CONDIZ 4HIL

Software per la simulazione in tempo reale dei cicli di refrigerazione HVAC per il settore automotive

PRESENTAZIONE

CONDIZ4HIL-RC è un software applicativo, svilup-pato in ambiente MATLAB/SIMULINK®, che simula i sistemi HVAC dei veicoli.
CONDIZ4HIL-RC viene distribuito come S-function con il supporto di assegnazione di input, script di pre-elaborazione e grafici e mappe termodinamiche dei fluidi di interesse.
La S-function viene eseguita sia offline che come modello standalone o come parte di un modello più ampio, ad esempio sistemi di prototipazione rapida hardware in the loop (HIL) in tempo reale basati su una specifica piattaforma di supporto personalizzata di dSpace GmbH.
La versione con suffisso RC sta per “ciclo di refrige-razione”, vale a dire il sottosistema di CON-DIZ4HIL più ampio limitato al circuito del liquido refrigerante, al ciclo e allo scambio termico con l’aria, ma che non comprende la circolazione dell’aria e le dinamiche termiche e dei liquidi nell’abitacolo.
I risultati ottenuti possono essere tracciati, salvati e confrontati con i dati sperimentali nonché con altre simulazioni sfruttando il potente ambiente MATLAB.
In particolare, CONDIZ4HIL-RC simula il comporta-mento termodinamico dell’intero processo costituito dal sistema di refrigerazione.

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DESCRIZIONE DEL MODELLO

Il modello CONDIZ4HIL-RC descrive i sottosistemi e i fenomeni del ciclo HVAC, inclusi gli elementi seguenti:

  1. Evaporatore, come una massa metallica con propria capacità termica. Il refrigerante liquido può accumularsi nell’evaporatore a seguito degli equilibri dinamici di massa ed energia.
  2. Compressore, considerato:
    a.    come macchina alternativa a velocità e cilindrata variabile,
    b.    che esegue una compressione politropica con efficienza che può essere funzione della velocità di rotazione e del rapporto di com-pressione,
    c.    considerando l’espansione del volume disponibile e la conseguente variazione del rendimento volumetrico.
  3. Condensatore, come una massa metallica con propria capacità termica, scambio termico per convezione con l’aria esterna. Il refrigerante liquido può accumularsi anche nel condensatore a seguito degli equilibri dinamici di massa ed energia;
  4. La valvola di espansione considerata come una orifizio a strozzatura variabile, tenendo conto dell’influenza del flusso bifase comprimibile, con evaporazione flash direttamente nell’evaporatore. Questa valvola di espansione è una valvola termostatica, con una caratteristica di apertura definita come una look up table.
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Il sistema termodinamico si comporta come un sottosistema ad anello aperto, con i seguenti input esogeni sul modello, che, insieme all’output del modello, permette di chiudere il loop di controllo HVAC del veicolo e completare la definizione delle quantità in-fluenti:

  1. Segnali di controllo dal controller ECU, che definiscono
    a.    velocità del compressore e/o cilindrata (inclinazione della piastra di regolazione della corsa),
    b.    segnali di interruzione (AC-ON/OFF).
  2. Le condizioni ambientali esterne (pressione, temperatura, umidità).
  3. Le condizioni di interfaccia del ciclo dell’aria (portata, pressione di aspirazione, temperatura, umidità).

OTTIMIZZAZIONE DEI MODELLI E COLLAUDO

Poiché i modelli sono sviluppati in ambiente MAT-LAB®/Simulink®, il modello può essere distribuito, non solo per la piattaforma finale specifica, ma anche come modulo Simulink® S-function per eseguire:

  • l’ottimizzazione dei parametri offline;
  • il collaudo offline;
  • il collaudo SIL (Software In-the-Loop).

La flessibilità del modello è garantita da una serie di parametri regolabili che possono essere facilmente ottimizzati per gli specifici componenti del ciclo di re-frigerazione con poche sessioni di prova dedicate.
SATE offre un servizio specifico di messa a punto e ottimizzazione per rilevare uno o più gruppi di valori per i parametri regolabili dei modelli, corrispondenti a diversi componenti del ciclo di refrigerazione o refrigerante.

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