CN115795963A - 车辆中动力系统的评估方法、装置、车辆及电子装置 - Google Patents

车辆中动力系统的评估方法、装置、车辆及电子装置 Download PDF

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CN115795963A CN202211520763.XA CN202211520763A CN115795963A CN 115795963 A CN115795963 A CN 115795963A CN 202211520763 A CN202211520763 A CN 202211520763A CN 115795963 A CN115795963 A CN 115795963A
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贾旭东
梁宏宇
白学斌
张冰
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Abstract

本发明公开了一种车辆中动力系统的评估方法、装置、车辆及电子装置,涉及车辆技术领域。其中,该方法包括:确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据,其中,第一热量数据用于表征动力系统中各个器件产生的热量;确定动力系统运行时传递的第二热量数据,其中,第二热量数据用于表征动力系统中传热路径传递的热量;根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度;基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。本发明解决了相关技术中开发冷却散热系统需要设计大量的台架试验,且无法实现持续性优化升级,导致成本较高、不易实现的技术问题。

Description

车辆中动力系统的评估方法、装置、车辆及电子装置
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,具体而言,涉及一种车辆中动力系统的评估方法、装置、车辆及电子装置。
背景技术
在“碳达峰、碳中和”的时代背景下,新能源汽车的应用,特别是混合型动力汽车的应用越来越广泛。然而,混合型动力汽车中混合动力总成系统的功率密度和集成度较高,导致混合型动力汽车的热负荷高于传统汽车,容易造成热失效问题,进而会影响车辆的正常运行。因此,需要通过冷却散热系统对混合动力总成系统进行散热,从而解决混合动力总成系统的热失效问题。
目前,通过采用经验公式简单计算,并设计大量的台架试验,依据实验结果开发并优化冷却散热系统,但该方法需要设计大量的台架试验,且无法实现持续性优化升级,导致成本较高、不易实现。
针对上述的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种车辆中动力系统的评估方法、装置、车辆及电子装置,以至少解决相关技术中开发冷却散热系统需要设计大量的台架试验,且无法实现持续性优化升级,导致成本较高、不易实现的技术问题。
根据本发明其中一实施例,提供了一种车辆中动力系统的评估方法,包括:
确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据,其中,第一热量数据用于表征动力系统中各个器件产生的热量;确定动力系统运行时传递的第二热量数据,其中,第二热量数据用于表征动力系统中传热路径传递的热量;根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度,其中,控制策略用于调整动力系统的工况;基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
可选地,确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据至少包括:根据动力系统中离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量;根据动力系统中轴承的受力对应表和轴承参数确定轴承产热量;根据动力系统中轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定齿轮啮合产热量;根据动力系统中油品参数和轴承与齿轮的浸油状态确定搅油产热量;根据动力系统中电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定电机损耗产热量。
可选地,确定动力系统运行时传递的第二热量数据包括:根据动力系统的三维数模确定动力系统的传热路径;根据三维数模、各个器件的材料、各个器件的耦合形式以及各个器件的热敏感度对动力系统进行结构划分,得到结构划分结果;获取结构划分结果中不同结构的测量参数;根据传热路径、结构划分结果以及测量参数确定第二热量数据。
可选地,第二热量数据包括湿式离合器内对流换热系数、轴承表面对流换热系数、箱体表面对流换热系数、齿轮表面对流换热系数、轴表面对流换热系数、电机定转子表面对流换热系数、各个结构之间的导热系数以及各个结构的温度。
可选地,在根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度之后,还包括:根据试验数据修正各个器件在不同工况下的温度。
可选地,基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果包括:响应于至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值,或者,响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,得到第一评估结果,其中,第一评估结果用于表征至少一个器件设计不合格;响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内,得到第二评估结果,其中,第二评估结果用于表征至少一个器件设计合格。
根据本发明其中一实施例,还提供了一种车辆中动力系统的评估装置,包括:
第一确定模块,第一确定模块用于确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据,其中,第一热量数据用于表征动力系统中各个器件产生的热量;第二确定模块,第二确定模块用于确定动力系统运行时传递的第二热量数据,其中,第二热量数据用于表征动力系统中传热路径传递的热量;第三确定模块,第三确定模块用于根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度,其中,控制策略用于调整动力系统的工况;评估模块,评估模块用于基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
可选地,第一确定模块还用于根据动力系统中离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量;根据动力系统中轴承的受力对应表和轴承参数确定轴承产热量;根据动力系统中轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定齿轮啮合产热量;根据动力系统中油品参数和轴承与齿轮的浸油状态确定搅油产热量;根据动力系统中电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定电机损耗产热量。
可选地,第二确定模块还用于根据动力系统的三维数模确定动力系统的传热路径;根据三维数模、各个器件的材料、各个器件的耦合形式以及各个器件的热敏感度对动力系统进行结构划分,得到结构划分结果;获取结构划分结果中不同结构的测量参数;根据传热路径、结构划分结果以及测量参数确定第二热量数据。
可选地,第三确定模块还用于根据试验数据修正各个器件在不同工况下的温度。
