汽車熱管理設計與駕乘質量分析

李興科

摘要：隨著汽車產業電動化、智能化、網聯化、共享化的不斷普及，以及國六車型節能減排的戰略升級，汽車各部件對熱管理的設計提出了更多的需求，同時汽車駕乘質量也越來越重要。熱管理設計不僅要考慮整車的正常運行質量，還要兼顧駕乘者舒適、舒心、舒享的更高質量。因此，本文主要針對汽車質量、駕乘者與熱管理系統設計進行質量現狀與展望分析。

關鍵詞：熱管理設計目標;駕乘;質量抱怨

0 ?引言

隨著時代的變遷，汽車除了日常使用外，又被賦予了許多新的功能。相對于整車如底盤、發動機、變速器系統功能已經觸頂，車機娛樂、手機遠程互聯、安全輔助、新能源系統卻在飛躍式集成推進，這些功能都要依賴熱管理系統的保障才能充分的發揮。對于駕乘者而言，這些功能要具有運行的穩定性，還要能滿足在日常用車過程中各項的細節需求。從整車和駕乘者的角度，熱管理系統的設計都越來越重要。

1 ?熱管理設計與駕乘質量現狀及展望

1.1 汽車的熱管理系統概述

汽車熱管理是從整車的角度出發去研究設計傳熱介質流場以及換熱過程中的各種子系統，保證發動機艙的溫度和駕駛室的氣候，熱管理需要滿足發動機艙內關鍵零部件的使用環境溫度要求，同時保證發動機艙各零部件的安全性與可靠性，還要提高車廂內環境的舒適性，并兼顧車輛的燃油經濟性以及排放標準，這些都是熱管理系統研究對象。其中，新能源車型的電控穩定系統，電機、電池冷卻系統，空調系統及成員艙舒適系統，以及其他大功率部件冷卻系統，都是熱管理研究的新領域。

熱管理系統不僅設計復雜，而且關聯部件很廣泛，需要通過協調大量的開發資源和更全面的設計理念來制定更高的設計目標，不斷降低排放、提高燃油經濟性、保障汽車高效安全的運行。

但實際上熱管理設計者的重點仍在于保障各子系統符合產品標準，而忽略了整車各項功能在日常工況使用下的均衡，使得駕乘者在使用過程中出現多種質量抱怨和投訴。

1.2 市場質量問題現狀

縱觀國內某車企主要SUV車型市場表現，四年間市場客戶關于熱管理方面的質量問題反饋信息如表1。

上述質量信息全部來自市場客戶，遍及全國各省、市地區，包含新車J.D.POWER感知，市場運輸故障、安拋、熱點及耐久問題。這些質量信息反饋的熱管理問題可總結為：室內溫控差異大，系統策略不智能，泄漏、銹蝕影響大，機艙線、管路干涉磨損，機艙部件標準過低，其他抱怨問題。（圖1）

從以上數據可知，熱管理當下的設計目標還遠不能滿足駕乘者實際的使用需求。對于市場終端客戶提出的需求問題，作為企業，在整車開發設計時，應該更全面的提高熱管力的設計目標，進而將更好的整車駕駛體驗帶給客戶。

1.3 整車新需求

隨著汽車產業“四化”的不斷集成，熱管理系統的角色更加重要。高度集成化的整車如何在運行過程中讓駕乘者感到滿意，需要新一代熱管理系統的保駕護航。

首先，以車機娛樂系統為例，其中的語音控制模塊不僅要集成車輛的天窗、空調、車窗等操作功能的運行，還要集成導航指令、儀表映射、手機互聯等軟件功能的運行。隨著越來越多的車機娛樂系統功能不斷集成，高效穩定的運行需要熱管理的參與，因此將會出現新的熱管理課題（參照電腦的液冷主機箱課題），可以考慮采用單獨增加熱管理系統及納米冷卻介質等新科技的使用。

