車載控制系統(tǒng)控制策略的開(kāi)發(fā)，不管是采用敏捷模式、前后溯源逐步迭推模式，還是分層式、主從式，多是通過(guò)“V”字型開(kāi)發(fā)流程采用模型化的開(kāi)發(fā)方法(MBD, Model based development)來(lái)完成。
“V”字型開(kāi)發(fā)流程圖
針對(duì)這一開(kāi)發(fā)流程，中汽中心 工程院 汽車風(fēng)洞測(cè)試與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了整車熱系統(tǒng)功能性能對(duì)標(biāo)測(cè)試分析、系統(tǒng)構(gòu)型、系統(tǒng)功能性能仿真、控制快速原型、系統(tǒng)標(biāo)定、系統(tǒng)仿真測(cè)試分析（在建）、關(guān)鍵零部件及系統(tǒng)實(shí)際環(huán)境測(cè)試分析等全流程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)能力。
整車熱系統(tǒng)功能、性能對(duì)標(biāo)測(cè)試分析(sys benchmarking)
作為產(chǎn)品需求分析、市場(chǎng)定位分析的重要環(huán)節(jié)，對(duì)標(biāo)(Benchmark)測(cè)試是常用手段。根據(jù)行業(yè)里對(duì)整車熱系統(tǒng)控制對(duì)標(biāo)測(cè)試分析的需要，風(fēng)洞測(cè)試與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了各種情況下的CAN、LIN通訊協(xié)議的解析能力，還具備了外加測(cè)試通道實(shí)測(cè)相應(yīng)性能數(shù)據(jù)的能力。基于此，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)具備了新能源汽車熱系統(tǒng)及動(dòng)力總成系統(tǒng)能耗測(cè)試并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析計(jì)算的能力和分析整車熱系統(tǒng)控制的功能、性能并得到Benchmark解析報(bào)告的能力(能量流可自動(dòng)計(jì)算分解到續(xù)航工況下的每一個(gè)循環(huán)的每一個(gè)器件)。
計(jì)算程序界面
整車熱系統(tǒng)構(gòu)型(sys building)
根據(jù)待開(kāi)發(fā)整車的設(shè)計(jì)空間布局、電池電驅(qū)系統(tǒng)的配置及其性能標(biāo)準(zhǔn)、乘員艙的制冷和制熱需求、主動(dòng)及被動(dòng)冷卻和余熱利用的工作模式，以及參照Benchmark測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)或?qū)Ρ葦?shù)據(jù)，進(jìn)行熱系統(tǒng)總布置的設(shè)計(jì)構(gòu)建符合要求的熱系統(tǒng)構(gòu)型。
構(gòu)建某一混動(dòng)車型TMS構(gòu)型圖
首先根據(jù)整車熱系統(tǒng)構(gòu)型與性能要求，進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵零部件的選型和功能性能驗(yàn)證，其次依據(jù)性能仿真的結(jié)果對(duì)當(dāng)前的熱系統(tǒng)可開(kāi)展多種分析優(yōu)化工作。分析優(yōu)化的工作包括但不限于：系統(tǒng)工作風(fēng)險(xiǎn)與熱害分析、性能性能與零部件熱害防護(hù)的折中優(yōu)化、不同模式不同工況與不同負(fù)荷下能耗分析與能耗耗散分析、總布置與流道和工作模式的優(yōu)化、系統(tǒng)性能與成本的折中優(yōu)化，各零部件之間的關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)與控制邏輯設(shè)計(jì)等。
系統(tǒng)功能、系統(tǒng)性能仿真(sys simulating)
