熱平衡試驗(yàn)的案例
基于CFD分析和試驗(yàn)的整車熱管理性能研究
綜合考慮風(fēng)扇性能和噪音，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速由當(dāng)前的2500r/min提升至2600r/min左右，并進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)。在試驗(yàn)中通過(guò)外接電源的方式來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，通過(guò)提升電流來(lái)提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，試驗(yàn)結(jié)果，如圖6所示。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速對(duì)冷卻性能的提升效果明顯，同時(shí)主觀感受上風(fēng)扇噪音并未有明顯增加，因此決定采用此方案。
2.4優(yōu)化風(fēng)扇控制策略
發(fā)動(dòng)機(jī)水溫和進(jìn)氣溫度會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，爆振增加的趨勢(shì)會(huì)促使發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元推遲點(diǎn)火提前角、增大噴油量等，因此，風(fēng)扇的提前介入會(huì)改善發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有益于熱管理。原風(fēng)扇控制策略中風(fēng)扇高速檔開(kāi)啟較晚，無(wú)法有效抑制水溫上升速率，并且發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后風(fēng)扇延時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較短，無(wú)法滿足增壓發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和增壓器高余熱的散熱要求。因此，分別制定了提前3
℃
和提前5
℃
開(kāi)啟風(fēng)扇高速擋的方案，并將風(fēng)扇停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)從30s延長(zhǎng)至60s。采用以上方案進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，控制策略中對(duì)風(fēng)扇高速擋的開(kāi)啟水溫設(shè)定越低，對(duì)水溫上升速率的抑制效果越好，對(duì)整車熱管理性能的貢獻(xiàn)越大。因此最終決定采用100
℃
開(kāi)啟風(fēng)扇高速擋的方案。
3整車試驗(yàn)驗(yàn)證
基于以上方案驗(yàn)證結(jié)果，決定選用增大格柵進(jìn)風(fēng)面積、導(dǎo)風(fēng)板增加海綿條改善密封、提高電動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速并延長(zhǎng)停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和優(yōu)化電動(dòng)風(fēng)扇控制策略4個(gè)方案進(jìn)行綜合應(yīng)用。應(yīng)用后的整車熱平衡試驗(yàn)結(jié)果，如表3所示。所有熱平衡工況均滿足要求，試驗(yàn)通過(guò)。
4結(jié)論
提高整車熱管理的方式有很多，但應(yīng)用在不同車型上的效果會(huì)產(chǎn)生很大差異，有些方案甚至?xí)?duì)整體產(chǎn)生不利影響，如文章所提到的增加下部密封方案。
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▲圖- 11 油箱模型
最終建成的直升機(jī)熱液壓系統(tǒng)模型如圖- 12所示，該模型有355個(gè)狀態(tài)變量，該模型可用于根據(jù)不同的工況評(píng)估整個(gè)液壓系統(tǒng)的油溫，工況包括正常模式，以及泵壓力調(diào)節(jié)失效，地面泵或應(yīng)急泵緊急啟動(dòng)等失效工況。判斷是否需要冷卻系統(tǒng)（通常是空氣/液體的交換器）？輔助換熱器設(shè)計(jì)或選型，管道和油箱選型等。
▲圖- 12 直升機(jī)熱液壓建模整體模型
4 試驗(yàn)標(biāo)定
為了保證模型的準(zhǔn)確性和可信度，我們通常需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)部分模型參數(shù)微調(diào)，標(biāo)定模型。試驗(yàn)測(cè)試有如作動(dòng)器、液壓系統(tǒng)等元件級(jí)熱平衡試驗(yàn)臺(tái)，如圖- 13所示。以及整機(jī)級(jí)的地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，如圖- 14所示。
