大家好，本系列文章的目標(biāo)是幫助對整車熱管理建模感興趣的朋友更快的了解這個(gè) MATLAB 內(nèi)置的純電車案例：Electric Vehicle Thermal Management。

上一篇，我們介紹了模型工具、熱管理系統(tǒng)。 這一篇，我們將繼續(xù) 簡單介紹一下這里的回路。如果有需要，您可以在文章下面留言，以后有機(jī)會(huì)再介紹具體的模塊。

01水冷回路(電池電機(jī))

通用熱負(fù)載模型 - 電機(jī)

如果沒有進(jìn)一步的細(xì)化要求，所有的熱負(fù)載都可以通過以下方式表現(xiàn)在模型里。

用Pipe模塊等價(jià)模擬這里的冷卻水道，模擬熱阻和流阻；

用Thermal Mass表示零件的熱質(zhì) J/K；

用Sensor傳感器測量溫度信號用于控制反饋；

因?yàn)檫@里是和 Simulink 模型集成，所以：

計(jì)算出來的發(fā)熱功率 Q_motor 通過Heat Source模塊集成到冷卻回路中；

Sensor 模塊測量的電機(jī)平均溫度也需要反饋回電機(jī)本體模型，比如溫度影響電機(jī)本體的效率。只是這個(gè)案例是 “開環(huán)”，所以電機(jī)溫度信號并沒有回到整車模型。

打開案例模型查看其它所有負(fù)載均如此：

專用熱負(fù)載模型 - 電池

從軟件使用角度，上圖的熱負(fù)載模型也可以把發(fā)熱本體模型也包括進(jìn)來，這里以電池為例。

發(fā)熱量 Q 不再是一個(gè)直接提供的曲線，而是Simscape 電池模型根據(jù)電池的電流工況計(jì)算出來的；

電池模型的熱端口直接與冷卻水管的熱端口相連，表示熱傳遞支路；

備注：電池包及其冷卻水路模型從 2022b 開始由專門的工具箱Simscape Battery幫助更快速的進(jìn)行電池包的建模仿真。

其它的比如 Motor, Inverter, DCDC 等等如果要把發(fā)熱本體模型包括進(jìn)來，也類似，如果需要以后再專門介紹。

閥

這個(gè)案例里面正好只用到三通閥和四通閥的功能模型，所以直接用對應(yīng)的模塊就是了。

下圖是冷卻回路的 4-Way Valve 四通閥，控制信號 cmd_parallel_serial 控制閥芯位移 S，使得三位四通閥可以位于左位 - 中位 - 右位，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)并聯(lián)的切換。

兩位三通閥也是類似：

但如果涉及到復(fù)雜的多路多通閥，更多地還是用節(jié)流口模塊組裝一下。

02暖風(fēng)回路

暖風(fēng)回路用到了Moist Air子庫里提供的模塊。如果把暖風(fēng)回路的風(fēng)扇拆開，它其實(shí)是右圖這個(gè)樣子。

循環(huán)泵帶動(dòng)車內(nèi)氣體循環(huán)；

根據(jù) Recirculation Flap 的風(fēng)門控制 A-C 連通或者 B-C 連通，實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)模式和外循環(huán)模式；

這里使用了 PTC 作為加熱設(shè)備；

Evaporator 給乘員艙制冷.

除了 Evaporator 之外，所有的模塊都來自Simscape Moist Air子庫，也就是濕空氣；

回路內(nèi)氣體成分：干空氣、水蒸氣、Trace Gas；Trace Gas 只是表示第三種氣體，至于代表什么，則取決于你對它的參數(shù)設(shè)置，如果不關(guān)心保持默認(rèn)忽略它其實(shí)也無所謂。

循環(huán)泵

循環(huán)泵直接使用的是 Moist Air 里的 Source 模塊，可以選擇理想流量源或者理想壓力源。

案例模型里使用的是理想體積流量源，相當(dāng)于是有足夠的能量能維持這條支路的流量為指定體積流量。

Recirculation Flap

循環(huán)風(fēng)門控制內(nèi)循環(huán)或者外循環(huán)，本質(zhì)上就是通過控制信號 S 改變內(nèi)、外循環(huán)通道的過流面積大小，你開我關(guān)，你關(guān)我開。

至于表達(dá)方式用 Simscape 的計(jì)算模塊還是 Simulink 的計(jì)算模塊，影響都不是很大。如果有 Simscape 反饋信號的話，一般會(huì)建議使用 Simscape 的計(jì)算模塊以減少代數(shù)環(huán)的發(fā)生。

下圖模型就是用 Simulink 實(shí)現(xiàn)的計(jì)算過程，里加了一個(gè)響應(yīng)時(shí)間環(huán)節(jié)。

PTC

至于 PTC 或者說加熱器，可以很簡單的把加熱功率計(jì)算出來，通過左下角的 heat source 模塊描述它帶給整個(gè)系統(tǒng)的熱量。

這里把 PTC 到循環(huán)空氣的傳熱路徑抽象為熱對流，所以用了一個(gè) Convective Heat Transfer 模塊來描述。

控制

這里的暖風(fēng)回路的控制回路比較簡單，見下圖。風(fēng)扇控制 cmd_blower 是 PI 控制，而 cmd_ptc 對應(yīng) PTC 則是開關(guān)控制。

仿真模型后，可以通過 Scope 看到下圖已經(jīng)配置好顯示的結(jié)果。

可以看到環(huán)境溫度 30 degC，設(shè)定溫度 21 degC;

乘員艙暖風(fēng)風(fēng)扇(循環(huán)風(fēng)扇)在 PI 控制下，車艙內(nèi)溫度保持在 21 度附近。

環(huán)境溫度高于設(shè)定溫度，PTC 無需啟動(dòng)；

由于篇幅有限，剩下的乘員艙回路，空調(diào)制冷以及控制部分將在下一篇介紹。

審核編輯：湯梓紅