个单元体的划分。在模型中，对于空气流体的划分， 忽略了翅片几何结构上的影响，翅片的影响主要在 于模型计算换热和流阻时体现。
空气 1 2
n
1
2
3
n
制冷剂
图 2 平行流换热器分布参数法示意图
对于制冷剂每个单元体，模型均考虑了质量平衡
方程，能量平衡方程及动量方程[10]。如下式（1）~（3）。
m觶 in
+
y
passes
flattubes
x
6
1
5 2
4 3
width Air （a）竖直流平行流换热器
width
layers
depth
x
6
y
5
3 4
2 1
depth
Air （b）水平流平行流换热器pipes z_pipes
Air （c）换热器局部结构
图 1 平行流换热器流程结构示意图
蒸发器和冷凝器的建模原理相同，均是基于分 布参数法对模型进行分段。如图 2 所示，对于管内流 体（制冷剂），沿制冷剂流程方向上划分 n 个单元体； 对于翅片侧流体（空气），同样沿空气流道方向进行 n
中图分类号：U463.99
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2018）09-0161-07
空调系统是现代汽车必备的系统之一，随着汽 车工业的发展和人们对于乘驶舒适度要求的提升， 汽车空调的性能越来越受到人们重视。对于汽车空 调的研究有试验和仿真两种方法。随着近年来计算 机辅助设计技术的成熟，汽车空调的仿真研究被更 多的用于产品设计和分析阶段，很多学者也对汽车 空调的仿真研究开展了很多有价值的工作。
ACL 库隶属于 Modelon 公司，可应用于空调制 冷循环的稳态、瞬态系统仿真和参数优化，该模型库 在戴姆勒-奔驰汽车和汉堡工业大学多年的应用中 不断得到验证和改进，已成为 Audi、BMW、Daimler、 Volkswagen 等整车厂及其供应商进行空调系统建模 分析的首选工具，被德国整车厂作为基准测试工具。 1.1 换热器模型
目前有很多可以用于汽车空调系统建模的仿真 平台，如 Dymola ，Flowmaster，AMESim[4]和 Kuli 等。 本文基于 Dymola 平台中的 ACL 商业库搭建了某款 纯电动汽车的空调系统，介绍了在仿真模型开发过 程中各部件的建模原理及标定方法，并与零部件的 台架试验数据以及空调系统的台架数据进行了仿真 精度对比分析。
《装备制造技术》2018 年第 09 期
仿真技术在汽车空调系统开发中的应用
韦杰宏 1，李东萍 1，倪佳鑫 2，沈鉴彪 2
（1.东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545000；2.北京经纬恒润科技有限公司，北京 100191）
摘 要：借助 Dymola 平台下的 Air Conditioning Library（ACL）库建立了某款纯电动车型的空调系统仿真模型，并通过该 模型来探索仿真技术在空调系统开发中的价值。通过仿真结果与试验数据的对比发现，标定后的换热器模型与试验符合 良好，换热量模拟结果最大相对误差为 0.98%，压降模拟结果最大相对误差为 7.02%.另外，空调系统的仿真结果与试验数 据也吻合较好，空调出风温度最大模拟误差为 14%，压缩机功耗最大模拟误差为 10%.可见，仿真误差在系统级虽然较零 部件级偏大，但也在工程允许范围内。所以，将仿真技术应用于汽车空调系统的前期开发和虚拟验证中，是一种可行且很 有价值的手段。 关键词：汽车空调；Dymola；系统仿真；AirConditionging 库；换热器
汽车空调系统中的换热器部件是蒸发器和冷凝
收稿日期：2018-06-29 作者简介：韦杰宏（1983-），男，广西来宾人，助理工程师，本科，从事新能源汽车研发工作。
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Equipment Manufacturing Technology No.09，2018
器，这两种换热器多为平行流式，空气和制冷剂进行 侧流形式的换热。ACL 库中的换热器模型，基于详细 几何结构进行建模，并提供了竖直流和水平流两种 流程形式的平行流换热器，如图 1.图示换热器具有 两层结构，每层有 3 个换热器流道，每块流道由特定 数量的制冷剂流道和翅片构成，如图 1（c）所示。制冷 剂在换热器中流动顺序依次为 1-2-3-4-5-6，从而 达到制冷剂在换热器内部的充分流动和换热。结合 车型配置实际，本文使用竖直流的平行流换热器来 仿真层叠式蒸发器，使用水平流换热器仿真冷凝器。
1 模型建模原理介绍
Dymola 软件平台是法国达索公司的多领域建模 仿真软件，其基于开源的 Modelica 语言进行建模，支 持 最 新 的 Modelica 基 础 模 型 库 ， 且 拥 有 由 TLK、 DLR、Modelon、Claytex、ATI 等 行 业 内 顶 级 的 公 司 开 发并经过工业验证的专业模型库，如电机、空调、热 流 体 、电 气 、热 力 学 、液 压 、气 动 和 控 制 等 专 业 元 件 库，为机械、电气、液压等多领域的系统仿真提供了 极大的便利性。
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（1）
对汽车空调系统中换热器的仿真建模方法主要 有分布参数法和移动边界法两种方法。也有学者提出 基于改进型的集总参数法来建立换热器动态模型[1]。 分布参数法状态量较多，精度较高，但是求解速度略 慢；移动边界法求解速度快，但精度低于分布参数法， 并且对于初始参数设定的要求较高，鲁棒性较差[2]。两 种方法都被广泛地应用于空调系统及汽车空调系统 的建模当中。陈芝久等[3]使用移动边界法对汽车空调 系统进行了仿真建模，得到了与试验对比结果良好的 仿真模型。张凯等[4]使用 AMESim 软件对汽车空调中 平行流冷凝器进行了性能仿真及分析，对比了模型的 准确性并发现合理布置流道可以改善冷凝器换热性 能。对于汽车空调中的其他部件如压缩机和热力膨胀 阀，可以采用稳态模型进行建立，其中，膨胀阀主要影 响到系统蒸发器出口的过热度。梁彩华[5]，尹友俊[6]分 别在自己的空调仿真系统中研究了膨胀阀对系统过 热度的调节作用。压缩机主要与系统循环流量和高低 压差相关，很多学者对于压缩机的研究侧重于对压缩 机内部流场[7，8]及转子的研究[9]。