汽车热管理一维仿真分析软件工具测评规范-征求意见稿

1T/BIAIMXXXXX-20XX汽车热管理一维仿真分析软件工具测评规范本文件给出了汽车热管理一维仿真分析软件工具测评的术语和定义、技术要求与检测方法；本文件适用于汽车热管理一维仿真仿真分析软件的研发、测试与评价。2规范性引用文件下列文件中内容通过文中的规范性引用而成为本文件中必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件，不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单或修订版）适用于本文件。GB/T25000.10-2016系统与软件工程系统与软件质量要求和评价(SQuaRE)第10部分：系统与软件质量模型GB/T25000.51-2016系统与软件工程系统与软件质量要求和评价(SQuaRE)第51部分：就绪可用软件产品(RUSP)的质量要求和测试细则GB/T12534汽车道路试验方法通则GB/T19596电动汽车术语3术语和定义下列术语和定义适用于本文件3.1环境温度environmenttemperature汽车所在位置环境的气温。3.2温差temperaturedifference汽车各系统、总成、零部件的温度与环境温度之差。3.3汽车热平衡motorvehiclesthermalbalance汽车各系统、总成、零部件的温度与环境温度的温差达到稳定。3.4温差常数temperaturedifferenceconstants汽车热平衡时各系统、总成、零部件的温差。3.5温度限值temperaturelimits汽车制造企业给定的汽车各系统、总成、零部件所允许的最高工作温度。3.6稳态工况steadystatecondition车速在一定时间内保持不变的行驶工况。3.7瞬态工况transientstatecondition车速在一定时间内连续变化的行驶工况。2T/BIAIMXXXXX-20XX3.8汽车空调系统AutomotiveA/Csystem由暖气装置、制冷装置、通风装置、空气净化装置和加湿装置中的一个或多个部件以及必要的控制部件等构成，用于调节乘员舱内空气的温度、湿度、洁净度，并使其以一定速度在乘员舱内定向流动和分配，从而给驾驶员和乘客提供舒适的环境及新鲜空气的系统。4功能要求4.1概述软件应包含模型搭建、仿真、结果后处理、联合仿真4大功能模块。4.2模型搭建4.2.1可视化建模引擎软件应支持可视化模型搭建，整个工程所需的模型组件通过连接机制连接，并能显示在连接图中。组件框架实现组件和组件的连接，确保正常通信和维持连接间的约束。可以从模型库浏览器中，拖拽一个组件至某个工程的建模图形区上。此时，该工程的图形区上出现刚刚拖拽过去的组件内容，并自动生成一个命名，命名可以通过双击组件或右键进入组件参数弹窗后自行修改。如果拖拽多个同样的组件至同一个模型的画布上，组件命名会按照1、2、3依次累加。通过鼠标悬浮到端口创建连接线，进行组件之间的连接。测试方法：1)图形区组件拖拉拽以及连接功能是否正确2)图形区交互是否正确实时显示模型3)图形区是否正确显示结果4)是否支持使用右键和菜单对图形区组件进行增加、删除、修改参数和查看模型参数功能5)菜单栏设置后，图形区是否可以及时正确响应4.2.2模型库模型库的树结构组织应支持子系统和部件种类分组，支持字符串查找，方便在搭建模型过程中对模型部件实现快速选取测试方法：1)模型树是否加载所有模型库组件以及模型图标是否正常显式2)模型树所有模型组件是否全部支持拖拽到图形区进行建模操作3)模型树各组件几何参数是否可以正常设置，物理参数是否可以正常设置4.3仿真求解4.3.1瞬态和稳态仿真软件应支持稳态/瞬态计算，支持固定时间步长和自适应时间步长选项测试方法：1)通过同一案例进行对比验证两种模式下计算时间的区别2)求解完成后，各部件计算结果是否正常输出并显示4.3.2仿真控制软件应支持运行求解器生成仿真结果，仿真结果可在仿真浏览器中查看分析；支持暂停和继续仿真；支持停止仿真进程。