数字孪生系统及构建方法、车载空调优化和寿命预测方法技术方案

本发明专利技术涉及空调技术领域，具体提供一种数字孪生系统及构建方法、车载空调优化和寿命预测方法，旨在解决现有驻车空调在使用过程中不能及时发现零部件将要断裂的风险以及不能快速有效地避免零部件出现断裂的问题。为此目的，本发明专利技术数字孪生系统的构建方法主要是先根据车载空调和车辆构建台架测试系统、多体动力学模型以及有限元分析模型，获取车辆在不同道路下的载荷谱并将载荷谱加载至台架测试系统和多体动力学模型并比较检测结果来优化多体动力学模型，通过多体动力学模型获取车载空调安装位置的功率谱密度并加载至台架测试系统和有限元分析模型，根据检测结果来优化有限元分析模型。这样借助数字孪生系统参与车载空调的优化设计和寿命预测。的优化设计和寿命预测。的优化设计和寿命预测。

【技术实现步骤摘要】
数字孪生系统及构建方法、车载空调优化和寿命预测方法


[0001]本专利技术涉及空调
，具体提供一种数字孪生系统及构建方法、车载空调优化和寿命预测方法。

技术介绍

[0002]目前驻车空调主要安装在商用车以及特种车辆。通常，商用车以及特种车辆运行工况恶劣，整车振动剧烈，容易导致安装在其上面的驻车空调出现管路及其它零部件断裂的情况，进而导致驻车空调振动噪声大，以及冷媒管路断裂出现冷媒泄露而导致空调系统能效比下降的问题。
[0003]针对上述问题，通常是在设计阶段来对驻车空调的结构进行改进来降低驻车空调在使用过程中出现上述问题的风险。不过，在对现有空调改进时，通常是针对已经出现问题的部位进行结构增强，不过增强后的结构能否在实际使用过程中有效避免上述问题，只有在驻车空调大量使用之后根据市场反馈才能发现改进后的驻车空调能够避免上述问题。只能再根据市场反馈的结果来进一步改进驻车空调。这样并不能快速有效地避免驻车空调在使用过程中出现管路及其他零部件断裂的问题，也不能在驻车空调使用过程中及时发现其管路及其他零部件将要断裂的情况。
[0004]因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有驻车空调在使用过程中不能及时发现零部件将要断裂的风险以及不能快速有效地避免零部件出现断裂的问题。
[0006]在第一方面，本专利技术提供了一种用于车载空调的数字孪生系统的构建方法，所述构建方法包括以下步骤：
[0007]S1、根据所述车载空调以及所述车载空调应用的车辆的实体参数构建台架测试系统、多体动力学模型以及有限元分析模型；
[0008]S2、获取所述车辆在不同类型道路下的载荷谱数据并对所述载荷谱数据进行预处理；
[0009]S3、将预处理后的载荷谱数据加载至所述台架测试系统，以便获取所述台架测试系统的测试点的检测结果；
[0010]S4、将预处理后的载荷谱数据加载至所述多体动力学模型，以便获取所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果；
[0011]S5、比较所述台架测试系统的测试点的检测结果与所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果，并根据比较结果选择性地调整所述多体动力学模型的参数以得到目标多体动力学模型；
[0012]S6、将预处理后的载荷谱数据加载至所述目标多体动力学模型，以便得到所述目标多体动力学模型中车载空调的安装位置受到的功率谱密度；
[0013]S7、将所述功率谱密度加载至所述有限元分析模型以及所述台架测试系统，以便得到所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据和所述台架测试系统中车载空调的风险点数据；
[0014]S8、根据所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据和所述台架测试系统中车载空调的风险点数据调整所述有限元分析模型的参数以得到目标有限元分析模型。
[0015]在上述构建方法的优选技术方案中，“根据比较结果选择性地调整所述多体动力学模型的参数以得到目标多体动力学模型”的步骤包括：
[0016]如果所述台架测试系统的测试点的检测结果与所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果的误差不大于10％，则将当前的多体动力学模型作为所述目标多体动力学模型。
[0017]在上述构建方法的优选技术方案中，“根据比较结果选择性地调整所述多体动力学模型的参数以得到目标多体动力学模型”的步骤包括：
[0018]如果所述台架测试系统的测试点的检测结果与所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果的误差大于10％，则调整所述多体动力学模型的参数，之后返回步骤S4。
[0019]在上述构建方法的优选技术方案中，“获取所述车辆在不同类型道路下的载荷谱数据”的步骤包括：
[0020]基于物联网技术获取所述车辆在不同类型道路下的载荷谱数据。
[0021]在上述构建方法的优选技术方案中，所述检测结果包括加速度。
[0022]在上述构建方法的优选技术方案中，所述预处理包括异常数据检查、对称性检查、平稳性检查、滤波、标定、重采样和/或数据压缩。
[0023]在第二方面，本专利技术提供了一种用于车载空调的数字孪生系统，所述数字孪生系统为通过上述任一项所述的用于车载空调的数字孪生系统的构建方法构建的数字孪生系统。
[0024]在上述数字孪生系统的优选技术方案中，所述车载空调为驻车空调。