針對(duì)各類熱系統(tǒng)構(gòu)型，基于Simulink + Amesim建立相應(yīng)的模型，對(duì)系統(tǒng)和系統(tǒng)中的部件的功能和性能進(jìn)行仿真和虛擬驗(yàn)證?？蓪?shí)現(xiàn)熱系統(tǒng)中執(zhí)行部件如電動(dòng)壓縮機(jī)、各類閥、水泵、PTC、鼓風(fēng)機(jī)和風(fēng)門電機(jī)等各種的動(dòng)作是否到位，是否滿足相應(yīng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)要求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行軟標(biāo)定。在系統(tǒng)性能模型中，分析性能是否滿足設(shè)定要求，各種散熱器(包含冷凝器、蒸發(fā)器、液液板換)性能是否滿足設(shè)計(jì)要求，并在實(shí)際工況模型中進(jìn)行必要的優(yōu)化。在系統(tǒng)性能驗(yàn)證中還可驗(yàn)證升降溫響應(yīng)、冷卻水流量、制冷劑充量、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)功耗限值、水泵控制方式、風(fēng)扇控制方式、鼓風(fēng)機(jī)控制方式、艙內(nèi)溫濕度控制是否滿足人體舒適區(qū)間要求、電池水熱系統(tǒng)是否滿足其工作溫度區(qū)間要求等。必要時(shí)，可仿真出不同性能的工作模式，節(jié)能模式、舒適模式、常規(guī)模式與極限模式。
結(jié)合熱系統(tǒng)控制與原型需求、溫度分布區(qū)間與分布均勻性需求，對(duì)熱系統(tǒng)構(gòu)型做必要的優(yōu)化，提出策略原型邏輯框圖。
熱系統(tǒng)性能仿真模型圖
控制快速原型(RCP)
基于1D性能仿真優(yōu)化后的構(gòu)型，結(jié)合熱系統(tǒng)構(gòu)型和控制策略原型邏輯圖，選用熱系統(tǒng)中相應(yīng)的部件如電動(dòng)壓縮機(jī)、電子膨脹閥、鼓風(fēng)機(jī)、PTC等部件，制作或選取相應(yīng)的管道、流道等器件，在選取合適的實(shí)時(shí)控制器和IO端口后便可便捷地將熱管理的控制程序下載編譯到實(shí)時(shí)控制器中，快速構(gòu)建起目標(biāo)的快速控制原型(RCPs，Rapid Control Prototype system)。
在沒(méi)有生產(chǎn)出車載級(jí)的熱管理系統(tǒng)控制單元時(shí)，可采用快速原型的方式將快速將TMS驅(qū)動(dòng)起來(lái)。在快速原型的方案中，選取適當(dāng)算力的原型控制器代替車載的實(shí)時(shí)控制器；選取配置功能豐富的接口代替嵌入式系統(tǒng)接入熱系統(tǒng)中的真實(shí)器件。本方案可驗(yàn)證熱系統(tǒng)的控制策略是否滿足設(shè)計(jì)；驗(yàn)證控制系統(tǒng)是否可靠；驗(yàn)證TMS中零部件的性能，最終將驗(yàn)證后的系統(tǒng)信息和系統(tǒng)中軟硬件的指標(biāo)作為硬件開(kāi)發(fā)的輸入對(duì)車載級(jí)TMS控制單元的開(kāi)發(fā)起到指導(dǎo)作用。該RCPs，具有豐富的周邊IO接口，依據(jù)熱系統(tǒng)構(gòu)型的需要，可靈活配置，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套運(yùn)行通驗(yàn)證的原型軟件，針對(duì)其它不同TMS構(gòu)型，只需要調(diào)整接口、替換控制邏輯模塊“CaculateSub”，進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲眉纯蛇\(yùn)行控制。
熱系統(tǒng)RCP模型圖(軟接口底層驅(qū)動(dòng)及控制程序)
基于RCPs可直接運(yùn)行在Simlink、C、C++開(kāi)發(fā)的模型程序，驗(yàn)證并優(yōu)化調(diào)整控制策略，同時(shí)軟件模型可輕松實(shí)現(xiàn)反復(fù)修改、模塊化復(fù)用和封裝、更換底層驅(qū)動(dòng)等方式針對(duì)不同控制器重新編譯下載，這都極大地便利了控制策略的實(shí)行和TMS系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)?；谶@一特點(diǎn)便于在開(kāi)發(fā)的前期或半實(shí)物狀態(tài)和真實(shí)環(huán)境下反復(fù)研究、配置系統(tǒng)，減少了開(kāi)發(fā)的費(fèi)用，提高了開(kāi)發(fā)的效率。
熱系統(tǒng)RCP系統(tǒng)圖(硬件系統(tǒng))