可选地,评估模块还用于响应于至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值,或者,响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,得到第一评估结果,其中,第一评估结果用于表征至少一个器件设计不合格;响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内,得到第二评估结果,其中,第二评估结果用于表征至少一个器件设计合格。
可选地,第二热量数据包括湿式离合器内对流换热系数、轴承表面对流换热系数、箱体表面对流换热系数、齿轮表面对流换热系数、轴表面对流换热系数、电机定转子表面对流换热系数、各个结构之间的导热系数以及各个结构的温度。
根据本发明其中一实施例,还提供了一种车辆,车辆用于执行上述任一项中的车辆中动力系统的评估方法。
根据本发明其中一实施例,还提供了一种计算机可读存储介质,存储介质中存储有计算机程序,其中,计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时,执行上述任一项中的车辆中动力系统的评估方法。
根据本发明其中一实施例,还提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项中的车辆中动力系统的评估方法。
在本发明实施例中,采用上述方法,通过确定车辆中动力系统运行时产生的各个器件产生的热量(即第一热量数据),确定动力系统运行时传热路径传递的热量(即第二热量数据),并根据用于调整动力系统工况的控制策略、各个器件产生的热量(即第一热量数据)和传热路径传递的热量(即第二热量数据)确定各个器件在不同工况下的温度,最后基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。达到了根据动力系统在不同工况下运行时产生的热量以及传递的热量,评估动力系统中各个器件的温度是否符合要求,从而能够根据评估结果确定该动力系统以及相应的冷却散热系统是否符合要求的目的,能够在动力系统以及冷却散热系统的设计初期就形成较为成熟的设计方案,大量减少了台架试验次数,易于操作实现,实现了提升开发效率、降低开发成本的技术效果,进而解决了相关技术中开发冷却散热系统需要设计大量的台架试验,且无法实现持续性优化升级,导致成本较高、不易实现的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据本发明其中一实施例的车辆中动力系统的评估方法的流程图;
图2是根据本发明其中一实施例的车辆中动力系统的评估方法的另一流程图;
图3是根据本发明其中一实施例的车辆中动力系统的评估装置的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解,示例性地给出了部分与本发明实施例相关概念的说明以供参考。
如下所示:
AMEsim(Advanced Modeling Environment for performing Simulation ofengineering systems):是一种工程系统高级建模和仿真平台,支持对各种物理领域(液压、气动、机械、电气、热、机电)进行建模。AMEsim的建模方法是基于功率键合图,与键合图相比,它具有直观图形的界面,可实现面向原理图建模,在整个仿真过程中,仿真系统都是通过直观的图形界面展现出来的,用户可以在此单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型,并在此基础上进行仿真计算和深入分析。在本发明实施例中,AMEsim可以用于提供默认内置公式,建立轴承产热模型和齿轮啮合产热模型,从而确定轴承产热量和齿轮啮合产热量。AMEsim还可以用于提供AMEsim信号和控制库原件搭建搅油产热模型,从而确定搅油产热量。此外,AMEsim还可以用于提供AMEsim信号和控制库原件搭建控制模型,从而完成基本控制模型开发。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明其中一实施例,提供了一种车辆中动力系统的评估方法的实施例,需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
该方法实施例可以在包含存储器和处理器的电子装置、类似的控制装置或者系统中执行。以电子装置为例,电子装置可以包括一个或多个处理器和用于存储数据的存储器。可选地,上述电子装置还可以包括用于通信功能的通信设备以及显示设备。本领域普通技术人员可以理解,上述结构描述仅为示意,其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如,电子装置还可包括比上述结构描述更多或者更少的组件,或者具有与上述结构描述不同的配置。
处理器可以包括一个或多个处理单元。例如:处理器可以包括中央处理器(central processing unit,CPU)、图形处理器(graphics processing unit,GPU)、数字信号处理(digital signal processing,DSP)芯片、微处理器(microcontroller unit,MCU)、可编程逻辑器件(field-programmable gate array,FPGA)、神经网络处理器(neural-network processing unit,NPU)、张量处理器(tensor processing unit,TPU)、人工智能(artificial intelligent,AI)类型处理器等的处理装置。其中,不同的处理单元可以是独立的部件,也可以集成在一个或多个处理器中。在一些实例中,电子装置也可以包括一个或多个处理器。
存储器可用于存储计算机程序,例如存储本发明实施例中的车辆中动力系统的评估方法对应的计算机程序,处理器通过运行存储在存储器内的计算机程序,从而实现上述的车辆中动力系统的评估方法。存储器可包括高速随机存储器,还可包括非易失性存储器,如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中,存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至电子装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
通信设备用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中,通信设备包括一个网络适配器(network interface controller,NIC),其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中,通信设备可以为射频(radio frequency,RF)模块,其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
显示设备可以例如触摸屏式的液晶显示器(liquid crystal display,LCD)和触摸显示器(也被称为“触摸屏”或“触摸显示屏”)。该液晶显示器可使得用户能够与移动终端的用户界面进行交互。在一些实施例中,上述移动终端具有图形用户界面(graphical userinterface,GUI),用户可以通过触摸触敏表面上的手指接触和/或手势来与GUI进行人机交互,此处的人机交互功能可选的包括如下交互:创建网页、绘图、文字处理、制作电子文档、游戏、视频会议、即时通信、收发电子邮件、通话界面、播放数字视频、播放数字音乐和/或网络浏览等、用于执行上述人机交互功能的可执行指令被配置/存储在一个或多个处理器可执行的计算机程序产品或可读存储介质中。
在本实施例中提供了一种运行于电子装置的车辆中动力系统的评估方法,图1是根据本发明其中一实施例的车辆中动力系统的评估方法的流程图,如图1所示,该流程包括如下步骤:
步骤S10,确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据;
其中,第一热量数据用于表征动力系统中各个器件产生的热量。