▲圖- 13 元件級(jí)熱平衡試驗(yàn)測(cè)試
▲圖- 14 系統(tǒng)級(jí)整機(jī)熱平衡試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)
空客直升機(jī)對(duì)正常模式和失效模式多種工況進(jìn)行了測(cè)試，熱平衡試驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注了油溫、環(huán)境溫度、速度、壓力以及流量。并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果做了對(duì)比，而且根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)仿真模型的參數(shù)進(jìn)行了微調(diào)，使模型盡可能反映真實(shí)產(chǎn)品。
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▲圖- 11 油箱模型
最終建成的直升機(jī)熱液壓系統(tǒng)模型如圖- 12所示，該模型有355個(gè)狀態(tài)變量，該模型可用于根據(jù)不同的工況評(píng)估整個(gè)液壓系統(tǒng)的油溫，工況包括正常模式，以及泵壓力調(diào)節(jié)失效，地面泵或應(yīng)急泵緊急啟動(dòng)等失效工況。判斷是否需要冷卻系統(tǒng)（通常是空氣/液體的交換器）？輔助換熱器設(shè)計(jì)或選型，管道和油箱選型等。
▲圖- 12 直升機(jī)熱液壓建模整體模型
4 試驗(yàn)標(biāo)定
為了保證模型的準(zhǔn)確性和可信度，我們通常需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)部分模型參數(shù)微調(diào)，標(biāo)定模型。試驗(yàn)測(cè)試有如作動(dòng)器、液壓系統(tǒng)等元件級(jí)熱平衡試驗(yàn)臺(tái)，如圖- 13所示。以及整機(jī)級(jí)的地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，如圖- 14所示。
▲圖- 13 元件級(jí)熱平衡試驗(yàn)測(cè)試
▲圖- 14 系統(tǒng)級(jí)整機(jī)熱平衡試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)
空客直升機(jī)對(duì)正常模式和失效模式多種工況進(jìn)行了測(cè)試，熱平衡試驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注了油溫、環(huán)境溫度、速度、壓力以及流量。并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果做了對(duì)比，而且根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)仿真模型的參數(shù)進(jìn)行了微調(diào)，使模型盡可能反映真實(shí)產(chǎn)品。
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▲圖- 11 油箱模型
最終建成的直升機(jī)熱液壓系統(tǒng)模型如圖- 12所示，該模型有355個(gè)狀態(tài)變量，該模型可用于根據(jù)不同的工況評(píng)估整個(gè)液壓系統(tǒng)的油溫，工況包括正常模式，以及泵壓力調(diào)節(jié)失效，地面泵或應(yīng)急泵緊急啟動(dòng)等失效工況。判斷是否需要冷卻系統(tǒng)（通常是空氣/液體的交換器）？輔助換熱器設(shè)計(jì)或選型，管道和油箱選型等。
▲圖- 12 直升機(jī)熱液壓建模整體模型
4 試驗(yàn)標(biāo)定
為了保證模型的準(zhǔn)確性和可信度，我們通常需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)部分模型參數(shù)微調(diào)，標(biāo)定模型。試驗(yàn)測(cè)試有如作動(dòng)器、液壓系統(tǒng)等元件級(jí)熱平衡試驗(yàn)臺(tái)，如圖- 13所示。以及整機(jī)級(jí)的地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，如圖- 14所示。
▲圖- 13 元件級(jí)熱平衡試驗(yàn)測(cè)試
▲圖- 14 系統(tǒng)級(jí)整機(jī)熱平衡試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)
空客直升機(jī)對(duì)正常模式和失效模式多種工況進(jìn)行了測(cè)試，熱平衡試驗(yàn)重點(diǎn)關(guān)注了油溫、環(huán)境溫度、速度、壓力以及流量。并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果做了對(duì)比，而且根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)仿真模型的參數(shù)進(jìn)行了微調(diào)，使模型盡可能反映真實(shí)產(chǎn)品。