基于RCPs可實(shí)施TMS零部件的標(biāo)定工作和零部件性能驗(yàn)證工作。TMS中的溫度、壓力、陽(yáng)光和空氣質(zhì)量傳感器、出風(fēng)口工作段和風(fēng)門位置的標(biāo)定可通過(guò)RCPs來(lái)實(shí)現(xiàn)。TMS中電動(dòng)壓縮機(jī)、PTC、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇和水泵等執(zhí)行部件的功能性能要控制指令（開(kāi)關(guān)指令、PWM波、LIN控或CAN控物理值）之間的關(guān)系可通過(guò)RCPs來(lái)驗(yàn)證。TMS中各部件的性能和功能驗(yàn)證如，運(yùn)行能力、NVH特性測(cè)試、PTC功耗測(cè)試、制熱量測(cè)試和水泵功耗等測(cè)試都可通過(guò)零部件的在環(huán)測(cè)試實(shí)現(xiàn)。以上對(duì)于零部件的驗(yàn)證，在開(kāi)發(fā)的前期實(shí)現(xiàn)合適的零部件替代，提高零部件在熱系統(tǒng)的性價(jià)比。
基于以上工作構(gòu)建出適合整車的熱系統(tǒng)，必要時(shí)進(jìn)行操作運(yùn)行界面虛擬開(kāi)發(fā)和測(cè)試監(jiān)控界面開(kāi)發(fā)，如下圖示：
熱系統(tǒng)RCP模型圖(操作運(yùn)行界面)
除零部件的測(cè)試驗(yàn)證外，RCPs可完成控制仿真之后的真實(shí)器件系統(tǒng)級(jí)控制的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)級(jí)的標(biāo)定，也在車載ECU未開(kāi)發(fā)出來(lái)時(shí)代替完成HIL測(cè)試、實(shí)現(xiàn)對(duì)整車級(jí)的TMS控制，完成整車級(jí)的標(biāo)定工作；可完成TMS零部件、系統(tǒng)在臺(tái)架、系統(tǒng)在整車的電能耗測(cè)試、工作效率測(cè)試，結(jié)合環(huán)境實(shí)驗(yàn)室可實(shí)施TMS零部件、系統(tǒng)在臺(tái)架、系統(tǒng)在整車的工作狀態(tài)的熱害測(cè)試等。
汽車風(fēng)洞測(cè)試與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為行業(yè)開(kāi)發(fā)的RCPs，基于真實(shí)器件，既可對(duì)TMS中的任一器件實(shí)施實(shí)時(shí)的控制，即任何一臺(tái)風(fēng)門電機(jī)、電控壓縮機(jī)、電子風(fēng)扇、電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)水泵、PTC、電子膨脹閥等單獨(dú)實(shí)施控制，完成零部件的控制相關(guān)測(cè)試與驗(yàn)證；也可對(duì)TMS系統(tǒng)在臺(tái)架狀態(tài)以及在整車狀態(tài)實(shí)施系統(tǒng)級(jí)控制，完成臺(tái)架在環(huán)境實(shí)驗(yàn)和整車在環(huán)境實(shí)驗(yàn)；還可對(duì)車載其它真實(shí)執(zhí)行器件實(shí)施控制，如任何一扇車門及其玻璃的升降控制、后視鏡的動(dòng)作控制、座椅加熱與通風(fēng)控制、座椅姿態(tài)調(diào)節(jié)、主動(dòng)格柵(AGS)的動(dòng)作控制、刮水器電機(jī)的控制、玻璃清潔噴水系統(tǒng)控制、轉(zhuǎn)向電機(jī)控制、氣囊點(diǎn)爆控制、安全帶預(yù)緊控制等幾乎所有的車身電子、舒適電子的快速原型控制。實(shí)現(xiàn)TMS、車身電子與整車的同步開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證。
至此，基于該TMS控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)(含物理構(gòu)型和原型控制的平臺(tái)硬件和軟件模型，可滿足熱系統(tǒng)控制需求實(shí)時(shí)運(yùn)行)，既可完成熱系統(tǒng)控制策略的開(kāi)發(fā)服務(wù)，也可單獨(dú)向行業(yè)提供熱系統(tǒng)及其零部件的標(biāo)定、測(cè)試驗(yàn)證服務(wù)；基于該開(kāi)發(fā)平臺(tái)技術(shù)，實(shí)施各種熱系統(tǒng)自主控制對(duì)標(biāo)測(cè)試與驗(yàn)證測(cè)試，完成控制方案開(kāi)發(fā)驗(yàn)證，直至最終交付成套的整車熱系統(tǒng)方案和技術(shù)。