CN114033543A - 车辆及其冷却系统的设计方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆冷却系统的设计方法，包括：在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器；上述方案提供了一种新的冷却系统的正向设计方案，与一维仿真设计方案相比，避免了不正确沿用通用设计参数导致散热器性能与新车型不匹配，造成开发效率降低的问题。

Description

车辆及其冷却系统的设计方法和装置

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆及其冷却系统的设计方法和装置。

背景技术

散热器、风扇、水泵是汽车冷却系统的主要部件，高温环境下，发动机工作产生的热量需要通过冷却系统散掉，以保证发动机的正常工作。如何在车型开发初期通过正向设计的手段完成冷却系统的设计开发，一直是各个车企整车热管理开发设计的重中之重。

目前一种冷却系统正向设计的方法是应用流体动力学分析软件对冷却系统进行一维模拟，以在设计初期模拟冷却系统的压力分布、流量分配以及温度分布等，进而通过参数优化得到最优化匹配的参数，并根据这些最优化参数来对冷却系统进行评价和改进以使其满足设计要求；其整体方案路线是：设计部门首先为分析部门提供冷却系统的总体布置形式、水泵、散热器、水套、暖风芯体、膨胀箱以及连接管道的长度、直径、特性曲线等初始设计参数，分析部门根据初始设计参数和分析目的搭建分析模型，根据需要分析不同工况下冷却系统的工作状态，最后根据分析结果，对设计部门提供的冷却系统初始设计参数进行评价与改进。虽然采用一维仿真存在仿真周期较短等优势，但因为冷却系统核心零部件的空间位置、物理尺寸和性能特征均是采用已有的通用元件、特性曲线和各类参数值进行体现；因此很容易在开发新车型时，因为已有设计参数的不正确沿用，造成热管理系统及其零部件的不匹配，使整个车型的油耗升高或者发动机冷却系统超负荷，影响发动机的正常工作。

发明内容

本发明提供了一种车辆及其冷却系统的设计方法和装置，以解决或者部分解决目前基于已有参数进行一维仿真的车辆或发动机冷却系统设计方案，容易造成冷却系统与设计车型或发动机不匹配，冷却系统开发工作效率降低的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本发明一个可选的实施例，提供了一种车辆冷却系统的设计方法，包括：

