一种基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品与流程

本技术涉及汽车热管理及仿真，尤其涉及一种基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法及装置、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、随着运动型多用途汽车（sport utility vehicle，suv）、越野车及特种车辆的普及与性能需求升级，车辆面临的行驶环境越来越复杂。与传统公路行驶相比，实际道路越野工况的典型特征主要为极端的动态负荷：频繁的爬陡坡、未铺装的路面行驶、过炮弹坑、沙地/泥地脱困等，导致整车动力系统等热源长时间处于高功率（大于功率阈值）、大扭矩（大于扭矩阈值）状态，车辆动力系统发热量较大（大于热量阈值）且瞬变剧烈（变化频率大于频率阈值），以上对车辆冷却系统的散热能力提出巨大挑战。为降低车辆热量，往往对车辆冷却系统进行过度设计（加大散热器、提高风扇功率等），增加了车辆重量和功耗；然而反之，则可能在特定越野场景下出现车辆热量较大、动力受限等问题。

2、一般来说，为了对车辆冷却系统进行准确设计，需要对车辆冷却系统进行仿真；目前，在对车辆冷却系统进行仿真时，通常根据台架稳态测试数据搭建仿真模型，不能准确计算和反应实际道路水温值及变化过程，具有一定局限性。

技术实现思路

1、本技术的目的之一在于提供一种基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法，以解决现有技术中用于瞬态水温仿真的仿真模型准确度较低的技术问题；目的之二在于提供一种基于车辆冷却系统仿真的数据处理装置；目的之三在于提供一种电子设备；目的之四在于提供一种计算机可读存储介质；目的之四在于提供一种计算机程序产品。

2、为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：

3、本技术实施例提供一种基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法，包括：

4、针对车辆冷却系统，构建一维的基础水温仿真模型，所述基础水温仿真模型包括空气侧热管理模型和流体侧冷却回路模型，所述流体侧冷却回路模型包括表征发热本体的等效质量块、以及表征所述等效质量块对流换热特征的对流换热模型；

5、将标定工况下的实际运行参数序列输入所述基础水温仿真模型，以在所述空气侧热管理模型中，基于所述实际运行参数序列中的第一环境温度、第一车速和第一风扇转速，以及机舱进出口压力系数和格栅开口面积占比，计算针对所述流体侧冷却回路模型的第一进风量和第一进风温度；

6、通过所述基础水温仿真模型的所述流体侧冷却回路模型，基于所述实际运行参数序列、所述第一进风量和所述第一进风温度进行热交换计算，得到第一温度时序数据，所述第一温度时序数据至少包括所述等效质量块的预测温度时序数据；

7、以最小化所述预测温度时序数据与所述标定工况下的实测温度时序数据之间的温差积分为优化目标，对所述等效质量块的质量参数以及所述对流换热模型的对流换热系数进行调整，得到已标定水温仿真模型；

8、对所述已标定水温仿真模型进行边界条件配置，得到用于水温仿真的目标水温仿真模型。

9、根据上述技术手段，通过构建包含空气侧与流体侧的一维基础水温仿真模型，并基于车速、风扇转速等求解流体侧的第一进风量与第一进风温度，进而使得流体侧冷却回路模型能够基于第一进风量与第一进风温度进行仿真处理；如此，能够实时基于车速、风扇转速进行仿真处理，适用于越野车况等各种瞬态及稳态工况，提升了所获得的仿真模型的仿真的适用性和准确度。另外，以最小化预测温度时序数据与实测温度时序数据之间的温差积分为优化目标，能够实现对基础水温仿真模型的温升标定，提升了模型标定的精度，进而能够提升目标水温仿真模型的水温仿真准确度。

10、在一些实施例中，所述针对车辆冷却系统，构建一维的基础水温仿真模型，包括：针对所述车辆冷却系统，基于机舱三维数据和机舱空间相对布置关系，确定前保、导风结构、冷却模块、风扇以及机舱布置的几何搭建数据；对所述几何搭建数据进行一维离散化建模，得到待配置的空气侧热管理模型；基于发热本体及对应冷却回路管路的三维数据确定表征所述发热本体的所述等效质量块，并构建表征所述等效质量块对流换热特征的所述对流换热模型，连接所述等效质量块和所述对流换热模型，得到待配置的流体侧冷却回路模型；基于机舱进出口阻力系数、风扇风量数据、所述机舱进出口压力系数和所述格栅开口面积占比，对所述待配置的空气侧热管理模型进行配置，得到所述空气侧热管理模型；基于发热本体性能参数、换热性能参数和发热本体流阻，对所述待配置的流体侧冷却回路模型进行配置，得到所述流体侧冷却回路模型；将所述空气侧热管理模型和所述流体侧冷却回路模型进行耦合，得到所述基础水温仿真模型。

