汽車熱管理設(shè)計(jì)與駕乘質(zhì)量分析

李興科

摘要：隨著汽車產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的不斷普及，以及國六車型節(jié)能減排的戰(zhàn)略升級，汽車各部件對熱管理的設(shè)計(jì)提出了更多的需求，同時(shí)汽車駕乘質(zhì)量也越來越重要。熱管理設(shè)計(jì)不僅要考慮整車的正常運(yùn)行質(zhì)量，還要兼顧駕乘者舒適、舒心、舒享的更高質(zhì)量。因此，本文主要針對汽車質(zhì)量、駕乘者與熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行質(zhì)量現(xiàn)狀與展望分析。

關(guān)鍵詞：熱管理設(shè)計(jì)目標(biāo);駕乘;質(zhì)量抱怨

0 ?引言

隨著時(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)、變速器系統(tǒng)功能已經(jīng)觸頂，車機(jī)娛樂、手機(jī)遠(yuǎn)程互聯(lián)、安全輔助、新能源系統(tǒng)卻在飛躍式集成推進(jìn)，這些功能都要依賴熱管理系統(tǒng)的保障才能充分的發(fā)揮。對于駕乘者而言，這些功能要具有運(yùn)行的穩(wěn)定性，還要能滿足在日常用車過程中各項(xiàng)的細(xì)節(jié)需求。從整車和駕乘者的角度，熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都越來越重要。

1 ?熱管理設(shè)計(jì)與駕乘質(zhì)量現(xiàn)狀及展望

1.1 汽車的熱管理系統(tǒng)概述

汽車熱管理是從整車的角度出發(fā)去研究設(shè)計(jì)傳熱介質(zhì)流場以及換熱過程中的各種子系統(tǒng)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度和駕駛室的氣候，熱管理需要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)關(guān)鍵零部件的使用環(huán)境溫度要求，同時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)艙各零部件的安全性與可靠性，還要提高車廂內(nèi)環(huán)境的舒適性，并兼顧車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性以及排放標(biāo)準(zhǔn)，這些都是熱管理系統(tǒng)研究對象。其中，新能源車型的電控穩(wěn)定系統(tǒng)，電機(jī)、電池冷卻系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)及成員艙舒適系統(tǒng)，以及其他大功率部件冷卻系統(tǒng)，都是熱管理研究的新領(lǐng)域。

熱管理系統(tǒng)不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且關(guān)聯(lián)部件很廣泛，需要通過協(xié)調(diào)大量的開發(fā)資源和更全面的設(shè)計(jì)理念來制定更高的設(shè)計(jì)目標(biāo)，不斷降低排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)性、保障汽車高效安全的運(yùn)行。

但實(shí)際上熱管理設(shè)計(jì)者的重點(diǎn)仍在于保障各子系統(tǒng)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而忽略了整車各項(xiàng)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(xiàn)多種質(zhì)量抱怨和投訴。

1.2 市場質(zhì)量問題現(xiàn)狀

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

上述質(zhì)量信息全部來自市場客戶，遍及全國各省、市地區(qū)，包含新車J.D.POWER感知，市場運(yùn)輸故障、安拋、熱點(diǎn)及耐久問題。這些質(zhì)量信息反饋的熱管理問題可總結(jié)為：室內(nèi)溫控差異大，系統(tǒng)策略不智能，泄漏、銹蝕影響大，機(jī)艙線、管路干涉磨損，機(jī)艙部件標(biāo)準(zhǔn)過低，其他抱怨問題。（圖1）

從以上數(shù)據(jù)可知，熱管理當(dāng)下的設(shè)計(jì)目標(biāo)還遠(yuǎn)不能滿足駕乘者實(shí)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(yè)，在整車開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該更全面的提高熱管力的設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而將更好的整車駕駛體驗(yàn)帶給客戶。

