冷却侧执行器需求生成与协同仲裁：电子水泵/冷却风扇/AGS

课程大纲

• 能把多路热请求各自的原生量纲折算成同一个执行器量（泵转速/风扇转速/AGS 开度），并说清折算链里哪一段用错 map 会让结果偏低
• 能按请求类别选定取严（高选/低选）还是按紧迫度加权，给出否决权白名单，并说明为什么迟滞只能加在合成后的输出上
• 能把气蚀下限、最低稳定转速、NVH 禁转速段、驱动结温降额四条汇成一条可下发的泵转速包线，排出四者优先级并定出禁带跨越方向
• 能用 P_aero=½ρC_dAv³ 与 P∝n³ 算出泵/风扇/AGS 的车速—热负荷交叉点 v*，并列出漏掉哪些抵扣项会让排序翻转
• 能在满足允许温升 ΔT 的前提下做最小泵功寻优，并说清 ΔT 放宽的两条夹逼约束
• 能定义纯电语境下泵与风扇 after-run 的三类触发判据、双保险退出条件与受 12V 约束的续转时长上限
• 能定义信号失效兜底转速档、跛行全速的进出边界与静音让步的三个量化数，并交付需求合成表与执行器稳态出力优先级表

1. 多路热请求合成为单一执行器需求：量纲折算、取严与否决权
   • 量纲折算是合成的第一步，也最常被跳过：各路请求的原生量纲互不相同——电驱侧是「允许入口水温余量 K」、电池侧是「电芯最高温超限度 K」、加热器侧是「保底流量 L/min」、除霜侧是「风量档」——必须各自过一条 map 折成同一个执行器量才可比。折算链＝温度裕量 → 需散热量 → 需流量 ṁ=Q̇/(c_p·ΔT) → 查泵 map 反算转速；三段中任一段用了老化前/常温的 map，合成结果就系统性偏低。回路温度目标与允许入口水温 T_in,allow 的来源前指 E4-02，本课当既定输入。
   • 取严与加权的选用判据：需求类请求走高选（取各路 n_req 的最大值，保证最苦的一路被满足），限值类请求走低选（取各路允许上限的最小值），两类不得混进同一次 max/min；只有当「取严的能耗代价可量化且被证明不可接受」时才换成按 urgency 加权，且加权只允许在同一类请求内部做——跨类加权会让限值被需求平均掉。urgency 定义、argmax 与按权分摊式属 K3-01 第 3 节，本课只做冷却侧实例化，不重推。
   • 低选之后必须同时输出「是谁在压」的生效限值标识（active limiter ID）与其生效时长计数，否则标定时看到转速上不去只能猜、售后无法区分「工况正常受限」与「传感器漂移误限」；本课把这条落成冷却侧的限值源枚举清单（热安全下界／结温降额／NVH 禁带／12V 预算／降级档），机制侧的同名误区见 K3-01。
   • 否决权只发给两类请求且必须写成白名单：① 部件保护类（泵干转与气蚀风险、风扇堵转、AGS 冻结）可否决任何舒适与能效类请求；② 法规视野类可否决能效类但不得否决部件保护。舒适与能效请求之间只有权重、没有否决权。保护请求走限值保护层那条横切通道而不是优先级表（机制见 K3-01），具体保护判据分别归 G5-04（气蚀/气堵/干转三信号）与 G6-04（堵转到绕组烧毁的失效链）。
   • 多路各自带迟滞会互相打架：N 路请求各带一套 ΔT_hys 与 t_dwell 时，合成输出会在两路交替当赢者的窗口里来回甩，而单看每一路都「没抖」。硬规则两条——迟滞与最小驻留只允许加在合成后的输出与赢者标识上，不允许每路各加一套后再合成；每路只保留把自己请求量离散成档的门限。迟滞带三项下界（2·δ_sensor、输运延迟、频次反推）与最小驻留的整定原则一律引 K3-01 第 4 节，本课不重推。
