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隨著混合動(dòng)力、純電動(dòng)和氫燃料電池等汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車的能源正變得多元化，整車能量管理越來(lái)越重要。本書(shū)以整車能量管理仿真分析為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合作者的軟件使用經(jīng)驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)，詳述了整車以及各主要系統(tǒng)的建模和仿真分析過(guò)程。本書(shū)詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車的整車能量管理的基本概念、GT-SUITE軟件的基礎(chǔ)知識(shí)、車輛動(dòng)力學(xué)及傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論、整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的建模和仿真、動(dòng)力總成熱管理系統(tǒng)和整車空調(diào)系統(tǒng)的建模，后還介紹了整車能量管理系統(tǒng)的聯(lián)合仿真，以及系統(tǒng)優(yōu)化和DOE。
本書(shū)適用于傳統(tǒng)燃油車和新能源汽車的整車動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性、整車熱管理、汽車空調(diào)和冷卻系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、仿真、控制標(biāo)定和試驗(yàn)等有關(guān)人員學(xué)習(xí)參考，也可作為汽車相關(guān)專業(yè)師生的參考書(shū)。

GT-SUITE是由美國(guó)Gamma Technologies公司于1994年開(kāi)發(fā)的多物理場(chǎng)仿真分析系列套裝軟件，剛開(kāi)始主要集中于整車和動(dòng)力總成的仿真。GT-POWER是套裝軟件中使用較為廣泛的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模塊，全球知名的整車廠和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商大都使用GT-POWER進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能仿真并指導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和積累，GT-SUITE應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域也日益豐富，可進(jìn)行車輛行駛系統(tǒng)分析、發(fā)動(dòng)機(jī)仿真分析、電驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)分析、整車熱管理系統(tǒng)分析、空調(diào)系統(tǒng)分析、鋰離子電池/燃料電池電化學(xué)性能分析、多體動(dòng)力學(xué)分析等。除汽車行業(yè)外，GT-SUITE在航空航天、家電等行業(yè)也取得了良好的應(yīng)用效果。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，使用GT-SUITE系列軟件可以明顯地縮短設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期、降低研發(fā)成本。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展，GT-SUITE已經(jīng)發(fā)展成為一款非常全面的軟件，被全球眾多主機(jī)廠廣泛應(yīng)用。
電動(dòng)化和智能化使得汽車控制更加復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理、三電（電池、電機(jī)和電控）熱管理、空調(diào)系統(tǒng)以及整車能量管理策略對(duì)于純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車的車輛性能(動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性、整車熱管理性能、電池使用壽命等)均有顯著的影響。如何快速建立仿真模型，并且評(píng)價(jià)不同控制策略對(duì)車輛性能的影響，成為汽車行業(yè)面臨的大難題。
GT-SUITE是多物理場(chǎng)的仿真工具，可以完成對(duì)機(jī)、電、液、熱等系統(tǒng)的建模和計(jì)算�；贕T-SUITE仿真平臺(tái)，用戶可以搭建整車模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、電池電機(jī)系統(tǒng)模型、空調(diào)系統(tǒng)模型等，還可以耦合控制系統(tǒng)模型，研究不同控制策略對(duì)車輛性能的影響。GT-SUITE還提供了優(yōu)化和DOE工具，方便用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)選型和優(yōu)化匹配，因此它是非常適合整車能量管理分析的仿真軟件。