测试方法：测试软件是否支持仿真进程的启动、暂停、续算和停止3T/BIAIMXXXXX-20XX4.4后处理4.4.1结果文件软件应提供保存结果、打开结果、数据导出、数据导入功能。具体说明如下：1)保存结果：在列出的菜单中选择保存结果，将仿真结果文件保存到指定目录中，文件名默认为模型名称，可修改为其他名称。对于已保存过的仿真结果，则在原有的目录中进行覆盖保存；2)打开结果：支持打开指定目录下的仿真结果文件；3)数据导出：支持导出所有模型部件的仿真时间历程数据，打开导出结果数据对话框，设置文件名称及文件路径，文件类型支持xlsx、xls、csv；4)数据导入：打开导入结果数据对话框，选择结果数据文件，可导入指定目录下的结果数据。4.4.2图表软件应支持二维图表进行数据分析和展示，勾选变量浏览器中要观察的变量，软件自动创建一个显示该变量曲线窗口。软件支持开启或关闭曲线游标，支持多Y轴显示不同曲线的纵坐标，支持将曲线设置成直线、虚线、点线、点实线、点虚线这5种形式，支持数据点样式设置切换和曲线线宽切换，支持多曲线图例展示和设置，支持图表缩放和拖拽平移。曲线类型包括：1)随时间变化的y(t)曲线2)变量随变量变化的y(x)曲线4.5联合仿真4.5.1导出FMU软件应支持模型导出为FMU，FMI版本可以选择V1或V2，FMI类型可选择Model-Exchange和Co-Simulation两种类型，平台可选择x86或x64。测试方法：1)软件界面提供FMU导出选项；2)通过导出FMU窗口，设置FMI版本、FMI类型、平台和保存位置信息，设置完成后，点击确定按钮。点击保存位置的浏览按钮，可选择电脑中的某个位置，进行FMU文件存储。4.5.2导入FMU软件应支持其他软件生成的FMU模型导入。测试方法：1)导入后的FMU模型参数是否正常通过图形化前处理解析和修改2)设置全局求解参数是否正常求解3)软件是否正常启动联合调度控制模块4)求解完成后，各部件计算结果是否正常输出4.6部署方式和环境兼容软件应支持主流Windows（Win10及以上）、Linux（CentOS7系列，Ubuntu18.04LTS以上）操作系统，许可证可以在内部局域网内浮动使用，支持64位操作系统。软件提供多种部署方式，支持单机版、集群版、云平台等部署方式。测试方法：1)测试各种不同的安装组合，包括自动安装和手动安装，并验证各种不同组合的正确性，最终目标是所有组合都能安装成功4T/BIAIMXXXXX-20XX2)安装程序退出之后，确认应用程序可以正确启动、运行3)自动卸载工具需要把所有的文件全部删除，注册表中有关的注册信息全部删除，保证软件正确卸载5汽车应用场景需求5.1汽车发动机热管理系统仿真分析需求在乘用车、大型商用车或工程机械车辆内部，发动机缸体、缸盖等结构由于缸内燃烧会产生一定的热载荷，需要评估发动机冷却系统的散热能力是否满足设计要求。发动机冷却系统中分为大循环管路与小循环管路，利用管路中流动的冷却液来实现热量传递再加上风扇散热。冷却系统中小循环管路的作用是帮助发动机自身预热，使发动机尽快工作在最佳温度范围。软件需支持通过发动机map，计算各种车辆运行工况下的发动机发热量；支持通过发动机内部的构成及生热机理，建立合适的发动机传热模型，支持发动机各项物性数值及基本参数的输入，计算发动机的传热量及本体温度值；支持对发动机流路（水路、气路）中水泵、管路、节温器、膨胀水箱等部件进行建模，分析发动机水路、气路内压力场、流量场，优化系统构型及零部件选型；支持对冷却回路中的换热器（散热器、中冷器）进行建模，分析换热部件风场、温度场变化，从而评估不同工况下发动机冷却系统的温度性能表现；支持对电机冷却系统内部执行部件控制逻辑建模，尝试不同的策略提升系统的热管理能力，通过优化控制策略和工况参数匹配等方式使发动机工作在合适的工作温度。