热管理系统作为整车开发的一个重要系统,它的开发过程同样遵循汽车行业“V”模型开发模式,借助仿真软件及大量的测试验证,可以提升开发效率,节省开发成本,以及保障系统可靠性、安全性和延长使用寿命。图1-5所示为热管理系统开发的“V”模型,总体来看,该模型以正向开发为主,兼顾逆向的闭环验证;纵轴分为系统、子系统和零部件三个层级,横向分为系统设计开发和系统集成测试两个阶段。
图1-5 热管理系统开发的“V”模型
(1)热管理系统设计目标分析:根据整车的使用环境、运行工况和电池的温度窗口等设计输入参数进行需求分析,明确整车性能对热管理系统的需求;根据需求分析确定热管理系统所具备的功能及性能设计目标。
(2)热管理系统架构设计:根据系统设计目标,通过系统仿真及对标分析,确定整车热管理系统架构方案;通过仿真对架构方案进行初步验证和优化设计,并提出相应的子系统设计目标。
(3)子系统设计:根据子系统设计目标,对各个子系统进行方案设计、参数匹配、详细设计和仿真分析验证,并对相应零部件提出设计要求。
(4)零部件设计:根据零部件设计要求,对关键零部件进行详细设计和仿真优化。
(5)零部件制造:进行零部件生产加工或选型,并进行测试验证。
(6)子系统集成:进行子系统的集成,并进行测试验证。
(7)热管理系统集成:进行热管理系统的集成。
(8)热管理系统测试:进行热管理系统的测试验证。
具体的热管理系统开发流程,分为目标分解和目标管控两部分(见图1-6)。其中,目标分解贯穿于概念设计阶段、方案设计阶段和详细设计阶段;而目标管控虽然也贯穿于设计开发和试验验证的全过程,但主要体现在试验验证阶段,通过试验测试的方法对设计阶段的目标进行有效管控及优化改进。
图1-6 热管理系统开发流程
对应地,目标分解在热管理系统设计、子系统设计和零部件设计阶段都有涉及。其中,通过对标试验、仿真分析等手段,对性能目标进行逐级分解,分别获得热管理系统设计目标的一级目标、二级目标和三级目标。后期通过零部件性能试验、子系统性能试验和热管理系统性能试验,对各级目标进行管控和验收。
如图1-7、图1-8所示分别为整车热管理性能目标、子系统及零部件热管理性能目标示例,前者主要包括各系统介质温度和座舱内环境温度,后者主要包括各子系统零部件介质温度和设计要求。
图1-7 整车热管理性能目标示例
图1-8 子系统及零部件热管理性能目标示例