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

上一篇，我們介紹了模型工具、熱管理系統。 這一篇，我們將繼續 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，以后有機會再介紹具體的模塊。

01水冷回路(電池電機)

通用熱負載模型 - 電機

如果沒有進一步的細化要求，所有的熱負載都可以通過以下方式表現在模型里。

用Pipe模塊等價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 J/K；

用Sensor傳感器測量溫度信號用于控制反饋；

因為這里是和 Simulink 模型集成，所以：

計算出來的發熱功率 Q_motor 通過Heat Source模塊集成到冷卻回路中；

Sensor 模塊測量的電機平均溫度也需要反饋回電機本體模型，比如溫度影響電機本體的效率。只是這個案例是 “開環”，所以電機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載均如此：

專用熱負載模型 - 電池

從軟件使用角度，上圖的熱負載模型也可以把發熱本體模型也包括進來，這里以電池為例。

發熱量 Q 不再是一個直接提供的曲線，而是Simscape 電池模型根據電池的電流工況計算出來的；

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幫助更快速的進行電池包的建模仿真。

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

閥

這個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，實現串聯并聯的切換。

兩位三通閥也是類似：

但如果涉及到復雜的多路多通閥，更多地還是用節流口模塊組裝一下。

02暖風回路

暖風回路用到了Moist Air子庫里提供的模塊。如果把暖風回路的風扇拆開，它其實是右圖這個樣子。

循環泵帶動車內氣體循環；

根據 Recirculation Flap 的風門控制 A-C 連通或者 B-C 連通，實現內循環模式和外循環模式；

這里使用了 PTC 作為加熱設備；

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設置，如果不關心保持默認忽略它其實也無所謂。

循環泵

循環泵直接使用的是 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

循環風門控制內循環或者外循環，本質上就是通過控制信號 S 改變內、外循環通道的過流面積大小，你開我關，你關我開。

至于表達方式用 Simscape 的計算模塊還是 Simulink 的計算模塊，影響都不是很大。如果有 Simscape 反饋信號的話，一般會建議使用 Simscape 的計算模塊以減少代數環的發生。

下圖模型就是用 Simulink 實現的計算過程，里加了一個響應時間環節。

PTC

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

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

控制

這里的暖風回路的控制回路比較簡單，見下圖。風扇控制 cmd_blower 是 PI 控制，而 cmd_ptc 對應 PTC 則是開關控制。

仿真模型后，可以通過 Scope 看到下圖已經配置好顯示的結果。

可以看到環境溫度 30 degC，設定溫度 21 degC;

乘員艙暖風風扇(循環風扇)在 PI 控制下，車艙內溫度保持在 21 度附近。

環境溫度高于設定溫度，PTC 無需啟動；

由于篇幅有限，剩下的乘員艙回路，空調制冷以及控制部分將在下一篇介紹。

審核編輯：湯梓紅