汽车热管理设计与驾乘质量分析

李兴科

摘要：随着汽车产业电动化、智能化、网联化、共享化的不断普及，以及国六车型节能减排的战略升级，汽车各部件对热管理的设计提出了更多的需求，同时汽车驾乘质量也越来越重要。热管理设计不仅要考虑整车的正常运行质量，还要兼顾驾乘者舒适、舒心、舒享的更高质量。因此，本文主要针对汽车质量、驾乘者与热管理系统设计进行质量现状与展望分析。

关键词：热管理设计目标;驾乘;质量抱怨

0  引言

随着时代的变迁，汽车除了日常使用外，又被赋予了许多新的功能。相对于整车如底盘、发动机、变速器系统功能已经触顶，车机娱乐、手机远程互联、安全辅助、新能源系统却在飞跃式集成推进，这些功能都要依赖热管理系统的保障才能充分的发挥。对于驾乘者而言，这些功能要具有运行的稳定性，还要能满足在日常用车过程中各项的细节需求。从整车和驾乘者的角度，热管理系统的设计都越来越重要。

1  热管理设计与驾乘质量现状及展望

1.1 汽车的热管理系统概述

汽车热管理是从整车的角度出发去研究设计传热介质流场以及换热过程中的各种子系统，保证发动机舱的温度和駕驶室的气候，热管理需要满足发动机舱内关键零部件的使用环境温度要求，同时保证发动机舱各零部件的安全性与可靠性，还要提高车厢内环境的舒适性，并兼顾车辆的燃油经济性以及排放标准，这些都是热管理系统研究对象。其中，新能源车型的电控稳定系统，电机、电池冷却系统，空调系统及成员舱舒适系统，以及其他大功率部件冷却系统，都是热管理研究的新领域。

热管理系统不仅设计复杂，而且关联部件很广泛，需要通过协调大量的开发资源和更全面的设计理念来制定更高的设计目标，不断降低排放、提高燃油经济性、保障汽车高效安全的运行。

但实际上热管理设计者的重点仍在于保障各子系统符合产品标准，而忽略了整车各项功能在日常工况使用下的均衡，使得驾乘者在使用过程中出现多种质量抱怨和投诉。

1.2 市场质量问题现状

纵观国内某车企主要SUV车型市场表现，四年间市场客户关于热管理方面的质量问题反馈信息如表1。

上述质量信息全部来自市场客户，遍及全国各省、市地区，包含新车J.D.POWER感知，市场运输故障、安抛、热点及耐久问题。这些质量信息反馈的热管理问题可总结为：室内温控差异大，系统策略不智能，泄漏、锈蚀影响大，机舱线、管路干涉磨损，机舱部件标准过低，其他抱怨问题。（图1）

从以上数据可知，热管理当下的设计目标还远不能满足驾乘者实际的使用需求。对于市场终端客户提出的需求问题，作为企业，在整车开发设计时，应该更全面的提高热管力的设计目标，进而将更好的整车驾驶体验带给客户。

1.3 整车新需求

随着汽车产业“四化”的不断集成，热管理系统的角色更加重要。高度集成化的整车如何在运行过程中让驾乘者感到满意，需要新一代热管理系统的保驾护航。

首先，以车机娱乐系统为例，其中的语音控制模块不仅要集成车辆的天窗、空调、车窗等操作功能的运行，还要集成导航指令、仪表映射、手机互联等软件功能的运行。随着越来越多的车机娱乐系统功能不断集成，高效稳定的运行需要热管理的参与，因此将会出现新的热管理课题（参照电脑的液冷主机箱课题），可以考虑采用单独增加热管理系统及纳米冷却介质等新科技的使用。

其次，以车内异响异振要求为例，电子风扇转动作为整车怠速工况下的异响源，安静环境下会引起客户极度反感。在满足整车散热需求时，也要保证风扇进风声音合理。在车身安装尺寸、进风量需求固定的情况下，风扇在采用无刷电机降低电机声音时，还应在风扇扇叶的合理选型上下功夫，对标国内外优秀风扇的扇叶设计，扩宽设计思路，增加风扇扇叶的模型库。车辆异振客户抱怨也很大，在整车隔振方面不仅要在动力总成的隔振上想办法，还要在发动机悬置系统开发上做文章，可以考虑冷却前端模块的减振，将冷却模块的安装胶垫当做小型悬置来设计开发，例如，降低安装胶垫的硬度，采用部分镂空的新型结构，来减少冷却模块的振动向车身传递，使客户不易感知到震动。

最后，以发动机热管理为例，它的任务是在任何条件下都能保证内燃机在最适宜的温度状态下工作，可以考虑采用多回路体系[1]。在国六车型节能减排的大趋势下，必然要考虑发动机能量更充分的利用。夏季能量损耗严重，导致客户抱怨开车成本高，这已经成了所有车企必须要解决的问题。热管理可以考虑将这些能量进行收集或转化，收集热量可以用来进行其他加工，如蓄电池的充电;转化电能可以给车辆其他功能提供动力（包含热管理）;转化动能可以给动力总成系统提供更强劲的冷却。

客户驾乘过程对热管理提出了越来越多的需求，解决这些需求将成为热管理不断深入研究的新课题，车企应评估零部件行业发展水平，合理应用新科技和新设计，以达到热管理设计目标的提升。

1.4 整车开发分析

通常做好热管理开发需要具备：团队CAE分析能力;环境舱、零部件等试验设备;利用CFD、电控以及试验等综合手段，提供热管理系统开发、改造及优化的策划方案。

具备以上三点，热管理设计开发可以做到满足设计标准。但是对客户而言，更关心的是稳定、舒适的驾乘体验，热管理开发应该不断关注客户体验的问题，增加客户提出问题的验证开发环节，达到热管理功能的均衡表现。这些问题可从两方面收集，一是市场同类车型（包含自有车型）的热管理问题进行分析解决;二是依据全国各地不同的道路工况、客户的驾驶习惯，进行模拟，甄选问题纳入热管理数据库，并进行数据分析，将问题分类进行消除、优化或弱化。卓越的热管理开发设计，才能使整车性能更加的满足客户需求。

2  结束语

本文主要通过汽车热管理设计与驾乘质量分析，简述汽车发展的大趋势，以及热管理的设计目标现状与市场客户驾乘体验的质量信息处理，同时期待企业在热管理设计目标方面做出全面提升。第一，汽车产业“四化”的不断集成，整车要让驾乘者在操控过程中稳定运行，必须有一个体贴与智能的热管理系统;第二，热管理设计需要很多资源，不能仅限于满足设计标准，要致力于满足让客户舒适的驾乘体验，要更加注重人性化设计;第三，热管理设计时应该从市场客户质量信息和真实驾乘模拟路况信息的数据库中全盘提升，做到卓越热管理;第四，热管理在整车质量中应该发挥更大的作用，在保障多媒体顺畅运行、车内异响异振稳定、能量回收节能等方面进行提升;第五，热管理要更加关注客户的驾乘体验信息，汽车产业的未来取决于客户的满意度。

参考文献：

[1]刘圣华，周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，2017：276.

[2]党超.电动汽车电池热管理系统研究[J].内燃机与配件，2018（24）：188-190.

[3]郝毓林.汽车热管理系统研究现状[J].内燃机与配件，2014（09）：23-26.