5.2汽车三电热管理系统仿真分析需求5.2.1动力电池包热管理系统分析需求动力电池在充电及车辆运行过程中产生大量的热，优秀的电池热管理系统可以保证电池的充放电效率，防止热失控现象出现，保证动力电池系统的安全性，延长使用寿命。软件需要支持动力电池包热管理系统分析。支持通过动力电池内部的构成、工作原理以及生热机理，建立合理的电池传热模型，支持电池各项物性数值及基本参数的输入，计算电池的传热量及本体温度值；支持对电池流路中水泵、管路、膨胀水箱等部件进行建模，分析电池流路压力场、流量场，优化系统构型及零部件选型；支持对冷却回路中的换热器进行建模，分析不同工况下系统内部的温度场变化，从而评估不同工况下电池热管理系统的性能表现；支持对电池包热管理系统内部执行部件控制逻辑建模尝试不同的策略提升系统的热管理能力，通过优化控制策略和工况参数匹配等方式使电池工作在合适的工作温度。5.2.2电机热管理系统分析需求电机是新能源汽车的主要动力输出装置，在车辆使用过程中，电机会产生大量的热量，电机冷却系统将这些热量带走，使电机保持在合适的工作温度。软件需要支持电机热管理分析，支持通过电机性能map，计算各种车辆运行工况下的电机生热量；支持通过电机内部的构成及生热机理，建立合适的电机传热模型，支持电机各项物性数值及基本参数的输入，计算电机的传热量及本体温度值；支持对电机流路中水泵、管路、膨胀水箱等进行建模，分析电机流路压力场、流量场，优化系统构型及零部件选型；支持对冷却回路中换热器进行建模，分析换热部件风场、温度场变化，从而评估不同工况下电机冷却系统的温度性能表现；支持对电机冷却系统内部执行部件控制逻辑建模，尝试不同的策略提升系统的热管理能力，通过优化控制策略和工况参数匹配等方式使电机工作在合适的工作温度。5.2.3电控单元热管理系统分析需求电控单元是新能源汽车的大脑，在车辆使用过程中，电控单元会持续释放热量，电控单元冷却系统将这些热量带走，使电控单元保持在合适的工作温度。5T/BIAIMXXXXX-20XX软件需要支持电控单元热管理分析，通过常见的电学元件对电控单元组件进行建模，计算各种车辆运行工况下的电控单元发热量及本体温度值；支持对电控单元流路中水泵、管路、膨胀水箱等进行建模，分析电控单元流路压力场、流量场，优化系统构型及零部件选型；支持对冷却回路中换热器进行建模，分析换热部件风场、温度场变化，从而评估不同工况下电控单元冷却系统的温度性能表现；支持对电控单元冷却系统内部执行部件控制逻辑建模，尝试不同的策略提升系统的热管理能力，通过优化控制策略和工况参数匹配等方式使电控单元工作在合适的工作温度。5.3汽车空调系统仿真分析需求5.3.1空调系统采暖性能分析需求软件参数库内需包含常用冷媒介质（如R134a、R407C、R410A、CO2等）的物性参数，建模分析时可直接调用，分析不同冷媒系统的性能表现；软件需支持对压缩机、多流程冷凝器、多流程蒸发器、冷凝风机、蒸发风机、膨胀阀（电子膨胀阀、热力膨胀阀）、气液分离器等空调部件进行建模，支持各部件物性数值及基本参数的输入，仿真分析空调系统温度场、压力场、流量场，优化空调部件选型；支持乘员舱模型建立，为空调系统提供冷/热负荷；支持系统压焓图、温熵图的实时输出，辅助分析系统性能；支持水暖换热器、水泵、加热器等水暖部件建模，分析水暖系统内部压力场、流量场、温度场，优化系统构型及零部件匹配选型；支持对空调系统内部执行部件控制逻辑建模，尝试不同的策略提升系统的热管理能力，通过优化控制策略和工况参数匹配等方式使空调系统达到最优性能。