展開(kāi) 
某60Hz汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)研究
尤其是計(jì)算的第一階臨界轉(zhuǎn)速與實(shí)測(cè)的非常接近，而二階和三階臨界轉(zhuǎn)速與實(shí)測(cè)值存在一定的誤差，且從圖中兩軸承處紅點(diǎn)的偏離位移可以看出擺架振動(dòng)對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的二階和三階振型影響較大，因此該高速動(dòng)平衡機(jī)擺架對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高階臨界轉(zhuǎn)速影響較大。
由于在建模過(guò)程中將該高速動(dòng)平衡機(jī)的擺架簡(jiǎn)化為單自由度結(jié)構(gòu)，且其動(dòng)力特性系數(shù)掌握的不是十分準(zhǔn)確，因此計(jì)算的高階臨界轉(zhuǎn)速與實(shí)測(cè)存在一定的誤差。
雖然高階臨界轉(zhuǎn)速值存在一定誤差，但各階臨界轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的振型可指導(dǎo)轉(zhuǎn)子平衡時(shí)加重平面的合理選擇，再結(jié)合常規(guī)的影響系數(shù)法對(duì)轉(zhuǎn)子實(shí)施動(dòng)平衡，可以避免依據(jù)振型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加重時(shí)由于靈敏度不高而導(dǎo)致加重不合理現(xiàn)象。
3．轉(zhuǎn)子的高速動(dòng)平衡試驗(yàn)
3.1 平衡設(shè)備
高速動(dòng)平衡試驗(yàn)設(shè)備為德國(guó) SCHENCK 公司的DH90 型支撐擺架，此擺架設(shè)計(jì)平衡轉(zhuǎn)子最大噸位為50t，最高轉(zhuǎn)速為 4320r/min，完全能夠滿足此類型轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡要求。工藝要求考核標(biāo)準(zhǔn)為瓦振，瓦振要求為: Vc≤2.8mm/s; Vb≤1.2mm/s。
3.2 轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)及分析
按照以往平衡50Hz汽輪機(jī)機(jī)組高中壓轉(zhuǎn)子平衡經(jīng)驗(yàn)，只需在轉(zhuǎn)子前后兩個(gè)平衡面加重即可達(dá)到很高的平衡精度。因此一開(kāi)始選擇轉(zhuǎn)子前后兩個(gè)平衡面加重，運(yùn)用影響系數(shù)法進(jìn)行平衡，在進(jìn)行了大約20次平衡后，平衡效果仍然不理想，振動(dòng)值一直很大，不能滿足客戶的要求。
展開(kāi) 【6月17-18日 北京】新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)熱管理及空調(diào)熱泵技術(shù)高級(jí)培訓(xùn)班
與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比，電動(dòng)汽車在動(dòng)力電池、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)空調(diào)三個(gè)方面對(duì)熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能提出了新的要求，包括對(duì)整車動(dòng)力性、續(xù)駛里程、安全性、使用壽命和舒適性都有新的定義，性能評(píng)價(jià)體系也需要重新建立。與此同時(shí)，系統(tǒng)的復(fù)雜程度和智能化程度均大幅增加，給控制系統(tǒng)也帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。
為了促進(jìn)汽車制造企業(yè)對(duì)電動(dòng)汽車熱管理技術(shù)有深入的了解，提高熱管理性能開(kāi)發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品熱環(huán)境適應(yīng)性能的提升，特邀請(qǐng)整車熱管理領(lǐng)域的資深專家為本次培訓(xùn)系統(tǒng)授課，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)提出的相關(guān)問(wèn)題分享演講者在此方面的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)。
一、時(shí)間地點(diǎn)
2019年6月17-18日
北京（具體地點(diǎn)于培訓(xùn)前一周通知）
二、參加對(duì)象
