基于混合动力汽车的智能热管理系统仿真研究

整车热管理系统从流动和换热的角度出发,通过优化空调系统和散热系统性能,可以有效提高整车动力性、燃油经济性和乘客热舒适性。传统动力汽车的热管理系统以发动机为核心,整体性能受发动机性能和工况变化的制约较大,导致热管理性能提升空间有限。混合动力汽车作为目前技术最成熟的一种新能源汽车,由于增加了电池和电机系统,相对于传统动力汽车而言,其整车热管理系统的性能可提升空间增大。本文主要由三部分组成,分别是整车热管理子系统稳态和瞬态工况性能影响因素分析、整车热管理系统NEDC循环工况动态性能影响因素分析和整车热管理系统主要零部件控制策略设计。在制定好控制策略后,结合整车热管理环境舱实验,对比稳态和循环工况下仿真值与实验值之间的误差,验证了仿真分析的可行性和准确性。首先,基于CFD仿真软件,搭建了某混合动力汽车热管理系统一维计算模型。结合热平衡台架实验数据和换热器风洞实验数据,针对各子系统,在不同的稳态和瞬态工况下,分析了热管理性能影响因素,并进行了分析对比,为后续NEDC循环工况下的热管理动态性能提供理论支持。其次,在NEDC循环工况下,搭建整车热管理系统动态性能仿真模型,分别对比了电子风扇转速对发动机热管理性能的影响、膨胀阀开度曲线对制冷功率的影响、动力电池单元布置方式对芯体平均温度的影响、电子水泵转速对自身机械效率的影响和鼓风机风量对乘员舱采暖/制冷工况平均温度的影响。对比仿真结果,得到了对整车热管理性能较有利的零部件组合方式,并为整车热管理系统控制策略的设计提供了样本点。最后,选用基于梯度下降法的径向基函数神经网络智能算法,在Matlab环境下分别设计了电子风扇、电子水泵和鼓风机的控制策略,并将训练后的控制策略封装后导入到CFD分析软件中进行联合仿真,对比增加控制策略前后整车热管理系统动态性能的变化情况。通过与整车环境舱热平衡实验数据的对比,在稳态工况下,发动机出水温度、电机出水温度、乘员舱平均温度和电池芯体平均温度的仿真值与实验值误差较小;在NEDC循环工况下,发动机出水温度、乘员舱平均温度、电机出水温度和变速箱润滑油温度动态性能曲线与实验结果吻合度较高。由此证明,采用联合仿真方法设计的混合动力汽车智能热管理系统,具有较强的可行性和准确性。