可以理解的是,由于混合动力总成系统中的混合动力机电耦合变速器内部一般包含两个及以上的动力电机,变速器的工作模式多样,是导致混合动力总成系统的热负荷高的主要因素。且在动力系统运行时,各个器件会通过摩擦、转动等运行动作产生热量,车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据即用于表征动力系统中各个器件在运行时产生的热量。
可选地,可以通过确定车辆中动力系统中各个器件分别产生的热量,例如分别确定动力系统中离合器的产热量、轴承的产热量、齿轮啮合的产热量、搅油产热量、电机损耗的产热量,将上述各部分器件的产热量相加得到的总产热量即为车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据。
由此,确定车辆中动力系统运行时各个器件产生的第一热量数据,从而能够为后续根据第一热量数据确定各个器件在不同工况下的温度提供准确的第一热量数据,进而保证确定出的各个器件在不同工况下的温度的准确性。
步骤S11,确定动力系统运行时传递的第二热量数据;
其中,第二热量数据用于表征动力系统中传热路径传递的热量。
传热路径可以理解为动力系统中各个器件之间发生热传递的方式,可以理解的是,在动力系统运行时,各个器件除了会由于摩擦、转动等运行动作产生的第一热量数据外,还会由于各个器件之间的材料不同、耦合形式不同、热敏感度不同等而发生热量的传递。动力系统运行时传递的第二热量数据用于表征动力系统中各传热路径传递的热量。
可选地,可以通过确定动力系统的传热路径,对传热路径进行结构划分及参数测量,再通过传热路径、结构划分结果和测量参数确定动力系统中传热路径传递的第二热量数据。
由此,确定车辆中动力系统中传热路径传递的第二热量数据,从而能够为后续根据第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度提供准确的第二热量数据,进而保证确定出的各个器件在不同工况下的温度的准确性。
步骤S12,根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度;
其中,控制策略用于调整动力系统的工况。
动力系统的控制策略可以理解为用于调整动力系统不同工况的控制逻辑,可以理解的是,由于动力系统在运行时会根据不同车辆运行需求发生不同模式的运行,即动力系统的运行包括多种工况,因此,通过控制策略调整动力系统的工作模式,即调整动力系统的工况,能够真实模拟车辆的动力系统在不同工况下的运行情况,使得确定出的各个器件的温度能够反映出动力系统在各个工况下的实际情况,提高确定出的温度的准确性。
可选地,动力系统的控制策略可以通过该动力系统的运行说明文档确定,运行说明文档用于描述动力系统中各器件在不同工况运行模式下的工作状态,例如运行说明文档记载了在模式一下器件A工作并产生热量,器件B不产生热量但发生热量传递;在模式二下器件A不产生热量但发生热量传递,器件B工作并产生热量等。根据运行说明文档确定该动力系统在不同工况下各个器件的运行状态,从而能够获取用于控制动力系统不同工况的控制逻辑,即控制策略,进而通过控制策略调整动力系统的不同工况。
该步骤可以理解为根据用于调整动力系统的工况的控制策略、动力系统运行时产生的第一热量数据和动力系统中传热路径传递的第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度,即根据各个器件在不同工况下产生的热量及在不同工况下通过传热路径传递的热量确定出各个器件在不同工况下的温度。
由此,确定车辆中动力系统中各个器件在不同工况下的温度,从而能够为后续根据各个器件在不同工况下的温度进行评估得到评估结果的过程中,提供各个器件在不同工况下的准确温度,进而保证评估结果的准确性。
步骤S13,基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
各个器件在不同工况下对应的温度阈值可以理解为各个器件在不同工况下运行时对应的温度上限,即各个器件在不同工况下正常运行时对应的所能承受的最高温度。可以理解的是,动力系统中各个器件在出厂时就根据自身构成材料确定了该器件所能承受的最高温度,超过该最高温度,有可能对该器件造成热失效问题,从而影响该器件在动力系统中的正常工作,进而影响动力系统的正常运行。因此,可以通过比较各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值的数值大小,确定出各个器件在不同工况下的温度与对应的温度阈值的关系,从而评估各个器件在不同工况下是否能够正常运行或是否需要进行调整,得到评估结果。
可选地,各个器件在不同工况下对应的温度阈值可以设置为各个器件在不同工况下正常运行的最高温度,从而能够在至少一个器件在不同工况下的温度高于温度阈值的情况下,做到提前预警,以免器件由于温度过高造成损坏,此外,各个器件在不同工况下对应的温度阈值可以设置为比最高温度低一些的温度,从而能够在至少一个器件在不同工况下的温度低于该温度的情况下,做到提示预警,以免器件由于温度过低影响正常运行。
基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,即根据各个器件在不同工况下的温度与对应的温度阈值的大小关系进行评估,进而得到评估结果。
通过上述步骤,通过确定车辆中动力系统运行时产生的各个器件产生的热量(即第一热量数据),确定动力系统运行时传热路径传递的热量(即第二热量数据),并根据用于调整动力系统工况的控制策略、各个器件产生的热量(即第一热量数据)和传热路径传递的热量(即第二热量数据)确定各个器件在不同工况下的温度,最后基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。达到了根据动力系统在不同工况下运行时产生的热量以及传递的热量,评估动力系统中各个器件的温度是否符合要求,从而能够根据评估结果确定该动力系统以及相应的冷却散热系统是否符合要求的目的,能够在动力系统以及冷却散热系统的设计初期就形成较为成熟的设计方案,大量减少了台架试验次数,易于操作实现,实现了提升开发效率、降低开发成本的技术效果,进而解决了相关技术中开发冷却散热系统需要设计大量的台架试验,且无法实现持续性优化升级,导致成本较高、不易实现的技术问题。
可选地,在步骤S10中,确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据可以包括以下执行步骤:
步骤S100,根据动力系统中离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量;
动力系统运行时产生的热量包括离合器产热量,离合器产热量可以理解为离合器在运行过程中由于离合器摩擦损失以及离合器带排损失所产生的热量,即离合器产热量可以包括离合器摩擦损失产热量和离合器带排损失产热量。其中,离合器摩擦损失产热量可以理解为离合器中各器件运行过程中由于互相接触摩擦产生的热量,离合器带排损失产热量可以理解为离合器在脱开状态中主、从摩擦元件未彻底分离,导致发生“带排”现象从而使离合器摩擦副发热产生的热量。
根据动力系统中离合器的摩擦系数确定离合器摩擦损失产热量,并根据离合器的结构参数确定离合器带排损失产热量,从而根据离合器摩擦损失产热量和离合器带排损失产热量确定离合器产热量。
可选地,获取离合器主、从动盘的旋转速度,并将离合器主动盘的旋转速度记为ωe,将离合器从动盘的旋转速度记为ωc,根据离合器主、从动盘的旋转速度进行计算能够得到离合器摩擦损失产热量Pclutch
可选地,离合器摩擦损失产热量可以通过下述公式(1)计算确定:
Pclutch=Tcec) (1)
其中,公式(1)中的Tc表示离合器传递的摩擦转矩。
可选地,离合器传递的摩擦转矩Tc可以根据离合器的摩擦系数确定。其中,离合器的摩擦系数可以包括:离合器中摩擦片的内半径、摩擦片的外半径、作用于摩擦副的法向力、综合摩擦系数、摩擦片数量。可选地,上述离合器的摩擦系数可以通过对该动力系统中的离合器进行仿真实验获取,或者根据该离合器的器件说明中获取,本发明实施例不予限制。