國(guó)內(nèi)汽車制造主機(jī)廠及供應(yīng)商的技術(shù)中心、性能集成部、CAE分析部、整車與動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)部門負(fù)責(zé)技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、空調(diào)熱管理工程師、工程分析的技術(shù)工程師，本次培訓(xùn)適合已經(jīng)從事3年以上時(shí)間有一定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的熱管理工程師。
三、主講專家
深專家：吉林大學(xué)博士后，近15年整車熱管理性能開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，先后在一汽、中汽研（天津）擔(dān)任整車熱管理技術(shù)專家。承擔(dān)多款傳統(tǒng)汽車及新能源汽車熱管理系統(tǒng)集成、工程設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)試驗(yàn)、仿真分析等工作；建立整車熱管理開(kāi)發(fā)流程、熱管理開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、熱管理性能的驗(yàn)證及提升等能力。該專家最擅長(zhǎng)整車熱平衡性能一維計(jì)算分析、空調(diào)性能一維計(jì)算分析；編制過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡試驗(yàn)、整車熱平衡及熱害試驗(yàn)、空調(diào)環(huán)模試驗(yàn)的方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
四、授課大綱
五、培訓(xùn)費(fèi)用
培訓(xùn)費(fèi)：3600元/人，3人（含3人）以上享受團(tuán)隊(duì)價(jià)格：3400元/人。
以上費(fèi)用不含食宿費(fèi)，培訓(xùn)期間食宿統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。
展開(kāi) Flownex典型應(yīng)用——電廠熱平衡系統(tǒng)仿真
以蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠為例，系統(tǒng)包括鍋爐、汽輪機(jī)、給水泵、高壓加熱器、低壓加熱器、除氧器、凝汽器、凝結(jié)泵主要部件構(gòu)成，而僅鍋爐本體又包括爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分。用三維CFD軟件來(lái)模擬整個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)幾乎不太可能，若想計(jì)算得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程更加顯得不現(xiàn)實(shí)。
上圖為蒸汽動(dòng)力發(fā)電廠熱平衡圖，以及Flownex建立的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)整個(gè)蒸汽循環(huán)過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算，模型包括鍋爐、汽機(jī)（高壓缸、中壓缸和低壓缸以及中間抽氣）、凝汽器、冷卻水系統(tǒng)、凝結(jié)水泵、低壓加熱器、除氧器、補(bǔ)給水系統(tǒng)、給水泵，高壓加熱器。模型中包括了主蒸汽系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)以及回熱抽氣系統(tǒng)。
應(yīng)用價(jià)值：Flownex能夠快速計(jì)算各部件的壓力、溫度以及流量分布、得到各部件中的水蒸氣狀態(tài)、計(jì)算得到汽輪機(jī)的工作狀態(tài)以及給水泵的工作條件、各高壓加熱器和低壓加熱器的換熱量等主要參數(shù)，從而得到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。添加的控制器還能夠仿真整個(gè)熱力循環(huán)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程，使循環(huán)始終處于高效的循環(huán)狀態(tài)。
展開(kāi) 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，商用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)可以參考。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術(shù)語(yǔ) 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)（ISO8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動(dòng)汽車 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng) battery thermal managementsystem
綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，具備動(dòng)力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動(dòng)力電池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以在動(dòng)力電池發(fā)生熱失控時(shí)提供報(bào)警信號(hào)，具備安全防護(hù)功能。通常，動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)包括主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)和被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)兩種。
3.2 被動(dòng)式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems
基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因?yàn)闇囟纫蛩鼐徛鲃?dòng)自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于5W的電池。
展開(kāi) Moldex3D模流分析之如何應(yīng)用熱流道穩(wěn)態(tài)分析改善多模穴成型流動(dòng)平衡
Moldex3D 針對(duì)熱流道系統(tǒng)仿真量身打造的解決方案──熱流道穩(wěn)態(tài)分析(Hot Runner Steady, HRS)，可支持復(fù)雜熱流道和進(jìn)階熱流道模塊的快速分析，并協(xié)助使用者優(yōu)化多模穴的熱流道設(shè)計(jì)，評(píng)估該熱流道系統(tǒng)的流動(dòng)行為，例如流率及流動(dòng)平衡比。熱流道穩(wěn)態(tài)分析不需模擬模穴內(nèi)流動(dòng)，即可提升迭代計(jì)算效率，達(dá)到改善熱流道設(shè)計(jì)的目的，因此可大幅減少分析時(shí)間。以下將深入說(shuō)明如何應(yīng)用熱流道穩(wěn)態(tài)分析。
應(yīng)用一：在不須模擬模穴的情況下，使用熱流道穩(wěn)態(tài)分析優(yōu)化熱流道設(shè)計(jì)：
步驟1：新增射出成形項(xiàng)目，網(wǎng)格模型必須含有進(jìn)澆點(diǎn)、模穴與熱流道。雖然熱流道穩(wěn)態(tài)分析會(huì)忽略模穴的計(jì)算，但使用者仍必須在項(xiàng)目中提供模穴。
注：用戶必須擁有進(jìn)階熱流道模塊的授權(quán)，才可在計(jì)算參數(shù)內(nèi)設(shè)置熱流道穩(wěn)態(tài)功能與啟動(dòng)相關(guān)計(jì)算
步驟2：在計(jì)算參數(shù)內(nèi)的熱流道穩(wěn)態(tài)分析下指定入料口流率、收斂精度及各澆口壓力。
注：在CAE模式下，入料口流率的默認(rèn)值為模穴體積除以填充時(shí)間；在機(jī)臺(tái)模式下，入料口流率的默認(rèn)值則為模穴體積除以行程時(shí)間。
注：熱流道澆口壓力代表該澆口所受到的外部流動(dòng)阻力(預(yù)設(shè)為0MPa)，建議使用者可先試行一組單模穴分析(不需包含流道系統(tǒng)，只需指定進(jìn)澆點(diǎn))，取得澆口壓力結(jié)果后代入熱流道穩(wěn)態(tài)分析的澆口壓力設(shè)定。這種做法可獲得更精確的預(yù)測(cè)，并節(jié)省分析時(shí)間。
步驟3：于分析順序設(shè)定內(nèi)選擇熱流道穩(wěn)態(tài)分析，開(kāi)始分析。
步驟4：開(kāi)啟熱流道穩(wěn)態(tài)結(jié)果記錄文件，檢查各澆口流率與流動(dòng)平衡比，根據(jù)這兩項(xiàng)結(jié)果進(jìn)一步修改熱流道幾何與配置，例如更改特定區(qū)域熱流道直徑或流道長(zhǎng)度，以獲得更為平衡的流動(dòng)。
注：熱流道穩(wěn)態(tài)分析提供多種分析結(jié)果，對(duì)于此做法來(lái)說(shuō)，較為關(guān)鍵的結(jié)果是流率與流動(dòng)平衡比
步驟5：修改熱流道設(shè)計(jì)后重復(fù)步驟1至4。
展開(kāi) 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能試驗(yàn)方法
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)性能的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)，商用車用動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)可以參考。
2 規(guī)范性引用文件
