試驗證等，通過平臺化的開發方式，助力企業快速高效實現熱系統控制策略的自主開發。
1、熱系統控制策略對標測試分析
針對不同車型和熱管理架構系統，建立熱系統控制策略解析流程，定制化制定策略解析工況。目前團隊具備了對各熱系統部件控制通信的CAN、LIN解析能力，同時可讀取原車熱系統的CAN、LIN報文并進行解析的能力，通過整車布置全性能數據測試的傳感器，可實現對熱系統控制策略更為全面詳細的解析。
基于熱管理系統測試數據，通過數據自動化分析工具，可快速實現競品車之間熱系統性能對比，為熱系統性能和控制策略優化提供依據和方向。同時，還可清晰梳理出熱系統的能耗情況，并羅列出各部件的詳細能耗，快速鎖定高能耗關鍵部件，方便以基于降能耗為目標的控制策略優化。
2、控制策略快速控制原型（RCP）開發平臺
快速控制原型是一種實現控制策略快速開發的半實物仿真技術。把控制策略編譯到原型控制器中，通過I/O接口將原型控制器與實物熱系統實現控制信號和狀態信號的交互。在沒有車載級的熱系統控制器時，采用快速控制原型的方式，可實現對控制策略的快速驗證、標定，同時可對實物熱管理系統進行功能和性能驗證。該平臺可實現如下功能：
控制策略的快速驗證：將控制策略編譯成代碼后植入到快速控制原型中，通過控制實物熱系統所處的環境和運行參數，以及設置空調控制面板參數，來驗證控制策略的功能實現和策略執行。該開發平臺配置了豐富的熱系統傳感器采集通道和策略執行監控界面，便于實時觀察和記錄控制策略的實際執行情況。
控制策略快速標定：控制策略可基于simulink、C、C++平臺開發，支持反復修改、模塊化復用和封裝，對控制策略里的標定參數進行直接修改，或可以通過標定界面對標定參數修正，實現對控制策略的反復標定。該平臺的底層驅動進行了模塊化封裝，形成豐富的驅動庫，不同架構和功能的控制策略可在平臺上運行時，只需更換驅動模塊，便可以直接運行和標定。
熱系統零部件標定：該快速控制原型平臺配置了豐富的I/O接口和驅動模塊，采集模塊可采集壓力、溫度、濕度、CO2濃度、風門位置等各類熱系統狀態信號，控制信號輸出模塊支持電壓、PWM等電信號和各類電機驅動部件驅動信號的輸出。通過快速控制原型平臺可實現對熱管理系統的任一信號采集零部件和執行零部件進行標定。
熱系統及零部件性能開發和匹配：該快速控制原型平臺搭建了靈活的實物熱系統臺架，配置多種通用的空調回路和水回路接口，可快速實現多種功能組合的熱系統構型開發。同時該平臺安裝了豐富的熱系統傳感器和測試數據采集模塊，可對熱系統實物臺架進行系統級和零部件級的性能測試。
風洞中心能量管理團隊一直在致力于整車熱管理系統控制策略開發和優化，持續深入研究平臺化的控制策略開發技術，幫助企業建立熱管理系統設計仿真、策略快速原型及硬件在環驗證、整車測試分析的一站式熱管理性能開發及優化的解決方案和能力，針對熱管理系統開發全鏈條中對標、仿真、原型、標定、測試、分析等環節為行業提供技術服務。