GT-SUITE軟件本身帶有詳細(xì)的操作說(shuō)明和實(shí)例，可供用戶學(xué)習(xí)，但針對(duì)整車能量管理的理論基礎(chǔ)、建模方法和結(jié)果評(píng)價(jià)等內(nèi)容比較零散，不夠系統(tǒng)全面。因此，本書(shū)結(jié)合作者的軟件使用經(jīng)驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)，詳述了整車以及各主要系統(tǒng)的建模過(guò)程和仿真方法。其中，第1章介紹了整車能量管理的基本概念；第2章介紹了GT-SUITE軟件的基礎(chǔ)知識(shí)；第3章介紹了車輛動(dòng)力學(xué)及傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論；第4章介紹了整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的建模和仿真；第5章介紹了動(dòng)力總成熱管理系統(tǒng)的建模；第6章介紹了整車空調(diào)系統(tǒng)的建模；第7章介紹了整車能量管理系統(tǒng)的聯(lián)合仿真；第8章介紹了優(yōu)化與DOE。
本書(shū)由東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)中心王偉民擔(dān)任主編，上海汽車集團(tuán)有限公司乘用車技術(shù)中心徐政、第一汽車集團(tuán)研發(fā)總院陳海娥擔(dān)任副主編，參加編寫(xiě)的還有艾迪捷信息科技（上海）有限公司的鐘修林、宋波、郭子銳、臧儒振，另外，艾迪捷信息科技（上海）有限公司的施曉光、徐志成、邱鑫、朱田田、王鑫做了仔細(xì)的校對(duì)工作。初稿完成后，承蒙俄羅斯科學(xué)院外籍院士、中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)會(huì)士、廣西大學(xué)教授、原吉利汽車研究院副院長(zhǎng)陳勇先生審閱了書(shū)稿，提出了許多寶貴的修改建議，在這里對(duì)他表示衷心的感謝。
由于編者水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤及不足之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者不吝指正，也歡迎大家共同探討，可發(fā)郵件至support@atic-cn.cn或1206833496@qq.com進(jìn)一步聯(lián)系，以便本書(shū)再版修訂時(shí)參考。

編者
2023年6月

序言
前言
第1章緒論01
1.1 整車能量管理概念產(chǎn)生的背景01
1.2 整車能量管理的特點(diǎn)02
1.3 GT-SUITE在整車能量管理仿真分析中的應(yīng)用03
第2章 GT-SUITE軟件的基礎(chǔ)知識(shí)06
2.1 軟件簡(jiǎn)介06
2.2 軟件安裝07
2.2.1 適用運(yùn)行環(huán)境07
2.2.2 適用操作系統(tǒng)07
2.2.3 配置要求08
2.2.4 安裝前準(zhǔn)備08
2.2.5 安裝步驟08
2.2.6 許可驗(yàn)證14
2.3 GT-SUITE基礎(chǔ)操作16
2.3.1 界面啟動(dòng)與介紹16
2.3.2 新建模型16
2.3.3 GT-SUITE參數(shù)設(shè)置19
2.3.4 GT-SUITE部件連接21
2.3.5 GT-SUITE求解設(shè)置22
2.3.6 GT-POST結(jié)果查看與結(jié)果后處理26
第3章車輛動(dòng)力學(xué)及傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論34
3.1 車輛動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論34
3.1.1 汽車動(dòng)力性指標(biāo)34
3.1.2 汽車經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)34
3.1.3 汽車行駛的阻力35
3.1.4 汽車行駛動(dòng)力學(xué)方程式37
3.1.5 GT-SUITE關(guān)于整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)模型的動(dòng)力學(xué)方程37
3.1.6 建立車輛模型所需的基本數(shù)據(jù)38
3.1.7 GT-SUITE中車輛仿真的分析模式39
3.2 傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論40
3.2.1 熱量傳遞的基本方式及基本原理40
3.2.2 傳熱過(guò)程、傳熱系數(shù)及邊界條件43
3.2.3 換熱器分類及傳熱計(jì)算基本原理44
3.2.4 GT-SUITE對(duì)于換熱器的處理46
第4章整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的建模和仿真49
4.1 整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)概述49
4.2 傳統(tǒng)燃油車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模和仿真49
4.2.1 固定檔加速過(guò)程建模49
4.2.2 駕駛過(guò)程建模71
4.2.3 循環(huán)工況建模77
4.2.4 穩(wěn)態(tài)過(guò)程建模83
4.2.5 手動(dòng)檔結(jié)構(gòu)建模85
4.3 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模91
4.3.1 定轉(zhuǎn)矩加速過(guò)程建模91
4.3.2 循環(huán)工況建模98
4.3.3 簡(jiǎn)易制動(dòng)能量回收系統(tǒng)建模104
4.3.4 簡(jiǎn)易電池控制系統(tǒng)建模113
4.4 混合動(dòng)力汽車傳動(dòng)系統(tǒng)案例講解以P2架構(gòu)為例117
4.4.1 并聯(lián)式混合動(dòng)力架構(gòu)概述117