下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 2900.41-2008 電工術(shù)語(yǔ) 原電池和蓄電池
GB/T 19596-2017 電動(dòng)汽車術(shù)語(yǔ)（ISO 8713:2002,NEQ）
GB/T 31467.2電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池包和系統(tǒng) 第2部分：高能量應(yīng)用測(cè)試規(guī)程
QC/T 468-2010 汽車散熱器
GB/T 18386-2017 電動(dòng)汽車 能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法
GB 18352.6-2016 輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）
3 術(shù)語(yǔ)和定義
GB/T 2900.41-2008、GB/T 19596-2017中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。
3.1 動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng) battery thermal management system
綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，具備動(dòng)力電池冷卻、加熱、保溫和均溫等功能，保證動(dòng)力電池在不同環(huán)境下正常工作的系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以在動(dòng)力電池發(fā)生熱失控時(shí)提供報(bào)警信號(hào)，具備安全防護(hù)功能。通常，動(dòng)力電池熱管理系統(tǒng)包括主動(dòng)式熱管理系統(tǒng)和被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)兩種。
3.2 被動(dòng)式熱管理系統(tǒng) passive thermal management systems
基于熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對(duì)流等熱量傳輸原理，只依靠冷卻或加熱流體因?yàn)闇囟纫蛩鼐徛鲃?dòng)自然完成熱量輸入輸出交換的熱管理系統(tǒng)。該類系統(tǒng)通常適用于單體產(chǎn)熱量小于5W的電池。
展開(kāi) Moldex3D模流分析之怎樣改善單穴閥式熱澆道之流動(dòng)不平衡及型蕊偏移現(xiàn)象
大綱
本案例為生產(chǎn)消費(fèi)性家庭用之易撥罐，如圖一所示，主要功能為盛裝食物或原料的食品儲(chǔ)存用容器，由于產(chǎn)品為狹長(zhǎng)型罐身，決定了公模仁的結(jié)構(gòu)與剛性，在射出過(guò)程中模壁易形成模內(nèi)壓，以及因流動(dòng)不平衡導(dǎo)致公模仁翹曲，進(jìn)而產(chǎn)生產(chǎn)品肉厚偏移及嚴(yán)重的包封和結(jié)合線問(wèn)題。在本研究中，飛綠股份有限公司使用 Moldex3D，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)與射出成型制程，改善狹長(zhǎng)形罐身問(wèn)題所造成的成型缺陷，提升產(chǎn)能與質(zhì)量的穩(wěn)定度。
挑戰(zhàn)
? 改善縫合線、包封…等外觀缺陷
? 降低產(chǎn)品肉厚偏移的問(wèn)題
解決方案
飛綠股份有限公司使用 Moldex3D Advanced 和型芯偏移模塊進(jìn)行流固耦合分析來(lái)診斷公模仁位移的問(wèn)題，使用雙流閥針式熱流道改善流動(dòng)平衡，另外也透過(guò)變更產(chǎn)品肉厚、公母模溫等設(shè)計(jì)，來(lái)改善產(chǎn)品結(jié)合線與優(yōu)化流動(dòng)平衡問(wèn)題。
效益
? 有效優(yōu)化流動(dòng)平衡，控制公模仁型芯偏移問(wèn)題
? 消除結(jié)合線，預(yù)防產(chǎn)品破裂
? 符合產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求
? 生產(chǎn)良率由0% 提升至99.7%
案例研究
本案例藉由模流分析結(jié)果解析熱流道形式對(duì)流動(dòng)平衡與模具鋼材、公模仁平移量，及利用正反操作側(cè)模具溫差觀察公模仁翹曲效應(yīng)，進(jìn)而評(píng)估各項(xiàng)差異并找出最佳組合參數(shù)，克服狹長(zhǎng)幾何之公模仁所造成的潛在缺陷。第一部分，如圖三所示，分別以兩種熱流道形式觀察轉(zhuǎn)角溫度效應(yīng)造成的流動(dòng)不平衡，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用TypeA單流閥針，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外兩側(cè)溫度分布差異，使熔膠在流道內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)角效應(yīng)，導(dǎo)致流動(dòng)并非完全平衡。而使用Type B雙流閥針式平衡度即獲