在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；

根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；

根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。

可选的，所述获得散热器的迎面风速，包括：

获得在所述极限工况下，所述目标车型的估计行车速度；

根据所述估计行车速度和第一映射关系，获得所述迎面风速；所述第一映射关系是行车速度与所述散热器的平均迎面风速的映射关系。

进一步的，在所述确定目标散热器之后，所述设计方法还包括：

在所述估计行车速度小于设定速度时，根据预设背压和所述需求冷却风量，确定目标冷却风扇；

在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积。

进一步的，所述开口面积是所述散热格栅开口在所述散热器上的正投影面积；

所述根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积，包括：

根据所述迎风面积，确定所述正投影面积；所述正投影面积大于或等于所述迎风面积的16％～20％。

可选的，所述获得散热器的需求散热量，包括：

获得发动机的水套散热量和目标部件的发热量，所述目标部件是被所述散热器散热的车载部件；

根据所述水套散热量和所述发热量，获得所述需求散热量；所述需求散热量不小于所述水套散热量和所述发热量之和。

可选的，所述获得散热器的需求水流量，包括：

获得在所述极限工况下的发动机转速；

根据所述发动机转速和水泵速比，获得水泵转速；

根据所述水泵转速和第二映射关系，确定总水流量；所述第二映射关系是水泵转速与流量的映射关系；

根据所述总水流量和分流水流量，获得所述需求水流量；所述分流分水量是除所述散热器以外的零部件的用水流量。

可选的，所述获得散热器的换热温差，包括：

获得所述冷却系统的最高水温和所述散热器的进口风温；所述进口风温根据所述冷却系统的许用环境温度确定；

根据所述最高水温与所述进口风温的差值，获得所述换热温差。

进一步的，所述获得散热器的需求冷却风量，包括：

获得所述散热器的最大出风温度；

根据所述需求散热量，所述最大出风温度，所述进口风温和空气比热，获得所述需求冷却风量。

根据本发明另一个可选的实施例，提供了一种车辆冷却系统的设计装置，包括：

获取模块，用于获取在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；

第一确定模块，用于根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；

第二确定模块，用于根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。

根据本发明又一个可选的实施例，提供了一种车辆，所述车辆的冷却系统采用前述技术方案中的任一项所述设计方法进行设计。

通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种车辆冷却系统的设计方法，根据发动机在极限工况，如最大扭矩点或最大功率点的设计工况下的负载，得到散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速，根据散热器在极限工况下的上述性能需求进行目标散热器的性能选型；通过上述设计方法，可以在新车型开发初期，基于新车型拟搭载发动机的极限工况，有针对性的对车辆冷却系统中的散热器进行性能边界的设计定义，从而在车型开发初期，实现冷却系统的正向开发以及散热器的性能选型；与目前一维仿真方案相比，避免了不正确沿用通用设计参数导致散热器性能与新车型不匹配，造成重复设计和人工浪费；另外，结合迎面风速进行散热器的性能设计，减少了散热器散热能力的冗余设计；故而上述方案能够提高车辆冷却系统的开发效率，节省了开发成本和时间。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的车辆冷却系统的设计方法流程示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的包括冷却风扇和散热格栅设计的设计方法流程示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的车辆冷却系统的设计装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

为了解决基于因为沿用已有设计参数导致的新车型与冷却系统不匹配，本发明提供了一种车辆冷却系统的设计方法，其整体思路如下：

在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；根据所述迎面风速，所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差和所述迎风面积，确定目标散热器。

上述方案通过根据发动机在极限工况，如最大扭矩点或最大功率点的设计工况下的负载，得到散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速，根据散热器在极限工况下的上述性能需求进行目标散热器的性能选型；通过上述设计方法，可以在新车型开发初期，基于新车型拟搭载发动机的极限工况，有针对性的对车辆冷却系统中的散热器进行性能边界的设计定义，从而在车型开发初期，实现冷却系统的正向开发以及散热器的性能选型；与目前一维仿真方案相比，避免了不正确沿用通用设计参数导致散热器性能与新车型不匹配，造成重复设计和人工浪费；另外，结合迎面风速进行散热器的性能设计，可以减少散热器散热能力的冗余设计；故而上述方案能够提高车辆冷却系统的开发效率，节省了开发成本和时间。

接下来结合具体实施方式，对上述方案进行详细说明：

根据一个可选的实施例，如图1所示，提供了一种车辆冷却系统的设计方法，包括：

S1：在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况。

发动机的极限工况，对应到整车表现为最大扭矩点或最大功率点。本步骤通过在新车型设计时，基于发动机极限工况获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速，以指导散热器的性能选型。上述数据可结合发动机万有特性MAP数据或台架试验数据获得。

可选的，散热器的迎面风速的获得方法为：

获得在所述极限工况下，所述目标车型的估计行车速度；根据所述估计行车速度和第一映射关系，获得所述迎面风速；所述第一映射关系是行车速度与所述散热器的平均迎面风速的映射关系。

具体的，即使是相同的发动机，对于不同的车型设计，其在极限工况下的估计行车速度也是不同的。通常来说，在极限工况下的估计行车速度可通过模拟仿真方法或历史车型的试验数据进行预测，其取值范围在0～140km/h之间。

在确定出极限工况下的估计行车速度后，可结合行车速度与散热器的平均迎面风速的第一映射关系数据表，确定出与当前估计行车速度对应的迎面风速V_air。第一映射关系可通过统计历史车型在不同行车速度下，散热器的平均迎面风速的统计平均值确定。

表1：第一映射关系数据示例

行车速度kph	平均迎面风速m/s
		0	2.1
40	2.3
		60	2.7
100	3.6
		140	4.7

总之，通过统计得到行车速度与散热器迎面风扇的对应关系，结合后续的S2步骤，可以在设计初期决定散热器迎风面积，即散热器面积的大小，从而达到降低研发成本，缩短研发周期的目的。

可选的，所述需求散热量的获得方法可以是：

获得发动机的水套散热量和目标部件的发热量，所述目标部件是被所述散热器散热的车载部件；根据所述水套散热量和所述发热量，获得所述需求散热量；所述需求散热量不小于所述水套散热量和所述发热量之和。

