鄧家飛

摘 要：主機(jī)廠對(duì)整車性能進(jìn)行摸底，目前主要有三種方式仿真模擬、轉(zhuǎn)鼓臺(tái)架測(cè)試以及實(shí)際道路測(cè)試。在整車研發(fā)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是整車動(dòng)力的來(lái)源，是整車動(dòng)力性能的貢獻(xiàn)者，同時(shí)也是整車經(jīng)濟(jì)性能的能耗集中點(diǎn)；隨著國(guó)家政府的大力提倡發(fā)展新能源汽車，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)各主機(jī)廠及零部件廠商形成了百家爭(zhēng)鳴的良好競(jìng)爭(zhēng)景象，正如此，新產(chǎn)品的迭代日益頻繁，對(duì)整車開(kāi)發(fā)周期、成本、性能等把控提出了新的挑戰(zhàn)；根據(jù)項(xiàng)目車型開(kāi)發(fā)思路，在產(chǎn)策通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、競(jìng)品分析等方式明確市場(chǎng)定位及初步確定整車性能目標(biāo)，系統(tǒng)工程師通過(guò)匹配計(jì)算選型合適部件后，將進(jìn)行仿真模擬驗(yàn)證階段；仿真模擬則以成本低，效率高、靈活性強(qiáng)、實(shí)用性強(qiáng)、周期短，不受場(chǎng)地環(huán)境限制等長(zhǎng)處，在項(xiàng)目之初，對(duì)整車確定動(dòng)力性及CLTC經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)有著重要指導(dǎo)意義，縮短設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)成本，降低試制成本和試驗(yàn)成本，減少過(guò)程資源的浪費(fèi)；本文將通過(guò)在實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)展中用Cruise仿真進(jìn)行模型設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：新能源汽車 仿真 動(dòng)力性 CLTC 經(jīng)濟(jì)性 整車性能

1 引言

1.1 項(xiàng)目介紹

該純電動(dòng)廂車項(xiàng)目整車架構(gòu)為單電機(jī)后置后驅(qū)的純電動(dòng)廂車，采用單級(jí)減速器，省去多級(jí)能量傳遞；采用了平行橋的驅(qū)動(dòng)構(gòu)型，取消了傳動(dòng)軸等傳動(dòng)部件，增加整車底盤后半?yún)^(qū)空間利用率，降低整車成本及動(dòng)力傳輸過(guò)程中能量的損耗，同時(shí)平行橋這種構(gòu)型可以增加整車速比的擴(kuò)展性，更容易實(shí)現(xiàn)速比的變化，便于系列產(chǎn)品平臺(tái)化且便于維修；電池作為唯一能源為驅(qū)動(dòng)電機(jī)及整車高壓附件供能。

1.2 動(dòng)力性評(píng)價(jià)分析

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車動(dòng)力的源泉，作為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中眾多關(guān)鍵因素之一，是C端及B端客戶考量該產(chǎn)品最基本，最重要標(biāo)準(zhǔn)之一，深受客戶關(guān)心。根據(jù)國(guó)家相關(guān)法規(guī)規(guī)定，動(dòng)力性主要包括瞬時(shí)最高車速、持續(xù)最高車速、爬坡能力、加速能力等。由于該項(xiàng)目為小噸位純電動(dòng)商用廂車，主要考量爬坡能力、持續(xù)最高車速、加速能力需滿足整車動(dòng)力性目標(biāo)。

1.3 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)分析

在1.2基礎(chǔ)之上，純電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性也是C端及B端客戶較為關(guān)心的性能，它決定了該產(chǎn)品使用價(jià)值，日常經(jīng)營(yíng)范圍、里程需求等。通過(guò)以恒速行駛一段時(shí)間或者以特定工況運(yùn)行時(shí)，所消耗的能量來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。續(xù)航里程及單位能量消耗率是市場(chǎng)較普遍的評(píng)價(jià)方式。它表征了整車的電耗水平、效率高低。電耗越低，效率越高，可使用里程范圍更大。

2 項(xiàng)目整車參數(shù)及性能目標(biāo)

