【介绍】

MAGNA KULI是国外软件论坛中引进的汽车维护优化应用，主要作用的位置是汽车的热管理系统，涉及到汽车的结构布局、硬件设计等多方面的问题，而该款应用正是针对行业的特性量身定制，从汽车的生产环节就开始追踪，使用多种功能模块来实时优化汽车的结构，并且智能结算当前方案的热能消耗，最终产生适合批量出厂售卖的方案。

MAGNA KULI特色

一、KULI 基础

如果要开始一个项目，首先必须确定关键的工况。

通常可将冷却系统设置为稳态工况。在 KULI 基础的帮助下，可以处理以下典型工作：

计算每个内置组件和整个系统的性能（结果为温度、压力损失、体积流量、排热……）

为不同的介质设计发动机冷却组件，如：

冷却液

不同类型的油

增压空气

废气

评估组件之间的相互影响

通过这些结果，可以继续对系统进行优化。通过使用其他 KULI 模块，可以处理更详细的工作，或者您也可以使用一些自动优化程序。

二、KULI advanced

为了更舒适的工作，避免“手动重复操作，KULI advanced 模块内置了一些功能，如

参数变化（假设情况分析）

通过定义优化目标和优化参数进行自动优化

KULI 是一种 1D 工具，提供了可整合 3D-CFD 计算结果的接口

将不均匀的气流分布考虑在内

耦合 CFD 代码（协同模拟）

至少用户有与其他软件耦合的可能，例如，已经使用外部程序对风扇或其他电气组件的控制单元进行了编程的情况。

与外部程序的接口，例如

通过 COM 技术

直接访问

到 Matlab/Simulink

三、KULI hvac

由于乘客舒适性越来越重要，KULI hvac 是您空调系统尺寸设计的正确解决方案。

KULI hvac 模块可以作为独立的程序使用，也可以作为 KULI 基础的辅件使用。

KULI hvac 能够

根据制冷剂充注量、COP (coefficient of performance) 和控制策略设计和优化制冷剂回路

使用不同的制冷剂进行模拟，如 R134a、CO2、R152a 或 R1234yf

使用多区域乘员舱模型分析乘客舒适度

确定乘客乘员舱的各种快速采暖或降温措施

当 KULI hvac 与 KULI 基础一起使用时，可以观察到制冷剂回路中的部件与发动机冷却回路中的部件的相互影响。在考虑诸如电动汽车的电池冷却系统的最新发展时，这是一个重要的方面。

四、KULI 驱动

校准稳态模拟模型后，可以完成项目的下一步。

您可以定义客户特定的行驶循环，或使用标准化的行驶工况并执行瞬态模拟（采暖或降温）。

KULI 驱动支持以下功能：

瞬态计算（通过定义不同时间步的工况）

考虑各组件的采暖或降温

4-/5-质量块发动机模型，用于考虑不同温度下的摩擦损失

用热网络来模拟复杂的热相关性

定义工况上的热特性（速度与时间），例如 NEDC、FTP75

设计最优的控制策略，以尽量减少摩擦损失以及能量消耗

五、KULI eco

当今的挑战是降低燃料消耗。

人们采用了多种方式来实现这一目标。使用 KULI eco，您可以选择

废热回收（WHR）系统，例如：Rankine循环、TEG

添加电气元件，如：

电机

电池（多个系统级别，如：单元、模块、电池）

逆变器、转换器

所有这些功能都适用于混动系统（HEV）或真正的电动车（EV）。模拟电池冷却有时可能需要与 KULI hvac 耦合。

六、KULI 组件

采用KULI components模块，您可以得到指定零部件?的性能表现一览。

如果用户只想要考虑一些特定的组件，而不考虑其相互影响，那么他可以获得

不同组件的性能比较

扩大测量数据范围（外推法）

测量数据的回归

对采用不同介质的性能进行比较

如果用户有一些可用的测量数据，并想用它们创建 KULI 文件。KULI 组件可提供一个有效的接口自动执行此操作。

KULI compInterface 提供以下接口

C ++

VBA 脚本

做好的 Microsoft Office Excel 输入数据表

支持 COM 技术的任何其他软件

MAGNA KULI功能

1、初始冷却系统布局

设计良好的冷却系统是车辆开发过程中非常重要的一个环节。必要的工作从很早就开始，并且持续至整个开发过程。KULI 可以辅助所有这些阶段中所需的模拟工作。

在车辆的早期开发阶段，必须初步确定冷却系统的尺寸。在这个阶段，通常会给出几个稳定的工况包括热负荷、入口、环境温度以及最大允许温度，表示冷却模块的临界条件。相应的 KULI 模型非常容易搭建，并且有助于快速分析不同散热器芯体、散热器尺寸、冷却模块布置、风扇转速等。例如：它可以很容易地确定需要哪种气流才可以保证充分冷却。这些信息对于设计和空气动力学部门来说至关重要。在这个早期开发阶段，OEM 通常会向其冷却系统供应商提供上述边界条件，以获得合适的冷却模块的方案。供应商可以使用 KULI 优化、参数变化和 COM 接口实现边界条件读取过程的自动化，找到最佳冷却模块，并向 OEM 提供结果报告。