其次，以車內異響異振要求為例，電子風扇轉動作為整車怠速工況下的異響源，安靜環境下會引起客戶極度反感。在滿足整車散熱需求時，也要保證風扇進風聲音合理。在車身安裝尺寸、進風量需求固定的情況下，風扇在采用無刷電機降低電機聲音時，還應在風扇扇葉的合理選型上下功夫，對標國內外優秀風扇的扇葉設計，擴寬設計思路，增加風扇扇葉的模型庫。車輛異振客戶抱怨也很大，在整車隔振方面不僅要在動力總成的隔振上想辦法，還要在發動機懸置系統開發上做文章，可以考慮冷卻前端模塊的減振，將冷卻模塊的安裝膠墊當做小型懸置來設計開發，例如，降低安裝膠墊的硬度，采用部分鏤空的新型結構，來減少冷卻模塊的振動向車身傳遞，使客戶不易感知到震動。

最后，以發動機熱管理為例，它的任務是在任何條件下都能保證內燃機在最適宜的溫度狀態下工作，可以考慮采用多回路體系[1]。在國六車型節能減排的大趨勢下，必然要考慮發動機能量更充分的利用。夏季能量損耗嚴重，導致客戶抱怨開車成本高，這已經成了所有車企必須要解決的問題。熱管理可以考慮將這些能量進行收集或轉化，收集熱量可以用來進行其他加工，如蓄電池的充電;轉化電能可以給車輛其他功能提供動力（包含熱管理）;轉化動能可以給動力總成系統提供更強勁的冷卻。

客戶駕乘過程對熱管理提出了越來越多的需求，解決這些需求將成為熱管理不斷深入研究的新課題，車企應評估零部件行業發展水平，合理應用新科技和新設計，以達到熱管理設計目標的提升。

1.4 整車開發分析

通常做好熱管理開發需要具備：團隊CAE分析能力;環境艙、零部件等試驗設備;利用CFD、電控以及試驗等綜合手段，提供熱管理系統開發、改造及優化的策劃方案。

具備以上三點，熱管理設計開發可以做到滿足設計標準。但是對客戶而言，更關心的是穩定、舒適的駕乘體驗，熱管理開發應該不斷關注客戶體驗的問題，增加客戶提出問題的驗證開發環節，達到熱管理功能的均衡表現。這些問題可從兩方面收集，一是市場同類車型（包含自有車型）的熱管理問題進行分析解決;二是依據全國各地不同的道路工況、客戶的駕駛習慣，進行模擬，甄選問題納入熱管理數據庫，并進行數據分析，將問題分類進行消除、優化或弱化。卓越的熱管理開發設計，才能使整車性能更加的滿足客戶需求。

2 ?結束語

本文主要通過汽車熱管理設計與駕乘質量分析，簡述汽車發展的大趨勢，以及熱管理的設計目標現狀與市場客戶駕乘體驗的質量信息處理，同時期待企業在熱管理設計目標方面做出全面提升。第一，汽車產業“四化”的不斷集成，整車要讓駕乘者在操控過程中穩定運行，必須有一個體貼與智能的熱管理系統;第二，熱管理設計需要很多資源，不能僅限于滿足設計標準，要致力于滿足讓客戶舒適的駕乘體驗，要更加注重人性化設計;第三，熱管理設計時應該從市場客戶質量信息和真實駕乘模擬路況信息的數據庫中全盤提升，做到卓越熱管理;第四，熱管理在整車質量中應該發揮更大的作用，在保障多媒體順暢運行、車內異響異振穩定、能量回收節能等方面進行提升;第五，熱管理要更加關注客戶的駕乘體驗信息，汽車產業的未來取決于客戶的滿意度。

參考文獻：

[1]劉圣華，周龍保.內燃機學[M].北京：機械工業出版社，2017：276.

[2]黨超.電動汽車電池熱管理系統研究[J].內燃機與配件，2018（24）：188-190.

[3]郝毓林.汽車熱管理系統研究現狀[J].內燃機與配件，2014（09）：23-26.