当大家都已经对雾霾习以为常的时候，柴静带着她的《穹顶之下》，引爆了人们对环境问题的再次关注。围绕着雾霾是什么，它从哪儿来和我们该怎么办这三个问题，很多人再次被DUANG、DUANG的DUANG的不轻，从而萌生出对APEC蓝下美好生活的强烈期待。

       要知道，这部视频最可贵之处并不在于视频成本与专业程度。而是这部视频的反响和发布契机。要知道，在环保部长履新、两会在即的时刻，媒体将两部分内容并列而挂，作为新官上任，又岂能等闲视之？所以，既然《穹顶》已经多次提到汽车与大气污染之间的关系，那么从汽车入手来解决中国霾的问题必然是值得期待的内容了。

       目前，汽车污染主要来源于尾气排放，其中含有多种有害物质： 一氧化碳、烃类物质、醛类、含铅物质等。但这主要还是由燃油汽车造成。如果我们使用电池电动车（BEV），不仅可以实现零排放，还可以抵消环境中的二氧化碳排放。那么，电动汽车显然是解决尾气排放的首选。

       然而，即便大多数驾驶员都具有环保意识，但他们并不希望车辆的行驶速度、耐用性以及舒适性会有所影响。所以，如果电动汽车具有燃油汽车一样的性能，或能超越燃油汽车，我相信，更多人会选择电动汽车，以保护我们的生存环境

       下面我们就通过Flowmaster软件来分析一下，电池温度和空调系统（乘客舒适性）对电池以及车辆行驶里程的影响。其中，有几个关键因素被视为边界条件。项目建立了一个 Flowmaster 模型，并与 Matlab/Simulink 一起使用来对车辆进行仿真，包括复杂的电池热模型。

       就设计而言，电池电动车的能源效率要比燃油汽车的能源效率高，所产生的可加热客舱的余热较少。因此，客舱必须使用来自其他热源或电池的能源进行加热。但是，如果从电池中获取该能源，车辆的有效行驶里程就会严重缩水。因此，热管理以及能源管理非常重要。

       成功打入电动车市场的一个关键因素是行驶里程。同时，汽车的舒适性也是车主极为看重的一个重要因素。如果暖通空调 (HVAC) 从动力电池获取能源，那么行驶里程就会受到严重影响，乘客舒适性与行驶里程由此形成了能源争用的态势。为了准确地预估舒适性需求对行驶里程产生的影响，我们需要使用预测仿真工具。首先，通过 Matlab/Simulink 与 Flowmaster 耦合仿真给车辆建模。所需的行驶工况由速度与时间关系曲线图进行定义。根据车辆参数，例如阻力系数和迎风面积，计算电动马达的必要转矩和转速，并基于此计算不同元器件的热通量。将求出的热通量以及电动空调压缩机和电动冷却液泵的不同转速代入 Flowmaster 热工水力求解器。根据这些值以及热工水力模型，Flowmaster 会计算温度和所需的电力，随后将得出的值返还至 Matlab（见图 1）。

图 1 – Matlab/Simulink 与 Flowmaster 耦合概况

        由于电池需要维持特定的温度范围 (15°C - 40°C) [2,3]，因此该模型还加入了具有额外加热功能的液体调节系统。如果环境温度不太高也不太低，电池可通过位于汽车前部的换热器进行散热。如果环境温度较高，则须绕过换热器，并通过冷却器对冷却液进行冷却。如果温度较低，也会绕过换热器，但会使用电阻加热器（例如正温度系数 (PTC) 加热器）对冷却液进行加热。图 2 显示了该情形下所使用的热模型略图。  

图 2 –仿真车辆的热管理系统

        我们创建了热模型来专门给客舱和电池建模。为使 Flowmaster 保持合理的元件数量，我们将电池分为 25 个离散组，每组 5 个电池单元。图 3 显示了 Flowmaster 内的其中一个组。该组模型包含了相应的热质量和所有方向上的热传导。此外，每个组之间还设有散热板。每个组有其自身的热源，可用于计算电池单元间变化所导致的热耗率偏差。  

图 3 –其中一个电池组的热模型（5 个电池单元）

        通过使用所创建的仿真环境，可以研究能源管理及其对行驶里程、乘客舒适性以及相关温度的影响。为确定基准设置的功耗和舒适性，我们仿真了两个连续的 NEDC（新欧洲行驶工况）。为了计算 HVAC 的功耗，在打开客舱温度控制器的同时，在 -20°C - 40°C 之间改变环境温度。图 4 显示了基于 DIN 1986-3 ([4]) 的客舱平均温度与基于 Großmann [5] 的最佳温度之间的温差。环境温度为 0°C 至 30°C 时，可在不到 6 分钟的时间内达到最佳温度。如果是 -10°C 和 40°C，则已满足要求。要满足 -20°C 时的要求，应提高模型的最大加热功率（目前为 3 kW）。  

图 4 –平均客舱温度相对最佳温度的温差

          图 5 显示了基于单个和两个连续 NEDC 的行驶里程计算结果。如图所示，行驶里程计算结果存在差异。原因在于 HVAC 系统的功耗在第一个循环（1200 秒）之后有所降低。-20°C 和 40°C 时的功耗相同，因为 HVAC 功耗在 1200 秒到 2400 秒之间没有降低。20°C 时的状况表明，当仅接通必要的负载并且车辆仍旧有足够的动力满足 NEDC 速度曲线时，可实现最大行驶里程。

图 5 –不同温度下 NEDC 的相对里程

        通过使用仿真模型，可以确定能源管理对行驶里程和客舱舒适性的影响。除热网络表示以外，还实施了能源管理器。在给定情形下，如果无法达到要求的行驶里程，该设备可以关闭载荷。通过路径识别以及随温度变化的启动值预估改进了能耗的估算。不同的操作策略可实施驾驶员关于系统内能源分布的不同喜好。

        通过分析各种环境条件下不同的行驶工况并考虑乘客的舒适性，其中一项因素脱颖而出，成为电池电动车设计的主要驱动力，即车辆的行驶里程。要想在当今激烈的市场环境中保持竞争优势，这一因素至关重要。上述所有参数都会影响电池性能，这也说明了有效的电池散热和加热对行驶里程和电池寿命极其重要。当有效工作温度范围较小时，这一点尤为明显。更不用说额外的功率消耗因素，例如信息娱乐系统和消费类电子产品（如手机）充电。

        从上述分析来看，电动汽车的发展前景良好，但想要取代燃油汽车，也非一朝一夕之事，在这个能源转型的道路上，我们还有许多工作需要做。但是，笔者还是真心的希望政府能意识到环保的重要性，以更大的步子来解决汽车尾气排放的问题。当然，如果要从根本上治理好环境，我们每个人还需要将环保的理念深入骨髓，养成低碳出行的习惯。希望，再过几年，我们能够真正的走出今天的雾霾，看到永远的蓝天！

Flowmaster软件介绍：http://simu-cad.com/product-1654.aspx