具体的，首先获取目标车型计划搭载的发动机万有特性MAP或者台架试验数据，根据设定极限工况下燃油消耗率的百分数，或者有效功率的百分数，计算出对应极限工况下发动机的水套散热量W_water；

接下来，根据车辆冷却系统原理，统计目标车型中需要通过散热器进行散热的其它车载发热部件，如水冷油冷器，获得所有车载发热部件的发热量W_other。

接下来，根据W_total＝W_water+W_other，确定需要散热器的总散热量W_total，然后根据散热器在极限工况下的散热能力要大于或等于总散热量W_total的原则，确定散热器的需求散热量。

可选的，所述需求水流量的确定方法可以是：

获得在所述极限工况下的发动机转速；根据所述发动机转速和水泵速比，获得水泵转速；根据所述水泵转速和第二映射关系，确定总水流量；所述第二映射关系是水泵转速与流量的映射关系；根据所述总水流量和分流水流量，获得所述需求水流量；所述分流分水量是除所述散热器以外的零部件的用水流量。

具体的，首先根据极限工况下的发动机转速和已知的水泵速比，可以计算出在发动机极限工况下的水泵转速；然后根据水泵性能MAP数据，即第二映射关系，可以计算出在所述水泵转速下的冷却系统的总水流量Q_total。

接下来，根据冷却系统设计原理，统计其它用水部件的水流量需求，如暖风需求水流量为10L/min；通过求和得到其它部件的分流水流量Q_分；

接着，一种方式是直接根据Q_rad＝总水流量Q_total-分流水流量Q_分，确定出散热器在极限工况下的需求水流量Q_rad；另一种方式是根据Q_rad＝总水流量Q_total-分流水流量Q_分+Q_修正，确定需求水流量Q_rad；其中，Q_修正是根据设计经验得到的冗余水量修正值。

可选的，所述换热温差的确定方法可以是：

获得所述冷却系统的最高水温和所述散热器的进口风温；所述进口风温根据所述冷却系统的许用环境温度确定；根据所述最高水温与所述进口风温的差值，获得所述换热温差。

具体的，最高水温T_top，又称极限水温，是指除发动机本体以外的冷却系统内部的最高水温，通常范围在105～115℃之间，不同车型的极限水温按照实际车型的设定进行确定。

许用环境温度是指车辆冷却系统正常工作要求的最高环境温度。根据不同车型设计目标确定的许用环境温度有所区别，因此需要根据实际车型设计许用环境温度。

散热器进口风温T_air可直接根据许用环境温度确定，也可根据许用环境温度+设定值的方式确定，设定值的取值范围可以是8～15℃，优选10℃。如根据许用环境温度+10℃的方式，确定所述散热器的进口风温T_air。

换热温差ITD是换热器的换热进出口温差，ITD＝T_top-T_air。

进一步的，散热器的需求冷却风量的确定方法为：

获得所述散热器的最大出风温度；根据所述需求散热量，所述最大出风温度，所述进口风温和空气比热，获得所述需求冷却风量。

具体的，Q_air＝W_total/(Cp_air×(T_max-T_air))；

上式中，Q_air为所述需求散热量，Cp_air为空气比热，T_max为所述最大出风温度，如98℃。

S2：根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积。

具体的，可根据A_rad＝Q_air/V_rad，确定散热器的迎风面积A_rad，V_air为所述迎面风速。迎风面积也可以视为散热器面积。

S3：根据所述迎面风速，所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差和所述迎风面积，确定目标散热器。

在获得极限工况下的迎面风速V_rad、需求水流量Q_rad，需求散热量W_total，换热温差ITD，迎风面积A_rad。这些极限工况下的换热性能指标为散热器的核心性能参数，以这些核心性能参数作为设计目标，进行散热性的选型和设计。