   • 档位划分的实例化配法：泵/风扇分几档由「相邻档的散热量差 ≥ 温度判据能分辨的一个跳变」定，不是等分转速；档位边界必须避开第 2 讲的 NVH 禁转速段；每档配自己的最小驻留，且下档的 t_dwell 长于上档（防「刚降就得升」）。动作次数配额 n_budget 的分摊与切换质量验收口径回指 K3-01 与 K3-13。
   • 本讲交付物＝需求合成表：列为「请求源／原生量与量纲／折算 map 标识／类别（需求-限值-保护-法规）／可让度／有无否决权／生效时输出的限值标识」。这张表是第 5 讲兜底逻辑与 K6-08 标定量清单的共同输入，不是讲义插图。
2. 泵转速可下发包线：四条边界的汇总、优先级与禁带跨越
   • 本讲只做汇总与定优先级，四条边界的机理一律前指不重讲：气蚀下限（按 NPSHa>NPSHr 反推，风险工况是高液温/高原/大流量而非低转速）见 G5-04；最低稳定转速（湿转子滑动轴承成膜所需最低滑动线速度）见 G5-01 第 1 与第 4 讲；NVH 禁转速段（叶片通过频率纯音与叶轮/护风罩共振）见 G6-02，禁带的结构来源见 G6-04；驱动侧过温降额（功率器件结温保护把可用转速上限压下来）见 K1-02 第 5 讲。最低流量的下界物理四条（局部沸腾与析气、气堵、湿转子泵靠介质自冷、支路均流恶化）已在 B4-03 第 2 讲第 4 条（讲义 §2.4）讲过，本课不重述。
   • 四条边界的形态不同，合成方式也不同：气蚀下限与最低稳定转速是硬下界（取两者之大，再与保底流量取大）；结温降额是软上界，随结温连续下移，实现成固定常量会在高温工况失效；NVH 禁转速段是包线内部的一个洞，不是端点。把禁带当上界或下界处理是最常见的实现错误——后果是禁带以上的整段高转速区被封掉，高温工况直接欠散热。
   • 禁带跨越规则要按工况分档写死方向：需求落在禁带内时是向上取邻近端点（热安全优先）还是向下取（NVH 优先）不得留由实现者自定；跨越动作须限速通过、不允许在带内驻留。穿越斜率与最小穿越时长是标定量，数值落在 K6-08，不写成代码常量。
   • 优先级排序（本讲核心结论）：热安全硬下界（防局部沸腾与气蚀的保底流量）> 部件保护硬上界（结温降额）> NVH 禁带 > 能效寻优。判据是越界后果的可逆性——欠流量导致的局部沸腾与结温超限是不可逆损伤，NVH 是可感知但可逆的体验问题。
   • n_lo > n_hi（低温高负荷叠加结温降额时可能出现）是包线自身不可解，必须显式定义此时向哪一侧让步并上报，不能让 clip 静默取端点——静默取端点会把一次「需求不合理」伪装成一次正常控制。
   • 包线是双向交付物：合成后的 [n_lo, n_hi] 与禁带清单必须以执行器权限表的形式上交策略层（K3-01 的执行器权限表、K3-05 的可达域校核都从这里取数），否则上层会下发根本执行不了的目标值而无人接收——这与 K1-02 第 3 讲「最小启动占空比构成可达域下界」是同一件事的上游。
   • 包线随工况漂移，须实现为在线计算量而非固定表：液温、海拔、乙二醇浓度改 NPSHa，环温与母线电压改结温降额上界。输入若来自估计器（流量、结温）须一并订阅置信度，置信度不足时包线整体退保守分支——估计器构造与退出条件见 K3-10，流量在线估计与残差判据见 K5-06。
3. 泵/风扇/AGS 的边际代价排序与车速—热负荷交叉点
   • 排序口径必须先声明：比的是「单位散热量增量所需的整车电功率增量」（W 电／W 热），不是三者的绝对功耗。绝对功耗量级排序已在 K3-07 第 1 讲给出，本课接的是它的导数侧。