得改善，成功改善流動(dòng)不平衡缺陷。
圖三 不同流道形式之溫度與流動(dòng)波前比較
在第二部分，為了解決公模仁翹曲現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)分別觀察模具鋼材、公模仁平移與正反操作側(cè)模溫對(duì)型芯偏移之影響。
展開(kāi) 
純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池低溫充電熱管理試驗(yàn)研究
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)整車低溫環(huán)境下電池加熱系統(tǒng)的優(yōu)化，測(cè)試結(jié)果表明:優(yōu)化后的熱管理系統(tǒng)改動(dòng)小，成本低，大大提升了動(dòng)力電池在低溫環(huán)境下的充放電性能、使用壽命及安全性能。
電動(dòng)汽車機(jī)艙散熱問(wèn)題CFD仿真分析優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證
摘 要：某電動(dòng)汽車樣車在空調(diào)降溫試驗(yàn)中，駕駛員和副駕駛的頭部平均溫度沒(méi)有達(dá)到降溫預(yù)定值，制冷能力不足。為提高空調(diào)制冷能力，本文采用CFD仿真分析的方法，研究了前機(jī)艙的流場(chǎng)，分析了格柵和空調(diào)冷凝器的通風(fēng)量。通過(guò)配置冷凝器導(dǎo)流罩和調(diào)整格柵開(kāi)口，增加了格柵新風(fēng)的進(jìn)氣量，減少了高溫氣體的回流冷凝器，從而增加了冷凝器的散熱能力。在最終的試驗(yàn)中，頭部平均溫度整改后比整改前降低了5℃，降溫效果明顯改善，達(dá)到并超過(guò)了預(yù)定值。這種通過(guò)機(jī)艙流場(chǎng)優(yōu)化提高散熱能力的方法和工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其它電動(dòng)汽車機(jī)艙散熱能力的開(kāi)發(fā)具有借鑒意義。
電動(dòng)汽車近年來(lái)快速興起，并且有逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油車的趨勢(shì)。研究電動(dòng)汽車機(jī)艙的散熱特點(diǎn)具有重要意義。由于電動(dòng)汽車沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)，它的機(jī)艙內(nèi)就沒(méi)有了溫度達(dá)到600℃而帶來(lái)強(qiáng)輻射的排氣管路，也沒(méi)有需要大量散熱的內(nèi)燃機(jī)水套。電動(dòng)汽車前機(jī)艙相對(duì)于燃油車僅需較小的前格柵開(kāi)口來(lái)引進(jìn)新風(fēng)進(jìn)行散熱。現(xiàn)階段電動(dòng)汽車用來(lái)冷卻電機(jī)水套與電池的散熱器和風(fēng)扇大多是沿用燃油車的，往往散熱能力有相當(dāng)盈余。電動(dòng)汽車機(jī)艙內(nèi)的空調(diào)冷凝器的散熱問(wèn)題變得凸顯出來(lái)。
目前分析電動(dòng)汽車機(jī)艙散熱問(wèn)題有兩種方式：環(huán)境艙試驗(yàn)和CFD仿真。環(huán)境艙試驗(yàn)包括整車熱平衡試驗(yàn)和整車降溫試驗(yàn)。由于現(xiàn)階段機(jī)艙內(nèi)散熱器能力的盈余，電動(dòng)汽車熱平衡試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題往往是電機(jī)、IGBT和電池的零部件內(nèi)局部過(guò)熱。機(jī)艙內(nèi)冷凝器是否有足夠的散熱能力就會(huì)在電動(dòng)汽車降溫試驗(yàn)中體現(xiàn)出來(lái)。試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是可信度高，能夠?yàn)檠邪l(fā)提供直接的整改依據(jù)；缺點(diǎn)是成本高、周期長(zhǎng)，不能夠在設(shè)計(jì)初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。CFD仿真的優(yōu)點(diǎn)是成本低、周期短，能夠在研發(fā)早期發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問(wèn)題，縮短整車開(kāi)發(fā)周期。然而要想完全模擬電動(dòng)汽車降溫試驗(yàn)，需要三維機(jī)艙熱流場(chǎng)、整車一維能量流、空調(diào)箱和乘客艙的三維熱流場(chǎng)共同的瞬態(tài)耦合計(jì)算，目前國(guó)內(nèi)幾乎難以完整開(kāi)展。
展開(kāi) 承壓設(shè)備厚板中頻感應(yīng)加熱局部熱處理試驗(yàn)研究
