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動(dòng)力總成仿真分析介紹-聯(lián)合電子

2019-03-22 22:38:10·  來源：聯(lián)合電子  
　
日益嚴(yán)格的法律法規(guī)對(duì)車輛性能提出了更高的要求。而車輛性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。車輛動(dòng)力總成的仿真分析可以在車輛開發(fā)前期幫助動(dòng)力傳
日益嚴(yán)格的法律法規(guī)對(duì)車輛性能提出了更高的要求。而車輛性能的優(yōu)劣，很大程度上取決于車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。車輛動(dòng)力總成的仿真分析可以在車輛開發(fā)前期幫助動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配優(yōu)化，預(yù)測(cè)整車性能。因此車輛動(dòng)力總成的仿真分析在車輛的前期開發(fā)中至關(guān)重要。

1、通過仿真分析

評(píng)價(jià)不同技術(shù)方案
 
車輛動(dòng)力總成的仿真分析可以在車輛開發(fā)前期，對(duì)不同的技術(shù)方案進(jìn)行評(píng)估，包括不同動(dòng)力系統(tǒng)配置、不同的混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。仿真模型可以靈活的搭建不同動(dòng)力系統(tǒng)配置、不同混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的車輛仿真模型，仿真計(jì)算不同技術(shù)方案的車輛性能，用于不同的技術(shù)方案進(jìn)行評(píng)估。圖1是基于某車型，不同混動(dòng)拓?fù)浞桨傅能囕v經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性對(duì)比結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合成本分析，可以得到不同混動(dòng)拓?fù)浞桨傅男詢r(jià)比結(jié)果，找到性價(jià)比較優(yōu)的技術(shù)方案。
圖1 不同混動(dòng)拓?fù)浞桨杠囕v經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性對(duì)比

2、通過仿真分析

進(jìn)行關(guān)鍵零部件選型及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化
 
在確定車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)并選定動(dòng)力總成方案之后，需要選擇合適的零部件以及對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以保證車輛能夠達(dá)到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。傳統(tǒng)車輛中，需要選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩、油耗、變速箱的速比，決定了車輛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。在混合動(dòng)力車輛中，還需要選擇合適的電機(jī)以及電池，以保證車輛在純電動(dòng)模式以及混動(dòng)模式下，都能具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)。通過動(dòng)力總成的仿真分析，可以在車輛的開發(fā)前期對(duì)這些關(guān)鍵零部件及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以及評(píng)估確認(rèn)，以保證能夠達(dá)到車輛的設(shè)計(jì)目標(biāo) 。

3、通過仿真分析

幫助控制策略的匹配優(yōu)化
 
車輛特別是混合動(dòng)力車輛的控制策略復(fù)雜、控制參數(shù)眾多，導(dǎo)致車輛的控制策略的匹配優(yōu)化非常復(fù)雜且需要耗費(fèi)大量的資源。搭建車輛模型及控制策略，可以設(shè)置不同的工況、不同的控制參數(shù)以及不同的控制策略進(jìn)行仿真計(jì)算，用來研究控制策略對(duì)車輛性能的影響。同時(shí)，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的處理，可以得到車輛的能量分布、損耗分解、車輛運(yùn)行模式分析、關(guān)鍵零部件的效率以及運(yùn)行工況點(diǎn)分布等多種清晰明了的分析結(jié)果，可以幫助加快車輛控制策略的匹配優(yōu)化，減少實(shí)車測(cè)試次數(shù)，節(jié)約資源。圖2中基于某款混合動(dòng)力車型，搭建了車輛模型及控制策略，對(duì)比了不同變速箱換檔策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)的影響，為車輛變速箱控制策略以及整車控制策略的匹配優(yōu)化提供參考。
圖2 不同換檔策略的對(duì)比
 
聯(lián)合電子根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，建立了豐富的動(dòng)力總成仿真模型庫，用于動(dòng)力總成的仿真分析，以滿足內(nèi)外客戶動(dòng)力總成仿真方面的需求。仿真模型包含完整的動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)及控制策略，可用于不同動(dòng)力總成配置及不同混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)車輛的仿真計(jì)算，并能輸出詳細(xì)的仿真分析結(jié)果。
 
完整的結(jié)構(gòu)及控制策略
 
使得仿真結(jié)果更加的準(zhǔn)確
 
動(dòng)力總成的仿真模型的結(jié)構(gòu)如圖3所示，模型包括傳統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、電驅(qū)系統(tǒng)和整車控制三大部分。完整的結(jié)構(gòu)及控制策略，使得仿真結(jié)果更加的準(zhǔn)確。
圖3 仿真模型總覽
 
其中傳統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包含傳統(tǒng)車輛動(dòng)力傳動(dòng)路徑上的各個(gè)部件，從發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪，有發(fā)動(dòng)機(jī)模塊、離合器模塊、變速箱模塊和車體模塊以及主減速器、輪胎、道路等子模型。模型考慮了不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)及變速箱的動(dòng)力總成配置，同時(shí)考慮冷起動(dòng)、怠速、起步等特殊工況并做了相應(yīng)的修正。
電驅(qū)系統(tǒng)則包含了整車的高壓和低壓網(wǎng)絡(luò)以及其邏輯控制單元（如電池管理系統(tǒng)），包括電機(jī)、電池、DC/DC等電氣部件。電驅(qū)系統(tǒng)接收整車控制器的控制信號(hào)，一方面滿足電氣系統(tǒng)的功率需求，另一方面滿足助力、制動(dòng)能量回收等功能需求。
 
整車控制中駕駛循環(huán)模塊負(fù)責(zé)工況的定義和車速跟蹤。離合器控制、制動(dòng)控制以及整車的需求扭矩計(jì)算、扭矩分配等則由整車控制器完成。仿真所用控制策略與聯(lián)合電子的整車控制器平臺(tái)策略保持一致，以保證仿真結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。
 
模塊化的零部件模型
 
使得模型搭建更加便捷靈活
 
關(guān)鍵零部件模型以模塊化的形式搭建，并保存在模型庫中。同一部件具有統(tǒng)一的輸入輸出接口，可以方便的更改和替換動(dòng)力總成模型中的零部件模塊，進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配優(yōu)化。同時(shí)，利用模塊化的零部件模型可以靈活的搭建不同混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的仿真模型，如圖4?，F(xiàn)有的動(dòng)力總成仿真模型除了可以進(jìn)行傳統(tǒng)車輛的仿真計(jì)算外，還可以用于不同混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)車輛的仿真計(jì)算。
圖4 不同混合動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的仿真模型
 
豐富的仿真輸出、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理
 
使得仿真結(jié)果清晰可見
 
動(dòng)力總成仿真計(jì)算除了能夠輸出車輛油耗等基本結(jié)果之外，還可以得到轉(zhuǎn)速、扭矩、電流、電壓、部件損耗等參數(shù)用于進(jìn)一步的分析。數(shù)據(jù)處理程序?qū)Ψ抡孑敵鰠?shù)進(jìn)行自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理并生成詳細(xì)的仿真分析結(jié)果。分析結(jié)果包括車輛的能量分布、損耗分解、車輛運(yùn)行模式分析、各個(gè)零部件的效率以及運(yùn)行工況點(diǎn)分布等。這些深入的分析結(jié)果，可以幫助分析和評(píng)價(jià)不同車輛、不同的技術(shù)方案的節(jié)油潛力及差距，幫助車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)及其控制策略的優(yōu)化。
圖5 自動(dòng)化的仿真數(shù)據(jù)處理 
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