   • 三条代价曲线的形状：泵与风扇按相似定律走 P∝n³（转速抬一点、功耗涨很多，故低负荷段先动泵）；AGS 的代价不在执行器电耗（一次动作、瓦级），而在开启后的气动功率增量 ΔP_aero=½ρ·ΔC_d·A·v³，随车速三次方增长——所以高车速段 AGS 是最贵的一档而不是最便宜的。这正是「中高速优先 AGS、低速静止优先风扇」这一定性排序（G7-04 第 3 讲）的量化来源。
   • 交叉点求法：令两侧换到同一份散热量增量所付的电功率相等——风扇侧 ΔP_fan=P_fan(n₂)−P_fan(n₁)，AGS 侧 ΔP_aero=½ρ_air·A·ΔC_d·v³，解得 v*=[2ΔP_fan/(ρ_air·A·ΔC_d)]^(1/3)；v* 以下加风扇便宜、以上开格栅便宜。ΔC_d 与开度的对应关系、全关残余漏风的等效泄漏面积口径取自 G7-03/G7-04，本课不自测风洞数据。
   • v* 要算成一族而不是一个数：它随环温、热负荷、AGS 当前开度、风扇当前档位移动，交付形式是（车速 × 热负荷）二维标定 map 上的一条分界线加迟滞带，而不是单一门限——实现成单门限会在边界工况反复翻转。整车上的门限数值与标定动作次序归 K6-08，本课只交出求法与可标定化结构（哪几个量做成标定量、轴点怎么布、单调性怎么保证）。
   • 抵扣项不许漏，否则排序会翻转：开 AGS 的账要计入机舱温升致冷凝压力上升带来的压缩机多耗功；全关工况不能按「加风扇换散热」算，因为风扇上游被堵、加转既无风路也换不到散热（两条均见 G7-04 第 2 讲）。ΔC_d 折成整车能耗还须乘气动功率占比与关闭工况占比，折算链见 G7-04 与 B4-03，本课不重推。
   • 泵单件特例——满足 ΔT 前提下的最小泵功寻优：由 ṁ=Q̇/(c_p·ΔT) 与 P_hyd=K·Q_v³ 得 P_pump ∝ (Q̇/ΔT)³，即把允许温升用到许用上限，泵功以三次方下降，是冷却侧最廉价的一笔能效收益。约束是双向夹逼——ΔT 放大后下游部件进口水温抬高（判据 T_in,allow 见 E4-02），以及第 2 讲的保底流量下界；寻优只在这两条之间做，且本式是单点账、不含并联缺流与串联梯队的分配不均项（分配见 E4-02）。
   • 本讲只给排序依据与交叉点求法：把它落成分程控制结构（动作顺序落地、交班点、重叠带宽度、积分项无扰交接）属 K3-05 第 1 讲；代价函数骨架 J、权重整定与敏感性分析、P_budget 的四条上限属 K3-07 第 1 至 3 讲。本课是给那两门补「泵/风扇/AGS 的排序依据」这块料，不重建框架。
4. 纯电语境的泵与风扇 after-run，以及零/微流量聚热暖机
   • 三类触发场景要分开定判据，不能共用一套门限：① key-off（电驱与电控停机后的热回渗，热点在功率模块与减速器油）；② 高温热浸（整车停放、机舱温度回升）；③ 快充结束/拔枪（电池包余温与包内温度梯度）。F1-03 的 after-run 只指发动机停机热浸防沸腾的泵后运行，其门限取自缸盖与增压器轴承体，本课只作跨架构对照、不套用。
   • 退出条件一律双保险：温度判据（监测点回落到阈值以下并保持一段时间）＋ 定时兜底（无条件上限时长）。只用定时器会在高温工况续转不够、在低温工况白耗电；只用温度判据会在传感器失效或热点未被测到时永不退出。监测点选取须声明代表性——测回路水温还是部件壁温，两者的退出时刻差一个热惯性。