1.3 整車新需求

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

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

其次，以車內(nèi)異響異振要求為例，電子風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)作為整車怠速工況下的異響源，安靜環(huán)境下會(huì)引起客戶極度反感。在滿足整車散熱需求時(shí)，也要保證風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)聲音合理。在車身安裝尺寸、進(jìn)風(fēng)量需求固定的情況下，風(fēng)扇在采用無刷電機(jī)降低電機(jī)聲音時(shí)，還應(yīng)在風(fēng)扇扇葉的合理選型上下功夫，對標(biāo)國內(nèi)外優(yōu)秀風(fēng)扇的扇葉設(shè)計(jì)，擴(kuò)寬設(shè)計(jì)思路，增加風(fēng)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(dòng)力總成的隔振上想辦法，還要在發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)開發(fā)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(dāng)做小型懸置來設(shè)計(jì)開發(fā)，例如，降低安裝膠墊的硬度，采用部分鏤空的新型結(jié)構(gòu)，來減少冷卻模塊的振動(dòng)向車身傳遞，使客戶不易感知到震動(dòng)。

最后，以發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理為例，它的任務(wù)是在任何條件下都能保證內(nèi)燃機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作，可以考慮采用多回路體系[1]。在國六車型節(jié)能減排的大趨勢下，必然要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)能量更充分的利用。夏季能量損耗嚴(yán)重，導(dǎo)致客戶抱怨開車成本高，這已經(jīng)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(jìn)行收集或轉(zhuǎn)化，收集熱量可以用來進(jìn)行其他加工，如蓄電池的充電;轉(zhuǎn)化電能可以給車輛其他功能提供動(dòng)力（包含熱管理）;轉(zhuǎn)化動(dòng)能可以給動(dòng)力總成系統(tǒng)提供更強(qiáng)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(yīng)評估零部件行業(yè)發(fā)展水平，合理應(yīng)用新科技和新設(shè)計(jì)，以達(dá)到熱管理設(shè)計(jì)目標(biāo)的提升。

1.4 整車開發(fā)分析

通常做好熱管理開發(fā)需要具備：團(tuán)隊(duì)CAE分析能力;環(huán)境艙、零部件等試驗(yàn)設(shè)備;利用CFD、電控以及試驗(yàn)等綜合手段，提供熱管理系統(tǒng)開發(fā)、改造及優(yōu)化的策劃方案。

具備以上三點(diǎn)，熱管理設(shè)計(jì)開發(fā)可以做到滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。但是對客戶而言，更關(guān)心的是穩(wěn)定、舒適的駕乘體驗(yàn)，熱管理開發(fā)應(yīng)該不斷關(guān)注客戶體驗(yàn)的問題，增加客戶提出問題的驗(yàn)證開發(fā)環(huán)節(jié)，達(dá)到熱管理功能的均衡表現(xiàn)。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(jìn)行分析解決;二是依據(jù)全國各地不同的道路工況、客戶的駕駛習(xí)慣，進(jìn)行模擬，甄選問題納入熱管理數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將問題分類進(jìn)行消除、優(yōu)化或弱化。卓越的熱管理開發(fā)設(shè)計(jì)，才能使整車性能更加的滿足客戶需求。

2 ?結(jié)束語

本文主要通過汽車熱管理設(shè)計(jì)與駕乘質(zhì)量分析，簡述汽車發(fā)展的大趨勢，以及熱管理的設(shè)計(jì)目標(biāo)現(xiàn)狀與市場客戶駕乘體驗(yàn)的質(zhì)量信息處理，同時(shí)期待企業(yè)在熱管理設(shè)計(jì)目標(biāo)方面做出全面提升。第一，汽車產(chǎn)業(yè)“四化”的不斷集成，整車要讓駕乘者在操控過程中穩(wěn)定運(yùn)行，必須有一個(gè)體貼與智能的熱管理系統(tǒng);第二，熱管理設(shè)計(jì)需要很多資源，不能僅限于滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要致力于滿足讓客戶舒適的駕乘體驗(yàn)，要更加注重人性化設(shè)計(jì);第三，熱管理設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該從市場客戶質(zhì)量信息和真實(shí)駕乘模擬路況信息的數(shù)據(jù)庫中全盤提升，做到卓越熱管理;第四，熱管理在整車質(zhì)量中應(yīng)該發(fā)揮更大的作用，在保障多媒體順暢運(yùn)行、車內(nèi)異響異振穩(wěn)定、能量回收節(jié)能等方面進(jìn)行提升;第五，熱管理要更加關(guān)注客戶的駕乘體驗(yàn)信息，汽車產(chǎn)業(yè)的未來取決于客戶的滿意度。

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