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基于虛擬測試臺架（VTB）的輕型整車標(biāo)定開發(fā)方案

2020-05-20 22:35:16·  來源：天檢中心  
　
為了更好的應(yīng)對國六升級，中汽中心檢測認(rèn)證事業(yè)部天津汽車檢測中心（簡稱天檢中心）輕型排放部引入了虛擬測試臺架（VTB），擬解決整車國六標(biāo)定開發(fā)過程中實際道
為了更好的應(yīng)對國六升級，中汽中心檢測認(rèn)證事業(yè)部天津汽車檢測中心（簡稱“天檢中心”）輕型排放部引入了虛擬測試臺架（VTB），擬解決整車國六標(biāo)定開發(fā)過程中實際道路試驗量大，項目時間緊的問題，形成基于VTB的整車標(biāo)定開發(fā)能力。
 
一、什么是VTB
VTB虛擬臺架是可以替代真實發(fā)動機(jī)及整車的一種基于硬件在環(huán)測試系統(tǒng)的整車虛擬仿真臺架。其ECU是真實的，其他模塊均通過仿真模型進(jìn)行模擬，虛擬臺架的基本原理，如圖1所示。它主要包括軟件仿真模型、硬件在環(huán)測試系統(tǒng)、以及高質(zhì)量的試驗數(shù)據(jù)。首先，VTB虛擬臺架軟件仿真模型主要由整車模型與發(fā)動機(jī)及后處理仿真模型組成。整車仿真模型通過CRUISETMM搭建，發(fā)動機(jī)及后處理仿真模型通過MOBEOTM搭建，虛擬臺架VTB與真實的發(fā)動機(jī)臺架具有相同的應(yīng)用體驗，通過模型的運(yùn)算代替了實際的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；其次，利用高質(zhì)量的試驗數(shù)據(jù)對仿真模型進(jìn)行參數(shù)化，使其達(dá)到與真實發(fā)動機(jī)或整車接近的高精度；最后，將仿真模型與硬件在環(huán)測試系統(tǒng)一起聯(lián)合仿真，構(gòu)建出基于虛擬臺架的整車虛擬標(biāo)定測試平臺，經(jīng)過優(yōu)化后，油耗仿真精度可達(dá)97%，NOx排放仿真精度可達(dá)90%，如圖2所示。
 
圖1 虛擬臺架基本原理
 
圖2 基于虛擬臺架的整車標(biāo)定測試平臺
二、VTB的主要用途
1、排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢及主要挑戰(zhàn)
世界范圍內(nèi)汽車排放法規(guī)日趨嚴(yán)格，為了使排放總量得到有效的控制，排放標(biāo)準(zhǔn)正在不斷加嚴(yán)。如圖3所示。今年7月1日，全國部分城市地區(qū)將實施《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（簡稱輕型車國六標(biāo)準(zhǔn)）。輕型車國六標(biāo)準(zhǔn)增加了整車實際道路排放型式試驗，更加關(guān)注實際道路的排放情況，伴隨而來的是開發(fā)難度的增加，是企業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。因此，輕型車排放的開發(fā)過程需要尋找科學(xué)合理的優(yōu)化方案，來保證各類車型滿足后續(xù)監(jiān)管的生產(chǎn)一致性和在用符合性的要求。
 
圖3 排放量預(yù)測
為了滿足排放法規(guī)，發(fā)動機(jī)采用新技術(shù)設(shè)計方案，使得控制系統(tǒng)復(fù)雜化，另外法規(guī)在海拔及環(huán)境溫度條件的擴(kuò)展，要求車型在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下需要滿足排放限值的要求，標(biāo)定工作量成倍數(shù)增加。如圖4所示。
 
圖4 標(biāo)定的影響因素
2、VTB的引入及主要用途
為了解決標(biāo)定開發(fā)遇到的挑戰(zhàn)，將VTB應(yīng)用于標(biāo)定開發(fā)過程中，將實際發(fā)動機(jī)、整車，亦或?qū)嶋H道路的部分標(biāo)定開發(fā)工作前移至VTB上展開，減少試驗量，緩解時間和成本壓力。如圖5所示
 
圖5 基于VTB的標(biāo)定
基于虛擬臺架的整車虛擬測試平臺，主要用途包括：
1、 發(fā)動機(jī)及整車ECU標(biāo)定與控制策略開發(fā)
2、非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的發(fā)動機(jī)及整車標(biāo)定
3、 整車RDE排放預(yù)評估及標(biāo)定優(yōu)化
4、 整車OBD合規(guī)性驗證及標(biāo)定優(yōu)化
5、 整車排放與油耗的預(yù)評估及聯(lián)合優(yōu)化
6、 不同循環(huán)工況下的整車排放驗證及評估
7、 整車零部件選型及部分結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)優(yōu)化
8、 整車零部件質(zhì)量、一致性及可靠性驗證
三、虛擬臺架整車標(biāo)定測試平臺的仿真精度
仿真模型重要的考量指標(biāo)是模型的精度，我們團(tuán)隊針對測試平臺仿真精度開展了大量研究優(yōu)化工作，目前虛擬臺架的仿真精度達(dá)到了工程應(yīng)用的要求，如圖6所示穩(wěn)態(tài)工況下的虛擬測試平臺的仿真精度。圖7所示瞬態(tài)工況下虛擬測試平臺的仿真精度。
 
圖6 穩(wěn)態(tài)工況下的虛擬測試平臺的仿真精度
 
圖7 瞬態(tài)工況下的虛擬測試平臺的仿真精度
四、基于VTB的整車標(biāo)定開發(fā)優(yōu)勢
如圖8所示，整車的在非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下全部工況均可以在VTB上模擬運(yùn)行，對實際發(fā)動機(jī)不能運(yùn)行的工況進(jìn)行驗證，提高標(biāo)定魯棒性。
 
圖8 VTB的應(yīng)用
VTB的主要優(yōu)勢還包括：
1、 全方位瞬態(tài)工況的模擬
2、測試的可重復(fù)性
3、在任意的環(huán)境條件下開展任意設(shè)計的測試試驗
4、 標(biāo)定調(diào)整更加靈活
 
五、我們的VTB
基于虛擬臺架的輕型整車標(biāo)定開發(fā)是天檢中心的重點(diǎn)研發(fā)方向，將滿足輕型車國六標(biāo)準(zhǔn)中與排氣污染物相關(guān)的Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅵ型試驗的部分標(biāo)定優(yōu)化工作前移至虛擬臺架上開展，通過虛擬臺架上的輕型車OBD仿真模型，對輕型車OBD功能進(jìn)行預(yù)標(biāo)定，可大大降低實車試驗驗證的工作量?；谔摂M臺架的開發(fā)方案對輕型車提高標(biāo)定的質(zhì)量及增強(qiáng)標(biāo)定的魯棒性大有益處。目前天檢中心與整車企業(yè)及科研單位展開了基于VTB的項目合作：
合作案例1：天檢中心與國內(nèi)某輕型整車研究院展開基于VTB的蒸發(fā)排放系統(tǒng)排放標(biāo)定開發(fā)
合作案例2：天檢中心與天津市科委展開基于VTB的整車OBD故障模擬項目
 
 
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