3 仿真建模

3.1 軟件簡(jiǎn)介

Cruise仿真軟件作為目前動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性使用頻度較高的軟件之一，將汽車零部件分為各個(gè)離散模塊，便于用戶根據(jù)不同需求及不同結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行整車模型搭建；典型應(yīng)用在汽車行業(yè)做經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性（起步、加速、最高車速、爬坡等）、能耗等計(jì)算和優(yōu)化，同時(shí)在設(shè)計(jì)階段還便于對(duì)整車匹配及傳動(dòng)系統(tǒng)（AT、AMT、CVT、DCT等）、動(dòng)力系統(tǒng)（各類電動(dòng)機(jī)、各類發(fā)動(dòng)機(jī)）、儲(chǔ)能系統(tǒng)（各類電池、電容）等部件優(yōu)化，提升整車性能，縮短設(shè)計(jì)周期，降低開(kāi)發(fā)成本；模型搭建一般分為機(jī)械布置、信號(hào)連接、策略控制三部分：

（1）機(jī)械布置： 根據(jù)項(xiàng)目整車架構(gòu)及部件總布置，進(jìn)行模型各部件模塊的布置，符合整車上各零部件相對(duì)位置，界面整潔美觀，便于后續(xù)調(diào)整優(yōu)化。

（2）信號(hào)連接：對(duì)整車各部件輸入輸出信號(hào)進(jìn)行邏輯性連接。

（3）策略控制：通過(guò)軟件的Function模塊用戶可根據(jù)整車策略（比如能量回收策略）進(jìn)行自定義函數(shù)計(jì)算，見(jiàn)圖1。

該模型經(jīng)過(guò)機(jī)械布置、信號(hào)連接，策略控制三個(gè)部分完成，其中包括電池系統(tǒng)（Battery）、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)（Electric Motor）、策略模塊（Function）、制動(dòng)器系統(tǒng)（Brakes）、消耗原件（Electric System）等系統(tǒng)組成。同時(shí)添加動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性計(jì)算任務(wù)：滿負(fù)荷加速性能分析（Full Load Acceleration）、循環(huán)行駛工況（Cycle Run）、穩(wěn)態(tài)行駛性能分析（Constant Drive）、爬坡性能分析（Climbing Performance）等計(jì)算模塊，該軟件有強(qiáng)大的求解器，進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)運(yùn)行時(shí)間極大的縮短。

3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)匹配選型參數(shù)見(jiàn)表3

4 仿真結(jié)果及分析

4.1 加速時(shí)間及最大車速，見(jiàn)圖2

仿真結(jié)果顯示，0-50km/h加速時(shí)間為5.9s；50-80km/h加速時(shí)間為7.5s，分別滿足整車性能目標(biāo)8s和10s，加速性能達(dá)標(biāo)；理論最大車速可以達(dá)到98km/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于性能目標(biāo)80km/h，但由于整車控制策略限速，整車正常車速不會(huì)高于80km/h，有充足的裕量增加后續(xù)車型的擴(kuò)展性及性能提升。

4.2 爬坡能力，見(jiàn)圖3

仿真結(jié)果顯示，該純電動(dòng)廂車極限爬坡度為27.45% ，速度為1km/h；在實(shí)際道路工況下，一般需滿足15km/h的爬坡能力，由上圖可知，在15km/h速度下，爬坡度為27%，仍滿足整車爬坡目標(biāo)20%需求，爬坡性能達(dá)標(biāo)，并有一定裕量應(yīng)對(duì)市場(chǎng)極限工況，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4.3 經(jīng)濟(jì)性及能耗，見(jiàn)圖4、圖5

續(xù)航里程與電耗成反比，電耗越低，續(xù)航里程將更長(zhǎng)；根據(jù)仿真結(jié)果顯示，百公里電耗為16.8kwh/100km，低于整車經(jīng)濟(jì)性電耗，續(xù)航里程將持續(xù)更長(zhǎng)；由上圖顯示該純電廂車?yán)m(xù)航里程為238.3km，滿足整車經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)220km，且比目標(biāo)多8%的里程裕量，續(xù)航里程達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)對(duì)某純電動(dòng)廂車項(xiàng)目，根據(jù)性能目標(biāo)參數(shù)，完成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及動(dòng)力電池的選型，并且依托Cruise軟件強(qiáng)大的模型搭建及計(jì)算任務(wù)設(shè)置進(jìn)行仿真計(jì)算結(jié)果顯示，動(dòng)力性（最高車速、爬坡能力、加速時(shí)間等）及經(jīng)濟(jì)性（續(xù)航里程、百公里電耗等）均能達(dá)到整車性能目標(biāo)，滿足整車開(kāi)發(fā)需求，并且有一定裕量，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，或?yàn)楹罄m(xù)平臺(tái)性能擴(kuò)展留有提升空間。

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