可选地,将摩擦片的内半径记为Ri,将摩擦片的外半径记为R0,将作用于摩擦副的法向力记为Fn,将综合摩擦系数记为μs,将摩擦片数量记为N,通过根据离合器的摩擦系数进行计算能够得到离合器传递的摩擦转矩Tc
可选地,离合器传递的摩擦转矩可以通过下述公式(2)计算确定:
Tc=[2(R0 3-Ri 3)/3(R0 2-Ri 2)]×μs×Fn×N (2)
由此,根据摩擦系数确定出离合器摩擦损失产热量Pclutch
离合器带排损失产热量根据离合器的结构参数确定,可选地,离合器的结构参数可以通过离合器的器件数据表获取,器件数据表可以通过对离合器中各器件进行测量或通过有限元仿真获得,进而根据离合器的结构参数确定离合器带排损失产热量。
将获取的离合器带排损失产热量记为Pstrip,通过根据离合器带排损失产热量Pstrip和离合器摩擦损失产热量Pclutch确定离合器产热量P
可选地,离合器产热量可以通过下述公式(3)计算确定:
P=Pstrip+Pclutch (3)
由此,能够根据动力系统中离合器的结构参数和摩擦系数确定分别确定出离合器带排损失产热量和离合器摩擦损失产热量,并根据离合器带排损失产热量和离合器摩擦损失产热量确定离合器产热量,从而能够充分考虑到离合器的内部结构,确定出准确的离合器产热量,进而能够保证第一热量数据的准确性。
步骤S101,根据动力系统中轴承的受力对应表和轴承参数确定轴承产热量;
动力系统运行时产生的热量包括轴承产热量,动力系统中的轴承产热量可以理解为轴承在运行过程中由于轴承转动工作所产生的热量,轴承的受力对应表用于表示轴承各方向受力大小与轴承转速、扭矩之间的关系表,轴承参数可以包括:轴承径向受力值、轴承轴向受力值和轴承产品负荷系数。
可选地,轴承的受力对应表和轴承参数可以通过轴承出厂部件说明或相关技术文献中获取,本发明实施例不予限制。
可选地,轴承产热量Tlost可以根据下述公式(4)计算确定:
Tlost=Toil+Trad+Taxl (4)
其中,公式(4)中的Toil表示轴承中油引起的损失热量,Trad表示轴承中径向力引起的损失热量,Taxl表示轴承中轴向力引起的损失热量。
可选地,油引起的损失热量Toil可以根据轴承中油的黏度和轴承转速确定,将油的黏度记为v,将轴承转速记为ω,油引起的损失热量Toil可以通过下述公式(5)(6)计算确定:
当vω<2000时,Toil=0.0978×f0Dm 3(vω)2/3 (5)
当vω≥2000时,Toil=0.0978×f0Dm 3(2000)2/3 (6)
其中,公式(5)中的f0表示由搅油引起的摩擦系数,Dm表示轴承直径。
可选地,轴承中径向力引起的损失热量Trad可以通过下述公式(7)计算确定:
Trad=Coefff1(P0+P1)Dm (7)
其中,公式(7)中的Coeff表示调整系数,f1表示由搅油引起的摩擦系数,P0表示等效静载荷,P1表示等效动载荷。
可选地,将轴承参数中的径向受力值记为Fr,将轴承参数中的轴向受力值记为Fa,将轴承参数中的各轴承产品负荷系数记为X1、X2、Y1、Y2,P1可以通过下述公式(8)(9)计算确定:
当Fa/Fr≤e时,P1=X1·Fr+Y1·Fa (8)
当Fa/Fr>e时,P1=X2·Fr+Y2·Fa (9)
其中,公式(8)(9)中的e表示轴径向载荷特征比。
可选地,轴承中轴向力引起的损失热量Taxl可以通过下述公式(10)计算确定:
Taxl=f2FaDm (10)
其中,公式(10)中的f2表示轴向力引起的摩擦系数。
由此,能够根据动力系统中轴承的受力对应表和轴承参数分别确定出轴承中油引起的损失热量、径向力引起的损失热量和轴向力引起的损失热量,并根据轴承中油引起的损失热量、径向力引起的损失热量和轴向力引起的损失热量确定轴承产热量,从而能够充分考虑到轴承的内部结构,确定出准确的轴承产热量,进而能够保证第一热量数据的准确性。
在一种可选的实施例中,轴承产热量可以通过建立轴承产热模型,将离合器的结构参数和摩擦系数作为模型输入,通过轴承产热模型对离合器的结构参数和摩擦系数进行计算,输出轴承产热量。可选地,可以利用AMEsim中提供的默认内置公式,从而建立轴承产热模型,通过将离合器的结构参数和摩擦系数输入AMEsim中的轴承产热模型进行仿真计算和深入分析,输出轴承产热量。
步骤S102,根据动力系统中轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定齿轮啮合产热量;
动力系统运行时产生的热量包括齿轮啮合产热量,动力系统中的齿轮啮合产热量可以理解为由于轴承与齿轮之间工作时啮合传动所产生的热量,可以理解的是,由于轴承与齿轮之间的啮合传动包括相对滑动和滚动运动,因此,齿轮啮合产热量包括滑动摩擦损失产热量和滚动摩擦损失产热量。
齿轮参数可以包括:齿轮啮合线长度、齿轮的法向载荷、齿轮的滑动速度、齿轮的滚动速度、齿轮的滚动摩擦载荷、齿轮摩擦系数和沿啮合线上齿轮啮合节点的坐标。可选地,齿轮参数可以通过轴承与齿轮的具体结构设计原理图获取,本发明实施例不予限制。
可选地,将滑动摩擦损失产热量记为Ps,将滚动摩擦损失产热量记为Pr,将齿轮啮合线长度记为La,将齿轮的法向载荷记为Fn,将齿轮的滑动速度记为Vs,将齿轮的滚动速度记为Vr,将齿轮的滚动摩擦载荷记为Fr,将齿轮摩擦系数记为fs,将沿啮合线上齿轮啮合节点的坐标记为l,齿轮啮合产热量Pmesh可以通过下述公式(11)计算确定:
Figure BDA0003973676960000121
可选地,齿轮参数还可以包括:齿轮宽度、齿轮的螺旋角、油膜厚度、每段啮合线上的法向载荷、润滑油密度、润滑油的运动粘度、齿轮的滑动速度和齿轮的滚动速度。将齿轮宽度记为b0,将齿轮的螺旋角记为β,将油膜厚度记为eh,将每段啮合线上的法向载荷记为Fnu,将润滑油密度ρ,将润滑油的运动粘度记为υ,将齿轮的滑动速度记为Vg,将齿轮的滚动速度记为Vr,则公式(11)中的齿轮的滚动摩擦载荷Fr可以通过下述公式(12)计算确定,公式(11)中的齿轮摩擦系数fs可以通过下述公式(13)计算确定:
Fr=[(9.1)7×eh×b0]/cosβ (12)
Fs=0.0127ln[(0.02912·Fnu)/(ρυVgVr 2)] (13)
由此,根据轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定出齿轮滑动摩擦损失产热量和滚动摩擦损失产热量,也即确定齿轮啮合产热量,从而能够充分考虑到轴承与齿轮的内部结构,确定出准确的齿轮啮合产热量,进而能够保证第一热量数据的准确性。
在一种可选的实施例中,齿轮啮合产热量可以通过建立齿轮啮合产热模型,将轴承与齿轮的结构和齿轮参数作为模型输入,通过齿轮啮合产热模型对轴承与齿轮的结构和齿轮参数进行计算,输出齿轮啮合产热量。可选地,可以利用AMEsim中提供的默认内置公式,从而建立齿轮啮合产热模型,通过将轴承与齿轮的结构和齿轮参数输入AMEsim中的齿轮啮合产热模型进行仿真计算和深入分析,输出齿轮啮合产热量。
步骤S103,根据动力系统中油品参数和轴承与齿轮的浸油状态确定搅油产热量;
动力系统运行时产生的热量包括搅油产热量,可以理解的是,由于动力系统中的轴承与齿轮进行工作时,轴承与齿轮浸泡在机油中,当轴承与齿轮发生传动啮合等运动,会搅动周围的机油产生热量,因此,动力系统中的搅油产热量可以理解为轴承与齿轮进行工作时搅动周围机油所产生的热量。
动力系统中油品参数可以包括润滑油密度,根据轴承与齿轮的浸油状态可以确定无因次齿轮搅油阻力矩系数、齿轮转速、节圆半径、浸入油中的齿轮表面积。
可选地,将润滑油密度记为Ρ,将无因次齿轮搅油阻力矩系数记为Cm,将齿轮转速记为Ω,将节圆半径记为Rp,将浸入油中的齿轮表面积记为Sm,根据油品参数和轴承与齿轮的浸油状态进行计算能够得到搅油产热量Ppad
可选地,搅油产热量Ppad可以通过下述公式(14)计算确定:
Ppad=1/2ρω3Rp 3SmCm (14)
可选地,油品参数还可以包括润滑油总体积和润滑油运动粘度,根据轴承与齿轮的浸油状态还可以确定齿轮宽度、齿轮浸油深度、齿轮浸油总体积、节圆直径。将润滑油总体积记为V0,将润滑油运动粘度记为ν,将齿轮宽度记为b,将齿轮浸油深度记为h,将齿轮浸油总体积记为Vp,将节圆直径记为Dp,则公式(14)中的无因次齿轮搅油阻力矩系数Cm可以通过下述公式(15)-(18)计算确定:
当γ<750m/s2,Rec<4000时,
Cm=1.366(h/Dp)0.45(V0/Dp 3)0.1Fr -0.6Re -0.21(b/Dp)0.21 (15)
当γ<750m/s2,Rec>4000时,
Cm=0.239(h/Dp)0.45(V0/Dp 3)0.1Fr -0.6(b/Dp)0.21 (16)
当γ>1250m/s2,Rec<4000时,
Cm=20.797(h/Dp)0.1(V0/Dp 3)0.35Fr -0.88Re -0.21(b/Dp)0.85 (17)
当γ>1250m/s2,Rec>4000时,
Cm=3.644(h/Dp)0.1(V0/Dp 3)-0.35Fr -0.88(b/Dp)0.85 (16)
其中,公式(15)-(18)中的γ表示等效线加速度,可选地,γ可以通过下述公式(19)计算确定:
γ=ω2(Rpbm)1/3 (19)
其中,公式(19)中的m表示齿轮模数。
可选地,公式(15)-(18)中的Rec表示齿侧等效雷诺数,Rec可以通过下述公式(20)计算确定:
Rec=ωRpb/v (20)
可选地,公式(15)-(18)中的Fr表示径向力,Fr可以通过下述公式(21)计算确定:
Fr=ω2Rp/g (21)
其中,公式(21)中的g表示重力加速度。
可选地,公式(15)-(18)中的Re表示齿顶雷诺数,Re可以通过下述公式(22)计算确定:
Re=ωRp 2/μ (22)
由此,能够根据动力系统中油品参数和轴承与齿轮的浸油状态通过计算确定搅油产热量,从而能够充分考虑到轴承与齿轮在机油中运行工作时的状态,确定出准确的搅油产热量,进而能够保证第一热量数据的准确性。
在一种可选的实施例中,搅油产热量可以通过建立搅油产热模型,将油品参数和轴承与齿轮的浸油状态作为模型输入,通过搅油产热模型对油品参数和轴承与齿轮的浸油状态进行计算,输出搅油产热量。可选地,可以利用AMEsim中提供的AMEsim信号和控制库原件搭建搅油产热模型,通过油品参数和轴承与齿轮的浸油状态输入AMEsim中的搅油产热模型进行仿真计算和深入分析,输出搅油产热量。
步骤S104,根据动力系统中电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定电机损耗产热量。
动力系统运行时产生的热量包括电机损耗产热量,电机损耗产热量根据动力系统中电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定,其中,动力系统中电机的电磁设计策略可以理解为电机中电机圈以及磁路等器件结构的设计逻辑,电机损耗对应表用于表征电机不同工况下运行状态与电机损耗的对应关系。可选地,电机的电磁设计策略和电机损耗对应表可以通过电机出厂说明或相关技术文献中获取,本发明实施例不予限制。
可选地,可以采用电磁仿真专用软件根据电机的电磁设计策略和电机损耗对应表进行仿真计算,例如采用专门用于电气设备开发设计的仿真软件(J-MAG)、用于电动机和发电机的电磁和热分析软件包(motorCAD)等,从而能够通过根据电机的电磁设计策略和电机损耗对应表进行仿真计算,确定出电机损耗产热量。
由此,通过上述步骤S100至步骤S104,分别确定出准确的离合器产热量、轴承产热量、齿轮啮合产热量、搅油产热量、电机损耗产热量。可以理解的是,由于车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据用于表征动力系统中各个器件产生的热量,因此,将离合器产热量、轴承产热量、齿轮啮合产热量、搅油产热量、电机损耗产热量相加即可确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据。
可选地,在步骤S11中,确定动力系统运行时传递的第二热量数据可以包括以下执行步骤:
步骤S110,根据动力系统的三维数模确定动力系统的传热路径;
动力系统的三维数模可以理解为用于表征动力系统内部器件结构的三维立体数字模型,传热路径可以理解为动力系统中各个器件之间发生热传递的方式。可以理解的是,动力系统中的各个器件在不同工况下运行工作时,会通过热传导、对流换热和热辐射三种不同热传递方式发生热量传递,由于热辐射在传递热量过程中占比较小,因此,本发明实施例中仅考虑热传导和对流换热两种热传递方式。
根据对用于表征动力系统内部器件结构的三维数模进行分析计算,根据三维数模中的内部器件结构确定出采用热传导和对流换热两种热传递方式发生热传递的传热路径,从而确定动力系统的传热路径。
步骤S111,根据三维数模、各个器件的材料、各个器件的耦合形式以及各个器件的热敏感度对动力系统进行结构划分,得到结构划分结果;
动力系统由各种不同材料的器件通过不同耦合方式构成,因此,可以根据动力系统的三维数模、动力系统中各个器件的材料、各个器件的耦合形式以及各个器件的热敏感度对动力系统进行结构划分。可以理解的是,各个器件的材料构成不同,其热敏感度也不同,由于器件的热敏感度表示该器件受温度影响程度的大小,因此,可以理解为热敏感度越低的器件受温度影响程度越小,耐热性越优。
可选地,可以根据三维数模对动力系统中的各个器件进行材料分析及结构分析,从而对动力系统三维数模中的各个器件进行结构划分,将动力系统中的多个器件划分为多个热质量块,得到结构划分结果,其中,热质量块可以表示有多个器件组成的子总成器件或单个器件。
示例性地,可以将热敏感度较低且耦合形式较为紧密的多个器件组成的子总成器件划分为单一热质量块,将热敏感度较高且单独存在的多个器件划分为多个热质量块。
由此,根据动力系统的三维数模、各个器件的材料、各个器件的耦合形式以及各个器件的热敏感度对动力系统进行结构划分,得到结构划分结果,从而能够将动力系统中的多个器件有规律地进行划分,得到划分结果,进而能够为后续获取结构划分结果中不同结构的测量参数过程中提供划分好的结构结果,便于测量参数。
步骤S112,获取结构划分结果中不同结构的测量参数;
该步骤可以理解为获取划分好的多个热质量块的测量参数,可以理解的是,由于步骤S111中划分好的多个热质量块包括由多个器件组成的单一热质量块和单独存在的多个热质量块,多个热质量块的大小体积不同,且大小体积不同的热质量块的传热性能也不同,因此,需要获取结构划分结果中不同结构的测量参数,即获取三维数模中多个热质量块的测量参数。
测量参数可以包括:热质量块的体积、表面积、特征长度等。可选地,可以通过现有技术获取动力系统三维数模中多个热质量块的测量参数,例如,可以通过现有技术中对三维模型的测量方式测量动力系统三维数模中多个热质量块的体积和表面积,可以采用现有流体力学技术中针对特征长度的计算方法计算动力系统三维数模中多个热质量块的特征长度,本发明实施例不予限制。
步骤S113,根据传热路径、结构划分结果以及测量参数确定第二热量数据。
该步骤可以理解为根据动力系统三维数模中的各传热路径、划分出的多个热质量块以及测量参数确定动力系统中传热路径传递的第二热量数据。
可选地,第二热量数据包括湿式离合器内对流换热系数、轴承表面对流换热系数、箱体表面对流换热系数、齿轮表面对流换热系数、轴表面对流换热系数、电机定转子表面对流换热系数、各个结构之间的导热系数以及各个结构的温度。
湿式离合器运行时可以理解为流体纵掠平板的同心圆环,因此,在无轴向流动时,湿式离合器内对流换热系数h可以通过下述公式(23)-(25)计算确定:
当Ta<1700时,h=2k/Dh (23)
当1700<Ta<104时,h=(0.128k/Dh)Ta 0.367 (24)
当104<Ta<3.3×105时,h=(0.409k/Dh)Ta 0.241 (25)
其中,公式(23)-(25)中的Ta表示Taylor数,Taylor数Ta可以通过下述(26)计算确定:
Ta=ω2R1(Dh/2)3/v2 (26)
其中,公式(23)-(26)中的Dh表示湿周,湿周Dh可以通过下述(27)计算确定:
Dh=2[π(R2 2-R1 2)]/π(R1+R2) (27)