通过上述步骤，得到了适用于新设计车型的散热器，接下来可以进一步设计冷却系统中其它关键部件：冷却风扇和散热格栅，具体如下：

如图2所示，在所述确定目标散热器之后，所述设计方法还包括：

S41：在所述估计行车速度小于设定速度时，根据预设背压和所述需求冷却风量，确定目标冷却风扇。

具体的，设定车速根据标定试验确定，可选值为60kph(千米/小时)，70kph等。预设背压的取值范围为80～120Pa，优选100Pa。以设定速度为60kph，预设背压为100Pa为例，若所述估计行车速度小于60kph，则根据预设背压100Pa，风扇风量≥需求冷却风量Q_air的原则进行冷却风扇的目标冷却能力设定，根据目标冷却能力确定应该使用或设计什么样的风扇。目标冷却能力表示风扇的性能曲线(ΔQ-P曲线)需要覆盖住工作点：(100Pa，Q_air)。

之所以采用80Pa～120Pa，尤其是100Pa的背压设计，是因为其基本涵盖了散热器芯厚从16mm～38mm范围内的所有散热器在极限工况下的流动压损，从而能够为冷却系统设计出合理的上边界。为了保证冷却系统的正常工作，设计了风扇在工作时的上述理想背压，并以此作为风扇性能正向开发的设计依据。

S42：在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积。

散热格栅的开口面积是指格栅开口最大面积，也就是在极限工况下的开口面积。可通过设定格栅开口在散热器上的正投影面积进行表征。

即，在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据A_gril≥k×A_rad，设计散热格栅的开口面积。上式中，A_rad为迎风面积，A_gril为格栅开口在散热器上的正投影面积，k为开口比系数，取值范围为16％～20％，优选值为18％。

之所以按照上述方法设计格栅开口面积，是因为实践表明，当格栅开口满足上述开口占比要求(16％～20％)时，发动机冷却系统能够保证热管理系统正常工作，同时使发动机的工作温度在较低的燃油消耗率范围内，可以实现部分节油功能并以此作为格栅开口面积正向开发的设计依据。故而，通过格栅开口正投影面积比，在设计初期决定格栅开口面积大小，从而为散热格栅的造型设计提供设计边界，提升整车性能。

本实施例提供了一种冷却系统的正向设计方法，通过计算发动机在极限工况下的负载，结合经验公式得到发动机的水套散热量，根据水套散热量匹配出散热器的散热量需求，然后根据统计平均得到的迎面风速，计算出散热器的迎风面积，从而设定散热器性能需求。然后再根据散热器工作时需要的风量等效出风扇的工作性能。并根据开口比系数通过风量需求计算出格栅开口在散热器上的正投影面积大小，从而完成发动机冷却系统的正向开发。

进一步的，散热器性能及尺寸的设计可以实现散热器的性能选型，同时选型过程中使用了在不同行车速度下得到的统计平均迎面风速，减少了散热器散热能力的冗余设计。风扇的性能指标在满足散热器性能需求的条件下，在指定布置间隙的条件下，可以获得工作背压的性能范围，从而可以准确的定义出满足散热器风量所需要的风扇工作点。格栅开口有效面积的计算关系到整车热管理性能和整车风阻，通过不同车速，不同开口比的关联性仿真得到的关联式，计算出的格栅开口比：16％～20％，可以在满足热管理需求的前提下达到最小，从而实现性能和减阻的最优化设计，完成整个发动机冷却系统的正向开发。从而使得整车在满足整车热管理性能需求的基础上，实现降低设计成本，缩短设计周期，降低整车成本。

故而，通过上述设计方法，可以在车型开发初期，对发动机热管理系统进行性能边界的设计定义，从而实现发动机热管理系统的正向开发和开发初期的零部件性能选型，从而避免重复设计和人工浪费，节省开发成本和时间。

为了直观起见，在接下来的一个实施例中，结合具体实施数据进行说明：

步骤1、获取车型计划搭载的发动机万有特性MAP数据或者台架试验数据，根据设定极限工况，如最大扭矩点下燃油消耗率的百分数，或者有效功率的百分数，计算出对应工况下，发动机的水套散热量W_water。

通过查表得到极限工况下设计车型的有效功率为78kw，同时得到发动机台架试验中水套散热量占有效功率的35.6％，则有极限工况下，发动机水套散热量W_water＝78×0.356＝27.768kw，取整W_water＝27.8kw。

步骤2、统计冷却系统原理图中其余需要散热器散热的发热部件，如水冷油冷器，获取它们在极限工况下的发热量W_other。例如，水冷油冷器在极限工况下的发热量W_other＝6kw。