5.3.2空调系统降温性能分析需求软件参数库内需包含常用冷媒介质（如R134a、R407C、R410A、CO2等）的物性参数，建模分析时可直接调用，分析不同冷媒系统的性能表现；软件需支持对压缩机、多流程冷凝器、多流程蒸发器、冷凝风机、蒸发风机、膨胀阀（电子膨胀阀、热力膨胀阀）、气液分离器等空调部件进行建模，支持各部件物性数值及基本参数的输入，仿真分析空调系统温度场、压力场、流量场，优化空调部件选型；支持乘员舱模型建立，为空调系统提供冷/热负荷；支持板式换热器模型的建立，与电池热管理系统联合仿真，分析不同工况下电池热管理系统的降温性能；支持系统压焓图、温熵图的实时输出，辅助分析系统性能；支持对空调系统内部执行部件控制逻辑建模，尝试不同的策略提升系统的热管理能力，通过优化控制策略和工况参数匹配方式使空调系统达到最优性能。5.3.3乘员舱舒适性分析需求软件需要支持乘员舒适性分析，支持乘员舱不同来源热负荷的建模输入，并与空调系统进行匹配。通过特定工况下的空调采暖及降温分析，使得乘员舒适性指标满足企业标准。通过建立空调乘员舱系统仿真模型，进行仿真模拟，得到乘员舱内空气温度、相对湿度和平均辐射温度等方面进行分析，同时使用相关指标对乘员热舒适性进行评价。5.4整车热管理系统仿真分析需求5.4.1纯电动汽车热管理系统仿真分析需求新能源纯电动汽车热管理系统是从传统燃油车热管理系统衍生而来，一方面，电动压缩机替代传统压缩机，新增了电池冷却板、电池冷却器、PTC加热器等部件；另一方面，热管理系统从单纯的空调降温延伸到电池包冷却，座舱采暖延伸到电池包加热。软件需支持对纯电动汽车整车模型进行建模，用于建立整车参数及运行工况参数，并将工况参数转化为电机扭矩、转速、电池电流等参数，传递至电机模型与电池模型预留接口；支持对多通冷却液阀体、多通冷媒等阀体类部件、冷却液-冷却液换热器、冷却液-空气换热器、冷却液-冷媒换热器等换热器类部件的建模，用于整车不同系统间的耦合与联合仿真；支持子系统、信号传递模块建立，简化系统建模界面显示；支持各种控制模块的建立，包含if-then模块、PID模块、信号逻辑模块等，系统各执行部件需预留控制模块接口，用于整车热管理系统控制逻辑开发并验6T/BIAIMXXXXX-20XX证逻辑合理性。5.4.2混合动力汽车热管理系统仿真分析需求相对于传统汽车热管理，混动车热管理结构更加复杂。其中不仅要考虑发动机冷却性能，还加入了电机、电池的冷却要求，同时还要考虑乘员舱的换热和空调控制。软件需支持发动机冷却系统包括散热风扇，散热器，水泵，节温器和相关管路的建模。软件需同时支持动力电池系统回路，包含板式换热器、Chiller(动力电池冷却器)、动力电池水冷板、电子水泵等部件的建模。通过板式换热器与发动机冷却及空调采暖系统回路的热接口进行耦合换热，保证动力电池的加热需求。通过Chiller与空调制冷系统回路热接口耦合换热，保证动力电池的制冷需求。软件需同时支持包含两个并联的制冷支路空调系统建模。其中，一个支路为热力膨胀阀和蒸发器，提供乘员舱的制冷需求；另一个支路为电子膨胀阀和Chiller保证动力电池的制冷需求。由于要同时保证乘员舱与动力电池的制冷需求，对空调制冷回路的压缩机及冷凝器也提高了要求。软件需同时支持电机冷却系统回路低温散热器、电子水泵、电机控制器、电机等建模。电子水泵驱动回路冷却剂流动，将各发热部件的热量通过低温散热器散失到周围环境中。6功能测试评价6.1测试需求分析确定软件的功能和性能需求，定义测试范围，编写相应的测试计划。6.2测试计划根据需求分析，制定测试计划，包括测试范围、测试目标、测试进度、测试资源等。6.3测试用例根据上文“5.汽车开发软件要求”汽车开发应用场景功能需求及《汽车研发仿真分析软件工具通用质量要求》的要求，进行测试用例设计。测试用例的编制应满足以下几点要求：应用场景100%被覆盖；被测功能点100%被覆盖；必须验证正确性操作、正常数据和可能导致出错的数据、操作；用例可直接执行或易于准确执行；用例有明确的预期结果能够用于准确判断是否符合要求。