對(duì)于超厚板焊后熱處理研究較少，尤其針對(duì)焊后熱處理超厚板沿厚度方向的溫度均勻性。基于此，本文通過(guò)超厚板感應(yīng)加熱均溫性試驗(yàn)，研究從單側(cè)進(jìn)行感應(yīng)加熱沿不同厚度的溫度分布規(guī)律。同時(shí)，本文將感應(yīng)加熱技術(shù)應(yīng)用到超厚加氫反應(yīng)器筒體的局部熱處理中，測(cè)試了感應(yīng)加熱過(guò)程中軸向溫度分布規(guī)律，用于指導(dǎo)超厚筒體的局部熱處理，進(jìn)一步證明感應(yīng)加熱對(duì)于超厚板局部熱處理的可行性。
1 厚板感應(yīng)加熱均溫性試驗(yàn)
采用馬鞍形厚板進(jìn)行感應(yīng)加熱試驗(yàn)，材質(zhì)為Q345R，直徑為 2 900 mm，厚度為 218 mm，弧面曲率半徑為 4 500 mm，如圖 1 所示。
馬鞍形厚板感應(yīng)加熱的熱處理工藝要求如下：將馬鞍形厚板由室溫加熱至 705 ℃±14 ℃，保溫4 h。300 ℃以下不要求控制升降溫速率，300 ℃以上升溫速度不大于 55 ℃/h。
熱電偶采用普通 K 型熱電偶絲和不銹鋼鎧裝 K型熱電偶。為了研究感應(yīng)加熱過(guò)程中沿厚度方向溫度的分布規(guī)律，在馬鞍形試板中心位置鉆不同深度的孔，采用不銹鋼鎧裝 K 型熱電偶進(jìn)行測(cè)溫，鉆孔位置如圖 2 所示。研究不同厚度方向溫度分布的測(cè)溫?zé)犭娕季幪?hào)為 C1～C10，相對(duì)應(yīng)測(cè)溫點(diǎn)的深度如圖 2b 所示。其中，C1～C5、C6～C10 的間距為40 mm。感應(yīng)加熱電源的控溫?zé)犭娕挤謩e布置在 C1與 C6、C3 與 C8 及 C5 與 C10 中間位置的外壁及對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁，相對(duì)應(yīng)熱電偶的編號(hào)分別為 C11 和 C12、C13 和 C14 及 C15 和 C16。
馬鞍形厚板內(nèi)外壁分別進(jìn)行保溫，保溫層的形狀和尺寸根據(jù)工件實(shí)際尺寸進(jìn)行確定。內(nèi)外壁保溫的直徑為 2 900 mm，保溫層厚度分別為 100 mm 和50 mm。根據(jù)馬鞍形厚板感應(yīng)加熱均溫性試驗(yàn)的工藝要求，經(jīng)熱工計(jì)算采用 160 kW 或 240 kW 中頻感應(yīng)加熱電源 1 臺(tái)。
展開(kāi) Moldex3D模流分析之熱循環(huán)試驗(yàn)模擬預(yù)測(cè)熱疲勞
延性疲勞指數(shù)可經(jīng)由 Modified Coffin-Manson Model：
塑性應(yīng)變模型
熱疲勞模型參數(shù)除了可由查表或?qū)嶒?yàn)取得的材料延性疲勞參數(shù)；以及經(jīng)由欲模擬的熱循環(huán)試驗(yàn)參數(shù)可得之周期平均溫度與周期頻率。而較難直接從固體力學(xué)分析結(jié)果得到的參數(shù)，塑性應(yīng)變量值，則可以通過(guò)分析的材料特性，找尋對(duì)應(yīng)的塑性應(yīng)變模型進(jìn)行預(yù)估。
對(duì)于較常發(fā)生熱疲勞破壞的金屬IC組件：錫球(Solder ball)或是導(dǎo)線架(Lead frame)。其塑性行為可透過(guò)考慮各向同性硬化(Isotropic-hardening) 的Prandtl-Reuss Model計(jì)算。
此模型適用于反復(fù)載重的每次循環(huán)并未達(dá)到試體塑性，使其發(fā)生永久形變的案例中較為適合。
熱循環(huán)試驗(yàn)模擬分析
本研究以Moldex3D Stress 分析中考慮材料非線性的 PMC(post mold curing) 求解器，輸入溫度循環(huán)試驗(yàn)中的溫度與時(shí)間關(guān)系進(jìn)行分析。
圖一 后熟化制程中設(shè)定環(huán)境溫度
以分析結(jié)果中各循環(huán)中殘余應(yīng)力中的von Mises stress最大值處作為熱疲勞破壞的觀察點(diǎn)，并將設(shè)定的溫度與Von Mises應(yīng)力分析結(jié)果關(guān)系制圖如下：
圖二 內(nèi)部應(yīng)力與溫度隨環(huán)境溫度變化
透過(guò)前述的塑性應(yīng)變Prandtl-Reuss 模型，以材料的降伏應(yīng)力與von Mises stress 估算等效塑性應(yīng)變。將本次仿真結(jié)果的平均溫度、循環(huán)頻率等信息輸出，再由 Modified Coffin-Manson 模型即可估計(jì)出至破壞所需的循環(huán)次數(shù)。
結(jié)論
本文藉由Moldex3D中具有考慮材料黏彈性的Post mold curing 求解器，輸入熱循環(huán)試驗(yàn)的環(huán)境溫度、以及所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，用以計(jì)算在TCT試驗(yàn)中隨著時(shí)間與溫度變化的應(yīng)力分布。
展開(kāi) 