11、根据上述技术手段，通过对机舱内部的几何搭建数据进行一维离散化建模，不仅完整保留了机舱内部的空间相对关系，同时有效降低计算负荷。另外，分别将机舱进出口阻力系数、风扇风量数据、机舱进出口压力系数和格栅开口面积占比等输入待配置的空气侧热管理模型，将发热本体性能参数、换热性能参数和发热本体流阻等输入待配置的流体侧冷却回路模型，获得具备真实动力学与热力学属性的空气侧热管理模型和流体侧冷却回路模型，能够提升基础水温仿真模型的准确度。

12、在一些实施例中，所述发热本体包括发电机本体，相应地，所述待配置的流体侧冷却回路模型包括待配置的发电机冷却回路模型，所述发热本体及对应冷却回路管路的三维数据包括发电机及对应冷却回路管路的三维数据，所述对流换热模型包括第一对流换热子模型，所述等效质量块包括发电机等效质量块；所述基于发热本体及对应冷却回路管路的三维数据确定表征所述发热本体的所述等效质量块，并构建表征所述等效质量块对流换热特征的所述对流换热模型，连接所述等效质量块和所述对流换热模型，得到待配置的流体侧冷却回路模型，包括：基于所述发电机及对应冷却回路管路的三维数据确定表征所述发电机本体的所述发电机等效质量块，并构建表征所述发电机等效质量块对流换热特征的所述第一对流换热子模型；构建发电机定子传热模型和发电机冷却液回路模型；连接所述第一对流换热子模型、所述发电机定子传热模型和所述发电机冷却液回路模型，得到所述待配置的发电机冷却回路模型。

13、根据上述技术手段，通过基于发电机三维数据确定发电机等效质量块，利用集总参数法将发电机本体简化为一维无空间分布特征的发电机等效质量块，能够在完整保留发热部件本质储热与温升特性的同时，消除了三维网格空间求解带来的计算冗余，降低了仿真过程中的非线性计算负荷。另外，通过协同构建发电机定子传热模型、第一对流换热子模型以及发电机冷却液回路模型，实现了发电机内部产热、传导以及对流散热过程的物理逻辑解耦，能够全面、真实地映射发电机在越野工况下内部多介质热量流动的响应过程。以及通过将发电机等效质量块、第一对流换热子模型、发电机定子传热模型和发电机冷却液回路模型依照真实的能量流向和流体拓扑进行端口连接，形成了一个闭合的回路仿真架构，作为待配置的发电机冷却回路模型，提升了仿真模型构建的保真度。

14、在一些实施例中，所述流体侧冷却回路模型包括发电机冷却回路模型，相应地，所述发热本体性能参数包括发电机性能参数，所述换热性能参数包括发电机换热性能参数，所述发热本体流阻包括发电机流阻；所述基于发热本体性能参数、换热性能参数和发热本体流阻，对所述待配置的流体侧冷却回路模型进行配置，得到所述流体侧冷却回路模型，包括：基于所述发电机性能参数、所述发电机换热性能参数、所述发电机流阻和发电机油底壳面积，对所述待配置的发电机冷却回路模型进行配置，得到所述发电机冷却回路模型。

15、根据上述技术手段，通过将发电机性能参数、发电机换热性能参数和发电机流阻导入待配置的发电机冷却回路模型，将具备几何与拓扑连接的架构转化为具备真实物理属性的热力学仿真实体；使得发电机冷却回路模型能够精确模拟发电机在不同越野负荷工况下的动态发热量，以及冷却介质在管路和内部换热器中的实际流动阻力与流量分配规律。