步骤3、按照W_total＝W_water+W_other设定散热器在极限工况下的散热能力，散热器的需求散热量要大于等于W_total；Wtotal＝27.8+6＝33.8kw；

为了示例方便，此处设定需求散热量等于W_total。

步骤4、按照极限工况下的发动机转速及水泵速比，获得水泵转速，根据水泵性能MAP数据计算得出冷却系统设计所需的总水流量Q_total。

例如，极限工况下，发动机转速3600RPM，水泵速比1.25，则水泵转速为4500RPM，查MAP得知水泵额定点下转速4500RPM，对应水流量180L/min，则总水流量Q_total＝180L/min

步骤5、根据冷却系统原理图中其它部件的水量需求，如暖风需求10L/min，按照Q_rad＝Q_total-10，设定散热器在极限工况下的需求水流量Q_rad。

Q_rad＝Q_total-10＝170L/min

步骤6、根据极限工况下的估计行车速度，按照散热器平均迎面风速随车速的变化关系，确定散热器的平均迎面风速V_rad。

例如，极限工况对应车速68km/h，结合表1确定出迎面风速Vrad＝2.78m/s。

步骤7、根据许用环境温度+10℃设定散热器进口风温T_air，根据系统极限水温T_top设定散热器进口水温，根据ITD＝T_top-T_air，设定散热器的换热温差ITD。

例如，冷却系统的许用环境温度40℃，T_air＝40+10＝50℃，系统极限水温T_top＝108℃；换热温差ITD＝T_top-T_air＝108-50＝58℃。

步骤8、设定散热器的最大出风温度为98℃，计算得到散热器的需求冷却风量Q_air＝W_total/(Cp_air×(98-T_air))，其中Cp_air为空气比热。

例如，Q_air＝33.8/(1.003×(98-50))＝0.702kg/s；

步骤9、根据A_rad＝Q_air/V_rad,设定散热器的迎风面积A_rad。

A_rad＝Q_air/V_rad＝(0.702/1.2)/2.78＝0.21m²；

步骤10、按照散热器的迎面风速V_rad、散热器的需求水流量Q_rad，散热器的需求散热量W_total，散热器的换热温差ITD，散热器的迎风面积Arad，设定散热器的换热性能需求，供零部件选型。

即，散热器工作点包括：

在迎面风速Vrad＝2.78m/s；水量Q_rad＝170L/min；换热温差ITD＝58℃，迎风面积A_rad＝0.21m²的条件下，散热量≥33.8kw。

步骤11、根据散热器的风量需求，在极限工况下，当车速小于60kph时，按照背压100pa，风量≥Q_air，进行冷却风扇的能力设定。

风扇工作点性能要求：在背压100Pa条件下，风量≥0.702kg/s；

步骤12、当极限工况下的车速大于或等于60kph时，设定格栅开口在散热器上的正投影面积占散热器面积的18％，根据A_gril≥0.18×Arad，设计格栅格栅开口面积。

例如，格栅开口正投影面积A_gril≥0.18×A_rad＝0.18*0.21＝0.0378m²。

综上所述，上述实施例提供了一种全新的正向设计流程，在无实车的开发初始阶段，仅有发动机工作性能的情况下，可以根据极限工况下发动机散热需求正向开发分解出冷却系统核心零部件的性能边界，从而为散热器，风扇和散热格栅的设计和选型提供更为精确的设计依据。

基于前述实施例相同的发明构思，在另一个可选的实施例中，如图3所示，提供了一种车辆冷却系统的设计装置，包括：

获取模块10，用于获取在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；

第一确定模块20，用于根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；

第二确定模块30，用于根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。

可选的，所述获得模块10用于：

获得在所述极限工况下，所述目标车型的估计行车速度；

根据所述估计行车速度和第一映射关系，获得所述迎面风速；所述第一映射关系是行车速度与所述散热器的平均迎面风速的映射关系。

进一步的，所述设计装置还包括第三确定模块，用于在所述估计行车速度小于设定速度时，根据预设背压和所述需求冷却风量，确定目标冷却风扇；在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积。

