推荐 | 改善汽车能量管理的联合仿真

hirain

项目背景

        该项目是德国布伦瑞克工业大学Rashad Mustafa等人利用TISC联合仿真工具进行的在汽车能量管理方面的前瞻性研究。利用发动机封装和进气格栅主动控制技术改善汽车能源利用率。

在讨论汽车的热管理时，两种条件必须要考虑：
● 纵向的汽车动力学模型
● 动力元件的热力学模型（发动机和湿式的双离合自动变速器）



项目方案

        纵向的汽车动力学模型结构如下图所示：司机作为一个调节器，接收要求的速度（命令变量），并且调节器的生成考虑了当时实际的车速（控制变量）和脚踏板的数值（作用变量）。这个作用变量传递到动力系统，转换为力矩指令，作用到汽车上。



基于TISC在各模型之间进行耦合，之间的信号交互如下图所示：



        传统的驱动系统被分成了司机、发动机、湿式双离合自动变速箱，车轮、车辆和周边模型。周边模型包含剩下的必要模型，比如热管理策略，电系统，HVAC单元和流体系统（油，制冷剂和空气）。

        通过汽车热风洞试验测量在发动机舱中实际存在多少温度水平。为了实现这个目的，在发动机舱内安装了8个温度传感器。下图展示了在室温为20℃时，循环中不同的温度水平。



        基于测量数据，识别为两种不同的温度区间。低温区是接近地板的发动机舱部件部分，高温区是发动机舱的顶层。因此，冷却空气模型需要计算两个数值。发动机舱内的传热布置如图所示。



进气格栅的控制策略如下图所示：



项目效果

        在这个部分仿真几种驾驶循环在该循环中，在工作中循环的使用是高负载循环和低负载循环。NEDC和BS驾驶循环代表了欧洲城市和乡下驾驶。FIP-75驾驶循环的搭建就是描述美国的城市驾驶。


NEDC驾驶循环的仿真结果


BS驾驶循环仿真结果


FIP-75驾驶循环仿真结果

三种驾驶循环条件下的油耗对比：



项目价值

● 基于发动机封装和进气格栅控制技术可以优化汽车的热管理系统。优化结果取决于绝缘材料和格栅阀门的位置
● 耦合的模型的关键是正确地表征了各等效质量之间的信号传递关系
● 仿真模型是复杂的多学科模型，利用分布式仿真的方法，在保证仿真精度的同时，提高了仿真效率，缩短了仿真时间