   • 风扇要不要一起续转是独立决策，不跟着泵走：泵续转解决回路内部的热搬运（防局部沸腾、抹平梯度），风扇续转解决把热排到环境。判据＝当前散热是否受限于散热器空气侧（低速无迎面风、机舱热浸时受限）；不受限时只转泵。全站「续跑」此前只指泵（见 F1-03 第 4 讲），本课把风扇这一路补上并给出判据。
   • 续转时长受 12V 侧硬约束：t_run,max = ΔE_allow/(P_pump+P_fan)。允许亏电量 ΔE_allow 与静置/暗电流预算属 K3-11，本课取作外部输入、不自定预算；本课产出的是「给定 ΔE_allow 下续转判据与时长怎么取」以及「时长不够时先放弃哪一路」的排序建议（按后果不可逆性排：防局部沸腾 > 抹平电芯温度梯度 > 抹平回路温差）。多部件同时请求 run-on 的整域编排与放弃顺序、总线保活与休眠放行仍归 K3-11。
   • 与相邻课的三条边界写在同一页上：驱动层「谁供电、谁保活、多久放行休眠」的实现约束见 K1-02 第 5 讲；电池侧停充续冷（泵/Chiller 跑多久、拔枪后靠谁供电）与桩侧协商见 D4-03；整域上下电时序与 run-on 编排见 K3-11。本课只管冷却侧泵/风扇/AGS 这一组的需求生成。
   • 零/微流量暖机在纯电语境下的目标与判据：目标不是「快暖发动机金属」，而是把电驱/电池回路的热量先聚在小回路里（目标水温窗口与允许升温速率来自 E4-02 设计层与 K6-08 标定层）。控制量是泵的最低可下发转速而不是零——真零流量在纯电回路上被两条硬约束否决：湿转子泵靠介质自冷（见 G5-01）、以及高热流部件（功率模块冷板、加热器芯体）的干烧与局部沸腾下界。退出判据三条取先到：目标监测点达窗口下沿、聚热时长超上限、任一保底流量约束被触发。
   • 暖机段与 after-run 段共用同一套包线与需求合成表，只换请求权重：这是「冷却侧只留一套需求生成与仲裁口径」的直接后果（F1-03 第 3 讲已把这条写成对本课的指向）。另起一套暖机专用转速表会让标定量与验证矩阵翻倍，且两套门限必然漂移。切换瞬态里泵—阀的执行层编排（泵降速→阀走行程→稳定延时→泵恢复、断流窗口、切换序列表）归 K3-09，本课只管稳态需求生成。
5. 诊断兜底、跛行与静音让步的量化，交付两张表
   • 信号失效兜底转速的取值原则不是取最大也不是取上次值，而是按「该信号丢失后无法再判定热安全」倒推：冷却液温度失效时泵取能满足最恶劣可信热负荷的固定档，风扇按环温与车速可推的保守档。取全速的代价是能耗与 NVH，取上次值的代价是热负荷已变而转速冻结；原则＝保守但有界的具名档 + 置 DTC + 限制该档的允许持续时长。信号失效的识别、滤波去抖与置码归 K1-01/K5-01，本课只定兜底动作的取值。
   • 兜底档必须与第 2 讲的包线一起校核：兜底转速若落在 NVH 禁带内或超过当前结温降额上界，兜底本身会触发第二重保护，形成「保护打保护」的极限环（双层保护的排队规则见 K1-02 第 5 讲）。硬规则＝兜底档是包线内的一个具名档位，不是绕过包线的旁路。
   • 跛行全速的进出边界要成对定义：进入＝热安全判据已越限且常规控制路径不可用（含执行器反馈丢失、总线请求源失联）；退出＝致因消失且已保持一段时间，且退出后不得直接回自动调节，须经一个中间过渡档，防止「全速—自动」来回甩。降级等级体系（正常/性能降额/跛行/安全停机）与可用模式矩阵的建法归 K5-02，本课只把冷却侧三执行器的进出判据实例化。
