整车热管理HIL解决方案介绍V2

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一、整车热管理行业发展现状

随着电动汽车在全球范围内的快速发展，高效的整车热管理系统对于提高车辆性能、延长电池寿命以及增加乘员的舒适度变得至关重要。

汽车电动化和智能化的发展，使得整车能量管理内容增多，对汽车能量管理的要求也越来越高。从整车层面向各子系统进行能量统筹管理将成为电动汽车未来的发展趋势。

传统分散式热管理系统

电池、电驱（电机+电控）和空调回路彼此独立，各有一套完整的温控系统和管路系统；
存在某一系统用电加热系统制热的同时另一部件或系统在对外散热，能量利用不充分；
系统集成度较低，管路复杂、零部件较多，成本较高。

图2 传统分散式热管理系统

集成式热管理系统

利用多同阀或者管路，将电池、电驱回路与空调系统的部分或全部回路连通，形成一个大的循环回路；
一个热管理控制器代替传统多个热管理控制器，根据各部件的温控需求，控制压缩机、水泵、阀体、加热器等部件的开启或关闭，改变循环回路，统筹热管理控制，提高能量利用率；
系统集成度高，控制逻辑复杂，难度较大。

图3 集成式热管理系统

随着行业集成式热管理系统的发展，热管理控制器（TMS）的功能需求越来越多，控制逻辑越来越复杂，相应的对TMS的测试要求也越来越高，不仅需要验证其功能是否正确实现，还需要模拟不同环境工况测试TMS，而传统的实物TMS测试系统因其耗时耗力，甚至需要搭建特定的环境仓来进行测试。在这种背景下，硬件在环仿真（HIL）测试技术成为充分测试TMS的关键工具。

测试人员可以通过HIL搭建仿真环境，对TMS进行全面的测试，模拟各种环境工况和可能发生的故障状态，从而确保TMS在实际使用中的稳定性和安全性。通过HIL测试，不仅可以提高TMS的可靠性和测试效率，同时对提高车辆性能、延长电池寿命以及增加乘员的舒适度具有重要意义，尤其是在当前热管理技术的不断更新和市场需求日益增长的情况下，HIL的作用更加显著。

二、上海熠速TMS HIL系统介绍

上海熠速基于实时仿真机，将真实的TMS控制器集成到仿真系统中，为广大的新能源用户提供便捷可靠的基于模块化的TMS HIL测试方案。

图4 热管理TMS HIL测试系统框图

TMS HIL硬件系统主要包括：实时仿真系统、通用IO板卡、总线通讯板卡、信号调理板卡、故障注入板卡、电阻仿真板卡、负载仿真板卡、低压程控电源等。

实时仿真系统：运行被控对象模型、IO通道模型以及总线通道模型；
通用IO板卡：提供数字量和模拟量输入/输出通道；
总线通讯板卡：提供CAN/CANFD、LIN总线通道；
信号调理板卡：将实时系统的标准IO信号调理为ECU所需的信号规格；
故障注入板卡：模拟ECU线束故障，包括断路、短路及接触不良等；
电阻仿真板卡：模拟温度传感器等；
负载仿真板卡：用于执行器控制通道连接电阻或电阻+电感的虚拟负载模拟，或者给执行器控制通道连接真实负载。

三、基于Simscape的热管理TMS HIL模型

基于Simscape开放的多物理域仿真平台，在Simscape Electrical(电气系统)、Simscape Battery(电池系统)、Simscape Fluids(流体系统)、Simscape Multibody(多体动力学系统)以及Simscape Driveline(传动系统)等领域具有丰富的专业库，使其能够应对更加复杂的多物理系统建模需求。

图5 Simscape开放的多物理域仿真平台

Simscape Fluids(流体系统)中集成了整车热管理建模的丰富模型库，包括：Two-Phase Fluid(两相流)、Thermal Fluid(热流)、Moist Air(湿空气)等模块，工程师可以根据原理方便高效的搭建整车热管理模型，简化了对热力学复杂公式的推导，模型部件与实际部件对应，模型可识度较高，有助于团队之间的沟通与合作。