进一步的，所述开口面积是所述散热格栅开口在所述散热器上的正投影面积；所述第三确定模块还用于：

根据所述迎风面积，确定所述正投影面积；所述正投影面积大于或等于所述迎风面积的16％～20％。

可选的，所述获得模块10用于：

获得发动机的水套散热量和目标部件的发热量，所述目标部件是被所述散热器散热的车载部件；

根据所述水套散热量和所述发热量，获得所述需求散热量；所述需求散热量不小于所述水套散热量和所述发热量之和。

可选的，所述获得模块10用于：

获得在所述极限工况下的发动机转速；

根据所述发动机转速和水泵速比，获得水泵转速；

根据所述水泵转速和第二映射关系，确定总水流量；所述第二映射关系是水泵转速与流量的映射关系；

根据所述总水流量和分流水流量，获得所述需求水流量；所述分流分水量是除所述散热器以外的零部件的用水流量。

可选的，所述获得模块10用于：

获得所述冷却系统的最高水温和所述散热器的进口风温；所述进口风温根据所述冷却系统的许用环境温度确定；

根据所述最高水温与所述进口风温的差值，获得所述换热温差。

进一步的，所述获得模块10用于：

获得所述散热器的最大出风温度；

根据所述需求散热量，所述最大出风温度，所述进口风温和空气比热，获得所述需求冷却风量。

基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种一种车辆，所述车辆的冷却系统采用前述实施例中的任一项设计方法进行设计。

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供了一种车辆冷却系统的设计方法和设计装置，根据发动机在极限工况，如最大扭矩点或最大功率点的设计工况下的负载，得到散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速，根据散热器在极限工况下的上述性能需求进行目标散热器的性能选型；通过上述设计方法，可以在新车型开发初期，基于新车型拟搭载发动机的极限工况，有针对性的对车辆冷却系统中的散热器进行性能边界的设计定义，从而在车型开发初期，实现冷却系统的正向开发以及散热器的性能选型；与目前一维仿真方案相比，避免了不正确沿用通用设计参数导致散热器性能与新车型不匹配，造成重复设计和人工浪费；另外，结合迎面风速进行散热器的性能设计，减少了散热器散热能力的冗余设计；故而上述方案能够提高车辆冷却系统的开发效率，节省了开发成本和时间。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车辆冷却系统的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：

在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；

根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；

根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。

2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的迎面风速，包括：

获得在所述极限工况下，所述目标车型的估计行车速度；

根据所述估计行车速度和第一映射关系，获得所述迎面风速；所述第一映射关系是行车速度与所述散热器的平均迎面风速的映射关系。

3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，在所述确定目标散热器之后，所述设计方法还包括：

在所述估计行车速度小于设定速度时，根据预设背压和所述需求冷却风量，确定目标冷却风扇；

在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积。

4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述开口面积是所述散热格栅开口在所述散热器上的正投影面积；

所述根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积，包括：

根据所述迎风面积，确定所述正投影面积；所述正投影面积大于或等于所述迎风面积的16％～20％。

5.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的需求散热量，包括：

获得发动机的水套散热量和目标部件的发热量，所述目标部件是被所述散热器散热的车载部件；

根据所述水套散热量和所述发热量，获得所述需求散热量；所述需求散热量不小于所述水套散热量和所述发热量之和。

6.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的需求水流量，包括：

获得在所述极限工况下的发动机转速；

根据所述发动机转速和水泵速比，获得水泵转速；

根据所述水泵转速和第二映射关系，确定总水流量；所述第二映射关系是水泵转速与流量的映射关系；

根据所述总水流量和分流水流量，获得所述需求水流量；所述分流分水量是除所述散热器以外的零部件的用水流量。

7.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的换热温差，包括：

获得所述冷却系统的最高水温和所述散热器的进口风温；所述进口风温根据所述冷却系统的许用环境温度确定；

根据所述最高水温与所述进口风温的差值，获得所述换热温差。

8.如权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的需求冷却风量，包括：

获得所述散热器的最大出风温度；

根据所述需求散热量，所述最大出风温度，所述进口风温和空气比热，获得所述需求冷却风量。

9.一种车辆冷却系统的设计装置，其特征在于，所述设计装置包括：

获取模块，用于获取在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；

第一确定模块，用于根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；

第二确定模块，用于根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆的冷却系统采用如权利要求1～8任一权项所述的设计方法进行设计。

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