车辆低温预热系统设计开发研究

伴随汽车在全球范围内广泛的使用,车辆工作的温度环境也存在较大范围的变动。尤其是极端寒冷环境下,车辆系统及部件的温度问题严重影响着车辆的工作性能。因此,对于车辆的热管理问题日益受到重视,针对上述问题采用热管理技术开展研究,对车辆各部件、系统的温度需求进行合理的控制,已成为车辆新能源技术领域的一项重要研究发展方向。本论文以车辆热管理为研究方向,主要针对某型卡车进行低温预热控制系统的设计开发。论文的主要内容包括:对特定车辆进行预热的分析设计和匹配计算、系统控制策略开发与计算机一维仿真的辅助验证、基于C语言对嵌入式单片机的开发与实验评估。以下分别展开进行概述:(1)针对某型卡车查阅相关资料,分析低温环境下各部件及子系统的温度需求,对热需求较高的发动机冷却系统、乘员舱暖风系统以及燃油油箱进行预热研究,设计相关针对性的系统化预热方案。针对上述的方案完成预热系统的物理技术参数、控制技术参数的计算开发、管路部件的匹配选型。(2)根据上述开发设计的车辆低温预热控制系统方案,分析梳理上述车辆受热对象的热需求状况,提出与该预热系统匹配的控制策略。本控制策略主要分为整体层面上的逻辑判断以及局部范围内的控制算法,整体层面上采用基于规则的逻辑门限控制策略;局部范围内采用人工智能算法之一的模糊控制算法。两者结合组成完整的控制策略,基于MATLAB/SIMULINK平台进行搭建开发。采用车辆系统仿真软件GT-SUITE/GT-COOL进行系统的一维物理模型搭建,与前述控制算法软件实现联合仿真,进一步对该控制系统提供辅助开发与验证。(3)根据上述控制算法,采用STM32嵌入式单片机开发相对应的控制器。基于MATLAB/SIMULINK中所搭建的对应控制模型进行以C语言为载体的转换,对C语言形式的算法主体进行编写完善,开发匹配与其对应的外部设备驱动程序,下载调试实现控制功能。以所开发的嵌入式单片机为所开发系统的控制核心,搭建实验仿真平台。对发动机进行预热对比试验,结合上述联合虚拟仿真技术,分析验证系统的控制策略以及预热性能。