B1-06 · 整车热管理系统架构 / 整车热平衡与需求定义
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课程大纲
学完能做什么
- 能把候选架构的差异折算到同一把尺子上（¥/km、TCO、故障率）
- 能先用硬约束筛掉不可行方案，再对剩余方案做多目标比较
- 能画出 Pareto 前沿并剔除被支配方案，避免在无效方案上耗评审时间
- 能用权重敏感性证明结论稳健，或找出结论翻转的临界权重
- 能写出一份含失效前提、可追溯、可复审的架构决策记录
内容大纲
- 决策对象：几组真实的架构分岔
- 采暖：PTC / 热泵 / 多热源热泵（余热 + 环境热）——低温衰减与复杂度的交换
- 电池冷却：风冷 / 间接液冷 / 制冷剂直冷 / 浸没——温差均匀性、压降与维修性各不相同（如汉 L 电池侧走直冷、不设水路）；风冷是低倍率、小容量与储能延伸场景的现实一档，适用边界见 D2-04；四方案的同口径对比表与选型决策树见 D2-08，本课只讲通用决策方法
- 集成度：分立阀 + 管路 / 多通阀 / 集成阀岛 TMM——接头数与故障点的搬家
- 回路形式：二次回路 / 直接回路——冷媒充注量、泄漏风险与响应速度的三角
- 先约束、后打分
- 硬约束共六条（法规、安全、包络、接口、平台复用、控制可行性）先做可行性筛，不进打分表
- 把「必须满足」塞进加权评分是最常见的方法论错误：高分能把不合规方案捧上去
- 通过约束筛的方案才有资格进入多目标比较
- 每个目标必须可测且方向明确（越大越好/越小越好），含糊的目标无法参与排序
- 控制可行性（可控性可行域）是第六条资格线，四查二值判：① 每个被控量有权度足够的执行器（阀权度与最小可控流量引 G4-04 作业与 G4-01 可调比，压缩机转速范围与最小可调量引 C1-02、G1-01，泵流量余量引 A2-02 工作点）；② 每个被控量可测或可估、且测点时间常数与所需带宽相容（按 B1-02 的时滞链核算表算出 θ 与 τ_plant，看比值判过不过；引 G12-01、K1-03、D2-02）；③ 每个模式的执行器目标值可标定、模式数 × 标定量不爆炸（引 B2-02）；④ 每个失效可诊断且有残余可达模式（引 K5-02 四级降级、I7-03 与 K1-03 的诊断覆盖率）——本课只给判据与门禁，技术内核一律交叉引用
- 候选方案的技术成熟度不足属于资格线问题（证据尚不支持上车），应在硬约束筛阶段处理或降级为预研，不得折成打分项的一个分数——与「把必须满足塞进打分表」是同一类方法论错误；成熟度台阶、证据要求与终止判据见 M1-05
- 把差异折算成同一把尺子
- 性能 → 客户价值：ΔCOP → Δ能耗 → Δ续航（承接 C1-05 与 B4）
- 重量 → 能耗：用 dE/dm 灵敏度折算，别拿 kg 直接跟钱比
- 成本 → TCO：材料 + 制造 + 保修 + 全生命周期能耗，不是只比 BOM；注意该式是<strong>未折现的静态求和</strong>，不计资金时间价值——一次性投入较大或收益跨多年兑现时，须按 M3-05 的贴现口径复核结论是否翻转
- 可靠性 → 故障率：串联系统 R = ΠR_i，接头与密封点数量是最直观的代理指标——但接头数只是<strong>无寿命数据期</strong>的代理，有寿命数据后应按可靠性分配把整车目标逐级分到部件 R@t 再用实测分布核对；同理 TCO 里的 C_保修 在量产后应由 M2-05 的实测 R/1000 与索赔单价替换回真值
- Pareto、加权与敏感性
- 先找 Pareto 前沿：被支配的方案直接出局，不必再争
- 只有前沿上的取舍才需要权重；权重来自品牌定位与目标优先级（B1-04）
- 敏感性：权重在合理区间内扫一遍，看排名是否翻转，并找出翻转的临界权重
- 关键不确定量（电价、里程分布、工质价格）用区间或蒙特卡洛，不要取单点；分工：本课只在决策与经济输入层抽样，物理仿真输入层的抽样传播、全局敏感度分解与稳健/可靠性优化见 J7-06，货币参数（折现率、能源与积分价格、电芯单价）的扰动见 M3-05
- 决策记录与再评估
- 决策记录写清：候选、约束、尺子、权重、结论，以及这个结论依赖的前提；另必写一样「控制可行性结论」——四查逐项过没过（查② 一栏须写出 θ、τ_plant 的取值与来源）、判不过的那一查靠什么补救（加执行器／加测点／减模式／加诊断），以及它作为前提被推翻时（取消某只阀、砍掉某个测点、合并某个模式）触发重开架构评审
- 冻结与再评估触发条件：哪个前提被推翻就重开（如工质法规或电池路线变化）
