車(chē)載控制系統控制策略的開(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

 針對這一開(kāi)發(fā)流程，中汽中心 工程院 汽車(chē)風(fēng)洞測試與應用重點(diǎn)實(shí)驗室建立了整車(chē)熱系統功能性能對標測試分析、系統構型、系統功能性能仿真、控制快速原型、系統標定、系統仿真測試分析（在建）、關(guān)鍵零部件及系統實(shí)際環(huán)境測試分析等全流程關(guān)鍵節點(diǎn)的開(kāi)發(fā)能力。

整車(chē)熱系統功能、性能對標測試分析(sys benchmarking)

作為產(chǎn)品需求分析、市場(chǎng)定位分析的重要環(huán)節，對標(Benchmark)測試是常用手段。根據行業(yè)里對整車(chē)熱系統控制對標測試分析的需要，風(fēng)洞測試與應用重點(diǎn)實(shí)驗室開(kāi)發(fā)團隊已經(jīng)掌握了各種情況下的CAN、LIN通訊協(xié)議的解析能力，還具備了外加測試通道實(shí)測相應性能數據的能力?；诖?，開(kāi)發(fā)團隊具備了新能源汽車(chē)熱系統及動(dòng)力總成系統能耗測試并對測試數據進(jìn)行自動(dòng)分析計算的能力和分析整車(chē)熱系統控制的功能、性能并得到Benchmark解析報告的能力(能量流可自動(dòng)計算分解到續航工況下的每一個(gè)循環(huán)的每一個(gè)器件)。

計算程序界面

整車(chē)熱系統構型(sys building)

根據待開(kāi)發(fā)整車(chē)的設計空間布局、電池電驅系統的配置及其性能標準、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測試數據庫的數據或對比數據，進(jìn)行熱系統總布置的設計構建符合要求的熱系統構型。

構建某一混動(dòng)車(chē)型TMS構型圖

首先根據整車(chē)熱系統構型與性能要求，進(jìn)行系統內關(guān)鍵零部件的選型和功能性能驗證，其次依據性能仿真的結果對當前的熱系統可開(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：系統工作風(fēng)險與熱害分析、性能性能與零部件熱害防護的折中優(yōu)化、不同模式不同工況與不同負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)調與控制邏輯設計等。

系統功能、系統性能仿真(sys simulating)

針對各類(lèi)熱系統構型，基于Simulink + Amesim建立相應的模型，對系統和系統中的部件的功能和性能進(jìn)行仿真和虛擬驗證?？蓪?shí)現熱系統中執行部件如電動(dòng)壓縮機、各類(lèi)閥、水泵、PTC、鼓風(fēng)機和風(fēng)門(mén)電機等各種的動(dòng)作是否到位，是否滿(mǎn)足相應的實(shí)時(shí)響應要求，結合實(shí)驗數據進(jìn)行軟標定。在系統性能模型中，分析性能是否滿(mǎn)足設定要求，各種散熱器(包含冷凝器、蒸發(fā)器、液液板換)性能是否滿(mǎn)足設計要求，并在實(shí)際工況模型中進(jìn)行必要的優(yōu)化。在系統性能驗證中還可驗證升降溫響應、冷卻水流量、制冷劑充量、壓縮機轉速、壓縮機功耗限值、水泵控制方式、風(fēng)扇控制方式、鼓風(fēng)機控制方式、艙內溫濕度控制是否滿(mǎn)足人體舒適區間要求、電池水熱系統是否滿(mǎn)足其工作溫度區間要求等。必要時(shí)，可仿真出不同性能的工作模式，節能模式、舒適模式、常規模式與極限模式。 

結合熱系統控制與原型需求、溫度分布區間與分布均勻性需求，對熱系統構型做必要的優(yōu)化，提出策略原型邏輯框圖。

熱系統性能仿真模型圖

控制快速原型(RCP)

基于1D性能仿真優(yōu)化后的構型，結合熱系統構型和控制策略原型邏輯圖，選用熱系統中相應的部件如電動(dòng)壓縮機、電子膨脹閥、鼓風(fēng)機、PTC等部件，制作或選取相應的管道、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，快速構建起目標的快速控制原型(RCPs，Rapid Control Prototype system)。