2、耦合 1D-3D 模拟

在冷却系统开发的后期阶段，可以获得更多的信息。发动机舱区域的 CFD 模型通常可提供流场的详细信息。这些 CFD 模型已经包括来自初始冷却系统设计的冷却模块信息。（参见 1. 应用）。典型的方法是进行等温 CFD 模拟，并使用得到的质量流量来标定 1D KULI 模型。此外，散热器表面上的不均匀速度分布可以通过KULI advanced cfd 的 CFD 接口应用在KULI 中。KULI 模型可用于计算冷却模块中的温度和热流。

然后，可以将这些信息用在 CFD 中以更新 3D 模型。专用孔隙率计算器（孔隙率计算器在线数据库链接）可确保 1D KULI 模型和 3D CFD 模型使用相同的冷却模块内阻。

3、冷却系统优化

在冷却系统开发的后期阶段，冷却系统的流体侧也将被更详细地建模，从而以较高精度模拟各种部件（热源和水槽、热交换器）之间的热分布。借助 KULI 信号路径，可以很容易地纳入一个控制策略，使节温器、水泵、阀、风扇得到优化，从而确保以最低的能量需求实现充分冷却。这对于混合动力汽车和电动汽车以及一般的瞬态模拟来说尤其重要。

4、轨道交通冷却系统

MAGNA KULI通过KULI，您可以为柴油动力或电力动力铁路应用的冷却系统建模。在该特定应用中，有一个带三个冷却器的顶置冷却系统。一个用于冷却电气和电子部件的低温回路，一个用于发动机冷却的高温散热器，还有一个中间冷却器。

冷却系统可以包含不同类型的风扇、静液压、电力或机械驱动。在模拟中，可以根据传感器测量的冷却系统的要求，非常灵活地控制风扇的转速，就像在现实生活中一样。当然，冷却系统模拟中也考虑了爬坡或炎热气候条件等工况。

在概念阶段完成各种更改后，找到所有组件的最佳配置，就可以获得铁路应用的整个冷却系统的虚拟原型，只需在硬件中生成一次，以在测试台和内置状态下验证 KULI 模拟结果。

5、乘员舱降温

为了识别乘客乘员舱不同区域的温度，会显示设置 KULI 系统的工作流程。

在瞬态模拟中，可以得到HVAC 系统对夏季降温模拟或冬季采暖模拟的影响。

目标：

基于 A/C 回路性能和乘员舱内的不同气流情况(新鲜空气、再循环空气、除霜或怠速条件)，确定部件对驾驶员和乘客头部和脚部区域(第一排和第二排)温度的影响。

典型降温模拟的工作流程

第 1 步 设置发动机冷却回路

第 2 步 用 A/C 电路扩展模型

第 3 步 增加调整后的乘员舱模型

第 4 步 显示乘员舱内的温度分布

优势：

可以模拟 HVAC 作为采暖(通过 PTC、加热器芯体或热泵)和降温混合系统的影响。可以使用不同状态的制冷剂(例如 1234yf、CO2)，并且可以考虑油在回路中的影响。整个车辆冷却系统(冷却液回路和 AC 电路)与乘员舱共同使用一个 GUI。可以通过使用 HVAC 箱不同出口位置的CFD 结果来提高模拟的精度。可以考虑不同的乘员舱出风口(例如除霜、驾驶员或第二排的乘客出风口)。可以对额外的电池热管理对乘客舒适度的影响进行研究。

可以借助表格、二维图表、乘客舱内温度分布图来了解所使用部件的优化潜力，且必要的参数可自动调整。

6、电动车行驶里程预测

KULI 可实现采用 KULI 电池模型、KULI 电机模型和 KULI 电力电子模型(DC/DC 或 DC/AC)为电动汽车冷却系统轻松生成模拟模型。除了一般的热管理(例如：冷却模块设计和布局)和能源管理(例如：电力传动的热损失研究)之外，车辆行驶里程的预测也是一个主要的应用途径。

优势：

根据环境条件和 HVAC 系统的相关能耗(冬季采暖和夏季降温)不同，EV 行驶范围有很大差异。KULI 可以通过将 AC 系统和 KULI 多区域乘员舱模型纳入一个完整的车辆模拟模型中来模拟所有这些影响。除了分析基准系统之外，还可以通过修改 HVAC 控制策略等措施实现热管理优化。

模型的使用：

附录示例中提供的行驶里程预测子系统可预测用户定义的行驶工况下的预期车辆行驶范围。所预测范围是根据循环期间的能源使用量和剩余的可用电池电量来计算的。由于车辆的效率取决于工况，因此在瞬态模拟期间该值会发生变化。这不仅可以评估整个循环后的预期行驶里程范围(例如 NEDC)，还可以确定对车辆行驶范围产生积极或消极影响的因素。

该子系统可以用在所提供的车辆模拟模型中，也可以在其他类似应用中导出和使用，不会出现任何问题。

每年世界各地会举办多次免费的 KULI 热管理研讨会，在此期间此应用的示例也会进行更为详细的研究。

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