4.4.2 GT-SUITE模型講解118
4.4.3 狀態(tài)控制模型講解119
4.4.4 離合器控制模型講解124
4.4.5 變速器控制模型講解126
4.4.6 電池控制模型講解128
4.5 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車策略優(yōu)化算法講解以P0~P4架構(gòu)為例128
4.5.1 DP和ECMS介紹129
4.5.2 GT-SUITE中的ECMS130
4.5.3 GT-SUITE中的DP131
4.5.4 P0~P4案例132
4.6 流程化建模向?qū)T-DRIVE 137
4.6.1 GT-DRIVE 建模向?qū)?37
4.6.2 創(chuàng)建GT-DRIVE 架構(gòu)142
第5章動(dòng)力總成熱管理系統(tǒng)的建模157
5.1 動(dòng)力總成熱管理系統(tǒng)概述157
5.2 車輛動(dòng)力總成熱管理系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容157
5.3 發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)建模158
5.3.1 模型架構(gòu)158
5.3.2 建模流程159
5.3.3 建模常用模塊159
5.3.4 水泵161
5.3.5 散熱器167
5.3.6 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體182
5.3.7 節(jié)溫器185
5.3.8 模型計(jì)算相關(guān)設(shè)置188
5.4 電驅(qū)動(dòng)、電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)193
5.4.1 建模原理193
5.4.2 熱源建模193
5.4.3 電子水泵建模203
5.4.4 電子風(fēng)扇建模204
5.4.5 換熱器建模206
5.4.6 節(jié)溫器218
5.4.7 膨脹水壺219
5.4.8 電驅(qū)動(dòng)、電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)模型介紹222
5.5 拓展介紹229
5.5.1 準(zhǔn)3D發(fā)動(dòng)機(jī)229
5.5.2 準(zhǔn)3D電池231
5.5.3 準(zhǔn)3D電機(jī)235
5.5.4 換熱器縮放239
第6章整車空調(diào)系統(tǒng)的建模240
6.1 空調(diào)系統(tǒng)概述240
6.2 空調(diào)系統(tǒng)仿真的主要內(nèi)容240
6.3 空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)模塊介紹242
6.3.1 PID控制模塊242
6.3.2 膨脹閥244
6.3.3 換向閥247
6.3.4 旁通閥250
6.3.5 壓縮機(jī)252
6.3.6 乘員艙254
6.3.7 風(fēng)門(mén)260
6.3.8 循環(huán)初始化262
6.3.9 壓焓圖、溫熵圖（Ph-Ts）輸出263
6.4 空調(diào)系統(tǒng)建模流程264
6.4.1 空調(diào)系統(tǒng)模型介紹264
6.4.2 拓展：熱泵系統(tǒng)273
6.5 使用GT-TAITherm進(jìn)行舒適性分析273
6.5.1 GT-TAITherm概述273
6.5.2 GT-TAITherm模型處理274
6.5.3 乘員艙COOL-3D建模284
6.5.4 GT-ISE模型建立294
6.5.5 高級(jí)建模功能306
第7章整車能量管理系統(tǒng)的聯(lián)合仿真312
7.1 整車能量管理系統(tǒng)的仿真模型概述312
7.2 動(dòng)力艙COOL-3D建模313
7.2.1 COOL-3D建模原理313
7.2.2 COOL-3D建模需求參數(shù)313
7.2.3 COOL-3D建模流程314
7.2.4 COOL-3D標(biāo)定流程327
7.2.5 COOL-3D其他應(yīng)用336
7.3 整車與各子系統(tǒng)模型的連接338
7.3.1 整車傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)連接339
7.3.2 車輛動(dòng)力系統(tǒng)與電驅(qū)冷卻系統(tǒng)連接344
7.3.3 空調(diào)系統(tǒng)與電池冷卻系統(tǒng)連接348
7.4 整車能量管理聯(lián)合仿真實(shí)例349
7.4.1 混合動(dòng)力汽車的整車能量管理聯(lián)合仿真實(shí)例350
7.4.2 純電動(dòng)汽車的整車能量管理聯(lián)合仿真實(shí)例360
第8章優(yōu)化與DOE367
8.1 優(yōu)化和DOE概述367
8.2 優(yōu)化相關(guān)概念367
8.2.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化定義367
8.2.2 局部?jī)?yōu)化和全局優(yōu)化368
8.2.3 Independent變量和Sweep變量368
8.2.4 單目標(biāo)與多目標(biāo)優(yōu)化369
8.2.5 優(yōu)化目標(biāo)定義370
8.2.6 搜索算法372
8.3 GT-SUITE集成設(shè)計(jì)優(yōu)化375
8.3.1 集成設(shè)計(jì)優(yōu)化介紹375
8.3.2 集成設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)置375
8.3.3 快速計(jì)算選項(xiàng)（Faster Runtime）377

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