6.4环境搭建测试环境部署，包括测试环境，测试版本发布，SQL发布，各种参数配置，测试数据准备等。6.5测试执行按照测试用例优先级顺序，执行测试用例，记录测试结果。功能测试步骤及评价规范如下：7T/BIAIMXXXXX-20XX测试项测试步骤评分标准评分建模可视化建模软件需要支持可视化模型搭建，整个工程所需的模型组件通过连接机制连接，并能显示在连接图中。组件框架实现组件和组件的连接，确保正常通信和维持连接间的约束。1.图形区组件拖拉拽以及连接功能是否正确2.图形区交互是否正确实时显示模型3.图形区是否正确显示建模结果4.是否支持使用右键和菜单对图形区组件进行增加、删除、修改参数和查看模型参数功能5.菜单栏设置后，图形区是否可以及时正确响应支持自由拖拽可视化建模，支持对模型进行修改和配置，并且图形区可以即使响应支持自由拖拽可视化建模，但不支持对模型进行修改和配置更新6支持可视化建模，但不能自由拖拽连接3不支持可视化建模0模型库管理模型库的树结构组织可以支持子系统和部件种类分组，支持字符串查找，方便在搭建模型过程中对模型部件实现快速选取6.模型树是否加载所有模型库组件以及模型图标是否正常显式7.模型树所有模型组件是否全部支持拖拽到图形区进行建模操作8.模型树各组件几何参数是否可以正常设置，物理参数是否可以正常设置支持模型库可视化管理，支持所有组件拖拽，支持模型库配置支持模型库可视化管理，但是不支持拖拽或不支持模型库配置5不支持模型库可视化管理08T/BIAIMXXXXX-20XX测试项测试步骤评分标准评分仿真稳态/瞬态计算支持稳态/瞬态计算，支持固定时间步长和自适应时间步长选项9.对测试案例设置稳态计算，完成计算并验证计算结果10.对测试案例设置瞬态计算，使用固定时间步长，完成计算并验证计算结果11.对测试案例设置瞬态计算，使用自适应时间步长，完成计算并验证计算结果支持稳态/瞬态计算，支持固定时间步长和自适应时间步长支持稳态/瞬态计算，但不支持步长配置6仅支持一种计算模式3不支持稳态/瞬态计算0仿真控制支持运行求解器生成仿真结果，仿真结果可在仿真浏览器中查看分析；支持暂停和继续仿真；支持停止仿真进程。1.对测试案例设定极长的仿真时间，启动仿真2.暂停仿真3.续算仿真4.取消仿真支持完整的仿真仿真，包括仿真的启动、暂停、续算、取消支持仿真启动/取消，不支持暂停/续算5不支持仿真控制0后处理结果文件管理需提供保存结果、打开结果、数据导出、数据导入功能。1.保存结果：在列出菜单中选择保存结果，将仿真结果文件保存到指定目录中，文件名默认为模型名称，可修改为其他名称。对于已保存仿真结果，则支持完整的结果文件管理，支持结果文件的保存和打开，也支持以开放格式（xlsx/xls/csv）对所有模型部件的仿真时间历程数据进行导入和导出支持结果文件的保存、打开59T/BIAIMXXXXX-20XX测试项测试步骤评分标准评分在原有目录中进行覆盖保存；2.打开结果：支持打开指定目录下的仿真结果文件；3.数据导出：支持导出所有模型部件的仿真时间历程数据，打开导出结果数据对话框，设置文件名称及文件路径，文件类型支持xlsx、xls、csv；4.数据导入：打开导入结果数据对话框，选择结果数据文件，可导入指定目录下结果数据。不支持结果文件管理0图表后处理支持二维图表进行数据分析和展示，勾选变量浏览器中要观察的变量，软件自动创建一个显示该变量曲线窗口。支持多种曲线样式，支持样式切换，支持多曲线图例展示和设置，支持图表缩放和拖拽平移。1.打开测试案例的结果，选取一时间历程变量数据，绘制随时间变化的y(t)曲线2.选取两个相关的时间历程变量数据，设置自变量与因变量，绘制随时间变化的y(t)曲线支持多种样式的图表绘制，支持绘制后的样式配置，包括游标、线型、图例、缩放、平移。