[0025]在采用上述技术方案的情况下，本专利技术采用上述方法构建用于车载空调的数字孪生系统，能够构建准确的数字孪生系统，基于构建的数字孪生系统能够快速准确地分析车载空调在各种工况下的受力情况，进而能够在设计阶段更加准确地对车载空调的结构进行优化后并进一步进行验证，避免了车载空调需要经过大量实验验证或者批量生产后经过用户大量实践后才能发现改进后的结构是否存在缺陷的情况，并且能够基于构建的数字孪生系统实时监测车载空调在使用场景下零部件的内部应力等情况，进而能够实时预测车载空调零部件的断裂风险和使用寿命。
[0026]在第三方面，本专利技术提供了一种车载空调的寿命预测方法，所述寿命预测方法基于上述的用于车载空调的数字孪生系统执行，所述预测方法包括：
[0027]实时获取安装有所述车载空调的车辆在行驶过程中的载荷谱数据并进行预处理；
[0028]将预处理后的安装有所述车载空调的车辆在行驶过程中的载荷谱数据加载至所述目标多体动力学模型，以便得到所述目标多体动力学模型中车载空调的安装位置受到的功率谱密度；
[0029]将所述功率谱密度加载至所述有限元分析模型，以便得到所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据；
[0030]根据所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据预测所述车载空调的使用寿命。
[0031]在采用上述技术方案的情况下，能够实时监测车载空调在使用场景下零部件的内部应力等情况，进而能够实时预测车载空调零部件的断裂风险和使用寿命。
[0032]在第四方面，本专利技术提供了一种车载空调的优化设计方法，所述优化设计方法基于上述的用于车载空调的数字孪生系统执行，所述优化设计方法包括：
[0033]将所述车载空调的物理样机安装至所述车辆；
[0034]使所述车辆在不同类型道路下行驶以便获取载荷谱数据并进行预处理；
[0035]将预处理后的载荷谱数据加载至所述目标多体动力学模型，以便得到所述目标多体动力学模型中车载空调的安装位置受到的功率谱密度；
[0036]将所述功率谱密度加载至所述有限元分析模型，以便得到所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据；
[0037]根据所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据调整所述物理样机的结构。
[0038]在采用上述技术方案的情况下，在设计阶段更加准确地对车载空调的结构进行优化后并进一步进行验证，避免了车载空调需要经过大量实验验证或者批量生产后经过用户大量实践后才能发现改进后的结构是否存在缺陷的情况。
附图说明
[0039]下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车载空调的数字孪生系统的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：S1、根据所述车载空调以及所述车载空调应用的车辆的实体参数构建台架测试系统、多体动力学模型以及有限元分析模型；S2、获取所述车辆在不同类型道路下的载荷谱数据并对所述载荷谱数据进行预处理；S3、将预处理后的载荷谱数据加载至所述台架测试系统，以便获取所述台架测试系统的测试点的检测结果；S4、将预处理后的载荷谱数据加载至所述多体动力学模型，以便获取所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果；S5、比较所述台架测试系统的测试点的检测结果与所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果，并根据比较结果选择性地调整所述多体动力学模型的参数以得到目标多体动力学模型；S6、将预处理后的载荷谱数据加载至所述目标多体动力学模型，以便得到所述目标多体动力学模型中车载空调的安装位置受到的功率谱密度；S7、将所述功率谱密度加载至所述有限元分析模型以及所述台架测试系统，以便得到所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据和所述台架测试系统中车载空调的风险点数据；S8、根据所述有限元分析模型中车载空调的风险点数据和所述台架测试系统中车载空调的风险点数据调整所述有限元分析模型的参数以得到目标有限元分析模型。2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，“根据比较结果选择性地调整所述多体动力学模型的参数以得到目标多体动力学模型”的步骤包括：如果所述台架测试系统的测试点的检测结果与所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果的误差不大于10％，则将当前的多体动力学模型作为所述目标多体动力学模型。3.根据权利要求2所述的构建方法，其特征在于，“根据比较结果选择性地调整所述多体动力学模型的参数以得到目标多体动力学模型”的步骤包括：如果所述台架测试系统的测试点的检测结果与所述多体动力学模型的对应测试点的检测结果的误差大于10％，则调整所述多体动力学模型的参数，之后返回步骤S4。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓，陈运东，郝建领，林金涛，
申请(专利权)人：青岛海尔空调电子有限公司海尔智家股份有限公司，
类型：发明
国别省市：