- 平台化的额外约束：一个架构要覆盖多车型最恶劣包络，单车最优 ≠ 平台最优（M3-03）
- 交付物：决策矩阵 + Pareto 图 + 敏感性表 + 决策记录
- 结论的落地形态分三类，判据不同：做进平台包络（改架构成本高、区域间无法解耦，如主回路拓扑与前端面积）／做成选装配置（可独立增删、有明确成本收益临界，如上不上热泵、PTC 功率档，配置矩阵管理见 G8-04、C2-13）／只做标定差异（硬件同款、软件参数分区，见 K6-05）；本可用标定解决的差异做成硬件选装，会把变体数与 DV 台份直接乘上去
关键公式
Score = Σ wᵢ·sᵢ, Σwᵢ = 1
加权决策矩阵；只在 Pareto 前沿上使用，且必须配权重敏感性，否则结论只是权重的影子
A ≻ B ⟺ ∀i: fᵢ(A) ≤ fᵢ(B) 且 ∃j: fⱼ(A) < fⱼ(B)
Pareto 支配判据（各目标越小越好）：被支配方案无条件出局，不需要权重就能判
TCO = C_BOM + C_制造 + C_保修 + C_能耗 × 寿命里程
全生命周期成本：只比 BOM 会系统性误杀热泵、集成阀岛这类「贵在前、省在后」的方案；本式未折现，大额一次性投入或跨年收益须按 M3-05 的贴现口径复核；C_保修 在无失效数据期只能用接头数作代理，量产后由 M2-05 的实测 R/1000 与索赔单价回填
R_sys = Π Rᵢ
串联可靠性：接头与密封点越多整体可靠性越低；集成是把故障点搬家，不是消灭；接头数只在无寿命数据期作代理，有数据后改用可靠性分配到部件 R@t
ΔCost/ΔRange （¥/km）
跨方案可比的通用尺子：把性能差异换算成买一公里续航的代价
∂Score/∂wᵢ 与临界权重 w*
敏感性：若结论在合理权重区间内就翻转，这个结论不该签字
关键概念
硬约束筛选Pareto 前沿支配关系加权决策矩阵权重敏感性临界权重TCO串联可靠性单点失效决策记录平台包络蒙特卡洛控制可行性（可控性可行域）纯时滞 θ 与主时间常数 τ_plant可靠性分配与部件 R@t贴现口径与静态 TCO 的差别
推荐工具与标准
Python（Pareto 前沿、蒙特卡洛与敏感性扫描） GT-SUITE / KULI（候选架构的能力与能耗对比） Excel（决策矩阵与 TCO 模型） 本站在线原理图工作室（架构拓扑与工作模式对比） FMEA 软件（故障点与影响面分析）
IATF 16949 与 APQP（设计评审与决策门禁） ISO 26262（架构层面的安全分析与冗余设计） IEC 60812（FMEA/FMECA 方法） 制冷剂环保法规体系（GWP 限值与替代路线）
工程案例
某纯电平台在 PTC 与热泵之间摇摆。加权评分让 PTC 险胜——只因成本权重给得高。换成 ¥/km 的 TCO 尺子：热泵的冬季续航收益折算到全生命周期电耗后反超，前提是低温里程占比。敏感性扫描找出翻转的临界占比——占比本身取自 B1-01 的分区负荷谱与 B1-03 的用户工况来源，不能凭经验拍——最终按销售区域分配置，落地形态再按「平台包络／选装配置／仅标定差异」三分法判。
动手做
交付物 · 为一台纯电 SUV 做采暖架构决策：① 列 3 个候选（PTC/热泵/多热源热泵）并用硬约束先筛一轮；② 把性能、成本、重量、可靠性折算成同一把尺子，画出 Pareto 前沿；③ 做权重敏感性扫描找出临界权重，输出含失效前提的决策记录。
常见误区
- 把法规、包络这类硬约束当成打分项：一个高分就能把不可行方案捧进决策
- 权重拍脑袋且从不做敏感性：结论其实是权重的函数，评审上一问就塌
- 只比 BOM 成本不算 TCO：「贵在前、省在后」的方案被系统性误杀
- 拿不同工况下的数据横向比方案：候选必须跑同一张工况表（B1-03）与同一组目标（B1-04）
- 把集成度直接当可靠性提升：接头是少了，但单点失效的影响面扩大，要用 FMEA 而非直觉判
- 把技术成熟度不足折成打分项的一个分数：证据尚不支持上车属于资格线问题，应在硬约束筛处理，否则一个证据链不完整的方案会被「综合评分」送进量产决策（评估方法见 M1-05）
- 只算稳态热账、不查控制可行性：执行器没权度、测点与带宽不相容（θ/τ_plant 过大）、模式数爆炸、失效后无残余可达模式，都是二值资格线问题；架构一冻结，架构层与部件层的补救就没了，只剩软件层与控制层硬扛
- 把本可靠标定解决的区域差异做成硬件选装：变体数、物料号与 DV/PV 台份直接翻倍，收益却只是几个标定参数——先问能不能标定、再问能不能选装、最后才动架构
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