支持多种样式图表绘制，但不支持绘制后样式配置5仅支持单一样式的图表绘制2不支持后处理图表绘制0联合导出FMU需要支持模型导出为FMU，FMI1.软件界面提供FMU导出选项；支持FMIV1和V2版本的FMU导出，支持以Model-Exchange和Co-Simulation两种类型的FMU5T/BIAIMXXXXX-20XX测试项测试步骤评分标准评分仿真型可选择Model-Exchange和Co-Simulation两种类型，平台可选择x86或x64。2.通过导出FMU窗口，设置FMI版本、FMI类型、平台和保存位置信息，设置完成后，点击确定按钮。点击保存位置的浏览按钮，可选择电脑中的某个位置，进行FMU文件存储。导出仅支持一种版本或一种类型的FMU导出3不支持FMU导出0导入FMU需支持其他第三方软件生成的FMU模型导入。1.导入的FMU模型参数是否正常通过图形化前处理解析和修改2.设置全局求解参数正常求解3.软件是否正常启动联合调度控制模块4.求解完成后，各部件计算结果是否正常输出支持FMU导入，支持配置FMU参数，支持联合仿真5支持FMU导入，不支持联合仿真计算3不支持FMU导入0兼容性和部署方式兼容性软件需要支持主流Windows（Win10及以上）、Linux（CentOS7系列，Ubuntu18.04LTS以上）操作系统1.在Windows操作系统上安装软件，验证支持主流Windows（Win10及以上）。2.在Linux操作系统上安装软件，验证支持CentOS7系列。3.在Linux操作系统上安装软软件支持主流Windows（Win10及以上）、Linux（CentOS7系列，Ubuntu18.04LTS以上）操作系统4软件支持主流Windows（Win10及以上）、Linux（CentOS7系列，Ubuntu18.04LTS以上）操作系统中的2种2T/BIAIMXXXXX-20XX测试项测试步骤评分标准评分件，验证支持Ubuntu18.04LTS以上版本。软件支持主流Windows（Win10及以上）、Linux（CentOS7系列，Ubuntu18.04LTS以上）操作系统中的1种1软件不支持主流操作系统0软件支持64位操作系统验证软件是否能在64位操作系统上正常运行软件支持64位操作系统2软件不支持64位操作系统0许可证可以在局域网浮动使用使用局域网内的不同计算机，验证软件许可证是否可以在局域网浮动使用。许可证可以在局域网浮动使用1许可证不可以在局域网浮动使用0部署方式软件提供多种部署方式，支持单机版、集群版、云平台等部署方式。1.部署软件至本地环境，确认单机版功能正常。2.将软件部署至多台服务器，验证集群版部署是否成功。3.将软件部署至云平台，确保云平台部署能够正常运行。软件支持单机版、集群版、云平台三种部署方式。3软件支持单机版、集群版、云平台三种部署方式中的两种。2软件支持单机版、集群版、云平台三种部署方式中的一种。1软件不支持单机版、集群版、云平台三种部署方式。0T/BIAIMXXXXX-20XX测试项测试步骤评分标准评分软件性能测评计算精度软件支持分析，计算精度通过与选取算例模型试验误差判定；1.选择发动机热管理方面的算例模型进行计算分析。2.软件进行计算，记录结果。3.与算例模型试验结果进行比对，评估计算精度。4.重复以上步骤，分别测试三电热管理分析、空调系统分析、整车热管理分析方面的计算精度。所有类型算例与选取算例模型试验误差均小于等5大部分类型算例(≥3）与选取算例模型试验误差小于等于10%3部分类型算例(≥1）与选取算例模型试验误差小于等于10%2与选取算例模型试验误差大于10%0计算速度监测热管理系统仿真分析计算工具在不同级别算例模型下的总体计算时间。1.使用不同级别的算例模型进行汽车热管理分析计算。2.记