葉孟蜍，高菲菲

(1.奇瑞汽車股份有限公司，安徽蕪湖241006;2.安徽師范大學(xué)，安徽合肥241000)

0 引言

目前國內(nèi)并未開發(fā)出一款完整的可以針對(duì)不同車輛的仿真軟件，由美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL:National Renewable Energy Laboratory)在Matlab和Simulink軟件環(huán)境下開發(fā)的仿真軟件 ADVISOR2002［1］，因其源代碼開放，并且免費(fèi)，所以目前國際上許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都在使用，并且已有許多成功應(yīng)用實(shí)例［2－3］。使用ADVISOR軟件可針對(duì)車型建模，根據(jù)所需性能要求來設(shè)定整車參數(shù)和仿真參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)匹配，可完成有效的仿真，生成的仿真結(jié)果比較詳細(xì)，可比較全面考察和評(píng)估汽車的各種性能，保證了工程質(zhì)量，也縮短研發(fā)周期與研發(fā)成本，提高了設(shè)計(jì)開發(fā)效率。本文作者針對(duì)某款超級(jí)電容式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車動(dòng)力性能進(jìn)行仿真，利用ADVISOR仿真軟件對(duì)其性能進(jìn)行分析，通過不斷匹配各參數(shù)來縮小原車型設(shè)計(jì)要求與仿真結(jié)果之間的差異，最終滿足設(shè)計(jì)要求。

1 超級(jí)電容式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)

并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)包括動(dòng)力總成 (含發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱)、電池組和電機(jī)。動(dòng)力總成和電機(jī)都可以給汽車提供動(dòng)力，電機(jī)反過來可作為發(fā)電機(jī)給電池充電。一般情況下，并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的變速箱默認(rèn)為五速的，默認(rèn)的控制策略是并聯(lián)電機(jī)輔助策略，混合動(dòng)力汽車的負(fù)載為恒電功率負(fù)載。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 整車動(dòng)力性能仿真

汽車動(dòng)力性能指標(biāo)中，主要以汽車的最高車速、最大爬坡度和百公里加速時(shí)間來作為考量指標(biāo)。由于ADVISOR軟件的源代碼公開，除其本身自帶有很多典型車輛的模塊，用戶還可根據(jù)自身需求修改模型。某車動(dòng)力性能設(shè)計(jì)的要求為最大車速vmax≥140 km/h，最大爬坡度為15%，0～100 km/h的加速時(shí)間t≤14 s。

圖2為ADVISOR對(duì)該款混合動(dòng)力汽車建立的仿真模型，其仿真思路是以向后仿真為主，向前仿真為輔［4］，模型中箭頭方向代表仿真數(shù)據(jù)傳遞方向，數(shù)據(jù)從左向右傳遞代表向后仿真路徑，數(shù)據(jù)從右向左傳遞代表向前仿真路徑。

3 整車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

根據(jù)上述仿真流程，在仿真前首先要輸入整車參數(shù)，整車參數(shù)輸入可以通過其中的變量編輯按鈕直接修改并保存，如整車質(zhì)量、風(fēng)阻系數(shù)等，也可通過其Matlab-M文件來進(jìn)行修改，如發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性等。經(jīng)反復(fù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行匹配，設(shè)定整車仿真參數(shù)如表1所示。

表1 某款車整車仿真參數(shù)

3.1 仿真參數(shù)選擇

我國主要以ECE_EUDC循環(huán)工況為主，在ADVISOR仿真參數(shù)輸入界面中，選擇CYC_ECE_EUDC循環(huán)工況，在該工況中，總行駛時(shí)間為1 225 s，總行駛里程為10.93 km，最大行駛速度為120 km/h，平均速度為32.12 km/h，最大加速度為1.06 m/s2，行駛過程中共停車13次，如圖3所示。在加速度性能測(cè)試選項(xiàng)中，換擋延遲時(shí)間為默認(rèn)值0.2 s，選擇所有系統(tǒng)都可用，選擇0～100 km/h所用時(shí)間、最高加速度和最高車速為輸出的結(jié)果，如圖4所示。在爬坡性能測(cè)試選項(xiàng)中，爬坡速度為37 km/h，選擇所有系統(tǒng)可用，如圖5所示。

3.2 仿真結(jié)果分析

汽車行駛速度隨時(shí)間變化如圖6所示，車速接近循環(huán)行駛工況的車速。如圖7所示為超級(jí)電容作為蓄電池荷電狀態(tài)的SOC曲線圖，每個(gè)抖動(dòng)彎曲表明該電動(dòng)汽車在行駛過程中頻繁加減速過程中不斷地回收能量給超級(jí)電容充電。由圖可知超級(jí)電容的荷電狀態(tài)SOC在一段時(shí)間內(nèi)變化比較平緩，波動(dòng)幅度較小，有利于延長超級(jí)電容的使用壽命。如圖8所示，汽車在該循環(huán)工況下，當(dāng)加速時(shí)，電機(jī)提供輔助驅(qū)動(dòng)，當(dāng)減速或停車時(shí)，電機(jī)回收制動(dòng)能量。

利用ADVISOR建立的仿真模型對(duì)該車進(jìn)行動(dòng)力性能仿真，結(jié)果如表2所示，仿真值與設(shè)計(jì)值對(duì)比表明整車設(shè)計(jì)和參數(shù)匹配方案可行，且滿足動(dòng)力性能設(shè)計(jì)要求。

表2 動(dòng)力仿真結(jié)果

4 結(jié)論

利用ADVISOR軟件對(duì)某款超級(jí)電容式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)等關(guān)鍵動(dòng)力部件的參數(shù)進(jìn)行選型匹配及建模，仿真結(jié)果證明了使用ADVISOR軟件對(duì)汽車動(dòng)力性能進(jìn)行分析研究的可行性，對(duì)開展汽車仿真設(shè)計(jì)的研究具有實(shí)際的參考價(jià)值。

【1】美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室.ADVISOR2002:Documentation［M］.2002.

【2】張翔，趙韓，錢立軍，等.電動(dòng)汽車仿真軟件ADVISOR［J］.汽車研究與開發(fā)，2003(4):14－16.

【3】董曉倩，管衛(wèi)華，高俊文.基于ADVISOR的常規(guī)汽車性能仿真研究［J］.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，10(1):65 －67.

【4】劉磊，剛憲約，王樹鳳，等.汽車仿真軟件 ADVISOR［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007(2):41－42.

【5】張翔，趙韓，錢立軍，等.電動(dòng)汽車仿真軟件ADVISOR的應(yīng)用［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2004(3):41－43.