   • 驻车与夜间静音让步必须量化成「让多少、让多久、什么条件收回」三个数，而不是一个开关：让度上限由热安全余量反推（可牺牲的温度裕量 → 可降的散热量 → 可降的转速档）；让度时长由让度期间的温度上升速率反推到下一次不得不加转的时刻；收回条件优先于让度请求。声品质指标本身（响度/尖锐度/突出比）与温度—转速表叠声品质约束的标定归 G6-02，整车多源共存下的噪声目标分派与归属仲裁归 L6-05，本课只做让步量的需求侧计算。
   • 静音让步与保护请求的关系要写死：静音属舒适与体验类请求，按第 1 讲的白名单无否决权，因此任何静音让步在保护请求出现时立即失效且不加迟滞——这是少数允许无迟滞立即切换的方向，依据是不可逆损伤优先于可逆体验。
   • 交付物两张表：① 需求合成表（第 1 讲的列结构，逐行填满冷却侧全部请求源，含非行驶态的 after-run 与暖机请求）；② 执行器稳态出力优先级表（泵/风扇/AGS 三列 × 工况分档行，每格给出动作次序与该格排序依据的来源，交叉点行注明 v* 求法与迟滞带）。两张表的静态体检（迁移可达性、请求-资源图死锁、切换质量 KPI）归 K3-13，整车数值化与标定动作次序归 K6-08，标定量类型与 DoE 归 K6-01——本课交出的是表的结构与判据来源，不是最终数值。

• 以为每路请求各加一套迟滞就不会抖，其实多路各自带迟滞后，合成输出会在赢者交替的窗口里来回甩——单看每一路都合规，抖动只出现在合成结果上；迟滞与最小驻留只能加在合成后的输出与赢者标识上。
• 以为取严（max）是最安全的合成方式，其实取严把能耗代价系统性抬高，且掩盖了「谁在压」；不输出生效限值标识时，传感器漂移导致的误限与工况正常受限在标定和售后都无法区分。
• 以为 NVH 禁转速段是包线的一个端点，其实它是包线内部的一个洞——按端点处理会把禁带以上的整段高转速区封掉，高温工况下直接欠散热。
• 以为气蚀风险出现在低转速/低占空比，其实气蚀出现在大流量、高液温、低进口压力工况（判据见 G5-04），方向搞反会把包线下界设在错误的一侧。
• 以为低车速时开 AGS 几乎免费（v³ 趋零），其实全关时风扇上游被堵、加转既无风路也换不到散热——低速段的正确次序是先开格栅再谈风扇，「免费」的前提是散热确实能换到。
• 以为 ΔC_d/C_d 就是续航收益，其实还要乘气动功率占比与关闭工况占比，并扣掉机舱温升致压缩机多耗功——漏掉这三项，AGS 与风扇的排序会整体翻转。
• 以为纯电语境的 after-run 可以照抄 F1-03 的门限，其实那套门限取自缸盖与增压器轴承体；纯电侧的热点是功率模块、电池包余温与加热器芯体残热，三类触发场景还各有自己的判据与监测点。
• 以为「零流量暖机」在纯电回路上可直接照用，其实湿转子泵靠介质自冷、高热流部件另有干烧与局部沸腾下界——纯电侧只能做微流量聚热，控制量是最低可下发转速而不是零。
• 以为兜底转速取全速最保险，其实全速档若落在 NVH 禁带内或超过当前结温降额上界，兜底本身会触发第二重保护并形成「保护打保护」的极限环；兜底档必须是包线内的一个具名档位。
• 以为静音让步是一个开关，其实必须量化成让多少、让多久、什么条件收回三个数；且静音属可逆体验类请求，保护请求一出现即刻失效、不加迟滞。
• 以为跛行全速只需定进入条件，其实退出侧不定中间过渡档，会在「全速—自动」之间来回甩，用户感受比一直全速更差。

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