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大家好，本系列文章的目標是幫助對整車熱管理建模感興趣的朋友更快的了解這個MATLAB 內置的純電車案例：Electric Vehicle Thermal Management

上一篇，我們介紹了各個回路的搭建。這一篇，我們將繼續介紹剩下的乘員艙回路，空調制冷以及控制部分。您可以在文章下面留言，以后有機會再介紹具體的模塊。

01Cabin 乘員艙

腔體/車艙

當前案例模型里乘員艙內部空間沒有進行分區，把內部當作一個質點模型來看待，計算乘員艙內部的溫度、壓力、濕度、二氧化碳含量。所以用一個腔體模塊 Constant Volume Chamber 模擬乘員艙內部的平均狀態，也就是下圖標識的【腔體】。

【腔體】的 ABC 各個端口的壓力和腔體內部相同，只是ABC端口溫度取決于端口的氣體流向，和它的上游相同。

乘客模型

模擬駕駛艙內部人類呼出的二氧化碳、水蒸氣以及釋放的熱量。

簡單說就是把人產生的這些東西(熱量、水蒸氣、二氧化碳)量化，使用 Moist Air 的 source 模塊添加到腔體模塊里。

傳熱模型

傳熱本質上就是在計算每秒從 A 到 B 節點傳輸了多少熱量。只是為了方便區分不同物理現象，我們把它分成了不同的傳熱方式，用不同的參數化方程來描述。

Simscape 里提供了一些典型的熱傳遞模塊。

熱傳導：熱量在固體內部的傳熱，某種物質的傳熱的能力就是這個物體的熱傳導系數。除了溫差之外，具體的傳熱速率還和傳熱面積、固體厚度相關，所以熱傳導系數的單位是W/(K*m)。

溫差 detK * Thermal conductivity W/(K*m) * Area (m^2) / Thickness(m) = W

熱對流：熱量在固體和氣體之間的傳遞，發生在固體表面和氣體之間(這里不包括液體)，所以就和厚度無關，因此熱對流系數的單位：W/(K*m^2)

溫差 detK * Heat transfer coefficient W/(K*m^2) * Area (m^2) = W

熱輻射：熱輻射是超高溫物體對外的散熱能力，雖然它有自己的計算公式，但對于 HVAC 的計算一般指的太陽輻射，太陽輻射的單位是 W/m^2 。Simscape沒有直接的太陽輻射模塊，需要用查到的太陽輻射數據*車身表面積，填進去。

艙對外傳熱網絡

這部分模型搭建很“自由”，模型如何搭建完全取決于我們如何去抽象車艙和外界的熱傳遞路線。

比如下圖：

定義了三條傳熱路徑：車玻璃、車門、車頂

帶顏色背景的是材料內部的熱傳導環節；

左側是從乘員艙內部空氣到材料的熱對流環節；

右側是材料到外部環境的熱對流環節；

所以，模型實現起來很簡單，就是往上面掛模塊就是了。只是，給定或者說標定這里的參數，才是重點。

02空調制冷回路

空調制冷回路用到了 Two-Phase 庫的模塊，這個循環的典型回路包括：冷凝器、蒸發器、膨脹閥、壓縮機。

這里的冷凝器 Condenser 布置在散熱器 Radiator 的后方，所以車輛行駛時，氣流會先穿過散熱器然后穿過冷凝器，最后風扇安裝在冷凝器后方。

這個氣流流過各個器件的順序在模型里如何表達的呢？參考下圖：橫線上方是 Radiator 子系統，橫線下方是 Condensor 子系統，通過模塊端口的連接順序來體現氣流流過各部件的順序。

膨脹閥

這里是熱力膨脹閥，所以直接使用了庫里的熱力膨脹閥模塊。膨脹閥可以通過定義典型工況點，也可以輸入象限曲線數據。

控制端連接到換熱器的出口。下方的紅圈類似于 Simulink 里面的Bus，沒什么特別用意，只是為了連線“好看”。

如果是電子膨脹閥，則可以使用基本的可變節流口模塊，受控邏輯則使用信號計算的方式來表達。

換熱器

換熱器，顧名思義其實和剛剛說的傳熱沒什么本質區別，換熱器模型就是計算從 A 到 B 傳遞了多少熱量。那傳熱速率顯然的跟溫差有關系。

只不過這里通常是兩種互相“隔離”的物質之間的換熱，那我們會假設這個換熱速率 SD 跟換熱物質的流速也有關系：

所以，如果有相關的換熱實驗數據，直接就可以表達這個換熱器的數學本質。

實現任何兩種不同流體之間的換熱關系(模型)，管路模塊則計算熱量對管路內流體狀態的影響。

Simscape->Fluids->Heat Exchangers->Fundamental Components提供了部分模塊，計算輸出所需要的CP與M值。

不過實際上，Simscape Fluid 提供了一個換熱器模塊庫，如果有合適的參數可以直接選擇合適的模塊。因為有時候我們可能得不到實驗數據，那么可以根據散熱器關鍵尺寸信息，近似計算它的特性。或者我們前期在設計系統時，往往只有設計工況點，所以也可以借用 System -level 級別的散熱器模型，來實現具有指定工況點特性的散熱器模型。