編者按：高質(zhì)量發(fā)展是新時(shí)代的硬道理，在習近平總書(shū)記“發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內在要求和重要著(zhù)力點(diǎn)”的時(shí)代強音中，中汽中心迎來(lái)“新質(zhì)創(chuàng )效年”，即錨定高質(zhì)量發(fā)展方向，堅定做到創(chuàng )效促質(zhì)。那么，工程機械領(lǐng)域的能量管理如何實(shí)現“新質(zhì)創(chuàng )效”呢？本期解碼“新質(zhì)熱管理”專(zhuān)題，為您解答。
工程機械能量管理仿真及性能優(yōu)化技術(shù)
在碳達峰和碳中和大背景下，工程機械行業(yè)向電動(dòng)化轉型發(fā)展是必然趨勢。目前，工程機械的電動(dòng)化轉型還處于起步階段，在工程機械節能技術(shù)領(lǐng)域存在能量管理開(kāi)發(fā)與驗證技術(shù)落后、缺乏數字化和體系化的研發(fā)手段等亟待解決的問(wèn)題。由于工程機械具有作業(yè)持續時(shí)間長(cháng)和工作環(huán)境相對惡劣的特點(diǎn)，目前大部分新能源工程機械無(wú)法滿(mǎn)足全天長(cháng)時(shí)間作業(yè)要求，普遍存在純電續航里程短、持續作業(yè)時(shí)間受電池儲能和充電的限制、作業(yè)系統性能衰減明顯、作業(yè)效率低以及系統能耗大等問(wèn)題，制約了新能源工程機械的推廣應用。
中汽中心工程院風(fēng)洞中心借鑒乘用車(chē)和商用車(chē)成熟的能量管理開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，依托先進(jìn)的能量管理仿真技術(shù)和能量流測試手段，為工程機械企業(yè)提供能量管理仿真與優(yōu)化、能量流測試與評價(jià)、數字化開(kāi)發(fā)平臺和流程體系建立等，為工程機械行業(yè)提供一站式能量管理解決方案，通過(guò)精細化能量管理手段，助力工程機械企業(yè)縮短開(kāi)發(fā)周期，提升工程機械能效。
1.能量管理仿真平臺
以某混合動(dòng)力工程機械為例，由工程院風(fēng)洞中心自主開(kāi)發(fā)了涵蓋零部件、系統和整車(chē)等三層級，涉及混合動(dòng)力行駛系統、純電驅動(dòng)機械作業(yè)系統、電機驅動(dòng)冷卻系統、電池熱管理系統、駕駛室制冷與采暖系統以及控制系統的多系統整機能量管理一體化仿真平臺，可以進(jìn)行以下方面的仿真分析：
熱管理系統仿真分析：基于整機熱管理系統模型，掌握整車(chē)及關(guān)鍵部件在不同工況下的熱量產(chǎn)生、傳遞和散失，了解整機多個(gè)熱管理子熱系統的性能表現，從而優(yōu)化熱管理控制策略，確保整機多系統的的熱安全性、經(jīng)濟性和乘員艙熱舒適性。
整機能量流仿真分析：平臺可以對整機多種動(dòng)力驅動(dòng)模式（純電、混動(dòng)）、作業(yè)模式以及行駛工況下的能量流動(dòng)進(jìn)行仿真模擬，評價(jià)行駛系統和作業(yè)系統的能量流分布、各系統及零部件的能耗占比、節能因素的貢獻度等，進(jìn)而評估各零部件、子系統和整機的能量消耗、能量回收和能量利用效率等，為優(yōu)化整機能量管理策略提供依據。
部件/系統匹配與優(yōu)化：平臺基于能量流仿真結果，可以分析各部件之間的匹配性能，發(fā)現能量損耗較大的部件和系統，提出可行的優(yōu)化建議和措施，如優(yōu)化零部件選型匹配、改進(jìn)部件設計、調整控制策略等，以提高整機的能量效率和系統性能。
節能策略仿真開(kāi)發(fā)與驗證：平臺可以模擬不同的節能技術(shù)和策略，并進(jìn)行關(guān)鍵敏感因素關(guān)聯(lián)性分析，驗證液壓能、機械能或電能等多種能量的回收、存儲和利用方法和手段，充分挖掘新能源工程機械的節能潛力，并通過(guò)仿真評估其在實(shí)際應用中的效果和潛力，為開(kāi)發(fā)高效的節能方案提供支持。
2. 整機能量流測試與能耗評價(jià)體系
整機能量流測試是一種針對新能源工程機械多系統能量流動(dòng)情況的測試方法，通過(guò)專(zhuān)業(yè)測試設備和方法，對發(fā)動(dòng)機、電池、電機、電控、液壓部件、機械執行機構等的能量來(lái)源、能量流傳遞、能量損耗等進(jìn)行精確測量，全面掌握整機能量消耗分布情況。依托于完備的能量流測試資源，工程院風(fēng)洞中心具備開(kāi)展多種典型工程機械（起重機、挖掘機等）在不同運行工況（行駛、作業(yè)），在不同環(huán)境條件下（常溫、高溫、低溫）整機能量流測試的能力，建立了一套完備的整機能量流測試與能耗評價(jià)體系。
基于能量流測試結果，從能量分配的角度對比分析各系統及零部件的能耗水平，優(yōu)化各部件的匹配，提升各部件運行效率，為各部件的選型設計提供指導，以降低系統的整體能耗，提高整車(chē)的能效。
3.能量管理系統優(yōu)化
通過(guò)對整機能量管理仿真結果和能量流測試數據的綜合分析，針對整機電驅系統、熱管理系統、液壓系統、控制系統等，提出了多種切實(shí)可行的能耗優(yōu)化措施，如熱管理系統的架構優(yōu)化、熱管理控制策略?xún)?yōu)化、液壓系統管路結構優(yōu)化、電機匹配優(yōu)化及工作轉速優(yōu)化、液壓控制策略?xún)?yōu)化等，不僅提升了整機作業(yè)系統的性能，還顯著(zhù)降低了整機行駛和多工況作業(yè)的能耗。
中汽中心工程院風(fēng)洞中心能量管理團隊將始終致力于汽車(chē)、工程機械等行業(yè)的熱管理/能量管理的開(kāi)發(fā)和優(yōu)化，基于用戶(hù)場(chǎng)景和客戶(hù)需求，確保汽車(chē)和工程機械裝備的經(jīng)濟性和舒適性，以能耗最低為導向，在各項業(yè)務(wù)工作中把握新趨勢、新賽道，運用新理念、新方法，持續提升核心競爭力，確保自身發(fā)展的成效，為高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng )造價(jià)值、貢獻價(jià)值。