16、在一些实施例中，所述发热本体包括发动机本体，相应地，所述待配置的流体侧冷却回路模型包括待配置的发动机冷却回路模型，所述发热本体及对应冷却回路管路的三维数据包括发动机及对应冷却回路管路的三维数据，所述对流换热模型包括第二对流换热子模型，所述等效质量块包括发动机等效质量块；所述基于发热本体及对应冷却回路管路的三维数据确定表征所述发热本体的所述等效质量块，并构建表征所述等效质量块对流换热特征的所述对流换热模型，连接所述等效质量块和所述对流换热模型，得到待配置的流体侧冷却回路模型，包括：基于所述发动机及对应冷却回路管路的三维数据，对发动机冷却管路进行一维离散化建模，得到发动机冷却管路模型，并对所述发动机本体的缸体、缸盖及水套进行一维离散化建模，得到表征发动机固体部件的发动机等效质量块和表征发动机水套的发动机容积单元；构建表征所述发动机等效质量块和所述发动机容积单元与外界环境进行热量交换的所述第二对流换热子模型，基于所述第二对流换热子模型、所述发动机等效质量块和所述发动机容积单元，构建发动机机体模型；构建所述发动机本体的发动机热量计算模型和发动机散热器模型；基于所述发动机冷却管路模型、所述发动机机体模型、所述发动机热量计算模型和所述发动机散热器模型，构建所述待配置的发动机冷却回路模型。

17、根据上述技术手段，过对发动机冷却管路、缸体、缸盖及水套等三维结构进行一维离散化建模，提取出对应的冷却管路模型、发动机等效质量块和发动机容积单元，简化了三维空间网格的求解维度，在完整保留发动机流体动力学与热力学特性的同时，降低了非线性迭代的计算负荷，进而能够提升仿真执行效率。另外，通过将发动机冷却管路模型、发动机机体模型、发动机热量计算模型以及发动机散热器模型依照物理拓扑与能量流向进行连接，形成了待配置的发动机冷却回路模型，复现了从机体传热储热、管路流体传输到末端换热器降温的物理链路，体现了缸体缸盖水套与冷却液侧热交换、机舱环境对流换热等，故能够提升回路水温仿真的逼真度。

18、在一些实施例中，所述发热本体包括电机电控本体，相应地，所述待配置的流体侧冷却回路模型包括待配置的电机电控冷却回路模型，所述发热本体及对应冷却回路管路的三维数据包括电机电控及对应冷却回路管路的三维数据，所述对流换热模型包括第三对流换热子模型，所述等效质量块包括电机电控等效质量块；所述基于发热本体及对应冷却回路管路的三维数据确定表征所述发热本体的所述等效质量块，并构建表征所述等效质量块对流换热特征的所述对流换热模型，连接所述等效质量块和所述对流换热模型，得到待配置的流体侧冷却回路模型，包括：基于所述电机电控及对应冷却回路管路的三维数据，对电机电控冷却管路进行一维离散化建模，得到电机电控冷却管路模型，并确定表征电机电控固体部件的所述电机电控等效质量块和表征电机电控水套的电机电控容积单元；在所述电机电控等效质量块与所述电机电控容积单元之间建立所述第三对流换热子模型，基于所述第三对流换热子模型、所述电机电控等效质量块和所述电机电控容积单元，构建电机电控机体模型；构建所述电机电控本体的电机电控热量计算模型和电机电控散热器模型；基于所述电机电控冷却管路模型、所述电机电控机体模型、所述电机电控热量计算模型和所述电机电控散热器模型，构建所述待配置的电机电控冷却回路模型。

19、根据上述技术手段，通过对电机电控冷却管路进行一维离散化建模，并确定表征固体部件的电机电控等效质量块和表征水套的电机电控容积单元，将三维空间几何结构转化为一维流体网络与无空间分布特征的热力学节点；如此，能够在完整保留发热部件的热容量与冷却介质流动特性的同时，减少计算负荷。另外，通过在电机电控等效质量块与电机电控容积单元之间建立第三对流换热子模型，实现了电机电控本体固态部件与内部冷却流体之间热量交换过程的物理结构解耦与精确量化，从而能够提高仿真准确度。以及通过将电机电控冷却管路模型、电机电控机体模型、电机电控热量计算模型以及电机电控散热器模型依照物理拓扑与能量传递流向进行连接，形成了待配置的电机电控冷却回路模型，复现了从内部固液换热、管路流体传输到换热器散热降温的全局物理链路，故能够提高仿真准确度。

20、在一些实施例中，所述在所述空气侧热管理模型中，基于所述实际运行参数序列中的第一环境温度、第一车速和第一风扇转速，以及机舱进出口压力系数和格栅开口面积占比，计算针对所述流体侧冷却回路模型的第一进风量和第一进风温度，包括：在所述空气侧热管理模型中，基于所述第一车速、所述第一风扇转速、所述机舱进出口压力系数和所述格栅开口面积占比，计算流经所述流体侧冷却回路模型的所述第一进风量；获取所述流体侧冷却回路模型的当前热负荷；在所述空气侧热管理模型中，基于所述第一环境温度、所述第一进风量和所述当前热负荷，计算针对所述流体侧冷却回路模型的所述第一进风温度。