在沒(méi)有生產(chǎn)出車(chē)載級的熱管理系統控制單元時(shí)，可采用快速原型的方式將快速將TMS驅動(dòng)起來(lái)。在快速原型的方案中，選取適當算力的原型控制器代替車(chē)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接入熱系統中的真實(shí)器件。本方案可驗證熱系統的控制策略是否滿(mǎn)足設計；驗證控制系統是否可靠；驗證TMS中零部件的性能，最終將驗證后的系統信息和系統中軟硬件的指標作為硬件開(kāi)發(fā)的輸入對車(chē)載級TMS控制單元的開(kāi)發(fā)起到指導作用。該RCPs，具有豐富的周邊IO接口，依據熱系統構型的需要，可靈活配置，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套運行通驗證的原型軟件，針對其它不同TMS構型，只需要調整接口、替換控制邏輯模塊“CaculateSub”，進(jìn)行適當的配置即可運行控制。

熱系統RCP模型圖(軟接口底層驅動(dòng)及控制程序)

基于RCPs可直接運行在Simlink、C、C++開(kāi)發(fā)的模型程序，驗證并優(yōu)化調整控制策略，同時(shí)軟件模型可輕松實(shí)現反復修改、模塊化復用和封裝、更換底層驅動(dòng)等方式針對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)境下反復研究、配置系統，減少了開(kāi)發(fā)的費用，提高了開(kāi)發(fā)的效率。

熱系統RCP系統圖(硬件系統)

基于RCPs可實(shí)施TMS零部件的標定工作和零部件性能驗證工作。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(mén)位置的標定可通過(guò)RCPs來(lái)實(shí)現。TMS中電動(dòng)壓縮機、PTC、鼓風(fēng)機、風(fēng)扇和水泵等執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)驗證。TMS中各部件的性能和功能驗證如，運行能力、NVH特性測試、PTC功耗測試、制熱量測試和水泵功耗等測試都可通過(guò)零部件的在環(huán)測試實(shí)現。以上對于零部件的驗證，在開(kāi)發(fā)的前期實(shí)現合適的零部件替代，提高零部件在熱系統的性?xún)r(jià)比。

基于以上工作構建出適合整車(chē)的熱系統，必要時(shí)進(jìn)行操作運行界面虛擬開(kāi)發(fā)和測試監控界面開(kāi)發(fā)，如下圖示：

熱系統RCP模型圖(操作運行界面)

除零部件的測試驗證外，RCPs可完成控制仿真之后的真實(shí)器件系統級控制的實(shí)現、系統級的標定，也在車(chē)載ECU未開(kāi)發(fā)出來(lái)時(shí)代替完成HIL測試、實(shí)現對整車(chē)級的TMS控制，完成整車(chē)級的標定工作；可完成TMS零部件、系統在臺架、系統在整車(chē)的電能耗測試、工作效率測試，結合環(huán)境實(shí)驗室可實(shí)施TMS零部件、系統在臺架、系統在整車(chē)的工作狀態(tài)的熱害測試等。

汽車(chē)風(fēng)洞測試與應用重點(diǎn)實(shí)驗室為行業(yè)開(kāi)發(fā)的RCPs，基于真實(shí)器件，既可對TMS中的任一器件實(shí)施實(shí)時(shí)的控制，即任何一臺風(fēng)門(mén)電機、電控壓縮機、電子風(fēng)扇、電動(dòng)鼓風(fēng)機、電動(dòng)水泵、PTC、電子膨脹閥等單獨實(shí)施控制，完成零部件的控制相關(guān)測試與驗證；也可對TMS系統在臺架狀態(tài)以及在整車(chē)狀態(tài)實(shí)施系統級控制，完成臺架在環(huán)境實(shí)驗和整車(chē)在環(huán)境實(shí)驗；還可對車(chē)載其它真實(shí)執行器件實(shí)施控制，如任何一扇車(chē)門(mén)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)調節、主動(dòng)格柵(AGS)的動(dòng)作控制、刮水器電機的控制、玻璃清潔噴水系統控制、轉向電機控制、氣囊點(diǎn)爆控制、安全帶預緊控制等幾乎所有的車(chē)身電子、舒適電子的快速原型控制。實(shí)現TMS、車(chē)身電子與整車(chē)的同步開(kāi)發(fā)、驗證。

至此，基于該TMS控制開(kāi)發(fā)平臺(含物理構型和原型控制的平臺硬件和軟件模型，可滿(mǎn)足熱系統控制需求實(shí)時(shí)運行)，既可完成熱系統控制策略的開(kāi)發(fā)服務(wù)，也可單獨向行業(yè)提供熱系統及其零部件的標定、測試驗證服務(wù)；基于該開(kāi)發(fā)平臺技術(shù)，實(shí)施各種熱系統自主控制對標測試與驗證測試，完成控制方案開(kāi)發(fā)驗證，直至最終交付成套的整車(chē)熱系統方案和技術(shù)。