其中,公式(26)-(27)中的R1表示圆环的内半径,R2表示圆环的外半径,v表示冷却油的运动粘度,k表示冷却油的导热系数,ω表示内外旋转元件的旋转速度差。
动力系统中的轴承在运行时发生的对流换热可以理解为管内强迫对流换热,即不仅包括流体在圆管内流动的对流换热,还包括流体在截面为正方形、长方形等非圆管内流动的对流换热,当流体处于层流状态时,轴承表面对流换热系数hc可以通过下述(28)计算确定:
hc=1.86(RefPrfd/l)1/3fw)0.14 (28)
其中,公式(28)中的ηw表示管内表面流体的动力粘滞系数,ηf表示确定温度下的动力粘滞系数。
当流体处于湍流状态时,轴承表面对流换热系数hc可以通过下述(29)计算确定:
hc=0.027Ref 0.8Prf 1/3fw)0.14 (29)
当流体处于过渡状态时,轴承表面对流换热系数hc可以通过下述(30)计算确定:
hc=0.16(Ref 2/3-125)Prf 1/3[1+(d/l)2/3](ηfw)0.14 (30)
动力系统中的箱体表面发生的对流换热可以理解为流体纵掠平板对流换热,当流体处于层流状态时,箱体表面对流换热系数he可以通过下述(31)计算确定:
he=0.664Rem 0.5Prm 0.333 (31)
当流体处于湍流时,箱体表面对流换热系数he可以通过下述(32)计算确定:
he=0.037Rem 0.8Prm 0.333 (32)
当流体处于过渡状态时,箱体表面对流换热系数he可以通过下述(33)计算确定:
he=0.037(Rem 0.8-23500)Prm 0.333 (33)
动力系统中的齿轮、轴、电机定转子发生的对流换热可以理解为横掠单管对流换热,即指来流方向垂直于其发生对流换热的圆柱外表面,可选地,齿轮表面对流换热系数hf、轴表面对流换热系数hg、电机定转子表面对流换热系数hh均可以通过下述(34)计算确定:
H=0.3+0.62Rem 0.5Prm 0.333/[1+(0.4/Prm)0.667]0.25×[1+(Rem/28200)0.625]0.8 (34)
其中,公式(34)中的H可以为hf、hg、hh
动力系统中的各个结构之间的导热系数λ可以通过下述(35)-(36)计算确定:
Q=-λAdt/dx (35)
q=Q/A=-λdt/dx (36)
其中,公式(35)-(36)中的Q表示热流量,q表示热流密度,A表示发生对流换热的接触面积。
动力系统中的各个结构的温度T可以通过下述(37)计算确定:
dT/dt=Σ1 Ndhi/Mcp (37)
其中,公式(37)中的M表示质量块质量,cp表示材料的比热容,h表示热流量。
可选地,在步骤S12中,根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度之后,可以包括以下执行步骤:
步骤S120,根据试验数据修正各个器件在不同工况下的温度。
可以理解的是,由于动力系统中各个器件在不同工况下的温度是根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据三个变量进行确定的,因此,在根据用于调整动力系统的工况的控制策略、动力系统运行时产生的第一热量数据和动力系统中传热路径传递的第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度后,根据试验数据修正各个器件在不同工况下的温度,能够得到更加准确的各个器件在不同工况下的温度。
可选地,试验数据可以通过现有同类型动力系统各个器件在不同工况下运行时的温度获取,获取方式包括多种,本发明实施例不予限制。
可选地,可以通过将根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定出的各个器件在不同工况下的温度与对应工况下的试验数据进行对比,并根据对比结果对控制策略、第一热量数据和第二热量数据的确定过程中的各类参数进行调整标定,从而能够使得最终确定出的各个器件在不同工况下的温度更加精准,进而为后续评估过程中提供准确的评估基础数据,保证评估结果的准确性,并使得评估结果更加贴合该动力系统的实际情况。
可选地,在步骤S13中,基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果可以包括以下执行步骤:
步骤S130,响应于至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值,或者,响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,得到第一评估结果;
其中,第一评估结果用于表征至少一个器件设计不合格。
器件的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,可以理解为该器件的温度远小于该温度阈值。例如,第一预设范围可以为保证器件能够正常运行的最低温度与温度阈值之间的温度差值到无穷大之间的范围,示例性的,若器件的温度阈值为60度,保证器件能够正常运行的最低温度为30度,第一预设范围为30度到无穷大,则该器件温度与温度阈值之间的差值大于30度时,属于在第一预设范围内,例如器件温度为10度时属于在第一预设范围内,此时器件设计不合格。
可以理解的是,当至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值时,表示至少一个器件在不同工况下的温度即将超过或已经超过该器件所能承受的最高温度,即至少一个器件在不同工况下的温度过高,有可能会造成器件损坏,此时需要根据第一评估结果对系统进行改进,从而保证至少一个器件在不同工况下的温度降低,进而提高整体系统的性能,并保证至少一个器件在不同工况下正常运行。
可以理解的是,当至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,表示至少一个器件在不同工况下的温度与对应的温度阈值的差值可能已经小于该器件能够正常运行的最低温度,即至少一个器件在不同工况下的温度过低,此时需要根据第一评估结果对系统进行改进,从而保证至少一个器件在不同工况下的温度适宜该器件正常运行即可,进而减少系统设计冗余,并保证至少一个器件在不同工况下的温度不低于该器件的适宜运行温度。
可以理解的是,根据实际情况输出动力系统的评估结果,根据该评估结果能够评估动力系统的优劣,从而对该动力系统进行改进,进一步地,还可以根据评估结果对冷却散热系统进行优化调整。
具体地,当评估结果为第一评估结果时,可能为至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值的情况,此时说明车辆动力系统的冷却散热系统对至少一个器件的冷却散热强度不够,可选地,可以通过对至少一个器件的冷却散热部分进行强化散热设计,从而降低至少一个器件在不同工况下的温度,直至至少一个器件在不同工况下的温度能够保证其正常运行。此外,当评估结果为第一评估结果时,还有可能为至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,此时说明车辆动力系统的冷却散热系统对至少一个器件的冷却散热强度过大,造成产品设计冗余,可选地,可以通过对至少一个器件的冷却散热部分进行优化,例如适当地减小该部分的规格以减小设计冗余,即弱化对至少一个器件的冷却散热,直至至少一个器件在不同工况下的温度在该器件的适宜运行温度范围内即可。
步骤S131,响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内,得到第二评估结果;
其中,第二评估结果用于表征至少一个器件设计合格。
器件的温度与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内,可以理解为该器件的温度在适宜运行的温度范围内。示例性的,若器件的温度阈值为60度,保证器件能够正常运行的最低温度为30度,第二预设范围为0度到30度,则该器件温度与温度阈值之间的差值小于30度时,属于在第二预设范围内,例如器件温度为40度时属于在第二预设范围内,此时器件设计合格。