21、根据上述技术手段，通过将实时车速、风扇转速等与机舱进出口压力系数、格栅开口面积占比等进行联立求解，计算出第一进风量，能够真实、灵敏地反映车辆在越野道路下由于车速剧烈变化引发的机舱迎面气流波动与流量分配规律。而通过实时获取流体侧冷却回路模型输出的当前热负荷，并以此为依据结合第一环境温度来计算到达目标换热器表面的第一进风温度，在外部空气流场与内部流体热源之间建立起了反馈闭环，能够确保换热的真实性，进而能够提升仿真的精准度。

22、在一些实施例中，所述对所述已标定水温仿真模型进行边界条件配置，得到用于水温仿真的目标水温仿真模型，包括：获取表征车辆处于热车状态下的各冷却回路的冷却液初始温度、容积单元初始温度和等效质量块初始温度；基于所述冷却液初始温度、所述容积单元初始温度和所述等效质量块初始温度，对所述已标定水温仿真模型中各节点的初始温度进行边界条件配置，得到用于水温仿真的所述目标水温仿真模型。

23、根据上述技术手段，通过针对热车状态获取并配置冷却液、流体容积单元以及等效质量块的初始温度，真实还原了车辆在运行一段时间后内部各部件不同的蓄热特征，为后续的热交换计算提供了贴合真实物理规律的数据基准；因此，能够提升目标水温仿真模型的水温仿真准确度。

24、在一些实施例中，所述对所述已标定水温仿真模型进行边界条件配置，得到用于水温仿真的目标水温仿真模型之后，所述方法还包括：将待测工况的待测运行参数序列输入所述目标水温仿真模型，以在所述空气侧热管理模型中，基于所述待测运行参数序列中的第二环境温度、第二车速和第二风扇转速，以及所述机舱进出口压力系数和所述格栅开口面积占比，计算针对所述目标水温仿真模型的所述流体侧冷却回路模型的第二进风量和第二进风温度；通过所述目标水温仿真模型的所述流体侧冷却回路模型，基于所述待测运行参数序列、所述第二进风量和所述第二进风温度进行热交换计算，得到第二温度时序数据，所述第二温度时序数据至少包括流体温度预测时序数据。

25、根据上述技术手段，在待测工况下，通过计算而最终输出覆盖整个待测工况时间轴的第二温度时序数据，由于基于该连续的全景温度变化轨迹能够精准确定可能发生局部过热或热失控的临界时间节点，因此，能够为整车热管理控制策略的提前标定、部件选型及冷却架构的确定提供了可靠的数据基础。

26、本技术实施例提供一种基于车辆冷却系统仿真的数据处理装置，应用于电子设备中，所述基于车辆冷却系统仿真的数据处理装置包括：

27、模型构建模块，用于针对车辆冷却系统，构建一维的基础水温仿真模型，所述基础水温仿真模型包括空气侧热管理模型和流体侧冷却回路模型，所述流体侧冷却回路模型包括表征发热本体的等效质量块、以及表征所述等效质量块对流换热特征的对流换热模型；

28、风况计算模块，用于将标定工况下的实际运行参数序列输入所述基础水温仿真模型，以在所述空气侧热管理模型中，基于所述实际运行参数序列中的第一环境温度、第一车速和第一风扇转速，以及机舱进出口压力系数和格栅开口面积占比，计算针对所述流体侧冷却回路模型的第一进风量和第一进风温度；

29、温度计算模块，用于通过所述基础水温仿真模型的所述流体侧冷却回路模型，基于所述实际运行参数序列、所述第一进风量和所述第一进风温度进行热交换计算，得到第一温度时序数据，所述第一温度时序数据至少包括所述等效质量块的预测温度时序数据；

30、模型标定模块，用于以最小化所述预测温度时序数据与所述标定工况下的实测温度时序数据之间的温差积分为优化目标，对所述等效质量块的质量参数以及所述对流换热模型的对流换热系数进行调整，得到已标定水温仿真模型；

31、边界配置模块，用于对所述已标定水温仿真模型进行边界条件配置，得到用于水温仿真的目标水温仿真模型。

32、本技术实施例提供一种用于车辆冷却系统仿真数据处理的电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术实施例提供的基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法。

33、本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本技术实施例提供的基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法。

34、本技术实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现本技术实施例提供的基于车辆冷却系统仿真的数据处理方法。