可以理解的是,当至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内时,表示至少一个器件在不同工况下的温度并未超过该器件所能承受的最高温度,且处于该器件的适宜运行温度范围内,即至少一个器件在不同工况下的温度能够保证该器件的正常运行,因此当至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内时,则评估至少一个器件设计合格,即得到第二评估结果。
可以理解的是,根据实际情况输出动力系统的评估结果,根据该评估结果能够评估动力系统的优劣,从而对该动力系统进行改进,进一步地,还可以根据评估结果对冷却散热系统进行优化调整。
具体地,当评估结果为第二评估结果时,即为至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内的情况,此时说明车辆动力系统的冷却散热系统对至少一个器件的冷却散热强度适宜,并未造成产品设计冗余,即该冷却散热系统性能优越,产品设计合理,能够使得动力系统中至少一个器件在不同工况下的温度保证该器件的正常运行,即该冷却散热系统的冷却散热能力与该动力系统相匹配,同时能够为其他相似系统提供设计参考。
图2是根据本发明其中一实施例的车辆中动力系统的评估方法的另一流程图,如图2所示,综合说明上述步骤的具体实现过程。对应图中所述,图2中包括总成系统热模型和评估分析系统,其中,总成系统热模型由成产热模型、控制模型和总成传热模型构成。
总成产热模型用于确定动力系统运行时产生的第一热量数据,总成产热模型包括离合器产热模型、轴承产热模型、齿轮啮合产热模型、搅油产热模型和电机产热模型,其中,基于离合器的结构参数和离合器的摩擦系数建模,搭建离合器产热模型,离合器产热模型用于确定离合器产热量,基于轴承的受力对应表和轴承参数建模,搭建轴承产热模型,轴承产热模型用于确定轴承产热量,基于轴承与齿轮的结构和齿轮参数建模,搭建齿轮啮合产热模型,齿轮啮合产热模型用于确定齿轮啮合产热量,基于油品参数和轴承与齿轮的浸油状态建模,搭建搅油产热模型,搅油产热模型用于确定搅油产热量,基于电机的电磁设计策略和电机损耗对应表建模,搭建电机产热模型,电机产热模型用于确定电机损耗产热量。
控制模型用于根据动力系统的控制策略确定调整动力系统不同工况的控制逻辑。
总成传热模型用于确定动力系统运行时传递的第二热量数据,总成传热模型包括传热路径分析模块、结构划分模块、结构参数测量模块、导热系数和换热系数计算模块、热网络模块。其中,传热路径分析模块用于根据动力系统的三维数模确定动力系统的传热路径,结构划分模块用于对动力系统的三维数模进行结构划分,得到结构划分结果,结构参数测量模块用于获取结构划分结果中不同结构的测量参数,导热系数和换热系数计算模块用于根据测量参数确定各导热系数、换热系数,热网络模型用于根据传热路径、结构划分结果、测量参数以及各导热系数、换热系数确定第二热量数据。
评估分析系统用于对各个器件进行评估,得到评估结果。
图2所示的车辆中动力系统的评估方法在运行时,首先通过总成产热模型确定动力系统运行时产生的第一热量数据,即分别通过离合器产热模型根据离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量,通过轴承产热模型根据离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量,通过齿轮啮合产热模型根据轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定齿轮啮合产热量,通过搅油产热模型根据油品参数和轴承与齿轮的浸油状态确定搅油产热量,通过电机产热模型根据电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定电机损耗产热量(即上述步骤S10)。其次通过总成传热模型确定动力系统运行时传递的第二热量数据,即分别通过传热路径分析模块根据动力系统的三维数模确定动力系统的传热路径,通过结构划分模块对动力系统的三维数模进行结构划分,得到结构划分结果,将结构划分结果输入到结构参数测量模块获取不同结构的测量参数,并通过导热系数、换热系数计算模块根据测量参数确定各导热系数、换热系数,最后将传热路径、结构划分结果、测量参数以及各导热系数、换热系数输入至热网络模型确定第二热量数据(即步骤S11)。再将总成产热模型输出的第一热量数据、控制模型输出的控制策略、总成传热模型输出的第二热量数据输入到总成系统热模型中,确定各个器件在不同工况下的温度(即步骤S12),并通过冷却系统评估分析系统对所述各个器件进行评估,得到评估结果。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
在本实施例中还提供了一种车辆中动力系统的评估装置,该装置用于实现上述实施例及优选实施方式,已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的,术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现,但是硬件,或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图3是根据本发明其中一实施例的车辆中动力系统的评估装置的结构框图,如图3所示,以车辆中动力系统的评估装置300进行示例,该装置包括:第一确定模块301,第一确定模块301用于确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据,其中,第一热量数据用于表征动力系统中各个器件产生的热量;第二确定模块302,第二确定模块302用于确定动力系统运行时传递的第二热量数据,其中,第二热量数据用于表征动力系统中传热路径传递的热量;第三确定模块303,第三确定模块303用于根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度,其中,控制策略用于调整动力系统的工况;评估模块304,评估模块304用于基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
可选地,第一确定模块301还用于根据动力系统中离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量;根据动力系统中轴承的受力对应表和轴承参数确定轴承产热量;根据动力系统中轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定齿轮啮合产热量;根据动力系统中油品参数和轴承与齿轮的浸油状态确定搅油产热量;根据动力系统中电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定电机损耗产热量。
可选地,第二确定模块302还用于根据动力系统的三维数模确定动力系统的传热路径;根据三维数模、各个器件的材料、各个器件的耦合形式以及各个器件的热敏感度对动力系统进行结构划分,得到结构划分结果;获取结构划分结果中不同结构的测量参数;根据传热路径、结构划分结果以及测量参数确定第二热量数据。
可选地,第三确定模块303还用于根据试验数据修正各个器件在不同工况下的温度。
可选地,评估模块304还用于响应于至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值,或者,响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,得到第一评估结果,其中,第一评估结果用于表征至少一个器件设计不合格;响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内,得到第二评估结果,其中,第二评估结果用于表征至少一个器件设计合格。
可选地,第二热量数据包括湿式离合器内对流换热系数、轴承表面对流换热系数、箱体表面对流换热系数、齿轮表面对流换热系数、轴表面对流换热系数、电机定转子表面对流换热系数、各个结构之间的导热系数以及各个结构的温度。
需要说明的是,上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的,对于后者,可以通过以下方式实现,但不限于此:上述模块均位于同一处理器中;或者,上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
本发明的实施例还提供了一种车辆,该车辆用于执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地,在本实施例中,上述车辆可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序:
步骤S1,确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据;
步骤S2,确定动力系统运行时传递的第二热量数据;
步骤S3,根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度;
步骤S4,基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该存储介质中存储有计算机程序,其中,该计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时,执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地,在本实施例中,上述计算机可读存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序:
步骤S1,确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据;
步骤S2,确定动力系统运行时传递的第二热量数据;
步骤S3,根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度;
步骤S4,基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
可选地,在本实施例中,上述计算机可读存储介质可以包括但不限于:U盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
本发明的实施例还提供了一种电子装置,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地,在本实施例中,上述电子装置中的处理器可以被设置为运行计算机程序以执行以下步骤:
步骤S1,确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据;
步骤S2,确定动力系统运行时传递的第二热量数据;
步骤S3,根据动力系统的控制策略、第一热量数据和第二热量数据确定各个器件在不同工况下的温度;
步骤S4,基于各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对各个器件进行评估,得到评估结果。
可选地,本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例,本实施例在此不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆中动力系统的评估方法,其特征在于,包括:
确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据,其中,所述第一热量数据用于表征所述动力系统中各个器件产生的热量;
确定所述动力系统运行时传递的第二热量数据,其中,所述第二热量数据用于表征所述动力系统中传热路径传递的热量;
根据所述动力系统的控制策略、所述第一热量数据和所述第二热量数据确定所述各个器件在不同工况下的温度,其中,所述控制策略用于调整所述动力系统的工况;
基于所述各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对所述各个器件进行评估,得到评估结果。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据至少包括:
根据所述动力系统中离合器的结构参数和摩擦系数确定离合器产热量;
根据所述动力系统中轴承的受力对应表和轴承参数确定轴承产热量;
根据所述动力系统中所述轴承与齿轮的结构和齿轮参数确定齿轮啮合产热量;
根据所述动力系统中油品参数和所述轴承与所述齿轮的浸油状态确定搅油产热量;
根据所述动力系统中电机的电磁设计策略和电机损耗对应表确定电机损耗产热量。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述确定所述动力系统运行时传递的第二热量数据包括:
根据所述动力系统的三维数模确定所述动力系统的所述传热路径;
根据所述三维数模、所述各个器件的材料、所述各个器件的耦合形式以及所述各个器件的热敏感度对所述动力系统进行结构划分,得到结构划分结果;
获取所述结构划分结果中不同结构的测量参数;
根据所述传热路径、所述结构划分结果以及所述测量参数确定所述第二热量数据。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述第二热量数据包括湿式离合器内对流换热系数、轴承表面对流换热系数、箱体表面对流换热系数、齿轮表面对流换热系数、轴表面对流换热系数、电机定转子表面对流换热系数、各个结构之间的导热系数以及所述各个结构的温度。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在所述根据所述动力系统的控制策略、所述第一热量数据和所述第二热量数据确定所述各个器件在不同工况下的温度之后,还包括:
根据试验数据修正所述各个器件在不同工况下的温度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于,所述基于所述各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对所述各个器件进行评估,得到评估结果包括:
响应于至少一个器件在不同工况下的温度大于等于对应的温度阈值,或者,响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值且与对应的温度阈值的差值在第一预设范围内,得到第一评估结果,其中,所述第一评估结果用于表征所述至少一个器件设计不合格;
响应于至少一个器件在不同工况下的温度小于对应的温度阈值,且与对应的温度阈值的差值在第二预设范围内,得到第二评估结果,其中,所述第二评估结果用于表征所述至少一个器件设计合格。
7.一种车辆中动力系统的评估装置,其特征在于,包括:
第一确定模块,所述第一确定模块用于确定车辆中动力系统运行时产生的第一热量数据,其中,所述第一热量数据用于表征所述动力系统中各个器件产生的热量;
第二确定模块,所述第二确定模块用于确定所述动力系统运行时传递的第二热量数据,其中,所述第二热量数据用于表征所述动力系统中传热路径传递的热量;
第三确定模块,所述第三确定模块用于根据所述动力系统的控制策略、所述第一热量数据和所述第二热量数据确定所述各个器件在不同工况下的温度,其中,所述控制策略用于调整所述动力系统的工况;
评估模块,所述评估模块用于基于所述各个器件在不同工况下的温度和对应的温度阈值对所述各个器件进行评估,得到评估结果。
8.一种车辆,其特征在于,所述车辆用于执行上述权利要求1至6中任一项所述的车辆中动力系统的评估方法。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为在计算机或处理器上运行时,执行上述权利要求1至6中任一项所述的车辆中动力系统的评估方法。
10.一种电子装置,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述权利要求1至6中任一项所述的车辆中动力系统的评估方法。
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